پراکنش نانوذرات روی اکسید در ماتریس پلی‌استیرن: مقایسه خواص رئولوژی و الکتریکی

ارزیابی پراکنش نانوذرات در نانوکامپوزیت‌ها مسئله چالش‌برانگیزی است. ارزیابی پراکنش نانوذرات، تنها به‌کمک خواص رئولوژی و مکانیکی امکان‌پذیر نیست. زیرا، تنش اعمال شده موجب گسسته‌شدن کلوخه‌ها و تغییر در ریزساختار می‌شود. روش‌های میکروسکوپی نیز فقط قابلیت ارزیابی بخش بسیار کوچکی از نمونه را دارند. بنابراین، تعمیم نتایج آن به کل نمونه معقول نیست. اما، از آنجا که خواص ‌الکتریکی از نوع غیرتخریبی است، امکان بررسی دقیق‌تر ریزساختار و نحوه تجمع ذرات از این راه وجود دارد. از این‌رو در پژوهش حاضر، ریزساختارهای مختلفی از نانوکامپوزیت‌های پلی‌استیرن-روی اکسید با تغییر در شرایط اختلاط و برهم‌کنش بین اجزا ایجاد شده و سپس مقدار پراکنش یا درجه تجمع نانوذرات با اندازه‌گیری خواص رئولوژی و ‌الکتریکی بررسی شده است. نتایج نشان داد، به‌طور کلی افزودن ذرات روی اکسید به ماتریس پلیمری باعث افزایش مدول ذخیره، رسانایی الکتریکی و ضریب دی‌الکتریک می‌شود. بهبود حالت پراکنش نانوذرات در کسر حجمی ثابت از ذرات روی اکسید موجب افزایش مدول ذخیره شد که می‌توان آن را به افزایش کسر حجمی لایه میانی در اثر افزایش برهم‌کنش ذره-پلیمر مرتبط دانست. از طرفی، بهبود حالت پراکنش در کسر حجمی ثابت از نانوذرات روی اکسید موجب کاهش رسانندگی الکتریکی و ضریب دی‌الکتریک شد که دلیل آن به ترتیب کاهش تماس و برهم‌کنش بین ذرات است. طبق نتایج حاصل از بررسی خواص الکتریکی و رئولوژی و نیز تصاویر میکروسکوپی الکترونی پویشی، مشخص شد، اعمال اختلاط پراکنشی و اصلاح سطحی ذرات موجب بهبود بیشتر پراکنش ذرات می‌شود. بنابراین، امکان ارزیابی دقیق‌تر پراکنش نانوذرات با بررسی خواص رئولوژی و الکتریکی نانوکامپوزیت‌ها وجود دارد.