导电知识体系

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半导电屏蔽复合材料，是指通过在聚合物基体中添加导电炭黑、碳纳米管、其他金属导电填料等获得半导电特性，其导电性能与导电填料的类型和填充量、聚合物基体类型以及填料在聚合物基体中的分散情况等密切相关。

其导电机理可分为以下几种。

一、隧穿理论

聚合物基体中的导电填料随机分散形成分布导电区域，载流子（包括电子和空穴）在库仑力作用下发生局部迁移。

当导电填料含量较少时，导电填料之间的平均距离较大，载流子难以在填料间发生连续定向迁移，导电性能主要受聚合物基体中隧穿效应的影响。此时，复合材料中的载流子通过热振动越过填料间隙的势垒跃迁至邻近导电粒子，从而形成隧道电流导电。当微粒的德布罗意波长接近量子势垒时，载流子将以波动行为穿过势垒。

一般认为，当局域电场强度大于100MV/m时，且导电粒子（如炭黑）聚集体间距小于等于100Å(1Å=10的负10次方米，相当于0.1纳米)，即会产生隧穿效应。

二、场致发射理论

粒子间存在数纳米宽的界面势垒，当聚合物基体中的导电填料表面场强达到107V/cm时，填料中的电子有很大的概率通过界面势垒，发射到与之临近的导电粒子上，产生场致发射电流实现导电，即出现所谓场致发射现象。场致发射理论可认为是隧道效应的一种特殊形式，局限性较大。

三、逾渗理论

当导电炭黑填充含量达到一定阈值时，局部的导电填料直接接触或间距非常小（＜1nm)时，可以相互连接形成导电网络，电子在外电场作用下通过导电网络在复合材料内部移动形成通道电流。

体积电阻率随导电填料含量的增加呈指数型减小，此时，导电填料之间相互接触，载流子沿逾渗路径传输。

四、多种导电理论的互相作用

上述导电理论均存在于半导电复合材料载流子传导过程中，其半导电特性为多种理论互相作用的结果，受导电填料与聚合物基体特性的影响。

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