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塑料可以導(dǎo)電嗎？如何測(cè)量塑料的電導(dǎo)率？
塑料可以導(dǎo)電嗎？ 在很長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)，金屬和塑料之間的區(qū)別是清晰易記的：金屬導(dǎo)電，而塑料不導(dǎo)電。 然而，實(shí)際上生活更有精彩，因?yàn)樵谀承l件下，聚合物可以導(dǎo)電。請(qǐng)跟我們一起去尋找“塑料導(dǎo)電嗎？”這個(gè)問(wèn)題的答案并了解圍繞它的問(wèn)題！
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導(dǎo)電塑料
1. 塑料可以導(dǎo)電嗎？
塑料的導(dǎo)電性
塑料被分類(lèi)為表面電阻率為 1016 - 1017 歐姆/平方的絕緣材料。目前市場(chǎng)上銷(xiāo)售的導(dǎo)電塑料是絕緣基體塑料與導(dǎo)電填料或增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。導(dǎo)電性是通過(guò)導(dǎo)電顆粒或纖維網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的。
對(duì)于導(dǎo)電塑料，三種不同的電導(dǎo)率范圍被確定為：
耗散復(fù)合材料
導(dǎo)電復(fù)合材料
ESD 防靜電屏蔽復(fù)合材料
2. 導(dǎo)電塑料
塑料可以導(dǎo)電嗎？ 答案是肯定的。 事實(shí)上，有些塑料可以導(dǎo)電。
2.1. 什么是導(dǎo)電塑料？
導(dǎo)電塑料或更準(zhǔn)確地說(shuō)本征導(dǎo)電聚合物 (ICP) 是有機(jī)導(dǎo)電聚合物。它們是充滿(mǎn)導(dǎo)電添加劑的工程材料，可達(dá)到特定的電力。 這樣的化合物可以具有金屬導(dǎo)電性或者可以是半導(dǎo)體。導(dǎo)電聚合物的最大優(yōu)點(diǎn)是其可加工性，主要是通過(guò)分散方式。導(dǎo)電聚合物通常不是熱塑性塑料，這意味著它們不具有溫度調(diào)節(jié)性。
傳統(tǒng)上，這是通過(guò)使用碳填料來(lái)完成的，例如炭黑、石墨和其他導(dǎo)電元素。 導(dǎo)電塑料的范圍通常為 E4 至 E12，因此該材料只是半導(dǎo)體材料。
但是，就像絕緣聚合物一樣，它們是有機(jī)材料。 它們可以提供高導(dǎo)電性，但沒(méi)有跟其他商業(yè)聚合物體現(xiàn)相同的機(jī)械性能?？梢允褂糜袡C(jī)合成方法和先進(jìn)的分散技術(shù)來(lái)微調(diào)電性能。
2.2. 為什么需要使用導(dǎo)電塑料？
導(dǎo)電塑料作為抗靜電材料顯示出巨大的潛力，它們已經(jīng)被用于顯示器和電池中。許多研究表明，它們還有潛力用于有機(jī)太陽(yáng)能電池、印刷電子電路、有機(jī)發(fā)光二極管、執(zhí)行器、電致變色、超級(jí)電容器、化學(xué)傳感器、化學(xué)傳感器陣列傳感器、柔性透明顯示器、電磁屏蔽以及作為常見(jiàn)透明材料替代品的可能性。
導(dǎo)電塑料的另一個(gè)應(yīng)用是微波吸收涂層，特別是隱形飛機(jī)上的雷達(dá)吸收涂層。導(dǎo)電聚合物在新應(yīng)用中迅速獲得關(guān)注，其材料越來(lái)越容易加工，具有更好的物理和電氣性能，并且成本更低。
尤其是，導(dǎo)電聚合物具有新納米結(jié)構(gòu)以及更高表面積，更好分散能力。據(jù)研究報(bào)告，與非納米結(jié)構(gòu)聚合物相比，納米纖維和納米海綿結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電聚合物顯示出顯著提高的電容值。
2.3. 什么時(shí)候應(yīng)該使用導(dǎo)電塑料？
導(dǎo)電塑料在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中有兩個(gè)基本用途。第一個(gè)是在機(jī)電制造中起到有利的作用，第二個(gè)是起到消散機(jī)器中不需要的靜電的作用。在做出決定時(shí)，重要的是要考慮為成功運(yùn)營(yíng)所需的屬性。
例如：大多數(shù)紙介質(zhì)加工應(yīng)用需要其組件具有一組關(guān)鍵屬性如撕裂強(qiáng)度、摩擦系數(shù) (COF) 和硬度。盡管金屬可以提供高程度的導(dǎo)電率，但該材料很可能無(wú)法提供足夠COF以活動(dòng)正常。因此，導(dǎo)電塑料被廣泛使用于許多應(yīng)用，包括醫(yī)療設(shè)備、食品加工系統(tǒng)、軍事和國(guó)防以及一些工業(yè)應(yīng)用。
這種靈活性使設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)材料要求、零件復(fù)雜性和體積需求自由地設(shè)計(jì)他們的設(shè)想。
3. 塑料為什么不能導(dǎo)電？
塑料通常稱(chēng)為人造聚合物，是可以制造柔韌性和彈性模具的材料。許多合成聚合物具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，可以作為導(dǎo)體材料。然而，大多數(shù)塑料表現(xiàn)出顯著的電絕緣性能，并且是不良的熱導(dǎo)體，因?yàn)樗鼈兗仁请娊^緣體又是熱絕緣體。
請(qǐng)考慮下面的因素：
3.1. 高電阻率
電流流過(guò)材料的電阻是通過(guò)其電阻率來(lái)測(cè)量的。 歐姆表 (Ωm) 用于測(cè)量電阻。絕緣體中的電阻率很高，其值在可能的范圍內(nèi)。 以下是某些類(lèi)型塑料的電阻率:
ASA/PC阻燃塑料 – 14 1015 Ohm.cm
20％玻纖增強(qiáng)的ABS/PC - 16 1015 Ohm.cm
醋酸纖維素 - 12 1015 Ohm. cm
耐高溫ABS塑料 - 16 1015 Ohm.cm
塑料分子被鍵合在一起，使原子的電子被完全占據(jù)。 結(jié)果，缺失的電子可以自由移動(dòng)并導(dǎo)電。
3.2. 導(dǎo)熱系數(shù)低
所有絕緣體的導(dǎo)熱率通常都很低。 這意味著絕緣體使熱量難以通過(guò)它們。 電流不容易穿過(guò)塑料，因?yàn)槟抢锏碾娮邮庆o態(tài)的并且不會(huì)漫游。
3.3. 結(jié)構(gòu)成分
大多數(shù)塑料是有機(jī)聚合物，這意味著它們由碳、氫和一些附加元素（PVC 中的氯、尼龍中的氧、氮等）組成。之所以塑料可以模制成許多不同形式是因?yàn)槠溟L(zhǎng)原子鏈獨(dú)特地結(jié)合形成柔性固體。有一些聚合物是熱固性聚合物，只能成型一次，其他聚合物卻是熱塑性塑料，可以多次加熱和重新成型。
3.4. 電壓故障
由于材料的擊穿電壓或介電強(qiáng)度，塑料不導(dǎo)電。如果承受過(guò)高的電壓，任何絕緣體都會(huì)導(dǎo)電。當(dāng)接觸高電壓時(shí)，包括塑料在內(nèi)的某些材料會(huì)失去絕緣性能。這種變化發(fā)生于電壓被在稱(chēng)為擊穿電壓。對(duì)于絕緣體來(lái)說(shuō)，擊穿電壓有很多級(jí)別。
3.5. 應(yīng)用
一些聚合物被使用作隔熱材料，如乙烯基壁板和泡沫咖啡杯。塑料的絕緣性也有助于包裹電線(xiàn)； 例如，電工膠帶通常由稱(chēng)為乙烯基的塑料制成。塑料的特性相似一個(gè)絕緣體也使它成為電子零件包裝的理想選擇。
然而，近年來(lái)，許多塑料被特意開(kāi)作為當(dāng)電導(dǎo)體。 聚乙炔和聚吡咯只是最近特意制造用作電導(dǎo)體的聚合物的兩個(gè)例子。
4. 總結(jié)
塑料導(dǎo)電嗎？ 由于有機(jī)聚合物構(gòu)成了塑料，所以它們被認(rèn)為是電的不良導(dǎo)體。為了使電流過(guò)材料，必須存在自由電子或帶電離子。 然而，還有一些導(dǎo)電塑料是通過(guò)特殊應(yīng)用而造成的。
