ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И СТРУКТУРУ ДВУСТЕННЫХ УГЛЕРОДНЫХ НАНОТРУБОК
Аннотация
Проведены исследования электрического сопротивления двустенных углеродных нанотрубок при давлениях до 50 ГПа. Обнаружена сложная зависимость электросопротивления от структурного состояния нанотрубок, которое изменяется с давлением. При исследовании образцов, подвергнутых давлениям 28 и 50 Гпа, были получены спектры комбинационного рассеяния, свидетельствующие об изменении структуры нанотрубок. Результаты КР спектроскопии и электрических измерений при высоких давлениях хорошо согласуются друг с другом. Благодаря своим аномально высоким механическим характеристикам, углеродные нанотрубки входят в число наиболее перспективных материалов, подходящих для получения высокопрочных композитов. Исследование углеродных нанотрубок при высоких давлениях представляет значительный интерес ввиду большого числа возможных применений нанотрубок и их производных для повышения механической прочности материалов. В работе исследовались связки двустенных углеродных нанотрубок диаметром 4 ± 1 нм. Изучение электрических характеристик проводилось с помощью камеры высокого давления с алмазными наковальнями типа «закругленный конус-плоскость». Методика позволяет изучать образец при последовательном увеличении и снижении давления, выдерживать его под нагрузкой в течение длительного времени. Измерения спектров КР проводились в УЦКП “Современные нанотехнологии” УрФУ с помощью системы отображающей конфокальной микроскопии комбинационного рассеяния Alpha 300 AR+. Результаты электрических измерений и КР спектроскопии свидетельствуют о том, что разрушение двустенных нанотрубок происходит в два этапа при разных критических давлениях. В то же время, наблюдаемая картина может быть вызвана образованием 2D или 3D структур на основе углеродных нанотрубок.
Для цитирования:
Соколовский Д.Н., Волкова Я.Ю., Зеленовский П.С., Бабушкин А.Н. Влияние высокого давления на электрическое сопротивление и структуру двустенных углеродных нанотрубок. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2017. Т. 60. Вып. 9. С. 52-56
Литература
Chan S.-P., Yim W.-L., Gong X.G., Liu Z.-F. Carbon nanotube bundles under high pressure: Transformation to low-symmetry structures. Phys. Rev. B. 2003. V. 68. P. 075404.
Elliott J.A., Sandler J.K.W., Windle A.H., Young R.J., Shaffer M.S.P. Collapse of Single-Wall Carbon Nanotubes is Diame-ter Dependent. Phys. Rev. Lett. 2004. V. 92. N 9. P. 095501.
Sun D.Y., Shu D.J., Ji M., Liu F., Wang M., Gong X.G. Pressure-induced hard-to-soft transition of a single carbon nanotubes. Phys. Rev. B. 2004. V. 70. P. 165417.
Tangney P., Capaz R.B., Spataru C.D., Cohen M.L., Loule S.G. Structural Transformations of Carbon Nanotubes under Hy-drostatic Pressure. Nano Lett. 2005. V. 5. N 11. P. 2268-2273.
Yang X., Wu G., Dong J. Structural transformations of double-walled carbon nanotube bundle under hydrostatic pressure. Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. N 11. P. 113101.
Gadagkar V., Maiti P.K., Yves L., Jagota A., Sood A.K. Collapse of double-walled carbon nanotube bundles under hydrostatic pressure. Phys. Rev. B. 2006. V. 73. P. 085402.
Zhao Z.S., Zhou X.-F., Hu M., Yu D.L., He J.L., Wang H.-T., Tian Y.J., Xu B. High-Pressure Behaviors of Carbon Nano-tubes. J. Superhard Materials. 2012. V. 34. N 6. P. 371–385.
Chen J.-Y., Kim M., Yoo C.-S. High structural stability of single wall carbon nanotube under quasi-hydrostatic high pressures. Chemical Physics Letters. 2009. V. 479. P. 91–94.
Popov M., Kyotani M., Nemanich R.J., Koga Y. Superhard phase composed of single-wall carbon nanotubes. Phys. Rev. B. 2002. V. 65. P. 033408.
Pashkin E.Y., Pankov A.M., Kulnitskiy B.A., Perezhogin I.A., Karaeva A.R., Mordkovich V.Z., Popov M.Y., Sorokin P.B., Blank V.D. The unexpected stability of multiwall nanotubes under high pressure and shear deformation. Appl. Phys. Lett. 2016. 109. P. 081904.
Sahoo, N.G., Rana S., Cho J.W., Li L., Chan S.H. Polymer nanocomposites based on functionalized carbon nanotubes. Pro-gress in Polymer Science. 2010. V. 35. N 7. P. 837-867.
Eletskii A.V. Mechanical properties of carbon nanostructures and related materials. Phys. Usp. 2007. V. 50. P. 225–261.
Aguiar A.L., Barros E.B., Capaz R.B., Souza Filho A.G, Freire P.T.C., Filho J.M., Machon D., Caillier Ch., Kim Y.A., Muramatsu H., Endo M., San-Miguel A. Pressure-Induced Collapse in Double-Walled Carbon Nanotubes: Chemical and Me-chanical Screening Effects. J. Phys. Chem. C. 2011. V. 115. N 13. P. 5378-5384.
Kuzmany H., Plank W., Pfeiffer R., Simon F. Raman scattering from double-walled carbon nanotubes. J. Raman Spectroscopy. 2008. V. 39. P. 134-140.
Mases M., Milyavskiy V.V., Waldbock J., Dossot M., Devaux X., McRae E., Soldatov A.V. The effect of shock wave com-pression on double wall carbon nanotubes. Physica Status Solidi B. 2012. V. 249. N 12. P. 2378-2381.
Dresselhaus M.S., Dresselhaus G., Jorio A., Souza Filho A.G., Pimenta M.A., Saito R. Single Nanotube Raman Spectrosco-py. Accounts Chem. Res. 2002. V. 35. N 12. P. 1070-1078.
