《表1 不同高分子复合材料的渗流阈值》

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《碳系/高分子导电复合材料研究现状》

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在解释碳系填料为什么可以使高分子复合材料具备导电性这一方面，目前较为成熟的理论分别是宏观的“渗流理论”[11]和量子力学的“隧道效应”理论[12-13]。由于本文所列举的国内外研究成果均为符合“渗流理论”的复合型导电高分子材料，因此不对量子力学的“隧道效应”理论进行阐述。渗流理论的基本原理由Kirkpatrick在《渗流和传导》一文中作了说明[11]。该理论认为，将导电填料加入到高分子基体后，当导电填料颗粒相互接触或颗粒间距足够小时，可以在高分子基体内部产生导电通路[14]。当导电填料的加入量足够大时，原本处于绝缘状态的高分子材料就会转变为导体，而此时高分子基体的内部也就形成了较为完整的导电通路。渗流理论的实质是揭示了电阻率与导电填料含量之间的非线性关系[15-16]，在这一理论中，复合材料可以最终由绝缘体转变为导体的关键因素在于导电填料的添加量达到了某一临界值。当达到这一临界值时，均匀分散在高分子基体中的导电填料便会因彼此接触而形成完善的导电网络，此时复合材料的电阻率会出现急剧下降，这时的导电填料浓度被称为导电渗流阈值[17]。表1总结了几种碳系/高分子复合材料的导电渗流阈值。