厚膜电阻材料的物化特性对钌系厚膜电阻应变系数的影响

通过对厚膜电阻导电相、玻璃相的粒径控制、粒径比搭配以及在导电相、玻璃相中掺杂,研制成一种厚膜力敏电阻浆料,其应变系数GF可达15～17、工作温度可达150℃。介绍了厚膜力敏应变系数的测量方法,研究了厚膜电阻材料的物化特性对钌系厚膜电阻应变系数的影响,探讨了提高应变系数的技术途径,同时,对其导电机理作了简要的阐述。

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20年第6 3) 06期(鲞 7

厚膜电阻材料的物化特性对钌系厚膜电阻应变系数的影响陈建群，以武马(国科学院合肥智能机械研究所传感技术国家重点实验室，中安徽合肥 20 3 ) 30 1摘要：通过对厚膜电阻导电相、璃相的粒径控 玻

制、径比搭配以及在导电相、璃相中掺杂，制成粒玻研种厚膜力敏电阻浆料，应变系数 GF可迭 1~ l、其 5 7一

应通过控制合成温度和时间获得具有一定粒径的钌酸铋导电相。将导电相与硼硅酸铅玻璃粉按一定比例混合、研磨，入 3~ 5的乙基纤维素等有机粘合加

工作温度可迭 1 0 介绍了厚膜力敏应变系数的测 5℃量方法，究了厚膜电阻材料的物化特性对钌系厚膜研电阻应变系数的影响，讨了提高应变系数的技术途探径，同时，对其导电机理作了简要的阐述。

剂凋制均匀，得一种厚膜力敏电阻浆料 (变系数获应

C - 1~ 1、作温度可达 10。再将浆料按所设 - F￣ 5 7工 5℃)

计的图形印刷在 9, A。 69的 l基片上， 6 0流平、烘干，高温烧结制得厚膜电阻。2 2 GF的测量 .

关键词：厚膜应变电阻；化特性；掺杂改性；变物应系数中图分类号： T 2 2 TN4 P1; 文献标识码： A文章编号：0 19 3 (0 6 0 -9 20 1 0—7 1 2 0 ) 60 0 -3

将陶瓷弹性基片设计加工成悬臂梁形式，进行并固定(图 1示 )如所。TF R印烧在陶瓷弹性基片上 (离根部距离为 X)2。每片弹性膜片印烧 4个电阻，[州并用钯银导带将 4个电阻连接成全桥。

1引言 厚膜压力传感器是基于厚膜电阻压阻效应研制的新型压力传感器，以厚膜应变电阻和陶瓷弹性体材料， 通过厚膜印刷、结研制而成的，直接感知压力信烧可号。同目前常见的扩散硅、式金属应变计力敏传感箔

器相比，膜压力传感器具有耐腐蚀、作温度范围厚工宽、变小、能稳定、能/格比高等优点，蠕性性价已成为传感器技术中的高新技术之一[] 1。 随着 2世纪海洋、

间探测用特种机器人事业的 1空F g 1A a u eo a g a t r i me s r fg u ef co

发展，已对抗高压、耐腐蚀、高稳定、高灵敏度的力觉信息获取系统提出更高要求。其中能工作在上述特种条件下的抗高压、耐腐蚀、高稳定、高灵敏度的的新型传感器及材料是机器人力觉信息获取的关键和基础之深入进行厚膜应变浆料的 GF及稳定性研究，对一

根据弹性元件有关计算公式， P的作用下 X处力厚膜应变电阻所受应变￡为：E=——一= 广 ㈩ l J

其中 P作用力大小；、别为弹性膜片的宽度、 6 h分

。

扩大其在特种机器人中的应用，高传感器性能和稳提

厚度； E为弹性模量。再根据弹性元件有关计算公式：E一 () 2

定性，充分发挥其在高温条件下工作特长具有重要意义。近年来，厚膜材料的物化特性、电机理等方面在导国外取得了一些进展，报道不多。但 本文采用钌酸盐为导电相制备厚膜应变浆料，测定其应变系数，探讨提高 GF的途径，同时对厚膜浆料的物化特性、艺参数与导电机理的关系也进行一些工探讨。

,为弹性模片受力后的挠度； ( )代入 ( )由 2式 1式可得：e一 -— — () 3 J

在 ( )中， X、 3式 L、 h的数值已在弹性膜片和应变电阻设计中确定。这样我们就建立了 e和，的关系。

2实验方法与测量2 1样品制备 .

通过螺旋测微器使陶瓷弹性膜片产生一已知的挠度，可算出 X处厚膜应变电阻所受应变 e,此同时测出与

x处厚膜应变电阻的阻值变化，/进而通过( ) ￣ R, R 4算出G F。G一—R/ F A R—

将纳米级水合氧化钉在 3 0 o℃温度范围内 0~7 o 脱水后， BO。合在 6 0 o℃进行固态合成反与 i混 5~8 o

() 4

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基金项 l: !国家自然科学基金资助项目(0 7 0 0 l 6345)收到初稿日期：0 50— 2 20—80收到修改稿日期：0 60—4 2 0—10通讯作者：建群陈作者简介：陈建群 ( 9 0 . . 1 8一)男江西新干人 .在读硕士 .主要从事力敏传感器稳定性研究