CN109867961A - 一种压阻复合膜 - Google Patents
一种压阻复合膜 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109867961A CN109867961A CN201910115461.6A CN201910115461A CN109867961A CN 109867961 A CN109867961 A CN 109867961A CN 201910115461 A CN201910115461 A CN 201910115461A CN 109867961 A CN109867961 A CN 109867961A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- composite membrane
- pressure drag
- preparation
- magnetic field
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 35
- 239000012528 membrane Substances 0.000 title claims abstract description 31
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 12
- 230000009969 flowable effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 9
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 8
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims 1
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 claims 1
- 239000008274 jelly Substances 0.000 claims 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 230000005426 magnetic field effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 14
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 14
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 14
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 11
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 238000001723 curing Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013006 addition curing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- -1 carbon nano tube compound Chemical class 0.000 description 1
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 description 1
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 230000005489 elastic deformation Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000004520 electroporation Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011888 foil Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical compound C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000004304 visual acuity Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Abstract
本发明涉及一种压阻复合膜，所述复合膜通过低磁场作用使响应磁场效应的导电功能粒子在可流动介质中形成具有对压力敏感的“I”形取向结构，后经加热固化成膜。在实际测试中，该复合膜在膜的厚度方向上具备灵敏的压阻效应，可应用于传感器领域，前景可观。
Description
【技术领域】
本发明涉及复合材料与电学技术领域，特别涉及外场辅助制备复合材料薄膜技术。
【技术背景】
近年来，随着电子产品功能的出新与应用场景的扩宽，市场针对电学元器件提出了更高的要求，传统电学元器件的革新与升级迫在眉睫。特别是在电学与力学相互交叉发展的过程中，将受力转化为电信号的这类基础传感器越来越受到了人们的重视。
面对这样的市场要求，压阻复合材料孕育而生，例如：中国专利CN102002252A利用在硬质塑料中加入导电材料通过压力改变导电接触面积从而改变材料电阻。但研究此类复合材料发现其加工过程需要大量填充导电材料，造成复合膜原料浪费，成本较高。而专利号CN06643464A的发明专利所提供的基于U形碳纳米管复合材料，加工工艺又过于繁琐。因此如何制备加工简便、成本低廉的压阻复合膜受到了全球的关注与研究。
【发明内容】
[要解决的问题]
本发明的目的是在于提供一种压阻复合膜。
本发明的另一目的是在于提供一种压阻复合膜的制备方法。
本发明的另一目的是在于提供一种通过低磁场取向调整填料粒子在可流动介质中排列的方法。
[技术方案]
本发明提供了一种压阻复合膜及其制备方法，该方法是在复合膜加热固化工程中，通过低磁场作用将响应磁场效应的导电功能粒子在可流动介质中形成“I”形结构。该特殊结构可使得材料本身对所受压力敏感，实现对物体受力的监测。
本发明可通过以下技术方案实现：
一种压阻复合膜，其特征在于该复合膜具有良好的压阻效应，且加工工艺简便，成本低廉。
所述复合膜制备方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
(1)优选填料粒子：填科粒子可以是纳米级到毫米级的绝大多数响应磁场的导电粒子；形态可以是棒状、片状、球状或者其他任意的不规则形状。
(2)填料粒子-PDMS混合液的制备：向盛有液态PDMS的容器中加入响应磁场效应的导电粒子及固化剂，并将混合液置于均质机中真空均质1min，获得稳定分散的填料粒子-PDMS混合液。
(3)磁场取向：将填料粒子-PDMS混合液均匀倒入模具中，盖上模具盖，用胶带缠绕封死，垂直固定于电磁铁两极中间且距离左右两极极板距离相等，接通电磁铁电源，调节磁场大小，使填料粒子在基体PDMS中形成具有对压力敏感的“I”字形结构。
(4)加热固化：将加热片与测温器固定在在样品池左右两面，接通加热器与控温装置，打开电源，高温固化，即可获得所述复合膜。
为方便说明，本发明中以PDMS为示例流动介质进行阐述。【有益效果】
由于本发明采用了如上技术方案，因而具有如下优点：
1、分辨力高：该复合膜可以监测膜厚度的微小形变(<0.1mm)，灵敏可靠；
2、尺寸自定义：针对不同适用环境，所述复合膜可自由裁切合适大小；
3、测量范围大：由于PDMS基体具有良好的弹性形变，复合膜最大可实现20％的形变；
4、加工制备简单：将盛有填料粒子-PDMS混合液的样品池置于磁场中取向即可获得所述复合膜；
5、节省原料：对比目前已有的压阻复合膜，该复合膜在制备相同测量效果与量程，节省大量导电粒子，降低成本。
6、操作人性化：相较于传统应变片一次性的粘贴方式，该复合膜表面本身带有黏性，可反复粘贴调整，免去因粘贴不当带来的测量误差；
7、使用简单：该复合膜在使用时只需与万用表想接，贴附在待测物体表面即可。
【附图说明】
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明做进一步的详细描述，其中：
图1是本发明的正面视图。
图2为压力对复合膜电阻率影响的原理图。
图3为取向断面的光学显微镜图。
图4为10％NiCF/PDMS取向复合膜电阻率随压力增大的变化图。
【具体实施方式】
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
图1中，1-电磁铁N极，2-电磁铁S极，3-样品容纳池，4-样品，5-加热片，6-测温器，7-加热器，8-控温器。
该取向装置包括磁铁N极板1与-磁铁S极板2,两者之间的样品容纳池3是任意形状的样品容纳池，外加磁场后容纳池内所盛样品4则被置于均匀磁场中。
实施例1：以聚二甲基硅氧烷(PDMS)作为可流动介质，短纤镀镍碳纤维(NiCF)作为取向粒子，将NiCF与PDMS以质量比为1:10的比例混合制成NiCF与PDMS混合液，并向混合液中加入固化剂，且固化剂与PDMS质量比为1:10。将所得液经均质机真空均质后，均匀倒入模具中，盖上模具盖，用胶带缠绕封死，垂直放置于电磁铁N、S磁极之间，将加热片与测温器固定在在样品池左右两面，接通加热器与控温装置。设置加热温度100℃，维持90min，即可得到取向的NiCF/PDMS复合膜材料。将该复合膜置于压力机工作平台中央位置，在膜上下两面粘附面积已知的锡纸并引出导线与万用表相接。改变复合膜所受压力，测量其所受压强0～3.0kPa时的电阻变化，绘制电阻率-压强变化图。
Claims (5)
1.一种压阻复合膜，其特征在于该复合膜在垂直膜面方向电阻率随复合膜所受压力的增大而减小。
2.一种压阻复合膜的制备方法，其特征在于薄膜固化时，在垂直于膜面方向上施加磁场诱导取向装置，使填料粒子在可流动介质中发生规律性排列。
3.如权利要求2所述的一种压阻复合膜的制备方法，其特征在于，所述取向粒子可以是纳米级到毫米级的响应磁场的导电粒子，粒子形态可以是棒状、片状、球状或者其他不规则的任意形状。
4.如权利要求2所述的一种压阻复合膜的制备方法，其特征在于，所述可流动介质是指粒子分散在其中可以自由移动的介质，该介质可以是液体、气体或胶状物。
5.如权利要求2所述的一种压阻复合膜的制备方法，其特征在于，所述磁场诱导取向装置包括磁场控制设备，在所制备膜的厚度方向上设有磁极。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910115461.6A CN109867961A (zh) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 一种压阻复合膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910115461.6A CN109867961A (zh) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 一种压阻复合膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109867961A true CN109867961A (zh) | 2019-06-11 |
Family
ID=66918708
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910115461.6A Pending CN109867961A (zh) | 2019-02-14 | 2019-02-14 | 一种压阻复合膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109867961A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110218450A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-10 | 青岛科技大学 | 一种具有仿生结构的形状记忆材料及其制备方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1876705A (zh) * | 2006-07-13 | 2006-12-13 | 内蒙古科技大学 | 用于温度和应力传感器的聚合物导电复合材料及制备方法 |
| CN1918756A (zh) * | 2004-02-06 | 2007-02-21 | Jsr株式会社 | 各向异性导电性薄板的制造方法 |
| CN102952387A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-03-06 | 中国计量学院 | 一种各向异性导电材料制备方法 |
| CN102964531A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-03-13 | 中国计量学院 | 一种梯度导电材料及其制备方法 |
| CN105181185A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-12-23 | 中山大学 | 柔性导电性压力传感器及其制作方法 |
| CN108624007A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-10-09 | 浙江大学 | 一种磁场调控的导电复合物及其制备方法 |
| CN108801510A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-13 | 北京工业大学 | 一种填料取向排列的柔性压电传感器用复合材料及制备方法 |
-
2019
- 2019-02-14 CN CN201910115461.6A patent/CN109867961A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1918756A (zh) * | 2004-02-06 | 2007-02-21 | Jsr株式会社 | 各向异性导电性薄板的制造方法 |
| CN1876705A (zh) * | 2006-07-13 | 2006-12-13 | 内蒙古科技大学 | 用于温度和应力传感器的聚合物导电复合材料及制备方法 |
| CN102952387A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-03-06 | 中国计量学院 | 一种各向异性导电材料制备方法 |
| CN102964531A (zh) * | 2012-10-31 | 2013-03-13 | 中国计量学院 | 一种梯度导电材料及其制备方法 |
| CN105181185A (zh) * | 2015-08-25 | 2015-12-23 | 中山大学 | 柔性导电性压力传感器及其制作方法 |
| CN108624007A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-10-09 | 浙江大学 | 一种磁场调控的导电复合物及其制备方法 |
| CN108801510A (zh) * | 2018-06-28 | 2018-11-13 | 北京工业大学 | 一种填料取向排列的柔性压电传感器用复合材料及制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| YUWEI CHEN,等: "Large-scale R2R fabrication of piezoresistive films (Ni/PDMS) with enhanced through thickness electrical and thermal properties by applying a magnetic field", 《RSC ADV.》 * |
| 陈玉伟: "外场作用下各向异性复合材料的制备及性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110218450A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-09-10 | 青岛科技大学 | 一种具有仿生结构的形状记忆材料及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106482628B (zh) | 一种大变形柔性应变传感器及其制备方法 | |
| CN107830893B (zh) | 一种多功能微流体柔性传感器 | |
| CN108613761A (zh) | 一种柔性三维接触力传感器 | |
| CN102374910B (zh) | 碳纳米管/聚合物复合膜阵列式柔性力敏传感器及制法 | |
| CN101885463B (zh) | 基于碳纳米管填充高分子复合材料的柔性压敏元件及其制作方法 | |
| CN102374911B (zh) | 一种阵列式柔性力敏传感器 | |
| CN108955994A (zh) | 触觉传感器及其制备方法 | |
| US20120266685A1 (en) | Apparatus and method for nanocomposite sensors | |
| CN110243276A (zh) | 一种应用于指关节的可拉伸应力应变传感器及制备方法 | |
| CN111256888B (zh) | 一种仿生多级结构柔性应力、应变复合式传感器及其制备方法 | |
| CN208350249U (zh) | 一种高灵敏度柔性压力传感器 | |
| CN108760102A (zh) | 一种具有超弹性多孔结构的压阻传感器及其制备方法 | |
| CN102944315B (zh) | 基于碳纳米管三维网络薄膜的温度传感器制备方法 | |
| CN105588673B (zh) | 一种光纤光栅传感器监测模具与构件作用力的方法 | |
| CN109867961A (zh) | 一种压阻复合膜 | |
| CN105181185A (zh) | 柔性导电性压力传感器及其制作方法 | |
| CN103808247A (zh) | 一种基于碳纳米管三维网络薄膜的应变传感器制备方法 | |
| CN105938076A (zh) | 一种预浸料树脂浸润程度测试方法 | |
| CN106092390A (zh) | 压阻式压力传感器及其制备方法 | |
| CN102190889A (zh) | 一种线性压阻的碳纳米管/橡胶复合材料及其制备方法 | |
| Griffiths et al. | Multi-material fused deposition modelling for integration of interdigital dielectric sensors into carbon fibre composite tooling for in process cure monitoring | |
| Hou et al. | Miura‐ori Metastructure Enhanced Conductive Elastomers | |
| CN106908474B (zh) | 利用碳纳米纸传感器监测聚合物基复合材料固化度的方法 | |
| CN208076080U (zh) | 一种热压固化复合材料制件与模具界面应力监测系统 | |
| CN110343386A (zh) | 可拉伸的复合型力敏材料、其制备方法及可拉伸的压力传感器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20190611 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |