刘平
,
黄英
,
蔡文婷
,
刘秀梅
,
李锐琦
,
王大月
复合材料学报
通过研究电阻率和电阻几何系数对“负电阻-压力系数”(NPCR)和“正电阻-温度系数”(PTCR)的影响,分析了炭黑填充导电橡胶(导电炭黑/橡胶)的压力/温度传感器的非线性特性.结果表明:导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应产生非线性的主要原因为电阻率的非线性变化;当炭黑体积分数接近渗流体积分数时,其电阻率对体积的变化敏感程度高,此时,导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应的非线性特性较强;由于导电炭黑/橡胶的体压缩系数大于其热膨胀系数,且导电炭黑/橡胶在压力场和温度场下的形变过程不同,导电炭黑/橡胶NPCR效应的非线性强于PTCR效应的非线性.
关键词:
复合材料
,
非线性
,
压力
,
温度
,
炭黑
,
导电橡胶
,
柔性触觉传感器
黄英
,
刘平
,
赵兴
,
仇怀利
,
葛运建
高分子材料科学与工程
分析了不同填料用量及种类对导电橡胶外场特性(压力、温度)的影响.结果表明,导电网络密度的增大与损伤使得导电橡胶呈现"电阻-负压力系数"(NPC)和"电阻-正压力系数"(PPC),热膨胀和热扰动共同作用使得导电橡胶呈现"电阻-负温度系数"(NTC)和"电阻-正温度系数"(PTC).热膨胀起主导表现出PTC效应,热扰动起主导则表现出NTC效应.填料用量与种类对于导电橡胶的外场特性影响显著,炭黑(8%)(质量分数,下同)和石墨(5.2%)并用填充导电橡胶,同时消除了PPC和NTC效应,可用于制作压力/温度复合柔性触觉传感器用敏感材料.
关键词:
负(正)压力系数
,
负(正)温度系数
,
导电橡胶
,
柔性触觉传感器
刘平
,
黄英
,
仇怀利
,
张玉刚
,
葛运建
高分子材料科学与工程
分析了应变和压阻效应对"负压力-电阻特性"(NPC)的影啊程度,揭示出力敏导电橡胶的工作原理.当填料用量处在渗流区中心时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,导电橡胶的工作原理主要为压阻效应.随着填料用量的增多,电阻几何系数的减小在NPC效应中起主导,其工作原理主要为应变效应.在某一特定填料用量范围,力敏导电橡胶的工作原理还与压力大小有关.压力较小时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,其工作原理主要为压阻效应;压力较大时,电阻几何系数的减小在NPC效应中占主导,其工作原理主要为应变效应.
关键词:
应变效应
,
压阻效应
,
导电橡胶
,
柔性触觉传感器
刘平
,
黄英
,
廉超
,
蒋红生
,
赵小文
高分子材料科学与工程
以通用有效介质理论为基础,得出柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度计算模型。采用炭黑-硅橡胶导电复合体系（导电/炭黑橡胶）作为实验材料,对该模型进行了实验验证。结果表明,在填料分布均匀、体积分数接近渗流体积分数等边界条件下,电阻-温度计算模型与实验结果吻合,表现出一致的＂电阻-正温度系数＂（PTCR）变化规律。在温度场的作用下,基体的体积膨胀而导致炭黑浓度被稀释的过程对PTCR效应存在重要影响;基体的体积膨胀导致材料形状的改变对PTCR效应无显著影响。
关键词:
温度特性
,
电阻-正温度系数效应
,
导电橡胶
,
柔性触觉传感器
黄英
,
刘平
,
廉超
,
刘秀梅
,
蒋红生
复合材料学报
以通用有效介质理论为基础，给出了炭黑填充导电橡胶（导电炭黑／橡胶）的温度传感器电阻一温度计算模型。利用该模型得出材料的灵敏系数计算公式，并结合形变和电阻率的变化对正电阻一温度特性（PTCR）的影响分析材料的灵敏系数特性。结果表明：在炭黑分布均匀、体积分数在渗流体积分数附近等条件下，电阻一温度计算模型与实验吻合，表现出一致的PTCR变化规律。导电炭黑／橡胶的PTCR效应主要源于基体膨胀导致炭黑体积分数的稀释作用，若炭黑体积分数在渗流区，导电炭黑／橡胶的灵敏系数为280-420；当炭黑体积分数在传导区时，其灵敏系数为32．5-62．0。导电炭黑／橡胶的PTCR效应是热一形变与形变一电导过程的乘积效应，导电炭黑／橡胶的灵敏系数高，但其体积膨胀系数低，使材料的电阻温度系数较低。
关键词:
复合材料
,
温度特性
,
灵敏系数
,
炭黑
,
导电橡胶
,
柔性触觉传感器
刘平
,
黄英
,
刘秀梅
,
蔡文婷
,
李锐琦
,
王大月
复合材料学报
以通用有效介质理论为基础,给出了,炭黑填充导电橡胶(炭黑/橡胶)的力敏传感器灵敏度计算方程.采用该方程并结合形变和压阻效应,分析了影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数.结果表明:炭黑体积分数是影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数.当炭黑体积分数在临界体积分数附近时,力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度为0.1～11.5 MPa-1,其敏感机制主要为压阻效应.当炭黑体积分数在渗流区时,灵敏度为0.2～3.6 MPa-1,其敏感机制还与接触压力的大小有关,压力较小时,主要为压阻效应；压力较大时,主要为应变效应.若炭黑体积分数在传导区,灵敏度为0.3～1.7 MPa-1,其敏感机制主要为应变效应.
关键词:
复合材料
,
灵敏度
,
压力
,
炭黑
,
导电橡胶
,
柔性触觉传感器
田合雷
,
刘平
,
高峰
,
刘彩霞
,
黄英
功能材料
doi:10.3969/ji.ssn1.001-97312.0151.70.05
以炭黑（CB3100）作为导电相，硅橡胶为基质制备柔性触觉传感器用力敏导电复合材料。通过SiO2填料对导电橡胶的纳米改性，研究了纳米SiO2对导电橡胶静态特性和动态特性的影响。静态特性结果表明，适量纳米SiO2粒子对导电橡胶具有良好改性作用，增强了导电橡胶的导电性，缩短电阻弛豫时间，改善其压力‐电阻曲线的线性度，提高导电橡胶对温度的稳定性。动态特性结果表明，SiO2的加入能够缩短阶跃力作用下导电橡胶电阻达到稳定所需的时间，但对响应时间和频率响应无显著影响。此外，SiO2的加入也存在负面影响，如使得阶跃响应信号的峰值时间增长。
关键词:
纳米SiO2
,
改性技术
,
柔性触觉传感器
