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活性炭環氧梯度復合材料的直流電導率
活性炭功能梯度復合材料是一類具有獨特性能的新型復合材料。它們的分級特性可以用于航天器的熱保護，也可以用作熱電轉換器來節約能源。由于它們的多功能性，它們也廣泛用于納米、光電和熱電材料。活性炭增強功能梯度復合材料的未來應用有望成為獨特的材料，在航空航天、能源、汽車和結構工業等各個領域具有廣泛的可能性。這些材料可用作氣體吸附劑、探針、化學傳感器、納米管、納米反應器等。
活性炭環氧梯度復合材料的測量方法
活性炭環氧樹脂復合材料與純環氧樹脂相比，添加1%和5%體積的活性炭后，環氧樹脂納米復合材料的彎曲性能有所提高。與純環氧樹脂相比，觀察到彎曲強度和模量顯著增加。還研究了氫氧化鉀和磷酸處理對活性炭環氧納米復合材料的影響。兩種復合材料的彎曲韌性都在0.79和0.92J之間。電阻率測量是使用靜電計在28℃至150℃的溫度范圍內測量活性炭環氧樹脂梯度樣品的電阻(R)值。加熱速率保持恒定在1℃/分鐘。
活性炭樣品的導電變化
活性炭環氧梯度復合材料在距外圍不同距離處的密度。這表明與外圍距離的增加會降低復合材料的密度。這是由于活性炭含量的減少。圖1顯示了活性炭粉末填充環氧樹脂樣品1的直流電導率隨溫度的變化。在該圖中，直流電導率在108℃時增加，然后在112℃時變得恒定，直到128℃，然后突然增加直流電導率在128℃后升高，最高可達150℃。
圖1：活性炭樣品1的直流電導率隨溫度的變化。
活性炭復合材料樣品2的直流電導率隨溫度的變化在圖2顯示。該圖表明，在高達98℃時，直流電導率沒有增加。在106℃之后，隨著溫度的升高，直流電導率突然增加，并且在138℃的溫度下發現了一個峰值。該圖顯示，在所有溫度下，隨著活性炭粉末含量的增加，直流電導率增加。另一個重要的觀察結果是，隨著活性炭粉末含量的增加，峰值向高溫側移動。
圖2：活性炭樣品2的直流電導率隨溫度的變化。
增強電導率當活性炭含量的體積百分比增加或減少時，材料表現出電阻率的變化。隨著溫度的升高，加熱會影響聚合物材料的導電性。與較大結構的炭黑聚集體相比，隨著溫度的升高，聚合物會膨脹，并且聚集體之間的顆粒間距離會增加，這會導致導電網絡的破壞，因此電阻率會隨著溫度的升高而增加。
活性炭環氧梯度復合材料的直流電導率值從樣品1到樣品2增加。這表明存在漸變結構。活性炭含量的增加增加了直流電導率。在不同樣品的直流電導率圖中觀察到不同的轉變點。隨著活性炭含量的增加，轉變溫度向較低的一側移動。活化能隨著樣品中活性炭含量的增加而降低。實驗結果發現這種材料可以開發用于所需的電氣應用，漸變聚合物復合材料表現出可變電阻率行為，可在電磁屏蔽、抗靜電、耐腐蝕涂層、導電能力、發光設備、電池和傳感器方面具有潛在應用。
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