自控温复合材料的制备与性能

为解决航空领域现存在的热控系统质量重、体积大的问题,本文以室温硫化硅橡胶为基体,炭黑（CB）、碳纳米管（CNTs）和镍（Ni）为导电填料,并且添加一系列助剂,采用溶液共混法制备室温硫化硅橡胶基PTC材料,并对其进行阻-温性能测试和自控温性能测试,验证了复合材料的PTC效应及温控能力;并对材料的微观结构进行了分析,提出了交链-膨胀结构理论模型。结果表明,当CB/CNTs/Ni混合填充量为16 wt%时,复合材料的室温电阻率较低,为19.95 Ω·cm,PTC强度较高,为4.73,并且在经过300次冷热循环后,仍表现出较好的升温能力和控温能力。
TG分析可以看出CB/Ni/CNTs的加入提高了硅橡胶的耐热性能;通过SEM分析可以看出,极大长径比的CNTs具有一定抑制CB团聚的作用;通过XRD分析可以得出导电填料在硅橡胶基质中分散较为均匀的结论。基于微观结构的分析,对内部导电网络通道和结构变化进行对比分析,构建了影响PTC效应的因素分析模型,为解决航空领域的热控系统减重问题提供了可行性参考。