HDPE CB 复合材料电热平衡态的导电行为.pdf
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1、 HDPE/CB 复合材料电热平衡态的导电行为复合材料电热平衡态的导电行为 宋义虎*1 郑 强 1 章明秋2 (1. 浙江大学高分子科学与工程学系 杭州 310027 2. 中山大学材料科学研究所 广州 510275 E-mail: s_) 10 -2 10 -1 10 0 10 1 10 -3 10 -2 10 -1 10 0 slope = 1 Ta / oC 19 40 58 78 100 120 J/J0.5 E/E0.5 slope = -1 (2) (1) 样品表面温度 Ts与电场强度 E 的关系可以下式描述,其中 Ta为环境温度,Tsm为无穷 大电场强度下的极限自发热温度,为非线
2、性导电指数。E0.5为T2/ )( asms TT+=时的特征 电场强度,对应电流密度-电场强度(J-E)关系曲线上 J 的最大值(J0.5)。 填充型高分子复合材料的导电行为具有典型的非线性特征,除渗流(Percolation)转变、 电阻正温度系数(PTC)与负温度系数(NTC)效应以及压阻(Piezoresistance)效应外, 电场作用下 的自限温发热(Self-regulation heating)与稳态导电行为也备受关注。本文研究高密度聚乙烯/ 炭黑(HDPE/CB)复合材料在较宽电场强度范围内的自发热与稳态导电行为。 对样品施加电场 10 min 后,记录样品的表面温度以及流经
3、样品的电流,结果分别如图 1 与图 2 所示。 () + = 2 5 . 05 . 0 asmas 1 E E E E TTTT 2 在考虑电热功率与热耗散相平衡的情况下,由式(1)得到稳态电流密度 J 与电场强度 E 之间 的关系 + = 2 5 . 0 2 5 . 0 5 . 0 12/ E E E E JJ 10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 1 由图 2 可见,当 Ta 100 C 时,J/J0.5 E/E0.5关系曲线与环境温度无关。当基体处于半熔融 态(Ta = 100 C)时,E E0.5时,自发热引起渗流网络逐渐破坏,其贡献 超过电子隧道效应。移去电场瞬间所测试的
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