钛酸钡/炭黑/PDMS三元压电复合薄膜及其在振动能量采集器上的应用研究

制备了性能优越的三元无铅钛酸钡/炭黑/PDMS(BaTiO_(3)/C/PDMS)压电复合薄膜。周期振动击打下BaTiO_(3)/C/PDMS压电复合薄膜输出电压为7.43 V,比BaTiO_(3)/PDMS压电复合薄膜的输出电压增加了143%。当导电材料C的质量分数为3.2 wt%时,BaTiO_(3)/C/PDMS复合薄膜可获得最大输出电压,且压电性能和铁电性能最优。复合薄膜产生的电能可储存至超级电容器,用于驱动对应的商用发光二极管。将BaTiO_(3)/PDMS和BaTiO_(3)/C/PDMS基复合压电材料分别应用于非对称振动能量采集器,实验结果表明系统的-3 dB带宽由未填充C时的8.7 Hz增加到填充C后的9.3 Hz。

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。