CN102138188B - 电响应复合材料和其制造方法以及采用该材料制造的传感器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种电响应复合材料，以及电响应复合材料的制造方法；一种具有底层以支持可流动液态聚合物的传感器以及传感器的制造方法。所生产的电响应复合材料可用于制造传感器。该方法包括步骤：接收可流动液态聚合物；引入针状电导体粒子(1501，1502)，使得通过量子隧道效应进行电流传导。加入尺寸与所述针状电导体粒子相关的电介质粒子(1505，1506)，使得多个所述电介质粒子被分散于毗邻的针状电导体粒子间。

Description

电响应复合材料和其制造方法以及采用该材料制造的传感器
相关申请参考
本申请要求来自：联合王国专利申请号为0815724.0，申请日为2008年8月29日；联合王国专利申请号为0901103.2，申请日为2009年1月23日；联合王国专利申请号为0909001.0，申请日为2009年5月26日的优选权。其全部内容被整合于此作为整体加以参考。
技术领域
本发明涉及一种可用于制造传感器的电响应复合材料的生产方法。本发明还涉及一种可用于制造传感器的电响应复合材料。本申请还涉及一种传感器的制造方法和具有支持可流动液态聚合物的底层的传感器。
背景技术
在US 6,291,568中记载了一种可用于制造传感器的电响应复合材料。该复合材料包括分散于内部的电导体粒子，被封装于绝缘聚合物中。电导体粒子的特性和浓度是：材料的电阻率随其被施加的破坏力而变化。然而，聚合物材料不是呈液体形态，这反而限制了材料可以被展开应用的总数量。而且，该被公开的材料依赖于带有凸起的空载粒子的存在，使电场可以集中，并且通过场辅助量子隧道效应实现传导。然而，发现此类材料在传感器中展开应用时，产生的电噪音水平令人难以忍受。
在WO 2008/135,787中记载了一种可用于制造传感器的电响应复合材料，其所有内容在此被引用。该被公开的材料实质上具有绝缘聚合物，其具有空载结构的第一电导体粒子和呈针状的第二电导体粒子相结合。在WO 2008/135,787中记载的聚合物材料，由于其具有针状电导体粒子而呈现出良好的噪音特性，可以在传感器中使用。然而，空载粒子的存在使可流动液态聚合物在装置中的应用产生了困难，随后促使可流动液态聚合物转换为弹性固态聚合物。
一个可替代提案在WO 2008/135,787中得到了确认，绝缘聚合物与针状电导体粒子相混合，其没有空载粒子的介入。提案WO 2008/135,787也确认了使用绝缘溶剂或者水基聚合物制造复合材料的可能性，该材料可用作可流动液态聚合物，从而促使其被应用在传感器装置中。然而，当此类复合材料被应用于传感器中时，发现了更多的问题。
已知装置允许弹性材料变形(可能采用蒸发溶剂)，其显示出当施加力后可以产生电阻改变效果的特性。然而，此类材料在变得对施加的压力敏感之前，显出的响应不足。因此，发明人发现在US6,291,568中记载的材料中具有钉状空载粒子，提供了第一接触感应。然而，这些粒子的介入带来的缺陷是引入了电噪音，且其在被要求采用可流动液态聚合物进行制造的情况下很难展开。
发明内容
根据本发明的第一个方面，此处提供一种可用于生产传感器的电响应复合材料的制造方法，包括以下步骤：接收可流动液态聚合物；引入针状电导体粒子，使得通过量子隧道效应进行电流传导；加入尺寸与所述针状电导体粒子相关的电介质粒子，使得多个所述电介质粒子分散于毗邻的针状电导体粒子间。
在优选的实施例中，所述电响应复合材料可被用于制造传感器，通过采用所述材料呈可流动液体形态，并促进其转换成弹性固体形态。
根据本发明的第二个方面，此处提供一种可用于制造传感器的电响应复合材料，包括可流动液态聚合物；针状电导体粒子，其通过量子隧道效应使所述电流传导穿过固态聚合物；和电介质粒子具有使得多个所述电介质粒子被分散于多个毗邻的针状电导体粒子之间的尺寸。
在优选的实施例中，所述电介质材料是二氧化钛。优选的，针状电导体粒子具有第一尺寸和比第一尺寸小的第二尺寸，且所述电介质粒子的尺寸类似于所述第二尺寸。所述第二尺寸介于10纳米到300纳米之间。
根据本发明的第三个方面，此处提供一种制造传感器的方法，包括以下步骤：采用可流动液态聚合物，其包含针状电导体粒子和电介质粒子；促进所述可流动液态聚合物转换成弹性固态聚合物，其中所述弹性固态聚合物具有分散于其中与所述电介质粒子相结合的针状电导体粒子；其中所述电介质粒子具有与所述针状电导体粒子相关的尺寸，使得多个所述电介质粒子被分散于毗邻的针状电导体粒子之间。
在优选的实施例中，可流动液态聚合物被应用于电路板。在可替代的优选实施例中，可流动聚合物被应用于电极，织物或者薄膜。
根据本发明的第四个方面，此处提供一种传感器，其具有用以支持可流动液态聚合物的底层，促进所述可流动液态聚合物转换成弹性固态聚合物材料，并促进所述弹性固态聚合物材料连接到电路上，其中：所述弹性聚合物材料具有分散于其中与电介质粒子相结合的针状电导体粒子；且所述电介质粒子具有与所述针状电导体粒子相关的尺寸，使得多个所述电介质粒子被分散于毗邻的针状电导体粒子间。
附图说明
图1显示了制造和使用本发明材料的方法；
图2显示了通常的针状；
图3a是一个表格，其显示了根据本发明的第一和第二实施例的组合物中树脂，溶剂，电介质粉末和针状电活性粉末的相对量(根据重量)；
图3b是一个表格，其显示了根据现有技术的第一和第二实施例的参考组合物中树脂，溶剂，电介质粉末和球状电活性粉末的相对量(根据重量)；
图4是力曲线图，其显示了根据本发明(图3a-针状电活性粉末)的第一实施例记载的第一组合物样品和第一参考组合物(图3b-球状电活性粉末)。所显示的力曲线限定为单程。
图5是电阻曲线图，其显示了根据本发明(图3a-针状电活性粉末)的第一实施例记载的第一组合物样品，其相对于图4中描述的单程进行100次重复，作为特定的程数。
图6是电阻曲线图，其显示了第一实施例中记载的第一参考组合物样品(图3b-球状电活性粉末)，其相对于图4中描述的单程进行100次重复，作为特定的程数。
图7显示的是根据本发明(图3a-针状电活性粉末)第一实施例中记载的第一组合物样品和第一参考组合物样品(图3b-球状电活性粉末)，电阻在200牛顿(N)(归一化到电阻200牛为1程)下相对程数的测绘图；
图8显示的是根据本发明(图3a-针状电活性粉末)第一实施例中记载的第一组合物样品和第一参考组合物样品(图3b-球状电活性粉末)，电阻相对力(在第一次接触处将电阻归一化)的测绘图，作为特定的程数；
图9是图8中部分内容的详细视图。
图10是适用于本发明(图3a-针状电活性粉末)第二实施例中记载的第二组合物样品和第二参考组合物(图3b-球状电活性粉末)的力曲线图。显示的力曲线限定为单程。
图11显示的是电阻曲线图，其根据本发明(图3a-针状电活性粉末)第二实施例记载的第二组合物样品，相对于图10中所描述的单程进行200次重复，作为特定的程数。
图12显示的是电阻曲线图，其根据在第二实施例中记载的第二参考样品(图3b-球状电活性粉末)，相对于图10中所描述的单程进行200次重复，作为特定的程数。
图13显示的是根据本发明(图3a-针状电活性粉末)第二实施例中记载的第二组合物样品和第二参考组合物样品(图3b-球状电活性粉末)，在50牛(归一化到电阻50牛为1程)，第1和每第10个程数下测绘得到的电阻图；
图14显示是根据本发明的一个组合物单元；
图15显示的是体现本发明的传导模型；
图16显示的是根据本发明呈片状的组合物；
图17显示的是根据本发明呈薄膜状的组合物；
图18显示的是根据本发明呈薄片状的组合物；
图19显示的是根据本发明制造呈薄片状的组合物的方法；
图20显示的是将组合物应用于底层的方法；
图21显示的是一个根据本发明应用聚合组合物的例子；和
图22显示的是另外一个根据本发明应用聚合组合物的例子。
具体实施方式
图1
如图1所示，一种生产可用于制造传感器的电响应复合材料的方法，可流动液态聚合物101在混合步骤102中被接收。针状电导体粒子103被引入到所述混合步骤102中，其通过量子隧道效应促使电流进行传导。更进一步，加入尺寸与所述针状电导体粒子相关的电介质粒子104，使得多个所述电介质粒子被分散于多个毗邻的针状电导体粒子间。
装置的表现主要依赖于量子隧道效应，因此，任何依靠该材料的传感器装置非常依赖于电场发射。众所周知，包含电介质粒子影响了所生成的组合物的介电特性，并将因此趋向于对所需的电场发射产生有害影响。因此，组合物里包括电介质粒子，其如此依赖于电场发射以获得所需要的运行表现，以至于出现偏离直觉的情况是正常的。
在混合步骤102之后，如步骤105所示，材料可以被存储和运输。所述可流动液态聚合物可以保持一定的浓度类似于墨水，且电介质粒子可以以墨水的形式被获得，其在商业上可行。所述针状电导体粒子足够小以使得其可被包含在染料里，且电介质粒子更小。在优选的实施例中，针状电导体粒子的第一尺寸是在微米范围，针状电导体粒子的第二尺寸在纳米范围，电介质粒子实质上具有类似的比例。
粒子的相对尺寸是这样的，多个电介质粒子位于多个(没有必要全部)毗邻的针状电导体粒子之间。优选的，电介质粒子被涂覆上有机材料，因此使得它们分散并阻止它们粘在一起成为一团。这便于粒子的分散，使得多个可以分散在许多毗邻的针状电导体粒子对之间。
在粒子之间具有栅栏，要进行传导必须打开通道。除非粒子直接接触，否则几乎没有电流流过。然而，带有尖端的针状粒子的存在(如WO2008/135,787中所记载的)产生了缩小能量栅栏的场，使得隧道效应成为可能。由于介电常数的升高，导致该位于针状粒子尖端的场，通过电介质材料而衰减。然而，电介质粒子引入额外的能量级，其可以辅助隧道效应过程并有效地降低隧道效应的距离。电荷通过一个纤细的更加复杂的路径。因此，在正常的情况下，可以获得高电流，其中低电流可以事先预知。这导致最初特性的改变，以提供所需的第一接触表现。包含电介质粒子也倾向于提供较大的活性范围，其与直接的指接触效应相结合，使传感器向具有高的所需的特性发展。
进一步的研究表明没有电介质粒子的存在，在聚合物内部可能发生电荷堆积。这使得复合材料更具传导性，而随着力的持续施加，材料增加其传导性，这样在其全部的响应中具有漂移。进一步实验表明，在电介质粒子存在下，将不发生漂移。
同样可知，由于其机械特性，针状粒子趋向于在整个长的周期内较不稳定。它们在大的力下较不稳定，因为具有更多发生变形的机会，例如针可以被弯曲或者折断。电介质粒子改善了这种情况，使得材料的机械完整性得到了提高。
总而言之，尽管可用电场减少的原因与直觉中的相反，但是包含电介质提高了传感器机构的第一接触响应，通过减少漂移增加了传感器机构的可重复性，同时增加了材料整体的机械完整性。
如图1所示，当展开时，材料可以像液体一样被适用，如106所示。
在步骤107，发生自液体状态到弹性固体状态的转变。此转变可以通过蒸发溶剂而发生，根据聚合物的属性，该溶剂例如可以是水或者有机溶剂。可替代的，对于硅基聚合物，可以通过加入固化剂，使该材料得到硬化或凝固。在可替代的模式中，影响步骤107的转变，可以通过辐射使一些聚合物材料来得到凝固，例如紫外辐射。
因此，形成弹性传感器材料后，可以进行整个装置的制作，如步骤108所示。
图2
图2中显示的是通常的针状外形。外形201具有宽度202，高度203和长度204。外形的长度和宽度的比例在此处被称为“形态比”。此处术语“针状”用于描述一种具有形态比大于1∶1的形状。术语“球状”用于描述一种具有圆形的横截面且形态比等于1∶1的形状。规则和不规则形状的针状粒子都可以被用于组合物中。
图3A和3B
图3A是一个表格，其显示了根据本发明的第一和第二实施例的聚合物组成中树脂，溶剂，电介质粉末和针状电活性粉末的相对量(根据重量)。图3B是一个表格，其显示了根据现有技术的第一和第二实施例的参考聚合物组成中树脂，溶剂，电介质粉末和球状电活性粉末的相对量(根据重量)。
图4至9
图4至9涉及聚合物组成的第一实施例。
在下面描述的实施例1中，第一组合物含有电性的针状半导体粉末，作为电活性填充物，而第一参考组合物中含有电性的球状半导体粉末作为电活性填充物。
实施例1：
第一组合物(针状电活性填充物)
Polyplast型PY383是溶剂基的乙烯树脂。称量73.5克的PY383放入烧杯。向其加入55.3克Polyplast ZV545溶剂，83.4克Kronos型1080二氧化钛粉末和37.8克Ishihara FT-2000针状半导体粉末。FT-2000包含二氧化钛，其被涂覆掺杂了锑的二氧化锡。手动搅拌该成分5分钟，然后移入Dispermat VMA-Getzmann型D-51580珠研磨机中，配以80CC，0.8-0.1mm的珠进行珠研磨。混合物通过珠腔(每分钟4000转旋转)被驱动，采用Dispermat SL以0.7毫升/秒加压。
从珠研磨设备移出后，该组合物被刮刀加工(doctor bladed)成50微米的黄铜薄片，并在炉中以90℃干燥30分钟。
第一参考组合物(球状电活性填充物)
作为对比，包含63.5克Polyplast型PY383，47.0克Polyplast ZV545溶剂，70.9克Kronos型1080二氧化钛粉末和69.6克Ishihara ET-500W球状半导体粉末的混合物，在同样的如上所述的条件下被进行珠研磨，被刮刀加工并固化。ET-500W与FT-2000是相同的组合物，仅形状有所不同。
实验
载荷FT2000和ET500W被选择以使它们在组合物中相对的表面区域均等，因此生产的墨水带有类似的未硬化的粘性。
使用Instron型5543单柱实验系统，带500牛负载单元进行样品的电阻-力响应测量。1厘米×1厘米平方的50微米黄铜薄片被布置在样品的表面，作为上电极；下电极是样品被刮刀加工于其上的黄铜薄片。直径为4毫米的不锈钢探针压制该黄铜薄片/墨水/黄铜薄片结构，以5毫米/分的速度，从0牛到200牛到0牛，重复100次。样品的电阻通过Keithley 2000数字万用表进行测量。
图4是表示适用于实施例1中的第一组合物样品(针状电活性粉末)和第一参考组合物(球状电活性粉末)的力曲线图，力曲线限定为单程。
图5是表示实施例1中的第一组合物样品(针状电活性粉末)的电阻曲线图，适用于如图4中描述的100个单程的第1和每第10个。
图6是表示实施例1中的第一参考组合物样品(球状电活性粉末)的电阻曲线图，适用于如图4中描述的100个单程的第1和每第10个。
通过对比图5和6，可以发现第一参考组合物样品(球状电活性填充物)在使用中表现出稳定和连续的改变，而第一组合物样品(针状电活性填充物)在使用中表现得更加稳定。
图7是第一组合物样品(针状电活性填充物)和第一参考组合物样品(球状电活性填充物)在200牛顿下测绘的电阻(R)图，归一化到电阻值200牛为第一程(在200N程1的R)相对于程数为100程的电阻值。
由图7可知，第一组合物样品(针状电活性填充物)表现出渐近的性能，而第一参考组合物样品(球状电活性填充物)表现出幂律性能。
由图7，显然针状电活性粒子和电介质粒子的混合导致重复性提高，相对于球状电活性粒子和电介质粒子的混合。针状电活性粒子与电介质粒子之间的协调性超过了球状电活性粒子与电介质粒子之间的协调性。因此，电活性填充物与电介质粒子填充物形状的不同，导致对重复使用响应的不同。
图8显示第一组合物样品(针状电活性填充物)和参考组合物样品(球状活性填充物)的电阻-力特性(在第一接触处将电阻归一化)处于四个特定的程数(程数30，50，80和100)的视图。
图8显示了使用针状电活性粒子和电介质粒子的组合物，相对于球状电活性粒子和电介质粒子结合的三个改进。
首先，针状基样品在力响应连续循环中表现出非常小的变化。这通过每一个被选程数的针状基数据的重叠而突出显示，具体地显示出针状基样品具有稳定的响应特性，一旦其达到渐近线的稳定状态。这是相对现有技术的一个改进，球状基数据显示其没有重叠且每一程趋向于不同的数值。可以发现的第二个特性是，在第一接触处和低适用力处的针状基样品能够更加顺当的成阻。第三，在低力处，针状基样品相对球状基样品表现更高的敏感性。
图9是图8的一部分，显示了第一组合物样品(针状电活性填充物)和第一参考组合物(球状电活性填充物)，在四个特定的程数(程数30，50，80和100)，针对第一个5牛的力的电阻-力特性(在第一接触处将电阻归一化)视图。
图9突出显示了参考图8所讨论的第二和第三个特性。在低力处针状基样品的电阻-力响应相对于球状基样品的顺当的成阻和增加的敏感性均十分明显。
图10至13
图10至13涉及第二个实施例。在下面描述的实施例2中，第二组合物含有电性的针状半导体粉末作为电活性填充物，而第二参考组合物含有电性的球状半导体粉末作为电活性填充物。
实施例2
第二组合物(针状电活性填充物)
第二组合物的成分和成分的比例同实施例1中的第一组合物相同。
然而，组合物通过磁搅拌机以400转每分的速度机械搅拌30分钟。
同实施例1类似的方式，该组合物被刮刀加工成50微米的黄铜薄片，并在炉中以90℃干燥30分钟。
第二参考组合物(球状电活性填充物)
第二参考组合物的成分和比例同实施例1中的第一参考组合物相同。
然而，组合物通过磁搅拌机以400转每分的速度机械搅拌30分钟。
同样，同实施例1类似的方式，该组合物被刮刀加工成50微米的黄铜薄片，并在炉中以90℃干燥30分钟。
实验
该实验除探针压力从0牛到50牛到0牛，重复200次执行外，其余同实施例1相同。
图10是表示适用于实施例2中的第二组合物样品(针状电活性粉末)和第二参考组合物样品(球状电活性粉末)的力曲线图。力曲线限定为单程。
图11是表示实施例2中的第二组合物样品(针状电活性粉末)的电阻曲线图，适用于如图10中描述的200个单程的第1个和每第10个。
图12是表示实施例2中的第二参考组合物样品(球状电活性粉末)的电阻曲线图，适用于如图10中描述的200个单程的第1个和每第10个。
图13是第二组合物样品(针状电活性填充物)和第二参考组合物样品(球状电活性填充物)在50牛顿下测绘的电阻(R)图，归一化到电阻值50牛时为第一程(在50N程1的R)相对于程数为200程时的电阻值。
通过对比图11、12和13，显然对于实施例1在不同搅拌体制下，针状电活性粒子和电介质粒子相结合的组合物，相对于球状电活性粒子和电介质粒子相结合的组合物，可重复性得到了提高。
在另一实施例中，聚合物粘结剂可以是水基的。在另一个实施例中，聚合物粘结剂可以通过紫外辐射进行固化。在另一个实施例中，第二填充物可以是碳纳米管。
本发明因此提供了一种压力-响应可变电阻墨水或者涂层，包括不规则形状的电活性粒子和分散于聚合物粘结剂中的电介质粒子。不规则形状的电活性粒子和电介质粒子的结合，相对于前面介绍的规则形状电活性粒子和电介质的结合，使得组合物表现出更高的敏感性和耐用性。
图14
图14显示了根据本发明的一个组合物单元。单元1401处于静止状态，并具有立方体形状。在单元1401内，针状电活性粒子，例如针状粒子1402，1403和1404，随机定位。然而，如果需要，可以执行一个已知的排列粒子成特定方向的过程。电介质粒子，例如电介质粒子1405，1406和1407分散于单元1401中。
组合物单元1401显示出各向同性的传导性。发现：第二填充物(针状电活性粒子)相对第一填充物(电介质粒子)的比例越高，组合物的传导性就越强。发现：第二填充物(针状电活性粒子)的形态比越高，为了使组合物表现出与包含球状电活性粒子的参考组合物相同性能所需要的负载越小。
通过施加破坏力使组合物单元1401从静止状态发生变形。如上述实施例1和2中所讨论的那样，组合物的电阻随压力而降低。
图15
图15显示了一种体现本发明一个方面的电响应复合材料的例子。如图15所示的粒子排列是步骤107生成的弹性固态排列的视图。尽管也可以发生其他方式的电流传导，针状电导体粒子1501到1503通过量子隧道效应促使电流传导通过固态聚合物。针状电导体粒子1501到1503被电介质粒子所包围，例如电介质粒子1504，1505和1506。电介质粒子，例如粒子1506具有使得多个这样的电介质粒子可以被分散在许多毗邻的针状电导体粒子之间的尺寸。因此，在针状电导体粒子1502和针状电导体粒子1503之间，分散着电介质粒子1505和1506。
电介质粒子1505和1506的存在提供了额外的传导路径。该路径的一个实施例是，从针状电导体粒子1502的较低点1507，通过电介质粒子1505并通过电介质粒子1506到达针状电导体粒子1503。因此，如此小尺寸的电介质粒子的存在，提供了额外的路径，使得在粒子间跳跃的隧道效应变得相对短。由于电介质粒子的存在，电荷流过复合材料方向的实施例在1508显示。通过这种方式，如前所述传导特性得到提高。
图16
图16显示了根据本发明的呈片1601状的组合物。该片1601可以被连接到用于监测与组合物沿Z轴方向进行机械交互作用的电路。在实施例中，片1601对通过手指1602施加的机械交互作用是敏感的。
图17
图17显示了根据本发明呈薄膜1701状的组合物。该薄膜1701可以被连接到用于监测与组合物沿Z轴方向进行机械交互作用的电路。在实施例中，该薄膜1701对通过触笔1702施加的机械交互作用是敏感的。在根据本发明的层状组合物中，由于在X轴和Y轴方向的电导率实际上低于Z轴的电导率，可以确定层的厚度。因此，根据本发明可以生产出在X、Y和Z轴具有不同敏感性和电导率的组合物，使得根据本发明的组合物可以应用于不同的领域。
图18
图18显示的是根据本发明呈薄片1801状的组合物。薄片1801能够承受一定程度的处理。因此，薄片1801可以如所示那样被手抓握和提起，并能保持其结构。薄片1801还表现出一定程度的弹性，使得薄片在机械交互作用下由平面到被扭弯后，在移除机械交互作用后，薄片还能够从扭弯状态恢复到平面状态。
图19
图19说明了一种生产根据本发明呈薄片1901状的组合物的方法。组合物的成分被集合到一起以生产该组合物，例如根据上述实施例1或2中描述的步骤。组合物在干燥前被平放在底层之上。干燥时，组合物的层被从底层上剥离。在该实施例中，底层1902提供了一个连续的表面1903，这样生成的薄片1901也可以形成连续的层。
如前所示，组合物(针状电活性粒子和电介质粒子)，相对于对参考组合物(球状电活性粒子和电介质粒子)耐久性的提高是意想不到的。这体现了组合物中针状电活性粒子和电介质粒子的结合，使耐久性得到了提高。
应用组合物作为底层的技术领域包括但不限于：涂层，绘制，刷光，压制，屏幕印刷，蜡纸印刷，刮刀加工，喷墨印刷或者被用于线棒式离形涂布(Mayer bar)技术。底层针对不同的应用进行改变。底层可以是，例如：织物，薄膜，电路板。
在另一实施例中，组合物可以被涂布到非连续的介质上，例如，网，网孔或者织物。当组合物凝固时，包括非连续的介质和该组合物的单个物品被制造出来。当生成物被从底层剥离时，孔穴将被限定在物品中，形成可呼吸的层。
在另一个实施例中，组合物的层可以被制成防水层。其可以通过在组合物中加入适当的树脂聚合物实现。
实施例1和2中的组合物最初是灰/白色。然而，组合物可以通过使用颜料而被染色。对于在组合物的美观品质重要，或者颜色可以传递信息的情况下应用，例如作为分类系统的零件，其具有优势。
图20
图20显示了一种应用组合物101到底层2001的方法。组合物的成分被集合在一起以生产组合物，例如，根据上述实施例1或2中的步骤。组合物在干燥前被布置到底层2001之上。根据本实施例，底层2001包括传导电极，这样当置于合适的电路时，将能够检测与组合物的机械交互作用。然而，应当理解底层可以根据应用进行改变，且可以包括，例如，织物或薄膜。
将组合物应用于底层的技术包括但不限于：涂层，绘制，刷光，压制，屏幕印刷，蜡纸印刷，刮刀加工，喷墨印刷或者被用于线棒式离形涂布技术(Mayer bar)。更进一步的显示本发明应用的实施例将参考后续的附图进行说明。
图21
图21显示了根据本发明的组合物的一个实施例应用。该组合物被应用于传感器，例如服装2102上的传感器2101。然而，可以理解的是根据本发明的组合物可以在许多领域和许多的装置中应用。
图22
图22显示了根据本发明的组合物的另一个实施例。该组合物被应用在移动电话2201内的传感器上。在本实施例中，传感器在区域2202内，使得区域2202被用作检测用户的机械交互的触摸屏。该机械交互被用作移动电话2201的选择和控制功能。
尽管此处提供了特定的实施例，根据本发明的组合物可以在不同的领域和装置中应用。例如，根据本发明的组合物可以被用于：运动应用品，医疗应用品，教育应用品，工业应用品，移动电话应用品，玩具和游戏应用品，服装类应用品，汽车应用品，机器人应用品，安全品应用品，键盘和输入设备应用品。

Claims (23)

1.一种生产可应用于制造传感器的电响应复合材料的方法，包括以下步骤：
接收可流动液态聚合物；
在所述可流动液态聚合物中引入针状电导体粒子，使得通过量子隧道效应进行电流传导，其中每个所述针状电导体粒子具有第一尺寸和比所述第一尺寸小的第二尺寸，所述第二尺寸介于10纳米到300纳米之间；
在所述可流动液态聚合物中加入电介质粒子，所述电介质粒子的直径小于所述针状电导体粒子的第一尺寸，使得多个所述电介质粒子被分散于毗邻的针状电导体粒子之间，所述电介质粒子的尺寸介于10纳米到300纳米之间；和
在所述可流动液态聚合物中混合所述针状电导体粒子和所述电介质粒子，且
其特征在于：多个所述电介质粒子在所述混合步骤中被分散于毗邻的针状电导体粒子之间。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述电响应复合材料被用于制造传感器，通过采用所述材料呈可流动液体形态，并促进其转换成弹性固体形态。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述可流动液体包含溶液中的聚合物，且所述转换是通过蒸发溶剂而被促成。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述可流动液体是硅基聚合物，且所述转换是通过交联反应而被促成。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述可流动液体对紫外辐射具有敏感性，且所述转换是通过采用紫外辐射而被促成。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述材料以可流动液体形态被用于电路板，电极，织物，或者薄膜。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述针状电导体粒子是针状半导体粒子。
8.一种可应用于制造传感器的电响应复合材料，包括：
可流动液态聚合物；
针状电导体粒子，其通过量子隧道效应使电流传导通过固态聚合物；和
多个电介质粒子具有使得多个所述电介质粒子被分散于多个毗邻的针状电导体粒子之间的尺寸，
其中所述针状电导体粒子具有第一尺寸和比所述第一尺寸小的第二尺寸，所述第二尺寸和所述电介质粒子的尺寸介于10纳米到300纳米之间，且
其特征在于：所述电介质粒子分别地分散于所述的针状电导体粒子之间。
9.如权利要求8所述的电响应复合材料，其特征在于：所述电介质材料是二氧化钛。
10.如权利要求8所述的电响应复合材料，其特征在于：所述电介质粒子具有有机涂层以便于分散。
11.如权利要求8所述的电响应复合材料，其特征在于：所述针状电导体粒子是针状半导体粒子。
12.一种制造传感器的方法，包括以下步骤：
采用可流动液态聚合物，其包含针状电导体粒子和电介质粒子，所述针状电导体粒子具有第一尺寸和比所述第一尺寸小的第二尺寸；
促进所述可流动液态聚合物转换成弹性固态聚合物，其中所述弹性固态聚合物具有分散在其中的所述针状电导体粒子；其中
所述电介质粒子的直径小于所述针状电导体粒子的第一尺寸，使得多个所述电介质粒子被分散于毗邻的针状电导体粒子之间，
其特征在于：
所述针状电导体粒子分别地分散于所述电介质粒子之间；且在所述转换成弹性固态之前，所述可流动液态聚合物被应用于具有电极的底层。
13.如权利要求12所述的制造传感器的方法，其特征在于：所述可流动液态聚合物被应用于电路板。
14.如权利要求12所述的制造传感器的方法，其特征在于：所述可流动聚合物被应用于电极，织物或者薄膜。
15.如权利要求12所述的制造传感器的方法，其特征在于：所述针状电导体粒子是针状半导体粒子。
16.一种传感器，具有用以支持可流动液态聚合物的底层，由所述可流动液态聚合物转换成的弹性固态聚合物材料，使得所述弹性固态聚合物材料被连接到电路上，其中：
所述弹性聚合物材料具有针状电导体粒子和分散于其中的电介质粒子，所述针状电导体粒子具有第一尺寸和比所述第一尺寸小的第二尺寸；且
所述电介质粒子的直径小于所述针状电导体粒子的第一尺寸，使得多个所述电介质粒子被分散于毗邻的针状电导体粒子间，
其特征在于：
所述针状电导体粒子分别地分散于所述电介质粒子之间。
17.如权利要求16所述的传感器，其特征在于：所述弹性聚合物材料被采用一种形式的能量照射后，电气特性发生变化。
18.如权利要求17所述的传感器，其特征在于：所述电气特性是电阻或者阻抗，且所述电阻或阻抗通过施加电压进行检测。
19.如权利要求17所述的传感器，其特征在于：所述被采用的能量形式是来自机械交互作用的机械能。
20.如权利要求17所述的传感器，其特征在于：所述被采用的能量形式是电磁辐射。
21.如权利要求17所述的传感器，其特征在于：所述被采用的能量形式是同亚原子粒子或者电离辐射的交互作用。
22.如权利要求17所述的传感器，其特征在于：所述被采用的能量形式是热能。
23.如权利要求16所述的传感器，其特征在于：所述针状电导体粒子是针状半导体粒子。
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