Анизотропия термополяризационных характеристик природных полимеров при сканировании в неоднородном температурном поле

В работе исследованы температурные переходы в продольных и поперечных срезах древесины берёзы, структура которой рассматривается как линейный полимер. Показано, что при продольном и поперечном срезах величины пироэлектрических токов и, как следствие, поляризованности в полимере существенно различаются. На взгляд авторов этой статьи эффект связан с изменением подвижности зарядовых кинетических фрагментов цепи макромолекул в зависимости от видов срезов. Этот факт говорит об анизотропии термополяризационных свойств исследуемых объектов.

1. Каргин В.А., Козлов В.П., Вай Най Чан. Изучение температурных переходов целлюлозы // Доклады АН СССР. 1960. Т. 130, №2. С. 356–358.

2. Китайгородский А.И., Цванкин Д.Я. К вопросу о структуре целлюлозы // Высокомолекулярные соединения. – 1959. Т. 1, №2. С. 269–286.

3. Баженов В.А. Пьезоэлектрические свойства древесины. М.: Изд-во АН СССР. 1951. 239 с.

4. Борисова Т.И., Петропавловский Г.А., Котельников Н.Е. Исследование температурных переходов в целлюлозах различной над молекулярной структуры диэлектрическим методом // Высоко молекулярные соединения. 1979. Т. 21А, №9. С. 2031–2037.

5. Arseneau D.F. Competitive reactions in the thermal decomposition of cellulose // Canadian Journal of Chemistry. 1971. Vol. 49, N4. P. 632–638. DOI: 10.1139/v71-101.

6. Евсикова Н.Ю., Камалова Н.С., Матвеев Н.Н., Постников В.В. Новый подход к определению степени кристалличности целлюлозы в древесине // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2010. Т. 74, №9. С. 1373–1374.

7. Якобсон М.К., Эриньш П.П. Температурные переходы целлюлозы // Химия древесины. 1981. №3. С. 3–20.

8. Kazno Araki, Tsutomu Naganuma, Hisachika Hananuma. Dielectric behavior of ethyl cellulose in various solvents // Reports Program Polymer Physics, Japan. 1969. Vol. 12. P. 53–54.

9. Евсикова Н.Ю., Камалова Н.С., Постников В.В., Матвеев Н.Н. Возникновение неоднородного температурного поля при температурном сканировании кристаллизующихся полимеров // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. 2007. Т. 7, №3. С. 99–102. EDN: NVWTUJ.

10. Матвеев Н.Н., Камалова Н.С., Евсикова Н.Ю., Саушкин В.В. Процесс возникновения разности потенциалов в тонком слое древесины при устойчивом перепаде температуры вдоль её толщины // Лесотехнический журнал. 2017. Т. 7, №2 (26). С. 19–26. DOI: 10.12737/article_5967e8c95af689.01117124.

11. Евсикова Н.Ю., Матвеев Н.Н., Камалова Н.С. Степень кристалличности целлюлозы и время релаксации сегментальной подвижности молекул в неоднородном температурном поле // Вестник Воронежского государственного технического университета. 2011. Т. 7, №8. С. 180–182.

12. Косоротов В.Ф., Кременчугский Л.С., Левин Л.В., Щедрина Л.В. Исследование пироэлектрического эффекта в условиях температурного градиента // Физика твёрдого тела. 1984. Т. 36, вып. 3. С. 888–890.

13. Banan M., Lal R.B., Batra A. Modifi ed triglycine sulfate (TGS) single crystals for pyroelectric infrared detector applications // Journal of Materials Science. 1992. Vol. 27, N9. P. 2291–2297. DOI: 10.1007/BF01105034.

14. Matveev N.N., Sidorkin A.S. Thermal polarization organosilicon polymers during crystallization-melting transitions // Physics of the Solid State. 1994. Vol. 36, N9. P. 1526–1527. EDN: RUBEYX.

15. Матвеев Н.Н., Сидоркин А.С. Пироэлектрические свойства полимерных материалов при фазовых переходах кристаллизация плавление // Физика твёрдого тела. 1994. Т. 36, №8. С. 2440–2443.

16. Матвеев Н.Н., Саушкин В.В., Евсикова Н.Ю., Камалова Н.С., Лисицын В.И. Разность потенциалов, возникающая в древесине при естественных перепадах температуры // Известия Российской академии наук. Серия физическая. 2016. Т. 80, №9. С. 1272–1274. DOI: 10.3103/S106287381609032X.

17. Самойлов В.Б., Щедрина Л.В. Электротермическое взаимодействие пироэлектрических кристаллов // Известия АН СССР. Серия физическая. 1993. Т. 57, №3. С. 150–152.

18. Матвеев Н.Н., Камалова Н.С., Евсикова Н.Ю., Черных А.С. Оценка флуктуаций микроструктуры целлюлозы в древесине в неоднородном температурном поле // Пластические массы. 2017. №7–8. С. 32–33. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2017-78-42-43.

19. Ашкенази Е.К. Анизотропия древесины и древесных материалов. М.: Лесная промышленность. 1978. 224 с. 20. Блинов Л.М. О внутримолекулярном механизме пироэлектричества органических кристаллов // Физика твёрдого тела. 1975. Т. 17. №11. С. 3401–3403.

20. Matveev N.N., Evsikova N.Yu., Kamalova N.S. Formalized modeling of changes the polarization of a linear pyroelectric in a homogeneous temperature fi eld // Bulletin of the Russian Academy of Sciences. Physics. 2019. Vol. 83, N9. P. 1114–1115. DOI: 10.3103/S1062873819090156.

21. Zapoev M.F., Romanov N.P., Belyaeva S.V. Feature of glued laminated timber anisotropic structure // Alfabuild. 2018. N4 (6). P. 83–91.

22. Саушкин В.В., Матвеев Н.Н., Евсикова Н.Ю., Камалова Н.С. Ад сорбционные и диэлектрические свойства природного композиционного полимера древесины // Пластические массы. 2020. №3–4. С. 30–32. https://doi.org/10.35164/0554-2901-2020-3-430-32.

23. Гороховатский Ю.А. Термоактивационная спектроскопия (физическая теория, экспериментальная методика, примеры применения). СПб.: Изд-во РГПУ им. А.И. Герцена. 2023. 158 с. ISBN: 978-5-8064-3344-3.

24. Сажин Б.И. Электрические свойства полимеров. Ленинград: Химия. 1977. 190 с.

25. Матвеев Н.Н., Камалова Н.С., Евсикова Н.Ю. Поляризационные явления в кристаллизующихся полимерах и биокомпозиционных материалах в неоднородном температурном поле. Воронеж: Изд-во ВГЛТУ им. Г.Ф. Морозова, 2022. 310 с. ISBN: 978-5-7994-0970-8.

26. Kimura M., Nakano J. Mechanical relaxation of cellulose at low temperature // Journal Polymer Science. 1976. Vol. 14. P. 741–745. DOI: 10.1002/pol.1976.130141207.

27. Панков С.П., Файнберг З.З. Взаимодействие целлюлозы и целлюлозных материалов с водой. М.: Химия, 1976. 232 с.