导电硅橡胶是一种新型的功能材料,电导率一般介于绝缘体和金属体之间,具有独特的压阻特性和机械性能,可用于柔性压力传感器的敏感材料,实现复杂曲面的应力测量。本文以炭黑和铜粉为导电填料,对不同填料配比下的导电硅橡胶的压阻特性进行了理论分析和实验研究,并在此基础上设计了一种柔性阵列式压力传感器。本文的主要内容如下:在理论分析方面,本文首先主要介绍了导电橡胶目前几种比较经典的导电机理,即导电通路理论、隧道效应理论和场致发射理论。其次阐述了形成导电通路的三种渗流模型,结果表明:导电橡胶的导电性是由多种理论共同作用的结果。最后分析了导电橡胶基于导电通路理论和隧道效应理论的压阻模型及形成机理,并对弛豫特性及温敏效应进行了初步探讨。在性能研究方面,本文首先分析了制备导电硅橡胶所需材料的基本性能及主要应用,选择了合适的橡胶基体、导电填料和辅助试剂。其次研究了不同填料配比下导电硅橡胶的导电性和压阻特性,研究表明:当填料总量一定时,与炭黑作单一填料相比,铜粉填料的添加可以提高导电硅橡胶的导电性,并且降低了炭黑的含量;另外,当炭黑和铜粉混合填充时,导电硅橡胶的压阻效应与铜粉的含量有关,通过分析确定了当炭黑含量为18%,铜粉含量为8%或12%时制备的导电硅橡胶试样具有良好的导电性和较宽的压阻测量范围。最后通过弛豫特性实验研究了试样在不同恒定压力下的弛豫现象,并分析了弛豫现象的形成机理及主要影响因素,结果表明:在恒定压力下,铜粉含量的增加,减小了电阻值的弛豫时间和弛豫幅度。在传感器设计方面,本文首先在导电硅橡胶导电特性研究的基础上,设计了基于压阻效应的柔性阵列式压力传感器,并进行了结构优化。其次,实验测试了传感单元的压阻特性及其在连续压力作用下的时间响应,并利用二次曲线拟合建立了传感单元的压阻模型。最后,对柔性阵列式压力传感器的测量电路进行了系统设计,并测试了传感器模型的准确性和分析了误差的主要影响因素。通过实际的研究表明,本文以炭黑和铜粉为导电填料制备的导电硅橡胶复合材料,相对于炭黑作为单一填料,具有较好的导电性。另外,基于导电硅橡胶压敏特性的柔性阵列式压力传感器不仅具有一定的柔韧性,并且可以检测外部压力的大小,本文的研究成果为导电高分子材料及其传感器的进一步发展提供了理论依据。