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Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics 18/2018

19.07.2018

Enhancement of dielectric properties and AC electrical conductivity of nanocomposite using poly (vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-2-hydroxypropyl acrylate) filled with graphene oxide

verfasst von: A. Y. Yassin, A. Raouf Mohamed, A. M. Abdelghany, E. M. Abdelrazek

Erschienen in: Journal of Materials Science: Materials in Electronics | Ausgabe 18/2018

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Abstract

Synthesis of a new nanocomposite composed of poly (vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-2-hydroxypropyl acrylate) (PVVH) copolymer and graphene oxide (GO) was successfully achieved using solution casting technique. Dielectric properties of the nanocomposite were investigated in the frequency range (10 Hz to 10 MHz) over the temperature range (298–373 K). Many variables such as: dielectric constant, dielectric loss, loss tangent, electric moduli and AC conductivity were studied with changing frequency and temperature, showing improvement in the nanocomposite properties with both of them. The non-Debye behaviour of the samples was confirmed from the electric modulus analysis. AC conductivity (σac) was found to follow Jonscher’s universal power law. The enhancement in (σac) with frequency and temperature has implied the presence of free charge carriers that pass by hopping through defect sites over the potential barriers separating them in the PVVH/GO matrix. The correlated barrier hopping (CBH) model was found to be the best choice for describing AC conduction mechanism in the current nanocomposite over the above temperature range. Scaling of (σac) carried out for the prepared samples has exhibited that charge carriers within the current matrix follow a common conduction mechanism. A comparison between maximum barrier height and activation energy has been carried out to demonstrate the charge carriers transport mechanism. The PVVH-based nanocomposite with the highest concentration of GO (4 wt%) has achieved the highest enhancement in (σac) and mechanical properties, suggesting the feasibility of using it in designing electrochemical and energy storage devices.

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Literatur
1.
Zurück zum Zitat R. Raccichini, A. Varzi, S. Passerini, B. Scrosati, Nat. Mater. 14, 271–279 (2015)CrossRef R. Raccichini, A. Varzi, S. Passerini, B. Scrosati, Nat. Mater. 14, 271–279 (2015)CrossRef
2.
Zurück zum Zitat K.R. Nemade, S.A. Waghuley, J. Electron. Mater. 42, 2857–2866 (2013)CrossRef K.R. Nemade, S.A. Waghuley, J. Electron. Mater. 42, 2857–2866 (2013)CrossRef
3.
Zurück zum Zitat C.G. Liu, Z.N. Yu, D. Neff, A. Zhamu, B.Z. Jang, Nano Lett. 10, 4863–4868 (2010)CrossRef C.G. Liu, Z.N. Yu, D. Neff, A. Zhamu, B.Z. Jang, Nano Lett. 10, 4863–4868 (2010)CrossRef
4.
Zurück zum Zitat Q. Chi, T. Ma, Y. Zhang, Y. Cui, C. Zhang, J. Lin, X. Wang, Q. Lei, J. Mater Chem. A 5, 16757–16766 (2017)CrossRef Q. Chi, T. Ma, Y. Zhang, Y. Cui, C. Zhang, J. Lin, X. Wang, Q. Lei, J. Mater Chem. A 5, 16757–16766 (2017)CrossRef
5.
Zurück zum Zitat Z. Pan, B. Liu, J. Zhai, L. Yao, K. Yang, B. Shen, Nano Energy 40, 587–595 (2017)CrossRef Z. Pan, B. Liu, J. Zhai, L. Yao, K. Yang, B. Shen, Nano Energy 40, 587–595 (2017)CrossRef
6.
9.
Zurück zum Zitat P. Mukhopadhyay, R.K. Gupta, Graphite, Graphene, and their Polymer Nanocomposites (CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2013) P. Mukhopadhyay, R.K. Gupta, Graphite, Graphene, and their Polymer Nanocomposites (CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, 2013)
10.
Zurück zum Zitat J. Guan, C. Xing, Y. Wang, Y. Li, J. Li, Compos. Sci. Technol. 138, 98–105 (2017)CrossRef J. Guan, C. Xing, Y. Wang, Y. Li, J. Li, Compos. Sci. Technol. 138, 98–105 (2017)CrossRef
11.
Zurück zum Zitat I. Latif, T.B. Alwan, A.H. Al-Dujaili, Nanaosci. Nanaotechnol. 2, 190–200 (2012)CrossRef I. Latif, T.B. Alwan, A.H. Al-Dujaili, Nanaosci. Nanaotechnol. 2, 190–200 (2012)CrossRef
12.
Zurück zum Zitat I. Tantis, G.C. Psarras, D. Tasis, Express Polym. Lett. 6, 283–292 (2012)CrossRef I. Tantis, G.C. Psarras, D. Tasis, Express Polym. Lett. 6, 283–292 (2012)CrossRef
13.
Zurück zum Zitat Z. Pan, L. Yao, J. Zhai, X. Yao, H. Chen, Adv. Mater. 30, 1705662–1705668 (2018)CrossRef Z. Pan, L. Yao, J. Zhai, X. Yao, H. Chen, Adv. Mater. 30, 1705662–1705668 (2018)CrossRef
14.
Zurück zum Zitat J. Chen, X. Yu, F. Yang, Y. Fan, Y. Jiang, Y. Zhou, Z. Duan, J. Mater. Sci. 28, 8043–8050 (2017) J. Chen, X. Yu, F. Yang, Y. Fan, Y. Jiang, Y. Zhou, Z. Duan, J. Mater. Sci. 28, 8043–8050 (2017)
15.
16.
Zurück zum Zitat Y.-C. Cao, C. Xu, X. Wu, X. Wang, L. Xing, K. Scott, J. Power Sources 196, 8377–8382 (2011)CrossRef Y.-C. Cao, C. Xu, X. Wu, X. Wang, L. Xing, K. Scott, J. Power Sources 196, 8377–8382 (2011)CrossRef
17.
Zurück zum Zitat P. Chammingkwan, K. Matsushita, T. Taniike, M. Terano, Mater. 9, 240–253 (2016)CrossRef P. Chammingkwan, K. Matsushita, T. Taniike, M. Terano, Mater. 9, 240–253 (2016)CrossRef
18.
19.
Zurück zum Zitat Z. Lei, Y. Jun-He, W. Xian-Ying, H. Xing, Z. Bin, T. Zhi-Hong, Y. Guang-Zhi, Q. Han-Xun, Chin. Phys. Lett. 28, 016501–016503 (2011)CrossRef Z. Lei, Y. Jun-He, W. Xian-Ying, H. Xing, Z. Bin, T. Zhi-Hong, Y. Guang-Zhi, Q. Han-Xun, Chin. Phys. Lett. 28, 016501–016503 (2011)CrossRef
20.
Zurück zum Zitat A.M. Abdelghany, M.A. Morsi, A. Abdelrazek, M.T. Ahmed, Silicon 10, 519–524 (2018)CrossRef A.M. Abdelghany, M.A. Morsi, A. Abdelrazek, M.T. Ahmed, Silicon 10, 519–524 (2018)CrossRef
21.
Zurück zum Zitat M. Migahed, M. Ahmed, Polym. Plast. Technol. Eng. 43, 1053–1066 (2004)CrossRef M. Migahed, M. Ahmed, Polym. Plast. Technol. Eng. 43, 1053–1066 (2004)CrossRef
22.
Zurück zum Zitat M. Ahmed, T. Fahmy, Polym. Plast. Technol. Eng. 44, 1559–1572 (2005)CrossRef M. Ahmed, T. Fahmy, Polym. Plast. Technol. Eng. 44, 1559–1572 (2005)CrossRef
23.
24.
Zurück zum Zitat K. Deshmukh, M.B. Ahamed, K.K. Sadasivuni, D. Ponnamma, M.A. AlMaadeed, S.K.K. Pasha, R.R. Deshmukh, K. Chidambaram, Mater. Chem. Phys. 186, 188–201 (2017)CrossRef K. Deshmukh, M.B. Ahamed, K.K. Sadasivuni, D. Ponnamma, M.A. AlMaadeed, S.K.K. Pasha, R.R. Deshmukh, K. Chidambaram, Mater. Chem. Phys. 186, 188–201 (2017)CrossRef
25.
26.
27.
Zurück zum Zitat X. Zhao, Q. Zhang, Y. Hao, Y. Li, Y. Fang, D. Chen, Macromol. 43, 9411–9416 (2010)CrossRef X. Zhao, Q. Zhang, Y. Hao, Y. Li, Y. Fang, D. Chen, Macromol. 43, 9411–9416 (2010)CrossRef
28.
29.
Zurück zum Zitat J. Yan, Y. Huang, C. Wei, N. Zhang, P. Liu, Composites Part A 99, 121–128 (2017)CrossRef J. Yan, Y. Huang, C. Wei, N. Zhang, P. Liu, Composites Part A 99, 121–128 (2017)CrossRef
30.
Zurück zum Zitat V. Kavimani, S. Prakash, K. Rajesh, R.D. Rammasamy, N.B. Selvaraj, T. Yang, B. Prabakaran, S. Jothi, Appl. Surf. Sci. 424, 63–71 (2017)CrossRef V. Kavimani, S. Prakash, K. Rajesh, R.D. Rammasamy, N.B. Selvaraj, T. Yang, B. Prabakaran, S. Jothi, Appl. Surf. Sci. 424, 63–71 (2017)CrossRef
31.
Zurück zum Zitat S. Frindy, A. Primo, H. Ennajih, A. Qaiss, R. Bouhfid, M. Lahcini, E. Essassi, H. Garcia, A. El Kadib, Carbohydr. Polym. 167, 297–305 (2017)CrossRef S. Frindy, A. Primo, H. Ennajih, A. Qaiss, R. Bouhfid, M. Lahcini, E. Essassi, H. Garcia, A. El Kadib, Carbohydr. Polym. 167, 297–305 (2017)CrossRef
32.
Zurück zum Zitat P. Hedvig, Dielectric Spectroscopy of Polymer (Adam Hilger, Bristol, 1977) P. Hedvig, Dielectric Spectroscopy of Polymer (Adam Hilger, Bristol, 1977)
33.
Zurück zum Zitat G. Gondivaraj, N. Baskaran, K. Shahi, P. Monoravi, Solid State Ionics 76, 47–55 (1995)CrossRef G. Gondivaraj, N. Baskaran, K. Shahi, P. Monoravi, Solid State Ionics 76, 47–55 (1995)CrossRef
35.
Zurück zum Zitat M. Hema, S. Selvasekerapandian, A. Sakunthala, D. Arunkumar, H. Nithya, Physica B 403, 2740–2747 (2008)CrossRef M. Hema, S. Selvasekerapandian, A. Sakunthala, D. Arunkumar, H. Nithya, Physica B 403, 2740–2747 (2008)CrossRef
36.
Zurück zum Zitat A.Y. Yassin, Spectroscopic and Physical Studies of Some Polymers Doped with Metallic Halides (M.Sc. Thesis, Mansoura University, Mansoura, 2010) A.Y. Yassin, Spectroscopic and Physical Studies of Some Polymers Doped with Metallic Halides (M.Sc. Thesis, Mansoura University, Mansoura, 2010)
37.
Zurück zum Zitat S.P. Mondal, R. Aluguri, S.K. Ray, J. Appl. Phys. 105, 114317–114323 (2009)CrossRef S.P. Mondal, R. Aluguri, S.K. Ray, J. Appl. Phys. 105, 114317–114323 (2009)CrossRef
38.
Zurück zum Zitat S. Sinha, S.K. Chatterjee, J. Ghosh, A.K. Meikap, J. Mater. Sci. 50, 1632–1645 (2015)CrossRef S. Sinha, S.K. Chatterjee, J. Ghosh, A.K. Meikap, J. Mater. Sci. 50, 1632–1645 (2015)CrossRef
39.
Zurück zum Zitat C.V.S. Reddy, X. Han, Q.Y. Zhu, L.Q. Mai, W. Chen, Microelectron. Eng. 83, 281–285 (2006)CrossRef C.V.S. Reddy, X. Han, Q.Y. Zhu, L.Q. Mai, W. Chen, Microelectron. Eng. 83, 281–285 (2006)CrossRef
41.
43.
Zurück zum Zitat K. Pandey, M.M. Dwivedi, M. Singh, S.L. Agrawal, J. Polym. Res. 17, 127–133 (2010)CrossRef K. Pandey, M.M. Dwivedi, M. Singh, S.L. Agrawal, J. Polym. Res. 17, 127–133 (2010)CrossRef
44.
Zurück zum Zitat E. Suljovrujic, M. Micic, D. Milicevic, J. Eng. Fiber Fabr. 8, 131–143 (2013) E. Suljovrujic, M. Micic, D. Milicevic, J. Eng. Fiber Fabr. 8, 131–143 (2013)
45.
Zurück zum Zitat V. Raja, A.K. Sharma, V.V.R.N. Rao, Mater. Lett. 58, 3242–3247 (2004)CrossRef V. Raja, A.K. Sharma, V.V.R.N. Rao, Mater. Lett. 58, 3242–3247 (2004)CrossRef
46.
48.
Zurück zum Zitat S.G. Rathod, R.F. Bhajantri, V. Ravindrachary, P.K. Pujari, T. Sheela, J. Naik, AIP Conf. Proc. 1591, 1769–1771 (2014) S.G. Rathod, R.F. Bhajantri, V. Ravindrachary, P.K. Pujari, T. Sheela, J. Naik, AIP Conf. Proc. 1591, 1769–1771 (2014)
49.
Zurück zum Zitat G. Chakraborty, A.K. Meikap, R. Babu, W.J. Blau, Solid State Commun. 151, 754–758 (2011)CrossRef G. Chakraborty, A.K. Meikap, R. Babu, W.J. Blau, Solid State Commun. 151, 754–758 (2011)CrossRef
50.
Zurück zum Zitat P.B. Bhargav, V.M. Mohan, A.K. Sharma, V.V.R.N. Rao, Curr. Appl. Phys. 9, 165–171 (2009)CrossRef P.B. Bhargav, V.M. Mohan, A.K. Sharma, V.V.R.N. Rao, Curr. Appl. Phys. 9, 165–171 (2009)CrossRef
51.
Zurück zum Zitat S. Saravanan, M. Anantharaman, S. Venkatachalam, Mater. Sci. Eng. B 135, 113–119 (2006)CrossRef S. Saravanan, M. Anantharaman, S. Venkatachalam, Mater. Sci. Eng. B 135, 113–119 (2006)CrossRef
52.
54.
Zurück zum Zitat S. Ebrahim, A.-H. Kashyout, M. Soliman, Curr. Appl. Phys. 9, 448–454 (2009)CrossRef S. Ebrahim, A.-H. Kashyout, M. Soliman, Curr. Appl. Phys. 9, 448–454 (2009)CrossRef
55.
Zurück zum Zitat N. Mott, E. Davis, Electronic Processes in Non-crystalline Materials (Oxford University Press, New York, 1979) N. Mott, E. Davis, Electronic Processes in Non-crystalline Materials (Oxford University Press, New York, 1979)
56.
Zurück zum Zitat P. Dutta, S. Biskas, M. Ghosh, S. De, S. Chatterjee, Synth. Met. 122, 455–461 (2001)CrossRef P. Dutta, S. Biskas, M. Ghosh, S. De, S. Chatterjee, Synth. Met. 122, 455–461 (2001)CrossRef
57.
Zurück zum Zitat K. Hayat, M.A. Rafiq, S.K. Durrani, M.M. Hasan, Physica B 406, 309–314 (2011)CrossRef K. Hayat, M.A. Rafiq, S.K. Durrani, M.M. Hasan, Physica B 406, 309–314 (2011)CrossRef
58.
Zurück zum Zitat S.B. Aziz, R.M. Abdullah, M.A. Rasheed, H.M. Ahmed, Polymers 9, 338–356 (2017)CrossRef S.B. Aziz, R.M. Abdullah, M.A. Rasheed, H.M. Ahmed, Polymers 9, 338–356 (2017)CrossRef
62.
Zurück zum Zitat D. Ponnamma, K.K. Sadasivuni, M. Strankowski, P. Moldenaers, S. Thomas, Y. Grohens, RSC Adv. 3, 16068–16079 (2013)CrossRef D. Ponnamma, K.K. Sadasivuni, M. Strankowski, P. Moldenaers, S. Thomas, Y. Grohens, RSC Adv. 3, 16068–16079 (2013)CrossRef
63.
Zurück zum Zitat W.K. Zhu, H.P. Cong, H.B. Yao, L.B. Mao, A.M. Asiri, K.A. Alamry, H.M. Marwani, S.H. Yu, Small 11, 4298–4302 (2015)CrossRef W.K. Zhu, H.P. Cong, H.B. Yao, L.B. Mao, A.M. Asiri, K.A. Alamry, H.M. Marwani, S.H. Yu, Small 11, 4298–4302 (2015)CrossRef
64.
Zurück zum Zitat Y. Jin, G. Huang, D. Han, P. Song, W. Tang, J. Bao, R. Li, Y. Liu, Composites Part A 86, 9–18 (2016)CrossRef Y. Jin, G. Huang, D. Han, P. Song, W. Tang, J. Bao, R. Li, Y. Liu, Composites Part A 86, 9–18 (2016)CrossRef
65.
Zurück zum Zitat M. Tayebi, A. Ramazani S.A., M.T.H. Mosavian, A. Tayyebi, Polym. Adv. Technol. 26, 1083–1090 (2015)CrossRef M. Tayebi, A. Ramazani S.A., M.T.H. Mosavian, A. Tayyebi, Polym. Adv. Technol. 26, 1083–1090 (2015)CrossRef
Metadaten
Titel
Enhancement of dielectric properties and AC electrical conductivity of nanocomposite using poly (vinyl chloride-co-vinyl acetate-co-2-hydroxypropyl acrylate) filled with graphene oxide
verfasst von
A. Y. Yassin
A. Raouf Mohamed
A. M. Abdelghany
E. M. Abdelrazek
Publikationsdatum
19.07.2018
Verlag
Springer US
Erschienen in
Journal of Materials Science: Materials in Electronics / Ausgabe 18/2018
Print ISSN: 0957-4522
Elektronische ISSN: 1573-482X
DOI
https://doi.org/10.1007/s10854-018-9679-7

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