Propiedades dieléctricas y ultrasónicas de nanocompuestos de PDMS/TiO2

Este trabajo presenta las propiedades dieléctricas y ultrasónicas de nanocompuestos de polidimetilsiloxano (PDMS) rellenos con nanopartículas de dióxido de titanio. El estudio dieléctrico se realizó en un rango muy amplio de frecuencias (20 Hz–3 THz). La permitividad dieléctrica fue casi independiente de la frecuencia en todos los compuestos a temperatura ambiente en todo el rango de frecuencias de medición, y las pérdidas dieléctricas fueron muy bajas bajo estas condiciones (menos de 2). La permitividad dieléctrica aumenta fuertemente con la concentración de nanopartículas de acuerdo con el modelo de Maxwell–Garnet. Por lo tanto, los compuestos investigados son adecuados para diversas aplicaciones electrónicas flexibles, particularmente en los rangos de frecuencia de microondas y terahercios. Se observaron dispersión dieléctrica y aumento de la atenuación de ondas ultrasónicas a temperaturas más bajas (por debajo de 280 K) debido a la relajación de las moléculas de polímero en la interfaz PDMS/TiO2 y en la matriz del polímero. El tiempo de relajación siguió la ley de Vogel–Vulcher, mientras que la temperatura de congelación aumentó con la concentración de dióxido de titanio debido a las interacciones entre las moléculas del polímero y las nanopartículas. La significativa histéresis en las propiedades ultrasónicas indicó que el dióxido de titanio actúa como un centro de cristalización. Esto se confirma por la correlación entre la histéresis en las propiedades ultrasónicas y la estructura de los compuestos. La pequeña diferencia en los valores de energía de activación obtenidos de las investigaciones ultrasónicas y dieléctricas está relacionada con el hecho de que la dispersión dieléctrica es ligeramente más amplia que la dispersión dieléctrica del tipo Debye.