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。     

炭黑/硅橡胶导电复合薄膜传感特性研究

利用溶剂法工艺成功制作了炭黑/硅橡胶导电复合薄膜(厚度约0.1mm),对其进行了拉伸、压缩及温度敏感性试验。测试结果表明,试样具有优良的拉-敏传感特性,随着拉伸变形的增大(应变达到25%)试样电阻不断增大,且电阻-应变之间具有较好的线性关系。压缩过程中,随着压力的增大(压力达到30MPa)试样电阻增大,两者同样具有较好的线性关系。温敏试验表明,试样电阻随温度的下降而降低,且趋势相似。研究结果表明,薄膜结构的炭黑/硅橡胶导电复合材料具有优良的传感特性。     

导电橡胶复合材料温敏特性研究

根据导电橡胶复合材料产生温阻效应的物理机理,分析了影响其温敏特性的主要因素,研究了不同导电粒子添加量、基体材料、硫化剂和改性剂等对导电橡胶温度敏感性能的影响规律.制备了具有温敏特性的导电橡胶复合材料;导电粒子填料添加量会改变复合材料的温敏性质,填充量少表现为正温度系数效应,填充量较大则呈现为负温度系数效应,存在转折温度;基体材料的粘度关系到复合材料的温度敏感程度,粘度小、电阻变化范围大、温度敏感度强,反之较弱;不同组分室温硫化硅橡胶基体的温敏特性有很大区别;不同硫化剂对温敏强度有一定影响,添加改性材料对复合材料温敏特性有显著作用.导电橡胶可作为温度传感器的敏感材料.     

纳米ZrO2 基烧结型双敏元件的研究􀀂

纳米ZrO2作为一种新型的陶瓷材料已被应用于许多领域.本文主要介绍了低温强碱法制备纳米ZrO2材料,利用纳米ZrO2进行掺杂制作的元件有较好的气、湿敏特性.元件具有响应恢复快、结构简单等特点.作为湿敏元件时元件电容随湿度变化大,温度影响较小.作为电阻型气敏元件时,元件对NH3的选择性高.     

ZnSnO_3-乙醇气敏元件特性及其可靠性研究

本文报导了ZnSnO_3气敏材料电导率随温度变化的测试结果.以它为基体材料制备乙醇气敏元件,对其电阻随乙醇气浓度变化的特性进行了讨论.元件的强制失效实验分析表明,该类元件在正常工作条件下,处于高浓度检测气体气氛中不发生“中毒”和失效;还给出了一些对生产工艺较有意义的数据.     

强磁性金属薄膜磁敏电阻的特点与应用

一、前言强磁性金属薄膜磁敏电阻是一种磁敏传感元件.该元件不仅对磁场强度敏感,而且对磁场方向也非常敏感.这种磁敏传感元件具有灵敏度高、温度特性好、坚固耐用、应用范围广等优点.强磁性金属薄膜磁敏电阻,在国际上还是70年代中期刚刚问世的     

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.     

铁酸镧与高分子复合材料湿敏元件特性分析

采用纳米铁酸镧与高分子复合材料制成湿敏元件。研究了复合材料和湿敏元件的制作,测试讨论了灵敏度、湿滞、电容特性、阻抗特性、响应 恢复时间等湿度敏感特性。结果表明:元件的灵敏度较高、湿滞较小,元件的电容值和阻抗值随频率与相对湿度而变化。     

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。     

TiC／环氧树脂复合物的PTC效应研究

将TiC、炭黑分别掺入到非态高聚物环氧树脂基体中,发现TiC/环氧脂复合物具有较大的PTC效应,其PTC效应的机理与复合物内应力有关,复合物出现电阻率大幅度上升的转化温度与固化温度相对应,实验中在炭黑/环氧树脂复合物上未观察到PTC效应,其原因与炭黑粒子具有较强的附聚作用有关.     

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...     

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.     

Improvement of gas sensing performance of carbon black/waterborne polyurethane composites: Effect of crosslinking treatment

When carbon black (CB) filled waterborne polyurethane (WPU) composites are exposed to organic solvent vapors, electrical resistance of the materials increases rapidly. They can thus serve as gas sensors. To improve the composites’ performance for practical applications, crosslinking agent was added to the composite latexes, forming intra-molecular crosslinked networks among the matrix polymer of the composites. The method greatly increased the filler/matrix interfacial interaction and reduced the mobility of CB particles. In the composites that had absorbed solvent vapors, reconstruction of conduction paths through re-aggregation of the disconnected filler particulates became difficult. As a result, the unwanted negative vapor coefficient (NVC) effect was significantly weakened, while the gas sensitivity and the performance reproducibility were enhanced as well.     

Biomimetic flexible/compliant sensors for a soft-body lamprey-like robot

This paper focuses on the development of biomimetic sensory abilities for an undulatory soft-body lamprey-like robot, which has been designed to replicate the locomotion mechanisms of living lamprey in order to address useful applications wherever locomotion in unstructured environments is required. The compliant sensory elements are piezo-resistive and made from compliant material called a quantum tunneling composite by mixing micro/nano carbon black particles into a highly soft silicone rubber matrix. The relationship of the composite strip between piezo-resistivity and mechanical strain is investigated by a universal strain–stress tensiometer through resistivity monitoring. Increasing and decreasing resitivity both appears during elongation and retraction, suggesting that piezo-resistivity in the composite material is governed by both percolation theory and quantum tunneling effects. Dynamic tests on the bench shows that the compliant stretch receptor is able to follow the stimulations under fairly wide frequency ranges, exceeding initial estimations. In addition, the compliant artificial stretch receptor has enough sensitivity to detect the local actuations and the actions generated by neighboring actuators in the segmented robotic structure. Finally, the experiments on biomimetic cilia-based cupula receptor show that a low cost flexible/compliant biomimetic sensor is able to detect medium fluidic speeds ranging from 0.05 m/s to 0.6 m/s.