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随着炭黑含量的增加,材料的体积电阻率明显下降,炭黑含量由10%增加到15%时,材料的体积电阻率有个突变,突然降低9个数量级左右。当炭黑含量由15%增加到20%时,材料的体积电阻率下降缓慢。
当炭黑含量较低时,材料体积电阻率下降较小。因为这种情况下,隧道效应起主要作用。炭黑粒子间的距离大于几十纳米,炭黑粒子的电子能够贯穿橡塑薄膜势垒的几率较小,随着这种几率的增大,材料的导电性能缓慢增强。随着炭黑含量的增加,炭黑粒子的间距不断减小,表面场强不断增大,越来越多的炭黑粒子的电子通过其表面越过橡塑薄膜所形成的势垒发射或者跃迁到与之相邻的炭黑粒子上去,即出现所谓场致发射象,这时材料的导电能力才进一步增强。当炭黑达到一定量时,导电能带起主导作用,使分散的炭黑粒子间间距进一步缩短,当达到小于几十纳米或呈接触状态后,开始形成导电网络,导电性能迅速提高,体积电阻率迅速下降,发生突变。
当炭黑含量达到20%左右时,其导电网络趋于稳定,导电性增加趋势减弱,因此体积电阻率下降趋于缓慢。