阅读说明：本技术 一种基于表面功能化处理的电场自适应复合材料及其制备方法 (Electric field self-adaptive composite material based on surface functionalization treatment and preparation method thereof ) 是由 胡军 何金良 袁之康 赵孝磊 杨霄 李琦 张波 孟鹏飞 郝层层 史善哲 闪琪琪 于 2020-07-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于表面功能化处理的电场自适应复合材料及其制备方法,制备方法首先制备ZnO压敏微球,然后对ZnO压敏微球进行表面改性,最后利用表面改性的ZnO压敏微球得到高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料,或者高温固化环氧树脂基体的复合材料,由于对ZnO压敏微球进行表面功能化处理,引入了官能团,使得表面改性的ZnO压敏微球与基体间形成共价键,两者之间除了存在物理连接外,也存在化学连接,因此表面改性的ZnO压敏微球与基体之间的界面结合强度得到明显增加,本发明的制备方法得到的复合材料在具有优异的电学特性的基础上,能够有效地提高复合材料的机械性能和热学特性,具有广泛的应用价值。(The invention discloses an electric field self-adaptive composite material based on surface functionalization treatment and a preparation method thereof, the preparation method firstly prepares ZnO pressure-sensitive microspheres, then carries out surface modification on the ZnO pressure-sensitive microspheres, and finally obtains the composite material of a high-temperature vulcanized solid silicon rubber matrix or the composite material of a high-temperature cured epoxy resin matrix by utilizing the surface-modified ZnO pressure-sensitive microspheres, because the surface functionalization treatment is carried out on the ZnO pressure-sensitive microspheres and functional groups are introduced, covalent bonds are formed between the surface-modified ZnO pressure-sensitive microspheres and the matrix, and besides physical connection and chemical connection exist between the surface-modified ZnO pressure-sensitive microspheres and the matrix, the interface bonding strength between the surface-modified ZnO pressure-sensitive microspheres and the matrix is obviously increased, the composite material obtained by the preparation method of the invention can effectively improve the mechanical property and the thermal property of the composite material on the basis of having excellent electrical property, has wide application value.)

一种基于表面功能化处理的电场自适应复合材料及其制备 方法

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种基于表面功能化处理的电场自适应复合材料及其制备方法。

背景技术

电场自适应材料因其非线性电学特性而在高压设备应用中具有广阔的前景，电场自适应材料的自适应特性体现在其电学参数能够随着外电场进行改变，当材料某处的空间电场有明显高于临近区域平均电场的趋势时，该处材料的电导率或介电常数也会显著升高，从而使得该处的电场强度有所降低，因此能够达到均匀电场的作用。常规材料的电学参数对于设备电场分布的影响属于“开环”过程，一旦遇到温度变化、材料老化等扰动因素的影响，这一过程由于没有反馈机制，最终的电场分布就容易与预期或设计方案产生偏离，这是传统的电容均压法对材料参数变化稳定性较差的原因。但对于电场自适应材料而言，由于存在电场分布反过来也能影响材料电学参数的这一负反馈环节，因此是一个闭环的调节过程，其能够达到更好的改善电场分布的效果并且对于扰动因素的稳定性也更强，即电场自适应材料具有优异的电学特性，另外，电场自适应材料需要具有更低的发热和损耗，即电场自适应材料需要有优异的机械性能和热学特性，以在应用于高压设备时能够体现更好的性能。因此需要设计出一种新型的电场自适应复合材料，以在具有优异的电学特性的基础上，同时具有优异的机械性能和热学特性。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出一种基于表面功能化处理的电场自适应复合材料及其制备方法，通过表面功能化处理，在复合材料具有优异的电学特性的基础上，能够有效地提高复合材料的机械性能和热学特性。

为了实现以上目的，本发明提供了一种基于表面功能化处理的电场自适应复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)ZnO压敏微球制备：将ZnO、Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂、Sb₂O₃和Al₂O₃混合后煅烧得到ZnO压敏微球；

2)ZnO压敏微球表面改性：将ZnO压敏微球分散于溶剂中，再向混合液中加入偶联剂，在反应完全后分离得到表面改性的ZnO压敏微球；

3)复合材料制备：将硅橡胶、硫化剂和表面改性的ZnO压敏微球采用混炼制备得到高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料；或者，将环氧树脂、固化剂和表面改性的ZnO压敏微球采用真空浇注制备得到高温固化环氧树脂基体的复合材料。

进一步地，所述步骤1)中ZnO、Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂、Sb₂O₃和Al₂O₃的摩尔百分比为95：1：0.5：1：0.4：1：1：0.1。

进一步地，所述步骤1)首先将ZnO、Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂、Sb₂O₃和Al₂O₃混合后放入球磨机中，并加入无水乙醇进行球磨；然后向球磨好的浆料中加入有机粘合剂，并倒入喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到球型颗粒；其次将球型颗粒放入煅烧炉中烧结后降温；最后将烧结产物进行筛分，得到直径为10μm～200μm的ZnO压敏微球。

进一步地，所述步骤2)中首先将ZnO压敏微球加入到溶剂中，使ZnO压敏微球均匀分散于溶剂中；然后向混合液中加入偶联剂进行反应；最后待反应完全后进行离心分离，即得到表面改性的ZnO压敏微球。

进一步地，所述步骤2)中溶剂为正庚烷，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，ZnO压敏微球、偶联剂和溶剂的质量比为：5：1：35。

进一步地，所述步骤3)中首先将硅橡胶、硫化剂和表面改性的ZnO压敏微球加入到密炼机中进行密炼，然后密炼后的混合材料放入模具中进行塑形；其次将塑形完成后的模具整体放入平板硫化机中进行硫化；最后将硫化完成的模具样品放入冷压机降温处理后进行脱模，即得到高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料。

进一步地，所述步骤3)中硅橡胶、硫化剂和表面改性的ZnO压敏微球的质量比为：100：1：(200～400)。

进一步地，所述步骤3)中首先将表面改性的ZnO压敏微球混合均匀，并在高温烘箱中预热；然后将环氧树脂、固化剂和表面改性的ZnO压敏微球混合物混合均匀后进行真空处理；其次将真空处理完成后的混合溶液倒入预热好的模具中进行再次真空处理；再次将真空处理后的模具放入高温烘箱中进行固化处理后脱模；最后将脱模得到的样品再次放入高温烘箱中进行二次固化，即得到高温固化环氧树脂基体的复合材料。

进一步地，所述步骤3)中环氧树脂、固化剂和表面改性的ZnO压敏微球的质量比为：100：38：(200～400)。

本发明还提供了一种复合材料，采用上述的制备方法制备得到。

与现有技术相比，本发明的制备方法首先制备ZnO压敏微球，然后对ZnO压敏微球进行表面改性，最后利用表面改性的ZnO压敏微球得到高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料，或者高温固化环氧树脂基体的复合材料，由于对ZnO压敏微球进行表面改性实现功能化处理，引入了官能团，使得表面改性的ZnO压敏微球与基体间形成共价键，两者之间除了存在物理连接外，也存在化学连接，因此表面改性的ZnO压敏微球与基体之间的界面结合强度得到明显增加，能够更好地进行应力传导，从而使得断裂强度得到极大提升；另外，ZnO压敏微球经过表面功能化处理后，使得基体与ZnO压敏微球的界面结合强度增加，减少了复合材料内部缺陷数量，由于空气的热导率很低，缺陷数量的减小意味着内部空气含量的减小，从而增加了复合材料的热导率；还有ZnO压敏微球与基体之间形成化学连接，从而减小了界面处声子的散射，降低了界面处热阻，从而增加了复合物的热导率，本发明的制备方法得到的复合材料在具有优异的电学特性的基础上，能够有效地提高复合材料的机械性能和热学特性，具有广泛的应用价值。

附图说明

图1为未表面功能化处理和表面功能化处理的复合材料的XPS光谱图；

图2为Si_2p处和N_1s处XPS能谱图；

图3为ZnO压敏微球及其复合材料的SEM图；

图4为不同样品的伏安特性曲线；

图5为不同样品的应力应变曲线；

图6为不同样品的热导率图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例提供了一种基于表面功能化处理的电场自适应复合材料的制备方法，包括以下步骤：

1)ZnO压敏微球制备：将ZnO、Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂、Sb₂O₃和Al₂O₃混合后煅烧得到ZnO压敏微球；

2)ZnO压敏微球表面改性：将ZnO压敏微球分散于溶剂中，再向混合液中加入偶联剂，在反应完全后分离得到表面改性的ZnO压敏微球；

3)复合材料制备：将硅橡胶、硫化剂和表面改性的ZnO压敏微球采用混炼制备得到高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料；或者，将环氧树脂、固化剂和表面改性的ZnO压敏微球采用真空浇注制备得到高温固化环氧树脂基体的复合材料。

具体地，步骤1)中ZnO压敏微球制备方法包括：首先将ZnO、Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂、Sb₂O₃和Al₂O₃混合后放入球磨机中，并加入无水乙醇进行球磨；然后向球磨好的浆料中加入有机粘合剂，并倒入喷雾造粒机中进行喷雾造粒，得到球型颗粒；其次将球型颗粒放入煅烧炉中烧结后降温；最后将烧结产物进行筛分，得到直径为10μm～200μm的ZnO压敏微球。

优选地，步骤1)中ZnO、Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂、Sb₂O₃和Al₂O₃的摩尔百分比为95：1：0.5：1：0.4：1：1：0.1。

具体地，步骤2)中ZnO压敏微球表面改性的方法包括：首先将ZnO压敏微球加入到溶剂中，使ZnO压敏微球均匀分散于溶剂中；然后向混合液中加入偶联剂进行反应；最后待反应完全后进行离心分离，即得到表面改性的ZnO压敏微球。

优选地，步骤2)中溶剂为正庚烷，偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷，ZnO压敏微球、偶联剂和溶剂的质量比为：5：1：35。

具体地，步骤3)中高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料制备方法包括：首先将硅橡胶、硫化剂和表面改性的ZnO压敏微球加入到密炼机中进行密炼，然后密炼后的混合材料放入模具中进行塑形；其次将塑形完成后的模具整体放入平板硫化机中进行硫化；最后将硫化完成的模具样品放入冷压机降温处理后进行脱模，即得到高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料。

优选地，所述步骤3)中硅橡胶、硫化剂和表面改性的ZnO压敏微球的质量比为：100：1：(200～400)。

具体地，所述步骤3)中首先将表面改性的ZnO压敏微球混合均匀，并在高温烘箱中预热；然后将环氧树脂、固化剂和表面改性的ZnO压敏微球混合物混合均匀后进行真空处理；其次将真空处理完成后的混合溶液倒入预热好的模具中进行再次真空处理；再次将真空处理后的模具放入高温烘箱中进行固化处理后脱模；最后将脱模得到的样品再次放入高温烘箱中进行二次固化，即得到高温固化环氧树脂基体的复合材料。

优选地，步骤3)中环氧树脂、固化剂和表面改性的ZnO压敏微球的质量比为：100：38：(200～400)。

另外，本发明的实施例还提供了一种复合材料，采用上述的方法制备得到。

本发明的实施例由于对ZnO压敏微球进行表面功能化处理，引入了官能团，使得表面改性的ZnO压敏微球与基体间形成共价键，两者之间除了存在物理连接外，也存在化学连接，因此表面改性的ZnO压敏微球与基体之间的界面结合强度得到明显增加，能够更好地进行应力传导，从而使得断裂强度得到极大提升；另外，ZnO压敏微球经过表面功能化处理后，使得基体与ZnO压敏微球的界面结合强度增加，减少了复合材料内部缺陷数量，由于空气的热导率很低，缺陷数量的减小意味着内部空气含量的减小，从而增加了复合材料的热导率；还有ZnO压敏微球与基体之间形成化学连接，从而减小了界面处声子的散射，降低了界面处热阻，从而增加了复合物的热导率，本发明的制备方法得到的复合材料在具有优异的电学特性的基础上，能够有效地提高复合材料的机械性能和热学特性，具有广泛的应用价值。

下面对本发明的制备方法进行详细地描述。

ZnO压敏微球制备方法：首先，将ZnO、Bi₂O₃、MnO₂、Co₂O₃、Cr₂O₃、SiO₂、Sb₂O₃和Al₂O₃按照95：1：0.5：1：0.4：1：1：0.1的摩尔百分比进行混合，放入球磨机中，并加入无水乙醇球磨8小时；然后，向球磨好的浆料中加入有机粘合剂，倒入喷雾造粒机中，进行喷雾造粒，制作出球型颗粒；其次，将喷雾造粒得到的球型颗粒放入煅烧炉中，温升速率为2～7℃/min，升温至1100～1400℃，烧结1～4小时之后进行降温，降温速率为1～3℃/min；最后，将烧结产物通过标准筛进行筛分，得到具有相同晶界特性和不同尺寸大小的ZnO压敏微球，颗粒直径在10μm～200μm之间。

本实施例中，以γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)作为偶联剂，正庚烷作为溶剂，对ZnO压敏微球进行表面改性，实现功能化处理。偶联剂首先发生水解反应，生成硅醇，硅醇羟基与ZnO压敏微球表面羟基发生脱水缩合反应，从而使原本富含亲水羟基的ZnO压敏微球变为表面亲油的颗粒，更易于与聚合物相容，从而增加ZnO压敏微球与聚合物之间界面结合强度，改善界面特性。偶联化学反应如下所示：

具体的表面改性功能化处理方法包括：首先，将按质量份为5份的比例将ZnO压敏微球加入到35份的正庚烷中，进行磁力搅拌20-50分钟，使ZnO压敏微球均匀分散于正庚烷中；然后，向混合液中加入质量份为1份的硅烷偶联剂KH550，在25℃下以500转每分钟进行磁力搅拌24小时，待反应完成后，通过离心方式将ZnO压敏微球分离出来；最后为了去除ZnO压敏微球表面残存未反应的偶联剂和副产物，将表面处理过的ZnO压敏微球用无水乙醇清洗三次，将清洗后的颗粒放入真空干燥箱中，在50℃下烘干24小时，去除多余无水乙醇，得到经过硅烷偶联处理的ZnO压敏微球。

根据不同的自适应电场调控复合材料的具体应用，复合材料需要选用不同的基体材料，主要包括高温硫化固体硅橡胶和热固性环氧树脂两种基体材料，不同基体对应的复合材料具有不同的特性。以高温硫化固体硅橡胶作为基体的复合物，具有一定的弹性，可应用于发生应变的位置；而以热固性环氧树脂作为基体的复合物，其硬度大，机械强度高，可用于起到支撑等需要具有高机械强度的位置。不同的基体材料，在制作复合材料时具有不同的制备流程。

高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料，通常采用开炼和密炼两种方式进行制备，本实施例中以密炼制备的方法进行示例，具体包括：首先，将硅橡胶、硫化剂和表面改性的ZnO压敏微球按照质量比为：100：1：(200～400)的比例加入到密炼机中，密炼混合0.5-2.0小时；然后，将混合材料放入模具中，在常温25℃、10MPa下进行塑形3分钟；其次，将塑形完成后的模具整体放入平板硫化机中，在170℃、15MPa下进行硫化；最后，将硫化完成的模具样品放入冷压机下降温处理后，进行脱模，即完成高温硫化固体硅橡胶基体的复合材料的制备。

高温固化环氧树脂基体的复合物采用真空浇注的工艺进行制备，具体包括：首先，将表面改性的ZnO压敏微球采用机械搅拌使其混合均匀；然后，将填料混合物放入高温烘箱中，在130℃下预热4小时；其次，将环氧树脂、固化剂和表面改性的ZnO压敏微球按照质量比为：100：38：(200～400)的比例在130℃下进行混合，机械搅拌使其分散均匀；再次，将混合物放入真空烘箱中进行抽真空处理15分钟，真空处理完成后将混合溶液倒入预先预热好的模具中并再次进行真空处理10分钟，去掉模腔内残存气体；再次，将真空处理好的模具放入130℃的高温烘箱中进行固化处理，固化12小时后进行脱模；最后，将脱模得到的样品再次放入130℃高温烘箱中进行二次固化，二次固化时间为16小时，高温固化环氧树脂基体的复合物。

下面对本实施制备的复合材料进行性能调控验证，以硅橡胶基体的复合材料为例，选择体积分数占比分别为35％、40％、45％和50％，粒径为10-30μm的ZnO压敏微球，不进行表面功能化处理制备四个样品SR/ZnO-35％、SR/ZnO-40％、SR/ZnO-45％和SR/ZnO-50％，利用本实施例的制备方法进行表面功能化处理制备得到四个样品SR/ZnO-S-35％、SR/ZnO-S-40％、SR/ZnO-S-45％和SR/ZnO-S-50％，具体命名和组成(phr)如下表：

对以上样品进行X射线光电子能谱分析(XPS)以分析表面功能化处理效果，参见图1，图1为未表面功能化处理和表面功能化处理的复合材料的XPS光谱图，参见图2，图2中(a)为Si_2p处XPS能谱图，(b)为N_1s处XPS能谱图，通过分析表面功能化处理后出现新的Si_2p和N_1s峰，说明硅烷偶联剂KH550成功地接枝到ZnO压敏电阻微球表面。

为了判断ZnO压敏电阻微球与基体之间界面结合强度，将样品进行拉伸后，通过SEM判断其断面处形貌，用以说明ZnO压敏电阻微球与基体结合强度。表面功能化处理前后，ZnO压敏微球和复合物拉伸断面SEM如图3所示，(a)为未表面处理的ZnO压敏微球，(b)和(c)为未表面处理ZnO压敏微球复合材料，(d)为表面处理ZnO压敏微球，(e)和(f)为表面处理ZnO压敏微球复合材料。对于颗粒表面未进行表面功能化处理的复合材料，从图3中可以看出大多数ZnO压敏微球从基体硅橡胶中脱离；即使未发生脱离的ZnO压敏微球，也可以看到ZnO压敏微球与基体间存在气隙，这表明在外力的作用下，ZnO压敏微球与基体容易发生分离，说明ZnO压敏微球与基体间的界面结合强度较低。对于表面功能化处理的复合材料，从图中可以看出，即使在拉力作用下，ZnO压敏微球与基体依然结合的十分紧密，只存在少数ZnO压敏微球在与基体之间界面处形成气隙，这些形貌图表明，通过表面功能化处理，提高了ZnO压敏微球与基体之间的界面结合强度。

对不同样品进行电学特性验证，得到不同样品的伏安特性曲线，如图4所示，(a)为体积分数为35％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的伏安特性曲线，(b)为体积分数为40％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的伏安特性曲线，(c)为体积分数为45％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的伏安特性曲线，(d)为体积分数为50％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的伏安特性曲线，各样品的阈值场强和非线性系数如下表所示：

样品	阈值场强(V/mm)	非线性系数
			SR/ZnO-S-35％	2141	13.9
SR/ZnO-S-40％	1892	12.4
			SR/ZnO-S-45％	1672	12.2
SR/ZnO-S-50％	1369	9.2
			SR/ZnO-35％	2019	13.0
SR/ZnO-40％	1801	11.7
			SR/ZnO-45％	1573	10.0
SR/ZnO-50％	1314	9.4

从上表和图4中可以看到，无论ZnO压敏微球是否表面处理，复合材料阈值场强随着ZnO压敏微球体积分数的增加而逐渐下降，ZnO压敏微球体积分数的增加，使得复合材料内导电通路变短，从而降低了阈值场强。在不同体积分数下，ZnO压敏微球表面功能化处理复合材料的阈值场强略高于ZnO压敏微球表面未功能化处理的复合材料。一方面，表面功能化处理，使得ZnO压敏微球与基体界面结合强度增加，增加了基体对ZnO压敏微球的压力，从而使得ZnO压敏微球间接触更加紧密，降低了界面接触电阻。而另一方面，经过表面功能化处理，使得ZnO压敏微球被基体包覆的更加均匀，导致ZnO压敏微球之间存在硅橡胶基体材料，而ZnO压敏微球间基体的存在，导致了界面接触电阻的增加。这两方面的相互作用，导致了表面功能化处理复合材料的阈值场强略有增加。由于ZnO压敏微球的尺寸为微米级别，颗粒之间的团聚趋势较小。因此，表面功能化处理对ZnO压敏微球在基体中的分散性改善情况有限，所以对阈值场强的影响较小，只是通过改变界面间接触电阻的大小，而对整体形成的导电通路几乎不产生影响。与表面未功能化处理的复合材料相比，颗粒表面功能化处理的复合物非线性系数更大，这说明表面功能化处理的复合材料具有更好的均压效果。

对不同样品进行机械性能验证，得到不同样品的应力应变曲线，如图5所示，(a)为体积分数为35％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的应力应变曲线，(b)为体积分数为40％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的应力应变曲线，(c)为体积分数为45％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的应力应变曲线，(d)为体积分数为50％的ZnO压敏微球表面处理复合材料和未表面处理复合材料的应力应变曲线，不同样品的力学参数如下表所示：

从上表和图5中可以看到，无论是表面处理还是表面未处理的复合材料，其断裂伸长率和断裂拉伸强度随着填料体积分数的增加而下降，初始模量随着体积分数的增加而增加。这是因为ZnO压敏微球体积分数增加，基体间相互连接减小，而基体与ZnO压敏微球间连接增加。一方面基体具有弹性，在外力作用下可以发生弹性应变，而ZnO压敏微球弹性较小，在外力下几乎不发生应变，无法拉伸增长，在拉力作用的方向上，由基体所占比例多少决定复合材料断裂伸长率。应力传递路径中，基体比例越高，断裂伸长率越大。另一方面，由于ZnO压敏微球为微米级别，比表面积相对较小，相较于基体与ZnO压敏微球之间结合强度，基体与基体之间的强度更大，因此断裂拉伸强度随着ZnO压敏微球体积分数增加而减小。由于ZnO压敏微球硬度远高于基体硬度，所以随着ZnO压敏微球体积分数的增加，复合材料的初始模量也随之增加。

与未进行表面处理的复合材料相比，表面处理的复合材料断裂拉伸强度明显增加，断裂伸长率略有下降，整体机械性能得到明显提升。这是因为对ZnO压敏微球进行表面处理引入官能团，使得ZnO压敏微球与基体间形成共价键。相比于未处理的ZnO压敏微球，基体与ZnO压敏微球间除了物理连接外，也存在化学连接，因此ZnO压敏微球与基体之间界面结合强度得到明显增加，可以更好地进行应力传导，从而使得断裂强度得到极大提升。相比于处理过的复合材料，未处理的复合材料ZnO压敏微球与基体之间界面结合强度差，在外力的作用下，ZnO压敏微球与基体界面出现空隙，而发生应力集中，从而使得断裂强度下降。

对于ZnO压敏微球表面处理的复合物，由于界面结合强度的增加，在外力的作用下，很少发生ZnO压敏微球与基体分离或填料位置移动的现象，基体与ZnO压敏微球位置相对固定，外力的传递路径将由ZnO压敏微球与基体共同组成，而ZnO压敏微球的弹性非常小，因此导致整个复合材料断裂伸长率略有下降。而对于ZnO压敏微球表面没有进行表面处理的复合材料，在外力作用下，ZnO压敏微球会与基体发生脱离或位移，更容易形成由基体组成的应力传递路径，使得应力传递路径中基体比例增加，从而增加了复合材料的断裂伸长率。

热导率的提升，有利于散热，对实际应用是有利的，复合材料的热导率主要取决于ZnO压敏微球和基体的热导率以及ZnO压敏微球与基体界面处状况，因此对各样品进行热导率分析，得到不同样品热导率如图6所示。与硅橡胶基体相比，ZnO压敏微球热导率更高。因此，可以看出，对于表面处理与未处理的ZnO压敏微球复合材料，其热导率随着ZnO压敏微球体积分数的增加而增加。这是因为ZnO压敏微球体积分数的增加，促进复合物内导热通路的形成，从而增加了复合物的热导率。

当ZnO压敏微球的体积分数较低(35％)时，与表面未功能化处理的复合材料相比，经表面功能化处理的复合材料热导率略有增加(1.0％)。对于ZnO压敏微球体积分数为45％和50％的复合材料，经表面功能化处理的复合材料的热导率分别比未经表面功能化处理的复合材料的热导率提高6.5％和5.4％。ZnO压敏微球与基体界面结合程度影响着界面热阻，进而影响复合材料的热导率。一方面，经过表面功能化处理后，使得基体与ZnO压敏微球界面结合强度增加，减少了复合材料内部缺陷数量。由于空气的热导率很低，缺陷数量的减小意味着内部空气含量的减小，从而增加了复合材料的热导率。另一方面，表面功能化处理，使得ZnO压敏微球与基体之间形成化学连接，从而减小了界面处声子的散射，降低了界面处热阻，从而增加了复合材料的热导率。

综上对ZnO压敏微球进行表面功能化处理，使复合材料保持优异的电学特性的同时，使得复合材料的机械和热学特性得到明显改善。在相同ZnO压敏微球体积分数下，与表面未功能化处理的复合材料相比，经表面功能化处理的的复合材料的拉伸强度普遍提高20％，而热导率也有所提高。结果表明，在原有多性能调控的基础上，通过对ZnO压敏微球表面功能化处理，可以有效提高机械性能和散热特性，同时保持优异的电学特性。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。