导电橡胶及其应用

导电橡胶及其应用

摘 要：介绍了导电橡胶的导电机理和应用。导电机理主要有宏观渗滤理论即导电通路机理和量子力学隧道效应理论；导电橡胶主要有等向性导电橡胶、异向性导电橡胶、压敏导电橡胶、电磁屏蔽用导电橡胶和抗静电导电橡胶等。

关键词：导电橡胶 导电机理 电磁屏蔽

近年来，随着电子工业和信息技术的迅速发展，电子产品间产生的电磁干扰问题越来越明显。电磁干扰、电磁辐射及静电等问题已经给人们的日常生活和工农业生产带来了很大的影响。如何有效地降低电子产品间的电磁干扰、电磁辐射等问题成为了各国专家研究的热点。电磁屏蔽是电磁干扰防护控制的最基本方法之一，其功能有两个：一是控制辐射区域内部的电磁波，不使其越出某一区域；二是防止外来的辐射进入某一区域。通过吸收、反射和多重反射，电磁波的能量在传播过程中被损耗到不会干扰仪器正常工作的程度[1，2]。导电橡胶以其良好的导电性、延展性、弹性、环境密封性和耐介质腐蚀性，在电磁屏蔽领域得到了广泛应用。

导电橡胶通常是指体积电阻在109Ω·cm以内的橡胶。导电橡胶按导电本质的不同，分为结构型[3，4]和复合型两种[5，6]。前者是从改变材料结构来实现其导电能力；而后者是采用向材料中加入各种导电填料的办法实现其导电能力。由于复合型导电橡胶具有成本低、工艺简单、易于加工等特点，已被广泛应用于抗静电材料、导电涂料、导电薄膜、正温度系数材料以及电磁波屏蔽材料等领域。

一、导电机理

自从复合型导电橡胶问世以来，人们对其导电机理进行了广泛的研究。复合型导电橡胶的导电机理十分复杂，通常从导电通路如何形成和材料形成导电通路后如何导电两个方面进行研究。目前，比较流行的理论主要有宏观渗滤理论，即导电通路理论和量子力学隧道效应理论。

1.宏观渗滤理论（导电通路机理）

宏观渗滤理论主要研究电阻率和填料浓度的关系，并不涉及导电的本质，只是从宏观角度解释复合材料的导电现象，该理论认为复合材料体系内部的导电是通过导电填料在基体中相互衔接形成连续的导电网络提供电子流动通道来实现的。即当橡胶中导电填料用量增大到某一临界值时，橡胶内部形成较完整的导电通路网络，橡胶的电阻率会急剧下降。在电阻率与导电填料用量的关系中，存在一个狭窄的突变区域，在此区域内导电填料用量的任何微小变化都会导致橡胶电阻率显著变化，这种现象称为渗滤现象，导电填料的临界用量通常称为渗滤值。

2.量子力学隧道效应理论

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