基于炭黑填充导电橡胶的力敏传感器的灵敏度

刘平^1,2，黄英^1,3，刘秀梅³，蔡文婷³，李锐琦³，王大月³

1. 中国科学院合肥智能机械研究所2. 中国科学技术大学自动化系3. 合肥工业大学电子科学与应用物理学院

摘 要：以通用有效介质理论为基础,给出了炭黑填充导电橡胶（炭黑/橡胶）的力敏传感器灵敏度计算方程。采用该方程并结合形变和压阻效应,分析了影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数。结果表明:炭黑体积分数是影响力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度的主要参数。当炭黑体积分数在临界体积分数附近时,力敏导电炭黑/橡胶的灵敏度为0.1～11.5MPa-1,其敏感机制主要为压阻效应。当炭黑体积分数在渗流区时,灵敏度为0.2～3.6MPa-1,其敏感机制还与接触压力的大小有关,压力较小时,主要为压阻效应;压力较大时,主要为应变效应。若炭黑体积分数在传导区,灵敏度为0.3～1.7MPa-1,其敏感机制主要为应变效应。

关键词：复合材料;灵敏度;压力;炭黑;导电橡胶;柔性触觉传感器;