場致隧道效應(yīng)壓敏材料及其智能交通探測(cè)系統(tǒng).pdf

1、智能交通系統(tǒng)是解決日益嚴(yán)重的交通問題的有效途徑。場致隧道效應(yīng)橡膠基復(fù)合材料具有外力下電阻變化范圍大、制備工藝簡單、力學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，是一種獨(dú)特的壓敏復(fù)合材料，應(yīng)用其有望研制出用于智能交通系統(tǒng)的多交通參數(shù)探測(cè)傳感器。
　　本文圍繞場致隧道效應(yīng)橡膠基復(fù)合材料的制備、壓敏性能及其機(jī)制、應(yīng)用四個(gè)方面，在系統(tǒng)研究場致隧道效應(yīng)橡膠基復(fù)合材料在不同荷載作用下壓敏行為的基礎(chǔ)上，揭示了復(fù)合材料在單調(diào)荷載下的壓敏性產(chǎn)生機(jī)制并建立了相應(yīng)的理論模型，并

2、對(duì)復(fù)合材料在智能交通系統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了可行性驗(yàn)證。主要研究內(nèi)容和結(jié)果具體如下:
　　(1)以不同種類和摻量鎳粉、不同種類硅橡膠以及不同固化工藝制備了場致隧道效應(yīng)橡膠基復(fù)合材料;對(duì)所制備復(fù)合材料的電導(dǎo)特性和微觀形貌進(jìn)行測(cè)試。研究結(jié)果表明，所制備復(fù)合材料不受力時(shí)為絕緣體是源于鎳粉粒子被硅橡膠完全包裹未構(gòu)成滲流導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò);磁場處理可促進(jìn)鏈狀導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的形成，顯著提高復(fù)合材料的導(dǎo)電性能。
　　(2)探討了硅橡膠基體種類、鎳粉種類和摻量

3、、以及磁場處理對(duì)場致隧道效應(yīng)橡膠基復(fù)合材料壓敏性的影響規(guī)律;考察了復(fù)合材料在循環(huán)荷載下壓敏性的重現(xiàn)性;通過Cotton方程和Burger模型分別描述了復(fù)合材料在恒定荷載作用下的應(yīng)力松弛行為和電阻松弛行為。研究結(jié)果表明，所制備復(fù)合材料的電阻率對(duì)外力具有敏感的響應(yīng)，適于研制交通探測(cè)傳感器;鎳粉摻量的增加可提高復(fù)合材料壓敏性的穩(wěn)定性和重復(fù)性;電阻松弛行為在一定程度上受其應(yīng)力松弛過程控制。
　　(3)基于滲流導(dǎo)電理論討論了場致隧道效應(yīng)橡膠

4、基復(fù)合材料在單調(diào)荷載下的壓敏性產(chǎn)生機(jī)制;采用有效導(dǎo)電通路模型進(jìn)一步定性地解釋了復(fù)合材料的壓敏機(jī)制;基于有效導(dǎo)電通路模型、量子隧道效應(yīng)和場致發(fā)射效應(yīng)建立了復(fù)合材料壓敏性的理論模型。研究結(jié)果表明，復(fù)合材料顯著的壓敏性產(chǎn)生機(jī)制是源于量子隧道效應(yīng)和場致發(fā)射效應(yīng)，所建立的理論模型可準(zhǔn)確描述復(fù)合材料的壓敏性。
　　(4)應(yīng)用場致隧道效應(yīng)橡膠基復(fù)合材料設(shè)計(jì)并構(gòu)建了智能交通探測(cè)系統(tǒng);測(cè)試了不同靈敏度和不同布設(shè)形式的智能交通探測(cè)系統(tǒng)在實(shí)驗(yàn)道路上對(duì)不