Zvýšení magnetických ztrát v hybridních polymerních kompozitech obsahujících MnZn ferit a vodivá plniva

Abstract

Byly připraveny polymerní kompozity na bázi polyuretanové matrice plněné magnetickým plnivem (MnZn ferit) dále hybridní polymerní kompozity obsahující totéž magnetické plnivo a různé druhy elektricky vodivého plniva (saze, uhlíková vlákna, práškový hliník, polypyrol). Struktura hybridního polymerního kompozitu je tvořena (i) polymerní matricí plněnou vodivým plnivem, jehož koncentrace je nad perkolačním prahem a (ii) částicemi feritu které jsou větší než částice vodivého plniva. Tudíž v hybridním polymerním kompozitu jsou feritové částice obklopeny vodivou vrstvou a jeho struktura odpovídá typu ? jádro-slupka?. Příprava struktury typu ?jádro-slupka? je potvrzena nižším elektrickým perkolačním prahem v případě hybridního kompozitu ve srovnání se systémem vodivé plnivo a polyuretan. Magnetická a dielektrická spektra kompozitů byla studována ve frekvenčním rozsahu od 1 MHz do 10 GHz. Hybridní systém vykazuje značný nárůst magnetických ztrát oproti systému ferit / polyuretan. Nárůst magnetických ztrát u hybridního kompozitu je zapříčiněn vodivostními proudy, které jsou indukovány mikrovlnným magnetickým polem ve vodivé slupce hybridního kompozitu.

Polymer composites (PCs) with a polyurethane (PU) matrix filled with magnetic filler (MnZn ferrite) and hybrid polymer composites (HPCs) consisting of this magnetic filler and various types of conductive fillers (carbon black, carbon fibers, aluminium powder, polypyrrol) are prepared. The matrix structure of a hybrid polymer composite is formed (i) by a polymer filled with conductive filler, which forms the skeleton of an infinite cluster, and (ii) by ferrite particles that are larger than conductive particles. Thus, an HPC represents an ensemble of ferrite particles each of which is surrounded by a conductive medium and can be considered as a ?core?shell? structure. The development of a core?shell structure is evidenced by the lower electric percolation threshold in an HPC compared with that in PU filled with conductive filler. Magnetic and dielectric spectra of PCs and HPCs are studied in the frequency range from 1 MHz to 10 GHz. Hybrid systems exhibit a considerable enhancement of magnetic losses compared with PCs. The enhancement of magnetic losses in HPCs is due to the conduction currents that are induced in the conductive shell by a microwave magnetic field.