碳納米管-炭黑-聚合物復(fù)合材料的壓阻特性研究.pdf

1、本文主要研究了碳納米管/炭黑/聚合物的壓阻特性。在通用有效介質(zhì)理論的基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)GEM模型的推廣分析及進(jìn)一步修正,獲得了碳納米管和炭黑并用填充硅橡膠的壓阻計(jì)算模型;通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比及微觀結(jié)構(gòu)分析,具體闡述了不同碳系填料填充硅橡膠的壓阻效應(yīng),重點(diǎn)分析了碳納米管和炭黑并用時(shí)的“協(xié)同效應(yīng)”;通過(guò)選用不同基體材料,改善導(dǎo)電復(fù)合材料的壓阻特性。所得結(jié)果為復(fù)合材料應(yīng)用于柔性觸覺(jué)傳感器提供了理論依據(jù)。
　　研究了碳納米管和炭黑并用填充硅橡膠的壓阻

2、計(jì)算模型,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了分析及修正。結(jié)果表明,選擇適合的碳納米管和炭黑組分配比,可獲得較低的滲流閾值,且壓阻實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算曲線偏差較小;由于碳納米管和炭黑的協(xié)同效應(yīng)和通用有效介質(zhì)理論適用的邊界條件,使得并用的導(dǎo)電填料體積分?jǐn)?shù)略偏離閾值附近時(shí),通過(guò)一定的修正,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與計(jì)算模型曲線可以較好的吻合,偏離閾值較遠(yuǎn)時(shí),無(wú)法通過(guò)修正使之吻合。
　　研究了CNTs/SR、CB/SR、CNTs/CB/SR導(dǎo)電復(fù)合材料的壓阻特性,并通

3、過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比了其壓阻靈敏度及量程。研究表明:由于碳納米管和炭黑的“協(xié)同效應(yīng)”,使得CNTs/CB/SR壓阻靈敏度最高,且力的量程最大。采用導(dǎo)電逾滲模型對(duì)碳納米管和炭黑的“協(xié)同效應(yīng)”進(jìn)行了驗(yàn)證,進(jìn)一步分析了其微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明:碳納米管和炭黑之間存在顯著的“協(xié)同效應(yīng)”,使混合填充體系形成了完整均勻的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
　　研究了不同基體材料對(duì)力敏導(dǎo)電復(fù)合材料壓阻特性的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析了導(dǎo)電硅橡膠和導(dǎo)電聚氨酯的壓阻特性,并結(jié)合微觀結(jié)構(gòu),分