碳纤维/芳纶纤维纸基复合材料电导率逾渗阈值的研究

发布时间：2020-12-11 01:49

　　本研究利用碳纤维和芳纶纤维通过湿法造纸成形技术制备导电纸基复合材料(CPCMs),探讨了碳纤维含量、长度与CPCMs导电逾渗阈值的相关性;并通过数值仿真软件Geodict模拟了CPCMs的结构,用于计算其电性能及导电逾渗阈值。结果表明,3 mm碳纤维制备的CPCMs表面电导率逾渗阈值为2. 25%,体积电导率逾渗阈值为2. 86%;不同长度碳纤维制备的CPCMs具有不同的电导率逾渗阈值,碳纤维长度2～9 mm范围内,随着碳纤维长度的增加,CPCMs的电导率逾渗阈值逐渐下降。模拟计算结果表明,当模拟区域大小为1 mm2时,2 mm长碳纤维的CPCMs模型逾渗阈值模拟结果与实验结果有较好的对应性。 

【文章来源】：中国造纸. 2020年06期 第8-14页 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

纤维原料微观形貌图

图4为CPCMs导电逾渗阈值随着碳纤维长度增加而变化的关系曲线。由图4可以看出，碳纤维长度对CPCPs电导率逾渗阈值的影响显著，当碳纤维长度从2 mm增加至3 mm时，CPCMs表面电导率逾渗阈值从10%显著降低至2.25%，体积电导率逾渗阈值从10%显著降低至2.86%；当碳纤维长度从3 mm增加至8 mm时，CPCMs表面电导率逾渗阈值从2.25%降低至0.50%，体积电导率逾渗阈值从2.86%降低至0.98%；当碳纤维长度在9 mm时，CPCMs表面电导率逾渗阈值为0.43%，体积电导率逾渗阈值略微降低至0.76%。因此，不同长度碳纤维制备的CPCMs具有不同的电导率逾渗阈值，当碳纤维长度在2～9 mm时，随着碳纤维长度的增加，能显著降低CPCMs的逾渗阈值。满足纤维分散前提下，根据导电性要求制备CPCMs时，添加的碳纤维长度越长，制备的CPCMs达到逾渗阈值所需碳纤维含量越小。笔者推测碳纤维长度导致CPCMs逾渗阈值差异可能的原因在于长纤维更容易搭接形成导电网络，碳纤维越长，相互接触越多，形成的有效导电网络所需要的碳纤维质量分数越少，因此电导率数据提升，同时逾渗阈值出现下降。为了验证这一原因，接下来对CPCMs结构进行建模，分析不同碳纤维长度形成的导电网络结构的差异。图3 碳纤维含量对CPCMs导电性能的影响

碳纤维含量对CPCMs导电性能的影响

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：2909681