Ni-硅橡膠導(dǎo)電復(fù)合材料的粒徑效應(yīng).pdf

1、本文以硅橡膠(110型)為基體,以不同粒徑的鎳粉為導(dǎo)電填料,制成Ni/硅橡膠復(fù)合材料,利用掃描電鏡(SEM)對(duì)Ni/硅橡膠復(fù)合材料的形貌、結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。
　　 首先選擇了不同粒徑的Ni/硅橡膠復(fù)合材料(基體與填料質(zhì)量比為1:2.4),用山度SH-50型數(shù)顯推拉力計(jì)對(duì)樣品施加軸向壓力,用HP3457A型數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量樣品直流電阻并計(jì)算出電阻率。用Agilent4294A型阻抗分析儀測(cè)量樣品受壓后的交流電導(dǎo)G、電納B、電容C、損耗D

2、,并計(jì)算出交流電導(dǎo)率σ和介電常數(shù)ε'。描繪了粒徑對(duì)Ni/硅橡膠復(fù)合材料的電阻率的影響以及交流電導(dǎo)率σ、介電常數(shù)ε'、介電損耗D隨粒徑的變化頻譜;接著用HP3457A型數(shù)字萬(wàn)用表和ZC36型高阻儀對(duì)樣品的電阻進(jìn)行測(cè)量,繪制出粒徑對(duì)Ni/硅橡膠復(fù)合材料的滲流閾值影響曲線;然后對(duì)填料粒徑為200目的Ni/硅橡膠復(fù)合材料的磁電效應(yīng)進(jìn)行了討論,最后對(duì)不同粒徑填料的Ni/硅橡膠復(fù)合材料的磁電阻進(jìn)行了初步探討。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:
　　 (1)在相

3、同條件下,在相同質(zhì)量配比(2.4:1.0)下,在微米級(jí)別上隨著填料粒徑的減小,Ni/硅橡膠的電阻率對(duì)壓強(qiáng)更加敏感:在低壓強(qiáng)下,粒徑最大(74μm)的1＃樣品的△ρ/△p為1.73×104Ωm/kPa,當(dāng)粒徑減小為3μm時(shí)(4#樣品)其△ρ/△p增大到4.92×104Ωm/kPa。在735kPa的同一壓強(qiáng)下,填料粒徑為3μm的4#樣品的電阻率比1#樣品小9個(gè)數(shù)量級(jí)。填料粒徑為300nm的Ni/硅橡膠復(fù)合材料的電阻率在相同壓強(qiáng)下比粒徑最大(

4、74μm)的1#樣品還要大,說(shuō)明Ni/硅橡膠的壓敏性在3μm～300nm之間有一個(gè)拐點(diǎn)。
　　 (2)在微米級(jí)別上隨著填料粒徑的減小,復(fù)合材料的滲流閾值隨粒徑的減小而減小,填料粒徑為74μm的Ni/硅橡膠復(fù)合材料的滲流閾值由3.0:1逐漸減小到填料粒徑為3μm的復(fù)合材料的2.6:1。
　　 (3)在恒定壓強(qiáng)下,交流電導(dǎo)率σ隨時(shí)間逐漸增大,但其變化率隨時(shí)間的增長(zhǎng)逐漸減小。22分鐘后交流電導(dǎo)率σ趨于穩(wěn)定。在相同條件下,填料粒

5、徑處于微米級(jí)別的復(fù)合材料的交流電導(dǎo)率、介電常數(shù)和介電損耗均隨著粒徑的減小而增大。但當(dāng)填料粒徑減小到為300nm時(shí),樣品的電導(dǎo)率、介電常數(shù)和介電損耗反常減小,比填料粒徑為74μm的樣品還低,說(shuō)明Ni/硅橡膠的這些性質(zhì)在3μm～300nm之間也出現(xiàn)了一個(gè)拐點(diǎn)。
　　 (4)用磁強(qiáng)計(jì)測(cè)量出填料Ni為74μm的Ni/硅橡膠復(fù)合材料(Ni和硅橡膠質(zhì)量比2.7:1)有明顯的磁滯回線,說(shuō)明Ni/硅橡膠復(fù)合材料是鐵磁體材料;Ni/硅橡膠復(fù)合材料

6、在0～1500Gs的磁場(chǎng)中電阻有減小的趨勢(shì),當(dāng)磁場(chǎng)加到1500Gs以上時(shí),磁化已經(jīng)達(dá)到飽和,電阻隨著磁場(chǎng)的增大而增大。在磁場(chǎng)由0.5T減小到0T過(guò)程中,在大于1000Gs時(shí)隨著磁場(chǎng)的減小,電阻迅速減小,小于1000Gs時(shí)電阻又有小幅度增大,但是樣品電阻沒(méi)有回復(fù)到加磁場(chǎng)前的初始值,這與樣品還有剩磁有關(guān)。
　　 (5)未加壓力下,Ni/硅橡膠復(fù)合材料的磁電阻MR隨著粒徑變化曲線分為兩個(gè)區(qū)域:在磁場(chǎng)小于1500Gs時(shí),隨粒徑的減小磁電