基于磁流变弹性体导电机理压阻特性理论模型研究

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1、学兔兔www.xuetutu.com基于磁汔童弹住体导电机理压住理论型研宓冰口邓益民口叶伟强口王威宁波大学机械工程与力学学院浙江宁波315211摘要：磁流变弹性体作为新型智能材料的一种，已成为国内外研究的热点，但目前缺少有关其压阻特性的理论模型研究。通过对磁流变弹性体导电机理的分析，指出磁流变弹性体的导电机制是由导电通道理论和隧道电流理论两种载流子传导机制共同作用的结果，进而推导出磁流变弹性体压阻特性的理论模型。模型表明．磁流变弹性体的电阻呈现明显的压力依赖性。实验结果显示，在轴向压力激励下，磁流变弹性体样品电阻呈数量级递减，表现出明显的压阻特性行为．定性地验

2、证了理论模型的正确性关键词：磁流变弹性体导电机理压阻特性理论模型中图分类号：TB381文献标识码：A文章编号：1000—4998f2011)05—0026—04Abstract：Asanewtypeofsmartmaterials，magnetorheologicalelastomer(MRE)hasbecomearesearchfocusallovertheworld．However．1ittleresearchesconcernthetheoreticalmodelofitspiezoresistivity．Theanalysisconcludedthat

3、theconductionmechanismofMREwasjointlydeterminedbythetheoryofconductivechannelandthetheoryoftunnelingcurrent．Basedonthisconclusion，thetheoreticalmodelofpiezoresistivityforMREwasdeduced．ThemodelshowedthattheresistanceofMREdisplayedsignificantpressuredependence．Asubsequentexperimentals

4、tudyshowedthattheresistanceofMREsamplesdecreasedinexponentialorderrespondingtotheaxialpressure，whichmatchedtheresultsgivenbytheproposedtheoreticalmodel，thusprovidingaqualitativeverificationofthemode1．KeyWords：MagnetorheologicalElastomerElectricConductionMechanismPiezoresistivityTheo

5、reticalModel磁流变弹性体是由微米级别的软磁性材料(如羰征。特别是，当材料受到外力作用时，具有明显的压阻基铁粉、镍粉等)均匀分散在高分子聚合物如硅橡胶特性。通过对磁流变弹性体的压阻特性的深入研究．有中，在磁场作用下形成特定结构后固化制备而成。与磁望应用于制造压敏器件特别是应用于机器人的触觉传流变液相比，磁流变弹性体不但具有磁流变液所具备感器的传感元件。但是，目前国内外关于压敏器件的敏的诸多性能可控可逆以及响应迅速等特点，还具有稳感元件的研究主要局限在纳米复合材料方面。可见．开定性好、制备成本低等独特的优点。因此近年来，磁流展磁流变弹性体导电机理及压阻

6、特性的理论模型研变弹性体的性能及其工程应用正成为国内外学者的研究。并以此来指导实验研究，就显得非常必要。究热点。1导电机理到目前为止．人们对磁流变弹性体的电磁学性能研究鲜有报道。仅有的研究包括：Bossis等人发现磁场磁流变弹性体的导电机理是开展其压阻特性研究对磁流变弹性体的电阻值影响非常显著．在600mT的的基础。磁流变弹性体的导电机理比较复杂．目前国内磁场作用下其电阻值从l0Q迅速下降到l0Q，当磁外仍然众说纷纭，未达成共识。但是，鉴于磁流变弹性场撤去时，电阻有滞回现象。Kchit和Bossis随后对磁体的组成成分同一些导电高分子复合材料具有一定的流变弹性

7、体压阻特性进行了研究，发现当颗粒没有接相似度，即由导电颗粒分散在硅橡胶等高分子材料中触时材料的电阻随着压力增加呈指数递减．当颗粒接制作而成的．因此本文认为磁流变弹性体的导电机理触以后电阻与压力的关系变为乘方关系。他们用隧道与导电高分子材料类似。不同之处是，磁流变弹性体材效应对这些现象进行了解释。美国内达华大学的料的基体本身并不导电．是依靠添加各种软磁性导电Wang等⋯对磁流变弹性体的传感行为进行了分析并建材料(如铁粉、镍粉等)来获得导电特性。目前学术界关立了电学等效模型。于导电高分子复合材料的导电机理一般认为主要包括基于上述研究．可以发现特定结构或配比的磁流隧

8、道电流效应和导电通道理论。变弹性体具备