咪唑基離子液體修飾炭黑-硅橡膠復合材料的壓阻特性研究.pdf

1、隨著機器人技術，可穿戴電子設備以及智能織物的發(fā)展，柔性壓阻傳感材料的應用意義逐漸凸顯。炭黑/硅橡膠復合材料作為一種有效的壓阻傳感材料，其硅橡膠基體賦予其良好的柔韌性、耐高低溫和化學穩(wěn)定性，炭黑作為導電填料在基體中形成導電網絡，并使復合材料具有壓阻敏感性。通過物理、化學手段提高炭黑在硅橡膠基體中的分散性，可使復合材料的導電能力、壓阻敏感性及循環(huán)可重復性提高，降低傳感滯后時間，進一步提高傳感材料的性能，擴展其應用領域。
　　本研究分別

2、使用1-十六烷基-3-甲基咪唑溴鹽([C16MIm]Br)及1-烯丙基-3-甲基咪唑氯鹽([AMIm]Cl)兩種離子液體，通過物理研磨的方法對導電炭黑進行表面改性，并使用經表面疏水改性二氧化硅作為補強填料，調節(jié)樣品的彈性模量及壓阻敏感性。經開煉機共混、平板硫化機硫化及鼓風干燥箱二次硫化，制備了一系列導電填料含量不同的導電硅橡膠傳感材料樣品。使用SEM對樣品的炭黑分散性進行表征。使用數字萬用表及高絕緣電阻計測定樣品的導電性能。使用材料萬能

3、試驗機、數字萬用表及自制電極裝置對樣品的壓阻敏感性、壓阻松弛及壓阻循環(huán)可重復性進行了測試。測試結果表明，兩種離子液體改性對炭黑在硅橡膠基體中的分散性均有提高。樣品的導電性及壓阻敏感性均得到增強。使用彈簧，粘壺模型對樣品壓縮過程中電阻值的變化進行擬合，擬合結果表明，電阻值在壓縮過程中的變化規(guī)律與彈性聚合物應力松弛行為相似，而擬合參數說明，離子液體改性使樣品的電阻值松弛時間降低，傳感滯后時間減少。在10次循環(huán)壓縮測試中，純炭黑樣品及十六烷基

4、離子液體改性炭黑樣品，其電阻值極大值出現逐漸下降的趨勢，而烯丙基離子液體在循環(huán)測試中，其電阻值極大值基本保持不變。材料的壓阻循環(huán)可重復性得到了提高。使用表面疏水改性二氧化硅，可從配方上調節(jié)傳感材料的硬度和彈性模量，進而改變傳感靈敏度及量程。隨著不同含量的二氧化硅加入，導電硅橡膠樣品的彈性模量得到提高，壓阻正響應減弱，使樣品的壓阻敏感性降低，而量程得到擴展。同時，二氧化硅可使樣品壓阻松弛時間降低，并可以與烯丙基離子液體協同作用，進一步降低