基于炭黑与碳纳米管复合电极的柔性应变传感器

传感器是林业机器人等机电系统的重要组成部件，在林业装备智能化进程中起到非常关键的作用。为克服传统刚性传感器金属电极的不可拉伸性和脆弱性，提升机器人传感器工作范围，提出了一种以硅胶为基底转印炭黑、碳纳米管复合柔性电极的方法，制备可承受大变形的电阻式柔性应变传感器。阐述了柔性传感器结构与制作工艺，并利用自制拉伸实验平台测试传感器的性能参数，试验显示炭黑与碳纳米管掺杂的比例对柔性传感器灵敏度、线性度有很大的影响。采用光学显微镜对拉伸后的电极进行结构观察，并利用球链结构模型解释传感器电极导电网络的工作机理及拉伸过程中传感器导电网络的变化情况。在不同应变状态的传感器性能参数试验表明，制作的柔性传感器具有稳定性和重复性良好(8 000次循环应变后，相对电阻仅变化1.12%)、线性度高、迟滞小、动态响应快等特点。提出的柔性传感器制作方法成本低、可靠性好，传感器用于手势识别表现出良好的性能。