Осаждение наночастиц нитрида бора на полиамидные ткани

Цель исследования: закрепление наночастиц нитрида бора на полиамидную ткань.

Методы. Коллоидные системы перемешивались и диспергировались в ультразвуковой ванне QUICK 218-35 при мощности излучателя 50 Вт и ультразвуковом технологическом диспергаторе "Волна" УЗТА-0,4/22-ОМ, активация поверхности полиамидной ткани и ее очищение проводилось плазменной обработкой в установке низкого давления PICO. Осаждение наночастиц методом Ленгмюра - Блоджетт производилось на установке KSV Nima 2002. Морфология и элементный состав полиамидной ткани до и после нанесения наночастиц нитрида бора исследовались с помощью сканирующего электронного микроскопа JEOL 6610LV, оснащенного энергодисперсионным рентгеновским анализатором Oxford Instruments X-Max. Методика исследования включала применение режима низкого вакуума для предотвращения накопления поверхностного электрического заряда на диэлектрических образцах.

Результаты. Синтезировались седиментационно устойчивые коллоидные системы на основе стабилизированных стеариновой кислотой наночастиц нитрида бора и водного раствора порошка наночастиц нитрида бора с препарацией замасливателя. Наночастицы из первой коллоидной системы осаждались на полиамидную ткань методом Ленгмюра - Блоджетт, из второй - ее погружением в систему с ультразвуковым диспергированием. СЭМ-изображение полиамидной такни и ее энергодисперсионный анализ подтверждает равномерное закрепление наночастиц нитрида бора на волокнах указанными методами.

Заключение. В работе наночастицы нитрида бора закреплялись на полиамидной ткани методом Ленгмюра - Блоджетт и погружением ее в коллоидную систему с ультразвуковым диспергированием, что позволило равномерно осадить наночастицы как на поверхность полиамидной ткани, так и между волокон для улучшения ее эксплуатационных характеристик.

1. Hexagonal Boron nitride-based composites: an overview of processing approaches and mechanical properties / M.R. Abdul Karim, M.A. Khan, A.U. Zaman, A. Hussain // Journal of the Korean Ceramic Society. 2023. Vol. 60, is. 1. P. 1-23. https://doi.org/10.1007/s43207-022-00251-8

2. Spray coating of 2D materials in the production of antifouling membranes for membrane distillation / C. Skuse, M. Alberto, J.M. Luque-Alled, V.O. Mercadillo, E. Asuquo, A. Gallego-Schmid, P. Gorgojo // Journal of Membrane Science. 2024. Vol. 711. P. 123162. https://doi.org/10.1016/j.memsci.2024.123162

3. Strategies for optimizing interfacial thermal resistance of thermally conductive hexagonal Boron nitride/polymer composites: A review / P. Jia, L. An, L. Yu, Y. Pan, H. Fan, L. Qin // Polymer Composites. 2024. Vol. 45, is. 12. P. 10587-10618. https://doi.org/10.1002/pc.28521

4. Design and fabrication of morphologically controlled carbon nanotube/polyamide-6-based composites as electrically insulating materials having enhanced thermal conductivity and elastic modulus / T. Morishita, Y. Katagiri, T. Matsunaga, Y. Muraoka, K. Fukumori // Composites Science and Technology. 2017. Vol. 142. P. 41-49. https://doi.org/10.1016/j.compscitech.2017.01.022

5. Molahalli V., Sharma A., Bijapur K., Soman G., Chattham N., Hegde G. Low-cost bio-waste carbon nanocomposites for sustainable electrochemical devices: A systematic review // Materials Today Communications. 2024. Vol. 38. P. 108034. https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2024.108034

6. Facile synthesis and the thermal properties of Al/Si composites prepared via fast hot-pressing sintering / J. Jia, X. Hei, Z. Li, W. Zhao, Y. Wang, Q. Zhuo, Y. Li // Metals. 2023. Vol. 13, is. 10. P. 1787. https://doi.org/10.3390/met13101787

7. Improvement of the thermal/electrical conductivity of PA6/PVDF blends via selective MWCNTs-NH2 distribution at the interface / Z. Zhang, M. Cao, P. Chen, B. Yang, B. Wu, J. Miao, J. Qian // Materials & Design. 2019. Vol. 177. P. 107835. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.107835

8. Tahir M.Y., Ahmad A., Luque R. 9 MOF-a promising material for energy applications // Metal-Organic Framework Composites. Vol. 1. ZIF-8 Based Materials for Pharmaceutical Waste / ed. byAwais Ahmad, Muhammad Pervaiz, Zohaib Saeed, Rafael Luque, Mabkhoot Alsaiari and Farid A. Harraz. Vol. 1. De Gruyter, 2023. P. 109. https://doi.org/10.1515/9783110792607-009

9. Thermal conductivity and mechanical properties of polymer composites with hexagonal Boron nitride - a comparison of three processing methods: injection moulding, powder bed fusion and casting / N.B.D. Do, K. Imenes, K.E. Aasmundtveit, H.V. Nguyen, E. Andreassen // Polymers. 2023. Vol. 15, is. 6. P. 1552. https://doi.org/10.3390/polym15061552

10. Boron and nitrogen isotope effects on hexagonal Boron nitride properties / E. Janzen, H. Schutte, J. Plo, A. Rousseau, T. Michel, W. Desrat [et al.] // Advanced Materials. 2024. Vol. 36, is. 2. P. 2306033. https://doi.org/10.1002/adma.202306033

11. Structural and electronic properties of 2D (graphene, hBN)/H-terminated diamond (100) heterostructures / P.S. Mirabedini, B. Debnath, M.R. Neupane, P. Alex Greaney, A. Glen Birdwell, D. Ruzmetov [et al.] // Applied Physics Letters. 2020. Vol. 117, is. 12. P. 121901. https://doi.org/10.1063/5.0020620

12. The hBN defects database: a theoretical compilation of color centers in hexagonal Boron nitride / C. Cholsuk, A. Zand, A. Qakan, T. Vogl // The Journal of Physical Chemistry C. 2024. Vol. 128, is. 30. P. 12716-12725. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.4c03404

13. Interfacial engineering to tailor the properties of multifunctional ultralight weight hBN-pol- ymer composite aerogels / S. Ozden, N. S. Dutta, K. Randazzo, T. Tsafack, C. B. Arnold, R. D. Priestley // ACS Applied Materials & Interfaces. 2021. Vol. 13, is. 11. P. 13620-13628. https://doi.org/10.1021/acsami.0c16866

14. Thermally conductive, electrically insulating epoxy pads with three-dimensional polydopamine-modified and Silver nanoparticle-functionalized hexagonal Boron nitride networks / L. Liu, D. Bai, Y. Li, X. Yu, J. Li, G. Gan // ACS Applied Polymer Materials. 2023. Vol. 5, is. 10. P. 8043-8052. https://doi.org/10.1021/acsapm.3c01269

15. Avasarala S., Bose S. 2D nanochannels and huge specific surface area offer unique ways for water remediation and adsorption: assessing the strengths of hexagonal Boron nitride in separation technology // Functional Composite Materials. 2023. Vol. 4, is. 1. P. 5. https://doi.org/10.1186/s42252-023-00042-2

16. Significant improvement of thermal conductivity of polyamide 6/Boron nitride composites by adding a small amount of stearic acid / H. Fang, G. Li, K. Wang, F. Wu // Polymers. 2023. Vol. 15, is. 8. P. 1887.

17. 2D hexagonal Boron nitride-coated cotton fabric with self-extinguishing property / R. S. Ambekar, A. Deshmukh, M.Y. Suarez-Villagran, R. Das, V. Pal, S. Dey [et al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. 2020. Vol. 12, is. 40. P. 45274-45280. https://doi.org/10.1021/acsami.0c12647

18. Flame-retardant activity of modified Boron nitride nanosheets to cotton / H. Liu, Y. Du, S. Lei, Z. Liu // Textile Research Journal. 2020. Vol. 90, is. 5-6. P. 512-522. https://doi.org/10.1177/0040517519871260

19. Кинетика коллоидной системы стабилизированного нитрида бора на водной субфазе / И.В. Локтионова, А.П. Кузьменко, А.И. Жакин, В.М. Емельянов, П.В. Абакумов, Ю.А. Неручев [и др.] // Известия Юго-Западного государственного университета. Серия: Техника и технологии. 2023. Т. 13, № 3. C. 211-223. https://doi.org/10.21869/2223-1528-2023-13-3-211-223

20. Impact of surface chemistry and particle size on inertial cavitation driven transport of silica nanoparticles and microparticles / T.B. Alina, S.A. Saemundsson, L.E. Mortensen, Y. Xu, J.W. Medlin, J.N. Cha [et al.] // Advanced Functional Materials. Wiley, 2024. P. 2412344.