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导电橡胶的原理是什么

文章来源:本站人气:473发表时间:2020-07-27

  导电橡胶属于复合型导电高分子材料的一种。 复合型导电高分子材料是指高分子材料本身不具有导电性,但在加工成型时通过加入导电填料,如炭黑、金属粉末箔等,利用分散复合、层基复合、表面复合等方法,使制品具有导电性。其中,分散复合最为常用。

导电橡胶

导电橡胶的工作机理

一般橡胶均为良好的电绝缘体。 复合型导电橡胶的导电机理有两种理论,即链锁式导电通路和隧道效应。
链锁式导电通路的机理认为, 填料粒子必须在零点几纳米以内的距离靠近, 这样就可产生压差,使填料粒子的 π 电子依靠链锁传递移动实现电流通过。橡胶中填料粒子的分散状态形成链锁必须有一定的填料用量, 才能出现强的导电现象, 因而支配橡胶导电性的最主要因素是填料的用量,这是最经典的一种解释。
链锁式导电通路是建立在填料必须形成链锁的前提下的。 但是,用电子显微镜观察拉伸状态的橡胶并不存在炭黑链锁, 却仍有导电现象, 这就是隧道效应。 当导电颗粒间不互相接触时,颗粒间存在聚合物隔离层, 使导电颗粒中自由电子的定向运动受到阻碍。 这种阻碍可视为具有一定势能的势垒。 对一种微观粒子来说, 其能量小于势垒的能量时, 它有被反弹的可能性,也有穿过势垒的可能性。 微观粒子穿过势垒的现象称为贯穿效应, 也称为隧道效应。 电子作为一种微观粒子, 具有穿过导电颗粒之间隔离层阻碍的可能性。 这种可能性的大小与隔离层的厚度以及隔离层势垒的能量与电子能量之差值有关。 厚度与该差值越小, 电子穿过隔离层的可能性就越大。 当隔离层的厚度小到一定值时, 电子就能很容易地穿过, 使导电颗粒间的绝缘层变为导电层。这种由隧道效应产生的导电层可以用一个电阻和一个电容并联来等效。 即:导电性是由填料粒子的隧道决定的。 同时并有试验证明, 随着填料粒子间距的增大,体积电阻亦随之升高。
此外,还有电场放射导电机理, 这是因为在研究填料填充的高分子材料的   电压、 电流特性时,发现其结果不符合欧姆定律。 认为之所以如此, 是由于填料粒子间产生高压的电场强度而产生电流导致电场放射。 综上所述, 无论从哪种导电机理来理解, 都认为填料的种类和配合量是支配材料最终所表现出的导电性的主要因素。

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