炭黑/硅橡胶纳米复合材料的结构和压阻特性研究

炭黑/硅橡胶复合材料,具有良好的导电性和柔韧性,可用于机器人传感器领域。在炭黑/硅橡胶复合材料中分别添加纳米二氧化硅和纳米三氧化二铝,用扫描电镜考察纳米粒子对导电炭黑在橡胶基体中的分散作用。测量其导电特性、压阻特性,考察了纳米粒子对该复合材料导电特性和压阻特性的影响。结果显示,适量添加纳米粒子,对炭黑具有分散作用和解离作用,可以得到具有导电性好、压阻特性线性好的导电橡胶复合材料,且添加二氧化硅效果优于三氧化二铝。     

柔性触觉传感器用导电橡胶的纳米SiO2改性技术

分析了纳米SiO2的特性及其对柔性触觉传感器改性技术的机理.文中通过进行纳米材料对柔性触觉传感器用敏感材料导电橡胶的掺杂实验,研究了添加纳米SiO2对导电橡胶的导电性、电阻蠕变特性和温度稳定性的影响结果,并分析了其对触觉传感器的线性、滞后、重复性的改善.并通过对添加不同含量和未添加纳米粒子的材料的性能对比,获得了纳米SiO2的添加质量份数为3%时的触觉传感器综合特性指标较好.实验结果表明了纳米材料对柔性触觉传感器材料的良好改性作用.     

纳米SiO2粒子链对硅橡胶的补强机理

介绍了纳米SiO2粒子链补强硅橡胶的机理。主要是因为纳米粒子链与聚硅氧烷分子链缠结和吸附，进行了无机与有机分子链水平的复合，复合体能随着基体形变而通过自身的屈服变形过程吸收大量的能量，从而补强硅橡胶。     

基于导电硅橡胶的力触觉传感器结构设计

基于量子力学的隧道效应,探究导电硅橡胶的压阻特性,以实验的方式拟合压力和导电硅橡胶电阻值的数学模型。根据触觉传感器压力检测方式,设计多层式传感器结构,实现外界接触力的检测,并对传感器的输出特性进行误差分析,验证了该传感器结构的合理性。     

复合钝化多晶硅纳米膜应力分布仿真分析

多晶硅纳米薄膜具有优良的压阻特性,为提高其在传感器应用中的稳定性和可靠性,对这种薄膜的钝化层结构进行了研究.基于压力传感芯片的结构特点,建立了钝化层结构的有限元分析分析模型,给出了应力分布与SiO_2和Si_3N_4钝化层结构之间关系.结果表明:采用Si_3N_4-SiO_2-Si_3N_4复合钝化结构,适当控制各结构层厚度可有效降低热失配引起的内应力.从而给出了降低薄膜内应力的钝化方法,为多晶硅纳米薄膜在压阻式传感器上的应用提供了必要的技术支持.     

新型柔性触觉传感器阵列结构设计及仿真研究

基于新型力敏导电橡胶的压阻效应和力信息检测原理,设计了一种三维网状阵列结构的柔性力敏导电橡胶触觉传感器.通过分析得出计算三维力的数学描述,并针对多维柔性触觉传感器的阵列结构进行了有限元仿真研究,获得了在不同的三维力作用下中心节点坐标的三个方向位移变化量,并计算了三维力作用前后力敏导电橡胶阵列单元的输出电阻的变化,为验证实验结果和新型结构设计提供有效的依据.     

多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器

多晶硅纳米薄膜具有优越的应变灵敏特性和稳定的温度特性.为了使这种良好的压阻特性得到实际应用,文中给出了多晶硅纳米薄膜压阻式压力传感器的设计方法.根据多晶硅纳米薄膜压阻特性和硅杯腐蚀技术条件确定弹性膜片结构,并采用有限元分析方法对弹性膜片尺寸以及应变电阻分布进行了优化.依据优化设计结果试制了压力传感器芯片.实验表明该传感器工艺简单、高温特性好、灵敏度高.     

基于磁流变弹性体导电机理的压阻特性理论模型研究

磁流变弹性体作为新型智能材料的一种,已成为国内外研究的热点,但目前缺少有关其压阻特性的理论模型研究。通过对磁流变弹性体导电机理的分析,指出磁流变弹性体的导电机制是由导电通道理论和隧道电流理论两种载流子传导机制共同作用的结果,进而推导出磁流变弹性体压阻特性的理论模型。模型表明．磁流变弹性体的电阻呈现明显的压力依赖性。实验结果显示,在轴向压力激励下,磁流变弹性体样品电阻呈数量级递减．表现出明显的压阻特性行为,定性地验证了理论模型的正确性。     

石墨烯/柔性聚乳酸自传感复合材料结构3D打印与性能研究

为了深入研究石墨烯复合材料压阻特性,解决压阻复合材料定量传感问题,实现自传感结构变形监测,通过球磨混合工艺和单螺杆挤出工艺制备了石墨烯/柔性聚乳酸复合丝材,采用材料挤出成形3D打印作为石墨烯/柔性聚乳酸自传感复合材料的结构成型工艺,对导电高分子复合材料的压阻特性展开研究,探究了不同载荷条件对复合材料压阻特性的影响规律,为实现自传感结构变形监测提供了可靠的依据.最后搭建了基于LabVIEW和实时数据采集模块的自传感结构变形重构实时监测系统,通过建立平面弯曲变形传感单元的计算模型,使用阵列传感单元实现了结构变形重构实时监测功能,其中重构形状误差低于3％.     

铁-纳米ZrO2复合电镀层的组织与性能

采用氯化物低温镀铁工艺,选择纳米ZrO2作为第二相粒子,以不对称交流一直流电源电镀法制备了铁-纳米ZrO2复合镀层;研究了工艺参数对镀层组织结构和镀层硬度、耐磨性能的影响.结果表明:采用此方法可获得内应力小、致密的复合镀层,镀层为α-Fe体心立方结构;当镀液中ZrO2纳米粒子含量为30 g/L,pH值为1,搅拌转速为300 r/min,阴极电流密度为20 A/dm2,施镀温度为30～40℃时,ZrO2粒子在镀层中弥散分布,镀层的平均硬度值达到800 HV.镀铁层中复合适量的ZrO2纳米粒子,能有效地降低粘着磨损,提高镀层的耐磨性能.