導電性複合材料におけるPTC特性の定量的解析

• 資料種別: 記事
• タイトル: 導電性複合材料におけるPTC特性の定量的解析
• 著者・編者: 中野 創; 清水 克哉; 越森 優人 他
• 著者標目: 中野 創; 清水 克哉; 越森 優人
• 並列タイトル等: Quantitative Analysis of Positive Temperature Coefficient Characteristics of Conductive Composites
• タイトル（掲載誌）: 高分子論文集 = Japanese journal of polymer science and technology
• 巻号年月日等（掲載誌）: 70(9):2013
• 掲載巻: 70
• 掲載号: 9
• 掲載ページ: 476-482
• 掲載年月日（W3CDTF）: 2013
• ISSN（掲載誌）: 0386-2186
• ISSN-L（掲載誌）: 0386-2186
• 出版事項（掲載誌）: 東京 : 高分子学会
• 出版地（国名コード）: JP
• 本文の言語コード: jpn
• 件名標目: Positive Temperature Coefficient; Polyvinylidene; Conductive Filler; Volume Expansion; Crystal Melting
• NDLC: ZP16
• 対象利用者: 一般
• 所蔵機関: 国立国会図書館
• 請求記号: Z17-92
• 連携機関・データベース: 国立国会図書館 : 国立国会図書館雑誌記事索引; https://ndlsearch.ndl.go.jp
• 書誌ID（NDLBibID）: 024911069; http://id.ndl.go.jp/bib/024911069
• 整理区分コード: 632

• 要約等: Conductive polymer composites filled with carbon or metal particles exhibit a positive-temperature-coefficient (PTC) of resistivity. In our previous studies, we speculated that only the volume expansion of polymers upon heating cause the PTC effect and we conducted quantitative analyses focusing on the decrease of the apparent filler content of the composites during volume expansion of polymers. Later, we found that PTC effect occurs when the conductive path is cut off due to crystal melting and volume expansion of the base polymer along with rising temperature. In this study, we analyzed the PTC effect of polyvinylidene fluoride (PVDF)/Ni composite quantitatively and found that the apparent Ni content (<i>C</i>_Ni(<i>T</i>)) decreases along with rising temperature. When <i>C</i>_Ni(<i>T</i>) becomes about 98% of the Ni content at room temperature (<i>C</i>_Ni-R.T.), the resistivity is 10 times of that at room temperature. When <i>C</i>_Ni(<i>T</i>) becomes about 96% of <i>C</i>_Ni-R.T., the resistivity exceeds 10⁸ Ω·cm and the composites serve as insulators. In conclusion, we proved that, the Ni content is not constant when the PTC effect occurs.; ポリマーに導電粒子を充填した複合材料は，温度上昇に伴い抵抗が増加するPTC特性を示す．筆者らは，温度上昇によるポリマーの結晶融解および体積膨張により見かけのフィラー充填率が低下し，導電パスが切断されることでPTC特性が発現すると予想している．以前報告した論文では，温度上昇に伴う体積膨張のみを考慮した見かけのフィラー充填率の低下に着目してPTC特性を定量的に解析した．これを踏まえ，本報ではPVDF/Ni複合材料において，さらに結晶化度も考慮し解析を行った．その結果，室温でのNi充填率に関わらず，見かけのNi充填率は温度上昇に伴い低下し，室温でのNi充填率に対して約98%になった際に抵抗率が室温での抵抗率の10倍になり，96%になったときに絶縁体の領域である10⁸ Ω·cmになることが判明した．これは，PTC特性が発現する時のNi充填率が絶対値として常に一定ではないことを意味する．
• DOI: 10.1295/koron.70.476
• オンライン閲覧公開範囲: インターネット公開
• 連携機関・データベース: 科学技術振興機構 : J-STAGE; http://www.jstage.jst.go.jp

• 要約等: ポリマーに導電粒子を充填した複合材料は，温度上昇に伴い抵抗が増加するPTC特性を示す．筆者らは，温度上昇によるポリマーの結晶融解および体積膨張により見かけのフィラー充填率が低下し，導電パスが切断されることでPTC特性が発現すると予想している．以前報告した論文では，温度上昇に伴う体積膨張のみを考慮した見かけのフィラー充填率の低下に着目してPTC特性を定量的に解析した．これを踏まえ，本報ではPVDF/Ni複合材料において，さらに結晶化度も考慮し解析を行った．その結果，室温でのNi充填率に関わらず，見かけのNi充填率は温度上昇に伴い低下し，室温でのNi充填率に対して約98%になった際に抵抗率が室温での抵抗率の10倍になり，96%になったときに絶縁体の領域である10⁸ Ω·cmになることが判明した．これは，PTC特性が発現する時のNi充填率が絶対値として常に一定ではないことを意味する．
• DOI: 10.1295/koron.70.476; https://doi.org/10.1295/koron.70.476
• 関連情報（URI）: http://id.ndl.go.jp/bib/024911069; https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I024911069
• 参照: Temperature dependence of electric and dielectric behaviors of Ni/polyvinylidene fluoride composites; https://cir.nii.ac.jp/crid/1360011145141576192; Resistivity–temperature characteristics of filler-dispersed polymer composites; https://cir.nii.ac.jp/crid/1360011146203169280; Effect of cooling rate after polymer melting on electrical properties of high-density polyethylene/Ni composites; https://cir.nii.ac.jp/crid/1360855571157690624; Positive temperature coefficient effect in multiwalled carbon nanotube/high-density polyethylene composites; https://cir.nii.ac.jp/crid/1361137044977380096; Electrical conductivity and self-temperature-control heating properties of carbon nanotubes filled polyethylene films; https://cir.nii.ac.jp/crid/1361137045016135808; Low electrical conductivity threshold and crystalline morphology of single-walled carbon nanotubes – high density polyethylene nanocomposites characterized by SEM, Raman spectroscopy and AFM; https://cir.nii.ac.jp/crid/1361699994528207232; Tunneling and nonuniversal conductivity in composite materials; https://cir.nii.ac.jp/crid/1361981470067661312; Transport properties of electrically conducting nylon 6/foliated graphite nanocomposites; https://cir.nii.ac.jp/crid/1362262944554651264; Electrical characteristics of fluorinated carbon black‐filled poly(vinylidene fluoride) composites; https://cir.nii.ac.jp/crid/1362825895886193280; Conductivity spectroscopy on melt processed polypropylene–multiwalled carbon nanotube composites: Recovery after shear and crystallization; https://cir.nii.ac.jp/crid/1363670319898021120; Electrical Conductivity of Polymer Composites Filled with Carbon Black; https://cir.nii.ac.jp/crid/1390001206264130432; Percolation Concept: Polymer-Filler Gel Formation, Electrical Conductivity and Dynamic Electrical Properties of Carbon-Black-Filled Rubbers.; https://cir.nii.ac.jp/crid/1390001206288548864; 直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）の結晶化度と ＬＬＤＰＥ／Ｎｉ 複合材料の抵抗率－温度特性との関係; https://cir.nii.ac.jp/crid/1390001206524681600; Electrical Conductivity of Polymer Composites Filled with Metal; https://cir.nii.ac.jp/crid/1390282681243234560
• 連携機関・データベース: 国立情報学研究所 : CiNii Research; https://cir.nii.ac.jp/
• 提供元機関・データベース: Japan Link Center; https://japanlinkcenter.org/top; 雑誌記事索引データベース; https://ndlsearch.ndl.go.jp; Crossref; https://www.crossref.org; CiNii Articles; 科学研究費助成事業データベース; https://kaken.nii.ac.jp/ja
• 書誌ID（NDLBibID）: 024911069; http://id.ndl.go.jp/bib/024911069
• NII論文ID: 10031200105