碳系敏感材料的拉伸特性及柔—彈性傳感器研究.pdf

1、本文主要分析了碳系敏感材料的拉伸力學特性和拉伸-電阻特性。通過GEM模型分析和驗證了炭黑/硅橡膠材料在拉伸過程中的電阻變化機理,揭示了炭黑/硅橡膠材料拉伸傳感器的工作原理?；谔枷得舾胁牧系膲鹤杼匦院屠?電阻特性設(shè)計了一種柔-彈性陣列傳感器,用于機器人關(guān)節(jié)等復雜部位。
　　在硅橡膠中填充不同種類和不同組分的碳系導電材料,制備多組柔性導電復合材料。通過拉伸實驗,分別分析了多組碳系復合材料的拉伸力學特性和拉伸-電阻特性。通過實驗結(jié)合

2、微觀圖對比了多組材料的拉伸率、拉伸量程、靈敏度、線性度等。
　　基于導電通路理論的GEM模型,分析了炭黑/硅橡膠材料拉伸過程中電阻率和電阻幾何系數(shù)對“正拉力-電阻特性”(PTCR)的影響。通過理論與實驗,表明炭黑/硅橡膠材料的拉伸-電阻特性與填料的體積分數(shù)及拉伸長度相關(guān),在一定的拉伸范圍內(nèi)(40％),當炭黑的含量在滲流閾值附近時,電阻率的增大對PTCR效應占主導。隨著炭黑體積分數(shù)的增大,電阻幾何系數(shù)在PTCR效應中起主導作用。在一

3、定填料含量范圍內(nèi),PTCR效應也與拉伸長度有關(guān),隨著拉伸長度的增大,PTCR效應由電阻幾何系數(shù)的變化占主導轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮杪实淖兓贾鲗А?br>　　基于炭黑/硅橡膠的拉伸-電阻特性及壓阻特性,設(shè)計了一種應用于機器人皮膚,能夠測量壓力和拉伸量的柔-彈性陣列傳感器。設(shè)計并制備彈性電極結(jié)構(gòu)的陣列傳感器,使觸覺陣列傳感器可拉伸并彎曲,實現(xiàn)了傳感器陣列的柔-彈性。同時將拉伸傳感器嵌入壓力傳感器陣列中,制成一種新型的用于機器人皮膚的多功能柔-彈性傳感器