KR102115870B1 - 소자, 셀, 및 발전 디바이스 - Google Patents

소자, 셀, 및 발전 디바이스 Download PDF

Info

Publication number
KR102115870B1
KR102115870B1 KR1020187024752A KR20187024752A KR102115870B1 KR 102115870 B1 KR102115870 B1 KR 102115870B1 KR 1020187024752 A KR1020187024752 A KR 1020187024752A KR 20187024752 A KR20187024752 A KR 20187024752A KR 102115870 B1 KR102115870 B1 KR 102115870B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
intermediate layer
rubber
electrode
electrodes
pair
Prior art date
Application number
KR1020187024752A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20180107190A (ko
Inventor
도모아키 스가와라
츠네아키 곤도
유코 아리즈미
준이치로 나토리
미즈키 오타기리
마유카 아라우미
메구미 기타무라
다카히로 이마이
마키토 나카시마
히데유키 미야자와
Original Assignee
가부시키가이샤 리코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 리코 filed Critical 가부시키가이샤 리코
Publication of KR20180107190A publication Critical patent/KR20180107190A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102115870B1 publication Critical patent/KR102115870B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H01L41/113—
    • H01L41/047—
    • H01L41/083—
    • H01L41/193—
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00—Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/04—Friction generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/50—Piezoelectric or electrostrictive devices having a stacked or multilayer structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/85—Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/857—Macromolecular compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Treatments Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

소자(1)은 전극들의 쌍(2 및 3)과, 전극들의 쌍(2 및 3) 사이에 배치되고 홀전자를 포함하는 실리콘 화합물을 재료로 포함한 변형성을 갖춘 중간 층(4)을 포함한다. 중간 층(4)은 홀전자를 가진 입자를 포함할 수 있다. 중간 층(4)은 고무 탄성을 가질 수 있다. 중간 층(4)은 전자 스핀 공명(ESR) 디바이스를 이용하여 -150 ℃의 환경 온도에서 측정될 때, 2.070 내지 2.001의 g 값에서 적어도 하나의 피크를 가질 수 있다. 중간 층(4)은 전자 스핀 공명(ESR) 디바이스를 이용하여 -150 ℃의 환경 온도에서 측정될 때, 2.070 내지 2.001의 g 값에서 적어도 하나의 피크를 가질 수 있다.

Description

소자, 셀, 및 발전 디바이스
본 발명은 소자, 셀, 및 발전 디바이스에 관한 것이다.
관련 분야에는, 도로, 교량, 건축물과 같은 구조물의 진동, 자동차 및 철도 차량과 같은 이동 물체의 진동, 사람의 운동에 의한 진동, 및 파력 또는 풍력에 의해 야기된 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 효율적으로 활용하는 기술이 개발되었다.
이러한 기술의 예는 표면을 손가락 등으로 긁는 것에 의해 비교적 작은 외력으로 전기가 취해질 수 있는 압전 소자가 개시되어 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 내지 4 참조).
이 압전 소자는, 예를 들어 진동과 같은 외력에 의해 압전 소자에 변형이 가해질 때 압전 소자의 표면 상에 전하가 유도되는 현상을 이용하고 있다.
특허 문헌 1: 일본 특허공개 2015-198154호 공보 특허 문헌 2: WO 2013/157643 특허 문헌 3: 일본 특허 5699641호 공보 특허 문헌 4: 일본 특허 3694740호 공보
그러나 종래의 압전 소자는 소자 자체가 딱딱하고, 소자에 힘을 효율적으로 전달하기 위해서는 강성 구조를 필요로 한다.
본 발명은 이러한 상황을 감안하여 이루어진 것으로, 외력을 전기 에너지로 변환하는 변형성을 가진 신규한 소자의 제공을 주된 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 소자는 전극들의 쌍; 및 상기 전극들의 쌍 사이에 배치되고, 홀전자를 포함하는 실리콘 화합물을 재료로서 포함하는, 변형성을 갖춘 중간 층을 포함한다.
본 발명은 외력을 전기 에너지로 변환하는 변형성을 가진 새로운 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발전 소자를 나타내는 도면이다.
도 2는 표면 개질 처리 및 불활성화 처리가 수행되는 중간 층(실리콘 고무)의 XPS 측정 결과를 나타내는 특성도이다.
도 3은 도 2에서 측정된 중간 층의 Si2p 결합 에너지의 두께 방향의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 4는 미처리된 중간 층(실리콘 고무)의 XPS 측정 결과를 나타내는 특성도이다.
도 5는 도 4에서 측정된 중간 층의 Si2p 결합 에너지의 두께 방향의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 6은 표면 개질 처리 및 불활성화 처리가 수행되는 중간 층을 갖는 소자의 특성을 설명하기 위한 개략적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 소자의 전체 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 8a는 도 7에 나타낸 소자가 셀 형상을 갖게될 때의 구성의 일례를 나타내는 단면도이다.
도 8b는 도 7에 나타낸 소자들(1)이 서로 연결되고 나란히 배열되어 하나의 발전 소자가 되는 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
도 9a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 고정 방법의 구성의 일례를 나타내는 부분 확대 측면도이다.
도 9b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 고정 방법의 구성의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 10a는 본 발명의 제4 실시예에 따른 고정 방법의 구성의 다른 일례를 나타내는 부분 확대 측면도이다.
도 10b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 고정 방법의 구성의 다른 일례를 나타내는 상면도이다.
도 11은 진동 평가를 위해 이용된 진동 평가 디바이스의 구성의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12a는 내구성 평가를 위해 이용된 굴곡 테스트 디바이스의 동작의 굴곡 이전 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12b는 내구성 평가를 위해 이용된 굴곡 테스트 디바이스의 동작의 굴곡 이후 상태의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13a는 중간 층의 ESR 측정 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 13b는 중간 층의 ESR 측정 결과의 다른 일례를 나타내는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 도면들을 참조하여 설명한다. 도 1 내지 도 6는 제1 실시예를 나타낸다.
개요
도 1은 본 실시예에 따른 소자의 개략적 단면도이다. 소자(1)는 서로 대향하는 제1 전극(2) 및 제2 전극(3)과, 제1 및 제2 전극(2, 3) 사이에 배치되고, 고무 또는 고무 조성물로 형성되는 중간 층(4)을 포함한다.
상세한 내용
제1 전극 및 제2 전극
제1 전극(2), 및 제2 전극(3)의 재질, 모양, 크기, 구조는 제한되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
제1 전극(2) 및 제2 전극(3)에서 그 재질, 모양, 크기, 구조는 동일하거나 또는 상이할 수 있으나, 동일한 것이 바람직하다.
제1 전극(2), 및 제2 전극(3)의 재질의 예들은 금속, 탄소계 도전성 재료, 도전성 고무 조성물, 도전성 폴리머, 및 산화물을 포함한다.
금속의 예들은 금, 은, 구리, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 탄탈룸, 니켈, 및 인청동을 포함한다. 탄소계 도전성 재료의 예들은 탄소 나노튜브, 탄소 섬유, 흑연을 포함한다. 도전성 고무 조성물의 예들은 도전성 필러 및 고무를 함유하는 조성물을 포함한다. 도전성 폴리머의 예들은 폴리에틸렌 디옥시티오펜(PEDOT), 폴리피롤, 및 폴리아닐린을 포함한다. 산화물의 예들은 인듐 주석 산화물(ITO), 인듐 산화 아연 산화물(IZO), 및 아연 산화물을 포함한다.
도전성 필러의 예들은 탄소 재료(예를 들어, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 섬유(CF), 탄소 나노섬유(CNF), 탄소 나노튜브(CNT), 및 그래핀), 금속 필러(금, 은, 백금, 구리, 알루미늄, 및 니켈), 도전성 고분자 재료(폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리파라페닐렌, 및 폴리파라페닐렌 비닐렌 중 임의의 것의 유도체, 또는 음이온 또는 양이온으로 대표되는 도펀트가 첨가되는 유도체), 및 이온성 액체를 포함한다. 이들은 1 종 단독으로 사용될 수 있고, 또는 2 종 이상이 병용될 수도 있다.
고무의 예들은 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 천연 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 니트릴 고무, 플루오로고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 폴리이소부틸렌, 및 변성 실리콘을 포함한다. 이들은 1 종 단독으로 사용될 수 있고, 또는 2 종 이상이 병용될 수도 있다.
제1 전극(2)의 형상 및 제2 전극(3)의 형상의 예들은 박막을 포함한다. 제1 전극(2)의 구조, 및 제2 전극(3)의 구조의 예들은 직물, 부직포, 편물, 망사, 스폰지, 섬유 탄소 재료들이 겹쳐 형성된 부직포를 포함할 수 있다.
전극의 평균 두께는 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 도전성 및 가요성 측면에서, 전극의 평균 두께는 바람직하게는 0.01㎛ 내지 1mm이고, 보다 바람직하게는 0.1㎛ 내지 500㎛이다. 평균 두께가 0.01㎛ 이상일 때, 기계적 강도는 적정하며, 도전성은 향상된다. 평균 두께가 1mm 이하일 때, 소자는 변형가능하고, 발전 성능은 양호하다.
중간 층
중간 층(4)은 가요성을 갖는다.
중간 층(4)은 다음의 조건 (1) 및 조건 (2) 중 적어도 하나를 충족한다. 조건 (1): 중간 층(4)의 표면에 직교하는 방향으로 중간 층(4)이 가압될 때, 중간 층(4)의 제1 전극(2) 측(한 측)의 변형량은 중간 층(4)의 제2 전극(3) 측(다른 측)의 변형량과 상이하다.
조건 (2): 중간 층(4)의 제1 전극(2) 측에서 10㎛ 밀어넣을 때의 유니버설 경도(H1)는 중간 층(4)의 제2 전극(3) 측에서 10㎛ 밀어넣을 때의 유니버설 경도(H2)와 상이하다.
중간 층(4)으로, 상기 설명된 바와 같이, 양면 간에 변형량 또는 경도는 상이하여, 큰 발전량이 얻어질 수 있다.
본 발명에서, 변형량은 다음의 조건들 하에서 중간 층(4)를 압자에 대고 눌렀을 때, 압자의 최대 누름 깊이이다.
측정 조건
측정기: Fischer Instruments K.K.에 의해 제조된 마이크로 경도계 WIN-HUD
압자: 136 °의 대면 각도를 갖는 사각 피라미드 다이아몬드 압자
초기 하중: 0.02mN
최대 하중: 1mN
초기 하중에서 최대 하중까지 하중 증가 시간: 10 초
유니버설 경도는 다음과 같은 방법을 사용함으로써 구할 수 있다.
측정 조건
측정기: Fischer Instruments K.K.에 의해 제조된 마이크로 경도계 WIN-HUD
압자: 136 °의 대면 각도를 갖는 사각 피라미드 다이아몬드 압자
누름 깊이: 10㎛
초기 하중: 0.02mN
최대 하중: 100mN
초기 하중에서 최대 하중까지 하중 증가 시간: 50 초
유니버설 경도(H1)와 유니버설 경도(H2) 간의 비(H1/H2)는 바람직하게는 1.01 이상이고, 더욱 바람직하게는 1.07 이상이고, 특별히 바람직하게는 1.13 이상이다. 비(H1/H2)의 상한치는 제한되지 않으며, 예를 들어, 사용 상태에서 요구되는 가요성의 정도 및 사용 상태에서의 부하에 기초하여 적절히 선택된다. 비(H1/H2)의 상한치는 바람직하게는 1.70 이하이다. 여기서, H1은 상대적으로 딱딱한 표면의 유니버설 경도이며, H2는 상대적으로 부드러운 표면의 유니버설 경도이다.
중간 층(4)의 재질은 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 고무 또는 고무 조성물이 중간 층(4)의 재질로서 사용될 수 있다. 고무의 예들은 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 천연 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 니트릴 고무, 플루오로고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 폴리이소부틸렌, 및 변성 실리콘을 포함한다. 이들은 1 종 단독으로 사용될 수 있고, 또는 2 종 이상이 병용될 수도 있다. 이 중에서도 실리콘 고무가 바람직하다.
실리콘 고무는 실록산 결합을 갖는 고무이면 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 실리콘 고무의 예들은 디메틸 실리콘 고무, 메틸페닐 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 및 변성 실리콘 고무(예를 들어, 아크릴-변성, 알키드-변성, 에스테르-변성, 및 에폭시-변성)을 포함한다. 이들은 1 종 단독으로 사용될 수 있고, 또는 2 종 이상이 병용될 수도 있다.
고무 조성물의 예들은 필러 및 고무를 함유하는 조성물을 포함한다. 이 중에서도 실리콘 고무를 함유하는 실리콘 고무 조성물은 발전 성능이 높기 때문에 바람직하다.
필러의 예들은 유기 필러, 무기 필러, 및 유기-무기 복합 필러를 포함한다. 유기 필러는 유기 화합물이면 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 유기 필러의 예들은 아크릴 미립자, 폴리스티렌 미립자, 멜라민 미립자, 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 플루오로레진 입자, 실리콘 파우더(실리콘 레진 파우더, 실리콘 고무 파우더, 실리콘 복합 파우더), 고무 파우더, 목분, 펄프, 및 전분을 포함한다. 무기 필러는 무기 화합물이면 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
무기 필러의 예들은 산화물, 수산화물, 탄산염, 황산염, 규산염, 질화물, 탄소, 금속, 또는 기타 화합물을 포함한다.
산화물의 예들은 실리카, 규조토, 알루미나, 아연 산화물, 티타늄 산화물, 철 산화물, 및 마그네슘 산화물을 포함한다.
수산화물의 예들은 알루미늄 수산화물, 칼슘 수산화물, 및 마그네슘 수산화물을 포함한다.
탄산염의 예들은 칼슘 탄산염, 마그네슘 탄산염, 바륨 탄산염, 하이드로탈사이트를 포함한다.
황산염의 예들은 알루미늄 황산염, 칼슘 황산염, 및 바륨 황산염을 포함한다.
규산염의 예들은 칼슘 규산염(규회석, 조노토라이트(zonotlite)), 지르콘 규산염, 고령토, 활석, 운모, 제올라이트, 펄라이트, 벤토나이트, 몽모로나이트, 세리사이트, 활성 백토, 유리, 중공 유리 구슬을 포함한다.
질화물의 예들은 알루미늄 질화물, 실리콘 질화물, 및 붕소 질화물을 포함한다.
탄소의 예들은 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 플러렌(유도체 포함), 및 그래핀을 포함한다.
금속의 예들은 금, 은, 백금, 구리, 철, 알루미늄, 및 니켈을 포함한다.
기타 화합물의 예들은 포타슘 티탄산, 바륨 티탄산, 스트론튬 티탄산, 지르콘산 납 티탄산, 실리콘 탄화물, 및 몰리브덴 황화물을 포함한다. 무기 필러는 표면 처리될 수 있다.
유기-무기 복합 필러는 유기 화합물과 무기 화합물을 분자 수준에서 결합한 화합물이면 특별히 제한되지 않는다.
유기-무기 복합 필러의 예들은 실리카-아크릴 복합 미립자, 및 실세스퀴옥산을 포함한다.
필러의 평균 입자 직경은 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 필러의 평균 입자 직경은 바람직하게는 0.01㎛ 내지 30㎛이고, 더욱 바람직하게는 0.1㎛ 내지 10㎛이다. 몇몇 경우에 있어서, 평균 입자 직경이 0.01㎛ 이상이면 발전 성능은 향상된다. 평균 입자 직경이 30㎛ 이하일 때, 중간 층(4)은 변형가능하며, 발전 성능은 증가되도록 시도될 수 있다.
평균 입자 직경은 공지의 입자 크기 분포 측정 디바이스, 예를 들면, Microtrac HRA(Nikkiso Co., Ltd.에 의해 제조됨)을 이용함으로써 공지의 방법에 따라 측정될 수 있다.
필러의 함량은 고무의 100 pts.mass에 대하여 바람직하게는 0.1 pts.mass 내지 100 pts.mass이고, 더욱 바람직하게는 1 pts.mass 내지 50 pts.mass이다. 몇몇 경우에 있어서, 함량이 0.1 pts.mass 이상일 때, 발전 성능은 향상될 수 있다. 함량이 100 pts.mass 이하일 때, 중간 층(4)은 변형가능하며, 발전 성능의 증가가 도모될 수 있다.
기타 성분들은 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 기타 성분들의 예들은 첨가제를 포함한다. 기타 성분들의 함량은 본 발명의 목적을 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 선택될 수 있다.
첨가제의 예들은 가교제, 반응 제어제, 충전제, 보강재, 산화 방지제, 도전성 제어제, 착색제, 가소제, 가공 보조제, 난연제, 자외선 흡수제, 점착 부여제, 틱소트로피 부여제를 포함한다.
중간 층(4)을 구성하는 재료의 조제 방법은 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 고무 조성물의 준비 방법에 따라, 고무 조성물은 고무 및 필러를 혼합하는 것, 및 부가적으로 필요에 따라 기타 성분들을 혼합하여, 혼련 및 분산되게 함으로써 준비될 수 있다.
중간 층(4)의 형성 방법은 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 고무 조성물의 박막 형성 방법에 따라, 고무 조성물을 기재 상에 블레이드 코팅, 다이 코팅, 딥 코팅 등에 의해 도포하고, 그 후 열 또는 전자 빔 등으로 경화하는 방법이 예시된다.
중간 층(4)의 평균 두께는 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 변형 추종성의 관점에서 중간 층(4)의 평균 두께는 바람직하게 1㎛ 내지 10mm, 더욱 바람직하게는 20㎛ 내지 1mm이다. 평균 두께가 바람직한 범위 내이면, 성막성이 확보될 수 있고, 변형이 억제되지 않아, 양호한 발전이 수행될 수 있다.
중간 층(4)은 절연성을 갖는 것이 바람직하다. 절연성으로서, 108Ωcm 이상의 체적 저항률을 갖는 것이 바람직하고, 1010Ωcm 이상의 체적 저항률을 갖는 것이 보다 바람직하다. 중간 층(4)은 복층 구조를 가질 수 있다.
표면 개질 처리 및 불활성화 처리
중간 층(4)의 양면 간의 변형량 또는 경도를 상이하게 하는 방법으로서, 표면 개질 처리, 불활성화 처리가 예시된다. 이러한 처리 모두가 수행될 수 있거나, 또는 이들 중 하나만이 수행될 수도 있다.
표면 개질 처리
표면 개질 처리의 예들은 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 전자 빔 조사 처리, 자외선 조사 처리, 오존 처리, 방사선(X 선, α 선, β 선, γ 선, 중성선) 조사 처리를 포함한다. 이러한 처리 중에, 처리 속도 측면에서, 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 전자 빔 조사 처리가 바람직하다. 그러나, 처리가 어느 정도의 조사 에너지를 갖고 재료를 개질할 수 있는 것이라면, 실시예는 이에 제한되지 않는다.
플라즈마 처리
플라즈마 처리의 경우, 플라즈마 발생 디바이스는 예를 들어, 평행 평판형, 용량성 결합형, 및 유도 결합형 외에 대기압 플라즈마 디바이스일 수 있다. 내구성의 관점에서, 감압 플라즈마 처리가 바람직하다.
플라즈마 처리에 있어서 반응 압력은 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 반응 압력은 바람직하게 0.05Pa 내지 100Pa이고, 더욱 바람직하게는 1Pa 내지 20Pa이다.
플라즈마 처리에 있어서 반응 분위기는 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 반응 분위기로서, 예를 들어, 불활성 가스, 희 가스, 산소와 같은 가스가 유효하다. 효과의 지속성 관점에서, 아르곤이 바람직하다.
이 경우, 산소 분압은 바람직하게 5,000ppm 이하이다. 반응 분위기의 산소 분압이 5,000ppm 이하일 때, 오존의 발생은 억제될 수 있고, 오존 처리 디바이스의 사용이 방지될 수 있다.
플라즈마 처리에 있어서 조사 전력량은 (출력 × 조사 시간)에 의해 규정된다. 조사 전력량은 바람직하게는 5Wh 내지 200Wh이고, 더욱 바람직하게는 10Wh 내지 50Wh이다. 조사 전력량이 바람직한 범위인 경우, 중간 층(4)에 발전 기능이 부가될 수 있고, 과잉 조사로 인해 내구성이 저하되지 않는다.
코로나 방전 처리
코로나 방전 처리에 있어서 인가 에너지(누적 에너지)는 바람직하게는 6J/cm2 내지 300J/cm2이고, 보다 바람직하게는 12J/cm2 내지 60J/cm2이다. 인가 에너지가 바람직한 범위 내이면, 중간 층(4)에 발전 기능이 부여될 수 있고, 과잉 조사로 인해 내구성이 저하되지 않는다.
전자 빔 조사 처리
전자 빔 조사 처리의 조사량은 바람직하게는 1kGy 이상이고, 보다 바람직하게는 300kGy 내지 10MGy이다. 조사량이 바람직한 범위 내이면, 중간 층(4)에 발전 기능이 부가될 수 있고, 과잉 조사로 인해 내구성이 저하되지 않는다.
전자 빔 조사 처리의 반응 분위기는 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 아르곤, 네온, 헬륨, 질소와 같은 불활성 가스가 충전되고, 산소 분압은 5,000ppm 이하가 되는 것이 바람직하다. 반응 분위기의 산소 분압이 5,000ppm 이하일 때, 오존의 발생은 억제될 수 있고, 오존 처리 디바이스의 사용이 방지될 수 있다.
자외선 조사 처리
자외선 조사 처리의 자외선은 바람직하게는 365nm 이하 및 200nm 이상의 파장을 갖고, 보다 바람직하게는 320nm 이하 및 240nm 이상의 파장을 갖는다.
자외선 조사 처리의 적산 광량은 바람직하게는 5 J/cm2 내지 500 J/cm2이고, 보다 바람직하게는 50 J/cm2 내지 400 J/cm2이다. 적산 광량이 바람직한 범위 내이면, 중간 층(4)에 발전 기능이 부가될 수 있고, 과잉 조사로 인해 내구성이 저하되지 않는다.
자외선 조사 처리의 반응 분위기는 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 아르곤, 네온, 헬륨, 질소와 같은 불활성 가스가 충전되고, 산소 분압은 5,000ppm 이하가 되는 것이 바람직하다. 반응 분위기의 산소 분압이 5,000ppm 이하일 때, 오존의 발생은 억제될 수 있고, 오존 처리 디바이스의 사용이 방지될 수 있다.
종래 기술에서, 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 자외선 조사 처리, 전자 빔 조사 처리 등에 의해 여기 또는 산화됨으로써 활성기를 형성하고 층간 접착 강도를 높이는 기법이 개발되어 있다. 그러나 그 기법은 층간에만 적용되며, 이것이 오히려 이형성을 저하시키기 때문에 최외측 표면에 기법을 적용하는 것이 바람직하지 않은 것으로 밝혀졌다. 반응은 산소 풍부 상태에서 수행되고, 효과적으로 반응 활성기(수산기)를 도입하고 있다. 따라서 이러한 종래 기술은 본 발명에 따른 표면 개질 처리와는 본질이 다르다.
본 발명에 따른 표면 개질 처리는 산소량이 적고 감압된 반응 환경에서의 처리(예를 들어, 플라즈마 처리)여서, 표면의 재 가교 및 결합이 촉진되고, 예를 들어, "높은 결합 에너지를 갖는 Si-O 결합의 증가"로 인하여 내구성이 향상된다.
또한, 이형성은 "가교 밀도의 향상에 의해 야기된 치밀화"로 인하여 향상될 것으로 생각된다. 또한, 본 발명에서 일부 활성기들이 형성되지만, 활성기는 후술하는 커플 링제 및 풍건 프로세싱을 사용하여 불활성화된다.
불 활성화 처리
중간 층(4)의 표면 상에 다양한 재료들을 이용하여 적절하게 불활성화 처리가 수행될 수 있다.
불활성화 처리는 중간 층(4)의 표면을 불활성화시키는 처리라면 특별히 제한은 없고, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 불활성화 처리는 불활성화제를 중간 층(4)의 표면에 부여하는 처리일 수 있다. 불활성화는 중간 층(4)의 표면이 화학 반응을 일으키기 어려운 성질을 갖게 변화시키는 것을 의미한다. 이 변화는 불활성화제제가 플라즈마 처리, 코로나 방전 처리, 자외선 조사 처리, 및 전자 빔 조사 처리를 통한 여기 또는 산화에 의해 발생한 활성기(예를 들어, -OH)와 반응하게 하고 중간 층(4)의 표면의 활성도를 낮춤으로써 얻어질 수 있다.
불활성화제의 예들은 비정질 레진, 커플링제를 포함한다. 비정질 레진의 예들은 주쇄에 퍼플루오로폴리에테르 구조를 갖는 레진을 포함한다.
커플링제의 예들은 금속 알콕사이드 및 금속 알콕사이드를 포함하는 용액을 포함한다.
금속 알콕사이드의 예들은 하기 일반식(1)에 의해 표시되는 화합물, 약 2 내지 10의 중합도를 갖는 그 부분 가수분해 중축합 물 또는 이들의 혼합물을 포함한다.
R1 (4-n)Si(OR2)n ... 일반식(1)
일반식(1)에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 1 내지 10의 탄소수를 갖는 직쇄 또는 측쇄 알킬기, 알킬 폴리에테르 체인, 및 아릴기 중 임의의 것을 나타낸다.
여기서, n은 2 내지 4의 정수를 나타낸다.
예를 들어, 불활성화 처리는 고무와 같은 중간 층 전구체에 표면 개질 처리를 수행하고, 중간 층 전구체의 표면에 불활성화제를 도포하거나 또는 디핑 등에 의해 불활성화제로 함침시킴으로써 수행될 수 있다.
중간 층 전구체로서 실리콘 고무를 이용한 경우, 실리콘 고무는 표면 개질 처리가 수행된 후 공기 중에 방치하여 풍건되게 함으로써 불활성될 수 있다.
중간 층(4)의 두께 방향의 산소 농도 프로파일은 바람직하게 국소 최대치를 갖는다. 중간 층(4)의 두께 방향의 탄소 농도 프로파일은 바람직하게 국소 최소치를 갖는다.
중간 층(4)에서, 산소 농도의 프로파일이 국소 최대치를 나타내는 위치는 바람직하게 탄소 농도의 프로파일이 국소 최소치를 나타내는 위치와 매칭된다.
산소 농도의 프로파일 및 탄소 농도의 프로파일은 X 선 광전자 분광 분석법(XPS)을 사용함으로써 얻어질 수 있다.
측정 방법의 예들은 다음의 방법을 포함한다.
측정 방법
측정 디바이스: ULVAC-PHI, Inc.에 의해 제조되는 Ulvac-PHI QuanteraSXM
측정 광원: Al(모노)
측정 출력: 100㎛φ, 25.1W
측정 영역: 500㎛ x 300㎛
경로 에너지: 55eV (좁은 스캔)
에너지 스텝: 0.1eV (좁은 스캔)
상대 감도 계수: PHI의 상대 감도 계수가 사용된다.
스퍼터링 소스: C60 클러스터 이온
이온 건 출력: 10kV, 10nA
래스터 제어: (X = 0.5, Y = 2.0) mm
스퍼터링 속도: 0.9 nm/min (SiO2 변환)
XPS는 광전자 효과로 인해 점핑 아웃(jumping out)하는 전자를 포착함으로써, 측정 대상물에서 원자 농도 및 결합 상태를 알 수 있다.
실리콘 고무는 실록산 결합을 가지며, 주성분 Si, O 및 C를 포함한다. 따라서 중간 층(4)의 재질로서 실리콘 고무를 이용한 경우, XPS의 넓은 스캔 스펙트럼이 측정되고, 각각의 원소의 상대 피크 강도 비에 기초하여 표면 층으로부터 내부까지 존재하는 각각의 원자의 깊이 방향의 원자 농도가 얻어질 수 있다. 도 2는 그 일례를 나타낸다. 여기서, 원자들은 Si, O, 및 C이며, 원자 농도는 (atomic%)이다.
도 2는 실리콘 고무를 사용하고, 표면 개질 처리(플라즈마 처리) 및 불활성 처리를 수행함으로써 얻어진 중간 층(4)의 샘플이다. 도 2에서, 가로축은 표면으로부터 내부 방향으로의 분석 깊이를 나타내며, 세로축은 원자 농도를 나타낸다.
실리콘 고무의 경우에, Si의 2p 궤도의 전자의 점핑-아웃 에너지를 측정함으로써, 실리콘에 결합된 원소 및 결합 상태가 발견될 수 있다. 따라서, Si의 결합 상태를 나타내는 Si2p 궤도의 좁은 스캔 스펙트럼으로부터 피크 분리가 수행되고, 화학 결합 상태가 얻어진다.
도 3은 그 결과를 나타낸다. 도 3의 측정 대상은 도 2의 측정을 위해 이용된 샘플이다. 도 3에서 가로축은 결합 에너지를 나타내고, 세로축은 강도 비율을 나타낸다. 아래에서 위로의 방향은 깊이 방향의 측정 스펙트럼을 나타낸다.
일반적으로 피크 시프트의 양은 결합 상태에 의존하는 것으로 알려져 있으며, 실시예에 따른 실리콘 고무의 경우, Si2p 궤도에서 높은 에너지 측을 향해 피크가 이동하는 것은 Si에 결합되는 산소 원자의 수가 증가됨을 보여준다.
따라서, 실리콘 고무에 표면 개질 처리 및 불활성화 처리가 수행되면, 산소 원자는 표면으로부터 내부를 향해 증가되어 국소 극대치를 가지며, 탄소 원자는 감소되어 국소 극소치를 갖는다. 깊이 방향으로 분석이 또한 수행되면, 산소 원자는 감소되고 탄소 원자는 증가되어, 처리되지 않은 실리콘 고무와 실질적으로 동등한 원자 농도가 달성된다.
도 2의 α의 위치에서 검출된 산소의 국소 최대치는 고 에너지 측을 향한 Si2p 결합 에너지 시프트(도 3의 α의 위치)와 매칭되고, 이는 산소 원자에서의 증가가 Si에 결합된 산소 원자의 수로부터 초래되는 것을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 처리되지 않은 실리콘 고무를 유사하게 분석함으로써 얻어진 결과를 나타낸다.
도 4에는, 도 2에 예시된 것과 같은 산소 농도의 국소 최대치 및 탄소 농도의 국소 최소치는 보이지 않는다. 도 5를 참조하여, Si2p 결합 에너지 시프트는 고 에너지 측에으로 시프트하는 것이 발견되지 않아, Si에 결합된 산소 원자들의 수는 변화하지 않은 것으로 확인되었다.
상기 설명된 바와 같이, 커플링제와 같은 불활성화제를 중간 층(4)의 표면에 도포하거나 또는 디핑에 의해 불활성화제를 그 표면에 침투시킴으로써, 불활성화제는 중간 층(4)에 침투된다. 커플링제가 일반식(1) 등으로 표시되는 화합물인 경우, 중간 층(4)에서는 폴리오르가노실록산이 농도 분포를 가지고 존재하며, 이 분포는 폴리오르가노실록산에 함유된 산소 원자가 깊이 방향으로 국소 최대치를 갖도록 분포된다.
결과적으로 중간 층(4)은 3 내지 4 개의 산소 원자에 결합된 실리콘 원자를 갖는 폴리오르가노실록산을 함유한다.
또한, 불활성화 처리 방법은 디핑 방법으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 플라즈마 CVD, PVD, 스퍼터링, 진공 증착, 및 연소 화학 기상 증착과 같은 방법이 사용될 수 있도록, 폴리오르가노실록산에 포함된 산소 원자가 중간 층(4)의 깊이 방향(두께 방향)으로 국소 최대치를 갖는 분포를 구현하는 것이면 충분하다.
중간 층(4)은 정지 상태에서 초기 표면 전위를 가질 필요는 없다. 정지 상태에서 초기 표면 전위는 다음의 측정 조건 하에서 측정될 수 있다. 여기에서, "초기 표면 전위를 가지지 않는다"는 것은 다음 측정 조건 하에서 측정했을 때, 전위가 ± 10V 이하인 것을 의미한다.
측정 조건
전처리: 30 ℃의 온도 및 40 %의 상대 습도를 갖는 분위기에서 24 시간 정지한 후, 정전기를 60초 동안(Keyence에 의해 제조된 SJ-F300을 사용하여) 제거한다.
디바이스: Treck Model344
측정 프로브: 6000B-7C
측정 거리: 2mm
측정 스폿 직경: 직경 10mm
본 실시예에 따른 소자(1)에서, 마찰 전기와 유사한 메커니즘에 의해 야기된 정전기와 내부 전하 보유 의해 야기된 표면 전위차의 발생은 중간 층(4)의 양면 간의 경도 차이에 기초한 변형량의 차이에 기인하는 캐패시턴스의 편차를 창출함으로써, 전하가 이동하여 발전하는 것으로 추측된다.
소자(1)는 중간 층(4)과 제1 전극(2) 및 제2 전극(3) 중 임의의 하나 사이에 공간을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 발전량은 증가될 수 있다.
공간을 제공하는 방법은 제한되는 것은 아니며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 중간 층(4)과 제1 전극(2) 및 제2 전극(3) 중 적어도 하나 사이에 스페이서가 배열될 수 있다.
스페이서의 재질, 모양, 크기, 구조 등은 제한되지 않으며, 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 스페이서의 재질의 예들은 고분자 재료, 고무, 금속, 도전성 고분자 재료, 및 도전성 고무 조성물을 포함한다.
고분자 재료의 예들은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리이미드 레진, 플루오로레진, 및 아크릴 레진을 포함한다. 고무의 예들은 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 천연 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 니트릴 고무, 플루오로고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 폴리이소부틸렌, 및 변성 실리콘을 포함한다.
금속의 예들은 금, 은, 구리, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 탄탈룸, 니켈, 및 인청동을 포함한다. 도전성 고분자 재료의 예들은 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 및 폴리아닐린을 포함한다. 도전성 고무 조성물의 예들은 도전성 필러 및 고무를 함유하는 조성물을 포함한다. 도전성 필러의 예들은 탄소 재료(예를 들어, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙, 흑연, 탄소 섬유, 탄소 섬유, 탄소 나노섬유, 탄소 나노튜브, 및 그래핀), 금속(예를 들어, 금, 은, 백금, 구리, 철, 알루미늄, 및 니켈), 도전성 고분자 재료(예를 들어, 폴리티오펜, 폴리아세틸렌, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리파라페닐렌, 및 폴리파라페닐렌 비닐렌 중 임의의 것의 유도체, 또는 음이온 또는 양이온으로 대표되는 도펀트가 첨가되는 유도체), 및 이온성 액체를 포함한다.
고무의 예들은 실리콘 고무, 변성 실리콘 고무, 아크릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리설파이드 고무, 우레탄 고무, 부틸 고무, 플루오로실리콘 고무, 천연 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 니트릴 고무, 플루오로고무, 이소프렌 고무, 부타디엔 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌 고무, 폴리이소부틸렌, 및 변성 실리콘을 포함한다.
스페이서의 형태의 예들은 시트, 필름, 직포, 부직포, 메쉬, 및 수세미를 포함한다.
스페이서의 형상, 크기, 두께, 설치 장소는 소자의 구조에 따라 적절하게 선택될 수 있다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 제1 전극을 a로, 중간 층을 b로, 제2 전극을 c로 표시하면, 중간 층 b의 제 1 전극 a 측 상에 상기 설명된 표면 개질 처리 또는 불활성화 처리 을 수행한 경우, 중간 층 b의 제1 전극 a 측이 제2 전극 c 측보다 단단해진다. 따라서 유니버설 경도는 H1> H2로 나타내진다.
따라서, 동일한 변형 부여 힘인 가압력(F)이 제1 전극 a 측 및 제2 전극 c 측에 작용하면, 중간 계층 b의 제1 전극 a 측의 변형의 정도가 제2 전극 c 측보다 작아진다.
하기에서는 본 발명의 제1 예에 따른 중간 층(4)의 상세한 구성에 대해 설명한다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 소자(1)는 한 쌍의 전극으로서의 제1 및 제2 전극(2 및 3), 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 배열되고 변형성을 갖춘 중간 층(4), 작동 체크를 위한 감지 수단으로서 기능하는 LED(30), 및 정류 회로(40)를 포함한다.
소자(1)는 또한 제1 전극(2), 제2 전극(3), 및 중간 층(4)을 덮도록 형성된 외장 부재로서 역할을 하는 PET 필름(50)을 포함한다.
중간 층(4)은 코로나 방전에 의해 실리콘 고무 부재에 표면 개질 처리를 수행함으로써 형성되는 고무 또는 고무 조성물이다.
중간 층(4)에 이용되는 실리콘 고무 부재는 실리콘 고무(Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.에 의해 제조되는 KE-1603)가 사용되며, 막 두께는 약 100 ± 10㎛이다. 즉, 중간 층(4)은 실리콘 화합물을 재료로 포함한다.
실리콘 고무 부재는 재료가 되는 실리콘 고무 상의 블레이드 도장을 수행하고, 30 분 동안 120℃에서 고온 소성한 후,100V의 인가 전압 및 500J/cm2의 적산 에너지로 코로나 방전 처리를 수행하고, 실리콘 고무를 세로 20mm 가로 50mm의 직사각 형상으로 가공함으로써 얻어진다.
여기서, 중간 층(4)은 실리콘 화합물을 재료로 포함하는 고무 또는 고무 조성물인 것으로 추정되나, 이에 제한되는 것은 아니다. 중간 층(4)은 실리콘 화합물을 재료로 포함하고 변형성을 구비하는 임의의 물질일 수 있다. 변형성은 가요성 및 고무 탄성을 포함한다. 보다 상세하게는, 변형성은 사용자에 의해 인가되는 외력에 의해 변형되는 정도의 변형성을 나타낸다.
제1 전극(2)은 실리콘 고무 부재 상에 배치되도록 패터닝된다.
도 7에 예시된 바와 같이, LED(30)는 정류 회로(40)와 연결되고, 정류 회로(40)의 통전을 감지함으로써 점등된다. 하기의 설명에서, 소자(1)의 전극들 사이에 발생하는 전압 또는 중간 층(4)의 상면과 하면 사이의 전압이 측정될 필요가 있는 경우, LED(30)가 연결되는 위치에 오실로스코프와 같은 전압계가 배열될 수 있다.
제1 전극(2), 제2 전극(3), 및 중간 층(4)은 도 8a에 예시된 바와 같이 외장 부재로서의 PET 필름(50)에 덮여 밀봉부(51)에 의해 밀봉된다. 전극들의 쌍(2 및 3)과 중간 층(4)이 외장 부재에 의해 덮여 패키징된 그러한 상태는 특히 "셀 모양"이라는 단어 선택에 의해 나타내진다. 즉, 소자(1)는 도 7에 예시된 모드로 유지될 때, 소자(1)와 정류 회로(40)가 일체로 형성되는 셀로서의 기능을 갖는다. 소자(1)는 도 8b에 예시된 바와 같이나란히 배열되도록 연결될 수 있으며, 하나의 발전 소자가 될 수 있다.
본 실시예에서는, 제2 전극(3)으로서 AL-PET 9-100(PANAC Corporation에 의해 제조됨, 알루미늄 호일의 두께는 9㎛이고, PET 필름의 두께는 100㎛임)가 이용된다.
제2 전극(3)은 연속적인 띠 모양의 전극이며, 중간 층(4)과 접촉하여 배열된다.
또한, 제1 전극(2) 또는 제2 전극(3)과 중간 층(4) 사이에는 스페이서 등이 배열될 수 있다. 이러한 구성에 의하면, 후술하는 바와 같이 중간 층(4)에 박리 정전기가 발생하기 쉬워, 소자(1)의 압전 효과가 향상된다.
다음은 소자(1)의 다른 예들로서 제2 내지 제5 예와 소자(1(와 비교되어야 하는 제1 내지 제3 비교 예의 처리 방법들을 설명한다. 제1 예에 대한 설명과 중복되는 부분에 대해서는 적절하게 설명을 생략한다.
제2 예
제1 예의 플라즈마 처리 대신, UV 조사 램프(Vilber Lourmat에 의해 제조된 VL-215.C)를 이용하여 254nm의 파장, 300J/cm2의 적산 광량, 및 5000ppm 이하의 산소 분압을 갖는 질소 분위기 하의 조건에서 조사 처리가 수행되었으며, 제1 예와 유사하게 소자가 형성되었다.
제3 예
제1 예의 플라즈마 처리 대신, 전자 빔 조사(Hamamatsu Photonics K. K.에 의해 제조된 라인 조사형 저에너지 전자 빔 조사원)를 이용하여 1MGy의 조사량 및 5000ppm 이하의 산소 분압을 갖는 질소 분위기의 조건 하에서 조사 처리가 수행되었고, 제1 예와 유사하게 소자가 형성되었다.
제4 예
제1 전극(2) 및 제2 전극(3)의 고정 구조에 대하여, 도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와 같이, 고정 층(70)이 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 위치되어, 제1 전극(2)을 제2 전극(3)에 접착한다.
이러한 구성에 의해, 소자(1)가 구부러진 경우, 제1 전극(2) 또는 제2 전극(3)과 중간 층(4)은 서로에 대하여 슬라이딩식으로 이동, 즉 슬라이딩한다. 대안적으로, 이 구성 예는 제1 전극(2) 및 PET 필름(50)이 서로에 접착될 뿐만 아니라, 유사하게 제2 전극(3) 및 PET 필름(50)이 서로에 접착되어, 굴곡시에 곡률로 인한 이동 거리(d1)의 차이에 기반하여 슬라이딩식으로 이동되는, 도 10a 및 도 10b에 예시된 바와 같은 구성일 수 있다.
제5 예
중간 층(4)의 실리콘 고무 부재로서, 고무(Toray Industries, Inc.에 의해 제조된 Dow Corning DY35-2147)가 이용된다. 고무는 철 산화물을 재료로 포함한다. 따라서, 고무는 표면 처리에 의해 발생하는 실리콘 화합물로부터 유래되는 홀전자 외에, 철 산화물로부터 유래되는 홀전자도 포함한다.
제1 비교 예
금속 피복 압전 필름 시트(Tokyo Sensor Co., Ltd.에 의해 제조된 200 × 280 × 110 CuNi)은 세로 20mm × 가로 50mm이도록 컷팅되고, 제1 예에서 제1 전극(2)과 제2 전극(3)의 모든 금속 부분은 에칭에 의해 제거되고, 상부 및 하부 전극은 도 8a 및 도 8b에 예시된 바와 같이 서로 연결되어 소자를 형성하였다.
즉, 본 실시예에서는, 압전 필름 시트 상에 코팅되어 있는 CuNi 필름은 전극으로 이용된다.
제2 비교 예
제1 비교 예와 동일한 금속 피복 압전 필름 시트의 상부면 및 하부면은 염화 제2 철 수용액(Sunhayato Corp.에 의해 제조된 H-200A)로 전체적으로 에칭되었다. 이 시트는 제1 예의 실리콘 고무 부재 대신에 넣어져, 소자를 형성하였다.
제3 비교 예
표면 처리가 수행되지 않은 제1 예의 실리콘 고무를 사용하여 소자가 형성되었다.
제4 비교 예
제1 예와 유사한 구성에 대해, 코로나 방전에 의해 전체 폴리프로필렌(PP) 필름을 실질적으로 균일하게 대전 처리를 수행함으로써 얻어진 부재는 세로 20mm × 가로 50mm의 사이즈로 컷팅되어 중간 층(4)으로 사용되었다. 코로나 대전기에서, 코로나 바늘 및 전극은 대향 배열되고, 직류 고압 전원 디바이스(Matsusada Precision Inc.에 의해 제조된 HAR-20R5)에 의해 방전이 수행될 수 있으며, 코로나 바늘과 전극 사이에 그리드가 배열된다. 직류 고압 전원 디바이스와 상이한 그리드를 위한 전원에서으로부터 그리드에 전압이 인가될 수 있다. 다음에 설명되는 방전 조건 하에서 대전되는(일렉트릿이도록 형성되는) 박막은 중간 층(4)으로서 사용되어 소자를 형성하였다.
대전 조건
코로나 바늘 전압: -10kV
그리드 전압: -1 kV
폴리프로필렌으로 이루어진 중간 층(4)의 두 표면 사이의 전위차는 약 200V였다.
제5 비교 예
두께 100㎛의 폴리프로필렌(PP) 필름 전체를 제4 비교 예와 유사하게, 코로나 방전에 의해 실질적으로 균일하게 대전 처리한 것을 사용하였다. 중간 층(4)의 두 표면 사이의 전위차는 제4 비교 예와 유사하게 약 200V였다.
필름은 제4 비교 예와 유사하게 세로 20mm × 가로 50mm로 하고, 제1 예의 실리콘 고무 부재 대신에 넣어지고, 접착제는 제1 전극(2)과 접하는 표면 상에 약 10mm의 규칙적인 간격으로 마스크 패턴을 이용하여 약 1mm의 직경 및 100㎛의 두께를 갖는 도트 모양으로 배열 및 도포되어 제1 전극(2)과 중간 층(4)을 부분적으로 포인트 접착했다.
상기 설명된 바와 같이 형성된 소자들 각각은 다음과 같이 평가되어 표 1에 나타낸 바와 같은 결과를 얻었다. 표 1에 예시된 결과를 참조하여, 제1, 제2, 제3, 제4, 및 제5 예들을 제2 비교 예와 비교하면, 본 발명의 재료 및 구성을 이용하는 소자는 높은 발전 성능을 갖고, 방전 발생에 의해 야기되는 파괴가 야기되는 것이 방지될 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한 내구성에서, 제1, 제2, 제3, 제4, 및 제5 예들을 제5 비교 예와 비교하면, 포인트 접착 구조를 갖는 소자는 낮은 파괴 내구성을 갖는다.
제3 예를 제3 비교 예와 비교하면, 동일한 실리콘 고무여도 홀전자를 갖지 않는 것은 발전 성능이 좋지 않다는 것을 알 수 있다. 즉, 실리콘 고무 부재에 표면 처리를 수행함으로써, 후술하는 바와 같이 홀전자가 안정적으로 유지되고 이는 발전 성능의 향상에 기여한다.
발전 성능 내구성 성능
중간 층 필름 두께
(㎛)		 표면
개질		 발전
소자의 구성		 상부
전극 및
하부
전극		 ESR 배율 횟수(초기 값:
감쇠 10%)		 판정 횟수(초기 값:
감쇠 10%)		 판정 종합 판정
제1 예 KE-1603 A/B 100 코로나 처리 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 ○ 7 10000
이상		 ○ 1000
이상		 ○ ○
제2 예 KE-1603 A/B 100 UV
조사		 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 ◎ 8 10000
이상		 ○ 1000
이상		 ○ ○
제3 예 KE-1603 A/B 100 전자 빔
조사		 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 ◎ 11 10000
이상		 ○ 1000
이상		 ○ ○
제4 예 KE-1603 A/B 100 전자 빔
조사		 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 ◎ 11 10000
이상		 ○ 1000
이상		 ○ ○
제5 예 DY35-2147 A/B 100 전자 빔
조사		 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 ○ 10 10000
이상		 ○ 1000
이상		 ○ ○
제1
비교예		 CuNi 전극을
갖는 PVDF		 110 없음 상부
전극 및
하부
전극이 서로
가깝게 부착됨		 CuNi
스퍼터링
필름
 × 1 10000
이상		 × 1000
이상		 ○ ×
제2
비교예		 CuNi
전극이
없는
PVDF		 110 없음 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 × 2 1500
(방전 있음)		 × 232
(방전 있음)		 × ×
제3
비교예		 KE-1603 A/B 100 없음 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 × 3 10000
이상		 × 1000
이상		 ○ ×
제4
비교예		 폴리프로필렌 100 코로나 처리 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 × 1 1700
(방전 있음)		 × 255
(방전 있음)		 × ×
제5
비교예		 폴리프로필렌 100 코로나 처리 상부
전극
슬립		 AL-PET9-100 × 3 10000
이상		 × 121
(결합된
부분
파괴)		 × ×
평가 1: 발전 성능
소자(1)의 발전 성능은 도 11에 나타내는 진동 평가 디바이스를 이용하여 측정된다.
진동 평가 디바이스는 함수 발생기 SG-4105(IWATSU ELECTRIC CO., LTD.에 의해 제조됨) 및 진동 시험기 MES151(Mitutoyo Corporation에 의해 제조됨)을 결합함으로써 구성되고, 진동 헤드 부(500)가 상하로 이동할 때 소자(1)의 양면의 전압 파형에 기초하여 평가를 수행한다.
셀 형상으로 형성된 발전 소자(1)는 진동 헤드 부(500)에 수평으로 고정되고, 5mm의 진동 폭 및 10Hz의 진동 주파수로 진동된다.
발전 소자(1)가 진동돌 때 측정되는 전압 파형은 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이의 전압이다. 표 1은 그러한 전압의 최대 값과 최소 값의 p-p 값을 나타내었다.
평가의 기준으로, 유사하게 측정된 제1 비교 예의 전압의 p-p 값을 1로 규격화하고, 5 배 이상의 크기를 좋은 성적이라고 판정하여, 판정 열에 ○로 표기했다.
이상의 측정에 관하여, 5 개 샘플들의 평균 값이 취해지고, 왕복 10000 번의 내구성 시험이 수행된다. 제2 비교 예의 경우, 감소율이 크고, 초기 값이 10% 감소된 횟수를 "횟수"로 나타낸다.
평가 2: 굽힘 내구성 성능
셀 형상으로 형성된 소자(1)의 굽힘 내구 성능을 측정하기 위해, 탁상형 내구성 시험기 TCDM111LH(YUASA SYSTEM Co., Ltd.에 의해 제조됨)를 이용하여 도12a 및 도 12b에 예시된 바와 같이 90°의 굴곡 시험이 수행되었다.
R30의 지그들의 중간에 샘플이 배열되고 매분마다 왕복 10회의 내구성 시험이 1000 회 수행되어, 전압의 p-p 값이 측정되었다.
평가 1과 유사하게, 초기 값이 10% 감소된 횟수는 "횟수" 열에 기재했다.
평가 3: 전자 스핀 공명(ESR, electron spin resonance) 측정
중간 층(4)의 재료 평가 시험으로, X-밴드 ESR 측정 디바이스 EMX-nano(Bruker Corporation에 의해 제조됨)를 이용하여 측정이 수행된다. 그러한 측정 결과들에 대해서, 도 13a는 환경 온도가 실온의 경우 측정 결과(T1)는 점선으로, 그리고 환경 온도가 -150 ℃인 경우 측정 결과(T2)는 실선으로 나타내었다. 유사하게, 도 13b는 제2 비교 예의 중간 층(4)을 이용하여 ESR 측정의 결과를 나타내었다.
일반적으로, 전자 스핀 공명에서, 자기장 강도의 함수로서 g 값은 횡축으로, 그리고 흡수 스펙트럼의 일차 미분 파형은 세로축으로 표시된다. 여기서, g 값은 시료에 인가된 마이크로파의 진동수(γ)와 공명 자기장의 강도(H)에 기반하여 결정되는 각각의 ESR 신호에 고유한 값이다. ESR 신호 및 격자 결함은 g 값으로 식별된다.
ESR 신호로, 홀전자의 스핀의 전환에 따른 마이크로파(9.4GHz의 주파수 및 약 3cm의 파장을 갖는 전자파: X-밴드)의 흡수에 의한 공명 현상이 관측되어, ESR 신호의 검출은 시료에 홀전자가 존재하는 것을 의미한다. 즉, 가로축이 g 값을 나타낼 때의 측정 파형의 피크의 검출은 홀전자의 검출과 동일하다.
도 13a는 제3 예에서 설명하는 중간 층(4)의 ESR 신호를 나타내며, 도 13b는 제3 비교 예의 중간 층(4)의 ESR 신호를 나타낸다. 도 13a 및 도 13b와 비교함으로써, 본 실시예에 따라 중간 층(4)이 홀전자를 포함하는 것이 명백하다.
다음은 도 13a에 대한 이해 방법을 상세히 설명한다. 등방적인 재료에서, ESR 신호 강도는 그 반전 위치에 실질적으로 대칭인 것으로 알려져 있다. 한편, 도 13a에 나타난 파형들(T1 및 T2)은 모두 반전 위치(Q)에 대해 비대칭이어서, 중간 층(4)이 구조에 이방성이 있는 것을 알 수 있다.
측정 결과들(T1 및 T2)에 표시되는 ESR 신호의 피크 값들(gA, gB)은 모두 석영 유리의 결함으로 측정되는 E' 센터 g
Figure 112018085265841-pct00001
(= 2.0014) 및 E' 센터 g// (= 2.0004)과 잘 매칭된다.
상기 설명된 사실은 표면 처리에 의해 실리콘 고무에 산소 O의 결함이 생겨 결함 위치에 홀전자가 형성되어 있음을 나타내는 것으로 간주될 수 있다.
일반적인 석영 유리의 구조에서 E' 센터 g//이 2 개의 피크로 검출될 때, 구조는 시료의 깊이 방향, 즉 중간 층(4)의 두께 방향에 대해 이방성을 갖는다.
따라서, 본 실시예에 따른 중간 층(4)이 측정 결과(T1)에서 2.004 내지 1.998의 g 값에서 2 개의 피크들을 가질 때, 구조는 중간 층(4)의 두께 방향으로 이방성을 갖는 것으로 간주된다.
측정 결과(T2)에서, ESR 신호의 피크 값(gc)은 2.070 내지 2.001의 g 값에서 감지된다.
일반적으로, -150 ℃에서의 저온 측정에서는, 전자의 열 운동과 휴식 시간의 영향이 작아지기 때문에, ESR 신호의 감도는 향상되고, 실온 환경에서 보기 어려운 ESR 신호가 측정된다.
측정 결과(T2)에서, 측정 결과(T1)에서 검출되지 않은 피크 값(gc)은 과산화 라디칼을 나타내는 것으로 간주된다.
즉, 본 실시예에 따른 중간 층(4)은 "전자 스핀 공명 디바이스를 이용하여 측정될 때, 2.004 내지 1.998의 g 값에서 적어도 하나의 피크를 갖는다."
측정 결과(T2)로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에 따른 중간 층(4)은 "전자 스핀 공명 디바이스를 이용하여 -150℃에서 측정될 때, 2.070 내지 2.001의 g 값에서 적어도 하나의 피크를 갖는다."
상기 설명된 측정 결과에 기초하여, 제3 예의 측정 결과(T2)에 나타낸 스펙트럼의 음의 방향의 피크를 기준으로 하여, 표 1은 80 % 이상을 ◎로, 약 30 %를 ○로, 그리고 피크가 검출되지 않는 것을 ×로 각각 나타내었다.
적어도 표면 개질 처리에서 6 개월 후, 동일한 측정이 제 3 예의 샘플에 수행되었으며, 동일한 스펙트럼이 관찰되는 것을 확인했다. 즉, 본 발명에 따르면, 홀전자의 구조는 중간 층(4)에서 안정적으로 유지된다.
이하에서는 중간 층(4)에 홀전자를 갖는 효과를 설명한다.
도 10a는 도 1에 나타낸 소자(1)가 외력에 의해 휘어지는 경우의 동작을 나타내는 개략도이다.
소자(1)의 변형에 의해 제1 전극(2) 또는 제2 전극(3)이 중간 층(4)의 표면에 접촉, 이격, 또는 슬라이딩할 때, 전극 부분의 금속과 중간 층(4) 사이의 표면 일함수 차이에 의해 전자가 이동한다.
일반적으로, 이러한 정전기적인 전자의 이동은 전자가 시간이 지남에 유출되어 버리기 때문에 소위 발전이라 불리는 정도의 큰 전기 에너지일 수 없다. 그러나, 홀전자가 중간 층(4)에 존재할 때, 홀전자는 전자를 트랩하여, 전하(Q)가 축적된다.
특히, 중간 층(4)이 고무 탄성을 갖는 경우에, 그러한 변형으로 인해 접촉 및 분리가 반복적으로 야기되기 쉽고, 큰 대전량이 얻어질 수 있다.
그러한 대전에 의해 중간 층(4)은 커패시터로서의 역할을 하고, V = Q/C = (Q x Δd)/(ε x A)로 표시되는 기전력이 발생된다. 여기서, V는 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 발생되는 기전력을 나타내고, ε은 유전 상수를 나타내고, A는 소자(1)의 면적을 나타내고, Δd는 변위량을 나타낸다.
이러한 구성으로, 소자(1)는 외력에 의한 변형을 전기 에너지로 변환하는 발전 소자로서 기능한다.
이러한 변형에서, 재료로서 홀전자를 포함하는 실리콘 화합물을 포함하는 중간 층(4)의 표면에 제1 전극(2) 및 제2 전극(3) 중 하나로부터 이격된 공극부가 배열될 수 있다. 이러한 구성으로, 제1 전극(2) 및 제2 전극(3) 중 하나가 중간 층(4)과 접촉하고, 중간 층(4)으로부터 분리되도록, 변형이 쉽게 발생되며, 소자(1)의 발전 효율은 향상된다.
변형은 소자(1)의 두께 방향으로의 변위로 제한되지 않으나, 제1 전극(2) 및 제2 전극(3) 중 하나와 중간 층(4)이 서로에 대하여 슬라이딩하도록 하는 변형일 수도 있다. 즉, 변형은 소자(1)가 외력에 의해 구부러질될 때, 곡률에 의해 발생하는 이동 거리(d1)의 차이로 인해 전극들의 쌍 중 적어도 하나 및 중간 층(4)이 서로에 대하여 슬라이딩하도록 하는 변형일 수 있다.
본 실시예에서, 고정 층(70)은 제1 전극(2)과 제2 전극(3) 사이에 절연성을 가진 채로 고정되며, 고정 소자(1)가 외력에 의해 구부러질 곡률에 의해 발생하는 이동 거리(d1)의 차이로 인해 전극들의 쌍 중 적어도 하나와 중간 층(4) 서로에 대하여 슬라이딩하도록 고정된다.
이러한 구성으로, 심지어 소자(1)가 외력에 의해 구부러질 때에도, 소자(1)는 외력에 의해 야기된 변형을 전기 에너지로 변환하는 발전 소자로서 기능한다.
제4 예에서, PET 필름(50)과 제1 전극(2) 또는 제2 전극(3)의 적어도 일부가 고정되고, 소자(1)가 외력에 의해 구부러질 때 곡률에 의해 발생하는 이동 거리(d1)의 차이로 인해 제1 전극(2) 또는 제2 전극(3) 중 적어도 하나와 중간 층(4)은 서로에 대하여 슬라이딩한다.
이러한 구성으로, 심지어 소자(1)가 외력에 의해 구부러질 때에도, 소자(1)는 외력에 의해 야기된 변형을 전기 에너지로 변환하는 발전 소자로서 기능한다.
제1 내지 제5 예에서 설명된 소자(1) 및 정류 회로(40)를 폼하마고, 외력에 대해 복원력을 갖는 발전 디바이스가 사용될 수 있다.
이러한 구성으로, 소자(1)가 외력에 의해 구부러질 때에도, 소자(1)는 외력에 의해 야기된 변형을 전기 에너지로 반복적으로 변환하여, 지속적으로 발전할 수 있는 발전 디바이스로서의 기능을 가질 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예들이 위에서 설명되었으나, 본 발명은 특정 실시예들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 특별히 한정하지 않는 한, 청구 범위에 기재된 본 발명의 취지를 벗어나지 않고 다양하게 변형 및 변경될 수 있다.
예를 들어, 상기 예에서 설명된 소자는 발전 소자뿐만 아니라 접촉을 전기 신호로 감지하는 감지 소자로서의 역할을 하는 센서로서 사용될 수도 있다. 소자는 기타 외력을 전기 에너지로 변환하여 이용하는 임의의 소자일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 기재된 효과는 본 발명에 의해 야기되는 가장 바람직한 효과를 예시한 것에 지나지 않고, 본 발명의 효과는 본 발명의 실시예들에 기재된 효과에 한정되는 것은 아니다.
1: 소자(발전 소자)(셀)(발전 디바이스)
2: 전극들의 쌍(제1 전극)
3: 전극들의 쌍(제2 전극)
4: 중간 층
40: 정류 회로
50: 외장 부재(PET 필름)
51: 밀봉부
70: 고정 구조(고정 층)

Claims (9)

  1. 소자에 있어서,
    전극들의 쌍; 및
    상기 전극들의 쌍 사이에 배열되고, 홀전자(unpaired electron)를 포함하는 실리콘 화합물을 재료로서 포함하는, 변형성을 가진 중간 층
    을 포함하고,
    상기 중간 층은 전자 스핀 공명(ESR, electron spin resonance) 디바이스를 사용함으로써 측정될 때, 2.004 내지 1.998의 g 값에서 적어도 하나의 피크를 갖는 것인, 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 중간 층은 홀전자를 포함하는 입자를 포함하는 것인, 소자.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간 층은 고무 탄성을 갖는 것인, 소자.
  4. 삭제
  5. 소자에 있어서,
    전극들의 쌍; 및
    상기 전극들의 쌍 사이에 배열되고, 홀전자를 포함하는 실리콘 화합물을 재료로서 포함하는, 변형성을 가진 중간 층
    을 포함하고,
    상기 중간 층은 전자 스핀 공명(ESR) 디바이스를 사용하여 -150℃의 환경 온도에서 측정될 때, 2.070 내지 2.001의 g 값에서 적어도 하나의 피크를 갖는 것인, 소자.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전극들의 쌍의 일부는 상기 전극들 사이에 절연 특성을 유지하면서 고정시키는 고정 구조를 포함하며,
    상기 고정 구조는 상기 소자가 외력에 의해 구부러질 때 곡률에 의해 야기된 이동 거리의 차이로 인해 상기 전극들의 쌍 중 적어도 하나 및 상기 중간 층이 서로에 대하여 슬라이딩하도록, 상기 전극들의 쌍을 고정시키는 것인, 소자.
  7. 셀에 있어서,
    제1항에 따른 소자; 및
    상기 전극들의 쌍 및 상기 중간 층을 커버하고 가요성을 갖는 외장 부재
    를 포함하는, 셀.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 외장 부재 및 상기 전극들 중 적어도 일부를 고정하는 고정 구조를 더 포함하며,
    상기 고정 구조는 상기 셀이 외력에 의해 구부러질 때 곡률에 의해 야기된 이동 거리의 차이로 인해 상기 전극들의 쌍 중 적어도 하나 및 상기 중간 층이 서로에 대하여 슬라이딩하도록, 상기 전극들의 쌍 및 상기 외장 부재를 고정시키는 것인, 셀.
  9. 발전 디바이스에 있어서,
    제7항에 따른 셀; 및
    정류 회로
    를 포함하고,
    상기 발전 디바이스는 외력에 대해 복원력을 갖는 것인, 발전 디바이스.
KR1020187024752A 2016-03-07 2016-11-29 소자, 셀, 및 발전 디바이스 KR102115870B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2016-043657 2016-03-07
JP2016043657 2016-03-07
PCT/JP2016/085401 WO2017154286A1 (ja) 2016-03-07 2016-11-29 素子、セル及び発電装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20180107190A KR20180107190A (ko) 2018-10-01
KR102115870B1 true KR102115870B1 (ko) 2020-05-28

Family

ID=59790177

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020187024752A KR102115870B1 (ko) 2016-03-07 2016-11-29 소자, 셀, 및 발전 디바이스

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11189778B2 (ko)
EP (1) EP3429075B1 (ko)
JP (1) JP6658864B2 (ko)
KR (1) KR102115870B1 (ko)
CN (1) CN108702108B (ko)
WO (1) WO2017154286A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6870200B2 (ja) * 2014-11-13 2021-05-12 株式会社リコー 素子、及び発電装置
KR102176966B1 (ko) * 2016-01-29 2020-11-10 가부시키가이샤 리코 감압 센서, 파지 장치 및 로봇
JP6931660B2 (ja) * 2016-11-30 2021-09-08 株式会社ユポ・コーポレーション 圧電素子および楽器
GB201707486D0 (en) * 2017-05-10 2017-06-21 Univ Bristol Radiation powered devices comprising diamond material
DE102018221051A1 (de) * 2018-04-05 2019-10-10 Continental Reifen Deutschland Gmbh Vorrichtung zum Messen einer mechanischen Kraft, umfassend eine erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Schicht sowie die Verwendungen der Vorrichtung und Reifen oder technischer Gummiartikel umfassend die Vorrichtung
KR102143112B1 (ko) * 2018-09-04 2020-08-10 한국과학기술연구원 복합체 액추에이터 장치
JP2021064690A (ja) * 2019-10-11 2021-04-22 株式会社リコー 素子および素子の製造方法
JP7491013B2 (ja) 2020-03-26 2024-05-28 三菱ケミカル株式会社 積層圧電シート
US20220020253A1 (en) * 2020-07-15 2022-01-20 Palo Alto Research Center Incorporated Systems and methods for improved object placement sensing for point-of-purchase sales
CN112928944B (zh) * 2021-01-25 2022-09-16 江苏大学 一种基于摩擦纳米发电机的波浪能发电装置
US12009159B2 (en) 2021-04-13 2024-06-11 Xerox Corporation Membrane switches configured to sense pressure applied from compliant and rigid objects

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014027756A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Viscas Corp 振動発電体およびその製造方法

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE347356B (ko) 1970-03-20 1972-07-31 Essem Metotest Ab
US5376590A (en) * 1992-01-20 1994-12-27 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Semiconductor device and method of fabricating the same
US5699641A (en) 1996-02-23 1997-12-23 Usg Interiors, Inc. Suspension ceiling with integrated openings
JP2002075987A (ja) 2000-08-25 2002-03-15 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 半導体装置の製造方法
JP3694740B2 (ja) 2001-03-08 2005-09-14 独立行政法人産業技術総合研究所 薄型圧力センサ及びそれを用いた人体情報計測装置
US6823739B2 (en) 2001-12-20 2004-11-30 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Thin pressure sensor and biological information measuring device using same, and biological information measuring method
JP4138421B2 (ja) * 2002-09-24 2008-08-27 株式会社リコー 液滴吐出ヘッド
JP2006278583A (ja) * 2005-03-28 2006-10-12 Dainippon Printing Co Ltd 有機薄膜太陽電池
JP2009232677A (ja) 2008-02-25 2009-10-08 Nsk Ltd エラストマートランスデューサーおよび誘電性ゴム組成物ならびに発電素子
JP2011049073A (ja) 2009-08-27 2011-03-10 Nsk Ltd 発電素子
TWI538218B (zh) * 2010-09-14 2016-06-11 半導體能源研究所股份有限公司 薄膜電晶體
GB201016193D0 (en) * 2010-09-27 2010-11-10 Univ Bolton Hybrid energy conversion device
CN104934535B (zh) * 2010-10-04 2017-09-15 株式会社半导体能源研究所 复合材料、发光元件、发光装置、电子装置以及照明装置
KR101995082B1 (ko) * 2010-12-03 2019-07-02 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 산화물 반도체막 및 반도체 장치
JP5699641B2 (ja) * 2011-01-31 2015-04-15 大日本印刷株式会社 積層体およびその製造方法
WO2013157643A1 (ja) * 2012-04-20 2013-10-24 旭化成イーマテリアルズ株式会社 ラジカル架橋性基を有するポリシロキサン組成物
EP2938679B1 (en) * 2012-12-28 2021-08-18 Dow Silicones Corporation Curable organopolysiloxane composition for transducers and applications of such curable silicone composition for transducers
CN103354429B (zh) * 2013-03-12 2015-09-16 北京纳米能源与系统研究所 一种滑动摩擦纳米发电机及发电方法
CN103368453B (zh) 2013-03-12 2016-04-13 北京纳米能源与系统研究所 一种滑动摩擦纳米发电机及发电方法
CN104135186A (zh) 2013-05-03 2014-11-05 纳米新能源（唐山）有限责任公司 悬臂梁结构式摩擦发电机和发电机组
JP2014220949A (ja) 2013-05-09 2014-11-20 バンドー化学株式会社 アクチュエータ素子、アクチュエータ、可撓性シート及びアクチュエータ素子の製造方法
CN104283453B (zh) 2013-07-11 2017-02-15 北京纳米能源与系统研究所 滑动摩擦发电机、发电方法以及矢量位移传感器
CN104426414B (zh) * 2013-08-23 2016-08-10 纳米新能源（唐山）有限责任公司 发电效果改善的摩擦发电机及其制备方法
JP6247928B2 (ja) * 2013-12-25 2017-12-13 古河電気工業株式会社 振動発電体
JP2015198154A (ja) 2014-04-01 2015-11-09 帝人株式会社 圧電素子
US20160088706A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Osamu Kizaki Detection device, detection method, and recording medium storing a detection program
US20160088696A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Osamu Kizaki System for controlling control target units, method of controlling control target units, and recording medium
JP6699119B2 (ja) 2015-01-22 2020-05-27 株式会社リコー 素子及び発電装置
JP6618035B2 (ja) * 2015-03-09 2019-12-11 株式会社リコー 素子、及び発電装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014027756A (ja) * 2012-07-25 2014-02-06 Viscas Corp 振動発電体およびその製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Silicone resin electrets(Journal of Applied Physics, M. M. Perlman et. al.,1979.01.04) 1부.*

Also Published As

Publication number Publication date
WO2017154286A1 (ja) 2017-09-14
JPWO2017154286A1 (ja) 2018-10-04
KR20180107190A (ko) 2018-10-01
EP3429075A1 (en) 2019-01-16
JP6658864B2 (ja) 2020-03-04
US20190103548A1 (en) 2019-04-04
CN108702108A (zh) 2018-10-23
CN108702108B (zh) 2020-04-14
US11189778B2 (en) 2021-11-30
EP3429075A4 (en) 2019-02-27
EP3429075B1 (en) 2020-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102115870B1 (ko) 소자, 셀, 및 발전 디바이스
JP6801188B2 (ja) 発電素子及び発電装置
US10714676B2 (en) Sensor and sensor system
JP6870200B2 (ja) 素子、及び発電装置
JP6645161B2 (ja) 発電装置
EP3070833B1 (en) Electric generating element and electric generator
KR20170107035A (ko) 소자 및 발전 장치
JP2017126722A (ja) 素子
JP2017099105A (ja) 発電装置
JP6808930B2 (ja) 発電素子及び発電装置
US10476405B2 (en) Element and electric generator
WO2017159023A1 (ja) 入力素子及び入力装置
JP6891525B2 (ja) センサ及びセンサシステム
EP3806315B1 (en) Element and method for manufacturing element
EP4064300A1 (en) Element
JP6808979B2 (ja) 入力素子及び入力装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right