ИССЛЕДОВАНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ КОМПОЗИТНЫХ ВОЛОКОН НА ОСНОВЕ Fe₃O₄

А. Лесбаев; Д. Акалим; Д. Ережеп

doi:10.26577/JPEOS.2024.v26-i2-a4

Авторлар

А. Лесбаев Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті https://orcid.org/0000-0001-8433-9279
Д. Акалим Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті https://orcid.org/0009-0008-2875-4230
Д. Ережеп Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті https://orcid.org/0000-0002-2232-2911

DOI:

https://doi.org/10.26577/JPEOS.2024.v26-i2-a4

23 8

Кілттік сөздер:

Нанобөлшектер, Магнетит, Fe3O4, химиялық конденсация, Қорғаныс материалдары, электромагниттік сәулелену

Аннотация

Заманауи іргелі және қолданбалы зерттеулерде наноқұрылымдары бар қорғаныс материалдары барған сайын танымал бола бастады, бұл олардың медицина, фармацевтика, электроника және т.б. сияқты салаларда кеңінен қолданылуына әкеледі. Бұл жұмыс магниттік нанобөлшектерді суперпарамагниттік қасиеттерімен полимер талшықтарының құрылымдарына біріктіруге арналған химиялық конденсация әдісін қарастырады, бұл электромагниттік сәулеленуден қорғауға қабілетті материалдарды әзірлеудің жаңа көкжиектерін ашады. Магнетит нанобөлшектері (Fe3O4) темір тұздарының екі сулы ерітіндісінің оңтайлы қатынасында химиялық конденсация әдісімен синтезделді. Бастапқы реагенттер ретінде темір сульфаты (FeSO4·7H2O), темір трихлориді (FeCl3·6H2O) және 25% аммиак сулы ерітіндісі (NH4OH·H2O) қолданылды. Зерттеулер синтезделген магнетит нанобөлшектерінен алынған ультра жұқа композициялық талшықтарды зерттеуге бағытталған. Жұмыста магниттік толтырғыштардың кристалдық құрылымына, фазалық құрамына және физика-химиялық қасиеттеріне егжей-тегжейлі талдау жасалады. Ол үшін сканерлеуші электронды микроскопия (SEM), трансмиссиялық электронды микроскопия (TEM), рентгендік құрылымдық талдау (XRD) және энергетикалық дисперсиялық рентгендік спектроскопия (EDAX) сияқты бейнелеу әдістері қолданылады. Сондай-ақ, композициялық материалдардың скринингтік қасиеттеріне әсер ететін факторларға талдау жасалады. Нәтижелер полимерлі талшықтарды әртүрлі жоғары технологиялық салаларда қорғаныс материалдары ретінде қолдану аясын едәуір кеңейте алады.

Авторлардың биографисы

А. Лесбаев, Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті

Лесбаев Айдос Бакытжанович – PhD, Жалпы физика кафедрасының меңгерушісі, Қ.И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТЗУ (Алматы қ-сы, Қазақстан, эл.пошта: i_dos_90@mail.ru)

Д. Акалим, Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті

Әкәлім Досжан Алибекұлы – Қ.И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТЗУ докторанты (Алматы қ-сы, Қазақстан, эл.пошта: doszhan.a.a@gmail.com)

Д. Ережеп, Қ.И. Сәтбаев атындағы Қазақ ұлттық техникалық зерттеу университеті

Ережеп Дархан Есейұлы (корреспонденция авторы) – PhD, т.ғ.к., Стандарттау, сертификаттау және метрология кафедрасының меңгерушісі, Қ.И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТЗУ (Алматы қ-сы, Қазақстан, эл.пошта: darhan_13@physics.kz)

Библиографиялық сілтемелер

Z.P. Wu, T. Liu, D.M. Chen, G. Wu, Q.H. Wang, Y.H. Yin, Y.S. Li, Q.F. Xu, A. Krishamurthy, A facile method to improving the electromagnetic interference shielding of a free-standing and foldable carbon nanotube mat, RSC Adv. 6 (2016) 62485–62490. https://doi.org/10.1039/C6RA11507A.

R.B. Jagadeesh Chandra, B. Shivamurthy, S.D. Kulkarni, M.S. Kumar, Hybrid polymer composites for EMI shielding application- a review, Mater. Res. Express. 6 (2019) 082008. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaff00.

M. Patadia, A. Quinn, M. Tank, C. Jolowsky, L. Luiz, A. Psulkowski, M. Kurilich, A. De Leon, R. Liang, R. Sweat, Enhanced multifunctionality in carbon fiber/carbon nanotube reinforced PEEK hybrid composites: Superior combination of mechanical properties, electrical conductivity, and EMI shielding, Compos. Part B Eng. 284 (2024) 111674. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2024.111674.

R. Bahramian, M.B. Nezafati, S. Hamed Aboutalebi, Recent progress and prospects of two-dimensional materials for electromagnetic interference shielding, FlatChem. 47 (2024) 100722. https://doi.org/10.1016/j.flatc.2024.100722.

P. Velayudhan, K. M S, N. Kalarikkal, S. Thomas, Exploring the Potential of Sustainable Biopolymers as a Shield against Electromagnetic Radiations, ACS Appl. Bio Mater. 7 (2024) 3568–3586. https://doi.org/10.1021/acsabm.4c00421.

S. Wen, D.D.. Chung, Electromagnetic interference shielding reaching 70 dB in steel fiber cement, Cem. Concr. Res. 34 (2004) 329–332. https://doi.org/10.1016/j.cemconres.2003.08.014.

Y.-J. Chen, Y. Li, B.T.T. Chu, I.-T. Kuo, M. Yip, N. Tai, Porous composites coated with hybrid nano carbon materials perform excellent electromagnetic interference shielding, Compos. Part B Eng. 70 (2015) 231–237. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2014.11.006.

R. Kumar, S.R. Dhakate, P. Saini, R.B. Mathur, Improved electromagnetic interference shielding effectiveness of light weight carbon foam by ferrocene accumulation, RSC Adv. 3 (2013) 4145. https://doi.org/10.1039/c3ra00121k.

H. Liu, Y. Yang, N. Tian, C. You, Y. Yang, Foam-structured carbon materials and composites for electromagnetic interference shielding: Design principles and structural evolution, Carbon N. Y. 217 (2024) 118608. https://doi.org/10.1016/j.carbon.2023.118608.

G.K. Sharma, S.L. Joseph, N.R. James, Recent Progress in Poly (3,4‐Ethylene Dioxythiophene): Polystyrene Sulfonate Based Composite Materials for Electromagnetic Interference Shielding, Adv. Mater. Technol. 9 (2024). https://doi.org/10.1002/admt.202301203.

N. Luo, Y. Zhang, H. Zhang, T. Liu, Y. Wang, F. Chen, Q. Fu, Electromagnetic interference shielding performance of lightweight aramid nanofiber/graphene composite aerogels, J. Mater. Chem. A. 12 (2024) 10359–10368. https://doi.org/10.1039/D3TA07473K.

M. Rahaman, D. Khastgir, A.K. Aldalbahi, eds., Carbon-Containing Polymer Composites, Springer Singapore, Singapore, 2019. https://doi.org/10.1007/978-981-13-2688-2.

D.D.L. Chung, Materials for Electromagnetic Interference Shielding, J. Mater. Eng. Perform. 9 (2000) 350–354. https://doi.org/10.1361/105994900770346042.

J. Joo, A.J. Epstein, Electromagnetic radiation shielding by intrinsically conducting polymers, Appl. Phys. Lett. 65 (1994) 2278–2280. https://doi.org/10.1063/1.112717.

A. De Souza Gomes, ed., New Polymers for Special Applications, InTech, 2012. https://doi.org/10.5772/3345.

N.C. Das, T.K. Chaki, D. Khastgir, A. Chakraborty, Electromagnetic interference shielding effectiveness of ethylene vinyl acetate based conductive composites containing carbon fillers, J. Appl. Polym. Sci. 80 (2001) 1601–1608. https://doi.org/10.1002/app.1253.

M. Das, P.P. Sethy, B. Sundaray, EMI shielding performance of graphene oxide reinforced polyaniline/polystyrene solution cast thin films, Synth. Met. 296 (2023) 117369. https://doi.org/10.1016/j.synthmet.2023.117369.

A. Rezvani-Moghaddam, Z. Ranjbar, U. Sundararaj, A. Jannesari, A. Dashtdar, Edge and basal functionalized graphene oxide nanosheets: Two different behavior in improving electrical conductivity of epoxy nanocomposite coatings, Prog. Org. Coatings. 172 (2022) 107143. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2022.107143.

S. Yasufuku, Technical progress of EMI shielding materials in Japan, IEEE Electr. Insul. Mag. 6 (1990) 21–30. https://doi.org/10.1109/57.63095.

K. Osouli-Bostanabad, E. Hosseinzade, A. Kianvash, A. Entezami, Modified nano-magnetite coated carbon fibers magnetic and microwave properties, Appl. Surf. Sci. 356 (2015) 1086–1095. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.08.115.

X. Wang, X. Xing, H. Zhu, J. Li, T. Liu, State of the art and prospects of Fe3O4/carbon microwave absorbing composites from the dimension and structure perspective, Adv. Colloid Interface Sci. 318 (2023) 102960. https://doi.org/10.1016/j.cis.2023.102960.

H. Salimkhani, F. Movassagh-Alanagh, H. Aghajani, K. Osouli-Bostanabad, Study on the Magnetic and Microwave Properties of Electrophoretically Deposited Nano-Fe3O4 on Carbon Fiber, Procedia Mater. Sci. 11 (2015) 231–237. https://doi.org/10.1016/j.mspro.2015.11.118.

S. Bagheri, N.M. Julkapli, Modified iron oxide nanomaterials: Functionalization and application, J. Magn. Magn. Mater. 416 (2016) 117–133. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2016.05.042.

A.P. Mehta, C. V. Pardeshi, Multifunctional Magnetic Nanoparticles: An Effective Theranostic Carrier System, in: Nanomater. Drug Deliv. Syst., Springer International Publishing, Cham, 2023: pp. 175–207. https://doi.org/10.1007/978-3-031-30529-0_6.

K.Q. Jabbar, A.A. Barzinjy, S.M. Hamad, Iron oxide nanoparticles: Preparation methods, functions, adsorption and coagulation/flocculation in wastewater treatment, Environ. Nanotechnology, Monit. Manag. 17 (2022) 100661. https://doi.org/10.1016/j.enmm.2022.100661.