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导电材料分类

   日期:2016-12-02    
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常用材料
常用的金属导电材料可分为:金属元素、合金(铜合金、铝合金等)、复合金属以及不以导电为主要功能的其他特殊用途的导电材料4类:
①金属元素(按电导率大小排列)有:银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、 钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅(Pb)等。
②合金,铜合金有:银铜、镉铜、铬铜、铍铜、锆铜等;铝合金有:铝镁硅、铝镁、铝镁铁、铝锆等。
③复合金属,可由3种加工方法获得:利用塑性加工进行复合;利用热扩散进行复合;利用镀层进行复合。高机械强度的复合金属有:铝包钢、钢铝电车线、铜包钢等;高电导率复合金属有:铜包铝、银复铝等;高弹性复合金属有:铜复铍、弹簧铜复铜等;耐高温复合金属有:铝复铁、铝黄铜复铜、镍包铜、镍包银等;耐腐蚀复合金属有:不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜包钢等。
④特殊功能导电材料是指不以导电为主要功能,而在电热、电磁、电光、电化学效应方面具有良好性能的导体材料。它们广泛应用在电工仪表、热工仪表、电器、电子及自动化装置的技术领域。如高电阻合金、电触头材料、电热材料、测温控温热电材料。重要的有银、镉、钨、铂、钯等元素的合金,铁铬铝合金、碳化硅、石墨等材料。
主要性能 :导电材料的电特性主要用电阻率表征。影响电阻率的因素有温度、杂质含量、冷变形、热处理等。温度的影响常以导电材料电阻率的温度系数表示。除接近熔点和超低温以外,在一般温度范围,电阻率随温度变化呈线性关系,可表示为
ρ=ρ0【1+α(t-t0)】式中ρ为温度t时的电阻率,ρ0为温度t0时的电阻率,t0通常取0℃或 20℃,α为电阻率的温度系数。如纯金属α为10-3~10-4℃-1,合金导体α为10-4~10-5℃-1。合金和杂质的影响表现为杂质与合金元素导致金属晶格发生畸变,造成电子被散射的概率增加,因而电阻率增加。
所以高电阻导电材料均由合金组成。冷变形影响常以电阻率的应力系数来表示,在弹性压缩或拉伸时,金属电阻率一般按下式规律变化 ρ=ρ0(1+Kσ)式中σ为应力,K 为应力系数。
压缩时K 为负值,ρ降低,拉伸时K 为正值,ρ增加,故导体经拉伸后电阻率增加。热处理所产生的影响是导电金属经冷拉变形后,强度和硬度增加,导电性和塑性下降。退火后晶粒发生回复、再结晶,晶粒缺陷减少,晶格畸变减少,内应力消除,电阻率降低。
复合材料
复合型高分子导电材料,由通用的高分子材料与各种导电性物质通过填充复合、表面复合或层积复合等方式而制得。主要品种有导电塑料、导电橡胶、导电纤维织物、导电涂料、导电胶粘剂以及透明导电薄膜等。
其性能与导电填料的种类、用量、粒度和状态以及它们在高分子材料中的分散状态有很大的关系。常用的导电填料有镍包石墨粉、镍包碳纤维炭黑、金属粉、金属箔片、金属纤维、碳纤维等。
结构材料
结构型高分子导电材料,是指高分子结构本身或经过掺杂之后具有导电功能的高分子材料。根据电导率的大小又可分为高分子半导体、高分子金属和高分子超导体。按照导电机理可分为电子导电高分子材料和离子导电高分子材料。电子导电高分子材料的结构特点是具有线型或面型大共轭体系,在热或光的作用下通过共轭π电子的活化而进行导电,电导率一般在半导体的范围。采用掺杂技术可使这类材料的导电性能大大提高。如在聚乙炔中掺杂少量碘,电导率可提高12个数量级,成为“高分子金属”。
经掺杂后的聚氮化硫,在超低温下可转变成高分子超导体。结构型高分子导电材料用于试制轻质塑料蓄电池、太阳能电池、传感器件、微波吸收材料以及试制半导体元器件等。但这类材料由于还存在稳定性差(特别是掺杂后的材料在空气中的氧化稳定性差)以及加工成型性、机械性能方面的问题,尚未进入实用阶段。
 
 
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