微米级氧化镓铟合金微滴填充聚二甲基硅氧烷柔性介电材料的性能及仿真

作     者：冯路 沙金 陈欣 吉华建 谢林生 马玉录 Lu Feng;Jin Sha;Xin Chen;Huajian Ji;Linsheng Xie;Yulu Ma

作者机构：绿色高效过程装备与节能教育部工程研究中心华东理工大学机械与动力工程学院上海200237 

出 版 物：《高分子材料科学与工程》 (Polymer Materials Science & Engineering)

年 卷 期：2022年第38卷第1期

页      面：146-152页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：聚二甲基硅氧烷 微米级镓铟合金液滴 复合材料 触觉传感器介电层 

摘      要：具有高介电性和柔性的复合材料越来越多的应用在触觉传感器领域中,复合材料的介电性能和柔性对于提高触觉传感器灵敏度和实现柔性功能至关重要。目前提高复合材料介电性能主要的方法是向聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质中填充少量的导电刚性颗粒,但是该方法降低了复合材料的柔性,引起了复合材料力学性能的下降,限制了触觉传感器的应用。在聚二甲基硅氧烷(PDMS)基质里填充经6-丙烯酰氨基己酸(6-AHA)氧化的微米级液态金属镓铟合金(EGaIn)微滴制备了PDMS/EGaIn复合材料,分析了PDMS/EGaIn复合材料中EGaIn微滴的微观形貌,研究了PDMS/EGaIn复合材料的力学性能和介电性能,对PDMS/EGaIn复合材料应用在触觉传感器上的性能进行了仿真与分析。结果表明,在PDMS基质中填充微米级液态金属EGaIn微滴可以有效提高PDMS/EGaIn复合材料的介电性能。相较于纯PDMS,PDMS/EGaIn复合材料的力学性能不会明显降低,同时实现了较高的柔性。在一定范围内,PDMS/EGaIn复合材料中EGaIn含量增加可以提高传感器输出电容的响应能力,同时PDMS/EGaIn复合材料相对厚度增大并不会使传感器输出电容响应能力持续增加,相对厚度在0.4~0.6之间是一个合理值。