ПОЛУЧЕНИЕ И СВОЙСТВА КОМПОЗИТНЫХ НАНОМАТЕРИАЛОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДВУХСЛОЙНЫХ ЧАСТИЦ МЕДИ
Аннотация
Получена серия порошкообразных композиционных медьсодержащих наноматериалов с металлсодержащей компонентой 20, 30 40 масс.%. Наночастицы меди получены путем термораспада металлсодержащих соединений в матрице полиэтилена высокого давления. Исследование полученных композиционных материалов методом просвечивающей электронной микроскопии показало, что размер получаемых наночастиц составил 13 нм. Изучение образцов методом рентгенофазового анализа подтвердило наличие в них металлической меди (JCPDS 4-0836) и оксида меди (JCPDS 48-1548). Для всех образцов проведены измерения диэлектрической проницаемости на частотах 1 кГц и 1 МГц, удельного объемного сопротивления, а также коэффициентов отражения и ослабления мощности электромагнитной волны на частоте 30 ГГц. Установлено, что диэлектрическая проницаемость с ростом массового содержания наночастиц монотонно возрастает, значение удельного объемного сопротивления нанокомпозитов при изменении массового содержания меди сильно снижается. Обнаружено образование единичных (малых по сравнению с площадью контактов) проводящих каналов, образованных металлическими частицами с тонкой оксидной оболочкой. Исследования показали, что медьсодержащие частицы равномерно распределяются в объеме полимерной матрицы и имеют двухслойную структуру. Наночастицы меди, имеющие структуру типа «ядро-оболочка», можно использовать для создания «умных материалов» (smart materials, intelligent materials), обладающих не только бактериостатическими эффектами, но электропроводящими свойствами. Указанными свойствами можно управлять, варьируя концентрацию двухслойных медьсодержащих частиц в материале. При содержании частиц 30% материал будет обладать антистатическими свойствами, а при содержании 40% - электропроводящими.
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Литература
Attaf B. (Add.) Advances in composite materials for medicine and nanotechnology. In Tech. 2011. 648 p. DOI: 10.5772/1934.
Tausarova B.R., Raximova S.M. Cellulosic textiles with antibacterial properties modified with copper nanoparticles. Khim. Rastit. Syr`ya. 2018. N 1. P. 163-169 (in Russian). DOI: 10.14258/jcprm.2018012190.
Nikalje A.P. Nanotechnology and its application in medicine. Med. Chem. 2015. V. 5. N 2. P. 81-89. DOI: 10.4172/2161-0444.1000247.
Petretskay E.N., Rogatkin D.A., Rusanova E.V. Com-parative characteristics of the antibacterial action of silver and nanosilver preparations in vitro. Al`manakh Klinicheskoy Meditsiny. 2016. V. 44. N 2. P. 221-226 (in Russian). DOI: 10.18786/2072-0505-2016-44-2-221-226.
Biryukova M.I., Yurkov G.Yu., Syrbu S.A., Taratanov N.A. Synthesis and structure of copper nanoparticles and their antiinfection properties. Inorg. Mater.: Appl. Res. 2014. V. 5. N 1. P. 54-60. DOI: 10.1134/S2075113314010031.
Choi H., Veriansyah B., Kim J., Kim J.-D., Kang J. W. Continuous synthesis of metal nanoparticles in supercritical methanol. J. Supercrit. Fluids. 2010. V. 52. N 3. P. 285-291. DOI: 10.1016/j.supflu.2010.01.015.
Novikova S.A., Yurkov G.Yu., Yaroslavtsev A.V. Synthsis and transport properties of membrane materials with incorporated metal nanoparticles. Mendeleev Commun. 2010. V. 20. P. 89-91. DOI: 10.1016/j.mencom.2010.03.008.
Gusev A.I. Nanomaterials, nanostructures, nanotechnology. M.: FIZMATLIT. 2005. 416 p. (in Russian).
Begletsova N.N., Selifonova E.I. Zakharevich A.M., Chernova R.K., Glukhovskiy E.G. Preparation of a colloidal solution of copper nanoparticles using a cationic surfactant. Vestn. YuUrGU. Ser.: Khimiya. 2017. V. 9. N 4. P. 14-21 (in Russian). DOI: 10.14529/chem170402.
Adamyan A.N., Averkin D.V., Khizhnyak S.D., Pakhomov P.M. The process of gelation in an aqueous solution of L-cysteine and silver acetate under the influence of metal sulfates and chlorides. Vestn. YuUrGU. Ser.: Khimiya. 2018. N 3. P. 52-65 (in Russian). DOI: 10.26456/vtchem7.
Soldatenko E.M., Doronin E.M., Chernova R.K. Chemi-cal methods for producing copper nanoparticles. Butlerov Commun. 2014. V. 37. N 2. P. 103 – 113 (English preprint).
Khnykov A.Yu., Zav`yulov S.A., Grigor`ev E.I., Chvalun S.N. Electrophysical properties of nanocomposites based on poly-p-xylylene with copper nanoparticles. Vysokomolek. Soed. Ser. A. 2006. V. 48. N 11. P. 1968 – 1975 (in Russian). DOI: 10.1134/S0965545X06110046.
Karpov I.V., Ushakov A.V., Demin V.G., Goncharova E.A., Shaichadinov A.A. Investigation of the quenching rate effect of the ferromagnetic properties of the CuO nano-particles materials. Minerals, Metals Mater. Soc. 2020. V. 72. N 11. P. 3952 – 3957. DOI: 10.1007/s11837-020-04221-5.
Zatsepin A., Kiriakov A., Zatsepin D., Shchapova Yu., Gavrilov N. Structural and electronoptical properties of transparent nanocrystalline MgAl2O4 spinel implanted with copper ions. J. Alloys Comp. 2020. 834. P. 154993. DOI: 10.1016/j.jallcom.2020.154993.
Fadeeva N.P., Saikova S.V., Pikurova E.V., Voronin A.S., Fadeev Yu.V., Samoilo A.S., Tambasov I.A. A new method for obtaining transparent conductive films of indium (III) oxide and indiumtin oxide. J. Siber. Fed. Univ. Ser.: Khimiya. 2021. V. 14. N 1. Р. 45-58 (in Russian). DOI: 10.17516/1998-2836-0215.
Gubin S.P. Magnetic Nanoparticles. Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA. 2009. 483 p.
Kovalenko A.N., Tugova E.A. Thermodynamics and kinetics of non-autonomous phase formation in nanostructured materials with variable functional properties. Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2018. V. 9. N 5. P. 641–662. DOI: 10.17586/2220-8054-2018-9-5-641-662.
Vorokh A.S. Scherrer formula: estimation of error in determining small nanoparticle size. Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2018. V. 9. N 3. P. 364–369. DOI: 10.17586/2220-8054-2018-9-3-364-369.
Bagmutov A.S., Popov I.Y. Window-coupled nanolays: window shape influence on one particle eigenstates. Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2020. V. 11. N 6. P. 636-641. DOI: 10.17586/2220-8054-2020-11-6-636-641.
Tang S.Q., Pan Z. Xu. Progress in the research of copperoxide superconductors. Transport. Syst. Technol. 2018. N 4. P. 203-211. DOI: 10.17816/transsyst201843s1203-211.
Kovalenko A.N. High-temperature superconductivity: from macro- to nanoscale structures. Nanosyst.: Phys. Chem. Math. 2016. V. 7. N 6. P. 941-970. DOI: 10.17586/2220-8054-2016-7-6-941-970.
Borzi R.A., Stewart S.J., Mercader R.C., Punte G., Garcia F. Magnetic behaviour of nanosized cupric oxide. J. Magn. Mater. 2001. V. 226-230. Pt. 2. P. 1513- 1515. DOI: 10.1016/S0304-8853(00)00943-4.
Gerasimov E.G., Mushnikov N.V. Magnetic phase transitions in compounds with a layered crystal structure. Phys. Metals Metallogr. 2018. V. 119. Iss. 13. P. 1309–1312. DOI: 10.1134/S0031918X18130069.
Nikiforov V.N., Koksharov Yu.A., Polyakov S.N., Malakho A.P., Volkov A.V., Moskvina M.A., Khomutov G.V., Irkhin V.Yu. Magnetism and Verwey transition in magnetite nanoparticles in thin polymer film. J. Alloys Comp. 2013. V. 569. P. 58-61. DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.02.059.
Balberg I., Azulay D., Toker D., Millo O. Percolation and tunneling in composite materials. Int. J. Mod. Phys. 2004. V. 18. P. 2091- 2121. DOI: 10.1142/S0217979204025336.
Koshkina L.V., Petrakovskaya E.A., Yemelyanova T.Yu., Stebeleva O.P. EMR study of structural and chemi-cal changes of natural carbon-containing material under microwave exposure. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2017. V. 60. N 9. Р. 33-38. DOI: 10.6060/tcct.2017609.2у.
