Ni-硅橡膠導電復合材料的粒徑效應.pdf

1、本文以硅橡膠(110型)為基體,以不同粒徑的鎳粉為導電填料,制成Ni/硅橡膠復合材料,利用掃描電鏡(SEM)對Ni/硅橡膠復合材料的形貌、結構進行分析。
　　 首先選擇了不同粒徑的Ni/硅橡膠復合材料(基體與填料質量比為1:2.4),用山度SH-50型數顯推拉力計對樣品施加軸向壓力,用HP3457A型數字萬用表測量樣品直流電阻并計算出電阻率。用Agilent4294A型阻抗分析儀測量樣品受壓后的交流電導G、電納B、電容C、損耗D

2、,并計算出交流電導率σ和介電常數ε'。描繪了粒徑對Ni/硅橡膠復合材料的電阻率的影響以及交流電導率σ、介電常數ε'、介電損耗D隨粒徑的變化頻譜;接著用HP3457A型數字萬用表和ZC36型高阻儀對樣品的電阻進行測量,繪制出粒徑對Ni/硅橡膠復合材料的滲流閾值影響曲線;然后對填料粒徑為200目的Ni/硅橡膠復合材料的磁電效應進行了討論,最后對不同粒徑填料的Ni/硅橡膠復合材料的磁電阻進行了初步探討。實驗結果表明:
　　 (1)在相

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

4、74μm)的1#樣品還要大,說明Ni/硅橡膠的壓敏性在3μm～300nm之間有一個拐點。
　　 (2)在微米級別上隨著填料粒徑的減小,復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的復合材料的2.6:1。
　　 (3)在恒定壓強下,交流電導率σ隨時間逐漸增大,但其變化率隨時間的增長逐漸減小。22分鐘后交流電導率σ趨于穩(wěn)定。在相同條件下,填料粒

5、徑處于微米級別的復合材料的交流電導率、介電常數和介電損耗均隨著粒徑的減小而增大。但當填料粒徑減小到為300nm時,樣品的電導率、介電常數和介電損耗反常減小,比填料粒徑為74μm的樣品還低,說明Ni/硅橡膠的這些性質在3μm～300nm之間也出現了一個拐點。
　　 (4)用磁強計測量出填料Ni為74μm的Ni/硅橡膠復合材料(Ni和硅橡膠質量比2.7:1)有明顯的磁滯回線,說明Ni/硅橡膠復合材料是鐵磁體材料;Ni/硅橡膠復合材料

6、在0～1500Gs的磁場中電阻有減小的趨勢,當磁場加到1500Gs以上時,磁化已經達到飽和,電阻隨著磁場的增大而增大。在磁場由0.5T減小到0T過程中,在大于1000Gs時隨著磁場的減小,電阻迅速減小,小于1000Gs時電阻又有小幅度增大,但是樣品電阻沒有回復到加磁場前的初始值,這與樣品還有剩磁有關。
　　 (5)未加壓力下,Ni/硅橡膠復合材料的磁電阻MR隨著粒徑變化曲線分為兩個區(qū)域:在磁場小于1500Gs時,隨粒徑的減小磁電