刘平
,
黄英
,
廉超
,
蒋红生
,
刘秀梅
,
赵小文
高分子材料科学与工程
通过分析力敏炭黑填充导电橡胶（力敏导电炭黑/橡胶）＂负电阻-压力系数＂（NPCR）的主因,研究了基于炭黑填充导电橡胶的力传感器非线性特性。研究表明,当炭黑体积分数接近临界渗流体积分数时,NPCR非线性的主因为电阻率的非线性减小;炭黑体积分数在渗流区时,NPCR非线性的主因为电阻率的非线性减小和导电橡胶应力-应变关系的非线性;若炭黑体积分数在传导区时,NPCR非线性的主因为应力-应变关系的非线性。随着炭黑体积分数的增大,力敏导电炭黑/橡胶的NPCR非线性逐渐减弱。此外,由于界面压阻效应以及导电橡胶近似不可压缩体的性质,用于获取NPCR效应的电极分布形式也对NPCR效应的非线性特性存在影响。
关键词:
非线性
,
炭黑
,
导电橡胶
,
触觉传感器
蒋红生
,
黄英
,
杨庆华
,
高峰
,
刘平
功能材料
以炭黑（CB3100）为导电相,硅橡胶为基质制备导电复合材料。研究导电橡胶中炭黑质量分数对电阻温度系数的影响,并用填料对电阻温度系数的影响。以隧道效应理论为基础,给出了导电炭黑填充橡胶的电阻温度系数计算模型,结合实验得到温度对导电炭黑/硅橡胶电阻温度系数的影响主要体现在对其电阻率的影响;基体的体积热膨胀提高复合材料的电阻率,提高了正电阻温度系数;炭黑粒子间的隧道效应降低复合材料的电阻率,增强了负电阻温度系数;在炭黑/硅橡胶中加入少量碳纳米管,利用碳纳米管和炭黑的协同补强效应,使复合材料的导电性和稳定性提高。
关键词:
导电橡胶
,
隧道效应
,
电阻温度系数
,
碳纳米管
,
协同效应
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
刘平
,
黄英
,
廉超
,
蒋红生
,
葛运建
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）的力敏传感器灵敏系数计算方程。采用该方程并结合应变和压阻效应对“负压力一电阻特性”（NPC）的影响程度，分析了力敏导电炭黑／橡胶的灵敏系数和工作原理。结果表明：炭黑体积分数在临界体积分数附近时，力敏导电炭黑／橡胶的灵敏系数在2．5-13之间，其工作原理主要为压阻效应。当炭黑体积分数在渗流区时，灵敏系数在2．5-4．5之间，其工作原理与接触压力的大小有关。压力较小时，其工作原理主要为压阻效应；压力较大时，其工作原理主要为应变效应。炭黑体积分数在传导区时，灵敏系数在2．O-2．5之间，其工作原理主要为应变效应。
关键词:
应变效应
,
压阻效应
,
炭黑
,
导电橡胶
,
灵敏系数
,
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
