基于炭黑填充导电橡胶的压力/温度传感器非线性特性

通过研究电阻率和电阻几何系数对"负电阻-压力系数"(NPCR)和"正电阻-温度系数"(PTCR)的影响,分析了炭黑填充导电橡胶(导电炭黑/橡胶)的压力/温度传感器的非线性特性。结果表明: 导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应产生非线性的主要原因为电阻率的非线性变化; 当炭黑体积分数接近渗流体积分数时,其电阻率对体积的变化敏感程度高,此时,导电炭黑/橡胶的NPCR和PTCR效应的非线性特性较强; 由于导电炭黑/橡胶的体压缩系数大于其热膨胀系数,且导电炭黑/橡胶在压力场和温度场下的形变过程不同,导电炭黑/橡胶NPCR效应的非线性强于PTCR效应的非线性。     

基于炭黑填充导电橡胶的力敏传感器的灵敏度

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)的力敏传感器灵敏度计算方程.采用该方程并结合形变和压阻效应,分析了影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数.结果表明:炭黑体积分数是影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数.当炭黑体积分数在临界体积分数附近时,力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度为0.1～11.5 MPa-1,其敏感机制主要为压阻效应.当炭黑体积分数在渗流区时,灵敏度为0.2～3.6 MPa-1,其敏感机制还与接触压力的大小有关,压力较小时,主要为压阻效应;压力较大时,主要为应变效应.若炭黑体积分数在传导区,灵敏度为0.3～1.7 MPa-1,其敏感机制主要为应变效应.     

基于炭黑填充导电橡胶的力敏传感器的灵敏度

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)的力敏传感器灵敏度计算方程。采用该方程并结合形变和压阻效应, 分析了影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数。结果表明: 炭黑体积分数是影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数。当炭黑体积分数在临界体积分数附近时, 力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度为0.1～11.5 MPa^-1, 其敏感机制主要为压阻效应。当炭黑体积分数在渗流区时, 灵敏度为0.2～3.6 MPa^-1, 其敏感机制还与接触压力的大小有关, 压力较小时, 主要为压阻效应; 压力较大时, 主要为应变效应。若炭黑体积分数在传导区, 灵敏度为0.3～1.7 MPa^-1, 其敏感机制主要为应变效应。     

炭黑填充导电橡胶的温度传感器灵敏系数

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-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-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-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-形变与形变-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。     

炭黑填充导电橡胶的力敏传感器灵敏系数

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-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2.0～2.5之间, 其工作原理主要为应变效应。      

炭黑填充硅橡胶导电机制的研究

研究了炭黑填充液体硅橡胶电阻率随炭黑含量、拉力、温度的变化特性。发现受载时其阻值 的弛豫过程可用指数型弛豫议程描述。根据隧道导理论推算了其电阻随拉力的变化关系，可近似用二次多项式表示，将实验结果按此式拟合，符合得很好，根据拟合参可估算其弹性模量和导电粒子平均间隙的典型值。     

导电炭黑及在橡胶中的应用

用于橡胶基质的导电填充剂主要是炭黑,此外还有碳纤维、金属粉、金属箔、不锈钢细丝等。本文主要对导电炭黑的种类特点以及在橡胶中的应用进行阐述。     

炭黑填充型导电橡胶的压力/温度特性研究

分析了导电橡胶的压阻效应和温度效应,实验制备了导电橡胶试样,并研究了试样添加不同导电粒子后的压阻特性和温度特性。研究表明,导电橡胶添加不同导电材料时呈现出不同的温度特性,随温度的升高,单独添加乙炔炭黑的导电橡胶在30～70℃之间呈现负温度效应,在70～120℃之间呈现正温度效应;乙炔炭黑与N472并用的导电橡胶随温度的升高呈现正温度效应;添加纳米Al2O3的导电橡胶随温度的升高呈现正温度效应和负温度效应。探讨了压力变化时电阻率与温度的相关性,分析了产生不同温度特性的主要原因。     

乙炔炭黑填充导电硅橡胶的研究

对乙炔炭黑填充硅橡胶的导电性能进行研究.实验结果表明:在甲基乙烯基硅橡胶中,随着乙炔炭黑用量增加,试样的体积电阻率呈降低趋势;白炭黑对硅橡胶导电性能有较大不良影响;经过热处理后,硅橡胶的导电性能有明显改善.     

压力/温度复合柔性触觉传感器用导电橡胶的外场特性

分析了不同填料用量及种类对导电橡胶外场特性(压力、温度)的影响。结果表明,导电网络密度的增大与损伤使得导电橡胶呈现电阻-负压力系数(NPC)和电阻-正压力系数(PPC),热膨胀和热扰动共同作用使得导电橡胶呈现电阻-负温度系数(NTC)和电阻-正温度系数(PTC)。热膨胀起主导表现出PTC效应,热扰动起主导则表现出NTC效应。填料用量与种类对于导电橡胶的外场特性影响显著,炭黑(8%)(质量分数,下同)和石墨(5.2%)并用填充导电橡胶,同时消除了PPC和NTC效应,可用于制作压力/温度复合柔性触觉传感器用敏感材料。     

力敏导电橡胶中的应变和压阻效应及工作原理分析

分析了应变和压阻效应对"负压力-电阻特性"(NPC)的影啊程度,揭示出力敏导电橡胶的工作原理.当填料用量处在渗流区中心时,电阻率的减小在NPC效应中占主导,导电橡胶的工作原理主要为压阻效应.随着填料用量的增多,电阻几何系数的减小在NPC效应中起主导,其工作原理主要为应变效应.在某一特定填料用量范围,力敏导电橡胶的工作原...     

柔性触觉传感器用温度敏感导电橡胶的电阻-温度模型

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。     

共混比对导电炭黑/天然橡胶/环氧化天然橡胶复合材料电磁性能的影响

采用机械共混法制备了导电炭黑(CCB)填充天然橡胶(NR)/环氧化天然橡胶(ENR)复合材料,研究了NR/ENR共混比对复合材料微观形貌和电磁性能的影响。扫描电镜结果表明,相比于纯的NR和ENR,CCB在NR/ENR中能形成更优的填料网络结构。随着共混胶中NR含量的增大,复合材料的电磁性能先增强后减弱;当NR/ENR比例为70∶30时,复合材料导电率、介电损耗因子、C波段吸波性能达到最值,分别为0.34S/m,0.31和-23.15dB;共混比对复合材料力学性能影响不大,能够满足复合材料在相关领域的应用需求。     

橡胶分子链接枝对导电炭黑/天然橡胶复合材料电磁性能的影响

采用乳液法制备了聚甲基丙烯酸甲酯接枝改性的天然橡胶(MNR),并通过机械共混法制备了其与导电炭黑(CCB)的复合材料,研究了橡胶分子链接枝改性对复合材料微观结构和电磁性能的影响。研究结果表明,与天然橡胶(NR)相比,CCB会在MNR中选择性偏聚,形成更完善的填料损耗网络,进而改善复合材料的电磁性能。复合材料电磁性能随着CCB含量的增加而增加,当CCB含量为30phr时,复合材料的电导率、介电损耗因子、反射损耗达到峰值,分别为0.75S/m、0.34、-22.38dB,依次为CCB/NR复合材料的2.18倍、1.48倍和2.15倍;基于微相分离,讨论了复合材料对电磁波的衰减机理。     

炭黑填充型导电复合材料的聚集体结构模型

分析了炭黑填充聚合物导电复合材料的非线性导电行为和机理,基于有效介质理论及以炭黑聚集体的等效球形单元为基本单元,建立了描述其非线性导电行为的聚集体结构模型。进而推导出复合体系导电率与炭黑体积分数之间的关系式及其逾渗阈值的计算式,克服了有效介质理论只能得到逾渗阈值为1/3而不能解释低于1/3的逾渗阈值的不足。应用这些表达式预测了导电复合体系的导电率和逾渗阈值,并与实验结果进行了比较,结果表明:预测值与实验结果有较好的一致性。     

炭黑填充多组分高分子导电复合材料的研究进展

基体为多组分高分子的填充型导电复合材料中存在“双逾渗”行为,能有效地降低导电填料的逾渗阈值,克服由填料含量过高而导致的材料加工性和力学性能下降的缺点,并能削弱材料的负温度系数(NTC)效应。本文基于国内外炭黑(CB)填充多组分高分子导电复合材料的研究进展,对CB分布、多组分高分子基体对材料体系导电性的影响、导电机理以及电导-温度依赖性等方面进行评述。     

用红外光谱法研究橡胶/炭黑的界面相互作用

用红外光谱法(FI-IR)研究了橡胶微观结构、炭黑表面基团对橡胶/炭黑的界面相互作用的影响。研究表明,炭黑加入后各分子基团的振动均发生红移。炭黑与富电子的分子链相互作用大,即天然橡胶(NR)>丁基橡胶(BR)>丁苯橡胶(SBR)>丁腈橡胶(NBR);对侧基的影响小于对主链的影响。极性基团丙烯腈含量(ACN)增加,除ν(C≡N)外碳链上的其它基团均发生蓝移,且支链上双键基团所受影响最大。炭黑加入后,减弱了ACN含量增加对链段间作用力的影响,随ACN含量增加各基团蓝移较纯胶的小。门尼黏度仅影响δCH2的振动峰位。     

碳黑/接枝聚乙烯导电复合材料的研究

利用Co^60-γ射线共辐照法在聚乙烯分子上接枝极性基因。以改性的聚乙烯为基体，碳黑为导电颗粒，制备碳黑／接枝聚乙烯导电复合材料。用多用电表对导电复合材料电性能进行了测试。结果表明：接枝改性后的聚乙烯作为导电复合材料的树脂基体，可改善导电复合材料的电阻稳定性，提高导电复合材料的升阻比。