Wie funktioniert statischer Dissipationsschaum?

Interessante Idee!

Nun, ich habe es gerade versucht. Ich habe mein treues Keysight 34410A an die Messleitungen angeschlossen und durchbohrt, was ich für dissipativen Schaum halte (rosa Schaum einer Elektroniklieferung). Der Ohmwert war überlastet, also kein messbarer Widerstand. Was zu erwarten ist, wie Bimpelrekkie vermutete.

Dissipatives Material hat einfach einen zu hohen Widerstand, um damit eine brauchbare Messung durchzuführen. Ich denke, mit einigen Hochspannungsgeräten würden Sie einen Wert erhalten, aber ein Grifffreigabesensor klingt, als würde ihn jemand berühren, also ist Hochspannung wahrscheinlich nicht der richtige Weg.

Aber ich hatte auch etwas leitfähigen Schaum (schwarzes Zeug, ziemlich steif) herumliegen. Es ist ein Blatt von 30 x 10 x 0,8 cm. Als ich es am Ende durchbohrt habe, also die ganzen 30 cm zwischen den Sonden, habe ich zuerst etwa 20 kOhm gemessen, aber das hat abgenommen, je länger ich die Sonden drin hatte.

Es hat sich über eine Zeit von mehreren Minuten nicht wirklich beruhigt, also lasse ich es drin und sehe, wohin es führt.

Um zu sehen, ob es druckempfindlich ist, drückte ich mit dem isolierten Rücken eines Schraubendrehers auf den Schaumstoff. Der Wert stieg um etwa 80 Ohm, von 17610 Ohm auf 17690 Ohm, nach dem Loslassen des Drucks ging der Wert sofort nach dem Loslassen um 30 Ohm zurück und fiel dann in wenigen Sekunden wieder ab.

Der Schraubendreher war eher klein, etwa 1 x 1 cm, ein größerer würde also eine höhere Vergrößerung ergeben.

Im Moment scheint es kein absolut stabiles System zu sein, aber ich kann mir vorstellen, dass Sie mit einem cleveren Algorithmus etwas daraus machen können. Zumal Sie an einer Veröffentlichung interessiert sind, spielt der absolute Wert möglicherweise keine Rolle, sondern eine Änderung über einen kurzen Zeitraum.

Nach mehr als einer Stunde hat es sich bei etwa 16889 Ohm eingependelt. Da ich es zusammengedrückt habe, bevor ich mit dem Experiment begonnen habe, könnte es die Zeit gewesen sein, die es brauchte, um seine ursprüngliche Struktur vollständig wiederherzustellen.

Das scheint durchaus plausibel, nach erneutem Zusammendrücken (mittig fassen) stieg der Widerstand wieder auf 20 kOhm und beginnt wieder zu sinken.

Hier ist ein Datenprotokoll eines Squeezes:

Wie Sie sehen können, hat es wirklich eine lange Erholungszeit, um dorthin zu gelangen, wo es ursprünglich war. Ich kann nicht sagen, wie viele Zyklen des Zusammendrückens es überleben wird. Sie haben also einige Tests vor sich.

Hier ist meine Theorie. Der mit Kohlenstoff imprägnierte Schaum kann als ein Bündel miteinander verbundener kleiner Widerstände betrachtet werden, ein komplexes, zufällig verbundenes Widerstandsnetzwerk. Schaumzellen bilden eine charakteristische Größe von Netzabschnitten.

In erster Näherung sollte die Impedanz dieses Netzwerks nicht von der Netzwerkverformung abhängen, da sich einzelne kleine Widerstände (Wände aus Schaumblasen) nicht ändern.

Wenn jedoch eine stärkere Kompressionskraft ausgeübt wird, können einige Widerstände Kurzschlüsse erzeugen, aber einige Unterabschnitte können aufbrechen. Der Nettoeffekt ist also unmöglich vorherzusagen. Wenn im Verhältnis zur Anzahl der zusammengefallenen Zellen mehr Abschnitte brechen, erhöht sich die Impedanz. Wenn mehr Schaumzellen zusammenbrechen, sinkt die Gesamtimpedanz. Wenn einige gebrochene Abschnitte ihre ursprüngliche Form wiedererlangen und elektrische Kontakte wiederherstellen, wird die Impedanz bis zu einem gewissen Grad wieder gebunden. Der gesamte Prozess wird sich wahrscheinlich verschlechtern, wenn mehr Druckzyklen angewendet werden.

Darüber hinaus können Schäume unterschiedliche Zellstrukturen aufweisen. Es gibt Schäume mit "hoher Dichte" mit geschlossenem Zellsatz und Schäume mit lockerer Zellstruktur. Das Verhalten der Gesamtimpedanz wird wahrscheinlich etwas abweichen.

Zusammenfassend ist der leitfähige Schaum nicht der beste Sensor für aufgebrachten Druck.