view in publisher's site

Theoretical modeling and experimental verification of percolation threshold with MWCNTs’ rotation and translation around a growing bubble in conductive polymer composite foams

Foaming is a potential method to prepare high-performance, lightweight, composite materials with enhanced electrical properties. Here, a theoretical model and its experimental verification are presented to assess the evolution of electrical percolation threshold and conductivity as a bubble grows during the foaming of conductive filler/polymer composites. The filler networks were changed by translation and rotation of filler particle during bubble growth that was presented by void fraction increase. The evolution of percolation threshold with filler network was estimated using a Monte Carlo approach. The model results showed that the percolation threshold decreased, and the electrical conductivity increased for void fraction values less than 20%, beyond which the percolation threshold started to increase. Furthermore, a series of polystyrene/multiwalled carbon nanotubes (PS/MWCNTs) composite foams were fabricated at various void fractions matching the parameters in modeling. At an optimum void fraction of approximately 17%, the percolation threshold of the foamed samples was decreased by 20%, from 0.6 vol% down to 0.48 vol%. Further increases in the void fraction increased the percolation threshold. The simulation prediction was in good agreement with the experimental results. The model offers a valuable tool to better understand the electrical behavior and can be used in the design of conductive polymer composite foams with rod-like conductive fillers.Graphical abstractDownload : Download high-res image (330KB)Download : Download full-size image

مدل‌سازی نظری و بررسی تجربی آستانه نفوذ با چرخش MWCNT ها و تبدیل آن به یک حباب در حال رشد در فوم‌های پلیمری رسانا

foaming یک روش بالقوه برای آماده‌سازی کارایی بالا، سبک، کامپوزیت با خواص الکتریکی پیشرفته است. در اینجا، یک مدل نظری و تایید تجربی آن به منظور ارزیابی تکامل آستانه نفوذ الکتریکی و رسانایی به عنوان حبابی رشد می‌کند که در طول کف of رسانا / پلی مر رشد می‌کند. شبکه‌های پرکننده با تبدیل و چرخش ذره پرکننده در طول رشد حباب که با افزایش کسر حجمی ارایه شد، تغییر کرد. تکامل آستانه نفوذ با شبکه پرکننده با استفاده از روش مونت کارلو برآورد شد. نتایج مدل نشان داد که آستانه نفوذ کاهش یافت و رسانایی الکتریکی برای مقادیر کسر حجمی کم‌تر از ۲۰ % افزایش یافت که در آن آستانه نفوذ شروع به افزایش کرد. علاوه بر این، یک سری از foams های کربنی پلی استایرن / multiwalled (PS)(MWCNT ها)در قطعات خنثی مختلف با پارامترهای مدل در مدل‌سازی ساخته شدند. در یک کسر حجمی مطلوب تقریبا ۱۷ درصد، آستانه نفوذ نمونه‌های کف شده به میزان ۲۰ % کاهش یافت و از ۰.۶ % % به ۰.۴۸ % % رسید. افزایش بیشتر در بخش تهی آستانه نفوذ را افزایش می‌دهد. پیش‌بینی شبیه‌سازی با نتایج تجربی همخوانی خوبی داشت. این مدل یک ابزار ارزشمند برای درک بهتر رفتار الکتریکی ارایه می‌دهد و می‌تواند در طراحی فوم‌های کامپوزیت پلی مر با رسانایی میله‌ای شکل (۳۳۰ کیلوبایت)بارگیری شود: تصویر با اندازه بالا بارگیری شود.
ترجمه شده با

Download PDF سفارش ترجمه این مقاله این مقاله را خودتان با کمک ترجمه کنید
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

95/12/18 - با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس و کروم٬ چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.