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静电防护材料

静电防护材料或防静电材料在静电防护和控制工程中占有重要的地位，由防静电材料制成的静电防护用品如容器、服装、传送带等是制造过程中必不可少的。

1 与静电防护材料有关的基本概念

这里先介绍一些在静电防护和控制技术中用到的与材料有关的基本概念。

电阻和电阻率：这是静电控制技术中济关键的两个概念，它们经常混淆，不仅被用来表示材料，还用于描述评估材料的测试方法。

体电阻率：指某材料单位厚度上的直流压降与单位面积上通过的电流之比。体电阻系数是材料的基本参数之一，表示其导电性能，单位为欧姆/厘米。

表面电阻率：该参数用于厚度一定的薄膜材料，其定义为表面上单位长度的直流压降与单位宽度流过电流之比。它指正方形两对边之间的阻值，只要面积远远大于薄膜厚度，则该阻值与正方形的大小无关。表面电阻率的单位是欧姆。

电阻：从另一方面表示不同形状(面积和长度)和电阻率的材料对电流的阻碍作用，它同时表明材料的表面或表面与地之间的电路连通性以及物体的放电能力，单位是欧姆。

表面电阻：根据EOS/ESD S11.11“静电释放平面材料的表面电阻测量”中的定义，表面电阻是指材料某个面上两点间的直流电压与通过的电流之比，以欧姆表示。表面电阻值与材料的结构无关。

体电阻：根据ESD DS11.12“静电释放平面材料的体电阻测量”中的定义，体电阻是指材料两端之间的直流电压与通过电流的比值，它的单位也是欧姆。

绝缘材料：一般指表面电阻系数在1×10¹²欧姆或体电阻系数在1×10¹¹欧姆/厘米以上的材料。绝缘材料的表面或内部基本上没有电流流动，它的电阻很大，难于接地。这种材料内的静电荷会在上面保留很长时间。

导电材料：一般指表面电阻系数小于1×10⁵欧姆或体电阻系数小于1×10⁴欧姆/厘米的材料。这种材料电阻小，电子在其表面及内部流动非常容易，可流向任何接触到的其它导体或大地。

耗散材料：一般指表面电阻系数大于或等于1×10⁵而小于1×10¹²欧姆，或体电阻系数大于或等于1×10⁴而小于1×10¹¹欧姆/厘米的材料。

屏蔽材料：一般指导电层每毫米厚度的表面电阻系数小于1×10⁴欧姆，或体电阻系数小于1.0×10³欧姆/厘米的材料，采用这种材料制作的法拉弟保护罩可防止静电敏感器件受到静电的影响。

抗静电性：通常指材料抑制磨擦起电的特性。材料的抗静电性与其电阻或电阻率没有必然的联系。如有些抗静电材料，电阻很高，属高绝缘型，但起电力很小，多次摩擦都不会产生静电积累。

理解并正确使用静电控制中的这些基本概念，可以使用语更加准确，这样有助于有效地实施ESD控制。

2 静电防护材料的主要参数

（1)表征起电能力的参数：

表面静电位U，带电量Q或电荷面密度s。

（2）表征衰减能力的参数：

表面电阻R_S，泄漏电阻R（对制品）；

表面电阻率r_S 、体电阻率、r_V（对材料）；

时间常数t或静电半衰期t_1/2：对介质t＝er，对导体t＝RC （1/e）; t_1/2=0.69t

2.4.3 静电防护材料的分类

如在基本概念中的阐述，根据防静电材料的导电性能，可将其分为静电绝缘、耗散、导电和屏蔽四种，如以表面电阻率(单位W/ð)划分如下：

10⁴ 10⁵10¹²

静电屏蔽		静电耗散材料	静电绝缘材料
静电导体

注：具体的分界数值不同标准或不同企业有所不同，而且有些分类更细。还有的标准以体电荷密度作为划分的参数

根据防静电材料的来源分，可以分为天然材料和人造材料两大类。天然材料如金属，棉织物等；而在静电防护工程中，大量使用的是人工制造或经过人为改造的材料。

人造材料主要有两种制造方法：一是在原来的材料中添加带电性材料或物质，如碳黑、石墨、碳纤维的炭类，或金属粉、金属纤维等金属类，或抗静电剂等化合物类。添加的材料或制品具有长久性；另一种方式是表面涂敷，如在工具的把手等表面涂敷表面活性剂，利用分子的极化和亲水基使表面形成单分子导电层，达到静电防护的目的，这种方法具有时效性，会磨损和消失。现在也有耐久的高分子表面活性剂。

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