导电材料

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基本内容

导电材料包含导电塑料和导电橡胶。是将树脂和导电物质混合，用塑料的加工方式进行加工的功能型高分子材料。主要应用于电子、集成电路包装、电磁波屏蔽等领域。导电橡胶是将玻璃镀银、铝镀银、银等导电颗粒均匀分布在硅橡胶中，通过压力使导电颗粒接触，达到良好的导电。

基本原理

　　有大量在电场作用下能够自由移动的带电粒子，因而能很好地传导电流的材料。包括导体材料和超导材料。在电工领域，导电材料通常指电阻率为(1.5～10)×10-8欧米的金属。其主要功能是传输电能和电信号,此外,广泛用于电磁屏蔽,制造电极、电热材料、仪器外壳等(当有电磁屏蔽和安全接地要求时)。随着科学技术的发展，其用途尚在不断增加。

材料优点

　　电工领域使用的导电材料应具有高电导率，良好的机械性能、加工性能，耐大气腐蚀，化学稳定性高，同时还应该是资源丰富、价格低廉的。

材料用途

　　导电塑料不仅在抗静电添加剂、计算机抗电磁屏幕和智能窗等方面的应用已快速的发展，而且在发光二极管、太阳能电池、移动电话、微型电视屏幕乃至生命科学研究等领域也有广泛的应用前景。此外，导电塑料和纳米技术的结合，还将对分子电子学的迅速发展起到推动作用。将来，人类不仅可以大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。因此，有人预言，未来的笔记本电脑可以装进手表中。

材料分类

常用金属导电材料

　　常用的金属导电材料可分为：金属元素、合金（铜合金、铝合金等）、复合金属以及不以导电为主要功能的其他特殊用途的导电材料4类:

　　①金属元素（按电导率大小排列）有：银（Ag）、铜(Cu)、金(Au)、铝(Al)、纳(Na)、钼(Mo)、钨(W)、锌(Zn)、镍(Ni)、铁(Fe)、铂(Pt)、锡(Sn)、铅（Pb）等。

　　②合金，铜合金有：银铜、镉铜、铬铜、铍铜、锆铜等；铝合金有：铝镁硅、铝镁、铝镁铁、铝锆等。

　　③复合金属,可由3种加工方法获得：利用塑性加工进行复合；利用热扩散进行复合;利用镀层进行复合。高机械强度的复合金属有:铝包钢、钢铝电车线、铜包钢等;高电导率复合金属有:铜包铝、银复铝等；高弹性复合金属有：铜复铍、弹簧铜复铜等；耐高温复合金属有：铝复铁、铝黄铜复铜、镍包铜、镍包银等；耐腐蚀复合金属有：不锈钢复铜、银包铜、镀锡铜、镀银铜包钢等。

　　④特殊功能导电材料是指不以导电为主要功能，而在电热、电磁、电光、电化学效应方面具有良好性能的导体材料。它们广泛应用在电工仪表、热工仪表、电器、电子及自动化装置的技术领域。如高电阻合金、电触头材料、电热材料、测温控温热电材料。重要的有银、镉、钨、铂、钯等元素的合金，铁铬铝合金、碳化硅、石墨等材料。主要性能导电材料的电特性主要用电阻率表征。影响电阻率的因素有温度、杂质含量、冷变形、热处理等。温度的影响常以导电材料电阻率的温度系数表示。除接近熔点和超低温以外，在一般温度范围，电阻率随温度变化呈线性关系，可表示为

　　ρ＝ρ0【1+α(t-t0)】式中ρ为温度t时的电阻率，ρ0为温度t0时的电阻率,t0通常取0℃或 20℃,α为电阻率的温度系数。如纯金属α为10-3～10-4℃-1，合金导体α为10-4～10-5℃-1。合金和杂质的影响表现为杂质与合金元素导致金属晶格发生畸变，造成电子被散射的概率增加，因而电阻率增加。所以高电阻导电材料均由合金组成。冷变形影响常以电阻率的应力系数来表示，在弹性压缩或拉伸时，金属电阻率一般按下式规律变化 ρ＝ρ0(1+Kσ)式中σ为应力,K 为应力系数。压缩时K 为负值,ρ降低,拉伸时K 为正值,ρ增加，故导体经拉伸后电阻率增加。热处理所产生的影响是导电金属经冷拉变形后，强度和硬度增加，导电性和塑性下降。退火后晶粒发生回复、再结晶,晶粒缺陷减少，晶格畸变减少，内应力消除,电阻率降低。

重要意义

　　金属导电材料的非电特性在某些特定的场合将变得更加重要，如热导率、接触电位差、温差电动势、机械强度、耐高温特性、耐腐蚀性、耐磨性等。在设计电机、电缆、电气仪表及其他电工产品考虑温升时，热导率具有相当重要的意义。高电导率的金属也是高热导率的金属，纯金属的热导率比合金的热导率高。接触电位差及温差电动势在温差电控温、测温元件和仪表中均有重要意义。在架空线中采用的是高抗张强度的导体与合金。在航天、航空等国防科技中，制造高温导线、高温电机的高温导电体发展很快。