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导电高分子复合材料是一类具有重要理论研究价值和广阔应用前景的新型功能材料。因其柔韧性好且具有压阻效应,故可作为柔性压力传感器的敏感材料。该压敏导电复合材料是以硅橡胶胶体作为基体,其性能将不可避免的受到基体材料的影响,从而具有黏弹性,使其压阻特性具有时间依赖性,严重降低传感器的精度,目前大部分对于该问题的解决方案都是在材料中添加SiO2等纳米氧化物颗粒,但是这一方面降低了其力学柔韧性,另一方面只能减弱无法消除其影响。因此有必要定量研究这种材料压阻效应的时间依赖性。 为解决当前柔性传感器监测应力松弛误差过大的难题,本课题通过对导电高分子复合材料的压阻时变性进行研究,设计出一种应力松弛监测标定算法,应用于国防与工业大型设备狭小曲面层间应力松弛监测,其关键技术还可应用于人工电子皮肤研制等领域。 本文的主要完成以下五个方面的工作: (1)制备碳纳米管填充硅橡胶导电高分子复合材料试样,并获取压缩应力松弛过程中电阻、应力、应变随时间变化的数据; (2)通过松弛实验分析找到松弛实验加载过程、恒应变过程中电阻-应力-应变-时间特性,并分析了碳纳米管浓度、载荷速度、恒应变初始应力等测试条件对电阻松弛实验的影响; (3)通过对导电高分子复合材料压阻时变性的研究,设计出了一种用于描述复合材料压缩应力松弛过程中电阻松弛和应力松弛的拟合公式,并达到很高的拟合准确度,为进一步的深入研究提供工具,并揭示浓度、速度和初始应力对拟合函数中关键参数的影响规律。 (4)通过对导电高分子复合材料压阻时变性的研究,设计出了一种基于复合材料压阻特性时间依赖性的应力松弛监测算法,可用于提高应力松弛监测精度。 (5)初步定性研究压缩应力松弛过程中复合材料内部结构与宏观电学特性之间的关系,分析了碳纳米管浓度、应变大小对各压缩过程中破坏和重组的导电通道总数量的影响。 本文的研究结果可为导电高分子复合材料导电性、电阻时间依赖性的研究提供理论和实验依据,并为研制基于导电高分子复合材料的用于应力松弛测试的柔性压力传感器提供技术基础。