2  结果与讨论
2．1 CF 含量对导电纸导电性及其力学性能的影响
2．1．1 CF 含量对纸张导电性的影响
CF 与植物纤维混抄成纸时，两种纤维的作用是不同的(如图 l)。植物纤维作为黏结剂形成
纸张的基本框架，而 CF 作为导电纤维无序地分散于植物纤维构成的框架中，构建导电通
路。
表 1 CF 含量对纸张体积电阻率的影响

注定量为 60g／m2。
表 1 是纸张体积电阻率随 CF 含量变化而变化的关系。由表 1 可知，CF 的含量对导电纸的
导电性影响非常大。CF 含量<1％时，纸张的体积电阻率非常大(电阻值超出仪器检测范围，
即超过了 l00 MΩ)，为绝缘体。这是因为 CF 的含量很少时，纸张中 CF 问的距离大，它们
或是彼此不接触，或是只能形成一些局部的搭接，无法在整个纸张中形成连续的导电网
络通路，如图 l(a)所示。因而此时体积电阻率非常大，导电性很小。
                
(a)CF 含量为 1％

(b)CF 含量为 3％

(c)CF 含量为 25％

(d)CF 含量为 50％
图 1 碳纤维导电纸的多媒体显微镜图(X 100)
随着 CF 含量的增加，纸张中 CF 间的距离变小，一个连续的导电网络通路逐渐形成，达
到 3％左右时，连续的导电网络通路已初步形成(图 1(b))，体积电阻率急剧下降至
6．5Ω·cm，纸张由绝缘体变为导电体。随着 CF 含量的进一步增加，CF 之间的接触机会不
断增加，导电网络不断完善，纸张的体积电阻率继续下降，CF 含量达 25％时形成一个完
善的导电网络通路(图 1(c))。此时，CF 问的接触非常充分，体积电阻率降到 0．111 Ω·cm。
之后，随着 CF 含量的继续增加，纸张的体积电阻率下降趋势变缓。导电趋势发生明显变
化的这个临界点称为导电材料的渗滤阈值[8]。在渗滤阈值以前，CF 含量的微小变化就可
使导电性大幅度提高；超过渗滤阈值以后，导电性随 CF 变化而降低的趋势变缓。
由图 l(c)可知，CF 含量达 25％时，导电纤维网络已经非常致密、完善，甚至已经开始出现
纤维的重复搭接(图 1(C)中的两道黑痕)，达 50％时这种倾向更严重。这种重复搭接对网络
导电性的提高没有太大贡献，因而体积电阻率下降幅度变小。另一方面，CF 含量的增加
使得纤维分散性变差，导致 CF 在导电纤维网络中分布不均匀，影响纤维网络导电性的提
高。由图 l(c)与图 l(d)的对比可知，CF 含量为 25％时的分散效果比 CF 含量为 50％时更好。
因而，CF 含量达 25％以后导电性能的提高很缓慢。
由此可见，由 CF 搭接而形成导电网络通路是很有效的，在 CF 用量不高时就表现出良好
的导电性，这是传统导电粉末材料所不及的，如表 2 所示。
表 2 不同原料、材料的体积电阻率对比

    由此可见，出现这种差异的主要原因不是由导电原料本身导电性差异引起的 (由表 l 可
知，就导电原料本身来说，CF 的导电性比铜、镍要低)，而是由导电原料的形状差异造成
的。对于导电通路来说，在相同含量条件下纤维状原料比颗粒粉末状原料更容易搭接而形