Введение к работе
Актуальность. Требования отраслей народного хозяйатва к созданию кааариалов, сочетающих в саба электрические и магнитные свойства металлов', сплавов, полупроводников в фиэино-махан.'.чаекиа,'технологичэониа свойства, характерные для полимеров, обусловила в последние годы 'рвений рост в развитии полимерных композиционных материалов.
В ряда отраслей электронной техники, например, для изготовления высоноомных,малогабаритных резисторов имеется острая потребность в электропроводящих композитах о небольшим температурний коэффициентом сопротивления и электронной природой проводимости,величину которое 'можно было бы менять в широких прадедах [ю3-? 10я (Ом.снТуГаную проблему известными материалами и методами их разработки,в принцкпе.навоа-ыокно решить, т.н. в зависимости удельно!! проБодимооти композиций от концентрации электропроводящего наполнителя (металл, сана, графит) имеется, резкий скачок. Для решим такой проблемы в начеотва наполнитзля полимерной композиции использовали оксиды металлов,тан как они имеют на очень высокие значения электропроводности и обладают' полупроводниковыми свойствами. Характерные особенности отроения полимерных композиций предопределяют ряд электрических и тепловых свойств,на встречающихся среди неорганических веществ; это обстоятельство придает большое научное значение исследованиям физических свойств подобных систем.
Каи известно, а последила годы для описания электрофизических и теллофиаичаоких свойств неоднородных систем разработана теория физики фракталов и имеется большое количество теоретических работ, но энопорилвнталыша работы по определению фрактальных размерностей в литература единичны. Поэтоиу имеется проблема экспериментального определения фрактальных размерностей последуемте полимерных нимпозиции. Таким образом, исследования элоитрофиаичасиих и теплофиаи-чосних свойств полимерных композиций о ицталлооіїсидішии наполнителями и выяснение механизма алентропаренооа в них является актуальной..
~ ц -
Учитывая изложенное и работе поставлена паль: исследование электрофизических и ївплофизвчасних СВОЙСТВ U ілрунтури композиционных полимерных материалов с метшшоон-сцднкми наполнителями; выявление механизма элактропереноеа в і!Их;акспср(Шй!ігально8 определение фрактальных размерностей к определение возможной области прэктичес;ю1"э примвне-ния исследованных полимерных вомпозиций.
Целевая направленность исследования обусловила лоста-нолиу и оеісения олндуюцпх задач:
исследование электрофизических и теплефнзичаояих свойств полимерных композиций с моталлооневдньши внлючонинми и выяснений механизма переноса в них;
изучение макроструктуры Оеононечного кластера (БИ),образованного из частиц ш^таллооисидов в полімерної) композиции методами рантгаиофазньгх и злвктронномкнрооиопичвсиих исследований и определение Фрактальных размерностей;
определение возможно!! области прантичосиого применения разработанных полимерных номпозкций.
Научная ноеизшз. Бнарпыа неслидованы электрофизические и тенлофизичесиш свойства полимерных композиций о иетал-лооксиднішг включениями.Показано,чі'о в температурной зависимости проводимости -,^,(1) полимерных вомпозиций на осново фторопласте (Ф-'і2) наполненных оксидами металлов (CdO,BuO;;, SnC2) в интервала температур I00-M50K имеется, две области с различным механизмом проводимости.При высоких тампорату-рах наблюдается прпжнозаи проводимость с постоянной длиной прыжка, а при низких - прьжвоьац проводимость с переменно!! длиной'прыкна,при котором прьшш носителей заряда .осуществляются в области параболической нзазнідоли в плотности локализованных состоянии в оираохнооти уровня Ферми. Иооледованиом частотно!! зависимости электропроводности^(Л полимерных номпозиций с металлоонсидными наполнителями показано,что для образцов с объемно!! долей наполнения выше пороговой наблюдается критическая частота,до ноторого зависимость <() является слабой, а выше - сильної!. Слабая зависимость ,2.(1) композиций объясним с точки зрения взаимной компенсации емкостной и индуитиЕИой составляющих сопротивления К01ШСЗШШИ.
Таніш образом, в переменном алвнтричаонои пола прыжковый механизм при низких частотах объяснен иультиплотноп" моделью, а при высоких частотах - парной аоделью баз участия фононсв.
Впервые установлен аффект парвнлючэния в температурной завнсшости электропроводности полимерных композиций а неталлооноидішші наполнителями.
На основа косвенных и непосредственных исследований изучена макроструктура БК, образованного из частиц ыетал-лоовоидов в полшарной матрица а определена её фрактальная размерность.
На основа исследований таплофизичаских свойств полипа рзых композиций показано, что различные номпонанты и 'дисперсность наполнителя оказывают оуцаотванныа влияния на таплофизичаскиа свойства композиций, которое обусловлено особенностями струнтурообразования при их формировании.
На основа исследований электрофизических и таплофизи-чесньх свойств полимерных композиция опрадзлвны возможные области практического приманания изучанных композиций, и примару, в качества разшзтивных элементов в микроэлектронике.
Прантнчаская ценность. Развитые в работа представления о механизма проводимости и макроструктура исследованных полимерных композиций позволяют'лучша понять природу элак-тропараноса в таних системах. На основа этих исследований обоснована возможность использования полимерных композиций о ивталлоонсидными наполнителями в начеотва специальных разистивных элементов.
' Положения, выносюша на защиту;
І. В зависимости электропроводности полимерных композиций о ивталлоонсидными наполните лтш от температуры (100*450 К) имеет место три ракима прикновой проводимости. При високих теине расу pax (I) наблюдается пршновая проводимость с постоянной длиной приниа, а при низких (ill) прыжковая проводииоогь с церемонной дливои прыина. Их разделяет некоторая пароходная область (И).
2. Частотная зависимость проводимости при низких чно-готах кип в виоокотвшшратурноЦ облаоти (1),таі< и ъ \шпа~ тзиперитурной оіїлясти (Ш) описи чается муло'піплвтііоИ >:>)/,чль»;
- б -
где электрон аа аремя полупориода колебания внешнего поля уопевавт совершить много прыквов мевду локализованными состояниями, а при высоких чаототах - парной моделью, где электропроводность осуществляется эа счет электронных переходов между парами электронных состояния.
-
На ооново рвнтгенофазных исследований определена отепань кристалличности полимерной композиции. На основа температурной зависимости таплопроводнооти и теплоемкости исследованных полимерны:- иошюаиций опре деланы температура отеилования я кристаллизации последних..
-
Анализ элентронномшфоо.чопичаоних съемок срезов полчмерной композиции ,на ЭВМ, дал возможность изучения макроструктуры БК, образованного из частиц маталлооксида в полимерной матрица и определения значения фрактальной размерности в зависимости от отепани наполнения, которая меняется в пределах 2,17 -і 2,45 в завиоикости от концентрации наполнителя 0,1 * 0,6 объемных долай.
Апробация работы. Ооновные результаты диссертации догладывались и обсуждалиоь в I Международной научной конференции "Новые материалы и приборы" (Ташкент,1994);Мекдународ-ном совещании по проблеме "Новые перспективные материалы и технологии" (Ташкент, 1994)} в I научной конференции высокомолекулярных соединений "Уэбакистон Манро-92" (Ташкент, 1992); Республиканской конференции молодых учених-физинов вузов (Ташкент, Г99І); Республиканской научной конференции "Актуальные проблемы полупроводниковых структурных элементов" (Фергана,1992); I Республиканской конференции молодых физиков по "Твердотельной электронике" (Намагган, 1994); Республиканской научио-ыетодичзской конференции посвященной к бОО-летию Улугбена (Гулистон,ї99ч-);в ежегодных конференциях молодых учаиых и специалистов 'ГасіГУ;научпьіх семинарах кафедры общей физики физического факультета ТашГУ.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликованы 10 научных работ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов и списки литературы. Она содержит 115 с. машинопігаого текста, включая 32 рисунков и 5 таблиц.Библиографический список содорг.ит 6? наименований.
