مدل توسعه یافته میکرومکانیکی برای پیش بینی خواص الکتریکی نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی نانو لوله های کربنی

در این مقاله، یک مدل توسعه یافته میکرومکانیکی برای پیش بینی رسانایی الکتریکی موثر نانوکامپوزیت های پلیمری حاوی نانولوله های کربنی ارایه شده است. این مدل بر اساس نظریه میدان میانگین و با در نظر گرفتن پدیده تونل زنی کوانتومی الکترون ها بین نانو پرکننده ها ایجاد شده است. نانولوله های کربنی به شکل استوانه فرض شده اند که یک لایه بین فازی آنها را پوشش داده است. نانولوله های کربنی به صورت تصادفی در مکان های مختلف در داخل ماتریس پلیمری و با جهت گیری تصادفی توزیع شده اند. تاثیر پارامتر های گوناگون نظیر ابعاد هندسی نانولوله های کربنی، نسبت اندازه آنها، ضخامت لایه بین فازی، تونل زنی کوانتومی الکترون ها، رسانایی ماتریس پلیمر، رسانایی نانولوله های کربنی و رسانایی لایه بین فازی بر روی رسانایی موثر نانوکامپوزیت در مدل نظری در نظر گرفته شده اند. مدل ارایه شده رفتار های الکتریکی نانوکامپوزیت ها را در ناحیه عایق، ناحیه پرکولاسیون و ناحیه فلزی و همچنین گذار تیز رسانایی یا آغاز پرکولاسیون و ناحیه فلزی در کسر حجمی های بالا را به خوبی بازتولید می کند. نتایج نشان می دهد که با افزایش اندازه نانولوله های کربنی در نانوکامپوزیت، آستانه پرکولاسیون کاهش می یابد. مقدار رسانایی پرکننده و ماتریس به ترتیب تنها بر ناحیه فلزی و عایق اثر گذار هستند. به منظور صحت سنجی ، نتایج آزمایشگاهی موجود در مطالعات قبلی با مدل حاضر پیش بینی شده است که مدل ارایه شده به خوبی این نتایج تجربی را پیش بینی می کند.