Анотація до роботи:

Іваненко К.О. Термоелектрорушійна сила та електроопір наноструктурних композиційних матеріалів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, 2004.

Захищаються результати експериментальних досліджень структури та електрофізичних властивостей наноструктурних систем: багатошарових композиційних матеріалів типу метал-метал, композиційних матеріалів з діелектричної полімерної матриці й електропровідного нанокристалічного наповнювача та композиційних газотермічних покриттів. Вивчено вплив способу одержання, складу, ступеню деформації та режимів термічної обробки на структуру й електрофізичні властивості досліджуваних об’єктів. Встановлені закономірності змін питомого електроопору та термо-ЕРС при високих (більших за 90%) відносних деформаціях холодною прокаткою, нагріванні та після відпалів шаруватих систем і вплив розмірних факторів (нанорозмірності) на неадитивність параметрів досліджених властивостей композиційних матеріалів по відношенню до відповідних параметрів компонентів, з яких виготовлені ці матеріали. Для перколяційних композиційних систем типу полімер-нанокристалічний наповнювач запропоновані рівняння для розрахунку критичних параметрів.

1. Встановлено, що для чистих металів: міді, заліза, нікелю, і багатошарових композиційних матеріалів (БКМ): Ni-Ag, Fe-Ag, термо-ЕРС (E_T) змінюється з ростом деформації (e_S), як правило, в два або три етапи: при e_S < 40% E_T змінюється внаслідок накопичення дефектів кристалічної будови, при e_S > 40% E_T виходить на насичення завдяки перегрупуванню дефектів у нові конфігурації, при великих деформаціях (e_S > 70%), можливі посилення зміни або навіть інверсія E_T внаслідок утворення та розкриття мікротріщин і анігіляції дефектів кристалічної будови, впливу розмірних факторів.

2. Виявлено, що на температурних залежностях термо-ЕРС наноструктурних БКМ з феромагнітною компонентою Ni-Ag, Fe-Ag в точці Кюрі існує максимум, на температурних залежностях електроопору - перегин. Зміна енергії Фермі феромагнітної компоненти, при цьому, визначається як товщиною шару (h), так і ступенем попередньої деформації матеріалу. На підході до точки Кюрі ступінь відхилення залежностей r(Т) від лінійності та глибина мінімумів на залежностях Е_Т(Т) для цих матеріалів, обумовлені магнітним впорядкуванням, залежать від e_S і h.

3. Експериментально показано, що дифузійні процеси в наноструктурних БКМ Al-Cu, Cd-Zn при зменшенні товщини їх шарів активізуються. Зокрема, в системі Cd-Zn знижується температура розпаду евтектичної фази. Встановлено, що для оцінки кінетики цих процесів у досліджених БКМ ефективним є метод електроопору.

4. Показано, що за електроопором і термо-ЕРС можна оцінити вміст аморфної фази в аморфно-кристалічних і співвідношення b- і y-фаз в квазікристалічних матеріалах і покриттях, а також проаналізувати для досліджених матеріалів температурно-часові інтервали структурної релаксації.

5. Для опису залежності питомої намагніченості (s_KM) композиційного матеріалу (КМ) поліетилен - нанокристалічний нікель (ПЕ-Ni) від концентрації нікелю (С) запропоновано формулу:

.

Визначено b = 0,40 ± 0,01.

На основі виразу, типового для теорії перколяції, для концентраційної залежності питомого електроопору (r_KM) КМ ПЕ-Ni одержано:

.

Визначено коефіцієнт a = 0,72…0,73 та критичний індекс t = 3,6.

Для визначення порогу перколяції для подібних систем запропоновано використання методу термо-ЕРС.

6. Показано, що структуру КМ ПЕ-Ni в області C = 0,1…0,5 об’ємної частки можна подати у вигляді двох взаємопроникних сіток: одна з яких складається з електропровідних кластерів Ni, а інша – з кластерів ізолятора - ПЕ.

Визначена фрактальна розмірність магнітного перколяційного кластера (D = 1/b) поблизу порогу перколяції: D = 2,50 ± 0,05 і з’ясовано, що для систем типу полімер-нанокристалічний метал справедливі закони формування перколяційних фрактальних кластерів.

7. Встановлено, що ступінь анізотропії питомого електроопору зразків із термічно розширеного графіту можна зменшити шляхом модифікування його частинок металами та сплавами, зокрема Ni, Co, BaFe₁₂O₁₉, і наступного компактування одержаного порошку до густини 2 г/см³. Це досягається завдяки шунтуванню графітових шарів ланцюжками модифікатора.

Публікації автора:

1. Семко Л.С., Огенко В.М., Рево С.Л., Гончарик В.Л., Іваненко К.О. Магнітні властивості композиційних матеріалів на основі терморозширеного графіту, модифікованого феритами // Доп. НАН України.- 2000. - № 12. - С. 103-106.

2. Семко Л.С., Огенко В.М., Рево С.Л., Міщенко В.М., Семенько М.П., Оранська О.І., Іваненко К.О. Електричні властивості композиційних матеріалів на основі поліетилену і нанокристалічного нікелю // Доп. НАН України. - 2001. - № 6. - С. 86-91.

3. Semko L.S., Goncharyk V.P., Revo S.L., Ivanenko K.O. The Study of the Properties of the Magnetic Composite Materials on the Basis of Thermoexfoliated Graphite Modified by Ferrites //Materials Science Forum.-2001.-Vol.373-376.-P.761-764.

4. Semko L.S., Ogenko V.M., Revo S.L., Mishchenko V.N., Oranskaya E.I., Dashevsky N.N., Semen'ko M.P., Ivanenko K.O. Electric and magnetic properties of composite materials in the polyethylene-nano-crystalline nickel system // Functional materials. - 2002. - Vol.9, № 3. - P. 513-518.

5. Іваненко К.О., Копань В.С., Рево С.Л., Майборода В.П. Анізотропія властивостей багатошарових композиційних матеріалів Cu-Zn та Cd-Zn в площині листа // Фізика і хімія твердого тіла. - 2003. - Т. 4, № 1. - 58-61.

6. Іваненко К.О., Рево С.Л. Роль дальнодіючих полів напруг в формуванні анізотропії фізичних властивостей металевих листів // Вісник Київського університету. Серія: фіз.-мат.науки. - 1997. - вип.3. - с. 368-377.

7. Рево С.Л., Майборода В.П. Іваненко К.О., Шевченко І.П. Структура і внутрішнє тертя гетерогенной хром-нікель-молібденової сталі та багатошарового композиційного матеріалу на її основі // Вісник Київського університету. Серія: фіз.-мат.науки. - 2000. - Вип. 1. - С. 482-489.

8. Майборода В.П., Демидик О.М., Стегній А.І., Фролов Г.А., Рево С.Л., Іваненко К.О. Структура та властивості квазікристалічних злитків і покриттів // Вісник Київського університету. Серія: фіз.-мат.науки. - 2001. - вип.4. - С. 440-447.

9. Рево С.Л., Іваненко К.О., Дашевський М.М., Шевченко О.П. Перколяційні явища в композиційному матеріалі фторопласт графіт // Вісник Київського університету. Серія: фіз.-мат.науки. - 2002. - Вип. 3. - С. 427 -430.

10. Іваненко К.О., Копань В.С., Рево С.Л. Неадитивність властивостей гетерогенних шаруватих систем // Фізика конденсованих високомолекулярних систем. Наукові записки Рівненського держ.пед. інституту. - 1998. - Вип. 6.- С.116-118.

11. Мацуй Л.Ю., Овсієнко І.В., Рево С.Л., Іваненко К.О., Гриневич Г.П. Дослідження електроопору терморозширеного графіту, модифікованого Ni, NiFe, Co і Fe // Наукові записки НПУ імені М.П.Драгоманова. Фізико-математичні науки. - Київ: НПУ імені М.П.Драгоманова. - 2001. - Т. 2. - С. 89-94.