導(dǎo)電橡膠屬于復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料的一種。復(fù)合型導(dǎo)電高分子材料是指高分子材料本身不具有導(dǎo)電性，但在加工成型時(shí)通過(guò)加入導(dǎo)電填料，如炭黑、金屬粉末箔等，利用分散復(fù)合、層基復(fù)合、表面復(fù)合等方法，使制品具有導(dǎo)電性。其中，分散復(fù)合*為常用。
導(dǎo)電膠的工作機(jī)理
一般橡膠均為良好的電絕緣體。復(fù)合型導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電機(jī)理有兩種理論，即鏈鎖式導(dǎo)電通路和隧道效應(yīng)。
鏈鎖式導(dǎo)電通路的機(jī)理認(rèn)為，填料粒子必須在零點(diǎn)幾納米以內(nèi)的距離靠近，這樣就可產(chǎn)生壓差，使填料粒子的π電子依靠鏈鎖傳遞移動(dòng)實(shí)現(xiàn)電流通過(guò)。橡膠中填料粒子的分散狀態(tài)形成鏈鎖必須有一定的填料用量，才能出現(xiàn)強(qiáng)的導(dǎo)電現(xiàn)象，因而支配橡膠導(dǎo)電性的*主要因素是填料的用量，這是*經(jīng)典的一種解釋。
導(dǎo)電膠廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)業(yè)
鏈鎖式導(dǎo)電通路是建立在填料必須形成鏈鎖的前提下的。但是，用電子顯微鏡觀察拉伸狀態(tài)的橡膠并不存在炭黑鏈鎖，卻仍有導(dǎo)電現(xiàn)象，這就是隧道效應(yīng)。當(dāng)導(dǎo)電顆粒間不互相接觸時(shí)，顆粒間存在聚合物隔離層，使導(dǎo)電顆粒中自由電子的定向運(yùn)動(dòng)受到阻礙。這種阻礙可視為具有一定勢(shì)能的勢(shì)壘。對(duì)一種微觀粒子來(lái)說(shuō)，其能量小于勢(shì)壘的能量時(shí)，它有被反彈的可能性，也有穿過(guò)勢(shì)壘的可能性。微觀粒子穿過(guò)勢(shì)壘的現(xiàn)象稱(chēng)為貫穿效應(yīng)，也稱(chēng)為隧道效應(yīng)。電子作為一種微觀粒子，具有穿過(guò)導(dǎo)電顆粒之間隔離層阻礙的可能性。這種可能性的大小與隔離層的厚度以及隔離層勢(shì)壘的能量與電子能量之差值有關(guān)。厚度與該差值越小，電子穿過(guò)隔離層的可能性就越大。當(dāng)隔離層的厚度小到一定值時(shí)，電子就能很容易地穿過(guò)，使導(dǎo)電顆粒間的絕緣層變?yōu)閷?dǎo)電層。這種由隧道效應(yīng)產(chǎn)生的導(dǎo)電層可以用一個(gè)電阻和一個(gè)電容并聯(lián)來(lái)等效。即：導(dǎo)電性是由填料粒子的隧道決定的。同時(shí)并有試驗(yàn)證明，隨著填料粒子間距的增大，體積電阻亦隨之升高。
此外，還有電場(chǎng)放射導(dǎo)電機(jī)理，這是因?yàn)樵谘芯刻盍咸畛涞母叻肿硬牧系碾妷?、電流特性時(shí)，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果不符合歐姆定律。認(rèn)為之所以如此，是由于填料粒子間產(chǎn)生高壓的電場(chǎng)強(qiáng)度而產(chǎn)生電流導(dǎo)致電場(chǎng)放射。綜上所述，無(wú)論從哪種導(dǎo)電機(jī)理來(lái)理解，都認(rèn)為填料的種類(lèi)和配合量是支配材料*終所表現(xiàn)出的導(dǎo)電性的主要因素。
導(dǎo)電橡膠的應(yīng)用
導(dǎo)電橡膠的應(yīng)用是隨著近年來(lái)集成電路和大規(guī)模電子產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而迅速壯大的。隨著消費(fèi)市場(chǎng)的迫切需求和現(xiàn)代科技的不斷進(jìn)步，涌現(xiàn)出了許多高精尖技術(shù)的新型電子產(chǎn)品。與之相匹配，各種高精密的新型導(dǎo)電橡膠制品也相繼問(wèn)世。
等向性導(dǎo)電橡膠
等向性導(dǎo)電橡膠在各個(gè)方向都具有均一的導(dǎo)電性，既有彈性又有適宜的電阻，不產(chǎn)生振蕩，開(kāi)關(guān)負(fù)荷小，可制成任意形狀的按鍵開(kāi)關(guān)。目前，已用于制作電腦和電子游戲機(jī)的鍵盤(pán)，今后將大量用于辦公自動(dòng)化設(shè)備上。
異向性導(dǎo)電橡膠
異向性導(dǎo)電橡膠具有一定方向的導(dǎo)電性。它適用于液晶顯示器內(nèi)的高電阻連接器或印刷電路板觸頭的低電阻連接器。其制造方法有2種：（1）將含有炭黑的導(dǎo)電橡膠薄層交替重疊，經(jīng)硫化后沿垂直方向切成薄片；（2）將導(dǎo)電纖維或金屬線定向排列在橡膠中。
壓敏導(dǎo)電橡膠
壓敏導(dǎo)電橡膠的導(dǎo)電性隨著壓力的增加電阻變小，在不受力時(shí)一般為絕緣體。它有2種類(lèi)型：（1）開(kāi)關(guān)型，不受壓力時(shí)為絕緣體（斷路），當(dāng)壓力達(dá)到一定值后，電阻急劇降低至導(dǎo)電狀態(tài)（接通）；（2）類(lèi)比型，其電阻值隨壓力的變化而逐漸變化。開(kāi)關(guān)型壓敏導(dǎo)電橡膠可用于制造固態(tài)開(kāi)關(guān)元件及無(wú)沖擊開(kāi)關(guān)元件，如高速公路或道路用的車(chē)輛資訊感測(cè)器等。
電磁屏蔽用導(dǎo)電橡膠
由于電子儀器、通訊器材和電腦本身會(huì)產(chǎn)生電磁波，同時(shí)也會(huì)受到外界電磁波的干擾，因此，要對(duì)電磁波進(jìn)行屏蔽。
表1 體積電阻系數(shù)與屏蔽效果的關(guān)系
眾所周知，很多因素影響屏蔽體的屏蔽效果，如屏蔽體的形狀、厚度、安裝方法、導(dǎo)電性能，但主要因素為材料的導(dǎo)電性。
根據(jù)場(chǎng)論分析，屏蔽體對(duì)電場(chǎng)和高頻磁場(chǎng)的反射損耗較大，吸收損耗較小。反射損耗隨著頻率的增高而減小，吸收損耗與頻率的平方根成正比變化。實(shí)驗(yàn)表明，材料的導(dǎo)電率越高，反射能力越強(qiáng)。所以屏蔽外來(lái)電磁波的干擾要選擇導(dǎo)電率高的材料，日本學(xué)者根據(jù)實(shí)驗(yàn)得出如下經(jīng)驗(yàn)公式：
SE=50+log(ρβf)-1+1.7t(f/ρβ)1/2
式中：SE為屏蔽效果（dB），ρβ為體積電阻系數(shù)（Ω.cm），f為電磁波的頻率（MH z），t為屏蔽體的厚度（cm）。
按上式計(jì)算，可得出不同體積電阻系數(shù)屏蔽材料對(duì)不同頻率電磁波的屏蔽效果，結(jié)果如表1、表2。
表2 電磁波屏蔽效果的一般水平
導(dǎo)電膠由此可知，作為一般的電磁屏蔽材料，其體積電阻系數(shù)應(yīng)在1Ω.cm左右。傳統(tǒng)的導(dǎo)電橡膠采用乙炔炭黑或高導(dǎo)電炭黑作填充劑，雖然既保留了橡膠的彈性，又具有導(dǎo)電性，但*小的體積電阻率只能達(dá)到2-3Ω.cm，無(wú)法滿足電磁屏蔽的要求。
選用純銀粒、鍍銀銅粒、鍍銀鋁粒或鍍銀玻璃珠等作為導(dǎo)電填料，與硅橡膠或氟硅橡膠配合，即可制成這類(lèi)導(dǎo)電橡膠。該橡膠不僅具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)磁和電磁屏蔽性能，還具有較好的氣密性、水密性、壓力密封性和抗腐蝕性。
還有一種電磁屏蔽用導(dǎo)電橡膠是將標(biāo)準(zhǔn)線材Monel（蒙乃爾高強(qiáng)度耐腐蝕鎳銅合金）、Ferrex(鍍錫包銅銅線)和其他金屬或合金線（如鋁線、鍍錫磷青銅線等）雙層編織在矩形或圓形的CR、硅橡膠海綿橡膠或空芯、實(shí)芯的硅橡膠芯子的表面，組成復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。其表層具有對(duì)電磁波屏蔽的導(dǎo)電、電磁性能，內(nèi)芯橡膠具有較好的壓縮性（壓力為0.345-0.691MPa）。這類(lèi)材料對(duì)灰塵、雨和空氣具有密封性能，但不能做壓力密封膠。
抗靜電導(dǎo)電橡膠
抗靜電導(dǎo)電橡膠的體積電阻率為104-108Ω.cm，過(guò)去這類(lèi)導(dǎo)電橡膠多以炭黑為導(dǎo)電填料，制品為黑色，且橡膠老化后析出炭黑會(huì)污染環(huán)境。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)多采用硅系硅化物填料，可制成不同顏色的彩色抗靜電導(dǎo)電橡膠，其體積電阻率為105-107Ω.cm，抗靜電性能比黑色橡膠要好。
實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將各種金屬粉末或炭黑粒子混入各種橡膠中后，材料的導(dǎo)電性能隨導(dǎo)電填料的濃度的變化規(guī)律大致相同。導(dǎo)電填料濃度較低時(shí)，材料的電導(dǎo)率隨濃度增加很少；而當(dāng)導(dǎo)電填料的濃度達(dá)到一定值時(shí)，電導(dǎo)率急劇上升，變化值可達(dá)到十個(gè)數(shù)量級(jí)以上。超過(guò)這一臨界值后，電導(dǎo)率隨濃度的變化又趨于緩慢。用電鏡觀察材料的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)導(dǎo)電填料濃度較低時(shí)，填料顆粒分散在聚合物中，相互接觸較少，導(dǎo)電性較低。隨著填料用量的增加，顆粒間接觸的機(jī)會(huì)增多，電導(dǎo)率逐步上升。當(dāng)填料濃度增加到某一臨界時(shí)，體系內(nèi)的顆粒相互接觸，形成無(wú)限網(wǎng)鏈。無(wú)限網(wǎng)鏈就像一個(gè)金屬網(wǎng)貫穿于聚合物中，形成導(dǎo)電通道，電導(dǎo)率急劇上升，使橡膠變成了導(dǎo)體。再增加填料的用量，對(duì)橡膠的導(dǎo)電性就不會(huì)有多大貢獻(xiàn)，電導(dǎo)率趨于平緩。
