CF/PPS复合材料的导电导热性如何?
热塑性碳纤维在性能表现上与热固性碳纤维不遑多让,但独特的可重复加工特性,让它被寄予厚望,有望改善碳纤维产业的整体生产流程。CF/PPS复合材料就是目前重点研究的一种,全称碳纤维增强聚苯硫醚复合材料,它的机械性能不必多说,来看看它在导电和导热方面的性能表现吧。
CF/PPS复合材料的导电性如何?
导电率是表示物质传输电流能力强弱的一种测量值,每种材料的导电率是有区别的。我们熟知的金属材料就被很好的导电率,因此电器电线上主要以金属材料为主。CF/PPS复合材料的导电率并不是出色,相比金属来说相差甚远。
CF/PPS复合材料的电导率取决于几个因素,包括碳纤维的体积分数、基体中纤维的排列和分布以及整体复合材料结构。我们知道碳纤维的成分主要是碳分子,与石墨相同,因此都具备不错的导电效果,但是碳纤维复合材料则不然,因此有树脂基体的存在,大幅降低了这种导电效果。
当碳纤维被聚苯硫醚树脂重复浸润后,形成的CF/PPS复合材料中的碳纤维并不能组成完整的导电回路,树脂部分具备的电绝缘性阻碍了电子沿着碳纤维方向的流动,因此导电率会大幅下降。
CF/PPS复合材料的低电导率也并不是固定的,实际值可能会根据复合材料的成分和加工条件而变化。普遍认为CF/PPS复合材料的电导率范围为10^-3至10^-6S/cm,而金属的电导率通常约为10^6至10^7S/c,对比起来差距还是标明显的。
CF/PPS复合材料的导热性如何?
介绍完导电率,再介绍一下导热率,导热率是表示材料热传导能力大小的物理量,同样对比的还是金属材料,它们的导热率也比较高。CF/PPS复合材料的导热率同样不高。
CF/PPS复合材料的导热率受到多种因素的影响,包括碳纤维的体积分数、纤维取向和整体复合材料结构。同样受到树脂基体的影响,CF/PPS复合材料的导热路径被中断,整体的导热效果下降明显。
CF/PPS复合材料的低导热系数的具体值,会根据复合材料的成分和加工条件而变化。普遍认为CF/PPS复合材料导热系数在0.1至1.0W/m·K范围内,而金属的导热率通常在10至400W/m·K左右,对比起来,还是金属材料更胜一筹。
虽然CF/PPS等热塑性复合材料的导电导热率并不出众,但这既是缺点,同样也是优点。列入CF/PPS复合材料就可以用作航天飞机的电绝缘性材料,屏蔽电子信号等。
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