基于纳米导电炭黑和碳纤维材料的柔性拉伸传感材料响应特性的研究

导电硅橡胶作为敏感材料具有良好的柔韧性和电阻变形特性。以聚二甲基硅氧烷橡胶为基材,通过加入导电材料纳米炭黑、碳纤维,制备了炭黑/PDMS、碳纤维/PDMS复合柔性导电材料,研究了材料的微观形态、渗流过程特性和拉伸-电阻率变化响应特性,以及材料微观结构变化与电阻特性的构效关系。结果表明,复合材料的渗流阈值为4%、用量超过12%后,复合材料的体积电阻率变化减小。复合材料的质量分数为12%时,炭黑/PDMS体积电阻为10-0.55Ω·m,碳纤维/PDMS体积电阻率为100.82Ω·m。炭黑/PDMS复合材料对拉伸形变具有优良的响应特性,体积电阻变化率对伸长率的响应灵敏度可达266.7。碳纤维/PDMS复合材料的灵敏度低于炭黑/PDMS灵敏度,材料对拉伸形变均有十分迅速的响应速度,且性能稳定。炭黑/PDMD材料响应值Δρ/ρ约为碳纤维/PDMD材料的4倍,是良好的传感器材料。