導電高分子復合材料

張迪

摘 要：隨著社會的發展，科學技術的進行，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合材料，為社會的發展提供了重要的幫助。而導電高分子復合材料就是這項研究中的一項重要的內容，而在導電高分子復合材料出現的早期，通常將其作為良好的電絕緣體，直到20世紀80年代才真正的在電力系統中使用導電高分子復合材料。本文就對導電高分子復合材料進行了介紹，將其基本的導電理論以及特殊的效應理論進行了闡述，然后重點討論了當前階段中的應用以及研究進展，以使人們對其更好的了解。

關鍵詞：導電高分子復合材料；導電性；應用

中圖分類號：TQ 316 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）06（a）-0000-00

導電高分子材料就是在高分子材料的基礎上，根據使用的要求，加入了相應的導電體，經過多重技術的處理之后，使其具有了較高的導電能力。而由于這種材料在制造的過程中，使用對材料的要求不高，使用的技術加工手段簡單，使用的生產成本較低，導電性能較好等原因，受到了社會各界的廣泛重視。因此，為了使導電高分子復合材料在當前階段中更好的應用，在當前的科學研究中，加強對其進行研究成為了必然趨勢。

1導電高分子復合材料的導電理論

1.1 統計滲濾模型

在高分子復合材料的導電理論中，首先就是統計滲濾模型，這一模型通常是幾何模型為基礎上建立的，就是將復合材料中基本物質使用一定技術將其抽象化，使其存在一定形狀的分散體系，然后根據一定的機理要求，將其進行重新的排列，使其重新組合成一個整體，使高分子材料中的基本物質成為了連續相，而加入的導電體材料根據其功能的不同，有些成為了連續相，有些成為了分散相，這些有效的分散相以及連續相，就在導電高分子復合材料中構造出了導電通道。在這一模型的基礎上，對導電高分子復合材料的電阻率與導電體進行深層次的分析，在兩者之間建立相應的聯系。最具有代表性的就是在建立統計滲濾模型時，根據不同的需求，將基本物質抽象為形狀、大小不同的球型、規則的多面體等，同時將導電體抽象成連續性的珠串等[1]。這種模型有效的將高分子材料的導電理論進行了闡述，但是其也具有一定的缺點，就是其只能使用在較為簡單的復合材料中，復合材料中只能有一種基本物質以及導電體材料，對于具有多種基本物質或者導電體材料的復合材料時，雖然也能建立相應的模型，但得到的理論與實際之間會存在較大的差異。

1.2 熱力學模型

隨著統計滲濾模型的使用，人們逐漸的發現其有一些缺點，例如在構建模型時，往往忽略了基本物質與導電體之間的作用關系，使得到的結果具有一定的偏差，不滿足當前社會發展的需求，在這種情況下，就研究出了熱力學模型來對導電高分子復合材料導電理論進行了闡述，使結果得到了很大的改進。這一理論是以熱力學原理的基礎上建立的，在這項理論中，認為構建導電通道的過程中，導電體處于臨界狀態的體積與模型中多余的自由能具有一定的聯系，當模型中多余的自由能達到一定的程度后，就會在模型的內部自動的構建出導電通道。并且，高分子材料中基本物質的熔融粘度較大，更好的阻止了平衡相的分離；導電體粒子的直徑較小，更好的幫助平衡相分離。使用這種模型來對導電高分子復合材料進行闡述與實際更加接近[2]。

2 導電高分子復合材料的特殊效應理論

導電高分子材料的性能往往不是一成不變的，在特定的環境中，其性能也會逐漸的在變化著。例如一些導電高分子復合材料在拉力或壓力的作用下，就會出現一些特別的效應，例如壓敏效應、拉敏效應等，可以根據這些特殊的效應來對地導電高分子復合材料進行闡述。

在壓敏、拉敏效應理論中，可以利用通道理論對其進行闡述。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，材料中的導電體相對就不是很多，使得導電體的分布不是很好，無法直接構造出導電通道，如果在這時向復合材料施壓，壓力不是很高時，沒有達到材料的最大臨界值，復合材料仍然具有高阻態；當所施加的壓力過高時，超過了最大臨界值，就會使復合材料發生一定的形變，使其內部構建出了導電通道，從而使其具有了導電性。在拉敏的情況下，材料含有大量的導電體，其內部具有一定的導電通道，這時在對其使用拉力時，當垃圾過大，超過最大臨界值時，復合材料就會發生形變，致使其全本具有的導電通道遭受了損壞，從而使復合材料不在具有導電性[3]。

3 導電高分子復合材料的應用以及發展趨勢

3.1 導電高分子復合材料的應用

導電高分子的原材料一般為聚合物或者具有導電效果較強的填充物，隨著科學技術的不斷發展，目前已經成功研制出了具有良好導電性的高分子復合材料，且隨著高分子復合材料的廣泛應用，也增加了抗靜電、電磁波屏蔽等功能，使得導電高分子材料獲得了巨大的技術突破，目前，根據導電高分子材料的性能不同，可以將其分為半導體材料、高導電體材料、熱敏導體材料等，其材料成分不僅有金屬材料，如銅、鋁等，同時也含有碳系聚合物，大大增加了導電高分子復合材料的穩定性，同時降低了制作成本。另外，由于導電高分子復合材料的優點，使得基于傳統的工作方式有了極大程度的改善，如在開關元件生產過程，傳統的導電材料的在開關中雖然能夠保證電流的有效傳輸，但是金屬材質會產生無用功率，同時導體過熱還會引發安全事故，因此，在開關元件的生產中應用高分子復合材料，能夠有效的保護用電安全，同時，利用高分子復合材料的熱效應，能夠制作出熱敏傳感器，提高能源的利用率，另外，導電高分子復合材料也在航電器的制作、煤電系統、建筑施工中有著廣泛的應用[4]。

3.2 導電高分子復合材料的研究進展

由于高分子復合材料具有非常良好的應用前景，因此，我國重視并鼓勵高分子復合材料研究的創新和發展，但是高分子復合材料具有較強的不穩定性，其性能容易受到制作工藝、制作環境等外在因素的影響，近年來，先進的導電理論指出尋研制能與復合材料穩定結合的導點模型是未來高分子復合材料的研究發展方向。隨著科學技術的不斷發展，目前已經得出復合體系的構建是建立導線模型的前提要素，利用拓撲學方法能夠有效的對復合材料的參數進行測量，同時能夠有效的觀測出不同添加劑對導電高分子復合材料的影響。由于高分子復合材料必須具有實用性，因此，導電高分子復合材料的研究上也偏向于增加其穩定性、輕便型、降低制作工藝與成本，同時使導電高分子復合材料能夠適應不同的溫度及濕度，擴大導電高分子復合材料的應用范圍，盡管在理論研究上存在諸多的困難，但是在應用方面已經取得了巨大的突破[5]。

4 總結

綜上所述，在現階段的發展中，導電高分子復合材料占據重要的作用，有效的對其進行使用，可以更好地促進社會的發展。并且隨著不斷對其進行研究，相關的理論知識已經得到了一定的發展，處在了一個瓶頸階段，很難在使其繼續發展。因此，在當前階段對導電高分子復合材料進行研究時，就要向著應用方面進行研究，使其在實際中起到更大的作用，有效的促進我國社會的發展。

參考文獻

[1]陸昶，胡小寧，赫玉欣等.特殊形態結構導電高分子復合材料的電學性能[J].材料研究學報，2012，07（01）：37.

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

[3]徐曉英，王世安，王輝.復合導電高分子材料微觀網絡結構及導電行為仿真分析[J].高電壓技術，2012，10（09）：2221.

[4]許向彬.通過微觀形態控制降低導電高分子復合材料逾滲值的研究進展[J].高分子通報，2009，09（07）：36.

[5]董奇志，朱俐英，余剛等.聚乳酸導電高分子復合材料的研究進展[J].材料導報，2013，03（21）：66.