低填料比石墨烯/环氧树脂复合材料非线性电导机理的实验研究

为研究石墨烯导电填料的加入对环氧材料电导机理的影响,制备了不同填料质量比下石墨烯/环氧树脂复合材料。通过测量得到该复合体系的渗流阈值为质量分数1.35%,选择了石墨烯填料质量分数为0.3%、远低于渗流阈值的复合材料进行研究。利用高温高场强电导电流测试系统,测量了纯环氧材料和石墨烯/环氧复合材料在50、80和100℃下和0.24~14.4 k V/mm场强下的极化电流曲线。研究结果表明:直流电压作用下,两种材料的极化电流衰减速率均随场强和温度的增加而增大。随着场强的增大,两种材料的电导机理均发生了从欧姆电导到空间电荷限制电流理论(SCLC)为主导的转变,且这种转变电导电流场强阈值(Ethi)随温度的升高而降低。石墨烯填料的加入使环氧材料电导电流密度活化能增大,且活化能随着场强的增加逐渐降低,石墨烯/环氧复合材料在高场强区的电导机理受SCLC和隧道效应共同影响。