TiN-Al2O3纳米复合材料的导电机理

  TiN-Al2O3纳米复合材料是由导电相(TiN)和绝缘相(Al2O3)组成的导电材料，这类材料也称为添加型导电材料。关于此类材料的导电机理，一般的认为是所谓的渗透作用(Percolation）使材料具有导电能力，所谓的渗透作用，就是导电粒子相互接触，形成连续的一维、二维、三维网状结构，从而产生导电作用，当形成导电网络时，复合材料的电阻率将急剧下降，之后，随着导电相含量的进一步增加，导电网络得到进一步完善，复合材料的电阻率会进一步下降，但此时下降的幅度较小。

  为了科学地解释导电网络的形成，提出了许多渗透模型和数学方程，主要的渗透模型有统计渗透模型(Statistical percolation models)、热力学渗透模型(Thermodynamic percolation models)、几何渗透模型(Geometrical percolation models)和结构趋向渗透模型(Structure-oriented percolation models),在众多的理论模型中，结构一趋向渗透模型被认为是**合理的一种模型，该模型试图从材料的微观结构上解释材料的导电性能及其影响因素。复合材料的微观结构如图1所示。

图1 TiN-Al2O3纳米复合材料的微观结构

  图中小黑色圆圈代表导电相TiN，大白色图形代表基体材料Al2O3。从图中可以看到，导电相TiN要达到一定的数量才能形成导电网络，形成导电网络时，导电相的浓度称之为临界渗透浓度。

影响TiN-AI2O3纳米复合材料导电性能的因素

TiN含量的影响

  TiN在TiN-Al2O3纳米复合材料中的含量是影响其导电性能的**因素，从前面的研究结果可以发现TiN的含量越高，复合材料的电阻率越小，这是因为TiN的含量高时，复合材料中形成的导电网络越完善，所以复合材料的导电性能越好。

TiN粒度的影响

  当导电相 TiN的含量一定时，粒度越小，颗粒的数量越多，颗粒之间相互接触的机会越多，越易形成导电网络，复合材料的导电性能越好，由此我们可以预期，用纳米材料作为导电相比用微米材料作导电相得到的复合材料的导电性能更好。研究结果也证实了这一点。

TiN在基体中分布均匀程度的影响

  由于导电相颗粒在基体材料中分布得越均匀，颗粒的团聚越少，颗粒的数量也就相对的越多，形成导电网络的概率越大，并且形成的导电网络越完善，复合材料的导电性能也就越好。前面的研究结果表明，用原位复合法制备的复合材料的导电性能比用球磨混合法制备的复合材料的导电性能要好，这是由于原位复合法能使TiN粒度更加均匀的分布在A2lO3基体中，减少了团聚，在相同含量、相同粒度的条件下，TiN颗粒的数量相对增加了，颗粒之间相互接触的机会增加了，容易形成导电网络或形成的导电网络更加完善，从而提高了复合材料的导电性能。

西安齐岳生物提供各种定制产品服务，包括二氧化硅定制、离子液体定制、酶制剂定制、HRP标记物定制、酶底物定制、二维晶体定制、水凝胶定制、纳米簇定制、纳米管定制、氮化物定制等等

齐岳供应定制产品：

氮化硅/聚苯乙烯复合电子基板材料    

氮化硅(SiN)薄膜    

氮化硅-碳化硅复合材料    

氮化硅结合碳化硅(Si3N4-SiC)材料    

多孔氮化硅陶瓷    

SiO2和α-Si3N4氮化硅多孔陶瓷    

Yb2O3-氮化硅陶瓷    

CeO2-氮化硅陶瓷    

聚醚砜-氮化硅复合材料    

PPS-Si3N4    

聚丙烯/纳米氮化硅复合材料    

m(Al2O3):m(Si3N4)    

碳化硅/氮化硅复合材料    

Si3N4/SiC复合材料    

6 wt%Yb2O3和    

2 wt%Al2O3掺杂氮化硅复合材料    

二氧化铪—二氧化锆—二氧化钛三元氧化物的氮化硅复合材料    

碳化硅晶须补强氮化硅复合材料    

钛酸铝-氮化硅复合材料    

氮化硅铁-刚玉复合材料    

硅(铁)—氮化硅—碳化硅复合材料    

碳纳米管/氮化硅陶瓷基复合材料    

聚合物/氮化硅(Si3N4)复合材料    

Si粉对矾土-氮化硅复合材料    

氮化硼纳米管增强氮化硅复合材料    

BNNT/Si3N4复合材料    

碳纤维/氮化硅C/SiC复合材料    

氯磺化聚乙烯橡胶/纳米氮化硅复合材料    

二氧化铪-二氧化锆-二氧化钛三元氧化物的氮化硅复合材料    

环氧树脂/改性氮化硅(EP/Si3N4-N97)复合材料    

纳米二氧化硅-纳米氮化硅复合材料    

氮化硅/氧氮化硅复合材料    

石墨烯/多孔氮化硅复合材料    

连续碳纤维增强SiCN陶瓷基复合材料(C/SiCN)    

氮化硅纳米线增强多孔氮化硅复合材料    

碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs)/Si3N4陶瓷基复合材料    

氮化硅-莫来石复合材料    

氮化硅/碳化硅陶瓷复合材料    

碳纳米管增韧氮化硅陶瓷复合材料Si3N4-Al2O3-Y2O3-MgO    

氮化硅-氮化硼系复合材料Si3N4-BN    

zl 03.24