CN102656646A - 具有非线性介电常数的电介质材料 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种组合物，所述组合物包含：聚合物材料；分散在所述聚合物材料中的填料材料，所述填料材料包含无机粒子和不连续地分布的导电材料，其中所述导电材料中的至少一部分与所述无机粒子持久电接触；和分散在所述聚合物材料中的导电材料。

Description

具有非线性介电常数的电介质材料
相关专利申请的交叉引用
本专利申请要求于2009年12月14日提交的美国临时专利申请号61/286,247的优先权，该专利的公开内容以引用方式全文并入本文。
技术领域
本发明涉及一种具有非线性介电常数和适用于电应力消除的其他性质的电介质材料。
背景技术
高介电常数（Hi-K）弹性体复合材料常常被用在电缆附件中以控制接头和终端处聚集的电场应力。通常，这些材料为填充炭黑的弹性体如EPDM和聚硅氧烷，其赋予一定范围的介电（K）值以便消除应力。这些弹性体复合材料还含钛酸钡（BT）或具有非常高的介电常数（Hi-K）的无机填料。为使这些复合材料获得高介电常数，通常需要高的填料填充量（>50体积%）。这样的高填充量将急剧降低所得复合材料的加工性能和机械性能。对于许多聚合物基体来说，这些水平的填充量不是非常实用。对于填充碳的复合材料，炭粉的体积填充量应接近渗滤阈值，而这是非常难以控制的。对于一些基于聚硅氧烷的体系，Hi-K聚合物型添加剂如环氧氯丙烷已被用来增加所得复合材料的介电常数。这些类型的复合材料总体上具有高的介电损耗（耗散因数）。因此，这样的复合材料可能导致电介质材料中温度的升高，其可能超出连接器和电缆的热负荷能力。
发明内容
本发明的一个实施例提供了一种新型组合物，所述组合物包含：聚合物材料；分散在所述聚合物材料中的填料材料，所述填料材料包含无机粒子和不连续地分布的导电材料，其中所述导电材料中的至少一部分与所述无机粒子持久电接触；和分散在所述聚合物材料中的导电材料。
本发明的另一个实施例提供了一种新型制品，所述制品包含电应力控制装置，所述电应力控制装置包含：分散在聚合物材料中的填料材料，所述填料材料包含无机粒子和不连续地分布的导电材料，其中所述导电材料中的至少一部分与所述无机粒子持久电接触；和分散在所述聚合物材料中的导电材料。
本发明的另一个实施例提供了一种制造电应力控制装置的新型方法，所述方法包括：
形成填料材料，所述填料材料包含无机粒子和不连续地分布的导电材料，其中所述导电材料中的至少一部分与所述无机粒子持久电接触，
将所述填料材料共混进聚合物材料中以形成聚合物组合物，和
将所述聚合物组合物形成为应力控制装置。
如本发明中所用：
导电材料与无机粒子间的“电接触”指一部分导电材料与无机粒子接触或在物理位置上充分接近，以致电荷可在导电材料和无机粒子间穿行，从而使得电流可以在低于聚合物材料的击穿电压的施加的电压场下直接流动或通过形成欧姆接触跳跃或隧道效应而流动；
“持久电接触”指该电接触不因组合物加工步骤过程中遇到的混合和剪切力而大大改变；和
“渗滤阈值”指必须被填充以最初创立无限连续的导电通路的晶格点临界分数。
以上发明概述并非旨在描述本发明的每一个公开的实施例或每种实施方式。以下附图和详细说明更具体地举例说明了示例性实施例。
附图说明
图1为根据本发明的一个实施例的其上附加了炭粉的钛酸钡粒子的扫描电子显微镜（SEM）数字图像。
图2为含图1中所示粒子的聚合物组合物的横截面的SEM数字图像。
图3为根据本发明的一个实施例的经纳米二氧化硅粒子改性的钛酸钡粒子的SEM数字图像。
图4为含图3中所示粒子的聚合物组合物的横截面的SEM数字图像。
图5示出了本发明的材料和比较材料的介电常数随电场的变化。
图6示出了本发明的材料的介电常数随电场的变化。
图7示出了本发明的材料和比较材料的介电常数随电场的变化。
图8示出了本发明的材料的介电常数随电场的变化。
图9示出了25kV下本发明的材料的介电常数随电场的变化。
具体实施方式
在下面优选实施例的详细说明中，参考了作为本文一部分的附图。附图以举例说明的方式示出了其中可实施本发明的具体实施例。应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，可以采用其他实施例，并且可以进行结构性或逻辑性的修改。因此，下列具体实施方式不应从限制的意义上去理解，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。
本发明的实施例包括新型填料材料，例如图1中所示的那种。所述填料材料包括其上以持久电接触方式附加了导电材料（如导电粒子）的无机粒子。导电材料以在无机粒子和导电材料之间提供充分的电（例如静电）吸引或化学吸引从而抑制在处理和后续材料加工步骤过程中导电材料从无机粒子分离的方式施加到无机粒子，这将在后面更详细地说明。然后可将所述以持久电接触方式附加了导电材料的无机粒子添加到聚合物材料以形成电介质组合物。这些组合物比常规的填充碳的聚合物具有显著更好的电性能。
在一些实施例中，所述组合物首先通过向钛酸钡（一种无机铁电陶瓷）粒子的表面以持久电接触的方式附加高度结构化形式的导电炭粉并然后如图2中所示分散在聚硅氧烷聚合物（具有SiO骨架的聚合物）基体中而制备，其中所述导电炭粉具有高空隙率和高电导率，例如可以商品名ENSACO 250G从TimCal Graphite&Carbon Corp.,Bodio,Switzerland买到且标称粒径为40nm的那些。固化后所得弹性体组合物具有高介电常数（>20）、低损耗（<0.04）和高电介质击穿强度（>140V/mil）并出乎意料地表现出场相关性电容率（非线性）。这些不导电（低损耗）组合物表现出介电常数随电场增大而逐渐增大的独特非线性性质。在一些优选的实施例中，组合物中钛酸钡体积填充量高于20体积%且钛酸钡与碳的体积百分数比率介于约6到约12之间。但这些组合物的断裂伸长率低于约150%，故其最适合于不需要优异的机械性能的应用。
在本发明的其他实施例中，既获得良好的机械性能又获得独特的非线性电性能。在这些实施例中，组合物包括由(a)高介电常数填料如纳米二氧化硅（即纳米尺寸二氧化硅粒子）改性的钛酸钡（25体积%）、(b)炭粉（3.0体积%）和(c)硅油（包含具有SiO骨架的低聚物的油）（10体积%）在硅橡胶基体中组成的弹性体复合材料。纳米二氧化硅改性的钛酸钡与硅油添加剂的独特组合大大提高填料（钛酸钡）在聚硅氧烷基体中的分散和增强。因此，该组合物表现出改进的机械性能（断裂伸长率>300%、拉伸强度372-520psi）和电性能（介电常数23-30、耗散因数<0.05、击穿强度180-210V/mil）并具有提供改进的脉冲性能的优选电导率分布。这些改进的性能使得本发明的组合物和制品的至少一些实施例特别适用于需要优异的机械性能的高压电缆附件中的应力控制，例如冷缩应用。
一些改进的性能通过使用纳米二氧化硅改性的填料（钛酸钡）与硅油添加剂的独特组合改进填料在硅橡胶中的分散和增强获得。图3示出了纳米二氧化硅改性的填料的一个实例。该复合材料在整个聚硅氧烷基体中表现出均匀的粒子分布，如图4所示，并还具有大大改进的电性能。
对于本发明的无机粒子，合适的材料包括例如BaTiO3粒子、BaSrTiO3粒子、CaCu3Ti4O12粒子（包括例如在800℃的温度下煅烧或烧结的粒子）和SrTiO3粒子或它们的混合物。这样的粒子可以是纯净的或者可以是改性的，例如通过掺杂或通过加入其他成分。优选无机粒子的相对介电常数高于80。无机粒子可以具有任何合适的形状，例如球、板、小片、立方体、针、扁圆、椭圆体、棱锥、棱柱、薄片、棒、纤维、碎片、须等或它们的混合物。无机粒子的合适尺寸如直径的下限为约0.7μm到约1.0μm，上限为约0.8μm到约2.1μm。
本发明人发现，本发明的组合物的至少一些实施例的机械性能可通过用纳米二氧化硅改性无机粒子得到提高。例如，据发现，纳米二氧化硅改性的钛酸钡与硅油的组合大大提高钛酸钡在聚硅氧烷聚合物材料基体中的分散和增强。通过在甲苯中混合钛酸钡与疏水改性的纳米粒子并蒸发甲苯，来用纳米二氧化硅改性钛酸钡。将经干燥的材料与陶瓷大理石一起振摇以减少粒子团聚。然后将纳米二氧化硅改性的钛酸钡与炭粉一起研磨。纳米二氧化硅粒子对无机粒子的合适重量%为约0.5到约1.0，优选约0.75。纳米二氧化硅粒子的合适尺寸为约1到约50nm，优选约5nm。通常，其上施加纳米二氧化硅粒子的无机粒子的直径为约0.8μm到约2.1μm。
对于导电材料，合适的材料包括例如炭黑、碳纳米管、具有导电涂层的绝缘粒子、金属和金属粉，例如铝、金、银、铬、铜、钯、镍和它们的合金。导电材料可以呈任何合适的形式，例如团簇（例如碳粒子团簇）、单独的粒子和气化的固体，其可以涂布或沉积在无机粒子上。如果导电材料为颗粒，则其可以具有任何合适的形状如球、板、小片、立方体、针、扁圆、椭圆体、棱锥、棱柱、薄片、棒、纤维、碎片、须等或它们的混合物。
导电材料向无机粒子的施加或附加可以任何合适的方式进行，例如：导电材料和无机粒子一起研磨、球磨、冲击涂布和磁辅助冲击涂布，在无机粒子上涂布、溶剂涂布、气相沉积和液体分散导电材料，或使用任何其他已知的使得导电材料形成不连续分布的合适方法，其中所述导电材料中的至少一部分与无机粒子持久电接触。导电材料可以施加到无机粒子表面的小面积或大面积上。施加到无机粒子的导电材料的适宜量的确定取决于多种因素，例如组合物中材料如导电材料、无机粒子、聚合物、添加剂的组合及材料的预期用途。
基础聚合物材料可选自大范围的聚合物。在一些情况下可能需要两种或更多种聚合物的共混物，所选聚合物至少在一定程度上取决于材料预计的用途。适于或单独或以共混物使用的聚合物的实例包括：弹性体材料，例如聚硅氧烷或EPDM；热塑性聚合物，例如聚乙烯或聚丙烯；粘合剂，例如基于乙烯-醋酸乙烯酯的那些；热塑性弹性体；凝胶；热固性材料，例如环氧树脂；或这类材料的组合，包括共聚物，例如聚异丁烯与无定形聚丙烯的组合、环氧氯丙烷聚合物、含氟弹性体聚合物及环氧氯丙烷和含氟弹性体聚合物的共混物。
所述组合物还可以包含其他熟知的用于这些材料的添加剂，以例如改进其加工性能和/或对特定应用的适宜性。在后一方面，例如，可能需要用作电缆附件的材料以承受户外环境条件。合适的添加剂可因此包括加工助剂、稳定剂、抗氧化剂和增塑剂，例如油，如硅油。本发明的组合物通过混合其上附加了导电材料的无机粒子与聚合物和任何所需添加剂制备。在许多组合物实施例中，将导电材料分散在聚合物材料中，该导电材料与涂布在无机粒子上的导电材料相同或不同。
在本发明的至少一个实施例中，组合物包括以与无机粒子电接触方式不连续地分布于无机粒子上的导电材料，并还包括分散在聚合物材料中的导电材料。组合物中导电材料的总量介于取得组合物的渗滤阈值所需导电材料的量的约40到约70体积%之间。
在本发明的至少一个实施例中，组合物的相对介电常数高于约15、优选高于约18，介电损耗低于约0.12、优选低于约0.05。
在本发明的至少一个实施例中，组合物的电介质击穿强度高于约4千伏/毫米（kV/mm），优选高于约7.2kV/mm。
在本发明的至少一个实施例中，如图5-9所示，当施加的电压改变时，组合物的相对介电常数值以非线性方式改变。
在本发明的至少一个实施例中，聚合物材料为弹性体材料，组合物的断裂伸长率高于约150%、优选高于约300%，永久变形（按ASTMD 412-06a）低于约25、优选低于约20、更优选低于约10。
在本发明的至少一个实施例中，组合物的弹性模量高于约150磅每平方英寸，优选高于约230磅每平方英寸，更优选高于约300磅每平方英寸。
本发明的组合物可以用在各种制品中用于各种应用，例如喷射物、涂层、乳香脂、带、和具有明确构造的成形体。本发明的组合物特别适用于应力控制元件或装置如高压电缆附件，在其中，组合物的非线性性质是有用的。可以制造电介质应力控制装置，其介电性能及其几何构型根据相应应用场所存在的电场的所需改变而设计。这些应力控制装置至少部分地由本发明的组合物组成。特别有用的是由可被放置在电缆绝缘和/或护套的末端上的成形体（优选套筒）组成的电介质应力控制装置或元件。具有其他几何构型的应力控制装置或元件可能可用来防止不可接受地高的局部场集中，例如在高压电缆的断开弯头、过渡或贯穿接头、引线和分支中。
在至少一个实施例中，组合物具有弹性体性质。这可允许制造适合于不同尺度或尺寸的电结构部件的冷缩电介质应力控制装置。例如在套筒的情况下，组合物可以具有充分的回弹性以适用于电缆绝缘和/或不同厚度尺度。
本发明的制品可例如用在以下应用中：
(i)电缆的绝缘，其中该绝缘位于导体与主电介质之间或者电缆屏蔽与主电介质之间。
(ii)电缆的绝缘，如以美国专利号3,666,876中所述的层状结构。
(iii)用于电缆端子的应力控制覆盖物。这样的应力控制措施可以呈喷射物、涂层、乳香脂、模制件、管或带的形式并可根据需要有或无外保护层地使用。
(iv)用于机器中定子线棒端部或绝缘电导体端部例如马达绕组的应力控制覆盖物。
(v)避雷器中的应力控制部件。
(vi)作为绝缘体的部件，其中所述材料可以是外层或内部部件，前提条件是其在使用中无电花径迹；因此其可用于挡板或管以提供张力中止绝缘器、支柱绝缘器或套管绝缘器。
虽然本文出于说明优选实施例的目的对具体实施例进行了图示和描述，但是本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离本发明范围的前提下，各种替代和/或等同实施方式可以取代图示和描述的具体实施例。本专利申请旨在涵盖本文所讨论的优选实施例的任何修改形式或变型形式。因此，显而易见，本发明仅受本发明权利要求书及其等同物的限制。
实例
以下提供的实例和比较例有助于理解本发明，且这些实例和比较例不应被理解为对本发明范围的限制。除非另外指明，所有的份数和百分比均按重量计。使用下述测试方法和方案来评价以下示例性实例和比较例：
材料列表
表1
Figure BDA00001765570400091
测试方法
1.相对介电常数和耗散因数（损耗）测定：ASTM D150-98(2004)
2.击穿强度：ASTM D149-09
3.非线性相对介电常数：ASTM D150-98(2004)，改变之处是把电压源变为1.2微秒/50微秒的脉冲波形。
4.断裂伸长率：硫化橡胶和热塑性弹性体标准试验方法—拉伸，ASTM D 412-06a，2007年1月公布
5.永久变形：22小时/100摄氏度下橡胶拉伸永久变形—电气产品标准，3M试验方法TM-86D，发布日期：1994年11月22日
6.体积电阻率（电导率的倒数）：ASTM 257-07。
实例1到5和比较例C1到C5
对于实例1-5，首先通过向无机粒子（在此情况下为铁电陶瓷材料）的表面上施加导电粒子制备无机填料材料。在这些实例中，使用钛酸钡（BT）作为无机粒子（粒度0.8-2.1微米）并使用高度结构化的炭粉（ENSACO 250G）（C）作为导电材料。通过将炭粉与钛酸钡粒子一起用研钵和研杵混合并按压或研磨5-10分钟直至获得均匀的分散体（如肉眼所确定）来将炭粉修饰到钛酸钡粒子表面上。然后将所得填料材料共混在液体硅橡胶基体中。各个实例的最终混合物中BT和C的体积百分数及BT:C比率在表2中给出。
将所得混合物倒进模具腔体（深100密耳、内径1.25英寸）中并在压机中于160℃部分固化8分钟。然后将其从模具中取出并在对流烘箱中于200℃进一步固化4小时。然后在环境条件下测定这些模制盘的电性能如介电常数、耗散因数和电介质击穿强度。实例C1描述了无炭粉的钛酸钡（40体积%）对照样品。实例C2和C3描述了两个炭粉填充水平（3体积%和5体积%）而无钛酸钡的对照样品。使用可以商品名DAC 150FVZ从FlackTek,Inc.,Landrum,SC买到的“高速混合器”将钛酸钡和炭粉各自分别共混在液体硅橡胶中，在3000rpm下持续30秒。以与实例1-5相同的方式模制所得混合物。
在实例C4中，钛酸钡和炭粉被混合在一起但不研磨。在实例C5中，将碳分散在硅橡胶基体中，然后加入钛酸钡粒子。如针对实例1-5所述将所有比较例都模制成盘并固化。
实例1-5和比较例C 1-C5的所得模制盘的电性能在表2中列出。
表2
通过用非线性相对介电试验测定表2中选定实例的介电常数随电场的变化（非线性性质）。这些试验结果示于图5中。如图5中所见，实例1和3表现出介电常数值随电场增大的非线性增大。随着场强增至5.5kV/mm，在实例1中，介电常数值从24.1增至140，在实例2中，介电常数值从21.7增至120。在这些实验条件下，比较例C1、C2和C3不表现出非线性介电性质。
图6示出了实例1、3、4和5的介电常数数据。如图6中所见，在所加电场范围内，实例4以及实例1和3表现出非线性介电性质，而实例5不表现出非线性介电性质。
如表2中所见，实例C4和C5的电击穿强度值分别比具有相同BT和C含量的实例3和1的低。实例C4的击穿强度为3.84kV/mm(97.6V/mil)，实例C5的电介质击穿强度为2.60kV/mm(66V/mil)。此外，与实例1和3相比，在这些实例中，介电常数随电场更快地增大。相比之下，实例1和3表现出介电常数的逐渐增大并在达到材料的电介质击穿前可以承受显著较高的场强（实例1的电介质击穿为5.79kV/mm，实例3的电介质击穿为7.10kV/mm）。
实例6-8：具有不同K值的填料。
在这些实例中，用二氧化硅、二氧化钛、钛酸钙和钛酸锶粒子代替钛酸钡粒子。在研磨30体积%的各类无机粒子与3体积%的炭粉后如针对实例1-5所述制备硅橡胶盘。然后测定各个这些盘的电性能。这些试验结果连同实例3的试验结果一起汇总在表3中。此外测定实例6-8的非线性介电性质。试验结果示于图8中。
表3
Figure BDA00001765570400121
实例9
在此实例中，用18体积%的铝粉（尺寸10微米）（用1.5g/cc的密度计算）代替炭粉。在研磨该Al粉与24.5体积%的钛酸钡后如实例1-5中所述制备硅橡胶盘。所得盘的介电常数（K）为20.8，耗散因数为0.022。
实例10
疏水改性纳米二氧化硅粒子的制备：
向500ml的三颈圆底烧瓶（Ace Glass,Vineland,NJ）中加入100克胶体二氧化硅（在水中的16.06重量%固体，尺寸5nm）、7.54克异辛基三甲氧基硅烷、0.81克甲基三甲氧基硅烷和112.5克80:20重量/重量%的乙醇：甲醇溶剂共混物。将此含混合物的烧瓶置于设置在80℃的油浴中搅拌4小时以制备疏水改性的纳米二氧化硅粒子。将此疏水改性的纳米二氧化硅粒子转移到结晶皿中并在对流烘箱中于150℃干燥2小时。
钛酸钡填料的纳米二氧化硅粒子改性：
通过与疏水改性的纳米二氧化硅粒子（0.75重量%）混合（使用刮刀）并分散在过量的甲苯中来改性钛酸钡粒子（粒度0.8-2.1微米）。将钛酸钡和纳米二氧化硅粒子混合物辗轧过夜，然后于150℃蒸除甲苯。将所得粉转移到较大的Nalgene瓶，向粉中加入四颗较大的陶瓷大理石并用手振摇数分钟。此程序得到粒子附聚显著减少的填料组合物。图3中示出了纳米二氧化硅粒子改性的钛酸钡的扫描电子显微图（SEM）。
实例11：硅橡胶复合材料的制备：
如实例1-5中所述对纳米二氧化硅粒子改性的钛酸钡（NS BT）施加炭粉。将约25体积%的NS BT和3.0体积%的炭粉一起用研钵和研杵研磨5-10分钟，直至获得均匀的分散体（如肉眼所确定）。使用可以商品名DAC 150FVZ从FlackTek,Inc.,Landrum,SC买到的“高速混合器”将此经研磨的粉混合物共混在62体积%的液体硅橡胶和10体积%的硅油中，在3000rpm下持续30秒。然后将所得硅橡胶复合材料倒进模具（3×6×.07英寸）中并在压机中于160℃部分固化10分钟。然后从模具中取出此经部分固化的厚板并于200℃进一步固化4小时。该固化厚板的横截面SEM表明NS BT粒子在整个聚硅氧烷基体中均匀分布（图4）。
对所进行的各个试验，使用三个样品测定电和机械性能。三个样品的试验结果范围在下面给出。
电性能：
介电常数和耗散因数测定按ASTM D150-98(2004)试验程序于100Hz下进行。体积电阻率测定按ASTM 257-07试验程序于100Hz下进行。电介质击穿强度测定按ASTM D149-09试验程序进行。试验结果的范围如下：
介电常数23-30
耗散因数<0.05
体积电阻率：1.4E8-E9Ω/m
电介质击穿电压强度范围180-210V/mil
在25kV下用非线性相对介电常数试验来测定脉冲条件下的电场相关性相对介电常数。试验结果示于图9中。
机械性能：
用ASTM D412-06a试验程序测定拉伸强度、断裂伸长率、模量和拉伸永久变形。试验结果的范围如下：
拉伸强度：372-498psi
断裂伸长率：320-410%
模量：在100%伸长，232-255psi
在200%伸长，285-429psi
在300%伸长，300-479psi
拉伸永久变形9.4-10.10%
与实例11的320-410%的断裂伸长率相比，无NS BT和硅油地制得的实例3的断裂伸长率为166%。

Claims (20)

1.一种组合物，所述组合物包含：
聚合物材料，
分散在所述聚合物材料中的填料材料，所述填料材料包含无机粒子和不连续地分布的导电材料，
其中所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触，和
分散在所述聚合物材料中的导电材料。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述导电材料选自炭黑、碳纳米管、碳粒子团簇、石墨、具有导电涂层的绝缘粒子、金属，所述金属如银、金、钯和铝和这些金属的合金，及它们的组合。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中所述填料的导电材料与分散在所述聚合物材料中的导电材料不同。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物中导电材料的总量介于取得组合物的渗滤阈值所需导电材料的量的约40到约70体积%之间。
5.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物还包括当施加的电压改变时以非线性方式改变的相对介电常数值。
6.根据权利要求1所述的组合物，其中所述无机粒子与导电材料的体积比率为约6到约12。
7.根据权利要求1所述的组合物，其中所述组合物中所述无机粒子的体积填充量为约20到约40体积%。
8.根据权利要求1所述的组合物，其中所述聚合物材料为聚硅氧烷，所述填料材料为纳米二氧化硅改性的钛酸钡，所述导电材料为碳，且所述组合物还包含硅油。
9.一种制品，所述制品包含：
电应力控制装置，所述电应力控制装置包含分散在聚合物材料中的填料材料，所述填料材料包含无机粒子和不连续地分布的导电材料，
其中所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触；和分散在所述聚合物材料中的导电材料。
10.根据权利要求9所述的制品，其中所述弹性体材料为聚硅氧烷。
11.根据权利要求10所述的制品，其中所述无机粒子为纳米二氧化硅改性的钛酸钡。
12.根据权利要求9所述的制品，其中所述填料的导电材料与分散在所述聚合物材料中的导电材料不同。
13.根据权利要求9所述的制品，其中所述导电材料选自炭黑、碳纳米管、碳粒子团簇、石墨、具有导电涂层的绝缘粒子、金属，所述金属如银、金、钯、铝和这些金属的合金，及它们的组合。
14.根据权利要求9所述的制品，其中所述制品中导电材料的总量介于取得制品的渗滤阈值所需导电材料的量的约40到约70体积%之间。
15.根据权利要求9所述的制品，所述制品还包括当施加的电压改变时以非线性方式改变的相对介电常数值。
16.根据权利要求9所述的制品，其中所述无机粒子与导电材料的体积比率为约6到约12。
17.根据权利要求9所述的制品，其中所述组合物中所述无机粒子的体积填充量为约20到约40体积%。
18.根据权利要求9所述的制品，当施加的电压线性增大时，所述制品的电容值以非线性方式增大。
19.一种制造电应力控制装置的方法，所述方法包括：
形成填料材料，所述填料材料包含无机粒子和不连续地分布的导电材料，其中所述导电材料的至少一部分与所述无机粒子持久电接触，
将所述填料材料共混进聚合物材料中以形成聚合物组合物，和
将所述聚合物组合物形成为应力控制装置。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述弹性体材料为聚硅氧烷，所述无机粒子为纳米二氧化硅改性的钛酸钡，所述导电材料为碳，且所述聚合物组合物还包含硅油。
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