Dynamic electrical conductivity induced by isothermal crystallization in aluminum hydroxide filled silicone rubber

材料科学 硅橡胶 复合材料 结晶 电导率 等温过程 无定形固体 天然橡胶 化学工程 化学 结晶学 热力学 物理 工程类 物理化学
作者
Ying Lin,Yuhao Liu,Kangning Wu,Liming Wang,Lijian Ding
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:119 (15) 被引量:23
标识
DOI:10.1063/5.0061585
摘要

In this paper, taking aluminum hydroxide (ATH) filled silicone rubber as a model composite, we report the “n-shape” dynamic electrical conductivity during isothermal crystallization in nonconductive particles filled insulating polymers. During the initial crystallization, rapid growth of dominant lamellae blocks the transport path of impurity ions, contributing to the remarkable reduction of conductivity. Addition of ATH fillers could reduce the silicone rubber content and randomness of crystals formation, lessening the amplitude of decreased conductivity. Afterward, the silicone rubber composites further shrink due to the development of subsidiary lamellae. It results in low activation energy of ion migration and thereby enhances conductivity, whose amplitude is positively related to the crystalline phase. Finally, continuous growth of rigid amorphous fraction with reduced chain mobility impedes the ions transport, decreasing the conductivity again. The growth of rigid amorphous fraction is accelerated in silicone rubber with more ATH fillers because of more constraint of ATH on molecular chains. Our findings afford a simple means to manipulate insulation performance of nonconductive particles filled semi-crystalline polymers and provide a guideline for their use in real operation.
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