橡胶本身是一种电绝缘体,但在添加导电填料(如炭黑、金属粉末等)后,可以制成具有导电性能的复合材料,即导电橡胶。导电橡胶的导电机理主要有以下几种:
填料粒子在橡胶中相互靠近,形成链锁结构,使得填料粒子的π电子可以通过链锁传递移动,从而实现电流通过。这种机理需要一定的填料用量才能表现出强导电性。
当导电颗粒间不互相接触时,颗粒间存在聚合物隔离层,阻碍了自由电子的定向运动。电子具有穿过隔离层的可能性,称为贯穿效应。当隔离层厚度小到一定程度时,电子可以容易地穿过,使绝缘层变为导电层。
在某些高分子材料中,发现其电压和电流特性不符合欧姆定律,可能与电场放射有关。
导电硅橡胶在电场作用下,导电粒子之间的距离发生变化,载流子在粒子之间进行隧穿,形成导电通道。此外,导电粒子的形状、粒径、分布均匀性、填充密度等因素也会影响导电性能。
导电橡胶中的导电颗粒在受到电磁波作用时,自由电子会受到干扰,产生与外界电磁场相反的电磁场,从而削弱电磁干扰波的作用。同时,导电颗粒在受到电磁波作用时,自由电子的运动会产生热量,实现电磁干扰波向热能的转化。
通过以上几种机理,导电橡胶在电子、电气、航空航天等领域得到了广泛应用。导电橡胶的使用不仅提高了电子产品的导电效率,还具有良好的电磁密封和水汽密封能力。