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News 镍/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变

镍/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变

日期: 2020-05-09
浏览次数: 14

/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变

田可邓华*傅强*

 

在前期工作中,我们通过采用一种基于热塑性聚氨酯(TPU)和镍(Ni)金属颗粒的简便、低成本的熔融共混和压制成型工艺,发现该复合材料体系的应变敏感行为与填料的含量有密切关系。当填料含量为25 vol%时,复合材料电阻率随拉伸应变指数增大(即负压导效应)。但是,当填料含量达到或超过27.5 vol%时,复合材料的电阻率表现出在小拉伸应变下急剧降低的现象(即正压导应)。我们利用扫描电子显微镜(SEM)观察到了一种拉伸诱导的导电网络形成现象,该现象被认为是导致复合材料电阻在小应变下急剧降低的主要原因。但是,在这2种含量下导电粒子拉伸时的运动状态以及这些导电颗粒是如何在应变下相互搭接成连续的导电网络的机理尚不清楚。

本文通过交流阻抗分析进一步揭示了Ni/TPU复合材料在2种不同含量下表现出截然不同拉敏性能的机理。对于27.5 vol%填料含量的复合材料,由于含量接近逾渗区域,且在外力作用下团聚体维度发生了变化,由需要高逾渗含量的零维转变为较低逾渗含量的一维形貌。这种转变使得复合材料的逾渗在拉伸下提前到来,即出现了拉伸逾渗现象。而对于25 vol%填料含量的复合材料,团聚体的维度在拉伸过程中也出现类似的转变,但由于含量太低,在拉伸下依然是导电网络破坏占主导地位,即在拉伸下电阻增大。本工作为应变敏感导电高分子复合材料在应变下导电网络的变化提供了更深的理解,并为导电高分子复合材料的网络结构设计提供了新思路。

 镍/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变

Figure.1  Schematic illustration ofthe evolution of conductive particles in aggregate under tensile strain for TPUcomposites with (a) 27.5 vol% and (b) 25 vol% filler loadings and the evolutionof conductive network under tensile strain for TPU composites with (c) 27.5vol% and (d) 25 vol% filler loadings.

 

原文链接:https://kns.cnki.net/kns/brief/default_result.aspx

高分子学报


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