導電涂料的導電機理淺談

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    均勻分散在成膜樹脂內(nèi)的導電填料含量超過一定值時，涂料電阻率迅速降低，表現(xiàn)出導電性能，這種現(xiàn)象被稱為滲流，這一臨界值即為滲流閾值。導電涂料的導電機理與滲流理論密切聯(lián)系，主要包括導電回路的形成和電子的傳輸兩個方面。

    導電回路的形成

    理論研究認為聚合物內(nèi)的導電填料含量達到滲流閾值后，復合體系內(nèi)的導電粒子便會彼此搭接或列隊形成三維導電網(wǎng)絡回路。導電粒子與聚合物混合時會形成界面，體系界面能過剩。導電填料含量越高，分散效果越好，體系界面能過剩也就越大。Miyasaka等將體系界面能與涂料導電性能聯(lián)系起來，認為滲流閾值是一個與體系界面能有關(guān)的函數(shù)，當體系界面能過剩到接近極限值Δg*時，導電填料將產(chǎn)生團聚避免界面能進一步增大，該理論能較好地解釋填料含量超過滲流閾值后，電導率提升變緩并最終維持在恒定值。

    電子的傳輸

    導電回路的形成是從宏觀上來描述導電機理，而電子傳輸則是電流形成的微觀過程。填充型導電涂料的電子傳輸過程比較復雜，目前比較認可的主要有導電通道理論、場致發(fā)射理論和隧道效應理論。導電通道理論認為電子是通過涂層內(nèi)彼此接觸的導電粒子來實現(xiàn)傳輸?shù)�，場致發(fā)射和隧道效應理論則認為在熱振動或內(nèi)部電場作用下，電子可以越過勢壘在彼此相鄰幾納米的導體粒子間遷移。大量研究表明CNTs或GNS含量較低時，導電涂層的交流電導率隨著頻率的提高而迅速增大，當它們含量超過滲流閾值后，即使頻率變化，交流電導率依然保持穩(wěn)定。這是因為隨著外場頻率的升高，光子能量相應增大，電子在局域態(tài)間的躍遷概率增大從而提升體系的交流電導率，一旦CNTs或GNS的含量超過滲流閾值，體系中即形成了暢通的導電網(wǎng)絡，故交流電導率不再隨頻率而改變。所以當CNTs或GNS含量較高時，電子主要經(jīng)過導電通道進行傳輸；當其含量較低時，形成連續(xù)導電通道的幾率較小，這時電子主要通過場致發(fā)射和隧道效應來實現(xiàn)傳輸。（來源：全球涂料網(wǎng)）（更多資訊請登錄：全球涂料網(wǎng) http://m.srglobaltrade.com/）