炭黑-鋁銀粉填充導(dǎo)電橡膠的壓阻特性研究及傳感器設(shè)計.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在現(xiàn)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(shù)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(dǎo)電特性的功能材料,由此導(dǎo)電硅橡膠應(yīng)運而生。導(dǎo)電硅橡膠是由具有導(dǎo)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(fù)合型功能材料,其中導(dǎo)電填料對導(dǎo)電硅橡膠的性能有決定性作用。本文介紹了導(dǎo)電硅橡膠的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀,分析了當前導(dǎo)電硅橡膠的主要研究動向,比較了導(dǎo)電

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

3、導(dǎo)電填料的濃度較小時,以電子隧道效應(yīng)理論為主導(dǎo),導(dǎo)電硅橡膠的導(dǎo)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(dǎo)電填料,正己烷為有機溶劑,正硅酸乙酯為偶聯(lián)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(jié)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(dǎo)電硅橡膠。
 ?。?)研

4、究了不同試樣的導(dǎo)電性能和壓阻特性。對其導(dǎo)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(dǎo)電硅橡膠的導(dǎo)電性能,由此可知炭黑和鋁銀粉混合可以改善導(dǎo)電硅橡膠的導(dǎo)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(dǎo)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(xiàn)象產(chǎn)生的機理以及施加不同外力對導(dǎo)電硅橡膠內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響。研究發(fā)現(xiàn),弛豫特性的產(chǎn)生不僅與外加壓力、時間有關(guān),還與導(dǎo)電填料的添加量有關(guān),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(jù)導(dǎo)電硅橡膠材料的特性及傳感器的設(shè)計需求,采用壓阻傳感原理并建立壓阻模型。通過對導(dǎo)電硅橡膠的性能研究與壓阻傳感器的外圍電路設(shè)計,進

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