基于炭黑填充导电橡胶的压力传感器非线性特性

刘平^1,2，黄英^2,3，廉超³，蒋红生³，刘秀梅³，赵小文³

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

摘 要：通过分析力敏炭黑填充导电橡胶（力敏导电炭黑/橡胶）"负电阻-压力系数"（NPCR）的主因,研究了基于炭黑填充导电橡胶的力传感器非线性特性。研究表明,当炭黑体积分数接近临界渗流体积分数时,NPCR非线性的主因为电阻率的非线性减小;炭黑体积分数在渗流区时,NPCR非线性的主因为电阻率的非线性减小和导电橡胶应力-应变关系的非线性;若炭黑体积分数在传导区时,NPCR非线性的主因为应力-应变关系的非线性。随着炭黑体积分数的增大,力敏导电炭黑/橡胶的NPCR非线性逐渐减弱。此外,由于界面压阻效应以及导电橡胶近似不可压缩体的性质,用于获取NPCR效应的电极分布形式也对NPCR效应的非线性特性存在影响。

关键词：非线性;炭黑;导电橡胶;触觉传感器;