3.3.1　压敏特性

导电橡胶的压敏特性可解释为：在不受外力的情况下，橡胶材料呈现高阻态；当有压力作用时，橡胶的导电性加强，呈现低阻态。压敏导电橡胶在外加压力的作用下一般表现为图3-5所示的三种压阻特性。

图3-5　压敏导电橡胶的压阻特性

曲线a：导电填料的含量较少，橡胶基本上为绝缘体，不具有压敏特性。

曲线b：导电填料的含量适中，在压力作用下，橡胶的电阻值随压力的变化而改变，具有该特性的导电橡胶称为模拟型压敏导电橡胶，该类型的导电橡胶一般用于检测某种连续变化的压力，如牙医可用它来检测牙齿的咬合状况，汽车行业中用其测量人体与座椅的接触情况，最重要的，机器人研究中可以用其来实现触觉传感器的柔性化。

曲线c：导电填料的含量较多，导电橡胶在一定的压力范围内呈现高阻状态，当压力超过一定的值后橡胶的电阻值急剧下降，呈现低阻状态。具有该特性的导电橡胶称为开关型压敏导电橡胶，可以用来模拟电子开关，用于制作某些报警装置，或用于各种电子仪器的键盘制作等。

研究发现，压敏导电橡胶的压阻效应实际上是橡胶内部的体压阻效应和电极接触面产生的界面压阻效应的结合，如图3-6所示。

图3-6　体压阻效应和界面压阻效应

（1）体压阻效应

压敏导电橡胶的体压阻效应可解释为：当导电橡胶受到外界压力作用时，橡胶内部导电粒子间的距离发生变化，改变了橡胶的导电性。根据导电链势垒隧道效应，体电阻R_V可表示为^［2］：

　　（3-4）

式中，m为单位体积内的导电粒子数目；R_m为导电粒子的电阻值；k为单位体积内的导电链数目；t为每个导电链内的导电粒子数目；w为力-应变关系常数；p为压缩应力。令，则导电橡胶的电阻与压力成倒数关系，即。

（2）界面压阻效应

界面压阻效应可解释为：当压敏导电橡胶与电极接触时，接触表面的电阻率随着外力的增大而减小。产生这种现象的原因是由于橡胶表面与电极并不可能完全接触，随着接触压力的增大，有效接触面积逐渐增加，其界面接触电阻R_S可以表示为^［3］：

　　（3-5）

式中，ρ为接触表面的电阻率；F为施加在接触面上的压力；K为接触面的粗糙程度和弹性特性的函数。