Microwave Properties of GNP-Polymer Composites with a Segregated Conductive Network

Abstract

У роботі представлені результати дослідження електродинамічних і екрануючих характеристик в діапазоні 40-60 ГГц полімерних композитів з графітовими нанопластинками і двома різними типами полімеру. Як полімерну матрицю використовували надвисокомолекулярний поліетилен та поліамід Нейлон 12. Встановлено, що однорідність гранулометричного складу полімеру в композиті сильно впливає на величину перколяційного порогу електропровідності композитів, а саме: чим менша дисперсія розмірів частинок, тим нижчий поріг перколяції. Залежності діелектричної проникності від концентрації наповнювача досліджуваних композитів не мають перколяційної поведінки і майже не залежать від частоти ЕМВ та радіуса полімерних глобул. При цьому однорідність гранулометричного складу позитивно впливає на збільшення поглинання електромагнітних хвиль у матеріалі, що підтверджується більш високими характеристиками поглинання у композитів на основі нейлону порівняно з композитами з поліетиленом.

This work presents the results of investigation of the electrodynamic and shielding characteristics in the range of 40-60 GHz of polymer composites with graphite nanoplatelets and two different types of polymers. Ultra-high molecular weight polyethylene and Nylon 12 polyamide were used as a polymer matrix. It was found that the uniformity of the polymer particle size distribution in a composite strongly affects the value of the percolation threshold of the electrical conductivity of composites, namely, the lower the particle size dispersion, the lower the percolation threshold. The dielectric permittivity dependences on the filler concentration of investigated composites do not have percolation behavior and are almost independent of the electromagnetic radiation (EMR) frequency and the radius of polymer globules. At the same time, the uniformity of the particle size distribution has a positive effect on the increase in the absorption of electromagnetic waves in the material, which is confirmed by higher absorption characteristics in nylon-based composites compared to composites with polyethylene.