填充型导电高分子基气敏纳米复合材料研究进展

严磊，郭怡，杨丽菲，吴青峰，陈宇哲，卞军，蔺海兰，王丽君，鲁云

(1.西华大学材料科学与工程学院，成都 610039； 2.千叶大学科学与工程学院机械工程系，日本千叶 262-8522)

随着现代工业的迅速发展，挥发性有机气体(VOC)的大量排放已经给环境安全和人类健康造成了严重的危害，如何监测和去除VOC气体已经成为人们关注的热点[1]。其中，气体传感器是监测VOC最有效的装置。

气敏材料是气体传感器的关键性元件[2]。目前，已经获得广泛研究的气敏材料主要包括单一无机半导体材料(如SnO2等)、掺杂复合型半导体材料(如Pd-WO3等)、导体和半导体组合材料(如MOS场效应晶体管等)、导电高分子气敏材料[如聚苯胺(PANI)、聚吡咯等]和填充型导电高分子材料[如聚合物／炭黑(CB)体系]等。与传统的无机半导体材料相比，填充型导电高分子基气敏纳米复合材料具有制备工艺简单、成本低、选择性好、工作温度低等诸多优点，成为目前气敏材料的研究热点。通过在高分子材料中填充导电填料[如碳纳米管(CNTs)和CB等]制备填充型导电高分子气敏复合材料是主要的研究方向。笔者综述了目前国内外关于填充型导电高分子基气敏纳米复合材料导电逾渗及主要的填充体系(如CB体系、CNTs体系等)的相关研究进展，并对研究现状和未来的研究趋势进行分析和展望。

1 导电高分子材料的逾渗研究

对导电高分子材料的逾渗相关研究主要集中于逾渗理论和逾渗值的研究。

1.1 导电逾渗理论

导电逾渗是指材料的导电性能随导电填料含量的增加呈现非线性的递增，当导电填料的含量达到某一临界值时，材料的电性能发生急剧变化，而在此值之后，导电性能变化幅度减小，甚至不再变化[3]，这一现象称为导电逾渗。……