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LDPE炭黑导电复合材料电学及力学性能研究
LDPE炭黑导电复合材料电学及力学性能研究
摘要:
本文研究了LDPE（低密度聚乙烯）炭黑导电复合材料的电学和力学性能。通过改变炭黑填充剂的含量，并探究不同填充剂含量对复合材料性能的影响。结果表明，随着炭黑填充剂含量的增加，复合材料的导电性能和力学性能均得到了显著提高。这些结果表明，炭黑填充剂在LDPE复合材料中具有良好的导电和增强性能，适用于电子元件和结构材料的应用。
1.引言
导电复合材料在电子、电力和机械工程等领域中具有广泛的应用。其中，炭黑是一种常用的导电填充剂，可以通过在聚合物基体中形成连通网络来实现材料的导电性能。LDPE是一种常用的聚合物基体材料，具有良好的绝缘性能和可加工性。因此，将炭黑作为导电填充剂加入到LDPE中，可以制备出导电复合材料，并且可以调控复合材料的电学和力学性能。本文旨在探究LDPE炭黑导电复合材料的电学和力学性能，并研究炭黑填充剂含量对复合材料性能的影响。
2.实验方法
采用熔融混炼法制备LDPE炭黑导电复合材料。将LDPE和炭黑填充剂按照一定比例混合，然后在熔融状态下使用双螺杆挤出机将其加工成片状材料。通过改变炭黑填充剂含量，制备不同组成的导电复合材料。
3.结果与讨论
通过电阻率测试和拉伸试验研究了LDPE炭黑导电复合材料的电学和力学性能。
首先，研究了炭黑填充剂含量对复合材料电阻率的影响。实验结果表明，随着炭黑填充剂含量的增加，复合材料的电阻率呈现出逐渐下降的趋势。这是因为炭黑填充剂能够形成导电网络，增加了材料的导电性能。当炭黑填充剂含量达到一定比例时，复合材料达到了导电状态。
其次，研究了不同炭黑填充剂含量对复合材料力学性能的影响。实验结果表明，随着炭黑填充剂含量的增加，复合材料的强度和刚性均得到了提高。炭黑填充剂能够增加材料的填充效应，提高了复合材料的强度。然而，当炭黑填充剂含量过高时，炭黑颗粒之间的相互作用会导致材料的脆性增加，从而降低了材料的韧性。因此，在实际应用中需要选择适当的炭黑填充剂含量，以在保持较好力学性能的同时实现导电要求。
最后，研究了复合材料的导电机制。通过扫描电子显微镜和导电性能测试，发现炭黑填充剂能够形成导电网络，其导电机制主要是电子隧穿和电子跃迁。
4.结论
本文研究了LDPE炭黑导电复合材料的电学和力学性能，并探究了炭黑填充剂含量对复合材料性能的影响。实验结果表明，随着炭黑填充剂含量的增加，复合材料的导电性能和力学性能均得到了显著提高。这些结果表明，炭黑填充剂在LDPE复合材料中具有良好的导电和增强性能，适用于电子元件和结构材料的应用。未来的研究可以进一步探究炭黑填充剂的粒径、形状等对复合材料性能的影响，以及开发其他导电填充剂，提高复合材料的性能。