特别推荐｜四川大学傅强教授课题组特约论文：镍/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变

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镍/聚氨酯复合材料的导电网络在拉伸中的演变

田可, 邓华, 傅强

采用交流阻抗分析研究了两种具有相反拉伸敏感行为的镍/聚氨酯复合材料的一系列微观参数随应变的变化。通过拟合数据点得出的参数合理给出了两种复合材料在拉伸时导电网络的变化模式，解释了这一有填料含量依赖性的应变敏感现象。

基于导电高分子复合材料(CPCs)的应变传感器由于其广阔的应用前景，近年来受到了极大的关注。对于大多数由导电填料填充的弹性体复合材料而言，在应变下由于相邻填料之间的接触减少或者隧道距离增加会出现电导率下降的现象。但是，镍/聚氨酯复合材料在填充含量高于一定值时会出现拉伸电导率增加，而在低含量下拉伸时电导率随应变增加而降低，导致这一有填料含量依赖性的应变敏感现象的机理尚不清楚。基于此，四川大学傅强教授课题组采用交流阻抗分析研究了这一特殊敏感行为的机理，通过实验得出的一系列微观参数给出了在应变下导电网络不同的演化模式，合理解释了这一现象。上述工作发表在《高分子学报》2020年“高分子优秀青年学者专辑”。

实验采用阻抗分析研究了金属镍填充的聚氨酯复合材料在拉伸应变下导电网络演变。一些反映网络结构和电子传输方式的关键性参数，例如：隧道电阻、团聚体电阻等通过拟合得以量化，并通过分析这些结果在不同应变下的变化规律推测了导电网络的演化模型。结果表明：对于27.5 vol%填料含量的复合材料，由于含量接近逾渗区域，且在外力作用下团聚体维度发生了变化，由需要高逾渗含量的零维转变为较低逾渗含量的一维形貌。这种转变使得复合材料的逾渗在拉伸下提前到来，即出现了拉伸逾渗现象。而对于25 vol%填料含量的复合材料，团聚体的维度在拉伸过程中也出现类似的转变，但由于含量太低，在拉伸下依然是导电网络破坏占主导地位，即在拉伸下电阻增大。

四川大学高分子科学与工程学院硕士研究生田可是该论文的第一作者，邓华教授为通讯作者。该项工作得到国家自然科学基金（基金号51773139，51922071）的资助。

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邓华，男，1981年出生，四川大学高分子科学与工程学院教授/博导，高分子材料工程国家重点实验室固定成员。获国家自然科学基金委优秀青年基金，教育部新世纪优秀人才，四川省学术与技术带头人后备人选。从事导电/导热/形变敏感/介电高分子复合材料加工成型方面的工作。主持国家自然科学基金青年/面上，四川省杰出青年基金等10余项项目。以第一作者或通讯作者发表文章50余篇，SCI他引3000余次; 获授权中国发明专利7项；获2018年度国际聚合物加工协会(PPS) Early Career Award（全球每年1人）, 四川省科技进步一等奖1项。担任Nanocomposites杂志副主编，Composites Communications杂志编委及客座编辑，担任中国复合材料学会介电高分子复合材料与应用专委会常务委员，导热委员会委员及纳米复合材料委员会委员。