[實用新型]一種納米導電橡膠傳感單元

有效

• 申請號: 201620763901.0
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN206219491U
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 姜瑞娟;彭捷;陳宜言;蓋衛明;于芳;董桔燦
• 申請（專利權）人: 深圳市尚智工程技術咨詢有限公司;深圳市市政設計研究院有限公司
• 主分類號: C08L83/04
• 分類號: C08L83/04;C08K7/00;C08K3/04;G01L7/00;B32B5/02;B32B25/10
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 唐致明

技術領域

本實用新型涉及測力技術領域，尤其涉及一種納米導電橡膠傳感單元。

背景技術

納米導電橡膠是一種在絕緣橡膠基體中摻入納米級導電填料后而產生導電性能的復合材料。由于其具有良好的壓阻特性、耐久性、耐疲勞性和柔韌性，已經被廣泛研究用作壓力傳感材料，并且在機器人、醫療、航天等領域取得了應用。

研究表明，納米導電橡膠作為壓敏材料時，其量程與導電橡膠的厚度、硬度和制作工藝有關。通過提高納米導電橡膠的厚度和硬度可以適量的提高其量程范圍。而薄片式壓力傳感器的厚度在某些工作場合往往受到限制，進而限制了納米導電橡膠的厚度；而且較厚的納米導電橡膠材料在較高壓力作用下會因較大的橫向變形而被撕裂，不能達到足夠的機械強度。通過優化納米導電橡膠的成分配比或添加改性材料、補強劑的方式是改善其導電性和機械性能的有效途徑。公開號為CN 104893291A的中國專利公開了一種硅橡膠基力敏復合材料的制備方法，以納米級金屬顆粒作填料，最大壓強測量值為2.4MPa。此外，也有學者通過實驗證明通過添加納米Si0₂和納米Al₂O₃可有效提高復合材料的導電性和壓力敏感范圍。

目前針對納米導電橡膠的研究以炭黑填充型為主，基于納米導電橡膠的壓力傳感器多數處于實驗階段，部分取得工業應用的納米導電橡膠傳感器，由于靈敏度、線性度和量程的限制，尚不能滿足機械、土木工程等領域中大壓強狀態的壓力測量。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題，在于提供一種測力量程大、量程范圍內靈敏度高、壓阻特性曲線線性度好且能滿足薄片式要求的納米導電橡膠傳感單元。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是：

本實用新型提供了一種納米導電橡膠傳感單元，其包括至少兩層織物層，相鄰所述織物層之間填充有納米導電橡膠，所述納米導電橡膠為摻入碳納米管的橡膠基體。

作為上述技術方案的進一步改進，所述碳納米管為多壁碳納米管。

作為上述技術方案的進一步改進，所述多壁碳納米管在所述納米導電橡膠的質量百分比在8%至9%之間。

作為上述技術方案的進一步改進，所述織物層的纖維紋理空隙中滲透有納米導電橡膠。

作為上述技術方案的進一步改進，所述橡膠基體為硅橡膠，所述硅橡膠的基本組分和固化劑的配比為10：1。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型納米導電橡膠傳感單元通過增設織物層作為骨架，有效提高了納米導電橡膠傳感材料的抗壓強度、抗拉強度和疲勞性能，實現了在0至50MPa的壓強測量范圍內具有較好的靈敏度、線性度及多次循環加載的穩定性，可以應用在機械制造、土木工程等領域高壓狀態下的長期壓力測量。

2、本實用新型納米導電橡膠傳感單元在豎向壓力作用下，測量的電阻值隨著壓力的增大而增大，呈現正壓阻效應，不同于已有的炭黑填充型導電橡膠，壓阻特性曲線線性度好，適合制作高精度的壓力傳感器。

3、本實用新型納米導電橡膠傳感單元的最小厚度可以達到0.5毫米，而且可以適用于任何曲面和形狀的壓力傳感器。

附圖說明

圖1是本實用新型納米導電橡膠傳感單元的整體結構示意圖；

圖2是本實用新型納米導電橡膠傳感單元的斷面微觀圖（用光學顯微鏡拍攝）；

圖3是本實用新型納米導電橡膠傳感單元的測試示意圖；

圖4是本實用新型實施例一制備的納米導電橡膠傳感單元多次加載的電阻—壓強曲線圖；

圖5是本實用新型實施例二制備的納米導電橡膠傳感單元多次加載的電阻—壓強曲線圖；

圖6是本實用新型實施例三制備的納米導電橡膠傳感單元多次加載的電阻—壓強曲線圖。

具體實施方式

以下將結合實施例和附圖對本實用新型的構思、具體結構及產生的技術效果進行清楚、完整地描述，以充分地理解本實用新型的目的、特征和效果。顯然，所描述的實施例只是本實用新型的一部分實施例，而不是全部實施例，基于本實用新型的實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下所獲得的其他實施例，均屬于本實用新型保護的范圍。另外，專利中涉及到的所有聯接/連接關系，并非單指構件直接相接，而是指可根據具體實施情況，通過添加或減少聯接輔件，來組成更優的聯接結構。本實用新型中的各個技術特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。