这篇研究生论文主要研究的是基于新型三维柔性触觉传感器的力敏导电硅橡胶的导电机理。力敏导电硅橡胶是一种含有炭黑填料的复合材料,具备优异的力学性能、电学性能以及良好的柔韧性,因此非常适合用于制造柔性触觉传感器。这种传感器能够感知压力变化,并将其转化为电信号,具有广泛的应用前景。
论文首先回顾了当前柔性触觉传感器、导电橡胶及其导电机理的研究进展,为后续的深入探讨奠定基础。接着,论文重点分析了力敏导电硅橡胶的导电机理,探讨了两种主要的导电机制理论:导电通路理论和电子隧道理论。导电通路理论认为,当施加压力时,炭黑颗粒之间的接触点增多,形成更多的导电路径,导致电阻降低;而电子隧道理论则涉及量子力学效应,即即使颗粒间没有物理接触,压力也可能使电子通过量子隧穿效应在颗粒间传输。
论文还建立了压阻模型,即压力敏感电阻模型,通过实验数据来验证这两种理论模型的有效性。通过改变炭黑类型和含量,研究了这些因素对力敏导电硅橡胶压阻特性的影响,从而找到了优化材料压阻性能的方法。
此外,论文还讨论了力敏导电硅橡胶的电阻温度特性。通过添加不同类型的填充材料并分析其在不同温度下的电阻变化,找出了改善材料的温度稳定性的策略。这有助于确保传感器在不同温度环境下仍能保持稳定的性能。
论文采用了微观结构分析方法,对力敏导电硅橡胶的内部微观结构进行了深入研究。通过观察炭黑颗粒的形态和在硅橡胶基体中的分布状态,揭示了这些因素如何影响材料的导电性能。这一部分的分析进一步深化了对复合材料导电机理的理解。
关键词包括:力敏导电硅橡胶、导电机理、压阻特性、温度效应和微观结构分析。这篇论文的研究成果对于推动柔性触觉传感器技术的发展,尤其是在材料科学和传感器设计领域,具有重要的理论和实践意义。