پراکنش نانوذرات روی اکسید در ماتریس پلی استیرن: مقایسه خواص رئولوژی و الکتریکی

ارزیابی پراکنش نانوذرات در نانوکامپوزیت ها مسئله چالش برانگیزی است. ارزیابی پراکنش نانوذرات، تنها به کمک خواص رئولوژی و مکانیکی امکان پذیر نیست. زیرا، تنش اعمال شده موجب گسسته شدن کلوخه ها و تغییر در ریزساختار می شود. روش های میکروسکوپی نیز فقط قابلیت ارزیابی بخش بسیار کوچکی از نمونه را دارند. بنابراین، تعمیم نتایج آن به کل نمونه معقول نیست. اما، از آنجا که خواص الکتریکی از نوع غیرتخریبی است، امکان بررسی دقیق تر ریزساختار و نحوه تجمع ذرات از این راه وجود دارد. از این رو در پژوهش حاضر، ریزساختارهای مختلفی از نانوکامپوزیت های پلی استیرن-روی اکسید با تغییر در شرایط اختلاط و برهم کنش بین اجزا ایجاد شده و سپس مقدار پراکنش یا درجه تجمع نانوذرات با اندازه گیری خواص رئولوژی و الکتریکی بررسی شده است. نتایج نشان داد، به طور کلی افزودن ذرات روی اکسید به ماتریس پلیمری باعث افزایش مدول ذخیره، رسانایی الکتریکی و ضریب دی الکتریک می شود. بهبود حالت پراکنش نانوذرات در کسر حجمی ثابت از ذرات روی اکسید موجب افزایش مدول ذخیره شد که می توان آن را به افزایش کسر حجمی لایه میانی در اثر افزایش برهم کنش ذره-پلیمر مرتبط دانست. از طرفی، بهبود حالت پراکنش در کسر حجمی ثابت از نانوذرات روی اکسید موجب کاهش رسانندگی الکتریکی و ضریب دی الکتریک شد که دلیل آن به ترتیب کاهش تماس و برهم کنش بین ذرات است. طبق نتایج حاصل از بررسی خواص الکتریکی و رئولوژی و نیز تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی، مشخص شد، اعمال اختلاط پراکنشی و اصلاح سطحی ذرات موجب بهبود بیشتر پراکنش ذرات می شود. بنابراین، امکان ارزیابی دقیق تر پراکنش نانوذرات با بررسی خواص رئولوژی و الکتریکی نانوکامپوزیت ها وجود دارد.