【摘 要】
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曲面层间压力监测是提高国防与工业大型设备的装配速度、保证设备实时准确获得系统运行状态的关键,在人工电子皮肤、国防科技以及汽车制造业等领域具有重大意义。碳纳米管导
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曲面层间压力监测是提高国防与工业大型设备的装配速度、保证设备实时准确获得系统运行状态的关键,在人工电子皮肤、国防科技以及汽车制造业等领域具有重大意义。碳纳米管导电性良好,具有极大的长径比,少量碳纳米管填充至聚合物中即可形成导电网络,同时保证了复合材料的柔韧性和压阻灵敏度,可作为柔性压力传感器,由于复合材料受基体材料的影响,具有粘弹性,电阻受时间依赖性严重,传统的“三明治”结构在恒压下电阻随时间变化较大(恒压下最初60秒内电阻变化率大于35%),严重影响传感器的精度。国内外一直致力于减弱其时间依赖性的研究,例如增加导电填料含量或者添加其它固体颗粒,效果不明显反而会降低复合材料的柔韧性。本文提出一种新型结构,即电极旁置式结构,不影响柔软压敏探头柔韧性,使复合材料部分区域受压,研究不同位置引出点的电阻-压力-时间特性规律,致力于减弱复合材料的电阻对时间的依赖性。本课题研究的主要内容包括：(1)以一定的工艺设计制备粘弹性柔性压敏单元试样,以多壁碳纳米管为导电填料,硅橡胶为基体材料,采用溶液共混法,在机械搅拌同时辅以超声波分散处理,采用多电极电路板为压敏单元上下导电板,制作出柔软压敏单元。(2)设计实时多路自动采集系统,以C8051F330为电路控制芯片,MAX308为多路模拟开关,经过模拟开关芯片引入多路电阻,轮流采集电压信号,经模数转换后通过串口上传至上位机进行数据处理,保存并分析。(3)实验数据分析,定量分析电阻-压力-时间特性,并初步定性研究压敏单元压阻机理。已制备0.08：1、0.12：1、0.16：1、0.20：1四种浓度压敏单元,测试结果表明,电极旁置式A、B、C、D结构在0.1-0.5MPa压力范围内,最初60秒电阻变化率小于8%,远小于“三明治”结构电阻变化率,且阻值随压力增加而上升,在导电网络充分恢复情况下(每次循环卸载1500秒)重复性误差在15%以下。
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