場致隧道效應壓敏材料及其智能交通探測系統(tǒng).pdf

1、智能交通系統(tǒng)是解決日益嚴重的交通問題的有效途徑。場致隧道效應橡膠基復合材料具有外力下電阻變化范圍大、制備工藝簡單、力學性能優(yōu)良等優(yōu)點，是一種獨特的壓敏復合材料，應用其有望研制出用于智能交通系統(tǒng)的多交通參數(shù)探測傳感器。
　　本文圍繞場致隧道效應橡膠基復合材料的制備、壓敏性能及其機制、應用四個方面，在系統(tǒng)研究場致隧道效應橡膠基復合材料在不同荷載作用下壓敏行為的基礎上，揭示了復合材料在單調(diào)荷載下的壓敏性產(chǎn)生機制并建立了相應的理論模型，并

2、對復合材料在智能交通系統(tǒng)領域的應用進行了可行性驗證。主要研究內(nèi)容和結(jié)果具體如下:
　　(1)以不同種類和摻量鎳粉、不同種類硅橡膠以及不同固化工藝制備了場致隧道效應橡膠基復合材料;對所制備復合材料的電導特性和微觀形貌進行測試。研究結(jié)果表明，所制備復合材料不受力時為絕緣體是源于鎳粉粒子被硅橡膠完全包裹未構成滲流導電網(wǎng)絡;磁場處理可促進鏈狀導電結(jié)構的形成，顯著提高復合材料的導電性能。
　　(2)探討了硅橡膠基體種類、鎳粉種類和摻量

3、、以及磁場處理對場致隧道效應橡膠基復合材料壓敏性的影響規(guī)律;考察了復合材料在循環(huán)荷載下壓敏性的重現(xiàn)性;通過Cotton方程和Burger模型分別描述了復合材料在恒定荷載作用下的應力松弛行為和電阻松弛行為。研究結(jié)果表明，所制備復合材料的電阻率對外力具有敏感的響應，適于研制交通探測傳感器;鎳粉摻量的增加可提高復合材料壓敏性的穩(wěn)定性和重復性;電阻松弛行為在一定程度上受其應力松弛過程控制。
　　(3)基于滲流導電理論討論了場致隧道效應橡膠

4、基復合材料在單調(diào)荷載下的壓敏性產(chǎn)生機制;采用有效導電通路模型進一步定性地解釋了復合材料的壓敏機制;基于有效導電通路模型、量子隧道效應和場致發(fā)射效應建立了復合材料壓敏性的理論模型。研究結(jié)果表明，復合材料顯著的壓敏性產(chǎn)生機制是源于量子隧道效應和場致發(fā)射效應，所建立的理論模型可準確描述復合材料的壓敏性。
　　(4)應用場致隧道效應橡膠基復合材料設計并構建了智能交通探測系統(tǒng);測試了不同靈敏度和不同布設形式的智能交通探測系統(tǒng)在實驗道路上對不