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對于該類材料而言，填料組分往往較為復雜，碳納米管組分主要依靠其優異的導電性和高的長徑比在材料中以盡可能少的含量構筑導電通路。此外，研究者往往還將加入顆粒組分（如二氧化硅、碳酸鈣和硫酸鋇等）實現體系的強化和增韌。

然而，引入這種顆粒作為第二組分填料時，根據經典的體積排阻理論，碳納米管將更容易聚集構筑導電通路，導電性增強，當然同時也將抑制碳管相互連接，從而使導電性下降。同時，第二組分填料的尺寸大小也與上述情況的發生息息相關，但學界目前對于多組分聚合物復合材料的電阻率或導電性變化規律始終處于探索階段。

基于此背景，近日，韓國崇實大學的Sung-Hoon Park教授聯合高麗大學的Sang Hyun Lee教授以及來自航空大學、首爾大學、工業研究院、仁荷大學和三星電子的研究人員在在國際著名刊物《Nature Communications》上發表了名為“Modeling the electrical resistivity of polymercomposites with segregated structures”的論文。

研究者通過Matlab軟件建立了如圖1所示的模型，即對于碳納米管在聚合物中的分布采用纖維隨機網絡模型，對于球狀第二組分填料的分布采用奶酪模型，并將這兩種模型組裝形成最終模擬的模型，計算整體的電阻率并觀察結構優化后的填料在聚合物基體中的分布情況。

另一方面，研究者以聚二甲基硅氧烷（PDMS）為基體，填充10-15μm的多壁碳納米管（MWCNTs），同時，分別利用微米級（直徑3-7 μm）和納米級（直徑10-20 nm）的二氧化硅顆粒作為第二組分填料，通過電鏡分析兩種填料在基體的分布情況，并測試材料的電阻率，將實驗數據與理論模擬進行對照對比。

如圖3，4所示，研究者結合實驗和理論模擬的結果發現，當填充納米級第二組分填料時，復合材料整體的電阻率提高，導電性下降；而當填充微米級第二組分填料時，復合材料整體的電阻率下降，導電性提高。理論模擬還指出這一變化的臨界值為第二組分填料的尺寸為500 nm時。

作者認為，根據經典的體積排阻理論，填充微米級第二組分填料將有效抑制碳納米管的隨機分布，有利于導電通路的形成，而填充納米級第二組分填料由于其尺寸過小，則將抑制碳納米管的連接，使得材料整體的電阻率上升，導電性能下降。該研究將為未來構筑多組分聚合物復合材料并研究其電學性能提供思路與指導。