碳纳米管聚合物复合材料导电性能研究

提出了聚合物基碳纳米管的交叠接触模型。深入探讨了碳纳米管和聚合物两种组分材料各自的电导率与质量分数、碳纳米管的几何参数和碳纳米管连接处聚合物基质填缝小区域中的电子隧道效应等因素对碳纳米管聚合物复合材料导电性能的影响,导出了碳纳米管聚合物复合材料的电导率公式。数值计算了不同条件下多壁碳纳米管苯氧基复合材料和多壁碳纳米管聚苯醚砜复合材料的电导率对数。模拟结果表明:适当增加碳纳米管的质量分数能显著改善复合材料的导电性能;增大碳纳米管的弯曲度会导致材料的导电性能明显减弱;对于每一种碳纳米管聚合物复合材料,碳纳米管质量分数存在一个临界值,超过临界值时,随着碳纳米管质量分数增加,电导率的增加逐渐变缓,并最终趋于一个定值,即在复合物中形成了比较稳定的导电网络。理论值与已获得的实验数据相吻合。