具有抗拉伸性能的液态金属/硅材质中空螺旋压力传感纤维

《ARABIAN JOURNAL FOR SCIENCE AND ENGINEERING》：Liquid Metal/Silicone Hollow Spiral Pressure Sensing Fibers with Stretch Insensitivity

液态金属/硅胶空心螺旋纤维（LM/SHSF）电容压力传感器通过不同预拉伸比（120%-200%）测试，发现螺旋结构紧凑（螺距最小、结构最致密）的LM/SHSF-160在100%应变下电容变化率<8%，压力分辨率<1N，且表现出最佳抗拉伸性能。预拉伸比<200%时硅胶纤维以弹性变形为主，而200%时发生不可逆塑性变形。

　　

摘要

利用液态金属（LM）和硅胶管制备了抗拉伸的液态金属/硅胶中空螺旋纤维（LM/SHSF）电容式压力传感器，其中液态金属作为电极层，硅胶管作为介电层。由于纤维的螺旋结构，在预拉伸比为120%和160%的情况下，不同压力下的电容变化率均小于10%，压力分辨率低于1牛顿。在预拉伸比较小的情况下，硅胶中空纤维主要表现出弹性变形；而在预拉伸比为200%时，则发生塑性变形，导致预拉伸后的硅胶中空纤维无法完全恢复到原始长度。LM/SHSF-160型号的螺旋间距最小、螺旋结构最为紧密，因此具有最佳的弹性性能。作为传感材料使用时，LM/SHSF-160在承受不同压力下的100%应变后，其电容变化率小于8%，表现出最佳的抗拉伸干扰能力。