Modelos de percolação elétrica aplicados para compósitos poliméricos condutores

Abstract

AesumoO presente artigo apresenta a aplicação e adequação dos modelos de percolação elétrica em trabalhos experimentais e teóricos da literatura para compósitos poliméricos condutores. Foi realizado um levantamento das publicações referentes aos modelos estudados para os diferentes tipos de cargas condutoras mais aplicadas na preparação destes compósitos, tais como pós metálicos, grafite, negro de fumo, nanofibras e nanotubos de carbono. A discussão está apresentada quanto à adequação dos modelos ao comportamento dos compósitos na influência das cargas nas propriedades elétricas de matrizes poliméricas. Palavras-chave: compósitos poliméricos, condutividade elétrica, modelos de percolação. AbstractThis paper presents the application and adjustment of electrical percolation models in conductive polymer composites. Different models have been proposed for different types of conductive fillers applied in composites preparation, such as metal powders, graphite, black carbon, carbon nanotubes and nanofibers. The discussion was carried out considering the consistency of the model on the behavior of these fillers and their influence on the electrical properties of polymer matrices.Keywords: polymer composites, electrical conductivity, percolation models. IntroduçãoA incorporação de partículas eletricamente condutoras em uma matriz isolante polimérica é um exemplo importante da modificação de materiais em áreas até então restrita aos metais, tais como, piezo elétricos [1] , adesivos condutivos [2] , roupas e artigos antiestáticos [3] , blindagem eletromagnética [4] e sensores químicos [5] . A esta classe de materiais é dada a denominação de compósitos condutores poliméricos que apresentam muitas vantagens em comparação aos metais, como por exemplo, resistência à corrosão, menor densidade, processabilidade e custo [6] .A adição de cargas eletricamente condutoras, tais como, partículas metálicas [7][8][9] , nanofolhas de grafite [10][11][12] , negro de fumo (NF) [13,14] e nanotubos de carbono (NTC) [15][16][17][18] em uma resina polimérica isolante tem sido o principal recurso para a obtenção de compósitos condutores. Entre estas cargas destacam-se os NTC por seu potencial na obtenção de sistemas nanoestruturados altamente condutores com excelentes propriedades mecânicas [17,18] . A principal questão sobre os nanocompósitos poliméricos condutores está relacionada com a variação da condutividade em função da concentração das partículas condutoras, onde se observa existir uma concentração crítica a partir da qual ocorre um aumento na condutividade do sistema. Este fenômeno pode ser explicado pela teoria da percolação.Vários modelos matemáticos foram desenvolvidos para descrever o fenômeno de percolação e uma revisão abrangente foi feita por Lux 1993 [19] , considerando fatores estruturais micrométricos dos sistemas. Desde então, estes modelos continuam a ser aplicados e discutidos. Mais recentemente, destaca-se a importância de novos materiais obtidos a partir de cargas cujas dimensões são nanométricas.Bauhofer e Kovacs [20] ...

Electrical, rheological, and mechanical properties copolymer/carbon black composites

“…This behavior indicates that with the higher volume fraction of CB, the higher is the approximation between the `CB particles, forming an interconnected network and facilitating the electrical conductivity, where the composite changes from an insulator to a conductor. The point where there is the highest rate of change in electrical conductivity or resistivity as a function of the volume fraction of the conductive filler is called the electrical percolation threshold.. [26][27][28][29] To obtain the volume fraction of CB where percolation occurred in the CPC, it is essential to obtain a sigmoid mathematical model that helps in the identification, the Boltzmann model was used according to Equation (3). [29] Considering the experimental results of electrical conductivity for the BioPE/CB CPCs obtained and adjusting to the model, the result is obtained, in which it is observed that the maximum value of the derivative of the sigmoid model obtained occurred at the CB volume fraction of 0.36.…”

Electromagnetic evaluation of radar absorbing materials based on conducting polypyrrole and organic–inorganic nanocomposite of polypyrrole/kaolinite

“…As already discussed in the literature, conducting polymers are difficult materials to solubilize and disperse in different RAM matrices, where the attenuation characteristics of the final composite are strongly related to the type of load interaction used. 12,17,29 Figure 10 shows that reaction 1 demonstrated, at frequencies of 9.5 and 10 GHz, a resonant peak with maximum values of -9.6 dB (~90%).…”

Efeito Da Ultrassonificação Nas Propriedades Elétricas De Nanocompósitos Poliméricos De Pmma E Nanotubos De Carbono

“…Para valores de NTC inferiores a 0,5% vol. prevaleceram as propriedades isolantes do polímero; quando acima desta, o material adquiriu condutividade típica de semicondutores (entre 10 -3 e 10 -5 S/m), valores estes já relatados na literatura por outros autores (Safadi et al, 2002;Stéphan et al, 2002;Coelho & Morales, 2017). Com o aumento da concentração de cargas, um platô na condutividade ficou evidente, atingindo ordem de 10 -3 S/m, para a máxima capacidade de condução do sistema, com concentrações de 1,13% vol.…”