Влияние магнитного поля на структуру и сорбционные свойства плёнок на основе гидроксиэтилцеллюлозы и углеродных нанотрубок

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Методами поляризационной и сканирующей электронной микроскопии, сорбции паров воды изучена структура и свойства плёночных композиционных наноматериалов на основе гидроксиэтилцеллюлозы и углеродных нанотрубок, полученных в магнитном поле и вне поля. Плёнки являются анизотропными, что обусловлено образованием жидкокристаллической фазы при испарении растворителя из раствора. Наложение магнитного поля приводит к ориентации макромолекул и углеродных нанотрубок в пленках, что способствует уплотнению структуры плёнок и уменьшению их способности сорбировать пары воды. Рассчитаны энергии Гиббса взаимодействия с водой плёнок гидроксиэтилцеллюлоза/углеродные нанотрубки, полученных в магнитном поле и вне поля. Для пленок, полученных в магнитном поле, обнаружено уменьшение отрицательных значений энергий Гиббса, что свидетельствует об ухудшении их взаимодействия с водой. С введением углеродных нанотрубок в гидроксиэтилцеллюлозу этот эффект проявляется в большей степени.

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. А. Вшивков

Уральский федеральный университет

Author for correspondence.
Email: sergey.vshivkov@urfu.ru
Russian Federation, 620000, Екатеринбург, пр. Ленина, 51

E. B. Русинова

Уральский федеральный университет

Email: sergey.vshivkov@urfu.ru
Russian Federation, 620000, Екатеринбург, пр. Ленина, 51

A. Г. Галяс

Уральский федеральный университет

Email: sergey.vshivkov@urfu.ru
Russian Federation, 620000, Екатеринбург, пр. Ленина, 51

References

  1. Вшивков С.А., Тюкова И.С., Русинова Е.В. Полимерные композиционные материалы. Екатеринбург: Изд-во Уральского ун-та, 2022.
  2. Полимерные композиционные материалы. Свойства. Структура. Технологии. / Под ред. А.А. Берлина. СПб.: Профессия, 2009.
  3. Баженов С.Л., Берлин А.А., Кульков А.А., Ошмян В.Г. Полимерные композиционные материалы. Прочность и технологии. М.: Изд-во Интеллект, 2009.
  4. Li Q., Liu C., Wang X., Fan S. // Nanotechnology. 2009. V. 20. № 14. P.145702.
  5. Berber S., Kwon Y.-K., Tománek D. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. № 20. P. 4613.
  6. Елецкий А. В. // Успехи физ. наук. 2007. Т. 177. № 3. С. 233.
  7. A.I. Helal, S.I. Elkalashy, S.A. Vshivkov, T.S. Soliman, M.F. Zaki. // Physica Scripta. 2021. V. 96. № 8. 085804.
  8. Макарова Т.Л. // Физика и техника полупроводников. 2004. Т. 36. № 6. С. 641.
  9. Fujiwara M., Oki E., Hamada M., Tanimoto Y., Shimomura Y. // J. Phys. Chem. A. 2001. V. 105. № 15. P. 3746.
  10. Кряжев В.Н., Широков В.А. // Химия растит. сырья. 2005. № 3. С. 7.
  11. Куличихин В.Г., Голова Л.К. // Химия древесины. 1985. №3. С. 9.
  12. Папков С.П., Куличихин В.Г. Жидкокристаллическое состояние полимеров. М.: Химия, 1977.
  13. Vshivkov S.A. Phase Transitions and Structure of Polymer Systems in External Fields. Newcastle. UK: Cambridge Scholars Publ. 2019.
  14. Vshivkov S.A., Rusinova E.V., Galyas A.G // Polymer Science A. 2012. V. 54. № 11. P. 827.
  15. Липатов Ю.С. Физико-химические основы наполнения полимеров. М.: Химия, 1977.
  16. Функциональные наполнители для пластмасс. / Под ред. Марино Ксантос. М.: Научные основы и технологии, 2010.
  17. Тагер А. А. Физико-химия полимеров. М.: Научный мир, 2007.
  18. Vshivkov S.A., Rusinova E.V., Kudrevatykh N.V., Galyas A.G., Alekseeva M.S., Kuznetsov D.K.// Polymer Science A. 2006. V. 48. № 10. P. 1115.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Micrograph of CNT obtained by transmission electron microscopy. Colored figures can be viewed in the electronic version.

Download (207KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Phase diagram of the HEC–water/ethanol system (80/20 parts by weight) I – region of isotropic solutions, II – region of anisotropic solutions. ω2 – mass fraction of polymer.

Download (36KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Micrographs of GEC films obtained outside the field (a) and in the field (b). Polaroids are crossed.

Download (223KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Micrograph of a GEC film with a CNT content of 3 wt.%, obtained outside (a) and in a magnetic field (b). Polaroids are crossed.

Download (316KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Isotherms of water vapor sorption by HEC films obtained in a magnetic field (1) and outside the field (2). X is the equilibrium mass of water absorbed by the polymer sample (m).

Download (47KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Concentration dependences of the Gibbs energy of interaction with water of HEC films obtained in the field (1) and outside the field (2).

Download (56KB)
Indexing metadata
8. Fig. 7. Isotherms of water vapor sorption by HEC/CNT films obtained outside the magnetic field (a) and in the field (b). CNT content 0 (1), 5% (2) (a) and 0 (1), 3 (2), 5% (3) (b).

Download (106KB)
Indexing metadata
9. Fig. 8. Kinetic curves of swelling in water vapor of HEC/CNT films obtained both in a magnetic field and outside the field. CNT content 0 (1) and 5% (2, 3). H = 0 (1, 2) and 3.7 kOe (3).

Download (70KB)
Indexing metadata
10. Fig. 9. Concentration dependences of the Gibbs energy of interaction with water of HEC/CNT films obtained outside a magnetic field (a) and in a magnetic field (b). CNT content 0 (1), 5% (2) (a) and 0 (1), 3 (2), 5% (3) (b).

Download (100KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences