的耐热氧老化性能和化学稳定性能。一般的，采用硫磺或有 机过氧化物作为交联剂对橡胶进行化学交联，由于受到交联剂的精确计量及分散水平、模 具或烤箱温度的精确控制、反应时间及反应程度、制品厚度及传热效果等各种因素的影响， 交联度很难准确控制。与化学交联法相比，采用辐照技术对橡胶进行交联，可以通过控制吸 收剂量随意的调控橡胶的交联度，且电子束或γ射线可以穿透橡胶胶层，使得橡胶整体交 联度一致均匀，不会出现化学法交联时橡胶内外胶层由于传热效果的差别导致的内外层交 联度差异的问题。本发明实施例所述导电橡胶材料交联度的可控与交联度均匀性，用作敏 感单元材料时，可以实现应变型传感器的电阻值的分布的一致性，特别是电阻电容等电信 号在外力作用下的变化的灵敏性、稳定性、回复性等性能。另外，辐射交联法比化学交联法 具有更为方便和有效的控制导电橡胶的电阻分布、交联度和交联均匀度的能力。此外，由于 橡胶辐射交联法的配方体系不含有会产生亚硝胺(一种致癌物质）的硫化促进剂，因而更环 保，可以更好的应用于医疗领域，跟人体直接接触进行生物力学方面的信号测量与传感。
[0041] 本发明实施例中，辐照剂量对本发明实施例电子束或γ射线辐射交联影响较大， 具体的，当辐照剂量低于5Mrad时，橡胶交联度不足，不仅机械力学性能差而且橡胶回弹性 差，从而导致应变传感器的电阻回复能力差；当剂量高于30Mrad时，橡胶材料的机械力学性 能变差、柔性和弹性下降，因为橡胶受到辐射而发生交联反应的同时也会发生降解反应，只 是反应速率不同，在剂量低于30Mrad时，以交联反应为主，而当剂量高于30Mrad时，降解反 应进一步增加甚至变成主反应，降低橡胶的柔性和弹性。作为优选实施例，所述高能电子束 或γ射线的辐照剂量5-30兆拉德(Mrad)，更优选为5-25兆拉德。本发明选择剂量5-25兆拉 德能够保证导电橡胶既具有良好的力学性能又具有良好的柔韧性和电阻回复性。其中，拉 德(rad)是每单位物质质量所接受的福射能量的计量单位，1M rad = l X 106rad。
[0042] 本发明实施例中，所述导电橡胶材料的电阻率为5.0Χ102-1.0Χ10 1()Ω .cm。所述 导电橡胶材料的电阻率低于5.ΟΧΙΟ2 Ω .cm，应变-电阻效应较弱，而当材料电阻率高于1.0 X 101() Ω . cm，导电橡胶由低电阻率时的导电介质接触导电机制转变成接触导电机制和隧道 效应导电机制并存，甚至完全变成隧道效应导电机制，而隧道效应的导电机制容易造成导 电橡胶的电阻稳定性、回复性变差，并且在导电橡胶制造过程中控制电阻集中度和应变-电 阻效应的稳定性的难度增加。本发明实施例所述导电橡胶材料具有优异的电阻率，赋予所 述导电橡胶材料更好的应用性能。
[0043] 本发明实施例提供的用于柔性传感器的导电橡胶材料，由导电性填料分散在橡胶 材料中经电子束或者γ射线辐射交联制成，相对于采用硫磺或有机过氧化物作交联剂的化 学交联法，具有生产效率高、环境污染小、交联密度容易控制以及导电橡胶电阻分布窄的优 点。
[0044]所述导电橡胶材料具有良好的柔性和弹性，能够产生较高的机械形变量。具体的， 所述导电橡胶材料在拉力作用下可以产生100%以上的拉伸形变，在压力作用下可以产生 50%以上的压缩形变。进一步的，本发明实施例所述导电橡胶材料在外力作用下产生形变 的同时，其电阻值和电容均发生变化，即能够同时产生应变-电阻效应和应变-电容效应，且 应变-电阻效应和应变-电容效应趋势相反。更具体的，本发明实施例所述导电橡胶材料在 拉力或压力作用下其电阻随着拉伸形变增加不断下降，呈现负电阻-应变效应，如当传感器 的形变量为30%时其电阻值产生至少5倍的变化，其变化甚至可高达100倍以上;所述导电 橡胶材料拉力或压力作用下其电容值随着形变增加不断增加，呈现正电容-应变效应，如当 传感器的形变量为30 %时其电容值产生至少10倍的变化，其变化甚至可高达500倍以上。且 本发明实施例所述导电橡胶材料具有良好的信号灵敏性和稳定性，其电阻率介于5.0 X 102-1·0Χ101()Ω .cm之间，特别适用于作为应变性传感器(如拉力和压力应变型传感器）的 敏感单元材料。
[0045] 本发明实施例所述用于柔性传感器的导电橡胶材料可以通过下述方法制备获得。
[0046] 相应地，一种用于柔性传感器的导电橡胶材料的制造方法，包括以下步骤：
[0047] S01.按照上述用于柔性传感器的导电橡胶材料的配方称取各组分；
[0048] S02.将各组分进行混炼处理，得到混炼胶；
[0049] S03.将所述混炼胶进行成型处理；
[0050] S04.采用电子束或γ射线辐射的方法对经过成型处理的样品进行交联，得到具有 应变-电阻效应的导电橡胶。
[0051]具体的，上述步骤S01中，用于柔性传感器的导电橡胶材料的配方组分及其优选情 形如上文所述，为了节约篇幅，此处不再赘述。
[0052]上述步骤S02中，将各组分进行混炼处理时，为了提高混炼效果，得到分散均匀的 混炼胶，本发明实施例优选按照顺序依次将所述橡胶基体、均匀剂、软化剂、导电填料加入 到开炼机或密炼机中进行混炼，得到混炼胶。
[0053] 上述步骤S03中，所述成型处理可以通过橡胶成型设备实现，通过成型处理可以获 得具有一定尺寸的片材或者通过模具直接成型为特定的形状。具体的，所述成型设备包括 螺杆挤出机、压延机和平板硫化机。
[0054]上述步骤S04中，作为优选实施例，采用电子束或γ射线辐射的方法对经过成型处 理的样品进行交联时，所述电子束或者γ射线辐射的剂量为5_25Mrad，具体的，当辐照剂量 低于5Mrad时，橡胶交联度不足，不仅机械力学性能差而且橡胶回弹性差，从而导致应变传 感器的电阻回复能力差；当剂量高于30Mrad时，橡胶材料的机械力学性能变差、柔性和弹性 下降，因为橡胶受到辐射而发生交联反应的同时也会发生降解反应，只是反应速率不同，在 剂量低于30Mrad时，以交联反应为主，而当剂量高于30Mrad时，降解反应进一步增加甚至变 成主反应，降低橡胶的柔性和弹性。作为优选实施例，所述高能电子束或γ射线的辐照剂 量5-30Mrad，更优选为5-25兆拉德。本发明选择剂量5-25Mrad能够保证导电橡胶既具有良 好的力学性能又具有良好的柔韧性和电阻回复性。此外，由于辐照交联的过程中氧的存在 会导致氧化降解，因此，S03步骤得到的橡胶片材需要抽真空包装。
[0055] 进一步的，可将交联后的片材裁切成一定形状作为传感器的敏感单元，或者直接 将步骤S03中模具成型得到的特定形状作为传感器的敏感单元，在敏感单元上制作金属电 极，得到拉力型应变传感器或者压力型应变传感器。
[0056] 本发明实施例所述导电橡胶材料的制备方法，采用电子束或γ射线辐射进行交 联，可以通过控制吸收剂量随意的调控橡胶的交联度，且电子束或γ射线可以穿透橡胶胶 层，使得橡胶整体交联度一致均匀;所述橡胶导电材料用作传感器敏感单元材料时，可以实 现应变型传感器的电阻值的分布的一致性，特别是电阻电容等电信号在外力作用下的变化 的灵敏性、稳定性、回复性等性能。此外，本发明实施例方法简单可控，易于实现产业化。
[0057]以及，一种应变型传感器，包括敏感单元和设置在所述敏感单元两端的金属电极， 所述敏感单元由上述用于柔性传感器的导电橡胶材料制成。
[0058]本发明实施例中，所述导电橡胶材料中导电填料在橡胶基体中通过微观的相互接 触形成导电通路，当材料受到外力作用时，材料内部相邻导电粒子的间距发生变化，导致依 靠导电粒子的接触而形成的导电通路发生变化，引起宏观上导电橡胶材料的电阻发生变 化，使得所述导电橡胶材料具有力-电阻效应，施加在导电橡胶上的外力包括拉力和压力两 种。
[0059] 所述敏感单元在拉力和压力作用下分别产生拉伸应变和压缩应变，随形变增加， 敏感单元形变增加方向的电阻值下降，呈现出负的应变-电阻效应。所述应变型传感器在受 到外界拉力或压力作用之后，敏感单元沿着形变方向被拉伸或者压缩，即电极间距离增加 或者减小，同时垂直于形变方向的敏感单元的截面积相应的减小或者增大；同时，敏感单元 在外力下产生的形变导致敏感材料内部导电粒子间隙的变化引起材料微观导电网络发生 变化，从而导致敏感材料电阻率的变化，进而造成材料介电常数随外力作用发生变化。因 此，材料电阻率、材料的介电常数、敏感单元电极间距离等因子随外力的综合变化最终导致 了传感器敏感单元两端电极之间的电容值在外力作用下发生变化。因此，本发明所述以导 电橡胶作为敏感单元的柔性应变型传感器，在受到外界拉力或压力作用时，传感器不仅产 生电阻值的变化，同时也发生电容值的变化，且应变-电阻效应为负应变-电阻效应，应变_ 电容效应为正应变-电阻效应。所以，本发明实施例所述柔性应变型传感器可以作为应变-电阻传感器，也可以作为应变-电容传感器。
[0060] 具体的，所述应变型传感器中，所述敏感单元的材料为上述导电橡胶材料，所述导 电橡胶材料通过在橡胶基体中填充导电填料、经电子束或γ射线辐照交联而制成，具体的 配方及其各组分情况已在上文中详细陈述，此处不再说明。所述金属电极选自金属箱、金属 片、金属膜或异形金属件中的一种。
[0061] 本发明实施例可以通过导电胶粘合、高温热压、导电银浆丝网印刷、真空镀膜或者 机械压接的方式将所述金属电极制作在敏感单元的表面。其中，所述导电银浆为紫外光固 化型;所述真空镀膜的方法包括蒸发镀膜、磁控溅射镀膜、离子镀膜。
[0062] 本发明实施例所述应变性传感器的制备方法，可将交联后的片材裁切成一定形状 作为传感器的敏感单元;或者直接将制备所述导电橡胶材料的上述步骤S03中模具成型得 到的特定形状作为传感器的敏感单元，在敏感单元上制作金属电极，得到拉力型应变传感 器或者压力型