Перколяционный Переход В Углеродном Композите На Основе Фуллеренов И Терморасширенного Графита

Abstract

Исследована электропроводность углеродного композита на основе фуллеренов С 60 и терморасширенного графита в диапазоне относительных содержаний компонентов 0−100%. Образцы получены путем термообра-ботки в вакууме в диффузионно-адсорбционном процессе исходных дисперсных смесей и их дальнейшего хо-лодного прессования. С увеличением доли фуллеренов удельное сопротивление образцов постепенно растет, а по достижении определенных концентраций С 60 наблюдается резкий переход из проводящего состояния в изолирующее. Интерпретация результатов в рамках теории перколяции позволяет оценить порог протекания (как относительное содержание графита) величиной 4.45 wt.%, критический индекс электропроводности -величиной 1.85 (что характерно для трехмерных двухкомпонентных неупорядоченных сред, в том числе имеющих поры). ВведениеСпособность углерода образовывать множество разно-образных структур обеспечивает возможность создавать и широко использовать основанные на нем материа-лы, которые зачастую обладают уникальными электри-ческими, механическими, адсорбционными и другими свойствами [1,2]. Активные исследования объектов, ба-зирующихся на таких углеродных разновидностях, как фуллерены, нанотрубки, графены, различные формы так называемого аморфного углерода, пополняют знания об особенностях состояний углерода с разным типом и уровнем упорядочения атомов и способствуют поиску реального практического применения указанных угле-родных модификаций.Расширить диапазон полезных качеств различных уг-леродных объектов позволяет разработка композитов, свойства которых определяются свойствами всех ком-понентов (наряду с углеродом это обычно полимеры, керамика, металлы). Такие композиционные материалы уже давно применяются на практике [1]. Если говорить о перспективах, то создание, например, композитов типа углерод−полимер с улучшенными механическими характеристиками и повышенной электропроводностью нередко связывают с углеродными нанотрубками [3].Увеличить электропроводность самих углеродных ма-териалов позволяет их модификация, что может при-водить, в частности, графит, алмаз, фуллерены, нано-трубки, органические соединения даже к сверхпрово-димости [1]. В фуллеренах, как хорошо известно, она возникает при их интеркалировании атомами ряда ме-таллов [4]. Не менее хорошо известно также и то, что такие сверхпроводящие фуллереновые конденсаты (кри-сталлы, поликристаллические порошки, пленки) крайне нестабильны. В воздушной среде они быстро (за до-ли секунды [5]) теряют сверхпроводимость вследствие окисления металлических примесей.Возможность создания стабильных сверхпроводников на основе фуллеренов была продемонстрирована в ра-ботах [6,7], где были представлены композиты типа углерод−углерод, в которых фуллерены и легирующие примеси размещаются в углеродной матрице, причем хи-мически связываются с ней. При использовании примеси натрия получена сверхпроводимость при температурах T ≤ 15 K, которая не исчезает при хранении материа-ла на воздухе при комнатной температуре. Указанные композиты синтезированы с помощью " алмазной" тех-нологии, иными слов...