负温下炭黑/硅橡胶导电复合薄膜力敏特性研究

对炭黑/硅橡胶导电复合薄膜试样进行了负温条件下的力敏特性试验研究。测试结果表明,薄膜试样在负温下(最低温度达到-35℃)仍具有优良的拉伸敏感特性。试样电阻随拉伸变形的增大而增大,电阻与应变(最大应变达到20%)之间具有良好的线性关系。不同负温条件,复合薄膜试样表现出基本一致的力敏特性。炭黑含量越大,试样导电稳定性越好,但灵敏度相应有所降低。研究结果表明,薄膜元件可满足较低负温、较大应变下的拉伸变形测试,且线性度、稳定性都较好。     

炭黑/硅橡胶导电敏感复合材料可重复性试验研究

利用溶剂法工艺制备了炭黑/硅橡胶导电复合材料,对其进行了拉伸及压缩敏感试验,研究其可重复性。拉伸试验结果表明,各配方试样电阻-拉伸应变曲线均具有较好的可重复性(最大应变达到24%左右);C4与C6试样的可重复性略差于C8~C18试样,这主要是由于炭黑含量小于6%时,复合材料内部导电网络不太稳定造成的。压缩试验结果表明,复合材料的压阻敏感性也具有一定的可重复性(最大压力达到15 MPa左右)。总体看来,炭黑/硅橡胶复合材料的拉伸及压缩敏感性在较大拉伸应变及压应力范围内都具有较好的可重复性及线性度,满足开发传感器的基本性能要求。     

炭黑/硅橡胶复合材料力敏元件热、力敏感试验研究

在岩土力学与工程领域,大变形测试方法与技术亟待开发。前期研究发现,利用炭黑/硅橡胶导电复合材料研发的力敏元件具有较好的大变形敏感特性。根据研究需要,通过试验方法研究了这种大变形力敏元件的热、力敏感耦合特性。对制作的力敏元件进行了两种加载试验,一是固定拉伸应变下温度循环试验;二是变应变下温度循环试验。试验结果表明,恒定应变下,试样电阻随温度循环而循环,且呈现出电阻松弛现象;应变与温度同时变化时,电阻的变化主要受应变影响,温度影响相对较弱。     

大变形力敏传感元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析。试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象。硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应。橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因。     

炭黑/硅橡胶导电复合材料力敏元件温度响应试验研究

利用炭黑/硅橡胶导电复合材料制作了大变形力敏传感元件,对其温度荷载下的电阻响应进行了试验研究,并根据其导电机理对温敏特性进行了深入分析.试验发现制作的大变形力敏传感元件具有正温度系数特性,电阻随温度的升高而增大;温度稳定时,具有电阻弛豫现象.硅橡胶基体随温度变化体积发生变化是造成复合材料温度敏感性的主要原因;同时,温度变化也会影响电子跃迁能力,进而影响到复合材料温度响应.橡胶基体的粘弹性以及试样具有一定厚度的尺寸效应是导致其温度响应滞后性的主要原因.     

基于SEBS/纳米炭黑复合膜的电阻式应变传感材料制备及其性能研究

以热塑性弹性体苯乙烯/乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)和炭黑纳米颗粒为原料,采用熔融共混-模压成型法制备了SEBS/纳米炭黑复合电阻式应变传感膜.实验中,研究了该薄膜的力学性能及其电阻应变的传感性能.力学测试表明,该复合应变传感膜具有优异的弹性力学特性,断裂伸长率达410.8%,断裂强度达2.5 MPa,经1000次循环拉伸后,其形变率仅为3.0%.应变传感测试显示,随着复合膜拉伸倍率增大其电阻变化呈线性提高,并且动态拉伸电阻变化速率高于静态条件下的电阻变化速率.该复合应变传感膜应用于人体胳膊弯曲试验显示,可较为精准的记录胳膊弯曲量和弯曲次数,进而得知人体的运动活动量,在健身和康复等领域有重要的潜在应用价值.     

新型力敏导电复合材料的电阻温度特性研究

通过讨论基于柔性触觉传感器设计要求的力敏复合导电硅橡胶的导电机理,研究了力敏复合导电硅橡胶的电阻温度特性。并在实验的基础上对改善力敏导电胶的温度稳定性的方法进行分析,结果表明:在满足触觉传感器设计要求的力敏导电胶炭黑含量范围内,提高胶体复合材料的炭黑含量和在力敏导电胶中掺入纳米材料都能有效地改善力敏导电胶的电阻温度特性。     

土工筋带变形测试传感器研发与试验研究

工程上,土工加筋带变形测试一直是个难题,主要是因为其应变较大且加筋带外层是相对较软的聚合物结构.利用纳米导电炭黑颗粒充填聚合物获得敏感材料,再通过印刷技术将其印刷在塑料薄片上,制作成传感元件.通过拉伸试验测试了四种不同底板传感元件的传感性能,试验结果表明,四种元件均具有拉伸敏感性,电阻值随拉伸应变的增大而增大,且满足模量匹配与较大应变要求.对比分析发现,PVC底板传感元件的综合性能最佳,适合作为土工筋带变形测试元件使用.另外,这种方法制作的传感元件可批量化生产,无需逐个标定,极大地提高了它的实用性.     

炭黑/纳米Al2O3填充柔性压敏导电硅胶体系的研究

基于柔性触觉传感器中用到的压敏导电硅橡胶,研究添加纳米Al2O3对导电硅橡胶电特性的影响.从理论上研究纳米Al2O3改性的微观和宏观机理,并通过实验对添加不同量纳米Al2O3的压敏导电硅橡胶导电性、室温下的导电稳定性、压阻特性进行比较分析.实验结果表明:在炭黑浓度恒定的压敏导电硅橡胶中适量添加纳米Al2O3,可有效提高复合材料的导电性,稳定性,增大复合材料的压力敏感范围.     

CFRM应变传感系统稳定性研究

本文利用碳纤维导电水泥基复合材料(CFRM)的压敏特性制成应变传感器,并研究了CFRM应变传感器在养护期间和养护完成后的电阻稳定性。试验结果表明,CFRM应变传感器的电阻在养护初期增长迅速,然后逐渐变慢,养护结束后很长一段时间内持续呈线性增长;此外,CFRM的电阻对温度很敏感,在降温0.105℃/h的过程中,电阻的变化率为2.027Ω/h;在100 h左右时间里,两个应变传感器的电阻差基本稳定在750Ω左右,拟合电阻变化率约为单个应变传感器电阻变化率的1/60,从而证明带补偿的CFRM应变传感系统可以补偿掉龄期和温度对CFRM应变传感器的影响,测量结果具有较好的稳定性。     

用于机器人皮肤的柔性多功能触觉传感器设计与实验

为实现智能机器人皮肤对三维力和温度的检测,设计并制作了一种柔性多功能触觉传感器.基于碳黑-硅橡胶显著的压阻效应设计了四电极对称结构的三维力传感器,基于碳纤维-PDMS(聚二甲硅氧烷)显著的温度敏感效应设计了叉指电极结构的温度传感器,分析了检测三维力和温度的工作原理.针对两种导电复合材料存在的力学/温度敏感特性交叉干扰问...     

An ISFET glucose sensor with a silicone rubber membrane for undiluted serum monitoring

An ion-sensitive field-effect transistor (ISFET) glucose sensor with a silicone rubber membrane has been fabricated and its operation has been demonstrated in monitoring glucose concentration in serum and suction effusion fluid without dilution. The sensor characteristics are evaluated by measuring glucose concentrations in HEPES—NaOH buffers with different buffer capacities. The silicone membrane, which restricts glucose diffusion, expands the linear calibration range up to 500 mg/dl glucose. This membrane also restricts buffer species diffusion, so that the sensor output is not affected by solution buffer capacity. Moreover, investigation on the relationship between the sensor response and dissolved oxygen concentration shows that this sensor maintains constant outputs in solutions containing 1.5–7.5 ppm of oxygen. The sensor is mounted in a flow cell, into which serum samples and HEPES—NaOH buffer solution are alternately fed by a peristaltic pump. It takes 15 min to measure one sample. In 21 measurements on the same serum sample, the sensor output variance coefficient is found to be 4.7%. The sensor is applied to monitor glucose concentration in glucose-loaded rabbit suction effusion fluid. The glucose-level profile obtained by this sensor shows a good correlation with that measured by a conventional glucose analyser.     

废旧输送带叠层橡胶支座制作方法与力学性能探讨

为了进一步将隔震技术推广应用于村镇低矮建筑中,分析了织物芯输送带结构,提出了采用废旧织物芯输送带制作叠层橡胶支座,并制作了叠层支座样品.在此基础上,对该支座的竖向压缩性能与剪切性能进行了探讨.研究表明,废旧织物芯输送带叠层橡胶支座制作工艺简单,成本低；压缩刚度较同尺寸叠层钢板橡胶支座小,支座样品在4MPa压力作用下应变达到5%,支座边缘向外鼓凸,粘接层局部出现细微撕裂张口现象,但先后两次加载所得支座压缩刚度基本不变；水平压剪试验表明,在4MPa压力作用下,支座剪切应变最大达到136%,支座两侧卷曲严重,剪切刚度未见明显变化,但支座存在明显的胶粘撕裂现象,并导致第二次压剪试验所得剪切刚度降低约18%.以上研究获得了该新型支座的基本力学性能,为后续进一步的模型试验、数值模拟与工程应用研究提供了良好的基础.     

接枝氨基的多壁碳纳米管薄膜传感器的气敏特性研究

制作了接枝氨基的多壁碳纳米管薄膜传感器。研究了其对低体积分数甲醛气体的温度响应特性和膜厚与响应的关系。结果表明：当温度为22℃,薄膜的厚度为8．1μm时,这种薄膜传感器对低体积分数为20×lO-9的甲醛气体的响应可以达到2．9％,此体积分数低于国际卫生组织规定的标准。     

新型有机/无机触压传感器材料的制备及性能的研究

以硅橡胶做为基体,通过掺杂导电碳黑和Al2O3纳米粉制成了富有弹性、导电性好、稳定性优良的复合材料,找出了材料导电性突变时碳黑掺杂的体积分数为38%;并对碳黑体积分率不同时的复合材料进行了压阻特性的测量,发现随着材料中碳黑体积分率的增加,材料的弹性变差;进一步利用超声波分散技术将Al2O3纳米粉分散到材料当中,发现纳米粉的加入改善了材料的导电性能和弹性性能.文章最后计算了材料的压阻灵敏度,发现所制备材料的压阻灵敏度可达1.5 Ω/Pa.