УДК: 547.97: 535.8, 541.147

Механизм структурной самоорганизации наночастиц ZnO в акрилатных композитах

Бурункова Ю.Э., Денисюк И.Ю., Семьина С.А.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Бурункова Ю.Э., Денисюк И.Ю., Семьина С.А. Механизм структурной самоорганизации наночастиц ZnO в акрилатных композитах // Оптический журнал. 2013. Т. 80. № 3. С. 79–86.

Burunkova Yu.E., Denisyuk I.Yu., Semiyina S.A. Structural self-organization mechanism of ZnO nanoparticles in acrylate composites [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2013. V. 80. № 3. P. 79–86.

Ссылка на англоязычную версию:

Yu. É. Burunkova, I. Yu. Denisyuk, and S. A. Sem’ina, "Structural self-organization mechanism of ZnO nanoparticles in acrylate composites," Journal of Optical Technology. 80(3), 187-192 (2013). https://doi.org/10.1364/JOT.80.000187

Аннотация:

Получены и исследованы прозрачные однородные полимерные композиционные среды, содержащие до 14 вес.% наночастиц ZnO. Установлено, что физические свойства материала, такие как светорассеяние, твердость по Бринеллю и влагопоглощение, немонотонно изменяются при увеличении концентрации наночастиц в результате модификации внутренней структуры нанокомпозитов. Структура нанокомпозита исследована методами инфракрасной спектроскопии и атомно-силовой микроскопии. По сравнению с немодифицированной полимерной матрицей твердость не ухудшается, а светорассеяние и влагопоглощение уменьшаются. Вследствие взаимодействий активных групп одного из мономеров (карбокси-групп) с поверхностью наночастиц последние равномерно распределяются по всему объему материала, что и формирует оптически однородную нанокомпозитную среду. Наночастицы ZnO являются фотокатализаторами и центрами процесса полимеризации.

Ключевые слова:

УФ отверждаемый нанокомпозит, структура нанокомпозита, наночастицы

Коды OCIS: 310.6870, 160.5470, 240.0310

Список источников:

1. Rosenberg A.S., Dzhardimalieva G.I., Pomogailo A.D. Polymer composites of nano-sized particles isolated in matrix // Polymers for Advanced Technologies. 1998. V. 9. № 8. P. 527–535.
2. Pomogailo A.D., Savost’yanov V.S. Synthesis and Polymerization of Metal-Containing Monomers // CRC Press. Boca Raton. Fla. USA. 1994.
3. Pomogailo A.S., Rozenberg A.S., Dzhardimalieva G.I., Leonowicz M. Polymer nanocomposites on the base of metal carboxylates // Advances in Materials Science. 2001. V. 1. № 1. P. 19–27.
4. HeightM.J., Pratsinis S.E., Mekasuwandumrong O., Praserthdam P. Ag-ZnO catalysts for UV-photodegradation of methylene blue // Applied Catalysis B. 2006. V. 63. № 3–4. P. 305–312.
5. Guedri-Knani L., Gardette J.L., Jacquet M., Rivaton A. Photoprotection of poly(ethylene-naphthalate) by zinc oxide coating // Surface and Coatings Technology. 2004. V. 180–181. P. 71–75.
6. Fan Z.Y., Lu J.G. Zinc oxide nanostructures: synthesis and properties // Journal of Nanoscience and Nanotechnology. 2005. V. 5. № 10. P. 1561–1573.
7. Fang X., Bando Y., Gautam U.K. ZnO and ZnS nanostructures: ultraviolet-light emitters, lasers, and sensors // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. 2009. V. 34. № 3–4. P. 190–223.
8. Liu P., Wang T. Poly(hydroethyl acrylate) grafted from ZnO nanoparticles via surface-initiated atom transfer radical polymerization // Current Applied Physics. 2008. V. 8. № 1. Р. 66–70.
9. Li Y., Li G., Yin Q. Preparation of ZnO varistors by solution nano-coating technique // Materials Science and Engineering B. 2006. V. 130. № 1–3. Р. 264–268.
10. Vaezi M.R., Sadrnezhaad S.K. Nanopowder synthesis of zinc oxide via solochemical processing // Materials & Design. 2007. V. 28. № 2. Р. 515–519.
11. Chu S.-Y., Yan T.-M., Chen S.-L. Analysis of ZnO varistors prepared by the sol-gel method // Ceramics International. 2000. V. 26. № 7. P. 733–737.
12. Westin G., Ekstrand A., Nygren M., Sterlund R.O., Merkelbach P. Preparation of ZnO-based varistors by the solgel technique // Journal of Materials Chemistry. 1994. V. 4. № 4. P. 615–621.
13. Pillai S.C., Kelly J.M., McCormack D.E., Ramesh R. Self-assembled arrays of ZnO nanoparticles and their application as varistor materials // Journal of Materials Chemistry. 2004. V. 14. № 10. P. 1572–1578.
14. Фокина М.И., Денисюк И.Ю., Бурункова Ю.Э., Капорский Л.Н. Формирование микроструктур на основе УФ-отверждаемых акрилатов // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 10. C. 66–72.
15. Denisyuk I.Yu., Williams T.R., Burunkova J.E. Hybrid optical material with nanoparticles at high concentrations in UV-curable polymers–technology and properties // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2008. V. 497. P. 142–153.

16. Williams T.R., Denisyuk I.Yu., Burunkova J.E. Filled polymers with high nanoparticles concentration–synthesis, optical and rheological proprieties // Journal of Applied Polymer Science. 2010. V. 116. № 4. P. 1857–1866.
17. Burunkova J.A., Denisyuk I.Yu., Arefeva N.N., Semina S.A. Influence of SiO2 nanoaddition on the self organization via UV-polymerization of acrylate nanocomposites // Molecular Crystals and Liquid Crystals. 2011. V. 536. № 1. P. 10–16.
18. Denisyuk I.Yu., Vorzobova N.D., Sobeshuk N.O., Burunkova J.E. Subwavelength microstructures fabrication by self-organization processes in photopolimerizable nanocomposite // Journal of Nanomaterials. 2012. The special issue is “Nanocrystals-Related Synthesis, Assembly, and Energy Applications 2012”
19. Виноградов А.П. Электродинамика композитных материалов // Едиториал УРСС. М., 2001. 208 с.
20. Spanier J.E., Herman I.P. Use of hybrid phenomenological and statistical effective-medium theories of dielectric functions to model the infrared reflectance of porous SiC films // Physical Review B. 2000. V. 61. № 15. P. 10437–10450.
21. Jiguet S., Bertsch A., Judelewiczb M., Hofmannc H., Renaud P. SU-8 nanocomposite photoresist with low stress properties for microfabrication applications // Microelectronic Engineering. 2006. V. 83. № 10. P. 1966–1970.
22. Silverstein R.M., Bassler G.C., Morrill T.C. Spectrometric Identification of Organic Compounds // JohnWiley & Sons. New York. USA. 4th edition. 1981.
23. Liufu S.C., Xiao H.N., Li Y.P. Thermal analysis and degradation mechanism of polyacrylate/ZnO nanocomposites // Polym. Degrad. Stab. 87. 2005. P. 103–110.
24. Lu X., Zhao Y., Wang C. Fabrication of PbS nanoparticles in polymer-fiber matrices by electrospinning // Advanced Materials. 2005. V. 17. № 20. P. 2485–2488.
25. Lu X., Zhao Y., Wang C., Wei Y. Fabrication of CdS nanorods in PVP fiber matrices by electrospinning // Macromolecular Rapid Communications. 2005. V. 26. №. 16. P. 1325–1329.
26. Bai J., Li Y., Zhang C., Liang X., Yang Q. Preparing AgBr nanoparticles in poly(vinyl pyrrolidone) (PVP) nanofibers // Colloids and Surfaces A. 2008. V. 329. № 3. P. 165–168.
27. Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье-спектры комбинационного рассеяния и инфракрасного поглощения полимеров // М.: Физматлит, 2001. 656 с.
28. Beydoun D., Amal R., Low G., McEvoy S. Role of nanoparticles in photocatalysis // Journal of Nanoparticle Research. 1999. V. 1. № 4. P. 439–458.
29. Dong C., Ni X. The photopolymerization and characterization of methylmethacrylate initiated by nanosized titanium dioxide // Journal of Macromolecular Science. Part A. 2004. V. 41. № 5. P. 547–563.
30. Hagfeldt A., Graetzel M. Light-induced redox reactions in nanocrystalline systems. Chemical Reviews. 1995. № 1. P. 49–68.