碳黑用量对硅橡胶压阻材料性能的影响

以高导电纳米碳黑为导电填料，甲基乙烯基硅橡胶为基材，制备出了硅橡胶压阻材料，并对其电性能和力学性能进行了表征。研究了碳黑用量对硅橡胶压阻材料电性能、压缩应力松弛性能以及电阻蠕变性能的影响。结果表明，碳黑用量对硅橡胶压阻材料的性能影响很大。当碳黑用量为质量分数14％～16％时，所制得的硅橡胶压阻材料性能优良，在反复加载20次的过程中，其压阻曲线的重复性很好，这为其下一步的器件化提供了可能。

精密压阻弹性体及力敏传感器阵列

将金属钌(Ru)、二氧化钌(RuO2)、甲基乙烯基硅橡胶(PMVS)按特定比例混合,所得导电硅橡胶中的导电颗粒具有适当的聚集特性,而且该种导电硅橡胶呈现良好的压阻重复性和压阻敏感性。研究不同尺寸电极的压阻行为,发现此种导电硅橡胶在毫米尺寸以上电阻随载荷变化稳定,重复性较高。通过测量不同尺寸电极压阻关系和电阻弛豫关系,拟合了用于回归载荷的压阻曲线和弛豫曲线,用该曲线对每个传感单元的阻值校正,得到阵列上的载荷分布。结果表明,该种导电硅橡胶在一定尺寸范围内满足微型化要求,适用于集成的压阻弹性体应力测量阵列;利用该种导电硅橡胶,可以实现毫米尺度的静态或准动态载荷灰度成像。

机器人仿生电子皮肤阵列触觉传感器研究

针对当前用于机器人等复杂三维载体表面或活动关节部位的触觉传感器实现高柔弹性和压力检测的难题,该文提出一种8×8阵列的仿生电子皮肤柔弹性阵列触觉传感器。基于压阻橡胶的导电机理采用微米镍粉填充聚二甲基硅氧烷(PDMS)完成触觉传感器的柔性敏感单元设计与制备,获得压阻橡胶在不同质量比时的压阻特性曲线,采用银纳米线(AgNWs)/PDMS复合材料制作的柔弹性阵列导电薄膜电极层和压阻橡胶圆片结合阵列式“多孔PDMS”中间传感层的多层“三明治”结构并通过模具固化成型工艺制备电子皮肤阵列触觉传感器,设计传感器检测系统检测其特性。实验表明柔弹性触觉传感器具有阵列数密集、测量范围广、线性度好等特点,传感器的空间分辨率为3×3 mm^2,测量压力范围达到100~500 kPa,拉伸率可以达到30%,能够覆盖在三维载体表面完成分布式压力的测量,为机器人等复杂三维载体表面或活动关节部位的压力检测反馈和机器人智能化提供基础。