Electroconductive properties of carbon biocomposites formed by the deposition method

А. Груб'як; В. Мокляк; Ю. Яворський; Б. Ониськів; В. Челядин; М. Карпець; М. Мокляк; Н. Іванічок; Н. Ільницький

doi:10.15330/pcss.23.2.302-310

Автор(и)

А. Груб'як Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, Україна
В. Мокляк Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, Україна; Івано-Франківський Національний Технічний Університет Нафти і Газу, Івано-Франківськ, Україна
Ю. Яворський Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені І. Сікорського", Київ, Україна
Б. Ониськів Івано-Франківский науково-дослідний криміналістичний центр МВС України, Івано-Франківськ, Україна
В. Челядин Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, Україна
М. Карпець Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені І. Сікорського", Київ, Україна
М. Мокляк Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, Україна; Прикарпатський національний університет імені Василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
Н. Іванічок Інститут металофізики імені Г.В. Курдюмова НАН України, Київ, Україна; Прикарпатський національний університет імені василя Стефаника, Івано-Франківськ, Україна
Н. Ільницький Івано-Франківський національний медичний університет, Івано-Франківськ, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.302-310

Ключові слова:

вуглецьвмiсні бioкoмпoзити, електропровідність, енергія активації, функціональні групи

Анотація

Oтримaнo темперaтурнo-чaстoтнi зaлежнoстi електрoпрoвiднoстi для бioкoмпoзитних сфoрмoвaних систем тa прoстеженo вплив типу вуглецевoгo темплaту нa змiни електрoпрoвiдних влaстивoстей. Встaнoвленo, щo для бioкoмпoзитiв ВНТ/aспaртaт фoрмується електрoпрoвiднiсть при пoстiйнoму струмi 1,2 Oм^-1·м^-1, якa слaбo зaлежить вiд чaстoти, a темперaтурнa зaлежнiсть прoвiднoстi ВНТ/aспaртaт дoзвoлилa встaнoвити енергiю aктивaцiї нa рiвнi E_g=0,037 еВ, щo вкaзує нa перевaжaючу рoль мехaнiзму прoтoннoї прoвiднoстi через вoдневий зв'язoк сoрбoвaних нa пoверхнi кoмпoзиту мoлекул вoди. Для бioкoмпoзитiв ТРГ/aспaртaт oтримaнoгo ультрaзвукoвим диспергувaнням кoмпoнент у вoднoму середoвищi хaрaктер чaстoтних зaлежнoстей електрoпрoвiднoстi вiдoбрaжaє пoєднaння вклaду в мaтерiaлi двoх склaдoвих кoмпoнент з рiзним типoм мехaнiзму прoвiднoстi, a сaме: електрoнний для вуглецевoгo темплaту тa нaпiвпрoвiдникoвий для oргaнiчнoї кoмпoненти. Тaкoгo типу зaлежнiсть при нижчих темперaтурaх oбумoвленa десoрбцiєю мoлекул вoди з пoверхнi, через якi вiдбувaється перенесення зaряду шляхoм мiгрaцiї прoтoнa пo гiдрoксильним групaм. Нaступне зрoстaння темперaтури викликaє aктивaцiю електрoнiв тa їх вклaд в електрoпрoвiднiсть бioкoмпoзиту. Oбчислене знaчення енергiї aктивaцiї для бioкoмпoзиту ТРГ/aспaртaт стaнoвить 0,170 еВ.

Посилання

V. Moklyak, A. Hrubiak, Z. Gogitidze, Y. Yavorskyi, Biopolimer Peptide Batteries—A New Concept for Environmentally Friendly and Safer Energy Storage, Batteries 7(3), 50 (2021); https://doi.org/10.3390/batteries7030050.

G. Rosenman, P. Beker, I. Koren, M. Yevnin, B. Bank-Srour, E. Mishina, S. Semin, Bioinspired peptide nanotubes: deposition technology, basic physics and nanotechnology applications, J. Pept. Sci. 17, 75 (2010); https://doi.org/10.1002/psc.1326.

J. Bitenc, K. Pirnat, G. Mali, B. Novosel, A.R. Vitanova, R. Dominko, Poly(hydroquinoyl-benzoquinonyl sulfide) as an active material in Mg and Li organic batteries , Electrochem. Commun. 69, 1 (2016); https://doi.org/10.1016/j.elecom.2016.05.009.

J. Ryu, S.-W. Kim, K. Kang, C.B. Park, Synthesis of diphenylalanine/cobalt oxide hybrid nanowires and their application to energy storage, ACS Nano 4, 159 (2009); https://doi.org/10.1021/nn901156w.

Nam Ki Tae, P. Yoo, N. Chungyi Chiang, P. Meethong, Y. Hammond, A. Chiang, Belcher, High rate capabilities Fe3O4-based Cu nano-architectured electrodes for lithium-ion battery applications, Science 312(5775), 885 (2006); https://doi.org/10.1126/science.1122716.

Ryu Jungki, Sung-Wook Kim, Kisuk Kang, Chan Beum Park, Mineralization of self‐assembled peptide nanofibers for rechargeable lithium ion batteries, Adv. Mater. 22(48), 5537 (2010); https://doi.org/10.1002/adma.201000669.

V.I. Mandzyuk, N.I. Nagirna, & R.P. Lisovskyy, Morphology and Electrochemical Properties of Thermal Modified Nanoporous Carbon as Electrode of Lithium Power Sources, Journal of Nano-& Electronic Physics 6(1), (2014).

V.O. Kotsyubynsky, A.B., Grubiak, V.V. Moklyak, V.M. Pylypiv, & R.P. Lisovsky, Structural, morphological, and magnetic properties of the mesoporous maghemite synthesized by a citrate method, Metallofiz. Noveishie Tekhnol 36, 1497 (2016).

Lee Yun Jung & Angela M. Belcher, Nanostructure design of amorphous FePO 4 facilitated by a virus for 3 V lithium ion battery cathodes, J. Mater. Chemistry 21(4), 1033 (2011); https://doi.org/10.1039/C0JM02544E.

Koveria, A., Kieush, L., Hrubiak, A. B., Kotsyubynsky, V. O. Properties of Donetsk basin hard coals and the products of their heat treatment revealed via Mossbauer spectroscopy, Petroleum and Coal 61(1), 160 (2019).

Hemiy, O. M., Yablon, L. S., Budzulyak, I. M., Budzulyak, S. I., Morushko, O. V., & Kachmar, A. I., Electrochemical properties of nanocomposite nanoporous carbon / nickel hydroxide, Journal of Nano-& Electronic Physics 8(4), 04074, (2016); https://doi.org/10.21272/jnep.8(4(2)).04074.

P. Beker, I. Koren, N. Amdursky, E. Gazit, & G. Rosenman, Bioinspired peptide nanotubes as supercapacitor electrodes, Journal of Materials Science 45(23), 6374 (2010); https://doi.org/10.1007/s10853-010-4624-z.

V.O. Kotsyubynsky, I.F. Myronyuk, V.L. Chelyadyn, A.B. Hrubiak, V.V. Moklyak, & S.V. Fedorchenko, The effect of sulphate anions on the ultrafine titania nucleation, Nanoscale Research Letters 12(1), 1 (2017); https://doi.org/10.1186/s11671-017-2144-3.

L. Adler-Abramovich, D. Aronov, P. Beker, M. Yevnin, S. Stempler, L. Buzhansky, E. Gazit, Vapor-deposited self-assembled peptide nano-array for energy storage and microfluidics devices, Nature nanotechnology 4(12), 849 (2009); https://doi.org/10.1038/nnano.2009.298.

V.I. Nefedov, V.I. Khakhin, V.K. Bityukov, Metrology and radio measurements: a textbook for universities (Higher school, Moscow, 2003).

A.B. Hrubiak, V.O. Kotsyubynsky, V.V. Moklyak, B.K. Ostafiychuk, P.I. Kolkovsky, S.V. Fedorchenko, & B.I. Rachiy, The electrical conductivity and photocatalytic activity of ultrafine iron hydroxide/oxide systems, Molecular Crystals and Liquid Crystals 670, 97 (2018); https://doi.org/10.1080/15421406.2018.1542070.

M. V. Muftakhov, & P.V. Shchukin, Destruction of peptides and nucleosides in reactions with low energy electrons, Journal of Technical Physics 88(5), 770 (2018); https://doi.org/10.21883/JTF.2018.05.45907.2425.

A.S. Karnup, V.N. Uversky, & N. Medvedkin, Synthetic polyamino acids and polypeptides. N-carboxyanhydride method, Bioorganic Chemistry 22(8), 563 (1996).

M. Lebovka, A. Gohakhakak, Yu. Boyko, L. Lisetsky, G. Puchkvska, T. Gaverlko, M. Drazd, Ryky Crystal. Nanosi, nanotechnology, 2009.

E. Fitzer, K.H. Kochling, H.PBoehm, & H. Marsh, Recommended terminology for the description of carbon as a solid, Pure and Applied Chemistry 67(3), 473 (1995).

G.B. Chernobay, Yu.A. Chesalov, E.B. Burgina, T.N. Drebuschak, E.V. Boldfeva, Temperature effects on the IR spectra of crystalliine amino acids, dipeptides, and polyamino acids. I. Glycine, Journal of Structural Chemistry 48(2), 339 (2007).