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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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, (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.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають