活性炭環(huán)氧梯度復(fù)合材料的直流電導(dǎo)率
活性炭環(huán)氧梯度復(fù)合材料的直流電導(dǎo)率
活性炭功能梯度復(fù)合材料是一類具有獨(dú)特性能的新型復(fù)合材料。它們的分級(jí)特性可以用于航天器的熱保護(hù)，也可以用作熱電轉(zhuǎn)換器來節(jié)約能源。由于它們的多功能性，它們也廣泛用于納米、光電和熱電材料。活性炭增強(qiáng)功能梯度復(fù)合材料的未來應(yīng)用有望成為獨(dú)特的材料，在航空航天、能源、汽車和結(jié)構(gòu)工業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域具有廣泛的可能性。這些材料可用作氣體吸附劑、探針、化學(xué)傳感器、納米管、納米反應(yīng)器等。
活性炭環(huán)氧梯度復(fù)合材料的測量方法
活性炭環(huán)氧樹脂復(fù)合材料與純環(huán)氧樹脂相比，添加1%和5%體積的活性炭后，環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料的彎曲性能有所提高。與純環(huán)氧樹脂相比，觀察到彎曲強(qiáng)度和模量顯著增加。還研究了氫氧化鉀和磷酸處理對(duì)活性炭環(huán)氧納米復(fù)合材料的影響。兩種復(fù)合材料的彎曲韌性都在0.79和0.92J之間。電阻率測量是使用靜電計(jì)在28℃至150℃的溫度范圍內(nèi)測量活性炭環(huán)氧樹脂梯度樣品的電阻(R)值。加熱速率保持恒定在1℃/分鐘。
活性炭樣品的導(dǎo)電變化
活性炭環(huán)氧梯度復(fù)合材料在距外圍不同距離處的密度。這表明與外圍距離的增加會(huì)降低復(fù)合材料的密度。這是由于活性炭含量的減少。圖1顯示了活性炭粉末填充環(huán)氧樹脂樣品1的直流電導(dǎo)率隨溫度的變化。在該圖中，直流電導(dǎo)率在108℃時(shí)增加，然后在112℃時(shí)變得恒定，直到128℃，然后突然增加直流電導(dǎo)率在128℃后升高，最高可達(dá)150℃。
圖1：活性炭樣品1的直流電導(dǎo)率隨溫度的變化。
活性炭復(fù)合材料樣品2的直流電導(dǎo)率隨溫度的變化在圖2顯示。該圖表明，在高達(dá)98℃時(shí)，直流電導(dǎo)率沒有增加。在106℃之后，隨著溫度的升高，直流電導(dǎo)率突然增加，并且在138℃的溫度下發(fā)現(xiàn)了一個(gè)峰值。該圖顯示，在所有溫度下，隨著活性炭粉末含量的增加，直流電導(dǎo)率增加。另一個(gè)重要的觀察結(jié)果是，隨著活性炭粉末含量的增加，峰值向高溫側(cè)移動(dòng)。
圖2：活性炭樣品2的直流電導(dǎo)率隨溫度的變化。
增強(qiáng)電導(dǎo)率當(dāng)活性炭含量的體積百分比增加或減少時(shí)，材料表現(xiàn)出電阻率的變化。隨著溫度的升高，加熱會(huì)影響聚合物材料的導(dǎo)電性。與較大結(jié)構(gòu)的炭黑聚集體相比，隨著溫度的升高，聚合物會(huì)膨脹，并且聚集體之間的顆粒間距離會(huì)增加，這會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的破壞，因此電阻率會(huì)隨著溫度的升高而增加。
活性炭環(huán)氧梯度復(fù)合材料的直流電導(dǎo)率值從樣品1到樣品2增加。這表明存在漸變結(jié)構(gòu)。活性炭含量的增加增加了直流電導(dǎo)率。在不同樣品的直流電導(dǎo)率圖中觀察到不同的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。隨著活性炭含量的增加，轉(zhuǎn)變溫度向較低的一側(cè)移動(dòng)?；罨茈S著樣品中活性炭含量的增加而降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種材料可以開發(fā)用于所需的電氣應(yīng)用，漸變聚合物復(fù)合材料表現(xiàn)出可變電阻率行為，可在電磁屏蔽、抗靜電、耐腐蝕涂層、導(dǎo)電能力、發(fā)光設(shè)備、電池和傳感器方面具有潛在應(yīng)用。
本文作者：董帝豪
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