导电塑料在航天领域的应用展望
2014-12-21刘艳丽井元良石海平刘奕宏
航天器环境工程 2014年6期
刘艳丽,井元良,石海平,刘奕宏
(北京空间飞行器总体设计部,北京 100094)
0 引言
塑料因其性能多样、成本低、易加工的特点而得到广泛应用,而导电塑料的发明使得塑料从绝缘体跨入导体和半导体的行列,衍生出塑料薄膜屏蔽层、塑料芯片、塑料太阳电池、塑料蓄电池等产品。这些高性能、低成本产品的出现为航天产品的轻小型化开辟出新的发展方向。
本文在简述导电塑料的概念和原理的基础上,对导电塑料的衍生产品在航天领域的未来应用进行探讨,提出我国航天器塑料化的发展建议。
1 导电塑料的原理
2000年12月12日,瑞典皇家科学院把诺贝尔化学奖颁发给日本筑波大学名誉教授白川英树和他的2 个欧美同行,理由是“发明并研制出了导电塑料”。历来被视为绝缘体的塑料,因这一发明 而具有了绝缘体、半导体和导体3 种特性。
导电塑料是利用塑料基体与导电填料组成海岛结构复合体系,依靠量子力学隧道效应使得电子具有在粒子间的跃迁能力,再通过塑料的加工方式加工成型的功能型高分子材料。导电塑料在不改变原有塑料材料的一些基本性能的同时,用导电材料的分子搭起一座可以供电子通过的“桥梁”,使得塑料具有导电性,且可通过调整导电材料的比例改变塑料的导电率,成为同时具备绝缘体、半导体和导体3 种状态的新型材料[1]。
导电塑料中的导电填料一般选用金属纤维、导电碳纤维、碳纳米管、导电石墨、金属合金填料等,常用的塑料基体包括聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、乙烯共聚物、尼龙和高性能热塑性塑料合金等。……
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