导电塑料位移传感器原理与制造工艺研究内容简介

本专著是作者通过对这几年的研究成果进行整理归纳和总结所得。全书共分5章，第1章主要论述用于位移传感器敏感材料的导电塑料性能、配方及制备工艺，尤其是配方的深入研究取得了较大的突破，形成了一个创新性的、从基础研究到应用研究的较为系统、完整的学术体系。第2、3、4章主要阐述位移传感器的原理、关键零件的结构和工艺材料等内容，包括一个发明专利和一个实用新型专利。第5章论述了这种传感器性能参数的测试方法。本专著的内容还包括一些来自国外导电塑料功能材料的相关研究，体现了一定的学科前沿性。

目录

第1章导电塑料

1.1导电塑料的导电机理

1.1.1导电通路形成理论

1.1.2室温导电机理

1.2导电塑料的特殊效应

1.2.1压敏效应和拉敏效应

1.2.2热敏效应

1.2.3电压开关效应

1.3导电塑料的类型

1.3.1复合型导电塑料的用途

1.3.2复合型导电塑料的类型

1.3.3影响复合型导电塑料导电性能的主要因素

1.4导电塑料的制备工艺

1.4.1母料的制备

1.4.2导电塑料制品的成型工艺方法

1.5导电塑料的应用

1.5.1用于位移传感器敏感电阻的导电塑料

1.5.2用于电磁屏蔽材料

1.5.3用于便携电源及太阳能电池

1.5.4用于集成电路芯片材料

1.5.5用于新型显示材料

1.5.6用于新型纳米材料

1.5.7用于新型人造肌肉和人造神经材料

1.6导电塑料发展展望

1.6.1新型导电添加剂的工业化开发与应用

1.6.2特殊功能导电塑料的开发

1.6.3本征导电与离子导电型塑料合金

第2章位移传感器

2.1位移传感器简介

2.2模拟式位移传感器

2.2.1电位器式位移传感器

2.2.2电感式位移传感器

2.2.3电涡流式位移传感器

2.2.4电容式位移传感器

2.3 数字式位移传感器

2.3.1光栅位移传感器

2.3.2磁栅位移传感器

2.3.3容栅位移传感器

2.3.4感应同步器

第3章导电塑料位移传感器的结构原理及性能特点

3.1导电塑料位移传感器工作原理

3.2导电塑料角位移传感器的结构组成研究

3.2.1角位移传感器总体结构

3.2.2传感器电阻体的结构分析

3.2.3电刷组件结构分析

3.2.4外壳的结构组成

3.3线位移传感器的结构原理

3.4传感器的主要性能参数

3.4.1传感器输出线性度

3.4.2输出平滑性

3.4.3降功耗曲线

3.4.4迟滞及重复性

3.4.5灵敏度与分辨率

3.4.6稳定性及漂移

3.4.7精确度

第4章导电塑料位移传感器制造工艺研究

4.1简介

4.1.1导电塑料的导电机理

4.1.2影响导电塑料导电性能的因素

4.2传感器敏感电阻的喷涂法生产工艺

4.2.1电阻绝缘基体的热塑成型

4.2.2配制导电喷涂液

4.2.3喷涂脱模剂

4.2.4喷涂导电塑料电阻液

4.2.5喷涂引出电极焊接区用银浆料

4.2.6喷涂工艺参数对导电塑料电阻膜性能的影响

4.3传感器敏感电阻的印刷法生产工艺

4.3.1导电塑料电阻体印刷工艺研究

4.3.2丝网印刷设备

4.3.3手工丝网印刷工艺过程

4.3.4自动丝网印刷工艺

4.4电阻体的修刻工艺

4.4.1传感器电阻体修刻技术现状及发展趋势

4.4.2精密电阻体修刻原理

4.4.3电阻体的修刻方式

4.5其他零件的生产制造工艺

4.5.1电刷的生产工艺

4.5.2接线柱制造工艺

4.5.3转轴（支架及测量杆）制造工艺

4.5.4外壳制造工艺

4.6传感器装配工艺

4.6.1零件清洗

4.6.2驱动机构的装配

4.6.3底座的装配

4.6.4总装与密封

第5章导电塑料位移传感器性能测试方法研究

5.1电气性能参数测试

5.1.1传感器初始电阻及其误差

5.1.2电阻温度系数

5.1.3绝缘电阻与耐压等级

5.1.4接触电阻

5.1.5噪声与等效噪声电阻

5.2机械性能参数测试

5.2.1起动力和力矩

5.2.2锁紧力矩

5.2.3轴向推力和拉力

5.2.4止挡力和力矩

5.2.5机械寿命

5.2.6机械跳动

5.2.7轴的间隙

5.3输出特性参数测试

5.3.1测量范围

5.3.2灵敏度

5.3.3输出平滑性

5.3.4输出线性度

5.3.5分辨力

5.4负载特性参数测试

5.4.1负载特性

5.4.2负载误差

5.5额定功耗测试

5.5.1减功耗温度曲线

5.5.2额定电压与额定电流

5.5.3最高工作电压

参考文献

导电塑料通常分为两大类。

导电塑料结构型导电塑料

是指塑料本身具有“固有”的导电性，由聚合物结构提供导电载流子（电子、离子或空穴）。这类塑料经过掺杂后，电导率可大幅度提高，其中有些甚至可达到金属的导电水平。掺杂的方法有化学掺杂和物理掺杂二大类，掺杂剂有电子受体、电子给体和电化学掺杂剂等。掺杂型聚乙炔是个典型例子，在添加碘或五氟化砷等电子受体后，电导率可增至10⁴Ω^-1·cm^-1。

结构型导电塑料可用于制作大功率塑料蓄电池、高能量密度电容器、微波吸收材料等。

导电塑料复合型导电塑料

在复合型导电塑料中，塑料本身并不具备导电性，只充当了粘合剂的角色。导电性是通过混合在其中的导电性的物质如炭黑、金属粉末等获得的。这些导电性物质称为导电填料，以银粉和炭黑使用最多，它们在复合型导电塑料中起着提供载流子的作用。

复合型导电塑料制备方便，有较强的实用性，常应用于开关、压敏元件、连接器、抗静电材料、电磁屏蔽材料、电阻器及太阳能电池等。

导电塑料不仅在抗静电添加剂、计算机抗电磁屏幕和智能窗等方面的应用已快速的发展，而且在发光二极管、太阳能电池、移动电话、微型电视屏幕乃至生命科学研究等领域也有广泛的应用前景。此外，导电塑料和纳米技术的结合，还将对分子电子学的迅速发展起到推动作用。将来，人类不仅可以大大提高计算机的运算速度，而且还能缩小计算机的体积。因此，有人预言，未来的笔记本电脑可以装进手表中。

随着电子电器、集成电路和大规模集成电路的迅速发展，包括微型化和高速化，其使用的电流大多是微弱电流，致使控制讯号功率与外部侵入电磁波噪音的功率接近，因此易产生误动作、图像障碍和音响障碍，妨碍警察通讯、防卫通讯和航空通讯，造成卫星总装调试障碍等等，对此必须采用屏蔽措施。导电塑料是理想的屏蔽材料，可作为电子器件设备的外壳来实现屏蔽。它与传统导电材料相比，更轻巧，易成型加工，耐腐蚀，电阻容易调节而总成本又较低，因此需要用导电塑料实现屏蔽。

许多导电材料或高导材料应用的场合如制作电极，低温发热体等等，以采用导电塑料最合适。

南朝鲜科学技术院最近将多吡咯进行化学聚合后得到导电塑料。这是一种能源贮存体，可应用于充电的高分子蓄电池；也可根据其在薄膜状态下反复产生的氧化还原作用，用于制造变色开关也可以被覆在使用太阳能电池的半导体电极表面，用以提高性能还可用于电路设计，或代替已有的蓄电池以及用于传真照片。