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1、基于新型三维柔性触觉传感器的力敏导电硅橡胶导电机理_研究基于新型三维柔性触觉传感器的力敏导电硅橡胶导电机理研究Research on conductive mechanism of pressure-sensitive conductive silicone rubber based on the new three-dimensional flexible tactile sensor 学 位 类 型 学 历 硕 士 学 科、专 业 微电子学与固体电子学 研 究 方 向 电子功能材料与传感器 1合 肥 工 业 大 学本论文经答辩委员会全体委员审查，确认符合合肥工业大学硕士学位论文质量要求。答
2、辩委员会签名主席： 委员： 导师： 独 创 性 声 明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 合肥工业大学 或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 合肥工业大学 有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权 合肥工业大
3、学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名： 导师签名：签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日学位论文作者毕业后去向：工作单位： 电话：通讯地址： 邮编：基于新型三维柔性触觉传感器的力敏导电硅橡胶导电机理研究摘 要炭黑填充导电硅橡胶材料是一种新型力敏材料，具有优良力学和电学特性、柔韧性好、分辨率高等特点，可用于制作柔性触觉传感器。这种新型力敏材料的导电机理研究对柔性触觉传感器的进一步研究和实用化有重要意义，本文重点研究了基于新型三维柔性触觉传感器的复合力敏导电硅橡
4、胶的导电机理。论文详细阐述了柔性触觉传感器、导电橡胶及其导电机理的研究现状和进展，在重点分析力敏导电硅橡胶导电机理的基础上，探讨两种主要的导电机制理论：导电通路理论和电子隧道理论。在导电理论的基础上分别建立压阻模型，通过实验结果的分析对两种模型进行了讨论。并通过对不同填充炭黑类型、不同炭黑含量条件下力敏导电硅橡胶压阻特性的实验分析，获得了改善力敏硅橡胶材料的压阻特性的方法。本文在导电理论基础上讨论了力敏导电硅橡胶的电阻温度特性，通过对添加不同填充材料条件下力敏导电硅橡胶电阻温度特性的实验分析，获得了改善力敏硅橡胶材料的电阻温度特性的方法。最后利用微观结构分析方法对力敏导电硅橡胶材料的进行内部微
5、观结构的分析，探讨炭黑微观形貌和在硅橡胶材料中的分散状态对力敏硅橡胶材料导电特性的影响因素，进一步深入分析了复合材料的导电机理。关键字：力敏导电硅橡胶 导电机理 压阻特性 温度效应 微观机构分析Research on conductive mechanism of pressure-sensitive conductive silicone rubber based on the new three-dimensional flexible tactile sensorAbstractCarbon black filled conductive silicone rubber material
6、 is a new type of pressure-sensitive material， has excellent mechanical and electrical properties， good flexibility， high resolution. It can be used for the production of flexible tactile sensor. Its conductive mechanism has important significance for further research and practicability of flexible
7、tactile sensor. This article focuses on the conductive mechanism of pressure-sensitive conductive silicone rubber based on the new flexible three-dimensional tactile sensor.This article elaborated on the status and progress of flexible tactile sensor， conductive rubber and its conductive mechanism.
8、The focus of analysis is in the conductive mechanism of pressure-sensitive conductive silicone rubber. The two main theories of the conductivity mechanism were explored: conductive pathway theory and theory of electron tunnel. Two piezoresistive models were set up respectively on the basis of the co
9、nductive mechanism theory; the experimental results were also analyzed and discussed. Experimental analyze piezoresistive characteristics of conductive silicone rubber filled with different types of carbon black, different carbon black content received the approach of improving the force sensitivity
10、 of pressure-sensitive material.The resistance temperature characteristic of pressure-sensitive conductive silicone rubber was discussed on the theoretical basis of conductive mechanism. Through filled with different types material, the resistance temperature characteristic experiments of conductive
11、 composite were introduced and analyzed. Some methods to improve the resistance temperature characteristic were put forward. Finally by the use of micro-structure analysis of pressure-sensitive conductive silicone rubber material, the conductive mechanism was further verified and some factors of the
12、 production process that impact the electrical properties of pressure-sensitive silicone rubber were given.Keywords: Pressure-sensitive conductive silicon rubber；Conductive mechanism；Piezoresistive characteristic；Resistance temperature characteristic；Micro-structure analysis致 谢非常感谢我的导师黄英副教授在研究生期间对我的
13、指导、关心和帮助。在黄老师的悉心指导下，我顺利的完成了研究生的课题研究和论文撰写，同时黄老师在生活上也给予了我极大的帮助和关心。黄老师严谨的治学态度、敏锐的洞察力、以身作则的工作作风以及虚怀若谷的个人魅力使我从中受益匪浅，是我终身学习的榜样，在此衷心地向我尊敬的导师黄英教授致以最真挚的感谢和敬意，感谢黄老师对我的栽培以及给予的帮助！感谢我的师姐王敏，师兄王磊、黄攀峰，同学付秀兰、明小慧、黄锋、顾勤冬、严春早等，感谢我的师弟董万成、刘平、赵兴，师妹黄钰等，他们在我的学习和生活中给予了真诚的帮助和鼓励。感谢中国科学院合肥智能机械研究所葛运建研究员在我的课题研究阶段给予的关心和支持，葛老师对课题提出
14、了很多好的建议，在此表示感谢！还有其他863课题组的同学们都在学习上给我很多的启发，同时表示谢意。感谢应用物理系的仇怀利老师、刘彩霞老师在我的课题研究中提供了很大的帮助。感谢我的家人，他们多年来对我生活和学习上的理解和帮助，感谢他们的付出，在此向他们表达的深深敬意！最后，感谢百忙之中抽出宝贵时间参加论文评阅的各位专家学者，感谢他们所付出的辛勤劳动。 作者：向 蓓2009年 04月目 录第一章 绪 论11.1 研究背景11.2 国内外研究现状11.2.1 柔性触觉传感器11.2.2 柔性力敏材料21.2.3 炭黑填充型导电硅橡胶41.3 课题的来源、意义和主要内容5第二章 力敏导电硅橡胶导电机制的基本理论72.1 导电高分子材料的导电机理72.2 有效介质模型和导电通路理论82.2.1 渗流理论82.2.2 三个区域的划分92.2.3 有效介质模型102.2.4 导电通路学说122.3 电子隧道效应理论132.3.1 隧道效应基本理论132.3.2 隧道效应理论在力敏导电硅橡胶材料中的应用142.
