填充型导电硅橡胶薄膜的制备与可靠性研究

发布时间：2020-05-15 03:46

【摘要】：随着电子科学技术的发展,人们对电子产品的要求不断提高,柔性可穿戴电子产品由于其轻质便携性逐步受到广泛关注。导电橡胶薄膜具有良好的导电性、弹性变形能力和生物相容性,可作为柔性导电材料,应用于电子、通信及医疗等领域。本文主要围绕导电橡胶薄膜的制备及其可靠性问题开展研究,探索循环化学镀镍工艺制备镍包铝粉,确定导电橡胶薄膜的配方和改进制备工艺,并分析含不同类型裂纹的导电橡胶薄膜的裂纹扩展行为,最后评价拉伸疲劳和热氧老化情形下导电橡胶薄膜的可靠性。循环化学镀工艺制备镍包铝粉,确定导电橡胶薄膜的填料及其加载量,并优化薄膜制备工艺。通过图像比色法检测电解离子转化进程,化学镀镍液可使用至少8个循环周期。导电填料的种类及加载量对喷涂法制备薄膜质量均有影响,200μm长碳纤维填充导电橡胶薄膜的综合性能已接近模压法制备薄膜的性能,且喷涂薄膜具有明显的拉伸应变传感特性。预制裂纹对导电橡胶薄膜的拉伸断裂行为有显著影响。含不同类型预制裂纹的导电橡胶薄膜,单轴拉伸发现,裂纹长度、形状及与应力的夹角对薄膜的抗断裂性能影响较大。薄膜裂纹扩展起始位置同预制裂纹尖端与拉伸应力的夹角有关,二次裂纹和碳纤维对薄膜裂纹扩展有阻碍作用。导电橡胶薄膜的导电稳定性较好。疲劳拉伸10~5周期后导电橡胶薄膜的电阻变化未超过1个数量级。老化初期的24h为薄膜电性能和力学性能变化的转变点,薄膜的性能随时间变化趋势为先快后慢,老化240h后薄膜的电性能变化未超过1个数量级,表明碳纤维填充导电橡胶薄膜在热氧环境中具有较好的可靠性。
【图文】：

导电填料,碳纤维,微观形貌,商品型

北京工业大学工程硕士专业学位论文表 2-3 商品型导电填料的基本信息Tab.2-3 General information of commodity-type conductive fillers名称特征信息生产商镍包铝粉含镍量 50%，粒径 55μm 加拿大 SULZER 公司碳纤维直径 7-9μm，长度 50μm 和 180-200μm，拉伸强度 4.65GPa，，热膨胀系数㧟0.5×10㧟6/℃北京川京碳纤维公司

电解化学,镀镍液,图像采集,镀液

表 2-7 制备 NA-Z 镀液的组分及浓度Tab.2-7 Bath composition and concentration of NA-Z preparation试剂名称质量浓度 ρ（g·L-1）作用硫酸镍（主盐一） 56 提供镍离子氟化铵 15 反应触发剂硫酸镍（主盐二） 65 提供镍离子三氯化钛 11 还原剂（2）电解化学镀镍液待反应结束过滤镍包铝粉后剩余溶液为待电解镀液，取溶液量为 300ml。根据溶液体积总量测算，待电解液中 Ni2+浓度 ρ(Ni2+)=14.55g/L，钛离子总浓度ρ(Ti3+)+ ρ(Ti4+)=3.30g/L。搭建镀液电解装置如图 2-2 所示，电极为圆柱体碳棒（ 8mm×50mm），其电阻率为 9×10-6Ω·m。
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ333.93;TB383.2

【参考文献】