Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли
In this study investigated the effects of weight fractions (10–50 wt%) of carbon nanoparticles (CNP), Al2O3, NiO, and ZnO powders on the thermal conductivity and homogeneity of a 50 : 50 epoxy blend resin. Scanning electron microscopy (SEM) revealed distinct surface morphologies: NiO composites show...
Збережено в:
| Дата: | 2026 |
|---|---|
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Англійська |
| Опубліковано: |
Publishing house "Academperiodika"
2026
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023408 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Ukrainian Journal of Physics |
Репозитарії
Ukrainian Journal of Physics| _version_ | 1865214159181840384 |
|---|---|
| author | Omar, S.K. Khadeer, E.E. |
| author_facet | Omar, S.K. Khadeer, E.E. |
| author_sort | Omar, S.K. |
| baseUrl_str | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-05-11T07:37:44Z |
| description | In this study investigated the effects of weight fractions (10–50 wt%) of carbon nanoparticles (CNP), Al2O3, NiO, and ZnO powders on the thermal conductivity and homogeneity of a 50 : 50 epoxy blend resin. Scanning electron microscopy (SEM) revealed distinct surface morphologies: NiO composites showed smooth surfaces with minimal gaps at low concentrations but developed large voids at 50 wt%, while Al2O3 surfaces exhibited fractures and increased blistering at higher loadings. ZnO and CNP composites displayed rough, porous surfaces with significant agglomeration at 50 wt%. Thermally, all fillers enhanced conductivity relative to the unreinforced epoxy (0.938 W/(m · K)), with NiO exhibiting the highest improvement (32.5–46.3%), followed by ZnO (28–38.7%), Al2O3 (19.5–31.3%), and CNP (11.2–16.7%). Homogeneity testing via γ-ray attenuation (241Am source) demonstrated that ZnO composites achieved the highest homogeneity (lowest Δμ% and standard deviation σμ = 0.004–0.02%), whereas NiO composites were the least homogeneous. Crucially, ZnO’s uniform particle distribution also provided superior gamma-ray shielding (μ = 0.108–0.205 cm−1), while NiO’s heterogeneity compromised its attenuation efficacy. |
| doi_str_mv | 10.15407/ujpe71.5.478 |
| first_indexed | 2026-05-15T01:00:38Z |
| format | Article |
| id | ujp2-article-2023408 |
| institution | Ukrainian Journal of Physics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | English |
| last_indexed | 2026-05-15T01:00:38Z |
| publishDate | 2026 |
| publisher | Publishing house "Academperiodika" |
| record_format | ojs |
| spelling | ujp2-article-20234082026-05-11T07:37:44Z Studying the Effect of the Weight Fractions of Different Types of Powders on Thermal Conductivity and Homogeneity of an Epoxy Blend Resin Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли Omar, S.K. Khadeer, E.E. оксид алюмiнiю (Al2O3) вуглецевi наночастинки (CNP) епоксидна сумiш ослаблення гамма-випромiнювання тест на гомогеннiсть оксид нiкелю (NiO) полiмерний композит сканувальна електронна мiкроскопiя (SEM) теплопровiднiсть оксид цинку (ZnO) aluminum oxide (Al2O3) carbon nanoparticles (CNP) epoxy blend resin gamma-ray attenuation homogeneity test nickel oxide (NiO) polymer composite scanning electron microscopy (SEM) thermal conductivity zinc oxide (ZnO) In this study investigated the effects of weight fractions (10–50 wt%) of carbon nanoparticles (CNP), Al2O3, NiO, and ZnO powders on the thermal conductivity and homogeneity of a 50 : 50 epoxy blend resin. Scanning electron microscopy (SEM) revealed distinct surface morphologies: NiO composites showed smooth surfaces with minimal gaps at low concentrations but developed large voids at 50 wt%, while Al2O3 surfaces exhibited fractures and increased blistering at higher loadings. ZnO and CNP composites displayed rough, porous surfaces with significant agglomeration at 50 wt%. Thermally, all fillers enhanced conductivity relative to the unreinforced epoxy (0.938 W/(m · K)), with NiO exhibiting the highest improvement (32.5–46.3%), followed by ZnO (28–38.7%), Al2O3 (19.5–31.3%), and CNP (11.2–16.7%). Homogeneity testing via γ-ray attenuation (241Am source) demonstrated that ZnO composites achieved the highest homogeneity (lowest Δμ% and standard deviation σμ = 0.004–0.02%), whereas NiO composites were the least homogeneous. Crucially, ZnO’s uniform particle distribution also provided superior gamma-ray shielding (μ = 0.108–0.205 cm−1), while NiO’s heterogeneity compromised its attenuation efficacy. У цьому дослiдженнi вивчався вплив масових часток (10–50 мас.%) вуглецевих наночастинок (CNP), а також порошкiв Al2O3, NiO та ZnO на теплопровiднiсть та гомогеннiсть епоксидної сумiшi у спiввiдношеннi 50 : 50. Сканувальна електронна мiкроскопiя (SEM) виявила рiзнi морфологiї поверхнi: композити NiO мали гладенькi поверхнi з мiнiмальними промiжками за низьких концентрацiй, але утворювали великi порожнечi при 50 мас.%, тодi як поверхнi Al2O3 демонстрували трiщини та посилене утворення бульбашок у разi вищих рiвнiв наповнення. Композити ZnO та CNP мали шорсткi, пористi поверхнi зi значною агломерацiєю при 50 мас.%. Всi наповнювачi покращили теплопровiднiсть сумiшi порiвняно з чистою епоксидною смолою (0,938 Вт/(м · K)), причому найбiльше покращення продемонстрував NiO (32,5–46,3%), далi йдуть ZnO (28–38,7%), Al2O3 (19,5–31,3%) та CNP (11,2–16,7%). Тести для визначення рiвня гомогенностi за допомогою методу ослаблення гамма-випромiнювання (джерело 241Am) показали, що композити ZnO досягли найвищої однорiдностi (найнижчий Δμ% та стандартне вiдхилення σμ = 0, 004–0,02%), то-дi як композити NiO були найменш однорiдними. Важливо, що рiвномiрний розподiл частинок ZnO також забезпечив краще екранування гамма-випромiнювання (μ = 0,108–0,205 см−1), тодi як гетерогеннiсть NiO погiршувала ефективнiсть його ослаблення. Publishing house "Academperiodika" 2026-05-11 Article Article Original Research Article (peer-reviewed) Оригінальна дослідницька стаття (з незалежним рецензуванням) application/pdf https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023408 10.15407/ujpe71.5.478 Ukrainian Journal of Physics; Vol. 71 No. 5 (2026); 478 Український фізичний журнал; Том 71 № 5 (2026); 478 2071-0194 2071-0186 10.15407/ujpe71.5 en https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023408/3509 Copyright (c) 2026 Bogolyubov Institute for Theoretical Physics, National Academy of Sciences of Ukraine |
| spellingShingle | оксид алюмiнiю (Al2O3) вуглецевi наночастинки (CNP) епоксидна сумiш ослаблення гамма-випромiнювання тест на гомогеннiсть оксид нiкелю (NiO) полiмерний композит сканувальна електронна мiкроскопiя (SEM) теплопровiднiсть оксид цинку (ZnO) Omar, S.K. Khadeer, E.E. Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли |
| title | Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли |
| title_alt | Studying the Effect of the Weight Fractions of Different Types of Powders on Thermal Conductivity and Homogeneity of an Epoxy Blend Resin |
| title_full | Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли |
| title_fullStr | Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли |
| title_full_unstemmed | Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли |
| title_short | Вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли |
| title_sort | вивчення впливу масової частки порошків різних типів на теплопровідність та гомогенність суміші епоксидної смоли |
| topic | оксид алюмiнiю (Al2O3) вуглецевi наночастинки (CNP) епоксидна сумiш ослаблення гамма-випромiнювання тест на гомогеннiсть оксид нiкелю (NiO) полiмерний композит сканувальна електронна мiкроскопiя (SEM) теплопровiднiсть оксид цинку (ZnO) |
| topic_facet | оксид алюмiнiю (Al2O3) вуглецевi наночастинки (CNP) епоксидна сумiш ослаблення гамма-випромiнювання тест на гомогеннiсть оксид нiкелю (NiO) полiмерний композит сканувальна електронна мiкроскопiя (SEM) теплопровiднiсть оксид цинку (ZnO) aluminum oxide (Al2O3) carbon nanoparticles (CNP) epoxy blend resin gamma-ray attenuation homogeneity test nickel oxide (NiO) polymer composite scanning electron microscopy (SEM) thermal conductivity zinc oxide (ZnO) |
| url | https://ujp.bitp.kiev.ua/index.php/ujp/article/view/2023408 |
| work_keys_str_mv | AT omarsk studyingtheeffectoftheweightfractionsofdifferenttypesofpowdersonthermalconductivityandhomogeneityofanepoxyblendresin AT khadeeree studyingtheeffectoftheweightfractionsofdifferenttypesofpowdersonthermalconductivityandhomogeneityofanepoxyblendresin AT omarsk vivčennâvplivumasovoíčastkiporoškívríznihtipívnateploprovídnístʹtagomogennístʹsumíšíepoksidnoísmoli AT khadeeree vivčennâvplivumasovoíčastkiporoškívríznihtipívnateploprovídnístʹtagomogennístʹsumíšíepoksidnoísmoli |