炭黑-鋁銀粉填充導電橡膠的壓阻特性研究及傳感器設計.pdf

1、在現代機器人的研究過程中，智能化是機器人重要的發(fā)展方向之一。針對發(fā)展機器人的敏銳感知能力提出了更精密更嚴苛的技術要求。這就急需研制出一種既具有良好柔韌性，又具有優(yōu)異導電特性的功能材料，由此導電硅橡膠應運而生。導電硅橡膠是由具有導電性能的粒子作為填料，填充到橡膠基體中，通過一定的工藝方法，得到一種復合型功能材料，其中導電填料對導電硅橡膠的性能有決定性作用。本文介紹了導電硅橡膠的國內外發(fā)展現狀，分析了當前導電硅橡膠的主要研究動向，比較了導電

2、填料的各自優(yōu)缺點；針對導電填料的優(yōu)缺點，本文選用炭黑和鋁銀粉作為導電填料，對添加不同含量的兩種填料制得的導電硅橡膠進行性能測試；并利用導電橡膠及壓阻傳感原理設計傳感器，驗證這種新型敏感材料的可實用性。
　　主要研究內容如下：
　?。?）基于導電復合材料的宏觀和微觀兩種導電理論學說，研究了導電硅橡膠的導電機理、壓阻特性及電阻弛豫特性，并介紹了形成導電通路的三種滲流模型。結果顯示，當導電填料的濃度較大時，以導電通路理論為主導；當

3、導電填料的濃度較小時，以電子隧道效應理論為主導，導電硅橡膠的導電性是由兩種理論共同作用。
　?。?）通過對原料種類和含量的分析，選擇107號硅橡膠為基膠，炭黑和鋁銀粉為導電填料，正己烷為有機溶劑，正硅酸乙酯為偶聯劑，二甲基硅油為稀釋劑及一些輔助添加劑，運用溶液共混法制備出不同的實驗試樣。利用測試儀器對試樣進行性能測試，通過對測試結果進行分析與討論，得出較佳的實驗配比方案，從而制備出具有良好綜合性能的導電硅橡膠。
　?。?）研

4、究了不同試樣的導電性能和壓阻特性。對其導電性能分析得知：當填料含量一定時，未添加鋁銀粉與添加少量的鋁銀粉比較得出，添加少量的鋁銀粉可以改變導電硅橡膠的導電性能，由此可知炭黑和鋁銀粉混合可以改善導電硅橡膠的導電性能，同時也減少了炭黑的用量，降低了成本。對其壓阻特性分析得知：添加不同含量的炭黑和鋁銀粉，制得的樣品壓阻特性曲線的變化趨勢大致相同，通過對比確定了A34（25％炭黑+3%鋁銀粉）、A35（28%炭黑+3%鋁銀粉）試樣不僅具有良好的

5、導電性能，又有較寬的壓阻范圍。通過電阻弛豫特性實驗，研究試樣在恒定外力作用下電阻隨時間的變化，分析弛豫現象產生的機理以及施加不同外力對導電硅橡膠內部結構的影響。研究發(fā)現，弛豫特性的產生不僅與外加壓力、時間有關，還與導電填料的添加量有關，弛豫特性的研究對材料的穩(wěn)定性及變化敏感性研究極有意義。
　?。?）根據導電硅橡膠材料的特性及傳感器的設計需求，采用壓阻傳感原理并建立壓阻模型。通過對導電硅橡膠的性能研究與壓阻傳感器的外圍電路設計，進