導(dǎo)電高分子復(fù)合材料

張迪

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)行，人們各種材料的要求在不斷的提高，在這種情況下，就研究出了高分子復(fù)合材料，為社會(huì)的發(fā)展提供了重要的幫助。而導(dǎo)電高分子復(fù)合材料就是這項(xiàng)研究中的一項(xiàng)重要的內(nèi)容，而在導(dǎo)電高分子復(fù)合材料出現(xiàn)的早期，通常將其作為良好的電絕緣體，直到20世紀(jì)80年代才真正的在電力系統(tǒng)中使用導(dǎo)電高分子復(fù)合材料。本文就對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行了介紹，將其基本的導(dǎo)電理論以及特殊的效應(yīng)理論進(jìn)行了闡述，然后重點(diǎn)討論了當(dāng)前階段中的應(yīng)用以及研究進(jìn)展，以使人們對(duì)其更好的了解。

關(guān)鍵詞：導(dǎo)電高分子復(fù)合材料；導(dǎo)電性；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TQ 316 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

導(dǎo)電高分子材料就是在高分子材料的基礎(chǔ)上，根據(jù)使用的要求，加入了相應(yīng)的導(dǎo)電體，經(jīng)過(guò)多重技術(shù)的處理之后，使其具有了較高的導(dǎo)電能力。而由于這種材料在制造的過(guò)程中，使用對(duì)材料的要求不高，使用的技術(shù)加工手段簡(jiǎn)單，使用的生產(chǎn)成本較低，導(dǎo)電性能較好等原因，受到了社會(huì)各界的廣泛重視。因此，為了使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料在當(dāng)前階段中更好的應(yīng)用，在當(dāng)前的科學(xué)研究中，加強(qiáng)對(duì)其進(jìn)行研究成為了必然趨勢(shì)。

1導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電理論

1.1 統(tǒng)計(jì)滲濾模型

在高分子復(fù)合材料的導(dǎo)電理論中，首先就是統(tǒng)計(jì)滲濾模型，這一模型通常是幾何模型為基礎(chǔ)上建立的，就是將復(fù)合材料中基本物質(zhì)使用一定技術(shù)將其抽象化，使其存在一定形狀的分散體系，然后根據(jù)一定的機(jī)理要求，將其進(jìn)行重新的排列，使其重新組合成一個(gè)整體，使高分子材料中的基本物質(zhì)成為了連續(xù)相，而加入的導(dǎo)電體材料根據(jù)其功能的不同，有些成為了連續(xù)相，有些成為了分散相，這些有效的分散相以及連續(xù)相，就在導(dǎo)電高分子復(fù)合材料中構(gòu)造出了導(dǎo)電通道。在這一模型的基礎(chǔ)上，對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的電阻率與導(dǎo)電體進(jìn)行深層次的分析，在兩者之間建立相應(yīng)的聯(lián)系。最具有代表性的就是在建立統(tǒng)計(jì)滲濾模型時(shí)，根據(jù)不同的需求，將基本物質(zhì)抽象為形狀、大小不同的球型、規(guī)則的多面體等，同時(shí)將導(dǎo)電體抽象成連續(xù)性的珠串等[1]。這種模型有效的將高分子材料的導(dǎo)電理論進(jìn)行了闡述，但是其也具有一定的缺點(diǎn)，就是其只能使用在較為簡(jiǎn)單的復(fù)合材料中，復(fù)合材料中只能有一種基本物質(zhì)以及導(dǎo)電體材料，對(duì)于具有多種基本物質(zhì)或者導(dǎo)電體材料的復(fù)合材料時(shí)，雖然也能建立相應(yīng)的模型，但得到的理論與實(shí)際之間會(huì)存在較大的差異。

1.2 熱力學(xué)模型

隨著統(tǒng)計(jì)滲濾模型的使用，人們逐漸的發(fā)現(xiàn)其有一些缺點(diǎn)，例如在構(gòu)建模型時(shí)，往往忽略了基本物質(zhì)與導(dǎo)電體之間的作用關(guān)系，使得到的結(jié)果具有一定的偏差，不滿足當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的需求，在這種情況下，就研究出了熱力學(xué)模型來(lái)對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料導(dǎo)電理論進(jìn)行了闡述，使結(jié)果得到了很大的改進(jìn)。這一理論是以熱力學(xué)原理的基礎(chǔ)上建立的，在這項(xiàng)理論中，認(rèn)為構(gòu)建導(dǎo)電通道的過(guò)程中，導(dǎo)電體處于臨界狀態(tài)的體積與模型中多余的自由能具有一定的聯(lián)系，當(dāng)模型中多余的自由能達(dá)到一定的程度后，就會(huì)在模型的內(nèi)部自動(dòng)的構(gòu)建出導(dǎo)電通道。并且，高分子材料中基本物質(zhì)的熔融粘度較大，更好的阻止了平衡相的分離；導(dǎo)電體粒子的直徑較小，更好的幫助平衡相分離。使用這種模型來(lái)對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行闡述與實(shí)際更加接近[2]。

2 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的特殊效應(yīng)理論

導(dǎo)電高分子材料的性能往往不是一成不變的，在特定的環(huán)境中，其性能也會(huì)逐漸的在變化著。例如一些導(dǎo)電高分子復(fù)合材料在拉力或壓力的作用下，就會(huì)出現(xiàn)一些特別的效應(yīng)，例如壓敏效應(yīng)、拉敏效應(yīng)等，可以根據(jù)這些特殊的效應(yīng)來(lái)對(duì)地導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行闡述。

在壓敏、拉敏效應(yīng)理論中，可以利用通道理論對(duì)其進(jìn)行闡述。在不同的高分子材料，所中具有的臨界范圍不同，在壓敏的情況下，材料中的導(dǎo)電體相對(duì)就不是很多，使得導(dǎo)電體的分布不是很好，無(wú)法直接構(gòu)造出導(dǎo)電通道，如果在這時(shí)向復(fù)合材料施壓，壓力不是很高時(shí)，沒(méi)有達(dá)到材料的最大臨界值，復(fù)合材料仍然具有高阻態(tài)；當(dāng)所施加的壓力過(guò)高時(shí)，超過(guò)了最大臨界值，就會(huì)使復(fù)合材料發(fā)生一定的形變，使其內(nèi)部構(gòu)建出了導(dǎo)電通道，從而使其具有了導(dǎo)電性。在拉敏的情況下，材料含有大量的導(dǎo)電體，其內(nèi)部具有一定的導(dǎo)電通道，這時(shí)在對(duì)其使用拉力時(shí)，當(dāng)垃圾過(guò)大，超過(guò)最大臨界值時(shí)，復(fù)合材料就會(huì)發(fā)生形變，致使其全本具有的導(dǎo)電通道遭受了損壞，從而使復(fù)合材料不在具有導(dǎo)電性[3]。

3 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用以及發(fā)展趨勢(shì)

3.1 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用

導(dǎo)電高分子的原材料一般為聚合物或者具有導(dǎo)電效果較強(qiáng)的填充物，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)成功研制出了具有良好導(dǎo)電性的高分子復(fù)合材料，且隨著高分子復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，也增加了抗靜電、電磁波屏蔽等功能，使得導(dǎo)電高分子材料獲得了巨大的技術(shù)突破，目前，根據(jù)導(dǎo)電高分子材料的性能不同，可以將其分為半導(dǎo)體材料、高導(dǎo)電體材料、熱敏導(dǎo)體材料等，其材料成分不僅有金屬材料，如銅、鋁等，同時(shí)也含有碳系聚合物，大大增加了導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的穩(wěn)定性，同時(shí)降低了制作成本。另外，由于導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)，使得基于傳統(tǒng)的工作方式有了極大程度的改善，如在開(kāi)關(guān)元件生產(chǎn)過(guò)程，傳統(tǒng)的導(dǎo)電材料的在開(kāi)關(guān)中雖然能夠保證電流的有效傳輸，但是金屬材質(zhì)會(huì)產(chǎn)生無(wú)用功率，同時(shí)導(dǎo)體過(guò)熱還會(huì)引發(fā)安全事故，因此，在開(kāi)關(guān)元件的生產(chǎn)中應(yīng)用高分子復(fù)合材料，能夠有效的保護(hù)用電安全，同時(shí)，利用高分子復(fù)合材料的熱效應(yīng)，能夠制作出熱敏傳感器，提高能源的利用率，另外，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料也在航電器的制作、煤電系統(tǒng)、建筑施工中有著廣泛的應(yīng)用[4]。

3.2 導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展

由于高分子復(fù)合材料具有非常良好的應(yīng)用前景，因此，我國(guó)重視并鼓勵(lì)高分子復(fù)合材料研究的創(chuàng)新和發(fā)展，但是高分子復(fù)合材料具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，其性能容易受到制作工藝、制作環(huán)境等外在因素的影響，近年來(lái)，先進(jìn)的導(dǎo)電理論指出尋研制能與復(fù)合材料穩(wěn)定結(jié)合的導(dǎo)點(diǎn)模型是未來(lái)高分子復(fù)合材料的研究發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)得出復(fù)合體系的構(gòu)建是建立導(dǎo)線模型的前提要素，利用拓?fù)鋵W(xué)方法能夠有效的對(duì)復(fù)合材料的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)能夠有效的觀測(cè)出不同添加劑對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的影響。由于高分子復(fù)合材料必須具有實(shí)用性，因此，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究上也偏向于增加其穩(wěn)定性、輕便型、降低制作工藝與成本，同時(shí)使導(dǎo)電高分子復(fù)合材料能夠適應(yīng)不同的溫度及濕度，擴(kuò)大導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的應(yīng)用范圍，盡管在理論研究上存在諸多的困難，但是在應(yīng)用方面已經(jīng)取得了巨大的突破[5]。

4 總結(jié)

綜上所述，在現(xiàn)階段的發(fā)展中，導(dǎo)電高分子復(fù)合材料占據(jù)重要的作用，有效的對(duì)其進(jìn)行使用，可以更好地促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展。并且隨著不斷對(duì)其進(jìn)行研究，相關(guān)的理論知識(shí)已經(jīng)得到了一定的發(fā)展，處在了一個(gè)瓶頸階段，很難在使其繼續(xù)發(fā)展。因此，在當(dāng)前階段對(duì)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料進(jìn)行研究時(shí)，就要向著應(yīng)用方面進(jìn)行研究，使其在實(shí)際中起到更大的作用，有效的促進(jìn)我國(guó)社會(huì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陸昶，胡小寧，赫玉欣等.特殊形態(tài)結(jié)構(gòu)導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的電學(xué)性能[J].材料研究學(xué)報(bào)，2012，07（01）：37.

[2]屈瑩瑩，趙帥國(guó)，代坤等.各向異性導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].塑料工業(yè)，2012，06（05）：22.

[3]徐曉英，王世安，王輝.復(fù)合導(dǎo)電高分子材料微觀網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及導(dǎo)電行為仿真分析[J].高電壓技術(shù)，2012，10（09）：2221.

[4]許向彬.通過(guò)微觀形態(tài)控制降低導(dǎo)電高分子復(fù)合材料逾滲值的研究進(jìn)展[J].高分子通報(bào)，2009，09（07）：36.

[5]董奇志，朱俐英，余剛等.聚乳酸導(dǎo)電高分子復(fù)合材料的研究進(jìn)展[J].材料導(dǎo)報(bào)，2013，03（21）：66.