压阻纳米复合弹性体的宏观均匀性及压力传感阵列的实现

摘要

在空气中热氧化用多元醇溶剂热还原方法制备的金属钉纳米颗粒，可以得到纳米氧化钌颗粒。X射线光电子能谱(XPS)证明空气热氧化得到的氧化钌大部分为金红石相的RuO2，具有良好的导电性。将金红石相的Ru02纳米颗粒与金属钌粉体按照一定比例均匀混合，使其具有适当的聚集特性。将混合粉末与甲基乙烯基硅橡胶（PMVS）使用机械法混合，经高温硫化后所得的复合物具有良好的压阻重复性和压阻敏感性。
　　 通过测量和分析该种导电复合物在不同尺寸的上下电极间的压阻行为，表明此种导电硅橡胶在毫米尺寸以上呈现一定的标度不变性，表明材料在一定尺寸范围内满足微型化要求，适用于集成的压阻弹性体应力测量阵列。
　　 为了便于研究压敏传感阵列的压阻性能和载荷分布，我们开发和设计了压敏传感阵列信息采集分析系统。硬件驱动电路以单片机为核心，通过多路选通开关扫描硅胶阵列中的每一个传感单元同时输出相对于参考电压的相对电压值。上位机控制单片机的工作，读取单片机发送的数据并进行分析处理，生成静态或动态的三维柱状图像模拟硅胶阵列各传感单元受压阻值变化的情形。经模拟实验检测该系统可以在低速率采样的情况下实现小规模压敏传感阵列各传感单元非均匀载荷成像的要求。
　　 通过研究同荷重下压敏传感单元阻值的差异性，表明使用测量面载荷分布的阵列电极较各传感单元相互独立的阵列更适用于载荷分布图像再现。在传感单元电阻载荷关系标定的基础上，将荷重与HSL颜色模式中的亮度值对应，可以得到一定精度的面载荷分布灰度图像。