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当代科学技术的进步推动了人类高品质生活的进程,而复合材料的出现推动了高新科技的发展,对现代科学技术的进步有着重要的作用。导电硅橡胶复合材料由于具有优良的导电性能,成为近年来电子封装材料领域的研究热点。同时导电硅橡胶复合材料具有独特的弹性体特点,其导电性在外加载荷(如机械应力或热应力)下会发生规律性变化,在当下这个智能化日趋明显的时代,其作为力敏类传感器材料的研究亦受到研究者的青睐。 本课题旨在对导电橡胶在受载条件下的导电行为进行研究。课题研究中,导电橡胶的受载分为两种形式:其一是导电橡胶在制备过程中受到外加载荷的作用,即在混炼均匀的液体导电橡胶模压成型后,置于电场环境中进行硫化,以期使导电填料在外载即电场诱导硫化环境中形成取向排列,从而影响其电性能;另一种受载是指硫化成型之后的导电橡胶在外加压力作用下的导电行为,即导电橡胶的压阻效应,为其在力敏类传感器中的应用提供理论支撑。 导电橡胶在电场环境下硫化成型,采用的橡胶基体为常温硫化硅橡胶,导电填料为200μm长碳纤维。实验中首先建立了电场诱导橡胶硫化成型实验平台,制取微观上具有明显纤维取向的材料;其次通过MATLAB软件对碳纤维的取向进行了计算,以期通过纤维取向率来评价导电橡胶的电性能;最后对导电橡胶在平行和垂直于电场方向上的电阻率进行了测试,并详细剖析了导电橡胶的导电各向异性,包括正各向异性和伪各向异性。研究中,应用有效介质理论(EMT)和库伦阻塞效应(CBE)对少量碳纤维填充导电橡胶电性能的伪各向异性分别进行了定量计算和定性分析,得到结果与实测一致。 导电橡胶在受压条件下导电行为的研究中,采用高温硫化橡胶为基体,三种不同长度碳纤维(25μm、100μm、500μm)为导电填料。研究中,首先对碳纤维填充导电橡胶的渗流特性进行探究,发现随着碳纤维长度的增大,渗流曲线左移;其次研究了导电橡胶的压阻效应,碳纤维的长度和填充量、外加载荷都会影响到其压阻特性;最后围绕导电橡胶的电阻蠕变和蠕变程度削弱方法展开论述,通过添加第二相粒子和引入外加助剂的方法,研究其对电阻蠕变行为的影响,发现适当添加镍包铝颗粒、玻璃微珠或增加交联剂,可有效削弱导电橡胶的电阻蠕变程度,而引入偶联剂并不能使其蠕变程度得到削弱。