影響電導率參數因素分析

影響電導率的參數主要有填料的含量、填料電導率及滲流閾值。CNTs和GNS在同一種成膜樹脂中會呈現出不同的滲流閾值和電導率，這是因為填料的導電性能和滲流閾值與填料自身的特性、分散工藝以及成膜樹脂密切相關。
電導率導電填料自身的特性
導電填料的粒徑、比表面積、表面化學活性等均會影響涂層的導電性能。當填料含量一定時，填料粒子間的間距隨填料粒徑的減小而減小。足夠小的粒子間距將促成量子隧道效應，所以滲流閾值隨著填料粒徑的減少而降低。然而采用GNS制備透明導電薄膜時，GNS基本上沉積在薄膜表面，采用尺寸小的GNS意味著單位面積的接觸點多，電導率導致接觸電阻較大。
Zhao等采用100——300μm²的石墨烯片制備的導電薄膜透光率為79%，方塊電阻為19.1kΩ/sq，當石墨烯片的平均尺寸為7000μm2時，薄膜的透光率為78%，而方塊電阻則降至840Ω/sq。
電導率導電填料的分散
CNTs和GNS的比表面積大、表面活性低，粒子間具有較強的范德華力，在聚合物基體內容易團聚，它們的分散效果將直接影響導電網絡的構建，對其表面進行化學修飾可促進填料與樹脂的相容性，提高填料的分散效果。氧化石墨烯較GNS易分散，但氧化石墨烯是絕緣材料，一般將涂層中的氧化石墨烯進行化學或氧化還原，從而恢復涂層的導電性能。
Ma等在GNS表面接枝長鏈聚合物后，環氧樹脂/GNS復合體系的滲流閾值由原來的1.333vol%下降到0.32vol%。包覆表面活性劑可以提高CNTs的分散效果，同時阻止其在成膜樹脂中再次團聚，但與接枝的CNTs相比，其滲流閾值較高。這是由于包覆表面活性劑的CNTs表面*覆蓋著絕緣殼層，在構建導電網絡時，帶有絕緣殼層的CNTs彼此搭接處的接觸電阻大，導致電導率導電性能較差。
Gojny等采用球磨工藝在CNTs表面接枝氨基，與純CNTs相比，接枝后的CNTs與環氧樹脂混合后制成涂膜的導電性能反而降低，這可能是球磨分散導致CNTs長徑比減小，且CNTs接枝氨基后，CNTs的共軛π電子數目減少，而新鍵合的sp3雜化軌道電子導電性能遠不及π電子。采用化學修飾往往都會對CNTs或GNS結構造成一定程度的破壞，因而在修飾過程中需要合理地控制各項參數，在滿足填料均勻分散的同時盡量保持填料結構的完整性，從而獲得理想的電學性能。