JP2014515704A - 電気活性層を有する多層複合材料 - Google Patents
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Abstract
本発明は、第1導電性層(12)と第2導電性層(14)との間に配置した少なくとも2つの電気活性層(4,6)を含んでなる多層複合材料(2,2.1,2.2,18)に関し、ここで、少なくとも1つの導電性副層(8)は、少なくとも2つの電気活性層(4,6)の間に配置され、少なくとも2つの電気活性層(4,6)の少なくとも1つは圧電性層(6)であり、ここで、少なくとも2つの電気活性層(4,6)の少なくとも1つの他のものは、誘電性のエラストマー層(4)である。
Description
本発明は、第1導電性層と第2導電性層との間に配置された少なくとも2つの電気活性層を含んでなる多層複合材料に関し、ここで、少なくとも1つの導電性副層は少なくとも2つの電気活性層の間に配置され、少なくとも2つの電気活性層の少なくとも1つは圧電性層である。本発明はまた、この多層複合材料を含んでなる電気機械変換器装置および多層複合材料の製造方法に関する。
プラスチック複合材料は多くの応用に使用される。例えば適切な多層複合材料は、包装材料、絶縁材料または建設材料として用いられる。この慣例的用法に加えて、多層複合材料は、活性成分としてセンサー応用において、または環境発電として知られるエネルギー回収またはエネルギー変換のためにますます使用されている。
例えばWO2010/066347A2は、複数の圧電性層、換言すれば圧電材料から作られた層を有する多層複合材料を開示する。圧電材料は、多層複合材料に直線的に作用する機械力変化を電気的信号へ変換するために使用することができる。機械力変化を電気的な量、例えば電流、電圧あるいはエネルギー等へ変換する能力に起因して、圧電性層はセンサー応用あるいは環境発電に適している。
最近では、多層複合材料は、例えばキーボードまたはタッチパッドのための構造化圧力検出器、加速度検出器、マイクロホン、ラウドスピーカー、医療工学における応用のための超音波変換器、船舶工学において、または材料試験のために使用される。
変換装置として圧電要素を有する高周波送信機は、例えば欧州特許EP1312171B1から知られる。ここで、圧電素子に作用する機械力変化は、電気エネルギーに変換され、高周波送信機の自律的動作に使用される。
しかしながら、先行技術の欠点は、高い圧電定数での圧電性層を有する多層複合材料は、検出器応用および環境発電に適しているが、対応する圧電性層は、可能な移動ストロークが余りに小さいので、作動装置応用については適合性がほとんどないことである。
従って、本発明の目的は、検出器と環境発電の応用だけでなく作動装置応用についても適した多層複合材料を提供することである。
上で誘導されおよび記載された目的は、第1導電性層と第2導電性層との間に配置された少なくとも2つの電気活性層を含んでなる多層複合材料において本発明の第1態様によって達成されるが、ここで、少なくとも1つの導電性副層は少なくとも2つの電気活性層の間に配置され、および少なくとも2つの電気活性層の少なくとも1つは圧電性層であり、ここで、少なくとも2つの電気活性層の少なくとも1つの他のものは、誘電性エラストマー層である。
先行技術とは対照的に、本発明の教示によれば、検出器、作動装置および環境発電の機能は、少なくとも2つの異なった型の電気活性層を用いることにより本発明の単一多層複合材料において組み合わされる。
圧電性層は、例えば適当な圧電性ポリマーから形成され、および圧電性ポリマーフィルムであってよい。好ましい実施態様によれば、圧電性層は、フェロエレクトレット層、例えばフェロエレクトレットフィルム等であってよい。圧電性層は、持続性圧電特性を有し得る。これらは、例えば圧電性層を帯電または分極することにより製造することができる。高い圧電性定数で、圧電性層は、特に検出器応用および/または環境発電のために用いることができる。圧電性層は、例えば1000pC/Nまでの圧電定数を有し得る。
本発明による多層複合材料は、更なる少なくとも1つの誘電性エラストマー層を含む。誘電性エラストマー層は、好ましくは比較的高い誘電率を有する。更に、誘電性エラストマー層は、好ましくは低い機械的剛性を有する。これらの特性は、約300%までの可能な伸張値をもたらす。誘電性エラストマー層は、特に作動装置応用に用いることができる。
少なくとも1つの導電性副層は、圧電性層と誘電性エラストマー層との間に配置される。副層は、導電性物質が少なくとも2つの電気活性層間において部分的にのみ存在することを意味すると理解される。例えば構造化またはセグメント化層を形成することができる。この層は完全層であってもよいことが理解される。
更に、導電性層は、多層複合材料の上側に配置され、導電性層は、多層複合材料の下側に配置される。
導電性層は、特に電極として設計することができる。下側または上側は、部分的にのみ導電性層で被覆し得ることが理解される。
好ましくは、導電性層は、金属、金属合金、導電性オリゴマーまたはポリマー、導電性酸化物および/または導電性充填剤で充填されたポリマーを含んでなる群から選択される材料から形成することができる。
少なくとも1つの誘電性エラストマー層および少なくとも1つの圧電性層の本発明による組み合わせによって、個々の層型の特定の特性を、多層複合材料に組み合わせることができる。その結果、検出器、作動装置および環境発電機能を有するハイブリッドコンパクト多層複合材料が得られる。
多層複合材料は、原則として、少なくとも1つの圧電性層および少なくとも1つの誘電性エラストマー層が含まれていれば、多くの電気活性層を有することができる。本発明の多層複合材料の第1実施態様によれば、少なくとも1つの更なる圧電性層は、第1導電性層と第2導電性層との間に配置することができる。より大きい機械エネルギーは、例えば2以上の圧電性層の供給により電気エネルギーに変換することができる。圧電性層は、同一または異なった材料から形成することができる。これらは、好ましくはフェロエレクトレット層であってよい。
あるいは、またはさらに、少なくとも1つの更なる誘電性エラストマー層を、第1導電性層と第2導電性層との間に配置することができる。作動装置応用では、多層複合材料の厚みの可能な変化は、調節すること、特に増加させることができる。複数の電気活性層の場合には、導電性層は好ましくは、全ての隣接層の間に少なくとも部分的に配置し得ることに注目すべきである。
圧電性層は、発泡ポリマーフィルムとして、またはポリマーフィルムまたはポリマー編織布から成る多層系として設計してよく、および気泡質中空構造を含んでよい。更に、好ましい実施態様によれば、圧電性層は、ポリマー薄板状構造から形成することができる。ポリマー薄板状構造は空洞を含んでよい。例えば、空洞は、窒素、一酸化二窒素および/または六弗化硫黄を含んでなる群から選択されるガスを含有することができる。構造化圧電性層は、少なくとも2つの閉じた外側層、および例えば多孔質または穿孔中間層を含んでよい。
圧電性層の電気的帯電または分極化の後に、異なった極性の電荷は、空洞の反対面上に分布することができる。空洞はそれぞれ双極子を形成することができる。機械力が圧電性層で発揮される場合には、双極子寸法、従って双極子モーメントは変化する。電流の流れは、圧電性層の2つの表面へ付けられた2つの電極間で生成される。対応するポリマー薄板状構造を有する圧電性層は、特に検出器応用および環境発電のために適当である。
本発明による多層複合材料の更なる実施態様によれば、圧電性層は、有利には、ポリカーボネート、パーフッ素化または部分的フッ素化ポリマーおよびコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロエチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル、ポリメチル(メタ)アクリレート、環状オレフィンポリマー、環状オレフィンコポリマーおよび/またはポリオレフィンを含んでなる群から選択される材料を含んでよい。
更に、本発明の好ましい実施態様によれば、誘電性エラストマー層は、例えばポリウレタンエラストマー、シリコーンエラストマーおよび/またはアクリレートエラストマーを含んでなる群から選択される材料を含んでよい。
本発明の更なる態様は、上記の多層複合材料を含んでなる電気機械変換器装置である。本発明による変換器装置は、特に、それに作用する機械力変化を電気エネルギーあるいは電気的信号へ変換し、および従って、電気的信号、特に電場の適用により幾何学的形状を変化させるために構成される。既に述べた通り、作動装置、検出器および環境発電機能は、上記の多層複合材料を有する電気機械変換器装置において単一装置中で組み合わされる。電気機械変換器は、2以上の多層複合材料を有し得ると理解される。
本発明による電気機械変換器装置の第1実施態様によれば、多層複合材料は、ユーザーインターフェースに作用する機械力変化が電気的信号へ変換されるように、ユーザーインターフェースへ接続することができる。換言すれば、検出器機能を提供することができる。ユーザーインターフェースの作動装置は、多層複合材料の形状を変化させる。多層複合材料の形状の変化は、電圧を生成し、例えば、適切な手段によって検出することができる。
あるいは、または更に、多層複合材料は、ユーザーインターフェースに作用する機械力変化が電気的エネルギーへ変換されるように、ユーザーインターフェースへ接続することができる。ユーザーインターフェースは、特に、ユーザーにより作動することができる表面、例えばスイッチの押しボタン等であってよい。ユーザーインターフェースは、ユーザーインターフェースに作用する力もまた多層複合材料に作用するように、多層複合材料へ、特に多層複合材料の電極へ接続することができる。その後、機械力変化、例えばユーザーの指からの圧力を、電気エネルギーまたは電気的信号へ変換することができる。
本発明による電気機械変換器装置の更なる実施態様によれば、多層複合材料へ電気的に連結可能な回路配置を、生成された電気的信号をさらに処理するかあるいは生成された電気エネルギーを使用するために供給することができる。回路配置は、適切な方法で導電性層へ接続することができる。回路配置は、電気的信号、例えば電圧あるいは電流等を処理するために、および/または電気エネルギーを少なくとも一時的に貯蔵するために類似および/またはデジタル成分を有し得る。例えば適当な容量性要素は、貯蔵装置として回路配置に供給することができる。回路配置は、多層複合材料の少なくとも幾つかの電極へ電圧を適用することができるように更に構成することができる。回路配置は、電気機械変換器装置の所望の機能により設計することができると理解される。
本発明による電気機械装置の好ましい実施態様によれば、回路配置が電気エネルギーへ変換された機械エネルギーによって自律的に動作可能となることを提供し得る。換言すれば、回路配置は、特に更なるエネルギー供給と独立して、装置に作用する機械力変化で専ら操作することができる。付加的なエネルギー供給のための付加的なエネルギー貯蔵装置は必要ではない。しかしながら、貯蔵、特に機械力変化によって生成された電気エネルギーの一時的貯蔵のためにエネルギー貯蔵装置を供給し得ることは理解される。例えば、生成電気エネルギーを、貯蔵装置、例えばコンデンサー、スーパーコンデンサーおよび/または、バッテリー等に集めることができる。これは、不足したエネルギーを、電気機械変換器装置の単一作動装置により供給することができ、複数の作動装置が代わりに必要となる場合に必要になることがある。十分なエネルギーが集められると、所望の作用を行なうことができる。
あるいは、回路配置は、エネルギー供給を含んでよい。例えばエネルギー貯蔵装置の形態での付加的なエネルギー供給は、多層複合材料によって生成することができる電気エネルギーが一以上の所望の作用を実行するのに不十分な場合に必要になることがある。例えば、エネルギーは、多層複合材料の所定のコンパクトな特に平坦な設計に起因して、および/または実行される機能に起因して不十分となることがある。
回路配置は好ましくは、回路配置を、電気エネルギーへ変換された力学的エネルギーにより停止状態から動作状態へ変えることができるように構成することができる。換言すれば、回路配置は、休止状態から起動することができる。その後、これは、エネルギー貯蔵装置、例えばバッテリー等からエネルギーを供給することができる。少なくとも1つの作用を実行した後に、回路配置は、停止状態に戻すことができる(自動的に)。このように、エネルギー貯蔵装置の寿命を著しく延長することができる。例えば、20年の寿命を得ることができる(例えばリチウムマンガンジオキシドバッテリーを用いて)。低い維持費で、長い寿命を有する、プロセッサ、貯蔵装置などを含んでなるより広範囲な回路配置を製造することができる。
有利な実施態様によれば、回路配置は、信号を送信するために伝達要素を含んでよい。伝達要素は、例えばアンテナ配置を有することができる。例えば無線信号は、遠隔レシーバーへ送ることができる。前記レシーバーは、作動装置を含んでよく、コンシューマー、例えばヒーターまたは点燈装置等をコントロールすることができる。
無線信号は、固有の識別子を更に有してよく、これは、発信機、換言すれば電気機械変換器装置を識別することを可能とする。対応する装置は、例えばセキュリティーシステムあるいはパーソナルモニタリングシステムに用いることができる。オペレーターを、識別子から位置付けることができる。
コンバーター装置では、作用を機械的圧力により引き起こすことが可能である。しかしながら、ユーザーは、特にコンバーター装置が非常に短い作動装置ストロークを有する場合、ユーザーのタッチが実際に登録されたかどうかを確信することができない。ユーザーに電気機械変換器装置の作動が実際に起きたというフィードバックを与えるために、触覚フィードバックがユーザーインターフェースによって与えられるように、電気機械変換器装置の多層複合材料を好ましい実施態様によって設計することができる。触覚フィードバックは、例えば振動および/または(カウンター)圧力により与えることができる。
本発明の電気機械変換器装置の更なる好ましい実施態様によれば、触覚フィードバックのために、少なくとも0.1μm、好ましくは少なくとも10μmのエラストマー層の厚みの変化があらかじめ定めることができる頻度で生成されるように、電圧を少なくとも1つの誘電性エラストマー層へ適用することができる。電場、特に交番磁界は、少なくとも1つの誘電性エラストマー層の表面に配置した2つの電極へ少なくとも適用することができる。ユーザーの指で電気機械変換器装置を作動する場合、適切な触覚フィードバックの達成が厚みの変化および頻度に依存することが認識された。特に、200〜250Hzの間の周波数範囲では、人間の指は、約0.1μmの感知閾値で最も敏感であることが認識された。他の周波数範囲では、厚みのより大きな変化は、例えば複数の誘電性エラストマー層の供給により達成することができる。ユーザーは、短い作動装置またはストロークでさえ良好な触覚フィードバックを受け取る。
ユーザーインターフェースは、一以上の作動を引き起こすためのセグメントとして更に設計することができる。別の実施態様によれば、ユーザーインターフェースは、第1の作動を引き起こすための第1セグメントおよび少なくとも第2の作動を引き起こすための第2セグメントを含んでよい。例えば各セグメントは、別々に作用を引き起こすために、別個の多層複合材料へ接続することができる。オペレーターの制御は、例えば更なる作用を実行するために、3つ以上のセグメントに分割することができることが理解される。
更なる実施態様によれば、電気機械変換器装置は、検出器装置、例えばスイッチ装置等であってよい。例えば電気機械変換器装置は、触覚検出器、平坦検出器または床検出器であってよい。
従来の設計の触覚検出器は、好ましくは2つ以上の圧電性層で形成することができる。これは、例えば約2mmまでの作動装置ストロークを可能とする。更に、2つ以上の圧電性層が、例えば約5Nまでの力を可能とする。例えば約2mmまでの作動装置ストロークおよび約5Nまでの力で、十分に大きく、一時的に貯蔵された電気エネルギーが、機械的および電気的調整により生成することができるが、これにより、自律触覚検出器、例えば、無線ロッカーボタン等を操作することができる。
視覚的な魅力および特に平坦な設計のために、平坦検出器は、単に1つの圧電性層および1つの誘電性エラストマー層を有し得る。そのような平坦検出器では、500μm未満の(微細)検出器ストロークが得られる。平坦検出器は、1N未満の力で作動することができる。平坦検出器の動作の確認としての触覚フィードバックは、特に誘電性エラストマー層により供給することができる。触覚フィードバックに加えて、フィードバック信号は、ユーザーへ作動する要素から転送することができる。例えば無線信号を送ることができる。
更なる可能性のある電気機械装置の応用は、床検出器、例えば知的床要素(スマートカーペット)等である。この装置は、例えばタイルの形態で形成することができるが、100cm2以上の表面積を有することができる。タイルは、更に約1mmの深さを有し得る。この床要素は、特に複数の圧電性層を有してよい。約100N以上の動作力が可能である。こうして、300μJを超えるエネルギー量を得ることができる。エネルギー回収機能に加えて、多層複合材料は、例えばタイルを踏むオペレーターを位置付けるために検出器要素として使用することができる。
触覚センサー、平坦検出器あるいは床検出器は、建物自動化システムにおいて、あるいはパーソナルモニタリング、例えば患者モニタリング等において使用することができる。例えば、機械的負荷下では、対応する検出器は、信号を一以上のレシーバーへ送ることができる。その後、受け取った信号を処理することが可能であり、引き起こされた作用、例えばアラーム等またはコンシューマーを活性化するか、または非活性化することができる。
例えば多くの床検出器を、建物および各検出器に割り当てられた固有の識別子に供給することができる。監視システムでは、ユーザーは、検出器が作動する場合に制御演算装置へその識別子を送る方法により位置付けられてよく、検出器、従ってオペレーターの位置を推測することを可能にする。
例えば電気的出力変数が再現可能であり、長期間安定性および人あるいは物体の重量との相関を示す場合には、計測「重量」を無線電信へ統合して知的床上の人または車両についての追加情報を提供することができる。これは、例えば老年学における興味深い応用をAAL(周囲の介護生活)のすべての形態で生じさせる。
触覚検出器も、例えばワイヤレスによって対応する装置を開けるために順に、鍵、例えば自動車の鍵あるいは扉の鍵等に用いることができる。例えば対応する自動車の鍵は、自律的に用いることができる。
更なる変形により、本発明による多層複合材料あるいは本発明による電気機械装置はまた、他の応用のために、例えばキーボードまたはタッチパッドのための構造化圧力検出器、加速度検出器、マイクロホン、ラウドスピーカー、医療工学おける応用のための超音波変換器、船舶工学において、または材料試験のために使用することができる。さらに、機械的圧力検出器としての応用はまた、一般に、自動化工学および自動車工学において、例えば後者の場合にはステアリングホイール検出器あるいはシート検出器として可能である。
また、好ましく用いられる材料の高感度により、検出器を、わずかに曲がるだけの、あるいは硬質なプレートの下で使用することが可能となる。この特徴は、例えば、Screentec(フィンランド)によって製造されるように、薄い鋼板を有する抗破壊キーパッドに使用されるが、例えば前述の「スマートカーペット」検出器応用に使用することができる。
本発明の更なる態様は、第1導電性層と第2導電性層の間で少なくとも2つの電気活性層が配置される多層複合材料を製造する方法であり、ここで、少なくとも1つの導電性副層を少なくとも2つの電気活性層間に配置し、および少なくとも2つの電気活性層の少なくとも1つは圧電性層であり、および少なくとも2つの電気活性層の少なくとも1つの他のものは、誘電性エラストマー層である。この方法は、少なくとも1つの圧電性層の供給、少なくとも1つの誘電性エラストマー層の供給、圧電性層の誘電性エラストマー層への接続の工程を含んでなり、ここで圧電性層を誘電性エラストマー層に接続する前に、少なくとも1つの導電性層は、圧電性層および/または誘電性エラストマー層へ適用される。
好ましくは、供給される圧電性層には、例えば導電性層を少なくとも部分的に両側上に供給する。その後、誘電性エラストマー層は、好ましくは、これらの導電性層の少なくとも1つに直接接続することができる。更なる工程において、誘電性エラストマー層に、更なる導電性層を少なくとも部分的に更に供給することができる。誘電性エラストマー層は、好ましくはまず、両側上において導電性層で被覆することができると理解される。その後、圧電性層を続いて適用することができる。
本発明の更なる変形によれば、更なる圧電性層および/または更なる誘電性エラストマー層を、更なる工程において配置することができると更に理解される。例えば、2つの導電性層の間に配置される少なくとも1つの圧電性層および1つの誘電性エラストマー層を含んでなる多層複合材料を、同一の構成の多層複合材料で直列的に連結することができる。
更に、本発明による方法の第1実施態様によれば、誘電性エラストマー層あるいは圧電性層は、導電性層へ積層することができる。これは、単純な方法で対応する層間において特に良好な接触を生じさせる。
本発明による方法の好ましい実施態様によれば、誘電性エラストマー層あるいは圧電性層は、導電層で少なくとも部分的に印刷することができる。例えば構造化電極を印刷することができる。印刷方法は、簡単な方法で行なうことができる。特に、多層複合材料の大量製造は、速い製造速度で可能である。
本発明による多層複合材料、本発明による電気機械変換器装置および本発明による多層複合材料を製造するための本発明による方法を装飾し、および開発するための多くの可能性が存在する。これについて、まず、独立請求項に従う従属請求項、および次に図面と共に実施態様例の記載を参照する。図面は以下の通りである:
図1は、本発明の多層複合材料の第1の実施態様例の概略図を示す。
図2は、本発明の多層複合材料の第2の実施態様例の概略図を示す。
図3は、本発明の多層複合材料の第3の実施態様例の概略図を示す。
図4は、本発明の電磁気変換器装置の第1の実施態様例の概略図を示す。
図5は、本発明の多層複合材料の製造方法の第1の実施態様例のフローチャートを示す。
図6は、本発明の多層複合材料の製造方法の第2の実施態様例のフローチャートを示す。
同一の参照番号は、同一の要素について今後使用される。
図1は、本発明の多層複合材料2の第1の実施態様例の概略図を示す。示された多層複合材料2は、2つの電気活性層4および6を含んでなる。
電気活性層4は、誘電性エラストマー層4である。誘電性エラストマー層4は、有利には、比較的高い誘電率を有する。更に、誘電性エラストマー層4は、有利には、低い機械的剛性を有する。これらの特性は、約300%までの可能な伸張値をもたらす。誘電性エラストマー層4は、特に作動装置応用に用いることができる。
第2電気活性層6は、圧電性層6として形成される。示された圧電性層6は、例えば適当な圧電性ポリマーから形成することが可能であり、例えば圧電性ポリマーフィルムあるいはフェロエレクトレットフィルムであってよい。示された圧電性層6は、ポリマー薄板状構造を有する。ポリマー薄板状構造は、空洞10を組み込んだ(故意に)。
空洞10を製造するために、例えば平坦ポリマー層および波形ポリマー層を供給し、これらを互いに波の谷において接続する。圧電性層6の他の実施形態では、2つの平坦ポリマー層を、空洞10を形成するためにリブを用いて接続することができる。
圧電性層6は、圧電性層6を多層複合材料2に配置する前に電気的に電荷を帯びることができる。帯電または分極は、圧電性層6に持続性圧電特性を与える。圧電性層6は、特に検出器応用のためにおよび/または環境発電のために用いることができる。
少なくとも1つの導電性副層8を、誘電性エラストマー層4と圧電性層6との間に配置することは、図1から更に推測することができる。複数の層および/または完全な層を配置することもできることが理解される。好ましくはこの導電層8は、誘電性エラストマー層4および/または圧電性層6へ向い合せて接続することができる。導電性副層8は、特に電極として設計することができる。電極は、例えば金属、金属合金、導電性オリゴマーあるいはポリマー、導電性酸化物および/または導電性充填剤で充填されたポリマーから形成することができる。
2つの電気活性層4および6は、2つの更なる導電性層12と14との間に更に配置する。
層14は、圧電性層6の上に適用され、および特に、圧電性層6の全表面を実質的に覆うことができる。導電性層12は、誘電性エラストマー層4の上に適用することができる。例えばセグメント化層12を供給することができる。好ましくは、導電性層12および14もまた、金属に基づいて形成される。
少なくとも1つの誘電性エラストマー層4および少なくとも1つの圧電性層6を含んでなるハイブリッド多層複合材料2は、特に3つの機能を組み合わせ、および単一多層複合材料において利用可能とすることができることを特徴とする。特に、作動装置、環境発電および検出器の機能は、単一多層複合材料によって提供される。
誘電エラストマー層では、層の表面積は、電場が適用される場合に変化するが、フェロエレクトレットフィルム(だけ)では、層の厚みは本質的に変化する。2つの型の層の配置は、形の変化が層4および6の表面に垂直な方向Xにのみ本質的に達成可能であることを意味する。従って、多層複合材料2の厚みは、形状が別の方向に実質的に変化することができずに変化、換言すれば増加または減少し得る。別の方向における形状の変化が、応用に応じて許容可能となることは注目されるべきである。
図2は、本発明による多層複合材料2.1の更なる実施態様を更に示す。図2から推測することができる通り、多層複合材料2.1は、図1の2つの多層複合材料2を有する。特に、多層複合材料2は、鏡面反対配置に重なり合って配置する。1つの導電性層12だけを供給し得るか、または多層複合材料2の2つの層12を、1つの層12を形成するために互いに接続することができると理解される。
図3は、本発明による多層複合材料2.2の第3の実施態様例を示す。多層複合材料2.2は、例えば図2の2つの直列的に連結した多層複合材料2.1を含んでなる。更なる直列的連結が可能であることが理解される。1つの層14だけを供給し得るか、または多層複合材料2.2の2つの層14を、1つの層14を形成するために互いに接続し得ることがさらに理解される。
本発明の他の変形によれば、複合層は、少なくとも1つの誘電性エラストマー層および少なくとも1つの圧電性層が供給される場合に他の形態で構築することができることも理解される。例えば、1つの(あるいはより多くの)エラストマー層を有する2つ以上の圧電性層を提供することができる。
図4は、本発明の電気機械変換器装置16の実施態様例についての簡略化図を示す。例えば、電気機械変換器装置16は、スイッチ、例えば触覚センサー、平坦検出器等として、あるいは知的床要素として設計することができる。特に、変換器装置16は、建物自動化システムに使用することができる。したがって、変換器装置16は、ヒーター、照明、日よけ設備など、あるいは老年学(活性および落下検出)において、あるいはセキュリティ技術においてコントロールするために使用することができる。
電気機械変換器装置16は、より良好な説明のために詳細に示されていない多層複合材料18を含んでなる。例えば多層複合材料2、2.1または2.2は、図1〜3に従って使用することができる。
多層複合材料18の設計は、特に電気機械変換器装置16の応用により管理し得る。
従来の設計の触覚検出器は、好ましくは2つ以上の圧電性層6で形成することができる。これは、例えば約2mmまでの作動装置ストロークを可能とする。更に、2つ以上の圧電性層6は、例えば約5Nまでの機械力を電気エネルギーへ変換することができることを意味する。
対照的に、平坦検出器は、可能な限り小さい多くの層および/または薄い厚みを有する層を有し得る。例えば、平坦検出器は、1つの圧電性層および1つの誘電性エラストマー層を有し得る。そのような平坦検出器では、500μm未満の(微細)検出器ストロークが達成される。平坦検出器は、1N未満の力で作動することができる。平坦検出器のオペレーションの確認としての触覚フィードバックは、特に電圧を誘電性エラストマー層へ供給することができる。触覚フィードバックに加えて、フィードバック信号は、ユーザーへ作動する要素から転送することができる。例えば、これは無線信号によって行うことができる。
コンバーター装置16の更なる可能な応用は、床検出器、例えば知的床要素等である。この変換器装置16は、例えばタイルの形態で形成することができるが、100cm2以上の表面積を有することができる。タイルは、更に約1mmの深さを有し得る。この床要素は、特に複数の圧電性層を有してよい。100N以上の操作力が可能である。こうして、300μJを超えるエネルギー量を得ることができる。
多層複合材料18、特に上部電極はユーザーインターフェース20に接続することができる。ユーザーインターフェースは、ユーザーにより作動することができる、換言すれば例えば所望の機能をもたらすためにそれに適用された圧力を有する表面であると理解される。
ユーザーインターフェース20は、原則として任意の方法で設計することができる。例えばユーザーインターフェース20は、第1セグメント20.1および第2セグメント20.1を有し得るが、これらは例えば視覚的に互いに異なっていてよい。第1セグメント20.1は、第1作用のために供給され、および第2セグメント20.2は、第2作用のために供給することができる。単に2を超えるセグメントあるいは単に1を超えるセグメントを供給することができると理解される。
回路配置22は、多層複合材料18に接続することができる。回路配置22は、多層複合材料18の電極に接続することができる。回路配置22および多層複合材料18は、枠組(図示せず)に統合するか、あるいはモジュール工法になり得る。モジュール工法は、例えば異なった要素の柔軟な組み合わせが異なった機能を達成することを可能とする。
回路配置22は、電気機械変換器装置の作動の原因となる電気的信号に基づく作用をもたらすために設定することができる。例えば伝送要素24を回路配置22に供給することができる。多層複合材料18からの電気的信号の受取により、この伝送要素24は、情報のアイテムを発信することができる。無線信号を、特に送ることができる。代替として、あるいは追加で有線インターフェースを提供することができると理解される。
発信される情報は、一以上のレシーバー28.1、28.2により受け取ることができる。レシーバー28.1、28.2は、作動装置を含んでよく、あるいは受け取った情報によって、コンシューマー(図示せず)をコントロールするために作動装置に接続してよい。既に記載した通り、例えばヒーター等をコントロールすることができる。更に、例えば、受け取った情報、例えば固有識別子等は、オペレーターの位置を推測することを可能とすることができる。
例えば無線信号を生成するエネルギーを回路配置22に供給する1つの可能性は、ユーザーインターフェース20に作用する機械力を用いるときである。既に記載された通り、特に圧電性層6は環境発電に適している。上記の触覚センサーでは、電気エネルギーに変換される機械エネルギーは、無線信号を送るのに十分であり得る。特に、生成された電気エネルギーを集めて、コンデンサー、スーパーコンデンサーあるいはバッテリーによって一時的に例えばそれを貯蔵することは可能である。一旦十分なエネルギー量が作用を行なうために貯蔵されると、この作用を実行することができる。自律電気機械変換器装置16を提供することができる。
回路配置22は、任意にエネルギー貯蔵装置26、例えばバッテリー等を含んでよい。エネルギー貯蔵装置26は、特に機械力変化によって生成することができる電気エネルギーが回路配置22の自律動作に十分でない場合に必要となることがある。これは、例えば1つの圧電性層6だけを含み得る平坦検出器での場合である。約100pJのエネルギーは、例えば利用可能空間を考慮して生成することができる。このエネルギーは、停止状態から作動状態へシフトするために、換言すれば起動するために用いることができる。その後、回路配置22は、少なくとも1つの所要の機能を実行するためにエネルギー貯蔵装置26によってエネルギーを供給することができる。その後、回路配置は、好ましくは停止状態へ自動的に変えることができる。
そのような電気機械変換器装置16では、スタンバイ電流消費は、エネルギー貯蔵装置26の自己放電に近い。起動エネルギーは、もっぱら機械力変化によって生成することができる。例えば20年以上の寿命を達成することができる(例えばリチウムマンガンジオキシドバッテリーを用いて)。
エネルギー貯蔵装置は、回路配置によって行なわれる操作が機械力変化によって提供することができるより多くのエネルギーを要求する場合、さらに必要となることがある。ここで、回路配置は、更なる成分、例えばプロセッサ、貯蔵装置あるいはインターフェース等を含むことができると理解される。
回路配置22は、厚みの変化をもたらすために作動装置応用のために電場を適用することができるような方法で少なくとも誘電性エラストマー層4の電極に更に接続することができる。例えば、触覚フィードバックを、電気機械変換器装置16の作動装置機能によりユーザーへ与えることができる。したがって、200〜250Hzの周波数での交番磁界を生成することができる。少なくとも0.1μm、好ましくは10μmの電気機械変換器装置16の厚みの変化は、例えばこの交番磁界によって生成することができる。人間の指は、ちょうどこれらのパラメータ値において特に敏感であることが認識された。
図5は、本発明による多層複合材料を生産する方法の第1の実施態様例を示す。
第1工程601では、圧電性層6、例えばフェロエレクトレットフィルム等を供給することができる。第2工程602では、導電性副層8は、例えば被覆することにより圧電性層6の少なくとも1つの面に適用することができる。その後、工程603では、供給される誘電体エラストマー層4は、例えば積層により、少なくとも1つの導電性層8へ適用することができる。圧電性層4を有する多層複合材料2.1および誘電性エラストマー層6は、簡単な方法で製造することができる。
処理工程の順序は、原則として任意であってよいことが理解される。特に、代替として、誘電性エラストマー層4は、第1工程において供給することができるが、その後、これに、導電性層8をまず供給することができる。その後、圧電性層6を続いて供給することができる。
図6は、本発明による多層複合材料を製造する方法の更なる実施態様例を示す。
第1工程701では、圧電性層6、例えばフェロエレクトレットフィルム等をまず供給することができる。
第2工程702では、圧電性層6は、好ましくは両面上で導電性層8および14で覆うことができる。特に、圧電性層6は、両面上の全表面にわたり覆うことができる。完全な表面被覆に加えて、圧電性層も、部分的にのみ導電性層8あるいは14でそれぞれ覆うことができる。構造化電極は、生産することができる。特に、このようにして、活性および受動領域を作成することができる。
この場合には、工程703では、誘電性エラストマー層4、特にエラストマーフィルムを、上部または下部の導電性層8および14上へ積層することができる。
誘電性エラストマー層4を部分的に(のみ)積層することが好ましいことがある。これは、誘電性エラストマー層4および圧電性層6の異なった伸張値に起因して特に有利であり得る。
次の工程704では、誘電性エラストマー層4は、今度は、その上側において好ましくはセグメント化導電性層12、例えば構造化電極等で印刷することができる。構造化電極は、特に受動および活性な領域を特徴とする。こうして、多層複合材料2の引き続きの操作において、接地ポイントから分離することができる。
この多層複合材料2は、更に鏡面反転配置において、同一の構成の多層複合材料2へ、特に積層により接続することができる。層12は、例えば互いに接続することができる。
多層複合材料は、これらの多層複合材料2.1(工程707)の2つ以上を直列に連結することにより任意に製造することができる。例えば2つの多層複合材料2.1は、積重ね、固着あるいは積層することにより直列的に連結することができる。
更なる工程708では、製造された多層複合材料は、所定の寸法を有する所望の形状へもたらすことができる。例えば、個々の多層複合材料は打ち抜くことができる。
次いで、更なる方法では、製造された多層複合材料を、回路配置に電気的に接続することができる。特に、回路配置は電極として設計された導電性層に接続することができる。
ここでまた、本発明の他の変形によれば、工程の異なった順序が可能であること、およびこれは、特に多層複合材料の特定の実施態様に依存し得ることが理解される。例えば、2つの同一の層は、まず互いに接続し、その後でのみ適用した層の別の型へ接続することができる。
Claims (15)
- ・第1導電性層(12)と第2導電性層(14)との間に配置された少なくとも2つの電気活性層(4,6)
を含んでなり、
・少なくとも1つの導電性副層(8)は、少なくとも2つの電気活性層(4,6)の間に配置され、および
・少なくとも2つの電気活性層(4,6)の少なくとも1つは、圧電性層(6)である
多層複合材料(2,2.1,2.2,18)であって、
少なくとも2つの電気活性層(4,6)の少なくとも1つの他のものは、誘電性エラストマー層(4)であることを特徴とする、多層複合材料。 - ・少なくとも1つの更なる圧電性層(6)は、第1導電性層(12)と第2導電性層(14)との間に配置され、および/または
・少なくとも1つの更なる誘電性エラストマー層(4)は、第1導電性層(12)と第2導電性層(14)との間に配置される
ことを特徴とする、請求項1に記載の多層複合材料(2,2.1,2.2,18)。 - 圧電性層(6)は、フェロエレクトレット層であることを特徴とする、請求項1または2に記載の多層複合材料(2,2.1,2.2,18)。
- ・圧電性層(6)は、ポリカーボネート、パーフッ素化または部分的フッ素化ポリマーおよびコポリマー、ポリテトラフルオロエチレン、フルオロエチレンプロピレン、パーフルオロアルコキシエチレン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテル、ポリメチル(メタ)アクリレート、環状オレフィンポリマー、環状オレフィンコポリマーおよび/またはポリオレフィンを含んでなる群から選択される物質を含んでなり、および/または
・誘電性エラストマー層(4)は、ポリウレタンエラストマー、シリコーンエラストマーおよび/またはアクリレートエラストマーを含んでなる群から選択される物質を含んでなる
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれかに記載の多層複合材料(2,2.1,2.2,18)。 - 請求項1〜4のいずれかに記載の多層複合材料(2,2.1,2.2,18)を含んでなる電気機械変換器装置(16)。
- 多層複合材料(2,2.1,2.2,18)は、ユーザーインターフェース(20)に作用する機械力変化が電気的信号および/または電気エネルギーへ変換することができるようにユーザーインターフェース(20)へ接続されることを特徴とする、請求項5に記載の電気機械変換器装置(16)。
- 多層複合材料(2,2.1,2.2,18)へ接続可能な電気的回路配置(22)が供給されることを特徴とする、請求項5または6に記載の電気機械変換器装置(16)。
- ・回路配置(22)は、電気エネルギーへ変換される機械エネルギーによって自律的に動作することができるか、または
・回路配置(22)は、電源(26)を含んでなり、ここで、回路配置(22)は、電気エネルギーへ変換される機械エネルギーにより停止状態から動作状態へ変わることができる
ことを特徴とする、請求項5〜7のいずれかに記載の電気機械変換器装置(16)。 - 回路配置(22)は、伝達要素(24)を、信号を送信するために含んでなることを特徴とする、請求項5〜8のいずれかに記載の電気機械変換器装置(16)。
- 触覚フィードバックのために、電圧は、少なくとも0.1μmの多層複合材料(2,2.1,2.2,18)の厚みの変化が、所定の頻度で生成されるように少なくとも1つの誘電性エラストマー層(4)へ適用されることを特徴とする、請求項9に記載の電気機械変換器装置(16)。
- ユーザーインターフェース(20)は、第1セグメント(20.1)を、第1作用を引き起こすために、および少なくとも第2セグメント(20.2)を、第2作用を引き起こすために含んでなることを特徴とする、請求項5〜10のいずれかに記載の電気機械変換器装置(16)。
- 電気機械変換器装置(16)は、機械的圧力検出器、特に触覚検出器、平坦検出器または床検出器であることを特徴とする、請求項5〜11のいずれかに記載の電気機械変換器装置(16)。
- 第1導電性層(12)と第2導電性層(14)との間に配置した少なくとも2つの電気活性層(4,6)を有する多層複合材料(2,2.1,2.2,18)の製造方法であって、少なくとも1の導電性副層(8)を、少なくとも2つの電気活性層(4,6)の間に配置し、少なくとも2つの電気活性層(4,6)の少なくとも1つは、圧電性層(6)であり、および少なくとも2つの電気活性層(4,6)の少なくとも1つの他のものは、誘電性エラストマー層(4)であり、
・少なくとも1つの圧電性層(6)の供給、
・少なくとも1つの誘電性エラストマー層(4)の供給、
・誘電性エラストマー層(4)への圧電性層(6)の接続
を含んでなり、
・圧電性層(6)を誘電性エラストマー層(4)へ接続する前に、少なくとも1つの導電性副層(8)を、圧電性層(6)および/または誘電性エラストマー層(4)へ適用する、
方法。 - 誘電性エラストマー層(4)または圧電性層を、導電性副層(8)へ積層することを特徴とする、請求項13に記載の方法。
- 誘電性エラストマー層(4)または圧電性層(6)を、少なくとも部分的に導電層(12、14)で印刷することを特徴とする、請求項13または14に記載の方法。
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Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101610794B1 (ko) | 2014-08-08 | 2016-04-11 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 도전성 폴리머 층을 포함한 정전기력 기반 작동기 |
JP2016051890A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 三井化学株式会社 | 高分子圧電材料および高分子圧電材料の製造方法 |
JP2016127286A (ja) * | 2014-12-31 | 2016-07-11 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | 多層可変素子及び表示装置 |
JP2018500963A (ja) * | 2014-11-24 | 2018-01-18 | タルケット・ゲーデーエル | フロアカバー内に圧力センサを備えたモニタリングシステム |
JP2018087801A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-06-07 | 株式会社リコー | センサ及びセンサシステム |
JP2018116691A (ja) * | 2016-12-13 | 2018-07-26 | イマージョン コーポレーションImmersion Corporation | 近接性に基づく触覚フィードバックのためのシステム及び方法 |
TWI631740B (zh) * | 2014-12-31 | 2018-08-01 | Lg顯示器股份有限公司 | 多層可變形裝置及包含該多層可變形裝置的顯示裝置 |
JP2018532892A (ja) * | 2015-10-12 | 2018-11-08 | サンコ テキスタイル イスレットメレリ サン ベ ティク エーエスSanko Tekstil Isletmeleri San. Ve Tic. A.S. | 織布 |
JP2020516227A (ja) * | 2017-04-04 | 2020-05-28 | ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエーツ,ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングW.L. Gore & Associates, Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | 強化されたエラストマー及び統合電極を含む誘電複合体 |
WO2023242898A1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | 順治 曽根 | センサ |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20140050393A (ko) * | 2012-10-19 | 2014-04-29 | 삼성전자주식회사 | 직물 기반의 신축성있는 에너지 제너레이터 |
WO2014193493A2 (en) | 2013-02-15 | 2014-12-04 | The Florida State University Research Foundation, Inc. | Polymer foam-based piezoelectric materials and method of manufacture |
WO2014160757A2 (en) | 2013-03-26 | 2014-10-02 | Bayer Materialscience Ag | Independent tunig of audio devices employing electroactive polymer actuators |
WO2015185027A1 (de) | 2014-06-06 | 2015-12-10 | Hochschule Ostwestfalen-Lippe | Verfahren und vorrichtung für das abwickeln und ablegen einer dünnen folie |
KR102396790B1 (ko) * | 2015-12-04 | 2022-05-12 | 하만 베커 오토모티브 시스템즈 게엠베하 | 전기-활성 라우드스피커 |
JP6873156B2 (ja) * | 2016-04-26 | 2021-05-19 | コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェKoninklijke Philips N.V. | 接触する超音波装置 |
US10714676B2 (en) * | 2016-11-18 | 2020-07-14 | Ricoh Company, Ltd. | Sensor and sensor system |
US10962791B1 (en) | 2018-03-22 | 2021-03-30 | Facebook Technologies, Llc | Apparatuses, systems, and methods for fabricating ultra-thin adjustable lenses |
US11245065B1 (en) | 2018-03-22 | 2022-02-08 | Facebook Technologies, Llc | Electroactive polymer devices, systems, and methods |
US11048075B1 (en) | 2018-03-29 | 2021-06-29 | Facebook Technologies, Llc | Optical lens assemblies and related methods |
US11233189B2 (en) | 2018-12-11 | 2022-01-25 | Facebook Technologies, Llc | Nanovoided tunable birefringence |
US11256331B1 (en) | 2019-01-10 | 2022-02-22 | Facebook Technologies, Llc | Apparatuses, systems, and methods including haptic and touch sensing electroactive device arrays |
US20220070563A1 (en) * | 2020-08-31 | 2022-03-03 | Lg Display Co., Ltd. | Vibration apparatus and apparatus including the same |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5977685A (en) * | 1996-02-15 | 1999-11-02 | Nitta Corporation | Polyurethane elastomer actuator |
DE10025561A1 (de) | 2000-05-24 | 2001-12-06 | Siemens Ag | Energieautarker Hochfrequenzsender |
CN1327538C (zh) * | 2000-11-28 | 2007-07-18 | 新科实业有限公司 | 带有压电微驱动机构的磁头弹簧片组件 |
ITPI20050095A1 (it) * | 2005-09-05 | 2005-12-05 | Federico Carpi | Attuatore, sensore e generator a polimeri elettroattivi in configurazione ripiegata |
WO2008156166A1 (ja) * | 2007-06-21 | 2008-12-24 | Panasonic Electric Works Co., Ltd. | 電気的伸縮機構及びその製造方法並びにアクチュエータ |
WO2010000261A1 (en) * | 2008-06-09 | 2010-01-07 | Danfoss A/S | A transducer comprising a composite material and method of making such a composite material |
WO2009157930A1 (en) * | 2008-06-26 | 2009-12-30 | Michelin Recherche Et Technique, S.A. | Sandwich piezoelectric device with solid copper electrode |
EP2286988A1 (de) * | 2008-12-13 | 2011-02-23 | Bayer MaterialScience AG | Ferroelektret-Zwei- und Mehrschichtverbund und Verfahren zu dessen Herstellung |
JP5628197B2 (ja) | 2008-12-13 | 2014-11-19 | バイエル・マテリアルサイエンス・アクチェンゲゼルシャフトBayer MaterialScience AG | フェロエレクトレット多層複合材料および平行管状チャンネルを有するフェロエレクトレット多層複合材料の製造方法 |
DE102009030693A1 (de) * | 2009-06-26 | 2010-12-30 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Elektroaktiver Elastomeraktor sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
-
2012
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Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101610794B1 (ko) | 2014-08-08 | 2016-04-11 | 한국기술교육대학교 산학협력단 | 도전성 폴리머 층을 포함한 정전기력 기반 작동기 |
JP2016051890A (ja) * | 2014-08-29 | 2016-04-11 | 三井化学株式会社 | 高分子圧電材料および高分子圧電材料の製造方法 |
JP2018500963A (ja) * | 2014-11-24 | 2018-01-18 | タルケット・ゲーデーエル | フロアカバー内に圧力センサを備えたモニタリングシステム |
JP2016127286A (ja) * | 2014-12-31 | 2016-07-11 | エルジー ディスプレイ カンパニー リミテッド | 多層可変素子及び表示装置 |
US9836125B2 (en) | 2014-12-31 | 2017-12-05 | Lg Display Co., Ltd. | Multilayer transformable device and display device comprising the same |
TWI631740B (zh) * | 2014-12-31 | 2018-08-01 | Lg顯示器股份有限公司 | 多層可變形裝置及包含該多層可變形裝置的顯示裝置 |
JP2018532892A (ja) * | 2015-10-12 | 2018-11-08 | サンコ テキスタイル イスレットメレリ サン ベ ティク エーエスSanko Tekstil Isletmeleri San. Ve Tic. A.S. | 織布 |
JP2018087801A (ja) * | 2016-11-18 | 2018-06-07 | 株式会社リコー | センサ及びセンサシステム |
JP2018116691A (ja) * | 2016-12-13 | 2018-07-26 | イマージョン コーポレーションImmersion Corporation | 近接性に基づく触覚フィードバックのためのシステム及び方法 |
JP2020516227A (ja) * | 2017-04-04 | 2020-05-28 | ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエーツ,ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングW.L. Gore & Associates, Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | 強化されたエラストマー及び統合電極を含む誘電複合体 |
JP7044802B2 (ja) | 2017-04-04 | 2022-03-30 | ダブリュ.エル.ゴア アンド アソシエーツ,ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 強化されたエラストマー及び統合電極を含む誘電複合体 |
US11535017B2 (en) | 2017-04-04 | 2022-12-27 | W. L. Gore & Associates Gmbh | Dielectric composite with reinforced elastomer and integrate electrode |
WO2023242898A1 (ja) * | 2022-06-13 | 2023-12-21 | 順治 曽根 | センサ |
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Publication number | Publication date |
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