تعیین آستانه گذر الکتریکی دزیمتر مبتنی بر نانوکامپوزیت پلی استایرن-اکسید گرافن به روشهای تجربی و شبیه سازی

نانوساختارهای کربنی با افزوده شدن در بستر پلیمری، ضمن ارتقای خواص الکتریکی، مکانیکی و اپتیکی نانوکامپوزیت، دارای کاربردهای فراوانی در صنعت، پزشکی و کشاورزی هستند. نویسندگان حاضر، پژوهشهای متعددی بر نوع جدیدی از دزیمترهای تابشی گاما مبتنی بر ماده نانوکامپوزیت پلیمرنانو ساختارهای کربنی ارائه نموده‌اند. در این تحقیق، در ابتدا آستانه گذر الکتریکی نانوکامپوزیت پلی‌استایرناکسیدگرافن(ps/go) در کسرهای وزنی مختلف به روش المان محدود شبیه سازی شد. سپس، در مرحله تجربی، نانوکامپوزیتهای مختلف در درصدهای وزنی مختلف شامل 0.05، 0.1، 0.5، 1، 2، 3 ، 5 و8 به روش ترکیب محلولی ساخته شد. در ادامه هدایت الکتریکی این نمونه‌ها در دمای اتاق اندازه‌گیری شد. در نهایت آستانه گذر الکتریکی نانوکامپوزیت‌های مذکور با استفاده از نتایج شبیه سازی المان محدود و تجربی با یکدیگر مقایسه شد که مقدار آن برابر2.5 درصد وزنی برآورد گردید. نتایج این پژوهش نشان داد که روش المان محدود ضمن همخوانی قابل قبول با نتایج تجربی، یک ابزار قدرتمند در تعیین خواص الکتریکی نانوکامپوزیتهای پلیمری با اهداف دزیمتری به شمار می رود.

Determination of the electrical percolation threshold of Polystyrene-Graphene Oxide nanocomposite using the experiment and simulation methods

Carbon nanostructures via adding to a polymer matrix, while improving the electrical, mechanical and optical properties of the nanocomposites, are widely used in the industry, medicine, and agriculture. The authors presented several investigations on a new type of gamma dosimeter based on the polymercarbon nanostructures nanocomposite. In this research, the electrical percolation threshold of the PolystyreneGraphene Oxide nanocomposite (PS/GO) was simulated using the finite element method in different weight percentages. Then, at the experimental phase, various nanocomposites were fabricated in different weight percentages of 0.05, 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 5 and 8 via the mixedsolution process. The electrical conductivities of the samples were measured at the room temperature. Finally, the electrical conductivities of the nanocomposites were compared using the FEM simulation and the experimental results, which were estimated as 2.5wt%. The results of this study showed that the finite element method in accordance with the experimental results is a powerful tool to determine the electrical properties of the polymer nanocomposites considering the dosimetric approaches.