导电硅胶的机理及应用

      导电硅橡胶是以硅橡胶为基胶，加入导电填料、交联剂等配炼硫化而成。常用的胶料为甲基乙烯基硅橡胶，常用的导电填料有乙炔炭黑、炉法导电炭黑、碳纤维、石墨、铜粉、银粉、铝粉和锌粉等。

      与一般导电橡胶相比，导电硅橡胶的优点是体积电阻率小、硬度低、耐高低温、耐老化、工艺加工性好，特别适合于导电性能强、形状复杂、结构精细的要求。

一、导电橡胶的工作机理

      硅胶为良好的电绝缘体。复合型导电硅胶的导电机理，一般有两种理论，即链锁式导电通路和隧道效应。

      1、链锁式导电通路：也称为逾渗理论

      链锁式导电通路的机理认为，填料粒子必须在零点几纳米以内的距离靠近，这样就可产生压差，使填料粒子的π电子依靠链锁传递移动实现电流通过。橡胶中填料粒子的分散状态形成链锁必须有一定的填料用量，才能出现强的导电现象，因而支配橡胶导电性的最主要因素是填料的用量，这是最经典的一种解释。

      2、隧道效应：也称为隧穿理论

      链锁式导电通路是建立在填料必须形成链锁的前提下的。但是，用电子显微镜观察拉伸状态的橡胶并不存在炭黑链锁，却仍有导电现象，这就是隧道效应。

      当导电颗粒间不互相接触时，颗粒间存在聚合物隔离层，使导电颗粒中自由电子的定向运动受到阻碍。这种阻碍可视为具有一定势能的势垒。

      对一种微观粒子来说，其能量小于势垒的能量时，它有被反弹的可能性，也有穿过势垒的可能性。微观粒子穿过势垒的现象称为贯穿效应， 也称为隧道效应。

二、导电硅胶基本性能

      对于导电硅橡胶而言，最主要的性能，包括以下几点：

      1、体积电阻率

      衡量导电硅橡胶的导电性能，做为导体，导电硅橡胶的体积电阻率需要小于10^3Ω•cm，体积电阻率越小，导电性能越好。

      2、力学性能

      导电硅橡胶的力学性能，主要包括拉伸强度、断裂伸长率、撕裂强度、邵氏硬度以及压缩永久变形。

      3、耐老化性能

      耐老化性能是导电硅橡胶非常重要的性能，直接关系到产品的稳定性及使用寿命。

      4、屏蔽效能（dB）

      屏蔽效能是电磁屏蔽材料非常重要的指标，与导电性相关，导电性越强，屏蔽效能越高。一般而言，导电硅橡胶的屏蔽效能均大于60dB。

三、导电硅胶分类

      导电硅胶产品有模压和挤出这两种常见型材。

      1、模压型导电橡胶

      可制成各种厚度的板材、模制品、条状产品和模切的平面衬垫。

      2、挤出型导电硅胶

      可制成各种常规横截面的、连续的衬垫，矩形、形、D形、U形、P形和各种薄壁结构，还可根据用户要求定制各种横截面。

四、导电硅胶用途

      1、冷缩式电缆附件及热收缩电缆附件的电力管、应力疏散胶及电缆插头

      2、键盘、按键等底部接触用导体

      3、影印机辊轴

      4、电线连接管

      5、抗静电制品

      导电硅橡胶以其卓越的导电性能，成为制造防静电垫、手套等产品的理想材料。

      6、电磁屏蔽等领域

      当导电硅胶体积电阻低于10Ω·cm以下时，导电硅胶即具有电磁屏蔽功能。‌这一特性使得导电硅胶在需要密封和电磁屏蔽的场合能发挥重要作用。导电硅胶的体积电阻率通常在3～10Ω•cm之间，这一特性使其能够有效地减少电磁干扰，保护电子设备免受外界电磁波的干扰，同时也防止内部信号泄露，确保设备的正常运作和数据的安全。

      也可用于机箱、机柜、输变电工程等电子和微波波导系统，以及连接器衬垫等。

      7、生物医学领域

      导电硅橡胶的导电性能和生物相容性，为其在生物医学领域的应用提供了新的可能性。它可用于制造生物传感器、医疗设备等，实现对生物信号的检测和监测。同时，导电硅橡胶也可以用于医疗电子设备的密封和保护，确保设备的稳定运行。

      8、电子器件密封与保护

      导电硅橡胶在电子领域扮演着重要角色，以其双重功能为电子器件提供全面保障：作为保护层，抵御外界环境对电子元件的侵蚀和损坏；通过其导电特性维持器件内部的电路通路完整。从微小的芯片到复杂的电路板，导电硅橡胶的应用广泛而重要。

      9、先进触摸屏技术

      触摸屏技术不仅要求高精度的触摸信号传递，还要满足持久性和可靠性的要求。导电硅橡胶以其出色的导电性能，成为触摸屏技术的重要组成部分。它被用作触摸面板的导电层，确保用户的触摸输入能够准确地转化为电信号，实现无缝的用户体验。

      10、其它