复合型导电高分子材料及其温敏行为
复合型导电高分子材料(CPCs)是将一种或几种导电填料与一种或几种高分子基体复合制备而成。CPCs的温敏响应行为是指复合材料的电阻随温度场的变化而变化,包括随温度升高电阻升高的正温度系数效应(PTC)和随温度升高电阻下降的负温度系数效应(NTC)。
PTC效应：随着温度的升高,PTC型CPCs电阻逐渐升高,在高分子基体熔点附近达到最大值。
NTC效应：随着温度的继续升高,电阻反而下降,表现为NTC效应。
NTC效应的减弱或消除
NTC效应的存在限制了PTC型CPCs的推广应用,目前文献报道的消除或减弱NTC效应方法主要包括双PTC效应法,交联法,导电填料或基体改性等。通过各种方法减弱NTC效应对PTC型CPCs具有重要意义。
NTC型导电高分子复合材料
NTC型CPCs是指随着温度的升高,电阻逐渐下降的复合材料。NTC热敏电阻可以被广泛应用于电流补偿,智能转换材料,温度测量和控制等领域 。相对于传统的陶瓷基NTC热敏电阻,NTC型CPCs具有材料来源广,易于成型加工,价格低等优点,因而具有重要的研究意义。到目前为止,NTC型CPCs的研究报道非常少,其难点是高分子基质体积膨胀对导电网络的破坏效应。
例如：通过溶液-热压成型法制备了具有隔离-双逾渗结构的石墨烯/PA6/UHMWPE、CB/PA6/UHMWPE和CNTs/PA6/UHMWPE三种CPCs。当温度从30℃升至260℃时，石墨/PA6/UHMWPE的电阻率从9700Ω·cn降至19000Ω·cm而另外两种复合材料均呈现出PTC效应。这是因为在升温过程中,卷曲的片状石墨烯在高分子链作用下趋向伸直,形成了更好的导电通路。
研究意义
基于CPCs温敏响应行为的潜在应用价值,研究者深入研究了PTC型CPCs的性能调控,如提高PTC效应可重复性,调控PTC强度,降低PTC转变温度等。但是由于CPCs的温敏响应行为受多种因素影响,如基体和填料种类,测试条件,复合材料微观结构等,普遍适用的PTC机理仍然需要进一步探究。前期温敏行为的研究主要侧重于性能分析,温敏响应行为与复合材料微观结构在线检测相结合方法将有利于PTC效应机理的深入分析。
文献引用
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作者：黄佳誉
组员：王子馨 罗子力 盛俊杰 张雨生
