复合型导电高分子的NTC效应

合集下载

复合型导电高分子的NTC效应

复合型导电高分子的NTC效应

复合型导电高分子的NTC效应【摘要】复合型导电高分子在温度场中可以表现出正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)效应,相对于NTC效应,PTC效应已经在产生机理、材料制备、影响因素等方面被研究者广泛研究。

本文综述了熔融态复合型导电高分子、复合型导电高分子泡沫和各向异性复合型导电高分子的NTC效应,概括了降低或消除NTC效应的方法,并对NTC材料的应用前景进行了展望。

【关键词】导电;高分子;NTC效应;复合材料导电高分子复合材料(conductive polymer composites, CPCs)对温度场的响应行为主要表现为PTC和NTC效应,PTC材料已经在电路过流保护元件、自限温加热器、装置温度和温敏传感器等领域广泛应用。

一方面,PTC材料在熔融态下往往伴随着NTC效应,这限制了PTC材料的推广应用;另一方面,NTC材料可以用来作为灵敏开关与警报装置相连,用于需要温度限制的领域。

此,对CPCs 的NTC效应的研究具有重要的意义。

本文综述了熔融态CPCs、CPCs泡沫、各向异性CPCs的NTC效应,概括了消除或降低NTC效应的方法,并对CPCs的NTC效应的应用前景进行了展望。

1.各向同性复合型导电高分子的NTC效应1.1熔融态下复合型导电高分子的NTC效应复合型导电高分子的电阻率随温度的升高而增大,表现为PTC效应,在高分子转变温度(Tg或Tm)处电阻率达到最大值,然而随着温度的继续升高,电阻率表现为下降的趋势,呈现出NTC效应,其典型的PTC复合材料阻温曲线图一般分为三个明显的区域:随温度的升高,复合材料电阻率逐渐增大;温度继续升高,复合材料电阻率迅速增加(可增大1.5-8个数量级),并达到一个极限值,发生导体到绝缘体的转变,呈现PTC效应;此后,复合材料电阻率随温度升高而下降,呈现NTC效应。

1.2复合型导电高分子泡沫的NTC效应NTC效应一般发生在熔融态的复合型导电高分子,由于高分子基体粘度的降低,导电填料重新组装形成导电网络,这种NTC效应往往会限制PTC材料的使用。

NTC热敏电阻原理及应用资料

NTC热敏电阻原理及应用资料

NTC热敏电阻原理及应用资料NTC热敏电阻是一种电阻值随温度变化的电阻器件,NTC即Negative Temperature Coefficient的缩写,意思是负温度系数。

其电阻值随温度的升高而下降,这是因为NTC热敏电阻的材料具有随温度上升,电子浓度增加,电阻减小的特性。

NTC热敏电阻的原理是基于半导体材料的特性。

在室温下,材料中的导电能力主要由载流子提供,当温度升高时,载流子的激发和活动增加,电子浓度增加,而导致电阻值下降。

不同材料的NTC热敏电阻具有不同的温度系数,其中具有较大负温度系数的材料可以用来测量高温,而具有较小负温度系数的材料则可以用来测量低温。

1.温度测量与控制:NTC热敏电阻可以直接作为温度传感器使用,常用于温度测量和控制领域。

它们可以测量物体表面温度、液体温度和空气温度等。

2.功率电子器件的保护:NTC热敏电阻可以用于电源电路、发动机和电机等设备中,用来保护功率电子器件。

当器件温度升高超过设定值,NTC热敏电阻的电阻值将迅速下降,从而触发过流或过温保护,避免电子器件的损坏。

3.温度补偿:由于NTC热敏电阻的电阻值随温度变化,可以用于温度自动补偿电路中。

例如,在电子设备中,微电流增大会导致偏移,而将NTC热敏电阻与其他元件串联,可以实现自动补偿,减小传感器的偏差。

4.温度补偿电源:NTC热敏电阻可以用来补偿电源的温度系数,保持电源的稳定性。

在高温环境下,NTC热敏电阻的电阻值下降,从而提高电源输出电压,使得输出电压保持相对稳定。

总结起来,NTC热敏电阻作为一种根据温度变化而改变电阻值的器件,具有广泛的应用领域。

它们可以用于温度测量与控制、功率电子器件的保护、温度补偿和温度补偿电源等方面。

在实际应用中,根据需求选择合适的NTC热敏电阻材料和参数,可以实现各种不同的功能和应用。

ntc电阻原理(二)

ntc电阻原理(二)

ntc电阻原理(二)NTC电阻原理1. 引言在电子领域中,NTC电阻(Negative Temperature Coefficient Resistor)是一种特殊的电阻器件。

它的电阻值随温度的变化而发生改变,且与温度呈负相关关系。

本文将深入探讨NTC电阻的原理及应用。

2. NTC电阻的结构与特性NTC电阻的基本结构由金属氧化物和导电剂组成,它的导电机制主要是基于半导体效应。

与其他电阻器件相比,NTC电阻的特性主要包括:•负温度系数:当温度升高时,NTC电阻的电阻值会下降;反之,当温度降低时,电阻值会上升。

•温度敏感性:NTC电阻的电阻值对温度的变化非常敏感,温度变化越大,电阻值的变化幅度越大。

•非线性特性:NTC电阻的电阻-温度曲线呈非线性关系,曲线的斜率随温度的变化而发生改变。

3. NTC电阻的工作原理NTC电阻的工作原理基于材料的半导体特性以及材料内部的离子迁移过程。

在低温下,由于阻挡层的效应,金属氧化物中的电荷难以通过导电层,导致电阻增大。

而在高温下,离子迁移速度增加,电荷可以更容易地通过导电层,导致电阻减小。

NTC电阻的材料种类多样,如锡氧化锌、镍锌、锰铜氧化物等,而每种材料的工作原理细节略有差异。

4. NTC电阻的应用由于其特殊的温度响应特性,NTC电阻在许多电子设备中得到广泛应用。

以下是一些常见的应用领域:•温度测量:NTC电阻可以作为温度传感器,用于测量环境温度或电子器件内部温度。

•温度补偿:由于NTC电阻的温度敏感性,它可以用于电路中的温度补偿,使电路的性能更加稳定可靠。

•过热保护:在电子设备中,NTC电阻可以用于过热保护电路。

当温度超过设定阈值时,电阻值会急剧下降,触发保护机制。

5. 总结本文介绍了NTC电阻的原理、结构与特性,阐述了其工作原理以及在电子领域中的应用。

作为一种温度相关的电阻器件,NTC电阻在实际应用中具有广泛的用途,为电子设备的可靠性和稳定性提供了有力支持。

注:本文仅供参考,具体原理及应用情况可根据实际需求进一步深入研究。

高密度聚乙烯炭黑复合导电PTC材料及制品的研制

高密度聚乙烯炭黑复合导电PTC材料及制品的研制

四川大学硕士学位论文高密度聚乙烯/炭黑复合导电PTC材料及制品的研制姓名:殷茜申请学位级别:硕士专业:材料加工工程指导教师:黄锐20040501V654386堕型查堂堡主堂堡兰壅!堕童堡塞至堕!塑墨盒昱皇塑塑墨型鱼堕里塑———一高密度聚乙烯/炭黑复合导电PTC材料及制品的研制材料加工专业研究生:殷茜指导教师:黄锐教授摘要本工作研究开发了一种新型高分子PTC导电复合材料及其80。

C发热等级自控温伴热带,目前已在北京协昌电缆厂和巩义强力塑料厂得到应用,并创效10万元。

借助DSC、TEM、WAXS等多种试验手段对炭黑填充高密度聚乙烯复合体系的导电逾渗转变、PTC效应、发热特性、长期通电稳定性、加工性能进行了较为详细的研究,并对试验结果作了全面分析和较为深入的探讨。

l研究了不同结晶度高聚物/炭黑复合导电PTC材料PTC特性,探讨了PTC效应的形成机理,提出了PTC效应产生与基体聚合物结晶行为相关的观点。

2首次系统研究高分子导电PTC材料热性能数据(热变形温度、维卡软化温度、熔点)与PTC材料特征温度之间的关系。

认为材料的四川大学颁士学位论文:高密度聚乙烯/炭黑复合导电材料及制品的研究热变形温度与白控温伴热带的工作发热温度接近,维卡软化温度与制品开关温度相当,并由此确立了以HDPE为基体材料来开发80’C发热等级自控温伴热带。

3研究了不同品种炭黑填充高密度聚乙烯复合体系的导电逾渗转变及PTC行为,考察了CB基本性质、含量对材料PTC效应、结晶行为的影响。

首次发现炭黑粒子加入降低了HDPE的结晶度,并由此认为炭黑粒子在基体材料中的分散状况也是影响材料PTC特性的一个主要因素。

4研究了以接枝聚乙烯为基体,复合导电体系的PTC特性及稳定性。

G.HDPE/CB复合导电体系的结晶度较HDPE/CB体系略有降低,但PTC特性差别不大。

由此制得的自控温伴热带经过7200小时通电运行,其PTC强度、电阻率、发热温度及功率变化率均小于15%,可以看出接枝聚乙烯的加入明显提高了材料的稳定性。

NTC负温度系数热敏电阻介绍

NTC负温度系数热敏电阻介绍

NTC负温度系数热敏电阻工作原理NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写,意思是负的温度系数,泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件,所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。

它是以锰、钴、镍和铜等金属氧化物为主要材料,采用陶瓷工艺制造而成的。

这些金属氧化物材料都具有半导体性质,因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。

温度低时,这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少,所以其电阻值较高;随着温度的升高,载流子数目增加,所以电阻值降低。

NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在10 O~1000000欧姆,温度系数-2%~-6.5%。

NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。

NTC负温度系数热敏电阻专业术语零功率电阻值RT(Ω)RT指在规定温度T 时,采用引起电阻值变化相对于总的测量误差来说可以忽略不计的测量功率测得的电阻值。

电阻值和温度变化的关系式为:RT = RN expB(1/T –1/TN)RT :在温度T (K )时的NTC 热敏电阻阻值。

RN :在额定温度TN (K )时的NTC 热敏电阻阻值。

T :规定温度(K )。

B :NTC 热敏电阻的材料常数,又叫热敏指数。

exp:以自然数e 为底的指数(e = 2.71828 …)。

该关系式是经验公式,只在额定温度TN 或额定电阻阻值RN 的有限范围内才具有一定的精确度,因为材料常数B 本身也是温度T 的函数。

额定零功率电阻值R25 (Ω)根据国标规定,额定零功率电阻值是NTC 热敏电阻在基准温度25 ℃时测得的电阻值R25,这个电阻值就是NTC 热敏电阻的标称电阻值。

通常所说NTC 热敏电阻多少阻值,亦指该值。

材料常数(热敏指数)B 值(K )B 值被定义为:RT1 :温度T1 (K )时的零功率电阻值。

RT2 :温度T2 (K )时的零功率电阻值。

T1、T2 :两个被指定的温度(K )。

填充复合型导电高分子材料导电机理及导电性能影响因素研究概况

填充复合型导电高分子材料导电机理及导电性能影响因素研究概况
第36卷第ll期 2008年11月
化工新型材料 NEW CHEMICAL MATERIAl5
V01.36 No.11 ·13·
填充复合型导电高分子材料导电机理 及导电性能影响因素研究概况
叶明泉 贺丽丽 韩爱军
(南京理工大学化工学院,南京210094)
摘要采用渗流理论、量子力学隧道效应理论和场致发射效应等理论。对填充复合型导电高分子材料的导电机理 进行了分析介绍;从聚合物的结构、导电填料的种类、性能、用量、复合材料制备方法、加工及使用条件等因素,分析了影响 填充复合型导电高分子材料导电性能的主要因素。
万方数据
要作用;当导电填料含量高时,导电粒子间距离小,形成链状 导电通道的几率大,渗流理论机理的作用变得显著。
2导电性能的影响因素
2.1基体聚合物的影响 从聚合物结构上讲.聚合物侧基的性质、体积和数量,主
链的规整度、柔顺性、聚合度、结晶性等对体系导电性均有不 同程度影响[1钆绋2引。填充复合型导电高分子材料的导电性随 基体聚合物表面张力减小而升高;基体聚合物聚合度越高,价 带和导带间的能隙越小,导电性越高;聚合物结晶度越高,导 电性越高;交联使体系导电性下降【2“。基体聚合物的热稳定 性对复合材料的导电性能也有影响,一旦基体高分子链发生 松弛现象,就会破坏复合材料内部的导电途径,导致导电性能 明显下降[z“。共混高聚物/炭黑复合材料比单一高聚物/炭黑 复合材料有更高的导电性[2引。 2.2导电填料的影响
关键词填充,导电高分子材料,导电机理,渗流,量子力学隧道效应,场致发射
Conductivity mechanism and electrical properties’influence factors of filling conductive polymer composite materials

复合型导电高分子

复合型导电高分子

复合型导电高分子复合型导电高分子是一种具有导电性能和多功能性的材料。

它可以在电子器件、传感器、能源存储和转换等领域中发挥重要作用。

本文将从复合型导电高分子的定义、制备方法、应用领域和未来发展等方面进行探讨。

一、复合型导电高分子的定义复合型导电高分子是将导电材料与高分子材料进行复合,形成具有导电性能的复合材料。

导电材料可以是导电聚合物、金属纳米粒子、碳纳米管等,高分子材料可以是聚合物树脂、聚合物薄膜等。

复合型导电高分子具有高导电性、良好的机械性能和化学稳定性等特点,同时还保持了高分子材料的可塑性和可加工性。

制备复合型导电高分子的方法有多种,常用的包括物理混合法、化学还原法和电化学合成法。

物理混合法是将导电材料和高分子材料直接混合,形成复合材料。

化学还原法是通过化学反应将导电材料还原到高分子材料中,生成复合型导电高分子。

电化学合成法是利用电化学方法在高分子材料表面沉积导电材料,形成导电层。

三、复合型导电高分子的应用领域复合型导电高分子在电子器件领域具有广泛应用。

它可以作为导电层、电极材料和电池材料,用于制备柔性电子器件、有机太阳能电池和超级电容器等。

在传感器领域,复合型导电高分子可以用于制备高灵敏度的压力传感器、湿度传感器和生物传感器等。

此外,复合型导电高分子还可以用于制备导电聚合物纤维、导电涂层和导电胶粘剂等。

四、复合型导电高分子的未来发展随着科学技术的不断进步,复合型导电高分子材料的性能将不断提升。

未来的发展方向主要包括提高导电性能、改善机械性能和优化加工性能。

一方面,可以通过控制导电材料的形貌和分散性,提高复合材料的导电性能。

另一方面,可以通过调控高分子材料的结构和交联度,改善复合材料的机械性能和热稳定性。

此外,还可以开发具有特殊功能的复合型导电高分子,如自修复、自感应和可光调控等。

复合型导电高分子是一种具有导电性能和多功能性的材料。

它具有广阔的应用前景,在电子器件、传感器、能源存储和转换等领域中具有重要的作用。

NTC热敏电阻原理及应用详解

NTC热敏电阻原理及应用详解

NTC热敏电阻原理及应用详解NTC热敏电阻是一种负温度系数热敏元件,当温度升高时,其电阻值会下降。

其原理基于半导体材料的温度特性,随着温度的升高,半导体材料中的电子激活会增强,导致电阻值降低。

下面将详细介绍NTC热敏电阻的原理及应用。

原理:1.半导体材料性质:半导体材料是指电导能力介于金属与绝缘体之间的材料,其电导随温度的升高而增大。

这是因为温度升高会增加材料中的电子激活,导致导电能力增强。

2.热敏电阻结构:NTC热敏电阻采用半导体材料制成,一般为氧化物热敏材料。

其结构包括电极、热敏材料和连接线。

当温度升高时,热敏材料的电阻值会下降。

3.电阻温度特性:NTC热敏电阻的电阻值随温度的变化呈指数下降的规律,即温度升高时,电阻值急剧下降。

这个变化规律能够用一个特征温度来描述,这个特征温度被称为NTC热敏电阻的B值。

应用:1.温度测量:由于NTC热敏电阻的电阻值与温度呈反比关系,因此可以利用其特性进行温度测量。

结合电桥或温度传感器电路,可以实现精确的温度测量。

2.温度控制:利用NTC热敏电阻的温度特性,可以用于温度控制回路中。

例如,当温度超过设定值时,NTC热敏电阻会导致控制回路断开,从而实现温度控制。

3.电子设备的保护:NTC热敏电阻还可以用于电子设备的过温保护。

当设备温度超过安全范围时,NTC热敏电阻会导致设备断电,以保护设备不受过热损坏。

4.温度补偿:在一些需要高精度测量的电路中,NTC热敏电阻可以用于温度补偿。

通过测量环境温度并补偿电路的工作,可以提高测量的准确性。

5.电池温度监测:在电池应用中,NTC热敏电阻可以用于监测电池的温度变化。

当电池温度过高时,可以及时采取措施,防止电池过热造成危险。

总结起来,NTC热敏电阻因其温度特性被广泛应用于温度测量、温度控制、电子设备保护、温度补偿和电池温度监测等领域。

通过对NTC热敏电阻原理及应用的理解,我们可以更好地利用其特性进行工程应用。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

复合型导电高分子的NTC效应
【摘要】复合型导电高分子在温度场中可以表现出正温度系数(PTC)和负温度系数(NTC)效应,相对于NTC效应,PTC效应已经在产生机理、材料制备、影响因素等方面被研究者广泛研究。

本文综述了熔融态复合型导电高分子、复合型导电高分子泡沫和各向异性复合型导电高分子的NTC效应,概括了降低或消除NTC效应的方法,并对NTC材料的应用前景进行了展望。

【关键词】导电;高分子;NTC效应;复合材料
导电高分子复合材料(conductive polymer composites, CPCs)对温度场的响应行为主要表现为PTC和NTC效应,PTC材料已经在电路过流保护元件、自限温加热器、装置温度和温敏传感器等领域广泛应用。

一方面,PTC材料在熔融态下往往伴随着NTC效应,这限制了PTC材料的推广应用;另一方面,NTC材料可以用来作为灵敏开关与警报装置相连,用于需要温度限制的领域。

此,对CPCs 的NTC效应的研究具有重要的意义。

本文综述了熔融态CPCs、CPCs泡沫、各向异性CPCs的NTC效应,概括了消除或降低NTC效应的方法,并对CPCs的NTC效应的应用前景进行了展望。

1.各向同性复合型导电高分子的NTC效应
1.1熔融态下复合型导电高分子的NTC效应
复合型导电高分子的电阻率随温度的升高而增大,表现为PTC效应,在高分子转变温度(Tg或Tm)处电阻率达到最大值,然而随着温度的继续升高,电阻率表现为下降的趋势,呈现出NTC效应,其典型的PTC复合材料阻温曲线图一般分为三个明显的区域:随温度的升高,复合材料电阻率逐渐增大;温度继续升高,复合材料电阻率迅速增加(可增大1.5-8个数量级),并达到一个极限值,发生导体到绝缘体的转变,呈现PTC效应;此后,复合材料电阻率随温度升高而下降,呈现NTC效应。

1.2复合型导电高分子泡沫的NTC效应
NTC效应一般发生在熔融态的复合型导电高分子,由于高分子基体粘度的降低,导电填料重新组装形成导电网络,这种NTC效应往往会限制PTC材料的使用。

但是利用固态复合型导电高分子中的NTC效应却可以用来制备灵敏开关,用于需要温度限制的领域,当温度过高时,因NTC材料电阻下降,回路产生电流增大,连接警报系统。

研究者已经制备出了具有稳定可重复性NTC效应的碳纳米管(CNTs)/聚氨酯CPCs泡沫,用扫面电镜(SEM)观察到其微观结构是由一系列包裹CO2气体的闭孔泡沫组成。

其NTC效应如图2所示。

图2CNTs/PU复合型导电高分子泡沫的NTC效应
研究者对此提出了新的NTC效应机理,加热过程中CO2气体受热膨胀,气体压力增大,挤压泡孔壁导致材料泡孔壁变薄,使其中的CNTs变得更加舒展,更易形成导电网络,因此出现了NTC效应。

如果气体分数大,则受热膨胀产生的压力就会更大,如果基体高分子的弹性模量小,受挤压后变形更容易,这样就会产生更强的NTC效应现象。

2.各向异性复合型导电高分子的NTC效应
各向异性CPCs因为其导电填料的取向作用,使复合型导电高分子在沿取向方向的电学、力学等性能得到极大提高,对各向异性CPCs与各向同性CPCs一
样,各向异性CPCs随温度升高,在PTC效应后呈现出NTC效应,但是在沿导电填料取向方向和垂直于导电填料取向方向其PTC和NTC效应的强度存在明显不同。

研究者发现垂直于取向方向往往呈现出更强的PTC和NTC效应,他们认为这是因为在平行于取向方向上,导电填料能良好接触形成良好的导电通路;而在垂直于取向方向上,导电通路数目较少,随温度的升高,高分子基体膨胀对前者的影响要比后者小的多。

当温度高于高分子基体转变温度时,在垂直于取向方向上,由于导电填料的团聚形成许多新的导电通路,所以出现了很强的NTC效应。

3.NTC效应的降低或消除
PTC材料在熔融态下呈现出的NTC效应限制了PTC材料的推广应用,因此如何消除或避免NTC效应对于PTC材料具有重要的意义,本文总结了近来消除或降低NTC效应的常用方法。

NTC效应的产生主要是熔融态下,由于高分子基体粘度降低和导电填料的运动能力增大,导电填料重新分布形成导电网络造成复合型导电高分子电阻率下降。

因此,消除或降低NTC效应主要是增强导电填料和高分子基体之间的相互作用,主要包括:(1)导电填料的表面处理,如表面氧化、高温氧化、偶联剂处理。

(2)聚合物基体改性。

如聚合物分子链末端接枝与填料相互作用活性的官能团。

(3)交联。

如化学交联和辐射交联,但是由于化学交联需要发生在高分子熔点以上,而辐射交联在高分子基体的Tm以下也可以进行,辐射交联相对更加优异。

同时,研究者发现采用两相聚合物基体代替单一聚合物基体,可降低导电填料的逾渗值,有利于NTC效应的降低。

4.结束语
复合型导电高分子可以在温度场中呈现出PTC效应和NTC效应,PTC材料已经应用于自限温加热元件、电路过电流保护元件等领域,制备具有NTC效应的复合型导电高分子材料可以用来作为灵敏开关、温度传感器等,克服陶瓷基NTC材料不易加工、难成型、价格高等缺点,但是目前报道具有NTC效应的复合型导电高分子主要是指熔融态下的CPCs,固态NTC CPCs材料的报道少,NTC 效应的产生机理也需要进一步探讨。

因此,NTC效应的研究、具有NTC效应的固态复合型导电高分子的研究等将是研究者将来的重点,这在另一面也有助于消除或降低PTC材料的NTC效应。

【参考文献】
[1]Zhang YC,DAI K,Pang H,et al.Temperature and time dependence of electrical resistivity in an anisotropically conductive polymer composite with in situ conductive microfibrils[J].Journal of Applied Polymer Science,2011,124(3):1808-1814.
[2]Xiang ZD,Chen T,Li ZM,et al.Negative Temperature Coefficient of Resistivity in Lightweight Conductive Carbon Nanotube/Polymer Composites[J].Maceomolecular.Materials and Engineering,2009,294(2):91-95.
[3]曹青.热处理下导电高分子复合材料的导电与流变行为[D].浙江:浙江大学,2010: 1-10.
[4]孙守封.溶液法聚乙烯/石墨PTC导电复合材料的研究[D].青岛:中国海洋大学,2009:1-20.。

相关文档
最新文档