Композиционный текстиль с электропроводящими и магнитными свойствами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Электропроводящий композиционный текстиль и текстиль, сочетающий электропроводящие и магнитные свойства, получен на основе биосовместимых нетоксичных материалов: коммерческого нетканого текстиля, электропроводящего полипиррола и магнетита (Fe3O4). Композиционный текстиль сформирован из двуслойных волокон, где волокна исходного текстиля покрыты оболочкой полипиррола, а текстиль, сочетающий электропроводящие и магнитные свойства, имеет трехслойную структуру, где поверх оболочки полипиррола высажены частицы магнетита. Композиционный текстиль сохраняет структуру исходной ткани со свободным межволоконным пространством: удельная площадь поверхности материалов и их механические свойства близки по значениям. Исследован состав материалов их электропроводящие, магнитные и окислительно-восстановительные свойства. Изучено взаимодействие композиционного текстиля и текстиля, сочетающего электропроводящие и магнитные свойства с электромагнитным излучением в диапазоне частот 4–8 ГГц в сравнении с коммерческим радиопоглощающим материалом на основе карбонильного железа.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

И. Ю. Сапурина

Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: sapurina@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

М. А. Шишов

Институт высокомолекулярных соединений Российской академии наук

Email: sapurina@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. Е. Щербаков

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)

Email: sapurina@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Ю. М. Спивак

Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” им. В.И. Ульянова (Ленина)

Email: sapurina@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

А. А. Селютин

Санкт-Петербургский государственный университет

Email: sapurina@mail.ru
Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Chatterjee K., Tabor J. Ghosh T.K. // Electrically Conductive Coatings for Fiber-Based E-Textiles Fibers. 2019. V. 7. P. 51.
  2. Khundaqji H., Hing W., Furness J., Climstein M. // Scoping Review JMIR Mhealth Uhealth. 2020. V. 8(5). P. 18092.
  3. Coyle S., Diamond D. Encyclopedia of Materials: Science and Technology. Elsevier: N.-Y., 1–5. 2010.
  4. Mondal K. // Recent Advances in Soft E-Textiles Inventions. 2018. V. 3. P. 23.
  5. Singh K., Kumar J., Pandit P. // Recent Advancements in Wearable & Smart Textiles: An Overview, Materials Today: Proceedings. 2019. V. 16. P. 1518.
  6. Zahid M., Rathore H.A., Tayyab H., Rehan Z.A., Rashid I.A., Lodhi M., Zubair U., Shahid I. // Arabian Journal of Chemistry. 2022. V. 15. P. 103480.
  7. Wang Z., Wang W., Jiang Z., Yu D. // Applied Surface Science. 2017. V. 396. P. 208.
  8. Singha K., Kumar J., Pandit P. // Materials Today-Proc. 2019. V. 16. P. 1518.
  9. Mirabedini A., Lu Z., Mostafavian S. // J. Foroughi. Nanomaterials. 2021. V. 11. P. 3.
  10. Henn A.R., Cribb R.M. // Interference Technology Engineering Master (ITEM) Update. 1993. V. 15. P. 4.
  11. Ersoy M.S., Onder E. // Textile Research Journal. 2014. V. 84. P. 2103.
  12. Babaahmadi V., Montazer M., Gao W. // Carbon. 2017.
  13. Fajar M.N., Endarko E., Rubiyanto A., Nizam N.A., Malek N., Hadibarata T., Syafiddin A. // Biointerface A. Research in Applied Chemistry. 2020. V. 10. № 1. P. 4902.
  14. Stejskal J., Trchova M., Sapurina I. // J. Appl. Polym. Sci. 2005. V. 98. P. 2347.
  15. Skotheim T.A., Reynolds J.R. Handbook of Conducting Polymers. CRC Press, Boca Raton, 1320. 2007.
  16. Liu Y., Yin P., Chen J., Cui B., Zhang C., Wu F. // International Journal of Polymer Science. 2020. V. 16.
  17. Silva A.C., Cordoba T. // Front. Mater. 2019. V. 6. P. 98.
  18. Zare E.N., Makvandi P., Ashtari B., Rossi F., Motahari A., Perale G. // J. Med. Chem. 2016. V. 18.
  19. Sapurina I.Yu., Matrenichev V.V., Vlasova E.N., Shishov M.A., Ivan’kova Е.М., Dobrovolskaya I.P., Yudin V.E. Polymer Science, Ser B. 2020. V. 62. № 2. P. 116.
  20. Nekounam H., Gholizadeh S., Allahyari Z., Samadian H., Nazeri N., Ali Shokrgozar M. // Reza Faridi-Majidi. Materials Research Bulletin. 2021. V. 134. P. 111083.
  21. Lorca S., Santos F., Fernandez A.J. // Gadgets and Smart Textiles Polymers. 2020. V. 12. P. 2812.
  22. Sapurina I.Yu., Shishov M.A., Ivanova V.T. // Russ. Chem. Rev. 2020. V. 89. № 10. P. 1115.
  23. Conzuelo L.V., Arias-Pardilla J., Cauich-Rodriguez J.V., Smit M.A., Otero T.F. // Sensors. 2010. V. 10. P. 2638.
  24. She C., Li G., Zhang W., Xie G., Zhang Y., Li L., Cheng Y. // Sensors and Actuators A: Physical. 2021. V. 317. P. 112436.
  25. Li Y.-Q., Huang P., Zhu W.-B., Fu S.-Y., Hu N., Liao K. // Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 45013.
  26. Harito C., Utari L., Putra B.R., Yuliarto B., Purwanto S., Zaidi S.Z.J., Bavykin D.V., Marken F., Walsh F.C. // Perspectives Journal of The Electrochemical Society. 2020. V. 167. P. 037566.
  27. Wang D., Zhou X., Song R., Wang Z., Fang C., Li N.,Huang Y. // International Journal of Biological Macromolecules. 2021. V. 181. P. 160.
  28. Yavuz O., Ram M.K., Aldissi M. // Nanotechnology. 2008. V. 9. P. 435.
  29. Liu Y., Yin P., Chen J., Cui B., Zhang C., Wu F. // International Journal of Polymer Science. 2020. V. 16.
  30. Shakir M.F., Rashid I.A., Tariq A., Nawab Y., Afzal A., Nabeel M., Hamid U. // Journal of Electronic Materials. 2020. V. 49(3). P. 1660.
  31. Chandrasekhar P., Naishadham K. // Synthetic Metals. 1999. V. 105. P. 115.
  32. N.E. Kazantseva. Sabu Tomas Polymer Composites Willey−VCH, Weinheim. P. 613. 2012.
  33. Babayan V., Kazantseva N.E., Sapurina I., Moučka R., Vilčakova J., Stejskal J. // Applied Surface Science. 2012. V. 258. P. 7707.
  34. Wu J., Zhou D., Too C.O., Wallace G.G. // Synthetic Metals. 2005. V. 155. № 3. P. 698.
  35. Kim H.K., Kim M.S., Chun S.Y., Park Y.H., Jeon B.S., Lee J.Y., Hong Y.K., Joo J., Kim S.H. // Mol. Cryst. Liq. Cryst. 2003. V. 405. P. 161.
  36. Radoičić M., Ćirić-Marjanović G., Miličević D., Suljovrujić E., Milošević M., Jakovljević J.K., Šaponjić Z. // Composite Interfaces. 2020.
  37. Geetha S., Kumar K., Meenakshi S., Vij ayan M.T., Trivedi D.C. // Сomposites science and technology. 2020. V. 70. № 6. P. 1017.
  38. Usman M., Byrne J.M., Chaudhary A., Orsetti S., Hanna K., Ruby C., Kappler A., Haderlein S.B. Chem. Rev. 2018. V. 118. P. 3251.
  39. Tokmeilova S., Maraeva E.V. // Overview of sorption analysis capabilities for meso- and microporouszeolites nanomaterials. Chimica Techno Acta. 2021. V. 8. № 3. P. 20218302.
  40. Gahlout P., Choudhary V. // Composites part b-engineering. 2019. V. 175. P. 107093.
  41. Blinova N., Sapurina I., Klimovič J., Stejskal J. // Polymer Degradation and Stability. 2005. V. 88. P. 428.
  42. Pang A.L., Arsad A., Ahmadipour M. Polym. Adv. Technol. 2020. P. 1.
  43. Niculescu A.-G., Chircov C., Grumezescu A.M. // Methods. 2022. V. 199. P. 1046.
  44. Svobodova H., Kosna´ D., Tanila H., Wagner A., Trnka M., Vitovicˇ P., Hlinkova J., Vavrinsky E., Ehrlich H., Pola´k S., Kopani M. // Biometals. 2020. V. 33. P. 1.
  45. Reichel V., Kovacs A., Kumari M. Sci. Rep. 2017. V. 7. P. 45484.
  46. Moucka R., Kazantseva N., Sapurina I. // J. Mater Sci. Electronic materials. 2017.
  47. Shishov M.A., Sapurina I.Yu., Smirnova N.V., Yudin V.E. Biointerface Research in Applied Chemistry. 2023. V. 13. № 1. P. 96.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Схема 1

Скачать (64KB)
Метаданные
3. Рис. 1. Схема получения Т-ППи и Т-ППи-Fe3O4: а – насыщение текстиля окислителем, б – высушивание текстиля, в – экспонирование в парах пиррола, г – погружение в раствор щелочи. Цветные рисунки можно посмотреть в электронной версии

Скачать (172KB)
Метаданные
4. Рис. 2. Фотография образцов текстиля: а – исходный текстиль Т, б – текстиль Т-ППи, в – текстиль с нанесенным магнетитом Т-ППи-Fe3O4

Скачать (250KB)
Метаданные
5. Рис. 3. Изображения образцов, полученные методом сканирующей электронной микроскопии: а, б – исходный текстиль Т; в, г – текстиль после модификации полипирролом Т-ППи; д, е – текстиль после высаживания на поверхность полипиррола магнетита Т-ППи-Fe3O4

Скачать (379KB)
Метаданные
6. Рис. 4. Данные рентгеноструктурного анализа композиционного текстиля Т-ППи-Fe3O4 в сравнении с эталонным образцом магнетита

Скачать (153KB)
Метаданные
7. Рис. 5. Энергодисперсионный анализ. Элементный состав Т-ППи-Fe3O4

Скачать (73KB)
Метаданные
8. Рис. 6. Элементные карты исходного текстиля

Скачать (290KB)
Метаданные
9. Рис. 7. Элементные карты материала Т-ППи-Fe3O4

Скачать (368KB)
Метаданные
10. Рис. 8. Зависимость намагниченности от напряженности магнитного поля (а) и центральная часть зависимости для образца Т-ППи-Fe3O4 (б)

Скачать (101KB)
Метаданные
11. Рис. 9. Вольт-амперные характеристики Т-ППи (а) и Т-ППи-Fe3O4 (б) в сухом состоянии (1) и в физиологическом растворе (0.9 мас. % NaCl) (2)

Скачать (167KB)
Метаданные
12. Рис. 10. Временная зависимость тока при наложении на образцы Т-ППи (а) и Т-ППи-Fe3O4 (б) переменного напряжения в диапазоне ±1.0 В со сменой полярности каждые 60 с: а – в сухом состоянии, б – в растворе

Скачать (165KB)
Метаданные
13. Рис. 11. Частотная зависимость параметров ST (а, в) и SR (б, г) для диапазона 3.9–5.65 (а, б) и 5.65–8 ГГц (в, г). Толщина образцов 2 (1, 1’), 4 (2, 2’) и 6 мм (3, 3’). Сплошные линии – Т-ППи, штриховые – Т-ППи-Fe3O4

Скачать (300KB)
Метаданные
14. Рис. 12. Частотная зависимость коэффициента поглощения K для образцов Т-ППи (1–3) и Т-ППи-Fe3O4 (1’–3’) в сравнении с параметрами ПЭВ-Л (4, 4’) в диапазонах частот 3.9–5.65 (а) и 5.65–8 ГГц (б). Толщина образцов 2 (1, 1’), 4 (2, 2’, 4) и 6 мм (3, 3’, 4’)

Скачать (124KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024