微米铁粉填充硅橡胶复合材料的压阻性能研究

刘曌娲, 张邦文

(内蒙古科技大学稀土学院,内蒙古包头 014010)

将导电炭粉以及金属粒子复合到塑料、橡胶基体而形成的高分子导电复合材料(CPC),具有易加工、柔韧性好以及导电、导热性能可剪裁等特点,在抗静电、电磁屏蔽/吸波、导电、传感等领域得到广泛应用[1,2]。在各种 CPC材料中,能够探测应力变化的压阻材料尤为引人注意。在应用方面,碳纤维和玻璃纤维增强的塑料作为应力传感器[3～5],用于诊断建筑物混凝土疲劳和裂纹,保护保险柜失窃,填充了炭黑的硅橡胶可以探测曲面应力[6]。一种超级金属橡胶TM[7],尽管只含几个ppm金属,但对应力极为敏感,已被用于设计人造皮肤,探测机械冲击。

在基础方面,谢泉等[8]报导了硅橡胶-炭黑复合材料的拉敏特性,确定了最佳炭黑含量,添加白炭黑来缩短电阻响应的弛豫时间,并给出一个理论解释。宋义虎等[9]研究了聚乙烯-炭黑导电复合材料的单轴压阻行为,在低压力下复合材料电阻随压力增加而降低(负压阻),而在较高压力下则随压力增大而升高(正压阻)。Lu等[10]利用双辊共混挤压工艺控制纳米石墨片在聚乙烯中的取向,复合体系在渗流阈值附近显示尖锐的正压阻效应。Mamunya等[11]测量了环氧树脂-金属粉体系的电学行为,得到一个唯象的电阻-压力指数函数关系。Hussain等[12]在硅橡胶-炭黑体系中,引入橡胶粉和多孔塑料调节导电渗流转变点,加入Al2O3来稳定电阻-应力曲线。Beruto等[13]研究了硅橡胶-石墨复合材料在电渗流阈值附近的压阻行为,发现体系弹性模量在体积分数30%时达到最大,应力-应变响应显示粘弹性,响应时间约为2s,且与石墨含量无关。……