各向异性硅橡胶-铁粉复合材料力学性能及压阻性能研究-材料学专业论文.docxVIP

- - 2 - 各向异性硅橡胶-铁粉复合材料力学性能 及压阻性能研究 On Mechanical Properties and Piezoresistance Performance of Anisotropic Silicon Rubber Filled Iron Particles 研究生姓 名：胡格吉勒图 指导教师姓名：张邦文 内蒙古科技大学材料与冶金学院 包头 014010，中国 Candidate： Hugjiltu Supervisor：Zhang Bangwen School of Material and Metallurgy Inner Mongolia University of Science and Technology Baotou 014010，P.R.CHINA - - 1 - 独 创 性 说 明 本人郑重声明：所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工 作及取得研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其它人已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得 内蒙古科技大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。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做了明确的说明并 表示了谢意。 签名： 日期： 关于论文使用授权的说明 本人完全了解内蒙古科技大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可 以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保 存论文。 （必威体育官网网址的论文在解密后应遵循此规定） 签名： 导师签名： 日期： 内 内蒙古科技大学硕士学位论文 I I 摘 要 本文以羰基铁粉为导电填料、GMX6117 硅橡胶为基体，制备了硅橡胶导电复合材 料，对复合材料的力学和导电性能进行检测和分析。本文的特点在于，通过外加磁场控 制导电铁粉在基体的排列和分布，控制复合材料的宏观性能及其对环境温度/应力的敏感 性，探索其作为新型柔性应力、温度传感器的潜力。 在液体硅橡胶硫化过程中施加磁场，铁粉在磁场作用下迁移，获得了定向排列的纤 维状组织。在交变磁场中，铁粉磁化方向不断变化，在定向排列时容易取向、填补组织 空白，故交变磁场获得排列组织明显优于直流稳恒磁场。 拉伸力学试验显示，硅橡胶复合材料的拉力-位移曲线接近线性，没有明显的屈服 点，拉伸强度、断裂伸长率较大；定向排列的复合材料的纵向抗拉强度和断裂伸长率均 高于铁粉随机分布的复合材料，交流磁场的作用优于直流磁场，因为后者得的定向排列 组织的完整性、连贯性优于前者；试样抗拉强度和弹性模量的各向异性，测试显示组织 定向排列方向的力学性能高于垂直方向，而且都明显高于颗粒随机分布的复合材料。 电性能检测试验显示，随机复合材料的渗流阈值为20wt%，排列复合材料的渗流阈 值约为5wt%。复合材料的电阻-填料曲线渗流转变的标度因子t=1.6～2，复合经典渗流理 论，施加磁化后，定向排列渗流网络的相干长度增大，故使t增大；复合材料的电阻随外 加压力增加而下降，即出现负压阻系数，在P=0.05～0.1Mpa之前，电阻曲线非线性下 降，之后电阻曲线趋于稳定。对压阻曲线的数据拟合显示，电阻随压力的变化规律可以 用Ruschau模型解释，说明复合体系电阻的微观模型符合Simmons量子隧道理论；本体系 压阻性能比较稳定，随着循环加压次数的增加，复合材料电阻变化幅度较小，经交变磁 场处理的试样，其100次循环电阻变化5%。 关键词：硅橡胶；羰基铁粉；磁场排列；力学性能；压阻性能 II II Abstract In this paper, silicon rubber (SR) filled with micro-carbonyl iron powder composites (SR-Fe) was prepared, SEM/EDS, XRD techniques were used to characterize the microstructure and phase of composites, the mechanical properties and piezoresistivity were measured and analyzed, and the concerned mechanisms were probed. The following inclusions were derived: Imposing external magnetic field during the vulcanizing of liquid silicon rubber usher will induce directed microstructures consi