力敏复合材料和微圆顶阵列结构触觉传感器制备方式采用溶液共混法，具体制备流程如图 2所示。填料为CB3100型炭黑(瑞士SPC公司，平均粒径约为30 nm，电阻率约为8×10-3Ω·cm)、TNM5型碳纳米管(中国科学院成都有机化学有限公司，平均长度约为20 μm，电阻率约为3~6×10-2Ω·cm)，母体选GD401室温硫化硅橡胶(中昊晨光化工研究院有限公司)，依次取质量分数3%的炭黑和2%碳纳米管于烧杯中并加入适量分散剂，使用超声波材料分散仪进行超声分散10 min，并利用磁力搅拌机对悬浮液均匀搅拌20 min。加入硅橡胶并均匀搅拌30 min，使得炭黑/碳纳米管均匀分散在母体中，分散剂充分挥发。经抽真空处理除去CB/CNTs/SR溶液因搅拌混入的气泡后，将复合材料注入基于3D打印技术制备具有微圆顶特征的模具，并置于恒温箱中固化成形，脱模后可获得微圆顶触觉传感器。

图  2  微圆顶触觉传感器制备流程

为表征双相填料并用在母体中的分散情况，测试了如图 3所示的炭黑/碳纳米管/硅橡胶复合材料电子扫描显微镜图。在CB/CNTs/SR导电复合材料中，CNTs分布在CB团聚体之间，通过SR分子链将其连接起来，使得CB和CNTs在硅橡胶基体中的分散性得到大幅度的改善。CB和CNTs双相导电填料并用会在导电橡胶体系中产生“协同效应”[14]，CB和CNTs形成“葡萄串”结构，CNTs可以看作葡萄串的梗，起到连接、固定分散的CB颗粒的作用。硅橡胶基体的橡胶分子链作为骨架，与CNTs和CB形成的葡萄串结构相互交错，协同补强，将CB颗粒间的点-点接触及CNTs间的线-线接触优化为三维立体状接触网络，有利于力的传递和导电通路的形成。炭黑/碳纳米管并用产生的“协同效应”增强了导电复合材料的力学强度，并易于构成稳定的导电网络。

图  3  炭黑/碳纳米管/硅橡胶复合材料微观图