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炭黑填充型导电复合材料的压阻计算模型及实验验证
复 合 材 料 学 报 第 21 卷 第 6 期 12 月 2004 年 Acta Materiae Compositae Sinica Vol 21 No 6 December 2004 文章编号 : (2004) 炭黑填充型导电复合材料的压阻计算模型及实验验证 王 鹏 , 丁天怀 , 徐 峰 , 覃元臻 (清华大学 精密仪器与机械学系 ,北京 100084) 摘 要 : 为研究新型传感器材料 , 在通用有效介质理论的基础上 , 提出了炭黑填充型导电复合材料的压阻特性 数学计算模型 , 定量地得出炭黑颗粒的基本特征参数、体积分数和聚合物基体的弹性模量在复合材料压阻规律中 的影响。分别以硅橡胶和高密度聚乙烯为基体相 , 三种不同粒径的炭黑为导电相 , 制备了炭黑填充型复合材料 , 对计算模型进行了实验验证。在炭黑颗粒分布均匀、炭黑体积分数在渗流阈值附近和外加压力 ≤2 MPa 等三个边界 条件下 , 数学计算模型与实验结果基本吻合 , 且压力电阻变化规律一致。 关键词 : 炭黑颗粒 ; 导电复合材料 ; 压阻特性 中图分类号: TB332 ; TP212 文献标识码 : A PIEZORESISTIVITY OF COND UCTIVE COMPOSITES FILL ED BY CARBON BLACK PARTICL ES WAN G Peng , DIN G Tianhuai , XU Feng , Q IN Yuanzhen (Department of Precision Instrument and Mechanology , Tsinghua University , Beijin g 100084 , China) Abstract : In order to research new sensitive materials , a mathematic piezoresistivity model of the conductive composites filled by carbon black particles is presented on the basis of general effective medium ( GEM) theory The model quantitative ly describes the effects of the carbon particles size , volume fraction and polymer ’s elastic modulus Some experimental sam ples were fabricated by dispersing three carbon black particles with different sizes in silicone rubber and high density polyethy lene matrix respectively It is proved in experiments that the mathematic piezoresistivity model is consonant with the experi mental results very well under three boundary conditions : The carbon particles are dispersed homogeneously , the volume fr
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