目前，導(dǎo)電橡膠制品作為功能性橡膠制品發(fā)展很快，應(yīng)用范圍日趨廣泛。本文主要介紹橡膠的導(dǎo)電機理、影響橡膠導(dǎo)電性能的因素以及導(dǎo)電橡膠的品種和應(yīng)用。

導(dǎo)電機理

導(dǎo)電橡膠屬于復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料,其導(dǎo)電機理主要有宏觀滲流理論(導(dǎo)電通路機理)、微觀量子力學(xué)隧道效應(yīng)和微觀量子力學(xué)場致發(fā)射效應(yīng)。

(1)導(dǎo)電通路機理當(dāng)橡膠中導(dǎo)電填料用量增大到某一臨界值時，橡膠內(nèi)部形成較完整的導(dǎo)電通路網(wǎng)絡(luò)，橡膠的電阻率會急劇下降。在電阻率與導(dǎo)電填料用量的關(guān)系中，存在一個狹窄的突變區(qū)域，在此區(qū)域內(nèi)導(dǎo)電填料用量的任何微小變化都會導(dǎo)致橡膠電阻率顯著變化，這種現(xiàn)象稱為滲濾現(xiàn)象，導(dǎo)電填料的臨界用量通常稱為滲濾值。

(2)隧道效應(yīng)當(dāng)導(dǎo)電填料用量較小時，橡膠基體內(nèi)部導(dǎo)電粒子間距較大，復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)中尚未形成導(dǎo)電通路網(wǎng)絡(luò)，此時仍可能存在導(dǎo)電現(xiàn)象，這種導(dǎo)電現(xiàn)象是由熱振動電子在導(dǎo)電粒子之間的遷移所致，導(dǎo)電電流是導(dǎo)電粒子間隙寬度的指數(shù)函數(shù)。隧道效應(yīng)幾乎僅僅發(fā)生在距離很接近的導(dǎo)電粒子之間，間隙過大的導(dǎo)電粒子之間沒有電流傳導(dǎo)。

(3)場致發(fā)射效應(yīng)

當(dāng)導(dǎo)電填料用量較小、橡膠基體內(nèi)部導(dǎo)電粒子間距較大時，若導(dǎo)電粒子內(nèi)部電場很強，電子將有很大幾率飛躍聚合物界面勢壘,躍遷到相鄰導(dǎo)電粒子上，產(chǎn)生場致發(fā)射電流,形成導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

導(dǎo)電通路機理、隧道效應(yīng)和場致發(fā)射效應(yīng)在導(dǎo)電橡膠中同時存在，在不同條件下可能是以某一種或某兩種機理為主。當(dāng)導(dǎo)電填料在臨界用量以上時，導(dǎo)電通路為主要傳導(dǎo)方式，即以導(dǎo)電通路機理為主;當(dāng)導(dǎo)電填料用量較小或外加電壓較小時，孤立電子或其聚集體的間隙較大而無法參與導(dǎo)電，熱振動受激電子發(fā)生躍遷,形成較大隧道電流，此時以隧道效應(yīng)為主；當(dāng)填料用量較小、粒子間內(nèi)部電場很強時，基體隔層相當(dāng)于內(nèi)部分布電容,此時場致發(fā)射效應(yīng)更為顯著。