炭黑-硅橡膠電阻-變形性能的研究.pdf

1、隨著社會(huì)的發(fā)展，智能紡織品得到了大力發(fā)展。作為智能紡織品的核心元件，與智能紡織品相結(jié)合的傳感器的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足其要求。由于智能紡織品特殊的性能，如柔韌性、可變形性、舒適性等，要求整合到智能服裝上的傳感器也要滿足這些性能。這就限制了傳統(tǒng)傳感器在紡織品上的應(yīng)用?；诖?，尋找一種適合智能紡織品的柔性傳感器成為本課題的研究重點(diǎn)。
　　 作為智能紡織品的核心部分，其傳感器必須具有良好的柔韌性和可穿戴性。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在這方面研究較多的

2、是織物傳感器、壓電薄膜傳感器等。前者雖能對(duì)形變進(jìn)行測(cè)量，但是由于在往復(fù)的測(cè)量過程中，導(dǎo)電纖維間的不規(guī)則滑移導(dǎo)致其機(jī)械滯后產(chǎn)生弛豫，所以測(cè)量精確度低，重復(fù)性差；后者涉及到柔韌性的問題，雖然壓電薄膜傳感器可以承受厚度方向較大的壓力，但是材料不能承受大幅度的彎折，而且只能用于動(dòng)態(tài)信號(hào)的測(cè)量。炭黑/硅橡膠已經(jīng)在許多文獻(xiàn)中有所提到，該類傳感器具有良好的柔韌性和合適的電阻一變形特性。但是該類材料通常電阻變化范圍小，對(duì)外力信號(hào)的敏感性較差；另外，在制

3、備中炭黑易于團(tuán)聚，使其在橡膠中分散不勻，影響了電阻一變形性能的穩(wěn)定性。
　　 為了開發(fā)一種具有良好柔性且具有電阻-變形特性的傳感器，本課題完成了以下四個(gè)方面的工作：
　　 (1)探索炭黑/硅橡膠的成型方法。分別嘗試絲網(wǎng)印刷、機(jī)械混合兩種方法，通過對(duì)比兩種方法制的材料的優(yōu)劣，最終選擇機(jī)械混合作為制作炭黑/硅橡膠的方法。
　　 (2)搭建測(cè)試平臺(tái)。通過測(cè)試方法的建立，測(cè)量炭黑/硅橡膠作為傳感器的基本性能，確定各成分合

4、適的配比，測(cè)量對(duì)外力敏感性、電阻-變形重復(fù)性、遲滯性能等。確定炭黑/硅橡膠中炭黑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為12％，隨壓力增大電阻單調(diào)減小，具有良好的電阻-變形重復(fù)性能，用加壓/卸壓阻值的最大偏差表示其遲滯性能為12.7%。
　　 (3)探索改進(jìn)炭黑/硅橡膠電阻-變形性能的方法。分別通過不同粒徑的炭黑混合、在材料中混入納米二氧化硅材料和對(duì)炭黑在不同氣氛中的等離子體處理等幾種方式，探索提高炭黑/硅橡膠的電阻-變形性能。本文以壓阻性能為例。不同粒徑