مدل توسعه‌یافته برای هدایت الکتریکی کامپوزیت سیلیکون رابر- نانولوله کربنی بر اساس قانون توانی

در این پژوهش، مدلی برای هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت سیلیکون رابر نانولوله کربنی، بر اساس قانون توانی و رابطه هالپینتسای، توسعه داده شده است. مدل‌هایی که عموما در مقالات استخراج شده‌اند اثرات پارامترهای مختلف نانوذره و فاز میانی را در نظر نگرفته‌اند. مدل هالپینتسای به منظور محاسبه مدول کششی کامپوزیت‌ها ارائه شده که با جای‌گذاری پارامترهای الکتریکی، می‌توان آن را با هدف تخمین هدایت الکتریکی، اصلاح کرد. در این مقاله ماهیت فیزیکی توان b در قانون توانی بر اساس پارامترهای مختلف نانوذرات و فاز میانی تعریف شده و تاثیر آنها بر b و هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت، مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. مدل توسعه داده شده نشان می دهد هرچه غلظت، طول و هدایت الکتریکی نانولوله و ضخامت فاز میانی افزایش یابد، هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت نیز افزایش خواهد یافت. همچنین کاهش قطر و اعوجاج نانولوله نیز باعث افزایش هدایت الکتریکی نانوکامپوزیت زمینه پلیمری می‌شود. به منظور صحت‌سنجی رابطه توسعه‌یافته، نمونه‌های نانوکامپوزیت با درصدهای حجمی مختلف با روش اختلاط ذوبی حالت جامد ساخته شده و مورد آزمون هدایت الکتریکی قرار گرفته‌اند. نتایج محاسبات و آزمایش تجربی اختلاف شش درصدی را نشان می دهد.

A developed model for electrical conductivity of silicone rubber-carbon nanotube (CNT) nanocomposites based on power-law model

In this paper, a new model for estimation of the electrical conductivity of polymer carbon nanotube (CNT) nanocomposites based on the conventional powerlaw model and HalpinTsai formulation has been proposed. HalpinTsai model was originally presented to calculate the tensile modulus of composites, which can be modified for estimation of the electrical conductivity by replacing the electrical parameters. The nature of ldquo;b rdquo; exponent in powerlaw model is defined according to CNT dimensions, CNT electrical conductivity and the interphase thickness and also the impacts of these parameters on the ldquo;b rdquo; and the electrical conductivity of nanocomposite are taken into consideration. The developed model interprets that the electrical conductivity of polymerCNT nanocomposite increases as the concentration, length and electrical conductivity of CNT and the interphase thickness increase. Furthermore, reduction in CNT diameter and waviness results in growth of nanocomposite electrical conductivity. In order to validate the developed model, nanocomposite samples with different volume fractions were produced by solidstate technique of the meltblending method. The results of calculations and experimental procedure show good agreement.