Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами
Composite materials (CMs) engineered with specific electrical, magnetic, and dielectric characteristics represent a promising class of functional materials for advanced technological applications. The aim of the work is to determine the effect of the size of glass spheres, their concentration, their...
Gespeichert in:
| Datum: | 2026 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Englisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2026
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/851 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
Institution
Chemistry, Physics and Technology of Surface| _version_ | 1860507111410106368 |
|---|---|
| author | Perets, Yu.S. Matsuy, V.I. Zaiats, D.O. Vovchenko, L.L. Zhuravkov, О.V. |
| author_facet | Perets, Yu.S. Matsuy, V.I. Zaiats, D.O. Vovchenko, L.L. Zhuravkov, О.V. |
| author_sort | Perets, Yu.S. |
| baseUrl_str | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-03-08T12:55:26Z |
| description | Composite materials (CMs) engineered with specific electrical, magnetic, and dielectric characteristics represent a promising class of functional materials for advanced technological applications. The aim of the work is to determine the effect of the size of glass spheres, their concentration, their interaction with nanocarbon and glass spheres (GS) partially coated with FeNi on the dielectric and magnetic properties in the frequency range of 1–500 MHz. Glass spheres were used with different diameters of 60, 100–200 and 600–800 ?m. The concentration of GSs was of 30 or 50 wt %. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) or graphite nanoplatelets (GNPs) were used as nanocarbon fillers. The dielectric and magnetic permittivity measurements were performed using a Keysight E4991B Impedance Analyzer within the frequency range of 1–500 MHz. The electrical resistance was measured with a Hiresta-UX MCP-HP800 system.
It was found that the frequency dependences of the ?? for all investigated composites – both binary and ternary – exhibit a monotonically decreasing behavior. Such a trend is typical for polar materials, in which dipolar polarization fails to follow the alternating electric field at higher frequencies. It was found that in the two-phase composite 30 % GS+L285, the highest value of ?'(f) is observed when the glass spheres have the smallest diameter of 60 µm. Small GSs create much more interfacial surfaces (because their number is greater) in the polymer, so the number of polarization centers increases and ?? is higher. We found that the highest values of ??(f) were observed for the composite 5 % GNP+50 % GS (100–200 µm)+L285. Larger glass spheres in CMs with GNP contribute to better dispersion, less aggregation, more efficient orientation of graphite nanoplatelets and, as a result, higher interfacial polarization, which leads to an increase in ?'. The resistivity of this composite material is almost 7 orders of magnitude smaller than CM with a diameter GSs of 60 ?m.
It was found that the values of ?? are the highest for the two-phase reduced FeNi(GS)+L285 composite material, decreases from 1.25 to 1.21. A slight increase in ?? for CMs is attributed to partial metal coating of the glass spheres and interactions at the filler–polymer interface; however, these effects are insignificant. The values of ?? ? 0 indicate that all fabricated samples are weakly magnetic. |
| doi_str_mv | 10.15407/hftp17.01.070 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:36:15Z |
| format | Article |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-851 |
| institution | Chemistry, Physics and Technology of Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-03-12T15:49:44Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8512026-03-08T12:55:26Z Dielectric behaviour and magnetic permeability of epoxy composites with nanocarbon and glass spheres Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами Perets, Yu.S. Matsuy, V.I. Zaiats, D.O. Vovchenko, L.L. Zhuravkov, О.V. glass spheres nanocarbon polymer composite permittivity permeability electrical properties скляні сфери нановуглець полімерний композит діелектрична проникність магнітна проникність електричні властивості Composite materials (CMs) engineered with specific electrical, magnetic, and dielectric characteristics represent a promising class of functional materials for advanced technological applications. The aim of the work is to determine the effect of the size of glass spheres, their concentration, their interaction with nanocarbon and glass spheres (GS) partially coated with FeNi on the dielectric and magnetic properties in the frequency range of 1–500 MHz. Glass spheres were used with different diameters of 60, 100–200 and 600–800 ?m. The concentration of GSs was of 30 or 50 wt %. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) or graphite nanoplatelets (GNPs) were used as nanocarbon fillers. The dielectric and magnetic permittivity measurements were performed using a Keysight E4991B Impedance Analyzer within the frequency range of 1–500 MHz. The electrical resistance was measured with a Hiresta-UX MCP-HP800 system. It was found that the frequency dependences of the ?? for all investigated composites – both binary and ternary – exhibit a monotonically decreasing behavior. Such a trend is typical for polar materials, in which dipolar polarization fails to follow the alternating electric field at higher frequencies. It was found that in the two-phase composite 30 % GS+L285, the highest value of ?'(f) is observed when the glass spheres have the smallest diameter of 60 µm. Small GSs create much more interfacial surfaces (because their number is greater) in the polymer, so the number of polarization centers increases and ?? is higher. We found that the highest values of ??(f) were observed for the composite 5 % GNP+50 % GS (100–200 µm)+L285. Larger glass spheres in CMs with GNP contribute to better dispersion, less aggregation, more efficient orientation of graphite nanoplatelets and, as a result, higher interfacial polarization, which leads to an increase in ?'. The resistivity of this composite material is almost 7 orders of magnitude smaller than CM with a diameter GSs of 60 ?m. It was found that the values of ?? are the highest for the two-phase reduced FeNi(GS)+L285 composite material, decreases from 1.25 to 1.21. A slight increase in ?? for CMs is attributed to partial metal coating of the glass spheres and interactions at the filler–polymer interface; however, these effects are insignificant. The values of ?? ? 0 indicate that all fabricated samples are weakly magnetic. Композиційні матеріали зі спеціально керованими електричними, магнітними та діелектричними властивостями становлять перспективний клас функціональних матеріалів для сучасних технологічних застосувань. Метою цієї роботи є встановлення впливу розміру скляних сфер (СС), їхньої концентрації, взаємодії з нановуглецем, а також новоутворених скляних сфер, частково вкритих сплавом FeNi, на діелектричні та магнітні властивості композитів у частотному діапазоні 1–500 МГц. У дослідженнях використовувалися скляні сфери з різними діаметрами: 60, 100–200 та 600–800 мкм. Їхня концентрація в полімері становила 30 або 50 ваг%. Як нановуглецеві наповнювачі застосовували багатостінні вуглецеві нанотрубки або графітові нанопластинки (ГНП). Вимірювання діелектричної та магнітної проникності проводилися за допомогою імпедансного аналізатора Keysight E4991B у частотному діапазоні 1–500 МГц. Електричний опір визначався за допомогою приладу Hiresta-UX MCP-HP800. Встановлено, що частотні залежності ?? для всіх досліджуваних композитів – як двофазних, так і трифазних – мають монотонно спадний характер. Така поведінка є типовою для полярних матеріалів, у яких дипольна поляризація втрачає здатність слідкувати за змінним електричним полем на високих частотах. У двофазному композиті 30 % СС+Л285 найбільше значення ??(f) спостерігається при використанні скляних сфер найменшого діаметра (60 мкм), що зумовлено збільшенням міжфазної поверхні та кількості поляризаційних центрів. Найвищі значення ??(f) зафіксовано для трифазного композиту 5 % ГНП+50 % СС (100–200 мкм)+Л285. Великі скляні сфери у присутності ГНП сприяють кращій дисперсії, зменшенню агрегації та більш ефективному орієнтуванню нанопластинок графіту, що підсилює міжфазну поляризацію. Опір цього композиту є майже на 7 порядків нижчим, ніж у композиті зі СС діаметром 60 мкм. Найвищі значення ?? (від 1.25 до 1.21) виявлено для двофазного композиту FeNi(СС)+Л285. Незначне зростання ?? пов’язане з частковим металевим покриттям скляних сфер та взаємодією на межі   наповнювач–полімер, однак ці ефекти не є домінуючими. Значення ?? ? 0 свідчать про слабкомагнітну природу всіх отриманих зразків. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2026-02-28 Article Article application/pdf https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/851 10.15407/hftp17.01.070 Chemistry, Physics and Technology of Surface; Vol. 17 No. 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 70-82 Химия, физика и технология поверхности; Том 17 № 1 (2026): Chemistry, Physics and Technology of Surface / Himia, Fizika ta Tehnologia Poverhni; 70-82 Хімія, фізика та технологія поверхні; Том 17 № 1 (2026): Хімія, фізика та технологія поверхні; 70-82 2518-1238 2079-1704 10.15407/hftp17.01 en https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/851/834 Copyright (c) 2026 Yu.S. Perets, V.I. Matsuy, D.O. Zaiats, L.L. Vovchenko, О.V. Zhuravkov https://creativecommons.org/licenses/by/4.0 |
| spellingShingle | скляні сфери нановуглець полімерний композит діелектрична проникність магнітна проникність електричні властивості Perets, Yu.S. Matsuy, V.I. Zaiats, D.O. Vovchenko, L.L. Zhuravkov, О.V. Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами |
| title | Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами |
| title_alt | Dielectric behaviour and magnetic permeability of epoxy composites with nanocarbon and glass spheres |
| title_full | Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами |
| title_fullStr | Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами |
| title_full_unstemmed | Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами |
| title_short | Діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами |
| title_sort | діелектрична поведінка та проникність епоксидних композитів з нановуглецем та скляними сферами |
| topic | скляні сфери нановуглець полімерний композит діелектрична проникність магнітна проникність електричні властивості |
| topic_facet | glass spheres nanocarbon polymer composite permittivity permeability electrical properties скляні сфери нановуглець полімерний композит діелектрична проникність магнітна проникність електричні властивості |
| url | https://www.cpts.com.ua/index.php/cpts/article/view/851 |
| work_keys_str_mv | AT peretsyus dielectricbehaviourandmagneticpermeabilityofepoxycompositeswithnanocarbonandglassspheres AT matsuyvi dielectricbehaviourandmagneticpermeabilityofepoxycompositeswithnanocarbonandglassspheres AT zaiatsdo dielectricbehaviourandmagneticpermeabilityofepoxycompositeswithnanocarbonandglassspheres AT vovchenkoll dielectricbehaviourandmagneticpermeabilityofepoxycompositeswithnanocarbonandglassspheres AT zhuravkovov dielectricbehaviourandmagneticpermeabilityofepoxycompositeswithnanocarbonandglassspheres AT peretsyus díelektričnapovedínkataproniknístʹepoksidnihkompozitívznanovuglecemtasklânimisferami AT matsuyvi díelektričnapovedínkataproniknístʹepoksidnihkompozitívznanovuglecemtasklânimisferami AT zaiatsdo díelektričnapovedínkataproniknístʹepoksidnihkompozitívznanovuglecemtasklânimisferami AT vovchenkoll díelektričnapovedínkataproniknístʹepoksidnihkompozitívznanovuglecemtasklânimisferami AT zhuravkovov díelektričnapovedínkataproniknístʹepoksidnihkompozitívznanovuglecemtasklânimisferami |