通过掺人导电填料使绝缘的高分子材料获得导电性是一种实用、简便而经济的制备复合导电高分子材料的方法中,并已在电.子、通信、热控能源等行业中得到了广泛的应用以。早在20世纪60年代,国际上就已开始对复合导电高分子材料进行研究,并在70年代中期开始了工业化生产和应用,发展速度异常迅猛。在美国(2),复合导电高分子材料的需求量每年以20%~30%的速度递增,从事这方面研究开发的机构有200多家。其他国家的许多科研机构也致力于高分子导电复合材料的研究和开发。

“复合导电高分子”这一命题中包含 着丰富的材料科学与工程学的内容。例如,随着某些导电填料含量的增加,复合材料的电导性能往往不是线性增加,而是在某一临界值(阈值)附近突然增加几个数量级,即产生所谓的“渗流( Percolation)”现象。渗流现象是复合导电高分子材料最重要的非线性导电行为之--,常被作为现代渗流理论的实验模型。此外,一些复合导电高分子材料还具有“电阻正温度系数( Positive Temperature Ceoffcient of resis-tance, PTC)"效应,其电阻随温度的升高而增大,甚至能够在某特定温度值附近发生开关性的急剧跃升,材料由良导体变为不良导体甚至绝缘体,具有开关特性。PTC 效应是复合导电高分子材料的另一个重要的非线性导电行为,具有PTC效应的高分子导电复合材料已经被成功地应用于制备无源的自限温加热电缆和过流保护元件等

由于复合导电高分子材料复杂的功能加和性质、乘积性质和渗流导电特性,赋予材料设计很大的调节空间,也是随机杂化材料非线性现象的实验与理论研究的重要模型。复合导电高分子材料的导电性不仅与导电填料的含最和环境温度有关，还受机械、化学试剂和交流电频率等的影响。复合材料电阻对温度、机械应力和化学试剂等的非线性响应,既为高分子类传感器(如温度传感器、压力传感器和化学传感器等)的研制提供了功能基础.又促进了复合材料导电机理等方面研究的

木书主要针对复合导电高分子材料的渗流导电(第-章)、非线性电阻一温度特性(第二章)非线性的电阻- -容积- 力耦合(第二章)、固态和熔融态的导电特性与结构的关系(第四章、第八章、第九章)、多参数同步测量(第六章第七章)电发热现象(第十章)等从材料科学的角度出发,定性甚至定量地探讨复合导电商分子材料的功能原理及其数学和物理的描述，以期理解这种材料的结构与性能之间丰富、复杂的关系。在内容上.主要讨论碳黑粒子填充的聚乙媚材料(除第+二、.十三章外各章),但也较少地涉及了其他的填充材料如固体金属粒子(第一- 章)、气相生长的非连续纳米碳纤维和短切碳纤维(第五章第九章)连续碳纤维(第十一章)和低熔点合金(第十二章)等，而连续相的高分子材料还沙及到两相的共混材料(第五章第九章)如高密度聚乙烯-棗甲基丙烯酸甲酯,高密度聚乙烯-等规聚丙烯,或者是热固性环氧树脂等。考虑到复合导热高分子材料在复合结构和功能原理上与导电复合材料很相似,本书也专门辟出一章予以介绍(第十三章)。本书的主要研究成果产生于我1993年- 1998 年间在浙江大学的科研工作实践。1998 年,我正式受聘到北京航空材料研究院的先进复合材料国防科技重点实验室工作,从杭州到北京,城市环境和工作内容发生了很大的变化,但绕在心头的12年的浙大情结和西翻情结始终挥之不去，一如古人云:“未能抛得杭州去，一半留是此湖”。

研究初期,浙江大学的潘颐教授给了我很大的启发52.2.2他是我的好朋友,是留学美国的陶瓷材料科学博土,每每与潘颐博士的交流都使我十分开心，这之后,我们始终在这个方向上友好地合作。在这期间,我还与东京工业大学、东京大学的- -些日本同仁如MasaoSumita先生、ToshioNishi先生等有过很多十分有益的讨论和合作。
在浙大的那段时间里,我的身边集合了一-群非常优秀的青年学子,他们热情地参与了复合导电高分子材料方向的研究工作,出色地完成了他们自己的博士论文、硕土论文和本科毕业设计等。他们中与这本书关系较密切的研究生有吴国章博士、王炳喜博士、张诚博士朱义虎博士、沈烈博士、张向武博士、张剑峰博士、王家俊博士、马冬玲硕士、危大福硕士、单海蜂硕士、夏炯硕士、陶小乐硕士、黎洪斌硕士等。指导这群研究生并与他们共事是-件十分愉快的事,没有他们的努力就没有这本书。如今,他们中有的人已经成为教授或科研骨干,许多已经工作在中国、日本、美国、德国、加拿大、新加坡等地的大学或研究机构里，这对我实在是一-大快事。我感谢他们。

我还要感谢国家高技术新材料研究发展计划(863计划)1995- -1998 年度对本项目的资助(项目号863- 715- 007 -0080) ,感谢国家自然科学基金委员会1997- -1999年度对本项目的资助(项目号59683003),感谢浙江省科学技术委员会1996-1999年度对本项目的资助(项目号959238) ,感谢齐鲁石油化学公司树脂研究所和先进复合材料国防科技重点实验室等对本项目的资助等。到了北京的先进复合材料国防科技重点实验室之后,我的工作重点转向结构复合材料的应用研究，但从事复合导电高分子材料的研究经验仍然给予新的工作不少启示,例如书中第十二章中关于连续碳纤维增强树脂基复合材料的电功能的利用，使纯粹的结构复合材料可能具有敏感性;或者是第七章里的电阻一容积一温度一力耦合技术，它可以使我们更多地了解高性能结构复合材料的微结构等。-一个还正在开展的研究是连续碳纤维增强树脂基复合材料的自发热辅助焊接,以及自发热辅助修复等。相信这些研究将为挖掘高性能结构复合材料的结构一功能双重特性奠定一定的基础。

我问心有愧的是,这个项日本来的目标是复合导电高分子材料的PTC产晶开发,但由于我个人功力不够,结果却做成了一个比较纯粹的应用基础研究。还要特别指出的是,尽管本书的绝大多数数据来源于作者及其在杭州和北京的研究组近年的研究工作积累,但这绝不意味着这些数据或结果是性能最好的、指标最高的、或最具代表性的,这些数据和结果更多地是用于解释复合导电高分子材料的结构与性能的关系。材料的配方以及制备技术与工艺对产品的结构与性能有者非常重要的影响,但本书也不做深入探讨,因为这里涉及大量的专利、企业的技术诀窍、甚至商业化的产品。本书仅仅以最一-般的配方,以最常见的工艺技术手段制备典型的复合导电高分子材料及其器件,然后予以分析,找出其中的内在规律。

希望书中的结果能够对从事复合导电高分子材料PTC产品研究开发的人们有所帮助，更希望相关的研究思路能够为创新性地利用高性能结构复合材料的结构- -功能双重特性,激发新的材料技术灵感而抛砖引玉。当然,书中所有的谬误和不足都完全归昝于我自己。

最后,我衷心感谢中国科学院院士叶恒强先生和中国工程院院士杜善义先生推荐本书申请国防科技图书出版基金成功,感谢国防工业出版社杜豪年先生的支持和帮助，感谢我的爱妻张丽东始終如--的理解、宽容和鼓励。

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