压力/温度复合柔性触觉传感器用导电橡胶的外场特性.pdf

本文研究的是导电橡胶在外场特性（压力、温度）方面的影响，以及如何通过调整其成分来优化其作为压力/温度复合柔性触觉传感器材料的性能。导电橡胶是一种重要的传感材料，它通过电阻的变化来响应外界的压力和温度变化，其电阻的正负系数变化规律是理解其性能的关键。 在压力影响方面，导电橡胶的电阻会随着压力的增加而变化，这称为压力系数。如果电阻随压力增加而降低，则称为负压力系数（NPC）；如果电阻随压力增加而升高，则称为正压力系数（PPC）。在本研究中，研究者发现导电网络密度的增大和损伤会导致导电橡胶呈现NPC和PPC。 温度对导电橡胶的影响表现在其电阻随温度变化的特性上，也可以分为负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）。热膨胀和热扰动是影响这一特性的两个主要因素。当热膨胀起主导作用时，材料表现出PTC效应，即电阻随温度升高而增加；当热扰动起主导作用时，则表现出NTC效应，即电阻随温度升高而减小。 研究还发现，导电橡胶的外场特性（即压力和温度敏感性）受到填料种类和用量的显著影响。填料如炭黑和石墨的用量和比例能够影响导电橡胶的物理特性，特别是电阻特性。通过合理选择填料种类和比例，可以调整导电橡胶的电阻变化，以适应特定应用需求。例如，本研究中使用的炭黑（8%）和石墨（5.2%）并用填充导电橡胶，成功地消除了PPC和NTC效应，这对于制作压力/温度复合柔性触觉传感器来说具有重要意义。 实验部分详细介绍了制备导电橡胶复合材料的步骤，包括选择的原料、复合材料的制备方法、样品的测试设备和测试过程。研究者们利用扫描电子显微镜（SEM）对导电橡胶的微观结构进行了分析，观察了填料在橡胶母体中的分布和网络化情况。此外，通过高低温实验箱对导电橡胶的电阻温度特性进行了测试，从而获得了材料在不同温度下的电阻变化数据。 文章最终得出结论，通过控制炭黑用量和并用石墨，可以形成附加导电网络，有效地消除PPC和NTC效应，从而拓展了复合传感器的压力和温度量程。这项研究为导电橡胶作为柔性触觉传感器材料的实际应用提供了理论依据和实验数据支持。 本研究深入探讨了导电橡胶的外场特性及其影响因素，为制备高性能压力/温度复合柔性触觉传感器提供了新的思路和方法。通过优化导电橡胶的组成和制备工艺，可以使其在实际应用中更好地满足传感器的性能要求，拓宽了导电橡胶在传感技术领域的应用前景。