Журнал прикладной химии. 2022. Т. 95. Вып. 2
ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ И МАТЕРИАЛЫ НА ИХ ОСНОВЕ
УДК 547.311+678.686+691.175.2
ЭПОКСИДНЫЕ НАНОКОМПОЗИТЫ С МЕТАЛЛОСОДЕРЖАЩИМИ
НАПОЛНИТЕЛЯМИ: СИНТЕЗ, СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА (обзор)
© В. И. Иржак1, И. Е. Уфлянд2,*
1 Институт проблем химической физики РАН,
142432, г. Черноголовка Московской обл., пр. Академика Семенова, д. 1
2 Южный федеральный университет,
344090, г. Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая, д. 105/42
* E-mail: ieuflyand@sfedu.ru
Поступила в Редакцию 21 января 2022 г.
После доработки 14 февраля 2022 г.
Принята к публикации 16 марта 2022 г.
Обзор посвящен анализу последних научных достижений в области разработки методов получения,
исследования строения и свойств эпоксидных нанокомпозитов с металлосодержащими наполни-
телями. Обсуждаются вопросы получения эпоксидных нанокомпозитов методами ex situ и in situ.
Рассмотрены нанокомпозиты с такими наполнителями, как металлы, оксиды, соли, халькогениды,
квантовые точки, гибридные и многокомпонентные наполнители. Подробно проанализировано стро-
ение эпоксидных нанокомпозитов, которое определяется структурой матрицы, типом и характером
распределения наночастиц по объему, толщиной и структурой межфазного слоя. Обсуждено влияние
размерности (нуль-, одно-, двух- или трехмерные) металлосодержащих наночастиц наполнителей
на структуру формируемой эпоксидной матрицы нанокомпозитов. Проанализирована зависимость
механических свойств эпоксидных нанокомпозитов от межфазного взаимодействия и структуры
матрицы. Рассмотрены электрофизические, магнитные, термические и трибологические свойства
эпоксидных нанокомпозитов.
Ключевые слова: эпоксидные нанокомпозиты; нанонаполнители; наночастицы; синтез ex situ; синтез
in situ; межфазный слой
DOI: 10.31857/S0044461822020013, EDN: DDRKVU
Введение
рактеристикам. Их широкое применение в технике
обусловлено также производственной технологично-
Эпоксидные композиты являются наиболее вос-
стью эпоксидных смол: они могут быть отверждены
требованным видом высокопрочных пластиков, гер-
с помощью разнообразных сшивающих агентов при
метиков и клеев, хорошо зарекомендовавших себя
различных условиях. Однако некоторые недостатки,
при эксплуатации в экстремальных условиях [1].
такие как высокая вязкость и низкая ударная вязкость,
Эпоксидные термореактивные полимеры находят
ограничивают их применение.
применение в различных отраслях промышленности
Свойства эпоксидных полимеров, в том числе ме-
благодаря их химической и коррозионной стойкости,
ханические, оптические и защитные, можно улуч-
приемлемой адгезии и высоким механическим ха-
шить с помощью наполнителей [2-4]. Волокнистые
138
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
139
наполнители, обычно с этой целью используемые в
в повышении электрической прочности и выносливо-
полимерных композитах, часто приводят к увеличе-
сти по напряжению, подавлении пространственного
нию массы и непрозрачности получаемых материалов
заряда и повышении стабильности разряда диэлек-
[5, 6]. Этих недостатков лишены нанонаполнители.
трика. Так, размещение эпоксидной пленки, диэлек-
Использование эпоксидных нанокомпозитов опреде-
трические свойства которой обусловлены наличием
ляется уникальными свойствами наночастиц, которые
металлосодержащих нанонаполнителей, между мед-
обусловлены их размером, величиной удельной по-
ными листами в конструкции встроенных плоских
верхности и поверхностной энергии. Наночастицы,
конденсаторов позволяет сократить количество мон-
в отличие от микро- и макровключений, не явля-
тажных устройств, что не только приводит к миниа-
ются концентраторами внутренних напряжений,*
тюризации печатных плат и электропроводки, но и
что способствует значительному повышению ме-
улучшает свойства устройств (например, позволяет
ханических характеристик эпоксидных нанокомпо-
уменьшить электромагнитные помехи и коммутаци-
зитов. Прозрачность эпоксидных нанокомпозитов
онные шумы) [17-19].
не снижается по сравнению с соответствующими
Цель обзора — анализ методов получения, струк-
полимерами, так как наночастицы не рассеивают свет
туры и свойств эпоксидных нанокомпозитов с метал-
благодаря своему малому размеру [7-9]. В зависи-
лосодержащими наполнителями.
мости от типа наночастиц, вводимых в полимерные
материалы даже в малых концентрациях, эпоксидные
Получение эпоксидных нанокомпозитов
нанокомпозиты приобретают особые химические,
с металлосодержащими наполнителями
электрофизические, термические, трибологические
и биомедицинские свойства, что открывает широкие
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержа-
возможности для их использования. По сравнению
щими наполнителями получают введением пред-
с другими нанонаполнителями, в частности фулле-
варительно синтезированных наночастиц в фор-
ренами [10], углеродными нанотрубками [11] и т. д.,
мирующуюся эпоксидную матрицу (ex situ) или их
металлосодержащие наночастицы характеризуются
одновременным синтезом из соответствующих пре-
более значительным влиянием на оптические, маг-
курсоров (in situ) [20]. Первый способ обычно при-
нитные, электрические и фототермические свойства,
меняют при получении композитов с наночастицами
а также самовосстановление и память формы компо-
оксидов и солей металлов. Второй метод чаще всего
зитов [12-14]. Благодаря этому нанокомпозиты могут
используют для синтеза эпоксидных композитов с
применяться в качестве защитных покрытий, в элек-
наночастицами металлов.
трических и электронных гаджетах, альтернативной
Работ, описывающих методы получения in situ
энергетике.
эпоксидных композитов с наночастицами метал-
Области применения композитов определяются
лов, немного (см. ссылки в [1]). Основным хими-
как физико-механическими свойствами эпоксидной
ческим методом получения наночастиц металлов,
матрицы, ее прочностью, термомеханической ста-
применяемым при умеренных температурах, явля-
бильностью, адгезионной способностью, так и ката-
ется восстановление химически связанных атомов
литическими, оптическими, магнитными и другими
металлов в неполярных средах. Примером служит
свойствами наночастиц. Например, Au, Ag, Cu, TiO2,
работа [21], показывающая, как формируются одно-
ZnO обладают эффективными антибактериальны-
временно наночастицы Ag и трехмерная структура
ми свойствами, поэтому содержащие их композиты
матрицы. Под действием УФ-облучения 2,2ʹ-диме-
могут быть использованы для микробиологического
токси-2-фенилацетофенон распадается на радикалы.
контроля и очистки воды, дезинфекции поверхно-
Диметоксифенилкарбониевый радикал, взаимодей-
стей, создания бактерицидных покрытий и защит-
ствуя с AgSbF6, восстанавливает Ag+ до Ag0 за счет
ных пленок [15, 16]. Диэлектрические и магнитные
переноса электрона, а сам превращается в карбони-
эпоксидные нанокомпозиты используются, например,
евый катион, способный инициировать полимериза-
для хранения информации, поглощения электромаг-
цию диэпоксида.
нитного излучения. Влияние наночастиц проявляется
Увеличение концентрации соли Ag снижает ско-
рость полимеризации и предельную конверсию, но
увеличивает температуру стеклования (Тg) полимера.
* Концентраторы напряжений — составные части мате-
Путем варьирования концентрации AgSbF6 в широ-
риала, вызывающие повышенные напряжения в областях
ких пределах в работе [22] были получены композиты
резких изменений формы материала, а также в зонах кон-
такта частей материала.
с разным содержанием металлических наночастиц,
140
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
максимальное количество которых, как доказано в
эпоксидной матрице из-за низких коэффициентов
[23], соответствует почти полной конверсии (Ag со-
диффузии положение наночастиц фиксировано.
ставляет 31% от массы прекурсора).
Однако это утверждение можно считать справедли-
В работах [24-26] наночастицы Ag были полу-
вым для преобразований наночастиц, связанных с
чены с тем же прекурсором AgSbF6, но с добавкой
изменением их местоположения, превышающим по
разлагающегося под действием видимого света
модулю их линейные размеры. В то же время нельзя
3,5-бис-(4-метоксифенил)-дитиено[3,2-b;2,3d]-тиофе-
исключать возможность их трансформации, обуслов-
на [24]. Эпоксидные нанокомпозиты с наночастицами
ленной изменением их положения, не превышающим
Ag [25] и Au [26] синтезировали по аналогичной ме-
радиус наночастицы.
тодике, в качестве источника радикалов использовали
В работе [29] установлено, что при хранении
2,3-борнандион (камфорохинон), в качестве прекур-
стеклообразных пленок эпоксидных нанокомпозитов,
сора Au — HAuCl4.
содержащих наночастицы Ag, при комнатной темпе-
Отметим синтез наночастиц Ag in situ восстанов-
ратуре и естественном освещении оптическая плот-
лением AgNO3 в эпоксидной смоле Тритон-100, ко-
ность Dmax поверхностного плазмонного резонанса со
торая одновременно служит стабилизатором наноча-
временем уменьшается. Качественно аналогичные из-
стиц [27]. Циклоалифатическую эпоксидную смолу,
менения наблюдаются в УФ-спектрах пленок при их
гексагидро-4-метилфталевый ангидрид в качестве
хранении в темноте. Одной из причин падения Dmax
отвердителя, восстановитель и прекурсор растворяли
может быть отщепление от наноагломератов нуль-
в ацетонитриле, затем подвергали УФ-облучению.
зарядных атомов и кластеров Ag, которые впослед-
По окончании процесса растворитель удаляли при
ствии могут вновь образовывать агрегаты благодаря
пониженном давлении. Предполагается, что роль об-
диффузионному движению. На возможность такого
лучения незначительна, более вероятным механизмом
процесса указывает явление дижестивного созрева-
восстановления является реакция
ния.* В стеклообразной матрице диффузия затруд-
нена или вообще невозможна, поэтому наблюдаемый
—OH + —СООAg → —COOH + Ag0,
процесс сводится к распаду крупных наноагрегатов
где —ОН — концевая группа восстанавливающего
с образованием нульзарядных атомов и кластеров
агента.
Ag. В результате этого процесса зона, окружающая
В работе [28] синтезирован комплекс СН3СООAg
наночастицу, расширяется, количество внедренных
и 2-этил-4-метилимидазола в эпоксидной смоле, при
в матрицу атомов/кластеров Ag возрастает, соответ-
отверждении которой Ag+ восстанавливается до Ag0
ственно число крупных наночастиц уменьшается, что
в результате термического разложения комплекса.
приводит к уменьшению величины Dmax. Наличие
Отвердителем служил имидазольный продукт распа-
предела Dmax, по-видимому, связано с насыщением
да комплекса.
образовавшимися нульзарядными атомами и кла-
Представляет интерес отверждение эпоксидно-ди-
стерами Ag зоны, окружающей наночастицу. Более
ановой смолы ЭД-20 на основе эпихлоргидрина и
значительное снижение величины Dmax при выдержке
дифенилолпропана триэтиламином в присутствии
пленок на свету по сравнению с выдержкой в темно-
миристата Ag [29-32]. В ходе полимеризации одно-
те, вероятнее всего, обусловлено фоточувствительно-
временно происходило восстановление последнего
стью частиц Ag [34].
и образование наночастиц Ag. Восстанавливающей
Наполнители, такие как оксиды металлов TiO2,
способностью обладают как аминогруппа, так и эпок-
ZnO, Al2O3 или соли ZnS, CdSe, вводят в систему
сидная группа. В то же время совместимые со средой
путем смешивания их с эпоксидным олигомером с
молекулы, несущие карбоксилатные группы, явля-
последующим отверждением ex situ. Наночастицы
лись стабилизаторами частиц.
таких наполнителей, которые характеризуются трех-
Процесс формирования наночастиц в отвержда-
мерной структурой, должны быть функционализи-
ющейся эпоксидной матрице протекает в условиях
рованы, чтобы предотвратить агрегацию вводимых
повышения вязкости и, в конечном счете, стеклования
наночастиц в матрице. Наночастицы ZnO придают
системы. В принципе, это может перевести любую
стадию процесса их формирования (зародышеобра-
* Дижестивное созревание, также называемое фокуси-
зование, рост наночастиц за счет присоединения
ровка размера или обратное оствальдовское созревание,
нульзарядных атомов, вторичные реакции типа коа-
представляет собой переход атомов от крупных наночастиц
лесценции или оствальдовского созревания) из кине-
к более мелким частицам и служит удобным способом су-
тической в диффузионную область. В стеклообразной
жения функции их распределения по размерам [33].
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
141
композитам высокую прозрачность для видимого
Оба оксида замедляют реакцию, но увеличивают
света и высокую эффективность экранирования
предельную глубину превращения. Кроме того, m и
ультрафиолетового излучения, что позволяет исполь-
n, а следовательно, и порядок реакции практически
зовать их в качестве материалов для УФ-защитных
не меняются, в то время как в случае ZnO энергия
покрытий [35]. Кроме того, введение наночастиц
активации (Еа) уменьшается.
оксидов или солей металлов позволяет улучшить
При относительно низкой концентрации (1 и 5%)
механические свойства эпоксидных нанокомпозитов
наночастицы ZnO ускоряют реакцию диглицидилово-
[36].
го эфира бисфенола А с 2,2-диамино-1,1-бинафтилом,
Значительная часть металлосодержащих соеди-
при концентрации 10% их каталитическая эффектив-
нений действует как квантовые точки, т. е. являет-
ность снижается, а при содержании 15% наблюдается
ся нульмерными [37, 38]. Важным преимуществом
ингибирование реакции отверждения [43]. По срав-
является их диспергируемость и совместимость с
нению с исходным полимером нанокомпозиты ха-
матрицей эпоксидных нанокомпозитов [38].
рактеризуются более высокими значениями предель-
Слоистые дихалькогениды переходных металлов,
ной конверсии и Тg, причем максимальные значения
такие как MoS2, WS2, MoSe2, MoTe2, TaSe2, NbSe2,
относятся к составу с 5% наполнителя. Возможно,
NiTe2 и Bi2Te3, являются полупроводниками и не
снижение каталитической активности наночастиц с
придают значительной электропроводности эпоксид-
увеличением концентрации связано с их агрегацией,
ной матрице. Путем их расслоения можно создавать
что приводит к уменьшению эффективной поверхно-
двумерные наночастицы и использовать их для син-
сти наполнителя.
теза нанокомпозитов [39]. В отличие от трехмерных
Изучение влияния размера частиц ZnO на кинети-
использование двумерных наночастиц дает возмож-
ку отверждения диглицидилового эфира бисфенола А
ность управлять порогом перколяции композитов
полиаминоамидом является предметом работы [44].
путем изменения аспектного отношения.
Наночастицы представляли собой пластины толщи-
В работе [40] было изучено влияние наночастиц
ной около 20-40 нм, а микрочастицы — стержни
Al2O3 на кинетику поликонденсации диглицидило-
длиной ~1 мкм. Оказалось, что автокаталитическая
вого эфира бисфенола А под действием диэтилен-
стадия реакции отсутствует (m = 0, а n больше еди-
триамина. Показано, что наполнитель увеличивает
ницы). Эффективная энергия активации процесса
скорость реакции, но при этом снижается предельная
получения матрицы без наполнителя меньше Еа про-
теплота. Вискозиметрия [39] подтвердила ускорение
цессов получения обоих композитов, k1 увеличивает-
формирования полимерной сетки в присутствии на-
ся в случае микрокомпозита и уменьшается в случае
ночастиц, причем наблюдалось смещение точки геля
нанокомпозита.
как во времени, так и по конверсии. Это означает, что
Отметим также отверждение диглицидилово-
наночастицы принимают непосредственное участие в
го эфира бисфенола А пропилениминовым дендри-
образовании матрицы. В то же время в экспериментах
мером, имеющим 8 концевых групп —NH2, в присут-
с добавками воды [41] было установлено, что наноча-
ствии наночастиц Fe2O3 [45]. Последние проявляли
стицы Al2O3 влияют на кинетику реакции отвержде-
каталитический эффект, увеличивая предельную кон-
ния качественно так же, как и добавки воды. Авторы
версию и Тg тем значительнее, чем выше их кон-
работы [41] пришли к выводу, что каталитический
центрация. Показано, что кинетика формирования
эффект обусловлен адсорбцией воды наночастицами.
нанокомпозита с содержанием Fe2O3 10% адекватно
В работе [42] изучено влияние добавок наноча-
описывается уравнением (1) при m = 1. Аналогичный
стиц Al2O3 и ZnO на отверждение диглицидилового
результат был продемонстрирован в работе [46], где
эфира бисфенола А о-толилбигуанидином. Кинетику
было доказано, что кинетика отверждения диглици-
процесса анализировали, используя уравнение (1)
дилового эфира глицерина 3,3'-диметилглутаровым
при k1 = 0:
ангидридом в присутствии Al2O3 подчиняется урав-
нению (1) при m = 1. Наночастицы оксидов металлов
= (k1 + k2αm)(1 - α)n,
(1)
способны в той или иной степени адсорбировать ком-
поненты реакционной системы [47]. Возможно, с этим
свойством связано их влияние на скорость реакции.
где α — степень превращения; константа k1 опреде-
Наночастицы Fe3O4 с кремниевым покрытием по-
ляет начальную скорость реакции; k2 — константа
вышают энтальпию отверждения эпоксидной смолы
скорости автокаталитической реакции; m и n — по-
(эквивалентная масса эпоксидных групп 174 г·экв-1)
казатели, определяющие порядок реакции.
триэтилентетрамином с 499 до 532 Дж·г-1 [48].
142
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Структура эпоксидных нанокомпозитов
зано с недостаточным учетом роли межфазного слоя
в нанокомпозитах.
Свойства эпоксидных нанокомпозитов определя-
Влияние межфазной энергии полимер-наночасти-
ются такими характеристиками, как структура ма-
ца было продемонстрировано на примере композитов,
трицы, тип и характер распределения наночастиц
содержащих наночастицы с привитым полистиролом
по объему композита, размер и структура межфаз-
и полистирольной матрицей при низких концентраци-
ного слоя, которые в значительной степени форми-
ях частиц [54]. Эксперимент показал, что межфазная
руются на стадии синтеза [49]. Следствием малости
энергия γ∆eff этой системы коррелирует со степенью
размеров наночастиц является большая величина
прививки и соотношением молекулярных масс ма-
удельной поверхности, в результате чего даже при
трицы и привитых полимеров. Как показано в работе,
низком наполнении композита наночастицами меж-
значения Tg зависят от обоих параметров и количе-
фазная область очень велика, и ее влияние на свой-
ственно коррелируют с изменением межфазной энер-
ства композита может быть значительным. Прямые
гии, а именно ∆Tg/γ∆eff ≈ -2·104 K·м2·Дж-1·Вт-1·ч-1.
расчеты [50] демонстрируют влияние даже малой
объемной доли наполнителя на структуру матрицы.
Свойства нанокомпозитов
Например, объемная доля межфазной области дости-
гает 63% при включении в композит только 1 об%
Механические свойства. Использование наноча-
наносфер (радиус 2 нм) с толщиной межфазного слоя
стиц в качестве усилителей эпоксидных полимеров
6 нм.
предполагает решение таких задач, как диспергиро-
Одним из факторов, способствующих стабиль-
вание агломератов в связующем и обеспечение пере-
ному межфазному взаимодействию наночастиц с
дачи напряжения от матрицы к наполнителю за счет
матрицей, является ковалентная функционализация,
создания соответствующего межфазного взаимодей-
которая приводит к образованию различных функци-
ствия [55-64], которое определяется кинетическими
ональных групп. Такая функционализация позволяет
особенностями протекания процессов отверждения
осуществлять процессы прививки потенциальных ли-
эпоксидного связующего, химической и физической
гандных систем путем взаимодействия реакционно-
структурой формируемой матрицы. Кроме того, свой
способных молекул с поверхностными группами или
вклад в образование межфазного слоя вносит раз-
за счет инициирования ими на поверхности частицы
мерность (нуль-, одно-, двух- или трехмерные) на-
процессов полимеризации.
ночастиц.
Следует отметить, что процесс получения компо-
На рис. 1 приведены данные [65] о модуле и проч-
зита проводят при повышенных температурах, а ко-
ности на изгиб нанокомпозитов с частицами Al2O3 и
нечный материал используют при комнатной темпе-
TiO2, радикально различающимися по размеру и мас-
ратуре. Из-за разницы коэффициентов термического
се. Но в координатах свойство-объемная концентра-
расширения наполнителя и матрицы межфазный слой
ция кривые совпадают. Это доказывает, что именно
может в определенной степени деформироваться.
объемная (не массовая) концентрация наполнителя
Межфазный слой определяет механические свой-
может быть тем параметром, по которому можно
ства композита: при внешней нагрузке внутреннее
сравнивать различные композиты.
напряжение концентрируется на межфазной границе
В зависимости от условий получения наночасти-
[51]. Для электропроводящих нанокомпозитов пер-
цы оксидов металлов характеризуются различными
востепенное значение имеет слой матрицы между
морфологией и размерами. Например, наночастицы
наночастицами, который обеспечивает туннельный
Fe3O4, синтезированные в присутствии поверхност-
перенос заряда [52]. Фактически его следует рассма-
но-активных соединений триэтаноламина или моче-
тривать как межфазный слой.
вины, имели полигональную и продолговатую форму
Температура стеклования композитов обычно ха-
и средний размер ~18 и ~39 нм [66] соответственно.
рактеризует матрицу, поскольку Tg является функци-
Соответственно различались и свойства эпоксид-
ей химической природы и молекулярной архитектуры
ных нанокомпозитов, наполненных этими частица-
и зависит от таких параметров, как функциональ-
ми. Наполнители заметно не изменяют структуру
ность олигомера и отвердителя, а также степень пре-
полимера, так как величина модуля Юнга практиче-
вращения. Однако результаты изучения процессов
ски одинакова для матрицы (рис. 2, кривая 1) и для
формирования матрицы в присутствии наночастиц
композитов. Вместе с тем прочность значительно
показывают, что вряд ли можно сделать однозначный
возрастает, чему способствует обработка 3-амино-
вывод об их влиянии на Tg [53]. Возможно, это свя-
пропилтриметоксисиланом (рис. 2, кривые 2 и 3).
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
143
Рис. 1. Модуль изгиба (а) и прочность на изгиб (б) эпоксидных нанокомпозитов в зависимости от объемного со-
держания наночастиц [65].*
Наночастицы продолговатой формы упрочняют ком-
[67], в которой кубические частицы Fe2O3 размером
позит более эффективно, чем полигональные (рис. 2,
~40 нм были обработаны 3-аминопропилтриметок-
кривые 3 и 4). Введение наночастиц также приводит
сисиланом (табл. 1). Прочность композитов увеличи-
к увеличению значения трещиностойкости наноком-
вается по сравнению с матрицей и без этого. Однако
позитов KIС: 0.11, 0.43, 0.62 и 0.89 МПа∙м1/2.
повышение трещиностойкости обеспечивает только
Эффективность функционализации наночастиц
функционализирование наночастиц.
оксидов металлов подтверждается данными работы
Диспергируемость и совместимость с полимером
являются двумя основными свойствами, которые
позволяют эффективно использовать металлосодер-
жащие квантовые точки в качестве наполнителей
эпоксидных нанокомпозитов [68]. Решению задачи
увеличения совместимости посвящена работа [69],
где наночастицы CdSe перед включением в эпок-
сидную матрицу обрабатывали олеиновой кислотой.
Деформация растяжения композитов с 0.1 мас% на-
полнителя по сравнению с исходным эпоксидным
полимером увеличивается на 20% в случае необра-
ботанных и на 43.8% в случае модифицированных
наночастиц. Нанокомпозиты с обработанными ча-
стицами проявляют свойство текучести. Испытания
на удар подтверждают эту закономерность: ударная
вязкость эпоксидного нанокомпозита c обработан-
ными квантовыми точками достигает 7.42 кДж·м-2,
что на 24.1% выше, чем у первичного эпоксидного
полимера, и на 13.8% выше, чем у нанокомпозитов с
Рис. 2. Кривые растяжения матрицы (1) и эпоксидного
немодифицированным CdSe.
нанокомпозита с наночастицами Fe3O4
полигональной
Примером изучения свойств эпоксидных нано-
(2, 3) и продолговатой (4) формы, обработанные 3-ами-
композитов с наполнителями, образующимися in situ,
нопропилтриметоксисиланом (3, 4) [66].**
является работа [29], где рассмотрены зависимости
модуля Юнга, предела прочности и относительного
* Разрешение на публикацию получено 19.02.2022,
удлинения от концентрации прекурсора — мириста-
© 2006 Elsevier.
** Разрешение на публикацию получено 19.02.2022,
та Ag. Результаты испытаний свидетельствуют об
© 2016 Elsevier.
увеличении жесткости композита. Такие изменения
144
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Таблица 1
Механические свойства эпоксидных нанокомпозитов с Fe2O3 [67]*
Концентрация Fe2O3,
Прочность σ,
Трещиностойкость KIC,
Материал
мас%
МПа
МПа∙м1/2
Эпоксидная матрица
0
59.3
1.21
Эпоксидный нанокомпозит с Fe2O3, модифицированным
1
63.2
1.19
поливинилпирролидоном
2
67.8
1.16
Эпоксидный нанокомпозит с Fe2O3, модифицированным
1
73.6
1.88
поливинилпирролидоном и (3-аминопропил)триэтокси-
2
78.3
2.06
силаном
3
84.8
2.27
4
89.1
2.49
механических свойств могут быть следствием ан-
полимерными цепями. Наночастицы, образуя связи
типластификации эпоксидной матрицы добавками
с молекулярными фрагментами матрицы, облегчают
миристата Ag при синтезе нанокомпозитов [1]. В
их ориентацию (концентрация ZnO 10 и 12%) или
работе [30] установлено, что увеличение прочности
препятствуют ей (3 и 7%).
при разрыве и модуля Юнга в 1.8 и 1.5 раза соответ-
Температурную зависимость DC-проводимости
ственно достигается при низких значениях концен-
описывают эмпирическим законом Фогеля-Фуль-
трации миристата Ag (~0.1 мас%) за счет образования
чера-Таммана:
наночастиц с узким распределением по размерам,
lnσdc = lnσ0 -
,
(2)
~10 нм. Возможно, наблюдаемые эффекты связаны
с особенностями механизмов отверждения: в первом
где В и Т0 — эмпирические константы.
случае — поликонденсация, во втором — анионная
Это уравнение описывает температурную зависи-
полимеризация. Соответственно изменяются структу-
мость α-релаксации полимеров. Константа Т0 (тем-
ра матрицы (Тg в случае поликонденсации 128-130°С,
пература перехода в состояние дипольного стекла)
при полимеризации — 98-100°С), кинетика образова-
на 30-60 K ниже Тg. Параметры Т0 и B связаны с
ния и распределение наночастиц по размерам.
силовым параметром D соотношением
Электрофизические свойства. Электрофизические
свойства эпоксидных нанокомпозитов с металлосо-
D = B/Т0.
(3)
держащими наночастицами зависят от проводящей
способности последних: проводник (Ag, Cu) или
Параметр D обратно пропорционален параметру
полупроводник (Al2O3, ZnO). Если в первом слу-
хрупкости m, характеризующему степень отклонения
чае наполнитель может придать композиту проводя-
от зависимости Аррениуса:
щие свойства, то во втором — только в большей или
меньшей степени повлиять на степень диэлектрич-
m =
,
(4)
ности.
Методом диэлектрической релаксационной спек-
где η — вязкость.
троскопии исследованы эпоксидные нанокомпозиты
Величина m является мерой меж- и внутримоле-
с наночастицами ZnO размером менее 100 нм [70].
кулярных взаимодействий в системе и в точке сте-
На всех кривых частотной зависимости проводимо-
клования [70]. В табл. 2 приведены константы урав-
сти фиксировалось плато в области низких частот,
нения Фогеля-Фульчера-Таммана [73, 74]. Низкое
что соответствует DC-проводимости σdc, однако ее
значение D и соответственно большое значение m
величина невелика — 10-9 См·см-1. Следовательно,
означают, что стеклование происходит в узком ин-
сквозная проводимость отсутствует, а приложенное
тервале температур вблизи Тg, что характерно для
поле компенсируется за счет ориентации диполей.
полимеров.
Для матрицы и композитов характерен одинаковый
Таким образом, тот факт, что параметр D практи-
вид кривых частотной зависимости проводимости,
чески не зависит от присутствия наночастиц в компо-
таким образом, речь идет о диполях, связанных с
зите, подтверждает вывод об определяющем влиянии
структуры эпоксидной матрицы на электрофизиче-
* Разрешение на публикацию получено 19.02.2022,
© 2015 Elsevier.
ские свойства эпоксидных нанокомпозитов.
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
145
Таблица 2
Константы уравнения Фогеля-Фульчера-Таммана для эпоксидных нанокомпозитов с ZnO
Содержание ZnO, %
Константа B, K
Константа T0, K
Силовой параметр D
Литературный источник
0
714
268
2.7
[71]
754
263
2.9
[72]
2.9
600
279
2.2
[71]
700
268
2.6
[72]
4.8
675
271
2.5
[72]
6.5
699
274
2.6
[71]
611
274
2.3
[72]
9.1
712
274
2.6
[71]
608
278
2.2
[72]
10.7
612
276
2.2
[71]
550
281
2.0
[72]
В работе [75] методом широкополосной диэлек-
вой Mʺ(f) монотонно уменьшается с концентрацией
трической спектроскопии исследованы электрофи-
наполнителя.
зические свойства эпоксидного композита с микро-
частицами <2 мкм (рис. 3). Исследования показали,
M* = ε*-1 = (εʹ - iεʺ)-1 =
что мнимая часть Мʺ электрического модуля M*,
(5)
определяемая как обратная величина комплексной
=
+ i
= Mʹ + iMʺ.
диэлектрической проницаемости согласно уравнению
(5), зависит от содержания BaTiO3, а максимум кри-
На кривых Mʺ(f) присутствуют пики, которые от-
носят к следующим процессам релаксации: меж-
фазная поляризация (эффект Максвелла-Вагнера),
α-переход (стеклование) и локальный β-переход, ко-
торый обычно связан с перегруппировками полярных
боковых групп полимерных цепей.
α-Переход описывается соотношением Фогеля-
Фульчера-Таммана, а межфазная поляризация под-
чиняется закону Аррениуса. Энергия активации
процесса межфазной поляризации несколько уве-
личивается с ростом содержания BaTiO3, но зависи-
мость от концентрации наполнителя в обоих случаях
очень слабая. Отметим, что в полимерах практически
всегда присутствует межфазная поляризация за счет
различных добавок, пластификаторов и т. д. Параметр
T0 также увеличивается с ростом содержания напол-
нителя в соответствии с увеличением Tg.
Таким образом, характер температурной и частот-
Рис. 3. Температурные зависимости частот fmax, соот-
ной зависимости Мʺ композитов подтверждает вывод
ветствующих максимуму кривых Mʺ(f) α-перехода (I) и
об определяющем влиянии структуры эпоксидной
межфазной поляризации (II) при различных концентра-
матрицы на электрофизические свойства эпоксидных
циях наполнителя.
нанокомпозитов. В работе [76] проведено сравнение
в эпоксидном
Цифры обозначают концентрацию BaTiO3
изоляционных свойств эпоксидных нанокомпози-
нанокомпозите на основе бисфенола A и циклоалифати-
тов с наночастицами TiO2, Al2O3 и ZnO. Введение
ческого амина [75].*
добавки TiO2 (концентрация 0.5 мас%) привело к
* Разрешение на публикацию получено 03.03.2022,
снижению DC-сопротивления матрицы с 7·1017
© 2008 Budapest University of Technology and Economics.
до ~2·1017 Ом∙см, ZnO — до ~3·1017 (концентра-
146
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
ция 0.5 мас%) и Al2O3 — до ~4·1017 (концентрация
ветвленного ароматического полиамида и имеющим
5 мас%). Вероятно, это обусловлено тем, что введение
наиболее подвижный молекулярный фрагмент, обе-
наночастиц в композит приводит к появлению избы-
спечивающий высокую проводимость.
точных свободных зарядов, наибольшее количество
В работе [77] порошок Ag, состоящий из наноча-
которых несут частицы TiO2. Влияние типа наполни-
стиц размером ~70 нм, был использован для получе-
теля на удельное DC-сопротивление нанокомпозита,
ния эпоксидных нанокомпозитов, характеризующих-
так же как на АС-диэлектрическую прочность, не
ся высокой электропроводностью. DC-проводимость
очень существенно. Вероятность пробоя анализиро-
композита описывается соотношением (7), определя-
вали с применением распределения Вейбула:
ющим порог перколяции φс, значение объемной доли
наночастиц, при которой они образуют бесконечную
F(x) =1 - exp - β ,
(6)
структуру (перколяционный кластер) [78]:
0, φ < φc,
где λ — параметр масштаба переменной х, β — пара-
σ
(7)
метр формы зависимости.
(φ - φc)β, φ > φc,
Наличие наночастиц приводит к увеличению веро-
ятности пробоя, значительно снижая значение λ. Так,
где σ — проводимость, j — объемная доля наноча-
для матрицы параметр масштаба λ = 52.3 кВ·мм-1,
стиц, β — критический показатель перколяции.
а для композита с 0.5% ZnO λ = 28.6 кВ·мм-1. Для
При переходе через порог перколяции (φс = 1%
композита с наночастицами Al2O3 параметр масштаба
и β = 5) DC-проводимость существенно возрастает.
составляет 36-40 кВ·мм-1.
Обычно для сферических частиц φс = 15%, β = 2 [79].
При малых концентрациях (менее 10%) размер
Авторы связывают это несоответствие с агрегаци-
наночастиц не имеет значения, а при высоком напол-
ей наночастиц в цепочечные структуры с большим
нении (более 10%) диэлектрическая прочность ком-
аспектным отношением, вследствие чего порог перко-
позитов с крупными частицами (~500 нм) снижается
ляции снижается. К аналогичным выводам пришли и
значительно больше, чем с мелкими (~65 нм) [76].
авторы работы [80], изучавшие влияние чешуйчатых
Как показано в [74], на АС-диэлектрическую проч-
частиц Al с высоким аспектным отношением на меха-
ность эпоксидных нанокомпозитов существенное
нические свойства эпоксидных композитов. Другим
влияние оказывает не только тип наполнителя, но
возможным объяснением является укрупнение на-
также структура межфазного слоя. С помощью ши-
ночастиц, что, как установлено в работе [79], может
рокополосной диэлектрической спектроскопии были
приводить к уменьшению значения φс.
изучены эпоксидные нанокомпозиты с высоким на-
В то же время данные АС-проводимости (рис. 4),
полнением (50 об% наночастиц BaTiO3), характеризу-
полученные в работе [77], противоречат приведенным
ющиеся различными типами химической структуры
выше результатам. При низких частотах и достаточ-
поверхности [17]. Предполагалось, что путем срав-
но высоких концентрациях наночастиц Аg кривая
нения систем по температурной зависимости прово-
зависимости σас от частоты выходит на плато, что
димости можно оценить влияние межфазного слоя на
отчетливо наблюдается при концентрации наночастиц
электрофизические свойства композита. Оказалось,
8.3%. Следовательно, в данном случае φс 0.1. Порог
что температурная зависимость проводимости под-
перколяции φс композита, содержащего в качестве
чиняется закону Аррениуса, и, таким образом, роль
наполнителя частицы Ag размером ~200 нм, составил
матрицы является ничтожной. Другими словами,
0.23 [81]. Авторы, основываясь на данных электрон-
величина Еа зависит от химической природы групп,
ной микроскопии, считают, что в присутствии добав-
привитых к поверхности наночастиц, т. е. от строе-
ки надмолекулярная структура матрицы становится
ния межфазного слоя. Самая низкая Еа наблюдается
более однородной.
в случае композитов с межфазным слоем, имеющим
В работе [22] наночастицы Ag размером 15-20 нм
сетчатую структуру и образованным за счет химиче-
были получены in situ восстановлением AgSbF6.
ских связей с участием амино- и эпоксидных групп.
Порог перколяции по АС-проводимости не был до-
По-видимому, в этой системе формируется предельно
стигнут даже при 20 мас% прекурсора; это соответ-
плотный межфазный слой. Подвижность полимерных
ствовало ~5 мас% или ~0.5 об% наночастиц Ag.
цепей ограничена, и дипольный или ориентационный
При концентрациях наполнителя, не превыша-
вклад в поляризуемость будет минимальным. В то же
ющих φс, методом диэлектрической спектроскопии
время самой большой Еа характеризуется композит с
определяют релаксационные свойства матрицы и вли-
межфазным слоем, полученным с участием сверхраз-
яние на них наличия наночастиц. В работе [23] пока-
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
147
Методом широкополосной диэлектрической спек-
троскопии (10-2-105 Гц) изучено влияние концен-
трации наночастиц Аg в диапазоне ≤0.8 маc% на
сквозную проводимость σdc эпоксидных наноком-
позитов (рис. 5) [82]. Выше Tg форма зависимости
σdc соответствует закону Фогеля-Фулчера-Таммана
(Т0 не зависит от температуры), ниже Tg — аррени-
усовская с Ea ≈1.2 эВ. B области T > Tg значение σdc
увеличивается с повышением концентрации наноча-
стиц. По-видимому, вид температурной зависимо-
сти проводимости связан с изменением механизма
проводимости после потери подвижности ионов при
температурах ниже Tg.
Магнитные свойства эпоксидных нанокомпози-
тов. Магнитные свойства эпоксидных нанокомпо-
зитов определяются наночастицами, обладающими
магнитным моментом [83]. В частности, магнетит
Fe3O4 характеризуется высокой величиной намагни-
Рис. 4. Частотные зависимости АС-проводимости эпок-
ченности насыщения (Мс ~92-100 эме·г-1), что позво-
сидного нанокомпозита на основе бисфенола А при
ляет, включив его в полимерную матрицу, использо-
различных концентрациях наночастиц Аg [77].*
вать композит в таких технических приложениях, как
Цифры обозначают концентрацию наночастиц Ag в ком-
магнитно-резонансная томография, биомедицинские
позите.
датчики, экранирование электромагнитных помех,
гибкие электронные устройства, магнитооптические
зано, что зависимость комплексной диэлектрической
запоминающие устройства и т. п.
проницаемости ε* от частоты ω описывается уравне-
нием Гавриляка-Негами
ε*(ω) = ε +
,
(8)
где ε и ε0 — диэлектрическая проницаемость при
предельно высоких и низких частотах; τ — время
релаксации, α и β — параметры, характеризующие
различные типы релаксации: α = β = 1 — уравнение
Дебая, α = 0, β ≠ 0 — уравнение Коула-Дэвидсона,
α ≠ 0, β = 0 — уравнение Коула-Коула.
В присутствии наночастиц Аg низкотемператур-
ные пики на кривых εʺ(ω), соответствующие β-релак-
сации, смещаются в сторону высоких частот, что, по
всей вероятности, характеризует эффект пластифи-
кации. Это cвязано с уменьшением Ea с 61 (матрица)
до 50 кДж·моль-1 (4.1 мас% Аg), рассчитанной из
аррениусовской зависимости τ(Т). Пики на кривых
мнимой части Мʺ электрического модуля M*, связан-
ные с межфазной поляризацией, также смещаются в
сторону высоких частот с ростом концентрации Аg,
Рис. 5. Температурные зависимости сквозной проводи-
а значения Ea растут до 159 кДж·моль-1, что свиде-
мости пленок нанокомпозита на основе ЭД-20 с содер-
тельствует об увеличении неоднородности системы.
жанием миристата Ag 0.032 (1) и 0.7 мас% (2).
Черным прямоугольником показан диапазон Tg [82].**
* Использовано в соответствии с лицензией Creative
Commons Attribution (CC BY 4.0) © 2006 AIP Publishing
** Разрешение на публикацию получено 19.02.2022,
LLC.
© 2017 Springer Nature.
148
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Из-за недостатка у наночастиц Fe3O4 поверх-
ственным расположением системы водородных свя-
ностных функциональных групп, способных вза-
зей, согласованное движение которых играет роль
имодействовать с эпоксидной матрицей, частицы
обменных путей между магнитными центрами и вы-
легко агломерируют за счет сильного магнитного
зывает их перемагничивание [85].
диполь-дипольного взаимодействия. В работе [84]
На величину Мс влияет дипольное взаимодействие
были получены магнитные эпоксидные наноком-
наночастиц, которое увеличивается с ростом кон-
позиты c наполнителем Fe3O4, функционализиро-
центрации наполнителя. По-видимому, этим можно
ванным полианилином, полученным методом поли-
объяснить данные, представленные в табл. 3. Эта
меризации, инициируемой на поверхности частиц.
зависимость подтверждается результатами исследова-
Эксперименты показали, что при намагничивании
ний магнитных свойств эпоксидных нанокомпозитов
эпоксидных нанокомпозитов, содержащих 15 мас%
с включениями наночастиц феррита бария BaFe12O19
как функционализированных, так и нефункцио-
(рис. 6) [19]. Как намагниченность насыщения, так
нализированных наночастиц, не наблюдается пет-
и остаточная намагниченность линейно возрастают
ля магнитного гистерезиса. Ее отсутствие на всех
с концентрацией BaFe12O19. Предельные значения
кривых намагничивания при практически нулевой
этих параметров составляют 14.0 и 4.1 эме·г-1 соот-
коэрцитивной силе свидетельствует о суперпара-
ветственно. При этом коэрцитивность одинакова для
магнитном поведении композита. По-видимому, это
всех систем: Нс = 1.3 кЭ.
связано с тем, что размеры наночастиц Fe3O4 ниже
Для придания магнитных свойств эпоксидным
критического значения (10-20 нм), и каждая частица
нанокомпозитам использовали графен с нанесенным
может представлять собой один магнитный домен
продуктом термического разложения Fe(CO)5 — сме-
с большим постоянным магнитным моментом и ве-
сью Fe и Fe2O3 [86]. Намагниченность насыщения
сти себя как гигантский парамагнитный атом. Такая
композита составляла 0.04, 0.16 и 0.45 эме·г-1 для 1.0,
наночастица может быстро реагировать на прило-
3.0 и 5.0 мас% соответственно. Mс чистого наполни-
женное магнитное поле с низкой коэрцитивностью
теля — 14.7 эме·г-1. Расчетные значения Мс состав-
и незначительной остаточной намагниченностью.
ляют 0.15, 0.44 и 0.74 эме·г-1. Снижение эксперимен-
Для всех образцов даже в сильном магнитном поле
тальной величины Mс по сравнению с расчетной, по
(Н) не удалось достичь намагниченности насыщения
мнению авторов, может быть связано с окислением
Мс, и ее определяли путем экстраполяции зависи-
железа в процессе отверждения. Коэрцитивность
мости Мс(H-1). Рассчитанные таким образом значе-
обратно пропорциональна содержанию наполнителя:
ния Мс для наночастиц оказались значительно ниже,
67.2, 46.5 и 12.3 Э соответственно.
чем для объемных образцов Fe3O4: намагниченность
Для защиты металлов переменной валентности
15%-ного эпоксидного нанокомпозита составила око-
от окисления используют наночастицы со структу-
ло 9.5 эме·г-1. Ферромагнитными свойствами, как и
рой ядро-оболочка, используя в качестве оболочек
магнетит, обладает якобсит MnFe2O4, наночастицы
благородные металлы, углерод и оксиды железа [87].
которого использовались для получения магнитных
Оксид FeO использовался в работе [88]: Fe (ядро) +
эпоксидных нанокомпозитов (табл. 3) [18].
+ FeO (оболочка) с размером частиц 15-25 нм и тол-
Увеличение коэрцитивности и магнитного мо-
щиной слоя оксида 0.5 нм. Намагниченность насы-
мента нанокомпозитов может быть связано с на-
щения увеличивается с ростом концентрации наноча-
личием водородных связей в эпоксидной матрице.
стиц. Мс = 17 эме·г-1 для эпоксидных нанокомпозитов
Намагниченность композита определяется простран-
с 20 мас%, что составляет ~16% от блочного наполни-
Таблица 3
Магнитные свойства эпоксидных нанокомпозитов с MnFe2O4 [18]*
Коэрцитивность
Намагниченность насыщения
Магнитный момент
Система
Нс, Э
Мс, эме·г-1
m, μB
MnFe2O4
14.9
31.68
1.244
Эпоксидный нанокомпозит с 5% MnFe2O4
44.7
1.84
1.373
Эпоксидный нанокомпозит с 10% MnFe2O4
43.9
4.21
1.354
* Использовано в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution (CC BY 4.0) © 2015 AIP Publishing LLC.
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
149
зуемых в качестве покрытий, в том числе трущихся
поверхностей [92-95]. Повышение прочностных ха-
рактеристик полимерных материалов обычно приво-
дит к снижению коэффициента трения и износа пар
трения. Наночастицы оксидов металлов являются
эффективными добавками к эпоксидам, улучшаю-
щими трибологические параметры. Преимущество
использования полимерных нанокомпозитов как ма-
териалов для узлов трения заключается в их повы-
шенных прочностных характеристиках, связанных с
особенностями взаимодействия полимер-наночасти-
цы: наночастицы прочно удерживаются в матрице, и
свойства поверхности образца композита не зависят
от дисперсности наполнителя [96, 97].
Включение гибридных наночастиц ZrO2/оксид
графена в эпоксидную матрицу в количестве 0.1 мас%
снизило коэффициент трения на 28% и удвоило изно-
Рис. 6. Зависимость намагниченности насыщения (1) и
состойкость нанокомпозитов [98].
остаточной намагниченности (2) эпоксидного наноком-
позита на основе бисфенола A и циклоалифатического
В работе [99] в качестве наполнителя использо-
амина от объемной доли наполнителя BaFe12O19 в ком-
вались наночастицы тройного гибрида углеродные
позите [19].*
нанотрубки/оксид графена/MoS2. Показано, что эпок-
сидные нанокомпозиты имеют самый низкий коэф-
теля. При диспергировании коэрцитивность увеличи-
фициент трения и скорость износа по сравнению с
вается с 62.33 до 20.13 Э, что связано с уменьшением
другими композитными покрытиями, армированны-
межчастичного дипольного взаимодействия из-за
ми одним наполнителем или бинарными гибридами.
увеличения расстояния между однодоменными нано-
Коэффициент трения и скорость износа составили
частицами по сравнению с тесно контактирующими
0.042 и 3.44·10-5 мм3·Н-1∙м-1 соответственно, т. е.
в блоке [89, 90].
снизились на 90 и 95% по сравнению с таковыми для
Замена оболочки наночастиц с FeO на углеродную
чистого полимера. Это объяснялось равномерным
[86] приводит к уменьшению намагниченности на-
диспергированием углеродных нанотрубок, оксида
сыщения и увеличению коэрцитивности, что также
графена и MoS2 в тройном гибриде, образованием
можно объяснить уменьшением межчастичного ди-
пленки на поверхностях трения, а также тем, что
польного взаимодействия.
углеродные нанотрубки и оксид графена придают
Термические свойства. В соответствии с законом
композиту способность нести нагрузку, а MoS2
Видемана-Франца в металлах коэффициент тепло-
самосмазывающиеся свойства.
проводности K прямо пропорционален величине
В работе [100] приведены результаты, показыва-
удельной электропроводности. Поскольку заметное
ющие, что введение наночастиц Al2O3 в концентра-
повышение теплопроводности полимерных компо-
ции 0.4 мас% снизило коэффициент трения на 32%
зитов возможно только выше порога перколяции,
и увеличило износостойкость нанокомпозита при
использование металлических наночастиц с целью
различных приложенных нормальных нагрузках и
добиться высокой теплопроводности весьма пробле-
времени скольжения. Аналогичные результаты по
матично. Действительно, для частиц с аспектным
влиянию содержания наночастиц Al2O3 на свойства
отношением порядка единицы φс = 0.15, т. е. массо-
нанокомпозитов получены в работе [101].
вая доля металлического наполнителя чрезвычайно
Показано, что при использовании эпоксидного
велика. Примером может служить работа [91], где
нанокомпозита с наполнителем TiO2 удельная ско-
K = 27 Вт·м-1·K-1 при объемном содержании наноча-
рость износа снижается более чем в 10 раз, снижается
стиц серебра 45%, что соответствует 86 мас%.
степень изнашивания и повышается износостойкость,
Трибологические свойства. Эпоксидные полимеры
если концентрация наночастиц не превышает 5 мас%
занимают важное место среди материалов, исполь-
[102]. Однако дальнейшее увеличение загрузки на-
полнителя приводит к увеличению скорости износа.
Влияние дисперсных наполнителей на износостой-
* Разрешение на публикацию получено 03.03.2022,
© 2008 Budapest University of Technology and Economics.
кость нанокомпозитов с эпоксидной матрицей авторы
150
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
151
152
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
153
154
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
155
[102] объясняют следующим образом. Во время ис-
химической и физической структуры сформировав-
пытаний на износ эпоксидная смола без наполнителя
шейся эпоксидной матрицы, особенностей химизма
становится хрупкой и образуются трещины, перпен-
процессов отверждения эпоксидного связующего,
дикулярные направлению скольжения. Поэтому воз-
взаимодействия матрицы с наполнителем, влияния
никают материальные волны и образуются обломки.
металлосодержащих наполнителей на кинетику фор-
При включении в эпоксидную матрицу однородных
мирования, структуру и свойства эпоксидных нано-
наночастиц TiO2 распространение трещин в эпоксид-
композитов.
ной матрице в определенной степени затрудняется
под воздействием частиц на поверхности трения или
Конфликт интересов
вблизи нее. Это приводит к снижению волнистости
Авторы заявляют об отсутствии конфликта инте-
поверхности материала и уменьшению количества
ресов, требующего раскрытия в данной статье.
обломков. Чем больше частиц, тем больше площадь
контакта между ними и трущимися поверхностями
и, следовательно, тем выше износостойкость, объ-
Финансирование работы
ясняющаяся наличием наночастиц TiO2. Скорость
Работа выполнена в рамках госзадания Института
износа возрастает при содержании TiO2 до 10 мас%.
проблем химической химии РАН (регистрационный
Это объясняется тем, что при меньшей концентрации
номер темы АААА-А19119032690060-9).
частицы в эпоксидной матрице достаточно дисперги-
рованы, но при увеличении содержания частиц они
Информация об авторах
агрегируют, что и приводит к увеличению скорости
износа.
Иржак Вадим Исакович, д.х.н., проф.,
В табл. 4 обобщены примеры различных типов
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6468-0936
эпоксидных нанокомпозитов с металлосодержащими
Уфлянд Игорь Ефимович, д.х.н., проф.,
наполнителями, включая коммерчески доступные
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7164-8168
компоненты эпоксидных матриц, методы получения
и области применения.
Список литературы
[1] Иржак В. И. Эпоксидные полимеры и нанокомпози-
Заключение
ты. Черноголовка: Редакционно-издательский отдел
ИПХФ РАН, 2021. 319 с.
Включение металлосодержащих наполнителей в
[2] Старокадомский Д., Решетник М., Матвеева Л.
эпоксидную матрицу может быть проведено двумя
Структура и характеристики эпоксидных компози-
основными способами: ex situ и in situ. Независимо от
тов с микродисперсным цементным наполнителем
способа введения наполнитель в большей или мень-
// Пласт. массы. 2020. № 11-12. С. 23-27.
шей степени изменяет структуру матрицы. В свою
https://doi.org/10.35164/0554-2901-2020-11-12-23-27
очередь матрица определяет размер и форму обра-
[3] Иржак Т. Ф., Иржак В. И. Эпоксидные нанокомпо-
зующихся наночастиц, влияет на характер распре-
зиты // Высокомолекуляр. соединения. Сер. А. 2017.
деления наночастиц по объему, что особенно важ-
Т. 59. № 6. С. 485-522 [Irzhak T. F., Irzhak V. I. Epoxy
но, когда речь идет о расслоении. Все это позволяет
nanocomposites // Polym. Sci. Ser. A. 2017. V. 59. N 6.
целенаправленно получать новые композиционные
P. 791-825.
материалы для конкретных применений.
https://doi.org/10.7868/S2308112017060049 ].
Свойства эпоксидных нанокомпозитов опреде-
[4] Tee Z. Y., Yeap S. P., Hassan C. S., Kiew P. L. Nano and
non-nano fillers in enhancing mechanical properties of
ляются структурой матрицы, типом и характером
epoxy resins: A brief review // Polym.-Plast. Technol.
распределения наночастиц по объему композита.
Mater. 2022.
В результате взаимодействия металлосодержащих
https://doi.org/10.1080/25740881.2021.2015778
наполнителей с эпоксидным полимером формируют-
[5] Uflyand I. Е., Irzhak T. F., Irzhak V. I. Formation of fiber
ся межфазные слои, структура которых определяет
composites with an epoxy matrix: State-of-the-art and
механические, электрофизические, магнитные, тер-
future development // Mater. Manuf. Proc. 2022.
мические и трибологические свойства эпоксидных
https://doi.org/10.1080/10426914.2021.2016820
нанокомпозитов с металлосодержащими наполните-
[6] Uflyand I. Е., Irzhak V. I. Recent advances in the study
лями. Для разработки высокоэффективных методов
of structure and properties of fiber composites with an
получения и улучшения свойств эпоксидных нано-
epoxy matrix // J. Polym. Res. 2021. V. 28. ID 440.
композитов необходимы углубленные исследования
https://doi.org/10.1007/s10965-021-02783-9
156
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
[7]
Ding K. H., Wang G. L., Zhang M. Preparation and
[18]
Huang J., Cao Y., Zhang X., Li Y., Guo J.,
optical properties of transparent epoxy composites
Wei S., Peng X., Shen T. D., Guo Z. Magnetic
containing ZnO nanoparticles // J. Appl. Polym.
epoxy nanocomposites with superparamagnetic
Sci. 2012. V. 126. N 2. P. 734-739.
MnFe2O4 nanoparticles // AIP Adv. 2015. V. 5. N 9.
https://doi.org/10.1002/app.36759
ID 097183. https://doi.org/10.1063/1.4932381
[8]
Tao P., Viswanath A., Schadler L. S., Benicewicz B. C.,
[19]
Kanapitsas A., Tsonos C., Psarras G. C., Kripotou S.
Siegel R. W. Preparation and optical properties
Barium ferrite/epoxy resin nanocomposite system:
of indium tin oxide/epoxy nanocomposites with
Fabrication, dielectric, magnetic and hydration studies
polyglycidyl methacrylate grafted nanoparticles
// eXPRESS Polym. Lett. 2016. V. 10. N 3. P. 227-
// ACS Appl. Mater. Interfaces. 2011. V. 3. N 9.
236. https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2016.21
P. 3638-3645.
[20]
Irzhak T. F., Irzhak V. I. Synthesis of epoxy
https://doi.org/10.1021/am200841n
nanocomposites / Ed. N. Ramdani. Nanotechnology
[9]
Tao P., Li Y., Siegel R. W., Schadler L. S. Transparent
in aerospace and structural mechanics. Hershey,
dispensible high-refractive index ZrO2/epoxy
Pennsylvania, USA: IGI Global, 2019. P. 34-79.
nanocomposites for LED encapsulation // J. Appl.
https://doi.org/10.4018/978-1-5225-7921-2.ch002
Polym. Sci. 2013. V. 130. N 5. P. 3785-3793.
[21]
Sangermano M., Sordo F., Giovine M., Kortaberria G.
https://doi.org/10.1002/app.39652
UV-cured epoxy-ZnO composites: Preparation and
[10]
Irzhak V. I., Dzhardimalieva G. I., Uflyand I. E.
characterization // Macromol. Mater. Eng. 2013.
Structure and properties of epoxy polymer
V. 298. N 12. ID 1304.
nanocomposites reinforced with carbon nanotubes //
https://doi.org/10.1002/mame.201200444
J. Polym. Res. 2019. V. 26. ID 220.
[22]
Vescovo L., Sangermano M., Scarazzin R.,
https://doi.org/10.1007/s10965-019-1896-0
Kortaberria G., Mondragen J. In-situ-synthetized
[11]
Kausar A. Fullerene nanofiller reinforced epoxy
silver/epoxy nanocomposites: Electrical charac-
nanocomposites — developments, progress and
terization by means of dielectric spectroscopy //
challenges // Mater. Res. Innov. 2021. V. 25. N 3.
Macromol. Chem. Phys. 2010. V. 211. N 17. P. 1933-
P. 175-185.
1939. https://doi.org/10.1002/macp.201000138
https://doi.org/10.1080/14328917.2020.1748794
[23]
Kortaberria G., Arruti P., Modragon I., Vescovo L.,
[12]
Karak N. Nanocomposites of epoxy and metal oxide
Sangermano M. Dynamics of in situ synthesized
nanoparticles // ACS Symp. Ser. 2021. V. 1385.
silver-epoxy nanocomposites as studied by dielectric
P. 299-330.
relaxation spectroscopy // J. Appl. Polym. Sci. 2011.
https://doi.org/10.1021/bk-2021-1385.ch010
V. 120. N 4. P. 2361-2367.
[13]
Karak N. Nanocomposites of epoxy and metal
https://doi.org/10.1002/app.33440
nanoparticles // ACS Symp. Ser. 2021. V. 1385.
[24]
Yagci Y., Sahin O., Ozturk T., Marchi S., Grassini S.,
P. 267-297.
Sangermano M. Synthesis of silver/epoxy
https://doi.org/10.1021/bk-2021-1385.ch009
nanocomposites by visible light sensitization using
[14]
Rentería V., Franco A. Metal nanoparticles dispersed
highly conjugated thiophene derivatives // React.
in epoxy resin: Synthesis, optical properties and
Funct. Polym. 2011. V. 71. N 8. P. 857-862.
applications // Ed. C. Geddes. Reviews in Plasmonics.
https://doi.org/10.1016/j.reactfunctpolym.2011.05.012
V. 2017. Cham: Springer, 2019. P. 191-228.
[25]
Yagci Y., Sangermano M., Rizza G. A visible light
https://doi.org/10.1007/978-3-030-18834-4_8
photochemical route to silver-epoxy nanocomposites
[15]
Zhai W., Wu Z.-M., Wang X., Song P., He Y.,
by simultaneous polymerization-reduction approach
Wang R.-M. Preparation of epoxy-acrylate
// Polymer. 2008. V. 49. N 24. P. 5195-5198.
copolymer@nano-TiO2 Pickering emulsion and its
https://doi.org/10.1016/j.polymer.2008.09.068
antibacterial activity // Prog. Org. Coat. 2015. V. 87.
[26]
Yagci Y., Sangermano M., Rizza G. Synthesis and
P. 122-128.
characterization of gold-epoxy nanocomposites
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2015.05.019
by visible light photoinduced electron transfer and
[16]
Джардималиева Г. И., Кыдралиева К. A., Метели-
cationic polymerization processes // Macromolecules.
ца А. В., Уфлянд И. Е. Наноматериалы. Свойства и
2008. V. 41. N 20. P. 7268-7270.
сферы применения. СПб: Лань, 2020. С. 138-148.
https://doi.org/10.1021/ma801776y
[17]
Huang X., Xie L., Yang K., Wu C., Jiang P., Li S.,
[27]
Lu J., Moon K. S., Wong C. P. Silver/polymer
Wu S., Tatsumi K., Tanaka T. Role of interface in
nanocomposite as a high-k polymer matrix for
highly filled epoxy/BaTiO3 nanocomposites. Part I —
dielectric composites with improved dielectric
correlation between nanoparticle surface chemistry
performance // J. Mater. Chem. 2008. V. 18. N 40.
and nanocomposite dielectric property // IEEE Trans.
P. 4821-4826. https://doi.org/10.1039/B807566B
Dielectr. Electr. Insul. 2014. V. 21. N 2. P. 467-479.
[28]
Gao H., Liu L., Luo Y., Jia D. In-situ preparation
https://doi.org/10.1109/TDEI.2013.004165
of epoxy/silver nanocomposites by thermal
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
157
decomposition of silver-imidazole complex // Mater.
nanocomposites // Compos. Sci. Technol. 2007. V. 67.
Lett. 2011. V. 65. N 23-24. P. 3529-3532.
N 15-16. P. 3465-3471.
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2011.07.086
https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2007.03.010
[29]
Богданова Л. М., Шершнев В. А., Спирин М. Г.,
[36]
Ramezanzadeh B., Rostami M., Niroumandrad S.
Иржак В. И., Закиев С. Е., Джардималиева Г. И.
Enhancement of the physical/mechanical properties
Эволюция наночастиц серебра, синтезированных in
of an epoxy composite by addition of aluminum
situ, в стеклообразной эпоксидной матрице // ЖФХ.
nanoparticles through modification with cerium oxides
2019. Т. 93. № 7. С. 1043-1047 [Bogdanova L. M.,
and functionalization by SiO2—NH2 thin films // Prog.
Shershnev V. A., Spirin M. G., Irzhak V. I., Zakiev S. E.,
Org. Coat. 2017. V. 112. P. 244-253.
Dzhardimalieva G. I. Evolution of silver nanoparticles
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.07.005
synthesized in situ in a glass-like epoxy matrix // Russ.
[37]
Yi D. K. Fabrication and optical studies of epoxy-
J. Phys. Chem. 2019. V. 93. N 7. P. 1317-1321.
quantum-dot nanocomposites // Mater. Lett. 2016.
https://doi.org/10.1134/S0044453719070057 ].
V. 182. P. 85-89.
[30]
Богданова Л. М., Кузуб Л. И., Джавадян Э. А.,
https://doi.org/10.1016/j.matlet.2016.06.092
Торбов В. И., Дрёмова Н. Н., Помогайло А. Д.
[38]
Kausar A. Epoxy and quantum dots-based
Механические свойства эпоксидных композитов
nanocomposites: Achievements and applications
на основе наночастиц серебра, синтезированных
// Mater. Res. Innov. 2020. V. 24. N 4. P. 235-
in situ // Высокомолекуляр. соединения. 2014. Т. 56.
243. https://doi.org/10.1080/14328917.2019.1636175
№ 3. С. 289-295 [Bogdanova L. M., Kuzub L. I.,
[39]
Eksik O., Gao J., Shojaee S. A., Thomas A., Chow P.,
Dzhavadyan E. A., Torbov V. I., Dremova N. N.,
Bartolucci S. F., Koratkar N. Epoxy nanocomposites
Pomogailo A. D. Mechanical properties of epoxy
with two-dimensional transition metal dichalcogenide
composites based on silver nanoparticles formed in
additives // ACS Nano. 2014. V. 8. N 5. P. 5282-5289.
situ // Polym. Sci. Ser. A. 2014. V. 56. N 3. P. 304-310.
https://doi.org/10.1021/nn5014098
https://doi.org/10.7868/S2308112014030031 ].
[40]
Sanctuary R., Baller J., Zielinski B., Becker N.,
[31]
Bogdanova L., Lesnichaya V., Spirin M.,
Krüger J. K., Philipp M., Ziehmer M. Influence of
Shershnev V., Irzhak V., Kydralieva K., Zarrelli M.,
Al2O3 nanoparticles on the isothermal cure of an
Dzhardimalieva G. Mechanical properties of
epoxy resin // J. Phys. Condens. Matter. 2008. V. 21.
polycondensate epoxy nanocomposites filled with
N 3. ID 035118.
Ag nanoparticles synthesized in situ // Mater. Today:
https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/3/035118
Proceed. 2021. V. 34. Part 1. P. 156-159.
[41]
Baller J., Thomassey M., Ziehmer M., Sanctuary R.
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.02.138
The catalytic influence of alumina nanoparticles on
[32]
Bogdanova L., Kuzub L., Dzhavadjan E., Rabenok E.,
epoxy curing // Thermochim. Acta. 2011. V. 517.
Novikov G., Pomogailo A. In situ synthesis and
N 1-2. P. 34-39.
properties of epoxy nanocomposites // Macromol.
https://doi.org/10.1016/j.tca.2011.01.029
Symp. 2012. V. 317-318. P. 117-122.
[42]
Karasinski E. N., Da Luz M. G., Lepienski C. M.,
https://doi.org/10.1002/masy.201100099
Coelho L. A. F. Nanostructured coating based on
[33]
Иржак Т. Ф., Иржак В. И. О механизме процесса
epoxy/metal oxides: Kinetic curing and mechanical
«дижестивного созревания» // ЖФХ. 2020. Т. 94.
properties // Thermochim. Acta. 2013. V. 569. P. 167-
№ 7. С. 1073-1077.
176. https://doi.org/10.1016/j.tca.2013.07.015
https://doi.org/10.31857/S0044453720070146
[43]
Zabihi O., Mostafavi S. M., Ravari F., Khodabandeh A.,
[Irzhak T. F., Irzhak V. I. On the digestive ripening
Hooshafza A., Zare K., Shahizadeh M. The effect of
mechanism // Russ. J. Phys. Chem. A. 2020.
zinc oxide nanoparticles on thermo-physical properties
V. 94. N 7. P. 1439-1442.
of diglycidyl ether of bisphenol A/2,2′-diamino-1,1′-
https://doi.org/10.1134/S0036024420070146 ].
binaphthalene nanocomposites // Thermochim. Acta.
[34]
Высоцкий В. В., Урюпина О. Я., Ролдугин В. И.,
2011. V. 521. N 1-2. P. 49-58.
Плачев Ю. А. Формирование наночастиц серебра
https://doi.org/10.1016/j.tca.2011.04.003
в водных растворах карбоксимецилцеллюлозы
[44]
Ghaffari M., Ehsani M., Vandalvand M., Avazverdi E.,
и эволюция их размеров // Коллоид. журн. 2009.
Askari A., Goudarzi A. Studying the effect of micro-
Т. 71. № 2. С. 164-170 [Vysotsky V. V., Uryupina O. Y.,
and nano-sized ZnO particles on the curing kinetic
Roldughin V. I., Plachev Yu. A. Formation of silver
of epoxy/polyaminoamide system // Prog. Org. Coat.
nanoparticles in aqueous carboxymethyl cellulose
2015. V. 89. P. 277-283.
solutions and the evolution of their sizes // Colloid
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2015.08.016
J. 2009. V. 71. N 2. P. 156-162.
[45]
Zabihi O., Hooshafza A., Moztarzadeh F., Payravand
https://doi.org/10.1134/S1061933X09020021 ].
H., Afshar A., Alizadeh R. Isothermal curing
[35]
Li Y.-Q., Yang Y., Fu S.-Y. Photo-stabilization
behavior and thermo-physical properties of epoxy-
properties of transparent inorganic UV-filter/epoxy
based thermoset nanocomposites reinforced with
158
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Fe2O3 nanoparticles // Thermochim. Acta. 2012.
[56]
Balguri P. K., Harris Samuel D. G., Indira C.,
V. 527. P. 190-198.
Penki T. R., Thumu U. Manganese dioxide
https://doi.org/10.1016/j.tca.2011.10.026
nanostructures reinforced epoxy nanocomposites:
[46]
Omrani A., Rostami A. A., Ravari F., Mashak A. Curing
A study of mechanical properties // Polym.-Plast.
behavior and structure of a novel nanocomposite from
Technol. Mater. 2022.
glycerol diglycidyl ether and 3,3-dimethylglutaric
https://doi.org/10.1080/25740881.2021.1991953
anhydride // Thermochim. Acta. 2011. V. 517. N 1-2.
[57]
Demir B., Chan K.-Y., Yang D., Mouritz A., Lin H., Jia
P. 9-15. https://doi.org/10.1016/j.tca.2011.01.024
B., Lau K.-T., Walsh T. R. Epoxy-gold nanoparticle
[47]
Hong S. G., Tsai J. S. The adsorption and curing
nanocomposites with enhanced thermo-mechanical
behaviors of the epoxy/amidoamine system in the
properties: An integrated modelling and experimental
presence of metal oxides // J. Therm. Anal. Calorim.
study // Compos. Sci. Technol. 2019. V. 174. P. 106-116.
2001. V. 63. N 1. P. 31-46.
https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2019.02.020
https://doi.org/10.1023/A:1010119900035
[58]
El-Masry M. M., Ramadan R., Ahmed M. K. The
[48]
Jouyandeh M., Shabanian M., Khaleghi M.,
effect of adding cobalt ferrite nanoparticles on the
Paran S. M. R., Ghiyasi S., Vahabi H., Saeb M. R.
mechanical properties of epoxy resin // Results Mater.
Acid-aided epoxy-amine curing reaction as reflected in
2020. V. 8. ID 100160.
epoxy/Fe3O4 nanocomposites: Chemistry, mechanism,
https://doi.org/10.1016/j.rinma.2020.100160
and fracture behavior // Prog. Org. Coat. 2018. V. 125.
[59]
Goyat M. S., Hooda A., Gupta T. K., Kumar K.,
P. 384-392.
Halder S., Ghosh P. K., Dehiya B. S. Role of non-
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2018.09.024
functionalized oxide nanoparticles on mechanical
[49]
Иржак В. И. Межфазный слой в полимерных нано-
properties and toughening mechanisms of epoxy
композитах // Высокомолекуляр. соединения. Сер.
nanocomposites // Ceram. Int. 2021. V. 47. N 16.
С. 2020. Т. 62. № 1. С. 55-65.
P. 22316-22344.
https://doi.org/10.31857/S2308114720010033
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.05.083
[Irzhak V. I. The interphase layer in polymer
[60]
Hoseini M., Dini G., Bahadori M. Dielectric strength
nanocomposites // Polym. Sci. Ser. C. 2020. V. 62.
and mechanical properties of epoxy resin filled with
N 1. P. 51-61.
self-propagating high-temperature synthesized Al2O3/
https://doi.org/10.1134/S1811238220010038 ].
SiC nanoparticles // J. Compos. Mater. 2020. V. 54.
[50]
Winey K. I., Vaia R. A. Polymer Nanocomposites //
N 17. P. 2231-2243.
MRS Bull. 2007. V. 32. N 4. P. 314-322.
https://doi.org/10.1177/0021998319891202
https://doi.org/10.1557/mrs2007.229
[61]
Mahmud A., Dev C., Meem M. T., Gafur M. A.,
[51]
Hull D., Clyne T. W. An introduction to composite
Hoque M. A. Preparation and mechanical properties
materials. 2nd Ed. Cambridge Solid State Sci. Ser.
of green epoxy/chitosan/silver nanocomposite // Green
Cambridge: University Press, 1996. С. 133-157.
Mater. 2021. https://doi.org/10.1680/jgrma.21.00020
[52]
Zare Y., Rhee K. Y. Calculation of tunneling distance
[62]
Pinto D., Bernardo L., Amaro A., Lopes S. Mechanical
in carbon nanotubes nanocomposites: Effect of carbon
properties of epoxy nanocomposites using titanium
nanotube properties, interphase and networks // J.
dioxide as reinforcement — A review // Constr. Build.
Mater. Sci. 2020. V. 55. N 13. P. 5471-5480.
Mater. 2015. V. 95. P. 506-524.
https://doi.org/10.1007/s10853-019-04176-2
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2015.07.124
[53]
Allaoui A., El Bounia N. How carbon nanotubes affect
[63]
Tang Y., Su K., Man R., Hillman M. C., Du J.
the cure kinetics and glass transition temperature of
Investigation of internal cracks in epoxy-alumina
their epoxy composites? — A review // eXPRESS
using in situ mechanical testing coupled with micro-
Polym. Lett. 2009. V. 3. N 9. P. 588-594.
CT // JOM. 2021. V. 73. N 8. P. 2452-2459.
https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2009.73
https://doi.org/10.1007/s11837-021-04714-x
[54]
Chen F., Clough A., Reinhard B. M., Grinstaff M. W.,
[64]
Thipperudrappa S., Hiremath A., Kurki Nagaraj B.
Jiang N., Koga T., Tsui O. K. C. Glass transition
Synergistic effect of ZnO and TiO2 nanoparticles
temperature of polymer-nanoparticle composites:
on the thermal stability and mechanical properties
Effect of polymer-particle interfacial energy //
of glass fiber-reinforced LY556 epoxy composites
Macromolecules. 2013. V. 46. N 11. P. 4663-4669.
// Polym. Compos. 2021. V. 42. N 9. P. 4831-4844.
https://doi.org/10.1021/ma4000368
https://doi.org/10.1002/pc.26193
[55]
Baghdadi Y. N., Youssef L., Bouhadir K., Harb M.,
[65]
Wetzel B., Rosso P., Haupert F., Friedrich K. Epoxy
Mustapha S., Patra D., Tehrani-Bagha A. R. Thermal
nanocomposites-fracture and toughening mechanisms
and mechanical properties of epoxy resin reinforced
// Eng. Fract. Mech. 2006. V. 73. N 16. P. 2375-2398.
with modified iron oxide nanoparticles // J. Appl.
https://doi.org/10.1016/j.engfracmech.2006.05.018
Polym. Sci. 2021. V. 138. N 23. ID 50533.
[66]
Javidparvar A. A., Ramezanzadeh B., Ghasemi E.
https://doi.org/10.1002/app.50533
Effects of surface morphology and treatment of iron
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
159
oxide nanoparticles on the mechanical properties of an
[78]
Иржак В. И. Порог перколяции в полимерных на-
epoxy coating // Progr. Org. Coat. 2016. V. 90. P. 10-
нокомпозитах // Коллоид. журн. 2021. Т. 83. № 1.
20. https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2015.09.018
С. 51-56.
[67]
Sun T., Fan H., Wang Z., Liu X., Wu Z. Modified nano
https://doi.org/10.31857/S0023291221010067
Fe2O3-epoxy composite with enhanced mechanical
[Irzhak V. I. Percolation threshold in polymer
properties // Mater. Design. 2015. V. 87. P. 10-16.
nanocomposites // Colloid J. 2021. V. 83. N 1. P. 64-
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2015.07.177
69. https://doi.org/10.1134/S1061933X21010063 ].
[68]
Sun D., Sue H.-J., Miyatake N. Optical properties of
[79]
Chiteme C., McLachlan D. S. ac and dc conductivity,
ZnO quantum dots in epoxy with controlled dispersion
magnetoresistance, and scaling in cellular percolation
// J. Phys. Chem. C. 2008. V. 112. N 41. P. 16002-
systems // Phys. Rev. B. 2003. V. 67. N 2. ID 024206.
16010. https://doi.org/10.1021/jp805104h
https://doi.org/10.1103/PhysRevB.67.024206
[69]
Zou W., Du Z., Li H., Zhang C. Fabrication of
[80]
Rao C. P., Periyapatna R., Haradanahalli M. Effect
carboxyl functionalized CdSe quantum dots via
of high aspect ratio flaky aluminum on mechanical
ligands self-assembly and CdSe/epoxy fluorescence
properties of epoxy-based particulate composites // J.
nanocomposites // Polymer. 2011. V. 52. N 9. P. 1938-
Vinyl Addit. Technol. 2021. V. 27. N 4. P. 711-721.
1943. https://doi.org/10.1016/j.polymer.2011.02.043
https://doi.org/10.1002/vnl.21844
[70]
Martinez-Garcia J. C., Serraïma-Ferrer A., Lopeandía-
[81]
Nam S., Cho H. W., Kim T., Kim D., Sung B. J., Lim S.,
Fernández A., Lattuada M., Sapkota J., Rodríguez-
Kim H. Effects of silica particles on the electrical
Viejo J. A generalized approach for evaluating the
percolation threshold and thermomechanical properties
mechanical properties of polymer nanocomposites
of epoxy/silver nanocomposites // Appl. Phys. Lett.
reinforced with spherical fillers // Nanomaterials.
2011. V. 99. N 4. ID 043104.
2021. V. 11. N 4. ID 830.
https://doi.org/10.1063/1.3615690
https://doi.org/10.3390/nano11040830
[82]
Новиков Г. Ф., Рабенок Е. В., Богданова Л. М.,
[71]
Martinez-Garcia J. C., Rzoska S. J., Drozd-Rzoska A.,
Иржак В. И. Диэлектрические свойства пленок
Starzonek S., Mauro J. C. Fragility and basic process
эпоксидного Ag-ЭД20 нанокомпозита, синтези-
energies in vitrifying systems // Sci. Rep. 2015. V. 5.
рованного in situ. Температурная зависимость
ID 8314. https://doi.org/10.1038/srep08314
сквозной проводимости // Высокомолекуляр. со-
[72]
Mathioudakis G. N., Patsidis A. C., Psarras G. C.
единения. Сер. А. 2017. Т. 59. № 5. С. 447-456
Dynamic electrical thermal analysis on zinc oxide/
[Novikov G. F., Rabenok E. V., Bogdanova L. M.,
epoxy resin nanodielectrics // J. Therm. Anal. Calorim.
Irzhak V. I. Dielectric properties of films of Ag-ED20
2014. V. 116. N 1. P. 27-33.
epoxy nanocomposite synthesized in situ. Temperature
https://doi.org/10.1007/s10973-013-3510-8
dependence of direct current conductivity // Polym.
[73]
Eker Y. R., Özcan M., Özkan A. O., Kırkıcı H. The
Sci. Ser. A. 2017. V. 59. N 5. P. 741-750.
influence of Al2O3 and TiO2 additives on the electrical
https://doi.org/10.7868/S2308112017050145 ].
resistivity of epoxy resin-based composites at low
[83]
Li L., Zheng S. Poly(ε-caprolactone)-grafted Fe3O4
temperature // Macromol. Mater. Eng. 2019. V. 304.
nanoparticles: Preparation and superparamagnetic
N 7. ID 1800670.
nanocomposites with epoxy thermosets // Ind. Eng.
https://doi.org/10.1002/mame.201800670
Chem. Res. 2015. V. 54. N 1. P. 171-180.
[74]
Wang Q., Chen G. Effect of pre-treatment of nanofillers
https://doi.org/10.1021/ie5038193
on the dielectric properties of epoxy nanocomposites //
[84]
Gu H., Tadakamalla S., Huang Y., Colorado H. A.,
IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2014. V. 21. N 4.
Luo Z., Haldolaarachchige N., Young D. P., Wei S.,
P. 1809-1816.
Guo Z. Polyaniline stabilized magnetite nanoparticle
https://doi.org/10.1109/TDEI.2014.004278
reinforced epoxy nanocomposites // ACS Appl. Mater.
[75]
Patsidis A., Psarras G. C. Dielectric behaviour and
Interfaces. 2012. V. 4. N 10. Р. 5613-5624.
functionality of polymer matrix — ceramic BaTiO3
https://doi.org/10.1021/am301529t
composites // eXPRESS Polym. Lett. 2008. V. 2. N 10.
[85]
OʹNeal K. R., Brinzari T. V., Wright J. B., Ma C.,
P. 718-726.
Giri S., Schlueter J. A., Wang Q., Jena P., Liu Z.,
https://doi.org/10.3144/expresspolymlett.2008.85
Musfeldt J. L. Pressure-induced magnetic crossover
[76]
Singha S., Thomas M. J. Influence of filler loading on
driven by hydrogen bonding in CuF2(H2O)2(3-
dielectric properties of epoxy-ZnO nanocomposites //
chloropyridine) // Sci. Rep. 2014. V. 4. ID 6054.
IEEE Trans. Dielectr. Electr. Insul. 2009. V. 16. N 2.
https://doi.org/10.1038/srep06054
P. 531-542.
[86]
Zhang X., Alloul O., He Q., Zhu J., Verde M. J., Li Y., Wei S.,
https://doi.org/10.1109/TDEI.2009.4815189
Guo Z. Strengthened magnetic epoxy nanocomposites
[77]
Gonon P., Boudefel A. Electrical properties of epoxy/
with protruding nanoparticles on the graphene
silver nanocomposites // J. Appl. Phys. 2006. V. 99.
nanosheets // Polymer. 2013. V. 54. N 14. P. 3594-3604.
N 2. ID 024308. https://doi.org/10.1063/1.2163978
https://doi.org/10.1016/j.polymer.2013.04.062
160
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
[87]
Wei S., Wang Q., Zhu J., Sun L., Lin H., Guo Z.
[97]
Yazman Ş., Uyaner M., Karabörk F., Akdemir A.
Multifunctional composite core-shell nanoparticles //
Effects of nano reinforcing/matrix interaction on
Nanoscale. 2011. V. 3. N 11. P. 4474-4502.
chemical, thermal and mechanical properties of
https://doi.org/10.1039/C1NR11000D
epoxy nanocomposites // J. Compos. Mater. 2021.
[88]
Zhu J., Wei S., Ryu J., Sun L., Luo Z., Guo Z. Magnetic
V. 55. N 28. P. 4257-4272.
epoxy resin nanocomposites reinforced with core-
https://doi.org/10.1177/00219983211037059
shell structured Fe@FeO nanoparticles: Fabrication
[98]
Che Y., Sun Z., Zhan R., Wang S., Zhou S., Huang J.
and property analysis // ACS Appl. Mater. Interfaces.
Effects of graphene oxide sheets-zirconia spheres
2010. V. 2. N 7. P. 2100-2107.
nanohybrids on mechanical, thermal and tribological
https://doi.org/10.1021/am100361h
performances of epoxy composites // Ceram. Int.
[89]
Cho H. W., Nam S., Lim S., Kim D., Kim H., Sung B. J.
2018. V. 44. N 15. P. 18067-18077.
Effects of size and interparticle interaction of silica
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2018.07.010
nanoparticles on dispersion and electrical conductivity
[99]
Chen B., Li X., Jia Y., Xu L., Liang H., Li X., Yan F.
of silver/epoxy nanocomposites // J. Appl. Phys. 2014.
Fabrication of ternary hybrid of carbon nanotubes/
V. 115. N 15. ID 154307.
graphene oxide/MoS2 and its enhancement on the
https://doi.org/10.1063/1.4871669
tribological properties of epoxy composite coatings
[90]
Thieu N. A. T., Vu M. C., Kim D. H., Choi W. K.,
// Compos. A. 2018. V. 115. P. 157-165.
Kim S.-R. Effect of aspect ratio of vertically aligned
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2018.09.021
copper nanowires in the presence of cellulose
[100]
Fouly A., Alkalla M. Effect of low nanosized alumina
nanofibers on the thermal conductivity of epoxy
loading fraction on the physicomechanical and
composites // Polym. Adv. Technol. 2020. V. 31. N 10.
tribological behavior of epoxy // Tribol. Int. 2020.
P. 2351-2359. https://doi.org/10.1002/pat.4954
V. 152. ID 106550.
[91]
Pashayi K., Fard H. R., Lai F., Iruvanti S., Plawsky J.,
https://doi.org/10.1016/j.triboint.2020.106550
Borca-Tasciuc T. High thermal conductivity
[101]
Zheng Y.-P., Zhang J.-X., Li Q., Chen W., Zhang X.
epoxy-silver composites based on self-constructed
The influence of high content nano-Al2O3 on the
nanostructured metallic networks // J. Appl. Phys.
properties of epoxy resin composites // Polym.-Plast.
2012. V. 111. N 10. ID 104310.
Technol. Eng. 2009. V. 48. N 4. P. 384-388.
https://doi.org/10.1063/1.4716179
https://doi.org/10.1080/03602550902725381
[92]
Liu D., Zhao W., Liu S., Cen Q., Xue Q. In
[102]
Srivastava S., Tiwari R. K. Synthesis of epoxy-
situ regulating of surface morphologies, anti-corrosion
TiO2 nanocomposites: A study on sliding wear
and tribological properties of epoxy resin coatings by
behavior, thermal and mechanical properties // Int.
heat treatment // Surf. Topogr. Metrol. Prop. 2017.
J. Polym. Mater. 2012. V. 61. N 13. P. 999-1010.
V. 5. N 2. ID 024003.
https://doi.org/10.1080/00914037.2011.617326
https://doi.org/10.1088/2051-672X/aa72b4
[103]
Kishi H., Tanaka S., Nakashima Y., Saruwatari T.
[93]
Tian J., Li C., Xian G. Reciprocating friction and
Self-assembled three-dimensional structure of epoxy/
wear performances of nanometer sized-TiO2 filled
polyethersulphone/silver adhesives with electrical
epoxy composites // Polym. Compos. 2021. V. 42. N 4.
conductivity // Polymer. 2016. V. 82. P. 93-99.
P. 2061-2072. https://doi.org/10.1002/pc.25959
https://doi.org/10.1016/j.polymer.2015.11.043
[94]
Yang J., Xu Y., Su C., Nie, S., Li Z. Synthesis of
[104]
Кузуб Л. И., Гурьева Л. Л., Ходос И. И., Бадамши-
hierarchical nanohybrid CNT@Ni-PS and its
на Э. Р. Влияние концентрации прекурсора на
applications in enhancing the tribological, curing and
формирование наночастиц серебра с олигости-
thermal properties of epoxy nanocomposites // Front.
рилмонокарбоксилатными лигандами в эпоксид-
Chem. Sci. Eng. 2021. V. 15. N 5. P. 1281-1295.
ном олигомере ЭД-20 // Высокомолекуляр. соеди-
https://doi.org/10.1007/s11705-020-2007-9
нения. Сер. Б. 2020. T. 62. № 3. С. 222-229.
[95]
Yang W., Feng W., Liao Z., Yang Y., Miao G., Yu B.,
https://doi.org/10.31857/S2308113920030092
Pei X. Protection of mild steel with molecular
[Kuzub L. I., Gurieva L. L., Khodos I. I.,
engineered epoxy nanocomposite coatings containing
Badamshina E. R. Influence of precursor
corrosion inhibitor functionalized nanoparticles //
concentration on the formation of silver nanoparticles
Surf. Coat. Technol. 2021. V. 406. ID 126639.
with oligostyrylmonocarboxylate ligands in ED-20
https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.126639
epoxy oligomer // Polym. Sci. Ser. B. 2020. V. 62.
[96]
Dass K., Chauhan S. R., Gaur B. Study on the effects
N 3. P. 299-305.
of nanoparticulates of SiC, Al2O3, and ZnO on the
https://doi.org/10.1134/S1560090420030094 ].
mechanical and tribological performance of epoxy-
[105]
Новиков Г. Ф., Рабенок Е. В., Богданова Л. М.,
based nanocomposites // Part. Sci. Technol. 2017.
Иржак В. И. Температурная зависимость сквоз-
V. 35. N 5. P. 589-606.
ной проводимости в пленках нанокомпозита Ag-
https://doi.org/10.1080/02726351.2016.1184730
ЭД20 // ЖФХ. 2017. Т. 91. № 10. С. 1760-1764
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
161
[Novikov G. F., Rabenok E. V., Bogdanova L. M.,
// Micro Nano Lett. 2019. V. 14. N 13. P. 1334-1339.
Irzhak V. I. Temperature dependence of direct current
https://doi.org/10.1049/mnl.2019.0247
conductivity in Ag-ED20 nanocomposite films
[116]
Ramezanzadeh B., Attar M. M., Farzam M. Effect of
// Russ. J. Phys. Chem. 2017. V. 91. N 10. P. 1971-
ZnO nanoparticles on the thermal and mechanical
1975. https://doi.org/10.7868/S0044453717100302 ].
properties of epoxy-based nanocomposite // J. Therm.
[106]
Ali F., Waseem M., Khurshid R., Afzal A. TiO2
Anal. Calorim. 2010. V. 103. N 2. P. 731-739.
reinforced high-performance epoxy-co-polyamide
https://doi.org/10.1007/s10973-010-0996-1
composite coatings // Prog. Org. Coat. 2020. V. 146.
[117]
Liang C., Song P., Gu H., Ma C., Guo Y., Zhang H.,
ID 105726.
Xu X., Zhang Q., Gu J. Nanopolydopamine coupled
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2020.105726
fluorescent nanozinc oxide reinforced epoxy
[107]
Ghosal A., Ahmad S. High performance anti-corrosive
nanocomposites // Compos. Part A: Appl. Sci.
epoxy-titania hybrid nanocomposite coatings // New
Manuf. 2017. V. 102. P. 126-136.
J. Chem. 2017. V. 41. N 11. P. 4599-4610.
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2017.07.030
https://doi.org/10.1039/C6NJ03906E
[118]
Sari M. G., Saeb M. R., Shabanian M., Khaleghi M.,
[108]
Goyat M. S., Rana S., Halder S., Ghosh P. K. Facile
Vahabi H., Vagner C., Zarrintaj P., Khalili R.,
fabrication of epoxy-TiO2 nanocomposites: A critical
Paran S. M. R., Ramezanzadeh B., Mozafari M.
analysis of TiO2 impact on mechanical properties
Epoxy/starch-modified nano-zinc oxide transparent
and toughening mechanisms // Ultrason. Sonochem.
nanocomposite coatings: A showcase of superior curing
2018. V. 40. Part A. P. 861-873.
behavior // Prog. Org. Coat. 2018. V. 115. P. 143-150.
https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2017.07.040
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.11.016
[109]
Guo S.-Y., Zhang X., Ren J., Chen J.-Z., Zhao T.-J.,
[119]
Suresh S., Nisha P., Saravanan P., Jayamoorthy
Li T.-W., Zhang L. Preparation of TiO2/epoxy resin
K., Karthikeyan S. Investigation of the thermal and
composite and its effect on mechanical and bonding
dielectric behavior of epoxy nano-hybrids by using
properties of OPC mortars // Constr. Build. Mater.
silane modified nano-ZnO // Silicon. 2018. V. 10.
2021. V. 272. ID 121960.
P. 1291-1303.
https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2020.121960
https://doi.org/10.1007/s12633-017-9604-3
[110]
Krzywiński K., Sieradzki A., Sadowski Ł., Królicka A.,
[120]
Khan M. Z., Waleed A., Khan A., Hassan M. A. S.,
Chastre C. Thermal wear of epoxy composite
Paracha Z. J., Farooq U. Significantly improved
modified with rutile titanium dioxide // Compos.
surface flashover characteristics of epoxy resin/
Struct. 2022. V. 282. ID 115127.
Al2O3 nanocomposites in air vacuum and SF6 by
https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.115127
gas-phase fluorination // J. Electron. Mater. 2020.
[111]
Malekshahinezhad K., Ahmadi-khaneghah A.,
V. 49. N 5. P. 3400-3408.
Behniafar H. Amine-functionalized TiO2
https://doi.org/10.1007/s11664-020-08001-4
nanoparticles covalently loaded into epoxy networks
[121]
Huang L., Lv X., Tang Y., Ge G., Zhang P., Li Y.
via thermal and microwave curing processes
Effect of alumina nanowires on the thermal
// Macromol. Res. 2020. V. 28. N 6. P. 567-572.
conductivity and electrical performance of epoxy
https://doi.org/10.1007/s13233-020-8067-3
composites // Polymers. 2020. V. 12. N 9. ID 2126.
[112]
Zaer-Miri S., Khosravi H. Assessment of the wear
https://doi.org/10.3390/polym12092126
behavior and interlaminar shear properties of
[122]
Lee W., Wie J., Kim J. Enhancement of thermal
modified nano-TiO2/jute fiber/epoxy multiscale
conductivity of alumina/epoxy composite using
composites // J. Ind. Text. 2019.
poly(glycidyl methacrylate) grafting and crosslinking
https://doi.org/10.1177/1528083719893718
// Ceram. Int. 2021. V. 47. N 13. P. 18662-18668.
[113]
Kavitha D., Sindhu T. K., Nambiar T. N. P. Impact of
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.03.198
permittivity and concentration of filler nanoparticles
[123]
Wang Z., Cheng Y., Wang H., Yang M., Shao Y.,
on dielectric properties of polymer nanocomposites
Chen X., Tanaka T. Sandwiched epoxy-alumina
// IET Sci. Meas. Technol. 2017. V. 11. N 2. P. 179-
composites with synergistically enhanced thermal
185.
conductivity and breakdown strength // J. Mater. Sci.
https://doi.org/10.1080/10.1049/iet-smt.2016.0226
2017. V. 52. P. 4299-4308.
[114]
Ge G., Tang Y., Li Y., Huang L. Effect of
https://doi.org/10.1007/s10853-016-0511-6
environmental temperature on the insulating
[124]
Yu J., Huo R., Wu C., Wu X., Wang G., Jiang P.
performance of epoxy/MgO nanocomposites // Appl.
Influence of interface structure on dielectric
Sci. 2020. V. 10. N 20. ID 7018.
properties of epoxy/alumina nanocomposites
https://doi.org/10.3390/app10207018
// Macromol. Res. 2012. V. 20. N 8. P. 816-826.
[115]
Guvvala N., Rao B. N., Sarathi R. Effect of gamma
https://doi.org/10.1007/s13233-012-0122-2
irradiation on space charge and charge trap
[125]
Nisha P., Dhanalekshmi K. I., Ravichandran C.
characteristics of epoxy-MgO nanocomposites
Effect of 4-aminobutyltriethoxysilane modified
162
Иржак В. И., Уфлянд И. Е.
Al2O3 nanoparticles on the dielectric properties of
[135]
Paul S., Sindhu T. K. A Neural network model for
epoxy nanocomposites for high voltage applications
predicting the dielectric permittivity of epoxy-
// Silicon. 2020. V. 13. P. 1009-1015.
aluminum nanocomposite and its experimental
https://doi.org/10.1007/s12633-020-00471-9
validation // IEEE Trans. Compon. Packaging Manuf.
[126]
Pandey J. C., Singh M. Evidences of interphase
Technol. 2015. V. 5. N 8. P. 1122-1128.
formation and concomitant change in the dielectric
https://doi.org/10.1109/TCPMT.2015.2451078
properties of epoxy-alumina nanocomposites
[136]
Wang Y., Zhu L., Zhou J., Jia B., Jiang Y., Wang J.,
// Polym. Test. 2020. ID 106802.
Wang M., Cheng Y., Wu K. Dielectric properties
https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2020.106802
and thermal conductivity of epoxy resin composite
[127]
Permal A., Devarajan M., Hung H. L., Zahner T.,
modified by Zn/ZnO/Al2O3 core-shell particles
Lacey D., Ibrahim K. Controlled high filler loading
// Polym. Bull. 2019. V. 76. N 8. P. 3957-3970.
of functionalized Al2O3-filled epoxy composites
https://doi.org/10.1007/s00289-018-2581-x
for LED thermal management // J. Mater. Eng.
[137]
Yamunadevi V., Palaniradja K., Thiagarajan A.,
Perform. 2018. V. 27. P. 1296-1307.
Ganeshan P., Raja K. Characterization and dynamic
https://doi.org/10.1007/s11665-018-3151-y
mechanical analysis of woven roven glass fiber/
[128]
Gnanavel M., Maridurai T. Effect of surface
cerium-zirconium oxide epoxy nanocomposite
modification and particle size on dielectric properties
materials // Mater. Res. Express. 2019. V. 6. N 9. ID
of iron(III)oxide-epoxy composite film // Dig. J.
095057. https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab2f64
Nanomat. Biostructures. 2018. V. 13. N 1. P. 39-48.
[138]
Zhang Y., He X., Cao M., Shen X., Yang Y.,
[129]
Saeb M. R., Rastin H., Shabanian M., Ghaffari M.,
Yi J., Guan J., Shen J., Xi M., Zhang Y., Tang B.
Bahlakeh G. Cure kinetics of epoxy/β-cyclodextrin-
Tribological and thermo-mechanical properties
functionalized Fe3O4 nanocomposites: Experimental
of TiO2 nanodot-decorated Ti3C2/epoxy
analysis, mathematical modeling, and molecular
nanocomposites // Materials. 2021. V. 14. N 10. ID
dynamics simulation // Prog. Org. Coat. 2017. V. 110.
2509. https://doi.org/10.3390/ma14102509
P. 172-181.
[139]
Tsikriteas Z. M., Manika G. C., Patsidis A. C.,
https://doi.org/10.1016/j.porgcoat.2017.05.007
Psarras G. C. Probing the multifunctional behaviour
[130]
Abosheiasha H. F., Mansour D.-E. A., Darwish M. A.,
of barium zirconate/barium titanate/epoxy resin
Assar S. T. Synthesis and investigation of structural
hybrid nanodielectrics // J. Therm. Anal. Calorim.
thermal magnetic and dielectric properties of
2020. V. 142. N 1. P. 231-243.
multifunctional epoxy/Li0.5Al0.35Fe2.15O4/Al2O3
https://doi.org/10.1007/s10973-020-09855-w
nanocomposites // J. Mater. Res. Technol. 2022.
[140]
Zou W., Du Z., Li H., Zhang C. A transparent and
V. 16. P. 1526-1546.
luminescent epoxy nanocomposite containing CdSe
https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2021.11.149
QDs with amido group-functionalized ligands // J.
[131]
Aghamohammadi H., Heidarpour A., Jamshidi R.,
Mater. Chem. 2011. V. 21. N 35. P. 13276.
Bayat O. Tribological behavior of epoxy composites
https://doi.org/10.1039/c1jm11125f
filled with nanodiamond and Ti3AlC2-TiC particles:
[141]
Zhan Y., Wang Y., Wang M., Ding X., Wang X.
A comparative study // Ceram. Int. 2019. V. 45. N 7.
Improving the curing and mechanical properties of
Part A. P. 9106-9113.
short carbon fibers/epoxy composites by grafting
https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.01.249
nano ZIF-8 on fibers // Adv. Mater. Interfaces. 2020.
[132]
Kaadhm E. Q., Salman K. D., Reja A. H. Magnetic
V. 7. N 2. ID 1901490.
and dielectric properties of epoxy composites
https://doi.org/10.1002/admi.201901490
reinforced with hybrid nanoparticle iron oxide
[142]
Kim J. S., Yoon K. H., Lee Y. S., Han J. H. Mechanical
(Fe3O4) and nickel (Ni) // J. Phys.: Conf. Ser. 2021.
properties and thermal conductivity of epoxy
V. 1973. N 1. ID 012052.
composites containing aluminum-exfoliated graphite
https://doi.org/10.1088/1742-6596/1973/1/012052
nanoplatelets hybrid powder // Macromol. Res. 2021.
[133]
Kumar R., Nayak S. K. Fabrication of high thermal
V. 29. N 3. P. 252-256.
conductive epoxy composite by adding hybrid of
https://doi.org/10.1007/s13233-021-9032-5
expanded graphite, iron (III) oxide, and silver flakes
[143]
Hawkins S. A., Yao H., Wang H., Sue H.-J.
// J. Mater. Sci.: Mater. Electron. 2020. V. 31. N 18.
Tensile properties and electrical conductivity of
P. 16008-16019.
epoxy composite thin films containing zinc oxide
https://doi.org/10.1007/s10854-020-04163-3
quantum dots and multi-walled carbon nanotubes
[134]
Mathews J. M., Santhosh B., Vaisakh S. S.,
// Carbon. 2017. V. 115. P. 18-27.
Ananthakumar S. Zn-dust derived Zn/ZnO cermet
https://doi.org/10.1016/j.carbon.2016.12.058
fillers for thermally conductive high-k epoxy dielectrics
[144]
Hussein M. A., El-Said W. A., Abu-Zied B. M.,
// Mater. Today: Proceed. 2020. V. 25. P. 155-162.
Choi J.-W. Nanosheet composed of gold
https://doi.org/10.1016/j.matpr.2019.12.249
nanoparticle/graphene/epoxy resin based on
Эпоксидные нанокомпозиты с металлосодержащими наполнителями: синтез, строение и свойства (обзор)
163
ultrasonic fabrication for flexible dopamine biosensor
[150]
Riaz S., Park S.-J. A comparative study on
using surface-enhanced Raman spectroscopy // Nano
nanoinclusion effect of MoS2 nanosheets and
Converg. 2020. V. 7. N 1. ID 15.
MoS2 quantum dots on fracture toughness and
https://doi.org/10.1186/s40580-020-00225-8
interfacial properties of epoxy composites // Compos.
[145]
Sarafrazi M., Ghasemi A. R., Hamadanian M. A
Part A: Appl. Sci. Manuf. 2021. V. 146. ID 106419.
semi-analytical and experimental approach using
https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2021.106419
molecular dynamic simulation for thermo-mechanical
[151]
Batsouli D. I., Patsidis A. C., Psarras G. C. Epoxy-
properties of surface functionalized epoxy/
based/BaMnO4 nanodielectrics: Dielectric response
polyurethane/MWCNT/ZnMoO4 nanocomposites
and energy storage efficiency // Electronics. 2021.
// Fibers Polym. 2021. V. 22. P. 2306-2315.
V. 10. N 22. ID 2803.
https://doi.org/10.1007/s12221-021-0720-8
https://doi.org/10.3390/electronics10222803
[146]
Satheesan B., Mohammed A. S. Tribological
[152]
Yang W., Yu S., Luo S., Sun R., Liao W.-H., Wong C.-P.
characterization of epoxy hybrid nanocomposite
A systematic study on electrical properties of the
coatings reinforced with graphene oxide and titania
BaTiO3-epoxy composite with different sized
// Wear. 2021. V. 466-467. ID 203560.
BaTiO3 as fillers // J. Alloys Compd. 2015. V. 620.
https://doi.org/10.1016/j.wear.2020.203560
P. 315-323.
[147]
Wu Y., Zhang X., Negi A., He J., Hu G., Tian S., Liu J.
https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.09.142
Synergistic effects of boron nitride (BN) nanosheets
[153]
Koufakis E., Mathioudakis G. N., Patsidis A. C.,
and silver (Ag) nanoparticles on thermal conductivity
Psarras G. C. ZnTiO3/epoxy resin nanocomposites:
and electrical properties of epoxy nanocomposites
Development, dielectric behaviour and functionality
// Polymers. 2020. V. 12. N 2. ID 426.
// Polym. Test. 2019. V. 77. ID 105870.
https://doi.org/10.3390/polym12020426
https://doi.org/10.1016/j.polymertesting.2019.04.017
[148]
Zhang X., Alloul O., Zhu J., He Q., Luo Z.,
[154]
Sanida A., Stavropoulos S. G., Speliotis Th.,
Colorado H. A., Haldolaarachchige N., Young D. P.,
Psarras G. C. Development and characterization
Shen T., Wei S. Iron-core carbon-shell nanoparticles
of multifunctional yttrium iron garnet/epoxy
reinforced electrically conductive magnetic epoxy
nanodielectrics // J. Therm. Anal. Calorim. 2020.
resin nanocomposites with reduced flammability //
V. 142. N 5. P. 1701-1708.
RSC Adv. 2013. V. 3. N 24. P. 9453-9464.
https://doi.org/10.1007/s10973-020-10247-3
https://doi.org/10.1039/C3RA41233D
[155]
Vryonis O., Anastassopoulos D. L., Vradis A. A.,
[149]
Zhao M., Liu L., Zhang B., Sun M., Zhang X.,
Psarras G. C. Dielectric response and molecular
Zhang X., Li J., Wang L. Epoxy composites with
dynamics in epoxy-BaSrTiO3 nanocomposites:
functionalized molybdenum disulfide nanoplatelet
Effect of nanofiller loading // Polymer. 2016. V. 95.
additives // RSC Adv. 2018. V. 8. N 61. P. 35170-
P. 82-90.
35178. https://doi.org/10.1039/C8RA07448H
https://doi.org/10.1016/j.polymer.2016.04.050