Хамар О. О. Електропровідні композити поліаніліну та аніонних поліелектролітів.

English version

Дисертація на здобуття ступеня доктора філософії

Державний реєстраційний номер

0826U003009

Облікова картка дисертації

0826U003009.pdf

Здобувач

Спеціальність

  • 102 - Хімія

06-07-2026

Спеціалізована вчена рада

PhD 13878

Львівський національний університет імені Івана Франка

Анотація

У дисертаційній роботі досліджено фізико-хімічні особливості гнучких електропровідних композиційних матеріалів на основі поліаніліну (ПАНІ) та аніонних поліелектролітів, уточнено фундаментальний зв’язок між їхніми характеристиками, масовим співвідношенням компонентів, молекулярною архітектурою, методами синтезу та способом формування. З’ясовано: специфіку впливу конформаційного стану макромолекул полімерних матриць (ПМАК, ПВС, ПММА) та ПАНІ на геометричні й термодинамічні параметри систем, розраховані за допомогою квантово-хімічного моделювання; аспект енергетичної детермінованості стабілізації ПАНІ, де найбільш вигідною визначено конформацію стиснутої спіралі, яка у більш видовжених положеннях потребує додаткових стабілізуючих полімерів; характер міжмолекулярної взаємодії у композитах, що виявляється через формування водневих і Ван-дер-Ваальсових зв’язків між функціональними групами матриці та атомами нітрогену ПАНІ; залежність структурно-морфологічної організації та електронного (поляронного) стану ланцюгів ПАНІ від методу отримання (хімічна окиснювальна, міжфазна чи електрохімічна полімеризація), що підтверджено методами Фур’є-, УФ-Вид-БІД спектроскопії та рентгенівської дифракції; природу синергетичного ефекту в системах ПАНІ–ПМАК та ПАНІ–ПВС, який забезпечує зростання питомої електропровідності композитів при рівному масовому співвідношенні компонентів на 1–2 порядки порівняно з індивідуальним ПАНІ; особливості термічної деструкції композитів, де наявність ПМАК та ПММА зміщує межу десорбції допанту до вищих температур (~260 °C), тоді як матриця ПВС знижує термостабільність системи до 190 °C. Продемонстровано дію матричного ефекту, способу полімеризації та умов міжфазної взаємодії на формування стабільних перколяційних шляхів провідності й кінцеву морфологію (від гнучких фібрилярних мереж до компактних гранулярних нанодоменів) композиційних плівок та порошків. Це реалізовано виконанням головних завдань дисертаційної роботи: обґрунтовано актуальність створення та практичного впровадження гнучких електропровідних композитів на основі ПАНІ; проаналізовано й систематизовано провідні наукові підходи до синтезу ПАНІ, природу його провідності та характеристики матричних полімерів (ПМАК, ПВС, ПММА); охарактеризовано стабільні конформаційні положення та термодинамічні параметри індивідуальних макромолекул і композитів ПАНІ–ПМАК, ПАНІ–ПВС, ПАНІ–ПММА за допомогою теоретичного моделювання; визначено ефективність міжфазного, механохімічного та електрохімічного методів сумісного синтезу для забезпечення гомогенності й рівномірності включення ПАНІ у діелектричні матриці; обґрунтовано суть впливу слабкої термодинамічної спорідненості у системі ПАНІ–ПММА на збереження ознак часткової кристалічності через переважання сил Ван-дер-Ваальса; окреслено межі конформаційних змін і ступеня делокалізації поляронних станів у ланцюгах ПАНІ залежно від наявності протяжного плато поглинання або спаду оптичної густини в ближній ІЧ-області; виокремлено внутрішні закономірності напівпровідникового переносу заряду та екстремальний характер концентраційної залежності електропровідності отриманих систем; проаналізовано процес морфологічної еволюції композитів за допомогою скануючої електронної мікроскопії (СЕМ) та встановлено її кореляцію з оптичними й електричними властивостями матеріалів; обґрунтовано технологічну гнучкість та універсальність методу міжфазного синтезу для експрес-одержання і прецизійного регулювання характеристик провідних покриттів безпосередньо на цільових поверхнях (скло, метал, полімери).

Читати повністю

Публікації

1. O. O. Khamar, V. S. Dutka, Y. P. Kovalskyi, and M. M. Yatsyshyn, “Electrical conductivity and thermal stability of polyaniline and water-soluble polymer nanocomposites,” Molecular Crystals and Liquid Crystals, vol. 768, no. 10, 2024, pp. 269–275, 2024, doi: 10.1080/15421406.2024.2348287.

2. V. S. Dutka, Y. P. Kovalskyi, O. O. Khamar, and H. M. Halechko, “Nanocomposites of polyaniline and polymethacrylic acid,” Molecular Crystals and Liquid Crystals, vol. 767, no. 1, pp. 79–85, 2023, doi: 10.1080/15421406.2023.2228595.

3. O. Khamar, V. Dutka, and Y. Kovalskyi, “Formation of polymers in the presence of dispersed mineral phase,” Molecular Crystals and Liquid Crystals, vol. 768, no. 9, pp. 222–228, 2024, doi: 10.1080/15421406.2024.2348202.

4. V. Dutka, Y. Kovalskyi, V. Kachmarik, O. Khamar, and H. Halechko, “Intermolecular interaction between macromolecules of polymethacrylic acid and polyaniline in a polymer composite,” Visnyk of the Lviv University. Series Chemistry, no. 63, pp. 308–313, 2022, doi: 10.30970/vch.6301.308.

5. V. Dutka, O. Khamar, H. Halechko, and Y. Kovalskyi, “Heat resistance and electrical conductivity of polyaniline and polymethacrylic acid composites,” Visnyk of the Lviv University. Series Chemistry, no. 64, pp. 282–289, 2023, doi: 10.30970/vch.6401.282.

6. V. Dutka, O. Khamar, Y. Kovalskyi, and M. Yatsyshyn, “Electrical conductivity and heat resistance of polyaniline and polyvinyl alcohol composites,” Visnyk of the Lviv University. Series Chemistry, no. 65, pp. 301–307, 2024, doi: 10.30970/vch.6501.301.

7. V. S. Dutka, Ya. P. Kovalskyi, V. V. Kachmaryk, and O. O. Khamar, “Квантово-хімічні розрахунки при дослідженні полімер – полімерних композитів,” in Збірник наукових праць. XVIII Наукова конференція “Львівські хімічні читання – 2021”, присвячена 360-річчю Львівського університету, Lviv, Ukraine, May 31–June 2, 2021, p. Ф.5.

8. O. O. Khamar, V. S. Dutka, and Ya. P. Kovalskyi, “Polymeric composites on polymethacrylic acid and polyaniline,” in IV International (XIV Ukrainian) Scientific Conference for Students and Young Scientists “Current Chemical Problems,” Abstract Book, Vinnytsia, Ukraine, Mar. 23–25, 2021, p. 120, ISSN print 2708-0536, ISSN online 2708-0544.

9. V. Kachmaryk, O. Khamar, V. Dutka, and Ya. Kovalskyi, “Physic-chemical properties of polymer–polymer composites and quantum-chemical calculation of intermolecular interaction,” in Proc. 2021 IEEE 11th Int. Conf. “Nanomaterials: Applications and Properties” (NAP-2021), Odesa, Ukraine, Sept. 5–11, 2021, Paper ID 3615, eP-w 14, p. NSS-A-06.

10. V. S. Dutka, Y. P. Kovalskyi, and O. O. Khamar, “Physic-chemical properties of nanocomposites by polymethacrylic acid and polyaniline,” in Proceedings of the XVII International Freik Conference on Physics and Technology of Thin Films and Nanosystems, Ivano-Frankivsk, Ukraine, Oct. 11–16, 2021, p. 120.

11. V. S. Dutka, Ya. P. Kovalskyi, O. O. Khamar, and H. M. Halechko, “Одержання та фізико-хімічні властивості полімер-полімерних композитів,” in Proc. I Int. Conf. “Theoretical and Experimental Aspects of Modern Chemistry and Materials” (TASX-2022), Dnipro, Ukraine, May 20, 2022, ISBN 978-617-8010-96-6, UDC 541.41 + 544.146.5.

12. V. S. Dutka, Ya. P. Kovalskyi, O. O. Khamar, and H. M. Halechko, “Nanocomposites of polyaniline and polymethacrylic acid,” in Proc. International Research and Practice Conference “Nanotechnology and Nanomaterials” (NANO-2022), Lviv, Ukraine, Aug. 25–27, 2022, p. 99.

13. V. Dutka, Y. Kovalskyi, H. Halechko, and O. Khamar, “Nanocomposites of polyaniline and carboxyl-containing polymers,” in Proceedings of the 2nd International Research and Practice Conference “Nanoobjects & Nanostructuring” (N&N–2022), Lviv, Ukraine, Sept. 26–28, 2022.

14. V. Dutka, Ya. Kovalskyi, O. Khamar, and H. Halechko, “Електропровідність та термостійкість композитів на основі поліаніліну та поліметакрилової кислоти,” in Proc. XV Ukrainian Conf. on High-Molecular Compounds with International Participation (VMS-2022), Kyiv, Ukraine, Oct. 25–27, 2022, p. 250, ISBN 978-617-520-374-3, UDC 66.095.26(100)(082).

15. O. O. Khamar, Y. P. Kovalskyi, and V. S. Dutka, “Використання математичних та квантово-хімічних сучасних програм для розрахунків при вивченні фізичної та квантової хімії,” in Proceedings of the VI International (XVI Ukrainian) Scientific Conference for Students and Young Scientists “Current Chemical Problems”, Vinnytsia, Ukraine, Mar. 21–23, 2023, p. 110, ISSN print 2708-0536, ISSN online 2708-0544.

16. О. О. Хамар, Я. П. Ковальський, В. С. Дутка, “Міжмолекулярна взаємодія в полімер-полімерних композитах,” in Proc. VI Int. (XVI Ukrainian) Sci. Conf. for Students and Young Scientists “Current Chemical Problems”, Vinnytsia, Ukraine, Mar. 21–23, 2023, p. 124, ISSN 2708-0544 (online).

17. O. Khamar, V. Dutka, Ya. Kovalskyi, and H. Halechko, “Molecular modeling of electrical conductive polymer–polymer composites,” in Proc. 4th Int. Sci. Conf. “Chemical Technology and Engineering”, Lviv, Ukraine, June 26–29, 2023, pp. 38–40, ISSN 2664-1275 (online).

18. O. O. Khamar, V. S. Dutka, and Y. P. Kovalskyi, “Formation of polymers in the presence of dispersed mineral phase,” in Proceedings of the International Research and Practice Conference "Nanotechnology and Nanomaterials" NANO-2023, Bukovel, Ukraine, Aug. 16–19, 2023, p. 64, ISBN 978-617-8092-32-0.

19. O. O. Khamar, V. S. Dutka, M. M. Yatsyshyn, and Y. P. Kovalskyi, “Electrical conductivity and thermal stability of polyaniline and water-soluble polymer nanocomposites,” in Proceedings of the International Research and Practice Conference “Nanotechnology and Nanomaterials” (NANO-2023), Bukovel, Ukraine, Aug. 16–19, 2023, Kyiv, Ukraine: Institute of Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2023, p. 65, ISBN 978-617-8092-32-0.

20. O. Khamar, V. Dutka, Y. Kovalskyi, and H. Halechko, “Нанокомпозити поліаніліну і водорозчинних полімерів та вивчення їх фізико-хімічних властивостей,” in Proceedings of the 19th Scientific Conference “Львівські хімічні читання – 2023”, Lviv, Ukraine, May 29–31, 2023, p. У36.

21. V. S. Dutka, V. O. Chalun, A. Ya. Yushchuk, Y. P. Kovalskyi, Y. Y. Horbenko, and O. O. Khamar, “Полімер-полімерні композити на основі поліаніліну та поліметилметакрилату і поліакрилової кислоти,” in Proceedings of the All-Ukrainian Scientific Conference “Актуальні задачі хімії: дослідження та перспективи”, Zhytomyr, Ukraine, May 1, 2024, pp. 72–73, ISBN 978-966-485-296-5.

22. V. S. Dutka, Y. Y. Horbenko, Y. P. Kovalskyi, O. O. Khamar, V. O. Chalun, and A. B. Yushchuk, “Polyaniline and polymethacrylates electrical conductive composites,” in Proceedings of the International Research and Practice Conference “Nanotechnology and Nanomaterials” (NANO-2024), Uzhhorod, Ukraine, Aug. 21–24, 2024, p. 144, ISBN 978-617-8092-32-0.

23. V. S. Dutka, Y. P. Kovalskyi, V. O. Chalun, and O. O. Khamar, “Physico-chemical properties of nanocomposites based on polyaniline and polymethylmethacrylate,” in Proceedings of the 3rd International Research and Practice Conference “Nanoobjects & Nanostructuring” (N&N-2024), Lviv, Ukraine, Oct. 7–10, 2024, pp. 47–48.

24. V. S. Dutka, Y. P. Kovalskyi, H. M. Halechko, and O. O. Khamar, “Molecular modeling of polymethylmethacrylate-polyaniline composites and study of its properties,” in Proceedings of the 5th International Scientific Conference “Chemical Technology and Engineering – 2025”, Lviv, Ukraine, Jun. 26–29, 2025, Lviv: Lviv Polytechnic National University, pp. 65–68, ISSN 2664-1275 (Online).

25. V. Dutka, Y. Kovalskyi, H. Halechko, and O. Khamar, “Фізико-хімічні властивості композитів на основі поліаніліну та поліметилметакрилату,” in Proceedings of the 20th Scientific Conference “Львівські хімічні читання – 2025”, Lviv, Ukraine, Jun. 2–4, 2025, p. 248.

26. O. Khamar, V. Dutka, Y. Kovalskyi, and H. Halechko, “Molecular modeling of electrically conductive polymer–polymer composites,” in Хімічна технологія та інженерія – 2023: монографія, V. M. Atamaniuk et al., Eds. Lviv, Ukraine: Rastr-7, 2023, pp. 15–22, ISBN 978-617-8296-99-5.

Читати повністю

Файли

autoreferat-ann_Khamar.pdf

diss_Khamar.pdf

Схожі дисертації

0826U002883

Шабелько Андрій Русланович

Індополікарбоціанінові барвники як аналітичні реагенти для визначення нітриту, феруму(III) та оксалату методами молекулярної спектроскопії

0826U002779

Пригунова Ольга Віталіївна

Фізико-хімічні властивості нанокомпозитних гетерометалічних (Ni, Fe, Co) каталізаторів, нанесених на носії різної хімічної природи, в реакції одержання метану з парникового газу СО2

0826U002599

Лопачак Марія Миколаївна

Термоініційовані процеси у аморфних сплавах системи Сo-ПМ-Si-B.

0826U001960

Сікач Аліна Вячеславівна

Розробка ранових покриттів на основі природних полісахаридів та їх комплексів

0826U001804

Коржан Людмила Петрівна

Смарт-кольорометрія для визначення гідрофобних сполук іонної природи та білків в організованих середовищах на основі поверхнево-активних речовин