导电通道理论
导电通道理论探讨了复合材料中导电路径的形成,尤其关心电性能与导电填料的关联。这一理论最早由Kemp提出,随后Parkinson、Iabgood、Bulgin等学者对其进行了进一步的修正与完善。
通常,当导电粒子在材料中互相接触并形成连续的链状网络或当这些粒子之间的距离小于100nm时,就能形成电流的传导通道。当这些处于接触状态的导电粒子数量多、形成的网络更加密集,并且它们之间的距离缩短时,复合材料的导电率就会相应增高。
一般情况下,具有大聚集体的导电微粒更容易形成这样的连续导电链。由于炭黑的粒径小且比表面积大,它尤其容易形成导电网络。为了深入理解这种网络的形成,学者引入了“粒子平均接触数”m的概念。通常,当导电粒子呈球状形态时,在粒子接触数m为2至12之间,导电网络开始逐渐形成。
然而,影响复合材料电导率的因素不止如此,其中包括导电粒子的接触电阻、粒子间的间隙、以及粒子的接触数量。有些研究者发现,即使导电粒子还没有完全形成连续的链条或者粒子间的距离相对较大,仍然会出现导电现象。例如,Polley和Boonstra使用电子显微镜观察发现,即使炭黑粒子没有紧密连接,或是导电胶在被拉长后仍能导电。对于这类现象,传统的导电信道理论解释起来较为困难。