The temperature dependences of resistivity of spinel-nanocarbon-epoxy composites

Автор(и)

  • O. Yakovenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Departments of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • L. Matzui Taras Shevchenko National University of Kyiv, Departments of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • L. Vovchenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Departments of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • Yu. Perets Taras Shevchenko National University of Kyiv, Departments of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • L. Kaykan G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the NAS of Ukraine, Kyiv 03142, Ukraine
  • J. Mazurenko Taras Shevchenko National University of Kyiv, Departments of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
    G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics of the NAS of Ukraine, Kyiv 03142, Ukraine
    Institute of Experimental Physics SAS, Košice 040 01, Slovak Republic
  • K. Dubyk Taras Shevchenko National University of Kyiv, Departments of Physics, Kyiv 01601, Ukraine
  • D. Zaiats Taras Shevchenko National University of Kyiv, Departments of Physics, Kyiv 01601, Ukraine

DOI (Low Temperature Physics):


https://doi.org/10.1063/10.0042376

Ключові слова:

spinel ferrite, multiwalled carbon nanotubes, graphene nanoplatelets, electrical resistance, temperature dependence, contact conduction, tunneling conduction

Анотація

Досліджено температурні залежності питомого електроопору композитів на основі епоксидної смоли та нанорозмірних феритів (CoFe2O4, CuFe2O4, NiFe2O4), доповнених багатостінними вуглецевими нанотрубками (MWCNTs) або графітовими нанопластинками (MWCNTs), в діапазоні температур 77–293 К. Виявлено різні механізми електропровідності у композитах залежно від їх складу, що пов’язано з відмінностями геометрії нановуглецевого наповнювача. У композитах з додаванням GNPs спостерігалися контактна та тунельна провідність, тоді як композити з MWCNTs характеризувалися тунельно-домінованим типом електронного транспорту у всьому досліджуваному температурному діапазоні. Показано, що регулювання співвідношення наповнювачів у композиті дозволяє варіювати енергію активації та характер зміни питомого опору таких матеріалів, що відкриває значний потенціал для їх застосування в температурних сенсорах, електроніці з гнучкими елементами та саморегульованих нагрівальних системах.

Посилання

1. R. Aradhana, S. Mohanty, and S. K. Nayak, Int. J. Adhes. Adhes. 99, 102596 (2020). https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2020.102596

2. M. J. Yim and K. W. Paik, Int. J. Adhes. Adhes. 26, 304 (2006). https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2005.04.004

3. B. Earp, J. Phillips, D. Grbovic, S. Vidmar, M. Porter, and C. C. Luhrs, Polymers 12, 867 (2020). https://doi.org/10.3390/polym12040867

4. J. A. Finbloom, B. Demaree, A. R. Abate, and T. A. Desai, Adv. Funct. Mater. 30, 2005938 (2020). https://doi.org/10.1002/adfm.202005938

5. J. W. Moon, S. Kim, J. H. Kim, S. V. Barma, S. Y. Jeong, J. Keum, H. S. Lim, Y. Yoo, H. Y. Woo, S. B. Jo, M. S. Kang, and J. H. Cho, Flex Electron 8, 84 (2024). https://doi.org/10.1038/s41528-024-00372-6

6. A. J. Wanga, K.-S. Liaoa, S. Maharjana, Z. Zhub, B. McElhennya, J. Baob, and S. A. Curran, Nanoscale 17, 8565 (2019). https://doi.org/10.1039/C9NR00216B

7. J. Ma, B. Zhao, H. Xiang, F.-Z. Dai, Y. Liu, R. Zhang, and Y. Zhou, J. Adv. Ceram. 11, 754 (2022). https://doi.org/10.1007/s40145-022-0569-3

8. H. Qin, Y. He, P. Xu, D. Huang, Z. Wang, H. Wang, Z. Wang, Y. Zhao, Q. Tian, and C. Wang, Adv. Colloid Interface Sci. 294, 102486 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cis.2021.102486

9. D. Meisak, J. Macutkevic, A. Plyushch, P. Kuzhir, A. Selskis, and J. Banys, Polymers 12, 697 (2020). https://doi.org/10.3390/polym12030697

10. R. S. Yadav, I. Kuřitka, J. Vilčáková, M. Machovský, D. Škoda, P. Urbánek, M. Masař, M. Gořalik, M. Urbánek, L. Kalina, and J. Havlica, Nanomaterials 9, 621 (2019). PMID: 30995813; PMCID: PMC6523113. https://doi.org/10.3390/nano9040621

11. Y. Iqbal, W. H. Shah, B. Khan, M. Javed, H. Ullah, N. Khan, A. R. Khan, G. Asghar, and A. Safeen, Phys. Scr. 98, 065951 (2023). https://doi.org/10.1088/1402-4896/acd5ba

12. O. Yakovenko, L. Matzui, Y. Perets, I. Ovsiienko, O. Brusylovets, L. Vovchenko, and P. Szroeder, Springer Proc. Phys. 183, 477 (2016). https://doi.org/10.1007/978-3-319-30737-4_39

13. https://jp-minerals.org/vesta/en/

14. O. Yakovenko, L. Matzui, L. Vovchenko, Y. Perets, D. Shpylka, L. Kaykan, A. Żywczak, Ł. Gondek, and J. Mazurenko, Ceram. Int. 51, 34234 (2025). https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2025.05.151

15. P. A. Udhaya, A. Ahmad, M. Meena, M. A. J. Queen, M. Aravind, P. Velusamy, T. M. Almutairi, A. A. A. Mohammed, and S. Ali, J. Mol. Struct. 1277, 134807 (2023). https://doi.org/10.1016/j.molstruc.2022.134807

16. Q. G. Jia, S. H. Liang, and Q. X. Wang, Mater. Res. Express 8, 125012 (2021). https://doi.org/10.1088/2053-1591/ac40b6

17. M. Hodlevska, V. Kotsyubynsky, V. Boychuk, I. Budzulyak, B. Rachiy, R. Zapukhlyak, M. Hodlevsky, and L. Turovska, Appl. Nanosci. 13, 5199 (2023). https://doi.org/10.1007/s13204-022-02741-x

18. N. Daff´e, V. Gavrilov, S. Neveu, F. Choueikani, M.-A. Arrio, A. Juhin, P. Ohresser, V. Dupuis, and P. Sainctavit, J. Magn. Magn. Mater. 477, 226 (2019). https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2019.01.048

19. M. A. P. Cechinel, J. L. Nicolini, P. M. Tápia, E. A. C. Miranda, S. Eller, T. F. de Oliveira, F. Raupp-Pereira, O. R. K. Montedo, T. B. Wermuth, and S. Arcaro, Sustainability 15, 15183 (2023). https://doi.org/10.3390/su152015183

20. L. Gan, S. Shang, C. W. M. Yuen, S.-X. Jiang, and E. Hu, Appl. Surf. Sci. 351, 140 (2015). https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2015.05.130

21. S. Akbar Hoseini and S. Khademolhoseini, J. Mater. Sci. Mater. Electron. 27, 5943 (2016). https://doi.org/10.1007/s10854-016-4514-5

22. J. Mazurenko, A. K. Sijo, L. Kaykan, J. M. Michalik, Ł. Gondek, E. Szostak, and A. Zywczak, Phys. Scr. 3, 035940 (2025).
https://doi.org/10.1088/1402-4896/adb2c3

23. J. Mazurenko, E. Szostak, L. Gondek, L. Kaykan, A. Zywczak, and O. Vyshnevskyi, Inorg. Chem. Commun. 171, 113648 (2025). https://doi.org/10.1016/j.inoche.2024.113648

24. K. Momma and F. Izumi, J. Appl. Crystallogr. 44, 1272 (2011). https://doi.org/10.1107/S0021889811038970

25. Yu. S. Perets, L. Yu. Matzui, L. L. Vovchenko, Yu. I. Prylutskyy, P. Scharff, and U. Ritter, J. Mater. Sci. 49, 2098 (2014).
https://doi.org/10.1007/s10853-013-7901-9

26. A. Mikrajuddin, F. G. Shi, H. K. Kim, and K. Okuyama, Materials Sci. in Semicond. Processing 2, 321 (1999).
https://doi.org/10.1016/S1369-8001(99)00036-0

27. N. Hu, Y. Karube, M. Arai, T. Watanabe, C. Yan, Y. Li, Y. Liu, and H. Fukunaga, Carbon 48, 680 (2010). https://doi.org/10.1016/j.carbon.2009.10.012

28. Y. P. Mamunya, Y. V. Muzychenko, E. V. Lebedev, G. Boiteux, G. Seytre, C. Boullanger, and P. Pissis, Polym. Eng. Sci. 47, 34 (2007). https://doi.org/10.1002/pen.20658

29. G. C. Psarras, Compos. A Appl. Sci. Manuf. 37, 1545 (2006). https://doi.org/10.1016/j.compositesa.2005.11.004

Downloads

Опубліковано

2025-12-23

Як цитувати

(1)
O. Yakovenko, L. Matzui, L. Vovchenko, Yu. Perets, L. Kaykan, J. Mazurenko, K. Dubyk, and D. Zaiats, The temperature dependences of resistivity of spinel-nanocarbon-epoxy composites, Low Temp. Phys. 52, 250–256, (2025) [Fiz. Nyzk. Temp. 52, 276–283, (2025)] DOI: https://doi.org/10.1063/10.0042376.

Номер

Том 52 № 2 (2026)

Розділ

Статті

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.