導(dǎo)電涂料的導(dǎo)電機(jī)理

中國新型涂料網(wǎng)訊：
       均勻分散在成膜樹脂內(nèi)的導(dǎo)電填料含量超過一定值時(shí)，涂料電阻率迅速降低，表現(xiàn)出導(dǎo)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(dǎo)電涂料的導(dǎo)電機(jī)理與滲流理論密切聯(lián)系，主要包括導(dǎo)電回路的形成和電子的傳輸兩個(gè)方面。

       導(dǎo)電回路的形成

       理論研究認(rèn)為聚合物內(nèi)的導(dǎo)電填料含量達(dá)到滲流閾值后，復(fù)合體系內(nèi)的導(dǎo)電粒子便會(huì)彼此搭接或列隊(duì)形成三維導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)回路。導(dǎo)電粒子與聚合物混合時(shí)會(huì)形成界面，體系界面能過剩。導(dǎo)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(dǎo)電性能聯(lián)系起來，認(rèn)為滲流閾值是一個(gè)與體系界面能有關(guān)的函數(shù)，當(dāng)體系界面能過剩到接近極限值Δg*時(shí)，導(dǎo)電填料將產(chǎn)生團(tuán)聚避免界面能進(jìn)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(dǎo)率提升變緩并最終維持在恒定值。

       電子的傳輸

       導(dǎo)電回路的形成是從宏觀上來描述導(dǎo)電機(jī)理，而電子傳輸則是電流形成的微觀過程。填充型導(dǎo)電涂料的電子傳輸過程比較復(fù)雜，目前比較認(rèn)可的主要有導(dǎo)電通道理論、場致發(fā)射理論和隧道效應(yīng)理論。導(dǎo)電通道理論認(rèn)為電子是通過涂層內(nèi)彼此接觸的導(dǎo)電粒子來實(shí)現(xiàn)傳輸?shù)�，場致發(fā)射和隧道效應(yīng)理論則認(rèn)為在熱振動(dòng)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(dǎo)體粒子間遷移。大量研究表明CNTs或GNS含量較低時(shí)，導(dǎo)電涂層的交流電導(dǎo)率隨著頻率的提高而迅速增大，當(dāng)它們含量超過滲流閾值后，即使頻率變化，交流電導(dǎo)率依然保持穩(wěn)定。這是因?yàn)殡S著外場頻率的升高，光子能量相應(yīng)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(dǎo)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(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，故交流電導(dǎo)率不再隨頻率而改變。所以當(dāng)CNTs或GNS含量較高時(shí)，電子主要經(jīng)過導(dǎo)電通道進(jìn)行傳輸；當(dāng)其含量較低時(shí)，形成連續(xù)導(dǎo)電通道的幾率較小，這時(shí)電子主要通過場致發(fā)射和隧道效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)傳輸。