The Effect of Nickel Bromide Nanoparticles on Optical and Thermal Properties of Polystyrene Polymer

Abstract

Оптичні властивості та теплопровідність електропровідних полімерних композитів із наночастинок полістиролу (PS) та наночастинок броміду нікелю (NiBr2) були досліджені за різних умов вимірювання: концентрації наповнювача броміду нікелю (0, 2, 4, 8 та 12 мас. %), довжини хвилі ультрафіолетового випромінювання та діапазону температур (30–105 °C), тонких плівок твердого електроліту. Спектри поглинання та відбиття УФ-випромінювання реєструвались на спектрофотометрі в діапазоні довжин хвиль 300-800 нм. Оптична енергетична щілина та основні оптичні константи, показник заломлення та діелектрична проникність отриманих плівок були досліджені та показали чітку залежність від концентрації NiBr2. Аналіз оптичних результатів показав, що електронні переходи є прямими в k-просторі. Теплопровідність (k) отриманих тонких плівок досліджували як функцію температури та концентрації NiBr2. Було виявлено, що теплопровідність підвищується за рахунок додавання вмісту NiBr2 і температури. Під час процесу нагрівання фонони активуються, а електрони стрибають до вищих локалізованих енергетичних станів, що призводить до підвищення теплопровідності.

The optical properties and thermal conductivity of conductive polymer composites made of polystyrene (PS) Nickel bromide Nanoparticles (NiBr2) were studied under different measuring conditions: Nickel bromide filler concentrations (0, 2, 4, 8, and 12 wt. %), ultraviolet radiation wavelength, and temperature range (30-105 °C), The solid electrolyte thin films were prepared using the solution cast method, Absorption and reflectance spectra of UV-radiation were recorded in the wavelength range 300-800 nm using a spectrophotometer. The optical energy gap and the basic optical constants, refractive index, and dielectric constants of the prepared films have been investigated and showed a clear dependence on the NiBr2 concentration. The analysis of the optical results showed that the electronic transitions are direct in the k-space. The thermal conductivity (k) of the prepared thin films was studied as a function of temperature, and NiBr2 concentration. It was found that thermal conductivity is enhanced by the addition of the NiBr2 content and temperature. During the heating process, the phonons are activated and electrons hopping to higher localized energy states, producing an enhancement in the thermal conductivity.