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研究导电高聚物复合材料的力学与电学性能的关联关系,能更深入了解材料的导电机理以及载荷作用下的导电性能的变化规律,为导电高分子的应用提供合理、可靠的依据。本论文开展了如下的研究工作:首先,为研究复合材料在载荷作用下变形过程中由于导电短纤维与高聚物基体脱粘而产生的损伤对电学性能的影响,以及由于载荷作用而导致填料间距缩小引起电学性能变化的机理,本文采用细观力学的方法,从能量守恒原理出发,根据Eshelby等效夹杂理论,研究了基于内聚力模型线性粘弹性基体材料内单根纤维以及单个球形粒子在横向载荷作用下的界面强度模型,导出了界面脱粘临界应力,即界面强度的表达式。其次,对不锈钢短纤维/碳纳米管/聚酰胺(SSFs/CNTs/PA6)导电复合材料体系载荷作用下导电性能的变化开展了实验研究。由于高聚物的粘性效应,使得其具有明显的率敏感特性。该率敏感性将明显影响材料的导电性能。本文探索了应变率对材料压阻性能的影响规律,并建议了一个应变率耦合的SSF/CNTs/PA6复合材料体系的应变-电阻效应的理论模型。研究结果表明,载荷作用下复合材料电阻率变化由两种竞争机制所决定。一种机制是:在载荷作用下引起导电填料之间间隙宽度的减小从而引起电阻率减小;另一种机制是:由材料内部的微损伤演化而引起势垒高度增加而导致电阻率增大。第三,本论文实验研究了导电短纤维含量对导电性的影响,不锈钢短纤维含量为0%、2%、4%、6%、8%、10%和12%,碳纳米管含量为0%、1%、3%和5%,研究结果表明高聚物导电率与填料含量呈三阶段变化特征,确定了所研究导电高聚物的渗滤阈值。第四,研究了该体系导电高聚物热学性能。通过动态力学分析(DMA)研究了不同纤维质量分数复合材料的储能模量和损耗因子随温度的变化,讨论了材料粘性对实验结果的影响,采用热重分析(TGA)方法研究了复合材料体系的热分解过程。为研究材料的结晶过程并分析导电填料对结晶度、熔化和结晶温度的影响,进行了差示扫描量热计(DSC)分析。第五,研究了SSFs/CNTs/PA6体系的介电性能。材料体系在外电场作用下会发生极化,而极化率与频率有关。因此,研究了介电常数和介电损耗随电场频率变化的特性,讨论了填料含量对介电常数和介电损耗的影响。最后,对全文的工作及其意义进行了总结。对研究的创新点进行了归纳,对未来需要进一步开展的研究进行了展望。