本发明专利技术涉及非导电高分子材料技术领域，尤其涉及一种阈值可塑的聚合物导电开关预制材料，其开关电压门限值可以通过调整材料中共混的圆珠颗粒粒子的结构层级进行预设，对于感应并接触传导的300V以上的瞬变高压脉冲能量的防护任务，主要由材料中共混的圆珠颗粒阵列，采用开啟阀值开关使突变高压能量以电流泄放的形式完成，对于较低能量的干扰脉冲及各种辐射能的防护则由分布在材料中的圆珠颗粒粒子和各种导电微粒子协同以能量吸收的形式完成。采用活化液和生物纯化液对圆珠颗粒导电粒子及其各导电微粒子进行表面活化、纯化处理、表面改性，构建出电子隧道结，只需调整基体材料中的圆珠颗粒堆叠层级就可获得不同的确切的触发电压开关阈值。触发电压开关阈值。触发电压开关阈值。
【技术实现步骤摘要】
一种阈值可塑的聚合物导电开关材料
[0001]本专利技术涉及非导电高分子材料
，尤其涉及一种阈值可塑的聚合物导电开关材料。
技术介绍
[0002]目前在非导电高分子材料中进行导电粒子掺杂的研究和应用，集中在三个趋势方向上，第一种是使非导电高分子材料具备导电性，其追求的是体积电阻率的减小和增加导电性，第二种是使非导电高分子材料具备电阻跃变性，追求的是：1.电阻速变率；2.对电压的敏感度；3.电阻突变后材料的体积电阻的极限趋势；4.触发电压过后电阻恢复状态和恢复能力。第三种是使非导电材料具备对辐射波能量的吸收性。追求的是1.屏蔽辐射波；2.减小波的反射(将波在材料体中以电能转化为热能释放掉)。上述第一种研究只是使非导电体变为导电体，这只要控制好导电粒子掺杂量就可取得。而第二种和第三种研究涉及因素和变量较多研究的深度和应用的广度值得深入追求。
[0003]目前世界上采用第二种方式开发的材料主要的应用有压敏电阻和高分子聚合物静电抑制器等方面，这种材料的功能在于：
[0004]正常情况下它为绝缘体，当有一个异常高电压出现时，它变为导体。当这个异常电压过后它又恢复绝缘状态，其理论基础是量子力学的电子隧道效应。如图3所示。但目前使用的这方面的材料存在如下缺陷：
[0005]1、导电粒子随机地分布在基体中使量子力学定义的电子隧道结也是随机地存在于不同位置。改变材料原厚度只能改变大致的电压灵敏度，但材料内结构无法改变。
[0006]2、由于电子隧道结散布的随机性，就使隧道结个数不定，也就带来了电子隧穿的透射路径不定，则越过势垒V的能量E0不可能是一个确定值，也就是有些地方需要较大的E0才能穿越，有些地方很小E0就可穿越，散布范围很大。这就使一些静电抑制器的启动电压有的低至300V，而有的却高至600V，指标的散布范围很大。
[0007]3、钳位电压差异大，由于路径长度不一、经过的隧道结数量不一，带来的路径电阻不同，所以使材料的钳位电压相差很大。
[0008]4、上述原因带来电流泄放能力差异大，泄放能力弱的点位寿命短，容易被电流击坏。
[0009]5、不适合高电压，高抗干扰数据存储电路等高端应用领域。
[0010]6、最根本的问题它不能被集成化应用，因为电性能参数差异大，使材料根本无法制作成集成元件。
[0011]为了解决上述缺陷问题，我们特提供了一种阈值可塑的聚合物导电开关预制材料。该材料即可解决上述的6个难题，同时也可适用于第三种热门研究方案的应用，即隐形、高抗干扰波吸收，微波、电磁波辐射的屏蔽。为抗高压脉冲、防干扰辐射和健康产品制作提供了一种电性能指标更确切、更适用的新材料。
技术实现思路
[0012]基于
技术介绍
存在的技术问题以及实际的热门应用，本专利技术提供了一种阈值可塑的聚合物导电开关预制材料，在材料加工中根据需要，准确选择和定义隧道结数量来确定材料能级，以获得所设定的确切的门限电压阈值，从而使材料的各项电性能指标确切而一致，这就同时克服了目前使用的材料存在的一切缺陷，尤其适合高抗干扰数据读、写和永久性储存器和集成化的应用。对于感应并接触传导的300V以上的瞬变高压脉冲能量的防护任务主要由材料中共混的圆珠颗粒阵列，采用开啟阀值开关使突变高压能量以电流泄放的形式完成，对于较低能量的干扰脉冲及各种辐射能的防护则由分布在材料中的圆珠颗粒粒子和各种导电微粒子协同以能量吸收的形式完成。
[0013]本专利技术提供如下技术方案：一种阈值可塑的聚合物导电开关材料，包括表面附着有一层非导电薄膜的非导电圆珠颗粒，所述非导电圆珠颗粒在电压诱变基体材料浆料中饱和分布成立体阵列结构；
[0014]所述非导电圆珠颗粒经过活化处理和纯化处理后，再进行物理改性处理后，使其表面附着有一层非导电薄膜。
[0015]优选的，所述活化处理是将导电圆珠颗粒加入到稀释的H2SO4液体中进行去油污，去氧化层和表面微蚀的活化过程；
[0016]纯化处理是将活化处理后的导电圆珠颗粒在纯化液中浸润使粒子表面显中性，不易氧化的过程；
[0017]物理改性是在经过活化和纯化处理的基础上使导电圆珠颗粒表面附着一层非导电膜的过程。
[0018]优选的，所述电压诱变基体材料浆料包括：缩水甘油胺类环氧树脂和环氧族类环氧树脂按重量比1:1配制的基本树脂连结材料重量比40
‑
60％，半导体粒子重量比5
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15％，纳米导电粒子重量比35
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45％。
[0019]优选的，所述半导体粒子是粒径为1
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2um的氧化锌粉末，所述纳米导电粒子是片径为1nm的单层片状石墨烯和粒径小于1um的纳米铜粉及氧化铁粉与铁氧体粉末的混合体，所述纳米铜粉及氧化铁粉表面均是经过活化处理的导电金属粉末。
[0020]优选的，所述单层片状石墨烯和纳米铜粉及氧化铁粉与铁氧体粉末的混合体，其中单层片状石墨烯重量比3％
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6％，纳米铜粉重量比5％
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44％、纳米氧化铁粉重量比5％
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44％、铁氧体粉末重量比5％
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20％。
[0021]优选的，所述电压诱变基体材料浆料重量比30％
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50％，非导电圆珠颗粒重量比50％
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70％。
[0022]优选的，所述非导电圆珠颗粒粒径大小相等，直径为8um
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15um。
[0023]优选的，所述饱和分布成立体阵列是每一颗非导电圆珠颗粒在电压诱变基体材料浆料中上、下、左、右、前、后呈接触性规整排列的均匀结构，非导电圆珠颗粒与非导电圆珠颗粒之间的非导电膜构成量子力学定义的电子隧道结，非导电圆珠颗粒周围的空隙由电压诱变基体材料浆料饱和充填。
[0024]优选的，所述非导电圆珠颗粒和电压诱变基体材料浆料经混炼后，加入固化剂继续混融获得聚合物导电开关预制材料。
[0025]本专利技术提供了一种阈值可塑的聚合物导电开关材料，通过引入生物纯化技术，使
导电圆珠颗粒与改性膜更具亲和力，使导电微粒子在高分子材料中分散性更好，产生聚集的可能性就更小。
[0026]只要材料厚度一致，材料对应的任意点的电子隧道结的个数就一定一致，在防护高压脉冲时，无论异常高压出现在哪一点，穿透通道的隧道结数都是一样的。设定材料不同能级就设定了电子隧道结的个数，也就是设定了材料的开关阈值。一种材料厚度准确对应一个聚合物导电开关阈值。材料固化前的加工中阈值准确可塑，在集成化大面积应用时，同一个面上可按实际需要塑造不同的阈值区域。
[0027]本专利技术的材料用于吸收和屏蔽电磁辐射波时，这些辐射波会穿透材料表层而不被反射，当这些电磁波到达材料的内部时，会遇到分布在材料体内的铁氧体而发生共振和磁滞损而耗掉一部分能量，同时波能在铁氧体内转化为磁能，产生交变磁场，交变磁场使周边的大小导电粒子产生闭环涡流，同时，这种电磁波的变化电场也转化为材料中大小导电粒子内的闭环电流，这些电流和本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种阈值可塑的聚合物导电开关材料，其特征在于：包括表面附着有一层非导电薄膜的非导电圆珠颗粒，所述非导电圆珠颗粒在电压诱变基体材料浆料中饱和分布成立体阵列结构；所述非导电圆珠颗粒经过活化处理和纯化处理后，再进行物理改性处理后，使其表面附着有一层非导电薄膜。2.根据权利要求1所述的一种阈值可塑的聚合物导电开关材料，其特征在于：所述活化处理是将导电圆珠颗粒加入到稀释的H2SO4液体中进行去油污，去氧化层和表面微蚀的活化过程；纯化处理是将活化处理后的导电圆珠颗粒在纯化液中浸润使粒子表面显中性，不易氧化的过程；物理改性是在经过活化和纯化处理的基础上使导电圆珠颗粒表面附着一层非导电膜的过程。3.根据权利要求1所述的一种阈值可塑的聚合物导电开关材料，其特征在于：所述电压诱变基体材料浆料包括：缩水甘油胺类环氧树脂和环氧族类环氧树脂按重量比1:1配制的基本树脂连结材料重量比40
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60％，半导体粒子重量比5
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15％，纳米导电粒子重量比35
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45％。4.根据权利要求3所述的一种阈值可塑的聚合物导电开关材料，其特征在于：所述半导体粒子是粒径为1
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2um的氧化锌粉末，所述纳米导电粒子是片径为1nm的单层片状石墨烯和粒径小于1um的纳米铜粉及氧化铁粉与铁氧体粉末的混合体，所述纳米铜粉及氧化铁粉表面均是经过活化处理的导电金属粉...
【专利技术属性】
技术研发人员：王晶，龚德权，吴丰顺，乔治，马浩轩，
申请(专利权)人：武汉芯宝科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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