Влияние предварительной термической обработки на морфологию углеродного слоя, формирующегося на поверхности хлорированного поливинилхлорида при воздействии мощного ионного пучка

Исследовано влияние предварительной термической обработки на морфологию углеродного слоя, формирующегося на поверхности хлорированного поливинилхлорида с добавкой ферроцена (10 % от массы полимера) под действием мощного ионного пучка наносекундной длительности. Предварительная термообработка приводит к частичному дегидрохлорированию поверхностного слоя полимерной пленки и межцепной сшивке, создавая центры для начала реакции карбонизации, и таким образом влияет на процесс формирования углеродных наноструктур при последующем облучении мощным ионным пучком. Рассмотрены возможные механизмы влияния предварительной термической обработки на формирование углеродных наноструктур. Установлено, что различные температуры термической обработки приводят к различным морфологиям получаемых углеродных наноструктур.

1. Агеев О. А., Ильин О. И., Климин В. С. [и др.]. Исследование режимов формирования и модификации ориентированных массивов углеродных нанотрубок методом PECVD на нанотехнологическом комплексе НАНОФАБ НТК-9 // Известия ЮФУ. Технические науки (Тематический выпуск: нанотехнологии). 2011. № 4 (117). С. 69–77.

2. Zhou X., Wang Y., Gong C. Production, structural design, functional control, and broad applications of carbon nanofiber-based nanomaterials: A comprehensive review // Chemical Engineering Journal. 2020. Vol. 402. P. 126189. DOI: 10.1016/j.cej.2020.126189.

3. Yadav D., Amini F., Ehrmann A. Recent advances in carbon nanofibers and their applications – A review // European Polymer Journal. 2020. Vol. 138. P. 109963. DOI: 10.1016/j.eurpolymj.2020.109963.

4. Vediyappan V., Sivakumar M., Chen S.-M. [et al.]. Nanolayers of carbon protected copper oxide nanocomposite for high performance energy storage and non-enzymatic glucose sensor // Journal of Alloys and Compounds. 2021. Vol. 875. P. 160063. DOI: 10.1016/j.jallcom.2021.160063.

5. Sridara T., Upan J., Saianand G. [et al.]. Non-Enzymatic Amperometric Glucose Sensor Based on Carbon Nanodots and Copper Oxide Nanocomposites Electrode // Sensors. 2020. Vol. 20, no. 3. P. 808. DOI: 10.3390/s20030808.

6. Shu R., Li W., Wu Y. [et al.]. Fabrication of nitrogen-doped cobalt oxide/cobalt/carbon nanocomposites derived from heterobimetallic zeolitic imidazolate frameworks with superior microwave absorption properties // Composites Part B. 2019. Vol. 178. P. 107518. DOI: 10.1016/j.compositesb.2019.107518.

7. Shu R., Wu Y., Zhang J. [et al.]. Facile synthesis of nitrogen-doped cobalt/cobalt oxide/carbon/reduced graphene oxide nanocomposites for electromagnetic wave absorption // Composites Part B. 2020. Vol. 193. P. 108027. DOI: 10.1016/j.compositesb.2020.108027.

8. Wang K., Liu C., Wang W. [et al.]. Synthesis and electrochemical performance of nickel–cobalt oxide/carbon nanocomposites for use in efficient oxygen evolution reaction // Journal of Materials Science: Materials in Electronics. 2019. Vol. 30. P. 4144–4151. DOI: 10.1007/s10854-019-00706-5.

9. Chyan Y., Ye R., Li Y. [et al.]. Laser-Induced Graphene by Multiple Lasing: Toward Electronics on Cloth, Paper, and Food // ACS Nano. 2018. Vol. 12, no. 3. P. 2176–2183. DOI:10.1021/acsnano.7b08539.

10. Peng Z., Lin J., Ye R. [et al.]. Flexible and Stackable Laser Induced Graphene Supercapacitors // ACS Applied Materials & Interfaces. 2015. Vol. 7, no. 5. P. 3414–3419. DOI: 10.1021/am509065d.

11. Lamberti A., Perrucci F., Caprioli M. [et al.]. New insights on laser induced graphene electrodes for flexible supercapacitors: tunable morphology and physical properties // Nanotechnology. 2017. Vol. 28, no. 17. P. 174002. DOI: 10.1088/1361-6528/aa6615.

12. Lamberti A., Clerici F., Fontana M. [et al.]. A Highly Stretchable Supercapacitor Using Laser-Induced Graphene Electrodes onto Elastomeric Substrate // Advanced Energy Materials. 2016. Vol. 6. P. 1600050. DOI: 10.1002/aenm.201600050.

13. Lin J., Peng Z., Liu Y. [et al.]. Laser-induced porous graphene films from commercial polymers // Nature communications. 2014. Vol. 5. P. 5714. DOI: 10.1038/ncomms6714.

14. Shimoyama M., Niino H., Yabe A. A KrF excimer laser induced dehydrochlorination of a chlorinated poly(vinylchloride): preparation of conjugated polyene and polyyne // Macromol. Chem. 1992. Vol. 193 (3). P. 569–574. DOI: 10.1002/macp.1992.021930301.

15. Liu J., Shimanoe H., Ko S. [et al.]. Highly Chlorinated Polyvinyl Chloride as a Novel Precursor for Fibrous Carbon Material // Polymers. 2020. Vol. 12, no. 2. P. 328. DOI: 10.3390/polym12020328.

16. Ковивчак В. С., Кряжев Ю. Г., Запевалова Е. С. Формирование наноструктурированного углеродного материала на поверхности полимера, содержащего ферроцен, при воздействии мощного ионного пучка // Письма в журнал технической физики. 2016. Т. 42, № 3. С. 84–90.

17. Ковивчак В. С. Особенности воздействия мощного ионного пучка наносекундной длительности на полиэтилентерефталат // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2023. № 3. С. 11–15. DOI: 10.31857/S1028096023030068.

18. Ковивчак В. С., Кряжев Ю. Г. Формирование наноструктурированного углерода на поверхности хлорполимеров при воздействии мощного ионного пучка наносекундной длительности // Взаимодействие излучений с твердым телом: материалы 12-й Междунар. конф., 19-22 сент. 2017 г. Минск, Беларусь, 2017. С. 56-57.

19. Донцов А. А., Лозовик Г. Я., Новицкая С. П. Хлорированные полимеры. Москва: Химия, 1979. 232 с.

20. Ковивчак В. С., Парыгин А. А. Влияние предварительного ультрафиолетового облучения на формирование углеродных нановолокон на поверхности хлорированного поливинилхлорида при воздействии мощного ионного пучка // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2022. № 3. С. 44–49. DOI: 10.31857/S1028096022030116.

21. Liu J., Lv Y., Luo Z. [et al.]. Molecular chain model construction, thermostability, and thermo-oxidative degradation mechanism of poly (vinyl chloride) // RCS Advances. 2016. Vol. 6. P. 31898–31905. DOI: 10.1039/c6ra02354a.

22. Тарасов И. Ю. Стабилизация поливинилхлорида // Современная наука: эксперимент и научная дискуссия: сб. науч. тр. по материалам II Междунар. науч.-практ. конф., 25 апреля 2022 г. Анапа, 2022. С. 60–66.

23. Стрепихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений. Москва: Химия, 1976. 440 с.

24. Та К. К., Бондалетов В. Г., Огородников В. Д. [и др.]. Термоокислительная деструкция композиций полидициклопентадиена с хлорсодержащими антипиренами // Пластические массы. 2020. № 11-12. С. 8–10. DOI: 10.35164/0554-2901-2020-11-12-8-10.

25. Парыгин А. А. Влияние предварительной дегидрохлорирующей обработки на поверхностную морфологию хлорированного поливинилхлорида, облученного мощным ионным пучком // Научный форум: технические и физико-математические науки: сб. ст. по материалам LVIII Междунар. науч.-практ. конф., 07 ноября 2022 г. Москва, 2022. Т. 8, № 58. С. 27–31.