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导电高分子材料具有特殊的结构和优异的物理化学性能,具有易成型、质量轻、结构易变等良好的力学性能,在能源、光电子器件、传感器、以及电磁屏蔽、金属防腐和隐身技术上有着广泛、诱人的应用前景。因而对导电高分子材料的研究引起了人们浓厚的兴趣,成为近年来材料科学领域中一个非常令人注目的热点。
本文采取固相反应法制备高温超导YBa2Cu307-δ材料,用高温超导材料、镍粉(Ni)按-定比例作为导电填料,以丁腈橡胶、硅橡胶为基体合成高温超导-硅橡胶、高温超导-金属(Ni)-硅橡胶、高温超导-丁腈橡胶、镍粉-硅橡胶等几组复合材料样品。分别测量样品的压阻效应、R-T关系、电输运性质和介电特性及PTC效应。测量结果表明:
(1) 超导-高分子复合材料的电阻率随压强的增加呈指数衰减,在10MPa压强作用下,材料的电阻降低10个数量级,复合材料的电阻对压强的敏感性比较明显。通过对超导-金属(Ni)-高分子复合材料压敏特性测量,发现这种复合材料的电阻率对压强敏感性可以通过适量添加金属(Ni)来有效地调节。
(2) 超导-金属-高分子复合材料的电阻率随温度的变化关系表明:超导-高分子复合材料的电阻率随温度的降低变化不大,而添加少量镍粉的超导-金属-高分子复合材料的电阻率在150K以下有一个突然下降,这可能是由于镍粉在复合材料中的连接作用所致。
(3) 通过测量超导-丁腈橡胶高分子复合材料的介电特性,发现该材料的介电常数随着YBa2Cu3O7-δ含量的增加而增加,介电损耗变化却不明显。因此,加入适量的YBa2Cu3O7-δ在某种程度上是可以调节材料的介电常数;同时从该材料的介电常数随温度变化曲线可看出该材料的介电常数在高频时具有良好的温度稳定性;超导-高分子复合材料的伏-安特性曲线表示为:当加载电压较低时,伏-安特性曲线近似线性,当加载电压较高时,导电复合材料的伏-安特性曲线明显地偏离线性,显示出较明显的非欧姆性。
(4) 金属镍粉(Ni)-硅橡胶压敏复合材料电阻-压力、电阻-温度测量表明:该复合材料不仅具有明显的压阻效应,而且还具有很好的PTC强度变化现象,同时该复合材料的PTC特性随温度受热膨胀变化又具有很好的一致性。分别运用渗滤理论和隧道效应理论对该材料的压阻效应及PTC效应做了理论解释。