Композиции полилактида с углеродными нанонаполнителями: получение, структура, свойства
- Authors: Роговина С.З.1, Кузнецова О.П.1, Гасымов М.М.1, Ломакин С.М.1,2, Шевченко В.Г.1,3, Берлин А.А.1
-
Affiliations:
- Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
- Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
- Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук
- Issue: Vol 66, No 2 (2024)
- Pages: 140-155
- Section: КОМПОЗИТЫ
- URL: https://rjsvd.com/2308-1139/article/view/650868
- DOI: https://doi.org/10.31857/S2308113924020057
- EDN: https://elibrary.ru/MZUYIS
- ID: 650868
Cite item
Abstract
Рассмотрено современное состояние исследований композиций, содержащих в качестве нанонаполнителей производные графена. Обобщены результаты работ, проведенных в Федеральном исследовательском центре химической физики Российской академии наук по получению наполненных композиций на основе полилактида и углеродных нанонаполнителей – восстановленного оксида графена и нанопластин графита с использованием двух независимых методов – экологически чистого твердофазного смешения компонентов под действием сдвиговых деформаций и жидкофазного синтеза. Проведено сравнительное изучение механических, термических и электрических свойств композиций в зависимости от метода получения и природы используемых нанонаполнителей и установлено их влияние на структуру и комплекс свойств образующихся композиционных материалов.
Full Text

About the authors
С. З. Роговина
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
Author for correspondence.
Email: s.rogovina@mail.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4
О. П. Кузнецова
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
Email: s.rogovina@mail.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4
М. М. Гасымов
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
Email: s.rogovina@mail.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4
С. М. Ломакин
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук; Институт биохимической физики им. Н.М. Эмануэля Российской академии наук
Email: s.rogovina@mail.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4; 119334 Москва, ул. Косыгина, 4
В. Г. Шевченко
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук; Институт синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова Российской академии наук
Email: s.rogovina@mail.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4; 117393 Москва, ул. Профсоюзная, 70
А. А. Берлин
Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
Email: s.rogovina@mail.ru
Russian Federation, 119991 Москва, ул. Косыгина, 4
References
- Tiwari S., Sahoo S., Wang N., Huczko A. // J. Sci.: Adv. Mater. Devices. 2020. V. 5. P. 10.
- Mbayachi V.B., Ndayiragije E., Sammani T., Taj S., Mbuta E.R., Khan A.U. // Results Chem. 2021. V. 3. P. 100163.
- Urade A.R., Lahiri I., Suresh K.S. // JOM. 2023. V. 75. P. 614.
- Zhu Y, Ji H., Cheng H.-M., Ruoff R.S. // Natl. Sci. Rev. 2018. V. 5. P. 90.
- Choi S.H., Yun S.J., Won S.B., Oh C.S., Kim S.M., Kim K.K., Lee Y.H. // Nat. Commun. 2022. V. 13. P. 1484.
- Kamali A.R., Fray D.J. // Nanoscale. 2015. V. 7. P. 11310.
- Eigler S., Enzelberger-Heim M., Grimm S., Hofmann P., Kroener W., Geworski A., Dotzer C., Röckert M., Xiao J., Papp C., Lytken O., Steinruck H.- P., Muller P., Hirsch A. // Adv. Mater. 2013. V. 25. P. 3583.
- Mattevi C., Kim H., Chhowalla M. // J. Mater. Chem. 2011. V. 21. P. 3324.
- Bae S., Kim H., Lee Y., Xu X., Park J.-S., Zheng Y., Balakrishnan J., Lei T., Kim H.R., Song Y., Kim Y.-J., Kim K.S., Ozyilmaz B., Ahn J.-H., Hong B.H., Iijima S. // Nat. Nanotechnol. 2010. V. 5. P. 574.
- Allen M.J., Tung V.C., Kaner R.B. // Chem. Rev. 2010. V. 110. P. 132.
- Yi M., Shen Z. // J. Mater. Chem. A. 2015. V. 3. P. 11700.
- Hernandez Y., Nicolosi V., Lotya M., Blighe F.M., Sun Z., De S., McGovern I.T., Holland B., Byrne M., Gun’Ko Y.K., Boland J.J., Niraj P., Duesberg G., Krishnamurthy S., Goodhue R., Hutchison J., Scardaci V., Ferrari A.C.,Coleman J.N. // Nat. Nanotechnol. 2008. V. 3. P. 563.
- Li D., Müller M.B., Gilje S., Kaner R.B., Wallace G.G. // Nat. Nanotechnol. 2008. V. 3. P. 101.
- Lin L., Peng H., Liu Z. // Nat. Mater. 2019. V. 18. P. 520.
- Zhang X., Hikal W.M., Zhang Y., Bhattacharia S.K., Li L., Panditrao S., Wang S., Weeks B.L. // Appl. Phys. Lett. 2013. V. 102. P. 141905.
- Zhang Z.Z., Fu X.L., Yu H.J., Tao W.J., Mao C.J., Chen J.S., Wu M., Chen P. // Compos. Commun. 2021. V. 24. P. 100661.
- Aftab S.M.A., Shaikh R.B., Saifullah B., Hussein M.Z., Ahmed K.A. // AIP Conf. Proc. 2019. V. 2083. P. 030002.
- Kausar A., Ahmad I., Eisa M.H., Maaza M. // C – J. Carb. Res. 2023. V. 9. P. 29.
- Bagade S.S., Patel S., Malik M.M., Patel P.K. // C – J. Carb. Res. 2023. V. 9. P. 70.
- Mahmoudi T., Wang Y., Hahn Y.-B. // Nano Energy. 2018. V. 47. P. 51.
- Iqbal T., Fatima S., Bibi T., Zafar M. // Opt. Quantum Electron. 2021. V. 53. P. 228.
- Sengupta J., Hussain C.M. // Nanomaterials. 2022. V. 12. P. 3146.
- El-Kady M.F., Shao Y., Kaner R.B. // Nat. Rev. Mater. 2016. V. 1. P. 16033.
- Li C., Zhang X., Sun C., Wang K., Sun X., Ma Y. // J. Phys., Appl. Phys. 2019. V. 52. P. 143001.
- Dong Y., Wu Z.-S., Ren W., Cheng H.-M., Bao X. // Sci. Bull. 2017. V. 62. P. 724.
- Velasco A., Ryu Y.K., Bosca A., Ladron-de-Guevara A., Hunt E., Zuo J., Pedros J., Calle F., Martinez J. // Sustain. Energy Fuels. 2021. V. 5. P. 1235.
- Ke Q., Wang J. // J. Materiomics. 2016. V. 2. P. 37.
- Yang C. // Int. J. Smart Grid Clean Energy. 2021. V. 12. P. 1.
- Bokhari S.W., Siddique A.H., Sherrell P.C., Yue X., Karumbaiah K.M., Wei S., Ellis A.V., Gao W. // Energy Reports. 2020. V. 6. P. 2768.
- Achoa G.L., Mattos P.A., Clements A., Roca Y., Brooks Z.E. // J. Biomater. Appl. 2023. V. 38. P. 313.
- Daneshmandi L., Barajaa M., Rad T.A., Sydlik S.A., Laurencin C.T. // Adv. Healthc. Mater. 2021. V. 10. P. 1.
- Malisz K., Swieczko-Zurek B. // Crystals. 2023. V. 13. P. 1413.
- Arshad F., Nabi F., Iqbal S., Khan R.H. // Colloids Surf., Biointerfaces. 2022. V. 212. P. 112356.
- Ruh G., Wittmann G., Koenig G., Neumaier D. // Beilstein J. Nanotechnol. 2017. V. 8. P. 1056.
- Majumder S., Patil N., Dutta S. // Carbon. 2024. V. 216. P. 118557.
- Quinones J.T., Yun M. // Microelectron. Eng. 2023. V. 269. P. 111915.
- Rosso M.D., Brodie C.H., Ramalingam S., Cabral D.M., Pensini, Singh E.A., Collier C.M. // Scientific Reports. 2019. V. 9. P. 5773.
- Liu J., Bao S., Wang X. // Micromachines. 2022. V. 13. P. 184.
- Lee G., Yang G., Cho A., Han J.M., Kim J. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 14198.
- Zhang R., Yu X., Yang Q., Cui G., Li Z. // Constr. Build. Mater. 2021. V. 294. P. 123613.
- Tang S., Lei B., Feng Z., Guo H., Meng P.Z.G. // Coatings. 2023. V. 13. P. 1120.
- Wang P., Cai D. // Int. J. Photoenergy. 2020. V. 2020. P. 1.
- Ollik K., Lieder M. // Coatings. 2020. V. 10. P. 883.
- Yan Q.L., Gozin M., Zhao F.Q., Cohen A., Pang S.P. // Nanoscale. 2016. V. 8. P. 4799.
- Yin S., Lu Z.H., Bai H.R., Liu X.Y., Li H., Hu Y.B. // Polymers. 2022. V. 14. P. 3315.
- Li S.N., Niu Z.T., Jiao Y.K., Jin P., Yang D.S., Bai C.F., Liu J., Li G., Luo Y. // RSC Adv. 2022. V. 12. P. 22806.
- Lin L.P., Tan M.T.T. // Biosens. Bioelectron. 2023. V. 237. P. 115492.
- Ashraf G., Aziz A., Iftikhar T., Zhong Z.-T., Asif M., Chen W. // Biosensors. 2022. V. 12. P. 1183.
- Ansari G., Pal A., Srivastava A.K., Verma G. // Opt. Laser Technol. 2023. V. 164. P. 109495.
- Soman G., Vandana M., Hegde G. // Sens. Int. 2023. V. 4. P. 100243.
- Li B., Wu X., Shi C., Dai Y., Zhang J., Liu W., Wu C., Zhang Y., Huang X., Zeng W. // Surf. Interfaces. 2023. V. 36. P. 102525.
- Pareek S., Jain U., Bharadwaj M., Saxena K., Roy S., Chauhan N. // Anal. Biochem. 2023. V. 663. P. 115015.
- Shahnaz T., Hayder G., Shah M.A., Ramli M.Z., Ismail N., Hua C.K., Zahari N.M., Mardi N.H., Selamat F.E., Kabilmiharbi N. // J. Mater. Res. Technol. 2024. V. 28. P. 2671.
- Fu X., Lin J., Liang Z., Yao R., Wu W., Fang Z., Zou W., Wu Z., Ning H., Peng J. // Surf. Interfaces. 2023. V. 37. P. 102747.
- Li J., Gunister E., Barsoum I. // J. Compos. Mater. 2019. V. 53. P. 1.
- Lewis J.S., Perrier T., Barani Z., Kargar F., Balandin A.A. // Nanotechnology. 2021. V. 32. P. 142003.
- Harito C., Zaidi S.Z.J., Putra B.R., Hardiansyah A., Khalil M., Yuliarto B. // Sci. Eng. Compos. Mater. 2022. P. 49.
- Bao T., Wangb Z., Zhao Y., Wangb Y., Yi X. // RSC Adv. 2020. V. 10. P. 26646.
- Mohan V., Mariappan V.K, Pazhamalai P., Krishnamoorthy K., Kim S.J. // Carbon. 2023. V. 205. P. 328.
- Papageorgiou D.G., Kinloch I.A., Young R.J. // Prog. Mater. Sci. 2017. V. 90. P. 75.
- Shen C., Oyadiji S.O. // Mater. Today Phys. 2020. V. 15. P. 100257.
- Sun Y.W., Papageorgiou D.G., Humphreys C.J., Dunstan D.J., Puech P. // Appl. Phys. Rev. 2021. V. 8. P. 021310.
- Balandin A.A. // Nat. Mater. 2011. V.10. P. 569.
- Ma W., Liu Y., Yan S., Miao T., Shi S., Xu Z., Zhang X., Gao C.J.N.R. // Nano Res. 2018. V. 11. P. 741.
- Sharma N., Tomar S., Shkir M., Choubey R.K., Singh A. // Mater. Today: Proc. 2021. V. 36. P. 730.
- Chen L., Li N., Yu X., Zhang S., Liu C., Song Y., Li Z., Han S., Wang W., Yang P., Hong N., Ali S., Wang Z. // J. Chem. Eng. 2023. V. 462. P. 142139.
- Tarhini A., Tehrani-Bagha A.R. // Appl. Compos. Mater. 2023. V. 30. P. 1737.
- Jonoush Z.A., Farahani M., Bohlouli M., Niknam Z., Golchin A., Hatamie S., Rezaei-Tavirani M., Omidi M., Zali H. // Mini-Rev. Org. Chem. 2021. V. 18. P. 78.
- Jilani A., Othman M.H.D., Ansari M.O., Hussain S.Z., Ismail A.F., Khan I.U. // Environ. Chem. Lett. 2018. V. 16. P. 1301.
- Al-Sherbini A.-S., Bakr M., Ghoneim I., Saad M. // J. Adv. Res. 2017. V. 8. P. 209.
- Compagnini G., Russo P., Tomarchio F., Puglisi O., D’Urso L., Scalese S. // Nanotechnology. 2012. V. 23. P. 505601.
- Diagboya P.N., Olu-Owolabi B.I., Adebowale K.O. // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 2536.
- Mortazavi B., Hassouna F., Laachachi A., Rajabpour A., Ahzi S., Chapron D., Toniazzo V., Ruch D. // Thermochim. Acta. 2013. V. 552. P. 106.
- Fu Y., Liu L., Zhang J., Hiscox W.C. // Polymer. 2014. V. 55. P. 6381.
- Fu Y., Liu L., Zhang J. // ACS Appl. Mater. Interfaces. 2014. V. 6. P. 14069.
- Enikolopian N.S. // Macromol. Chem. Phys. 1984. № 8. Р. 109.
- Акопян Е.Л., Кармилов А.Ю., Никольский В.Г., Хачатрян А. М., Ениколопян Н.С. // Докл. АН СССР. 1986. Т. 291. №1. С. 133.
- Rogovina S.Z., Gasymov M.M., Lomakin S.M., Kuznetsova O.P., Ermolaev I.M., Shevchenko V.G., Shapagin A.V., Arbuzov A.A., Berlin A.A. // Mech. Compos. Mater. 2023. V. 58. P. 845.
- Rogovina S.Z., Lomakin S.M., Usachev S.V., Gasymov M.M., Kuznetsova O.P., Shilkina N., Shapagin A., Prut E., Berlin A. // Polym. Crystallization. 2022. V. 2022. P. 1.
- Gasymov M.M., Rogovina S.Z., Kuznetsova O.P., Shevchenko V.G., Berlin A.A. // Polymer Science A. 2023. V. 65. P.550.
- Rogovina S.Z., Lomakin S.M., Gasymov M.M., Kuznetsova O.P., Shevchenko V.G., Mel’nikov V.P., Berlin A.A. // Polymer Science D. 2023. V. 16. P. 161.
- Rogovina S.Z., Gasymov M.M., Lomakin S.M., Kuznetsova O.P., Shevchenko V.G., Arbuzov A.A., Berlin A.A. // Russ. J. Phys. Chem. B. 2023. V. 17. P. 1376.
- Hummers W.S., Offeman R.E. // J. Am. Chem. Soc. 1958. V. 80. P. 1339.
- McAllister M.J., Li J.L., Adamson D.H., Schniepp H.C., Abdala A.A., Liu J., Alonso M.H., Milius D.L., Car R., Prud´homme R.K., Aksay I.A. // Chem. Materials. 2007. V. 19. P. 4396.
- Sengupta I., Chakraborty S., Talukdar M., Pal S.K., Chakraborty S. // J. Mater. Sci. Res. 2018. V. 33. P. 4113.
- Ceniceros-Reyes M.A., Marín-Hernández K.S., Sierra U., Saucedo-Salazar E.M., Mendoza-Resendez R., Luna C., Hernández-Belmares P.J., Rodríguez-Fernández O.S., Fernández-Tavizón S., Hernández-Hernández E., Díaz Barriga-Castro E. // Surf. Interfaces. 2022. V. 35. P. 102448.
- Zhu Y., Murali S., Stoller M.D., Velamakanni A., Piner R.D., Ruoff R.S. // Carbon. 2010. V. 48. P. 2118.
- Jakhar R., Yap J.E., Joshi R. // Carbon. 2020. V. 170. P. 277.
- Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V., Jiang D., Zhang Y., Dubonos S.V., Grigorieva I.V., Firsov A.A. // Science. 2004. V. 306. P. 666.
- Alexandre M., Dubois P. // Mater. Sci. Eng. 2000. V. 28. P. 1.
- Fornes T.D., Paul D.R. // Polymer. 2003. V. 44. P. 4993.
- Goncalves C., Goncalves I.C., Magalhaes F.D., Pinto A.M. // Polymers. 2017. V. 9. P. 269.
- Murariu M., Dechief A.L., Bonnaud L., Paint Y., Gallos A., Fontaine G., Bourbigot S., Dubois P. // Polym. Degrad. Stab. 2010. V. 95. P. 889.
- Ivanov E., Kotsilkova R., Xia H., Chen Y., Donato R.K., Donato K., Godoy A.P., Di Maio R., Silvestre C., Cimmino S., Angelov V. // Appl. Sci. 2019. V. 9. P. 1209.
- Anwer M.A.S., Naguib H.E. // Compos. B. Eng. 2016. V. 91. P. 631.
- Jonscher A.K. // Nature. 1977. V. 267. P. 673.
- Kim D.W., Lim J.H., Yu J. // Compos. B. Eng. 2019. V. 168. P. 387.
- De Sousa D.E.S., Scuracchio C.H., De Barra G.M., De Lucas A.A. // Multifunc. Polym. Comp. 2015. V. 7. P. 245.
Supplementary files
