ПРОВОДИМОСТЬ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ ТОНКИХ ПЛЕНОК ПОЛИХЛОРОПРЕНА, СФОРМИРОВАННЫХ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ

Исследованы температурные зависимости проводимости на постоянном и переменном токе (частота 1 кГц) тонких пленок полихлоропрена, сформированных из раствора четыреххлористого углерода на металлических электродах, имеющих различную полярность: аноде, катоде и при нулевом потенциале. Установлено, что в зависимости от метода формирования пленки исследованного полимера изменяется характер и вид температурной зависимости проводимости, что объясняется изменением механизма переноса заряда. Обнаружены температурные области максимальной проводимости. Показано, что реализация цикла нагрева с последующим охлаждением пленки в ограниченной области между электродами под действием переменного электрического поля приводит к увеличению удельной проводимости и смещению экстремальных значений в область более низких температур. В наибольшей степени этот эффект проявляется для пленок, сформированных на катоде. Процесс нагрева с последующим охлаждением носит гистерезисный характер и для удельной проводимости, и для тангенса угла диэлектрических потерь. Зависимость тангенса угла диэлектрических потерь от удельной проводимости в достаточно широкой температурной области измерений имеет обратно пропорциональный характер. В процессе анализа температурных зависимостей исследован механизм проводимости для тонких пленок полихлоропрена на постоянном и переменном токе. Найденные энергии активации процесса изменения проводимости полимерной системы дают основание заключить, что при постоянном и переменном токе механизмы электрической проводимости имеют близкий характер. Возникновение экстремальных значений величин удельной проводимости можно связать со структурными перестройками в процессе нагревания, что подтверждают данные по температурной зависимости тангенса угла диэлектрических потерь. Для объяснения проводимости на постоянном токе предложена модель дипольных ловушек.

проводимость полимеров на переменном и постоянном токе, механизмы переноса заряда, электропроводимость в тонких пленках, полихлоропрен, полярные эластомеры

1. Блайт Э.Р., Блур Д. Электрические свойства полимеров. М.: Физматлит, 2008. 376 с.

2. Сажин Б.И., Лобанов А.М., Романовская О.С. Электрические свойства полимеров. Л.: Химия, 1970. 376 с.

3. Сажин Б.Н., Орлова Т.П., Лобанов Л.Н. Исследование диэлектрических потерь полистирола и некоторых сополимеров стирола в стеклообразном состоянии // Высокомолек. соед. 1968. Т. А10. № 8. С. 1921-1929.

4. Комова Н.Н., Сыров Ю.В., Григорьев М.А. Физическая природа проводимости этиленпропиленового сополимера, наполненного хлоридом олова // Вестник МИТХТ. 2006 Т. 1. № 6. С. 58-62.

5. Комова Н.Н., Капитонов В.М., Прохоров А.И. Использование физической модели самосогласованного поля для описания проводимости эластомера, наполненного солями олова / Деп. в ВИНИТИ 23.11.06. №1452- В 2006.

6. Комова Н.Н., Заиков Г.Е. Исследование электропроводимости этиленпропиленового сополимера, наполненного хлоридом олова // Теор. основы хим. технологии. 2007. Т. 41. № 5. С. 562-565.

7. Гуль В.Е., Шенфиль Л.З. Электропроводящие полимерные композиции. М.: Наука, 1984. 240 с.

8. Komova N.N., Zaikov G.E., Kapitonov V.M.., Prokhorov A.I. Analysis of modeling representation of polydisperse systems conductivity on example of salts filled elastomer // In: Progress in Chemical and Biochemical Physics, Kinetics and Thermodynamics. New York: Nova Science Publishers, Inc., 2007. P. 111-127.

9. Крылов В.К., Колесников В.А., Тедорадзе М.Г., Комова Н.Н. Переключение проводимости в тонких полимерных слоях // Труды седьмой ежегодной молодежной конф. ИБХФ РАН - ВУЗы «Биохимическая физика». 12-14 ноября 2007. С. 157-161.

10. Комова Н.Н. Модельные представления электропроводности систем, состоящих из полимеров, наполненных мелкодисперсным проводнико // Труды Всерос. научно-практ. конф. «Математика, информатика, естествознание в экономике и в обществе». Москва, МФЮА, 16-17 ноября 2009. Т. 2. С. 104-108.

11. Гарнье Ф. Проводящие полимеры // Успехи физ. наук. 1978. Т. 157. Вып. 3. С. 513-527.

12. Комова Н.Н., Капитонов В.М., Барашкова И.И., Марков В.А. Влияние температуры на проводимость композитного полимерного материала, содержащего углевродный наполнитель // Материали за Х международна научна практична конференция «Найновите научни постижения - 2014». София: «Бял Град-БГ» ООД, 2014. Т. 29. Химия и химически технологии. Физика. С. 78-84.

13. Komova N.N., Zibin D.I., Zaikov G.E. Thermodynamic aspects of the changes in the electrical conductivity of polyethylene filled carbon black / In: Pathways to Modern Physical Chemistry. An Engineering Approach witrh Multidisciplinary Applications / Ed. by R. Wolf, G.E. Zaikov, A.K. Haghi. Apply Academic Press, 2017. Chapter 20. P. 355-370.

14. Лачинов А.Н., Корнилов В.М. , Загуренко Т.Г., Жеребов А.Ю. К вопросу о высокой проводимости несопряженных полимеров // ЖЭТФ. 2006. Т. 129. Вып. 4. С. 728-734.

15. Гутман Ф. Органические полупроводники. М.: Энергоатомиздат, 1990. 257 с.

16. Попова С.С., Денисов А.В., Рябухова Т.О., Окишева Н.А. Влияние химического модифицирования на электрические свойства межфазной границы пленочный катод/пленочный электролит // Конденсированные среды и межфазные границы. 2015. Т. 17. № 4. С. 487-497.

17. Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С.Г. Физика полупроводников. М.: Наука, 1987. 678 с.

18. Street G.B. Electronic structure and transport in the organic amorphous semiconductor polypyrrole / In: Handbook of Conducting Polymers. V. 1. / Ed. T.E. Scotheim. New York: Marcel Dekker, 1986. P. 265-278.

19. Травень В.Ф. Электронная структура и свойства органических молекул. М.: Химия, 1989. 267 с.

20. Криничный В.И. Природа и динамика нелинейных возбуждений в проводящих полимерах. Гетероароматические полимеры // Успехи химии. 1996. Т. 65. № 6. С. 565-580.

21. Шкловский Б.И., Эфрос А.Л. Теория протекания и проводимость сильно неоднородных сред // Успехи физ. наук. 1975. Т. 117. № 3. С. 401-435.

22. Mott N.F., Davis E.A. Electronic processes in non-crystalline materials. Oxford University Press, 1978. 221 р.

23. Borsenberger P.M., Pautmeier L., Bassler H. Charge transport in disordered molecular solids // J. Chem. Phys. 1991. V. 94. P. 5447-5454.

24. Брыксин В.В., Дьяконов М.Н., Муждаба В.М., Ханин С.Д. Анализ характера прыжковой проводимости по частотной зависимости тангенса угла потерь // Физика твердого тела (ФТТ). 1981. Т. 23. № 5. С. 1516-1519.

25. Солодуха А.М. Особенности прыжковой электропроводности в тонких слоях триоксида вольфрама // Вестник ВГУ. Серия: Физика. 2005. № 2. С. 70-76.

26. Lee P.A., Nagaosa N., Wen X.-G. Doping a mott insulator: Physics of high-temperature superconductivity // Rev. Modern Physics. 2006. V. 78. № 1. Р. 17-85.

27. Тимонов А.М., Васильева А.М .Электронная проводимость полимерных соединений // Соросовский образовательный журнал. 2000. № 3. С. 33-39.

28. Gong S., Zhu Z.H., Li Z. Electron tunnelling and hopping effects on the temperature coefficient of resistance of carbon nanotube/polymer V. 19. P. 5113-5120.

29. Borsenberger P.M., Bassler H. The role of polar additives on charge transport in molecularly doped polymers // Phys. Status Solidi (B). 1992. V. 170. Iss. 1. P. 291-302 .

30. Efros A.L., Shklovskii B.I. Critical behaviour of conductivity and dielectric constant near the metalnon-metal transition threshold // Phys. Status Solidi (B). 1976. V. 76. P. 475-485.

31. Emin D. Aspects of the theory of small-polarons in disordered materials / In: Electronic and Structural Properties of Amorphous Semiconductors / eds. P.G. LeComber, J. Mort . London: Academic Press, 1973. P. 261-328.

32. Tyurin A., De Filpo G., Cupelli D., Nicoletta F.P., Mashin A.,Chidichimo G. Particle size tuning in silver-polyacrylonitrile nanocomposites // Express Polym. Lett. 2010. V. 4. № 2. P. 71-78.

33. Psarras G.C., Tsangaris G.M., Psarras G.C., Kouloumbi N. Electric modulus and interfacial polarization in composite polymeric systems // J. Materials Sci. 1998. V. 33. № 8. P. 2027-2037.

34. Psarras G.C., Manolakaki E., Tsangaris G.M. Dielectric dispersion and ac conductivity in iron particles loaded polymer composites // Composites. Part A: Appl. Sci. & Manufact. 2003. V. 34. № 12. P. 1187-1198.

35. Psarras G.C. Hopping conductivity in polymer matrix-metal particles composites // Composites. Part A: Appl. Sci. & Manufact. 2006. V. 37. № 10. P. 1545-1553.

36. Dyre J.C. Universality of ac conduction in disordered solids // Rev. Modern Physics. 2000. V. 72. № 3. P. 873-892.

37. Schrоder T.B., Dyre J.C. Scaling and universality of ac conduction in disordered solids // Phys. Rev. Lett. 2000.V. 84. № 2. P. 310-313.

38. Энциклопедия полимеров: в 3-х т. Т. 3. Полиоксадиазолы. М.: Советская энциклопедия, 1977. 1152 с.

39. Волькенштейн М.В.. Строение и физические свойства молекул. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1955. 638 с.

40. Соколова Л.В., Татаринов Г.А. К вопросу о различии в структурной организации каучуков СКН и БНКС // Каучук и резина. 2017. Т. 76. № 5. С. 274-279.

41. Колесников В.А., Тедорадзе М.Г., Крылов В.К. Эффект переключения проводимости в тонких слоях широкозонных полимеров // Материалы VI Междунар. научно-техн. конф. INTERMATIC 2007. Москва, МИРЭА, 2007. С. 52-55.

42. Лачинов А.Н., Воробьева Е.В. Электроника тонких слоев широкозонных полимеров // Успехи физ. наук. 2006. Т. 176. № 12. С. 1249-1266.

43. Скалдин О.А., Жеребов А.Ю., Лачинов А.Н., Чувыров А.Н., Делев В.А. Зарядовая неустойчивость в тонких пленках органических полупроводников // Письма в ЖЭТФ. 1990. Т. 51. Вып. 3. С. 141-144.

44. Ванников А.В., Тамеев А.Р., Козлов А.А. Влияние ориентационной упорядоченности транспортных центров на электронную подвижность в полимерных пленках // Высокомолек. соед. А. 1998. Т. 40. № 7. С. 1164-1168.

45. Бартенев Г.М., Бартенева А.Г. Релаксационные свойства полимеров. М.: Химия, 1992. 384 с.