Electrically percloative carbon fillers-thermoplastic elastomer nanocomposites as multifunctional materials.pdf

1、具有非線性電學(xué)性能的復(fù)合材料在電氣和電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。導(dǎo)電材料作為填料被加入到該種復(fù)合材料之中。不同種類的基體以及填料所組成的復(fù)合材料被大量報道。本實驗對以熱塑性彈性體(TPE)為基體的4種具有非線性電學(xué)性能的復(fù)合材料進(jìn)行了相應(yīng)的研究。采用。TPE作為基體是由于其綜合性能優(yōu)異，并且容易加工。碳基填料，多壁納米管(MWNT)，碳黑(CB)和它們的雜化物質(zhì)做為填料，是因為碳填充物可以在較低的填充濃度時達(dá)到較高的導(dǎo)電性。此外，碳基材料作

2、為填料還具有質(zhì)輕價廉，易于加工等特點(diǎn)。我們對加工條件以及填料種類對復(fù)合材料的導(dǎo)電性，介電性以及壓阻性能的影響進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)加工條件會對MWNT/TPE復(fù)合材料的電學(xué)特性產(chǎn)生影響。在劇烈的條件下制備出的MWNT/TPE復(fù)合材料表現(xiàn)出雙滲流現(xiàn)象，它比在溫和的條件下制備出的具有單滲流現(xiàn)象的復(fù)合材料具有更好的電學(xué)性能。此外，MWNT/TPE納米復(fù)合材料的非線性電性能極大的受到其MWNT尺寸(長度和直徑)的影響。MWNT決定了滲流域值以及電

3、性能。我們發(fā)現(xiàn)利用長寬比的概念來解釋MWNT的尺寸對復(fù)合材料非線性電學(xué)性能的影響是不夠的。我們利用基于MWNT的長度而定義的有效長寬比來有效的解釋了WMNT的尺寸對于MWNT填充的納米復(fù)合材料電學(xué)的影響。相同的概念也被用來解釋不同尺寸的MWNT/TPE復(fù)合材料對壓阻性能的影響。另外，MWNT的尺寸同樣能夠影響MWNT/TPE復(fù)合材料的滲流閾值。我們還對CB填充以及CB，MWNT同時填充的復(fù)合材料進(jìn)行了研究。我們發(fā)現(xiàn)盡管CB自身具有較小的

4、尺寸，但是用CB填充的復(fù)合材料其滲流閾值要比單一MWNT填充以及MWNT與CB混合填充的復(fù)合材料的滲流閾值更低。這一結(jié)果產(chǎn)生的新的問題，那就是高的長寬比導(dǎo)致較低的滲流域值。所有的碳基填料填充的復(fù)合材料表現(xiàn)出互補(bǔ)且迥異的滲流現(xiàn)象以及壓阻現(xiàn)象。這些碳基填料/TPE復(fù)合材料的電學(xué)性能產(chǎn)生是由于我們選用了不同種類的碳基材料作為填料，并利用容易加工的TPE作為基體而造成的。這使得我們可以將這些納米復(fù)合材料作為多重功能材料進(jìn)行使用。本課題還對滲流理