柔性压阻硅橡胶复合材料的压阻性能可调研究

基本信息
批准号:51803016
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:26.00
负责人:黄培
学科分类:
依托单位:重庆大学
批准年份:2018
结题年份:2021
起止时间:2019-01-01 - 2021-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:江舟,龙俊飞,王同同,谭迪,赵泽坤
关键词:
压阻传感器磁流变弹性体复合材料柔性
结项摘要

Flexible piezo-resistive materials are highly desirable in the fields of health care, food testing, environmental protection and manufacture, etc., however, its non-adjustable piezo-resistance properties greatly restrict the applications of flexible strain sensor under various conditions. In this project, a flexible piezo-resistive composite with adjustable piezo-resistance properties is produced by incorporating magnetorheological elastomer (MRE; carbonyl iron/silicone resin) into carbon aerogel (CA) derived from cellulose pulp. The major research works include the following aspects: 1) investigation of optimized freeze-drying condition and carbonization of cellulose aerogel to realize controllable production of CA; 2) investigation of the magnetorheological behavior of carbonyl iron/silicone composite to realize the adjustable mechanical properties of MRE; 3) understanding the coupling effect between mechanical property, electrical resistance and magnetic response to achieve the fine control over the piezo-resistivity of the CA/MRE composite. Finally, the research outcomes will be used as theoretical bases for the fabrication of flexible sensors with adjustable sensing property, and exploration of the potential of the as-prepared sensors will be conducted for various applications, including speed recording, distance detection and artificial skin, etc.

柔性压阻材料在医疗、环境保护、工业等领域有非常广泛的需求,然而其压阻性能不可调,难以满足柔性应力应变传感器在复杂环境下的测试需要。本项目拟以纤维素纸浆为原材料,高温碳化制备碳气凝胶(Carbon Aerogel, CA),通过CA与磁流变弹体(Magnetorheological elastomer, MRE;即:羰基铁颗粒/硅橡胶树脂)复合,制备压阻性能可调的CA/MRE柔性压阻复合材料。具体研究内容包括:1)研究纤维素气凝胶的最佳制备条件和碳化机理,实现CA的可控制备;2)研究MRE的磁流变效应,实现复合材料机械性能的可控调节;3)研究CA/MRE柔性压阻复合材料的力电磁耦合机制,实现压阻特性的可控调节。最终,该研究结果将为设计和制备响应性能可调的柔性应力传感器提供理论依据,并探索其在测速、测距和人造皮肤等复杂测试环境下的应用。

项目摘要

柔性压阻材料在医疗、环境保护、工业等领域有非常广泛的需求,然而其压阻性能不可调,难以适应柔性应力应变传感器便携化、集成化和智能化的设计要求。本项目通过将碳化泡沫(Carbonized foam, CF)与磁流变弹体(Magnetorheological elastomer, MRE;即:羰基铁颗粒/硅橡胶树脂)复合,制备了压阻性能可调的CF/MRE柔性压阻复合材料。主要研究了:1) 研究了MRE的力磁耦合机制,实现复合材料机械性能的可控调节;2) 总结了CA/MRE柔性压阻复合材料电阻在力/磁耦合作用下的响应机理;3) 探索了该复合材料传感器在人体健康等领域方面的应用。该研究结果将为设计和制备柔性应力响应适变传感器提供理论依据。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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