TW201528293A - 伸縮性電極、感測片、及靜電電容型感測器 - Google Patents

伸縮性電極、感測片、及靜電電容型感測器 Download PDF

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Abstract

本發明的目的在於提供一種伸縮性電極，其柔軟性、伸縮性及導電性優異，且可抑制伸長時的電阻增大、或反覆伸縮時產生電阻的不均，且本發明的伸縮性電極的特徵在於：包括包含彈性體組成物的基材、以及與所述基材形成一體的電極本體，所述電極本體是使用纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管而形成。

Description

伸縮性電極、感測片、及靜電電容型感測器
本發明是有關於一種伸縮性電極、使用該伸縮性電極的感測片及靜電電容型感測器。
近年來，在以軟式感測器(soft sensor)或各種致動器、可撓性顯示裝置等電子裝置領域為代表的需要伸縮性的人工肌肉或人工皮膚等醫藥材料領域等中要求可伸縮的可撓性電極。
作為如上所述的可伸縮且可撓性的電極，例如在專利文獻1中提出有一種導電構件，其包括配線、以及可撓性基板，所述配線是使包含聚胺基甲酸酯分散液與銀粒子等金屬粒子的導電性膏乾燥而形成。
另外，專利文獻2中，作為柔軟性及導電性優異的柔軟電極，提出有於彈性體中形成連續的導電路而成的柔軟電極，所述導電路是由包含直徑為0.5nm~80nm的碳纖維且碳纖維自中心部位起三維地延伸的碳奈米管所形成。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2012-54192號公報
[專利文獻2]日本專利特開2008-198425號公報
然而，專利文獻1中記載的導電構件中，雖確保作為導電構件的伸縮性，但存在如下課題：由於擔負導電性的配線部分是使用包含銀粒子的導電性膏而形成，故而於伸長時，導電路徑被切斷，電阻大幅度上升，或於反覆進行伸縮變化時，電阻的不均變大。
另外，專利文獻2中記載的柔軟電極中，雖確保柔軟性，但存在如下課題：伸縮性差，於高伸長時電阻增大，或於反覆伸縮時電阻會產生不均。
本發明是鑒於如上所述的情況而形成，其目的在於提供一種伸縮性電極，其柔軟性、伸縮性及導電性優異，可抑制伸長時的電阻增大、反覆伸縮時產生電阻的不均。
本發明者等人為了達成所述目的而積極研究，結果發現，藉由使用特定的碳奈米管來形成電極本體，能夠達成所述目的，從而完成本發明。
本發明的伸縮性電極的特徵在於：包括包含彈性體組成物的基材、以及與所述基材形成一體的電極本體，並且
所述電極本體是使用纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管 而形成。
所述伸縮性電極中，所述多層碳奈米管的纖維徑較佳為5nm~30nm。
另外，所述伸縮性電極可適合用於感測片。
本發明的感測片是使用本發明的伸縮性電極的感測片，所述感測片的特徵在於：所述基材為片狀，所述電極本體設置於所述基材的兩面，並且設置於所述基材的其中一面的電極本體與設置於所述基材的另一面的電極本體夾持所述基材而至少一部分對向。
所述感測片中，所述電極本體為帶狀，於所述基材的兩面各設置有多行。
本發明的靜電電容型感測器的特徵在於：包括本發明的感測片、測量元件、以及將所述感測片所具備的電極本體及所述測量元件連接的外部配線，並且將設置於所述基材的其中一面的電極本體與設置於所述基材的另一面的電極本體的夾持所述基材而對向的部分作為檢測部，所述測量元件藉由測量所述檢測部的靜電電容的變化來測定變形應變量。
本發明的伸縮性電極由於包括使用特定的碳奈米管而形成的電極本體，故而具有導電性高，且伸長時的電阻的增大幅 度、以及反覆伸縮時的電阻的不均極小的優異特性。
本發明的感測片由於使用具有所述特性的本發明的伸縮性電極，故而可提供測定精度、長期可靠性優異的感測器。
本發明的靜電電容型感測器由於包括本發明的感測片，故而測定精度以及長期可靠性優異。
1‧‧‧感測片
2‧‧‧介電層
30‧‧‧成形裝置
31‧‧‧保護膜
32‧‧‧輥
33‧‧‧原料組成物
34‧‧‧加熱裝置
35‧‧‧基材
50、100、110、120、130‧‧‧伸縮性電極
51、101、111a、111b、121a、121b、131‧‧‧基材
52、102、112、122a、122b、132a、132b‧‧‧電極本體
53‧‧‧銅箔
54‧‧‧樹脂框
55‧‧‧引線
56‧‧‧萬用錶
201‧‧‧靜電電容型感測器
202、203‧‧‧外部配線
204‧‧‧測量元件
01A1~16A1‧‧‧表側連接部
01A~16A‧‧‧表側電極層
01B1~16B1‧‧‧背側連接部
01B~16B‧‧‧背側電極層
C0101~C1616‧‧‧檢測部
A‧‧‧線
L‧‧‧框間距離
X、Y‧‧‧方向
圖1(a)是示意性地表示本發明的伸縮性電極的一例的立體圖，圖1(b)是圖1(a)的A-A線剖面圖。
圖2(a)~圖2(c)分別為示意性地表示本發明的伸縮性電極的其他例的剖面圖。
圖3是用以對用於製作片狀基材的成形裝置的一例進行說明的示意圖。
圖4(a)是示意性地表示本發明的感測片的一例的平面圖，圖4(b)是圖4(a)所示的感測片的A-A線剖面圖。
圖5是示意性地表示本發明的靜電電容型感測器的一例的平面圖。
圖6是對製備例1中使用的高配向碳奈米管拍攝而得的電子顯微鏡照片(×500)。
圖7是對製備例1中使用的高配向碳奈米管拍攝而得的電子顯微鏡照片(×200000)。
圖8是用以對實施例及比較例中的反覆伸縮時的電阻的測定 方法進行說明的示意圖。
圖9是表示於實施例1中進行相對於反覆伸縮的電阻變化的測定而得的測定結果的圖表。
圖10是表示於實施例2中進行相對於反覆伸縮的電阻變化的測定而得的測定結果的圖表。
圖11是表示於實施例3中進行相對於反覆伸縮的電阻變化的測定而得的測定結果的圖表。
圖12是表示於比較例1中進行相對於反覆伸縮的電阻變化的測定而得的測定結果的圖表。
圖13是表示於比較例2中進行相對於反覆伸縮的電阻變化的測定而得的測定結果的圖表。
以下，參照圖式，對本發明的實施形態進行說明。
本發明的伸縮性電極的特徵在於：包括包含彈性體組成物的基材、以及與所述基材形成一體的包含碳奈米管的電極本體，並且
所述電極本體是使用纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管而形成。
圖1(a)是示意性地表示本發明的伸縮性電極的一例的立體圖，圖1(b)是圖1(a)的A-A線剖面圖。
圖1(a)、圖1(b)中所示的伸縮性電極100中，於包含彈性體組成物的片狀基材101的上表面整體上積層使用碳奈米管而 形成的電極本體102，從而形成一體。
所述基材包含彈性體組成物。因此，可確保伸縮性。
所述彈性體組成物可列舉含有彈性體、以及視需要的其他任意成分的組成物。
所述彈性體例如可列舉：天然橡膠、異戊二烯橡膠、腈橡膠(nitrile rubber，NBR)、乙烯丙烯橡膠(三元乙丙橡膠(ethylene propylene diene monomer，EPDM))、苯乙烯．丁二烯橡膠(styrene butadiene rubber，SBR)、丁二烯橡膠(butadiene rubber，BR)、氯丁二烯橡膠(chloroprene rubber，CR)、矽酮橡膠、氟橡膠、丙烯酸橡膠(acrylic rubber)、氫化腈橡膠、胺基甲酸酯橡膠等。該些彈性體可單獨使用，亦可併用2種以上。
該些彈性體中，較佳為胺基甲酸酯橡膠、矽酮橡膠。其原因在於永久應變(或者永久延伸)小。
進而，與矽酮橡膠相比，就與碳奈米管的密接性優異的方面而言，特佳為胺基甲酸酯橡膠。
所述胺基甲酸酯橡膠是至少多元醇成分與異氰酸酯成分進行反應而成。作為具體例，例如可列舉：將烯烴系多元醇作為多元醇成分的烯烴系胺基甲酸酯橡膠、將酯系多元醇作為多元醇成分的酯系胺基甲酸酯橡膠、將醚系多元醇作為多元醇成分的醚系胺基甲酸酯橡膠、將碳酸酯系多元醇作為多元醇成分的碳酸酯系胺基甲酸酯橡膠、將蓖麻油系多元醇作為多元醇成分的蓖麻油系胺基甲酸酯橡膠等。該些橡膠可單獨使用，亦可併用2種以 上。
另外，所述胺基甲酸酯橡膠亦可為將2種以上的所述多元醇成分併用而成者。
所述烯烴系多元醇例如可列舉：愛坡(Epol)(出光興產公司製造)等。
另外，所述酯系多元醇例如可列舉：坡利萊特(Polylite)8651(迪愛生(DIC)公司製造)等。
另外，所述醚系多元醇例如可列舉：聚氧四亞甲基二醇、PTG-2000SN(保土谷化學工業公司製造)、聚丙二醇、普萊米諾爾(Preminol)S3003(旭硝子公司製造)等。
另外，合成所述胺基甲酸酯橡膠時，亦可於其反應系統中視需要來添加鏈延長劑、交聯劑、觸媒、硫化促進劑等。
另外，所述彈性體組成物除了彈性體以外，亦可含有塑化劑、抗氧化劑、防老化劑、著色劑等添加劑。
另外，所述彈性體組成物亦可根據伸縮性電極的用途而更含有其他成分。
具體而言，例如於將本發明的伸縮性電極用作測定靜電電容的變化的感測片(以下亦稱為靜電電容型感測片)的情況下，亦可含有鈦酸鋇等介電填料(dielectric filler)。藉此，可增大基材的靜電電容C。其結果為，可提高靜電電容型感測片的檢測感度。
在所述彈性體組成物含有介電填料的情況下，所述彈性體組成物中的介電填料的含量通常為多於0體積%且25體積%以下左 右。
若介電填料的含量超過25體積%，則存在基材的硬度變高，或永久應變增大的情況。另外，當將胺基甲酸酯橡膠製的基材成形時，存在由於硬化前的液黏度變高而難以高精度地形成薄膜的情況。
所述電極本體與所述基材形成一體，且是使用纖維長度50μm以上的多層碳奈米管而形成。
本發明的伸縮性電極包括使用如上所述的纖維長度長的多層碳奈米管而形成的電極本體，因此具有導電性優異、伸長時電阻基本上不增大、反覆伸縮時電阻的不均小的優異特性。
與此相對，若所述多層碳奈米管的纖維長度小於50μm，則隨著伸縮性電極伸長，電阻大幅度增大，進而，使伸縮性電極反覆伸縮時的電阻的不均變得極大。所述纖維長度較佳為100μm以上。
另一方面，所述多層碳奈米管的纖維長度的較佳上限為1000μm。目前，纖維長度超過1000μm的多層碳奈米管難以製造、獲取。另外，若多層碳奈米管的纖維長度超過1000μm，則於塗佈多層碳奈米管的分散液來形成電極本體的情況下，多層碳奈米管的分散容易變得不充分，其結果為，難以形成導電路徑，擔憂電極本體的導電性變得不充分。
所述多層碳奈米管的平均長度的下限較佳為100μm，上限較佳為600μm。
若所述多層碳奈米管的平均長度在所述範圍內，則可以高水準來更確實地確保導電性優異、伸長時電阻基本上不增大、反覆伸縮時電阻的不均小的優異特性。
所述多層碳奈米管的纖維長度只要利用電子顯微鏡來觀察多層碳奈米管，根據其觀察圖像來測定即可。
另外，其平均長度例如只要基於自多層碳奈米管的觀察圖像中隨機選出的10處的多層碳奈米管的纖維長度來算出平均值即可。
本發明中，使用多層碳奈米管作為碳奈米管亦重要。
其原因在於：於使用單層碳奈米管的情況下，即便是纖維長度長的碳奈米管，電阻亦升高，或伸長時電阻亦大幅度增大，或反覆伸縮時電阻亦大幅度不均。關於此，單層碳奈米管通常是作為金屬性碳奈米管與半導體性碳奈米管的混合物而合成，因此推測該半導體性碳奈米管的存在會導致：電阻升高，或伸長時電阻大幅度增大，或反覆伸縮時電阻大幅度不均。
此外，若將金屬性碳奈米管與半導體性碳奈米管分離，而僅使用纖維長度長的金屬性的單層碳奈米管，則能夠形成具備與本發明的電極本體相同的電特性的電極本體的可能性並未否定。然而，金屬性碳奈米管與半導體性碳奈米管的分離並不容易(特別是在纖維長度長的碳奈米管中)，兩者的分離需要煩雜的作業。因此，本發明中，就形成電極本體時的作業容易性、以及經濟性的觀點而言，亦使用多層碳奈米管而形成所述電極本體。
所述多層碳奈米管中，其層數並無特別限定，可為雙層碳奈米管(double walled carbon nanotube，DWNT)，亦可為3層以上的多層碳奈米管(multi-walled carbon nanotube，MWNT)(本說明書中，將兩者合併而簡稱為多層碳奈米管)。另外，亦可併用層數不同的多層碳奈米管。
所述多層碳奈米管的纖維徑並無特別限定，較佳為5nm~30nm。
若所述纖維徑小於5nm，則多層碳奈米管的分散變差，其結果為，存在導電路徑未擴大，電極本體的導電性變得不充分的情況。另一方面，若所述纖維徑超過30nm，則即便是相同重量，亦存在碳奈米管的根數變少，導電性變得不充分的情況。
另外，所述多層碳奈米管的平均纖維徑並無特別限定，較佳為5nm~20nm。
所述多層碳奈米管的碳純度較佳為99重量%以上。
碳奈米管在其製造步驟中存在包含觸媒金屬或分散劑等的情況，於使用含有大量的所述碳奈米管以外的成分(雜質)的碳奈米管的情況下，存在引起導電性的下降、或電阻的不均的情況。
所述多層碳奈米管只要是利用現有公知的製造方法來製造者即可，較佳為利用基板成長法來製造。
基板成長法為化學氣相沈積(chemical vapor deposition，CVD)法的1種，是對塗佈於基板上的金屬觸媒供給碳源，於基板上使碳奈米管成長來製造碳奈米管的方法。該基板成長法是適合於製 造纖維長度比較長、且纖維長度一致的碳奈米管的製造方法。因此，適合作為本發明中使用的碳奈米管的製造方法，其技術性特徵之一在於使用特定的纖維長度的碳奈米管來形成電極本體。
另外，本發明中於碳奈米管是利用基板成長法來製造者的情況下，碳奈米管的纖維長度與碳奈米管(carbon nanotube，CNT)森林的成長長度實質上相同。因此，於使用電子顯微鏡來測定纖維長度的情況下，只要測定CNT森林的成長長度即可。
本發明中，使用纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管作為碳奈米管很重要，於使用利用基板成長法來製造的碳奈米管的情況下，只要使用碳奈米管的成長長度(CNT森林的成長長度)成為50μm以上的基板上的多層碳奈米管作為纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管即可。
所述電極本體是使用纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管而形成。更具體而言，例如為塗佈包含所述多層碳奈米管以及分散介質的組成物(以下亦稱為碳奈米管分散液)後，藉由乾燥處理去除分散介質而形成者。
所述碳奈米管分散液可除了分散介質以外僅含有所述多層碳奈米管，亦可與所述多層碳奈米管一併含有碳奈米管以外的其他成分。
所述其他成分例如可列舉黏合劑成分。
所述黏合劑成分能夠發揮作為多層碳奈米管的接合材料的作用。藉由含有所述黏合劑成分，能夠提高電極本體與基材的密接 性、以及電極本體自身的強度。進而，於利用後述方法來形成電極本體時可抑制多層碳奈米管的飛散，因此電極本體形成時的安全性亦可提高。
所述黏合劑成分例如可列舉：丁基橡膠、乙烯丙烯橡膠、聚乙烯、氯磺化聚乙烯、天然橡膠、異戊二烯橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯．丁二烯橡膠、聚苯乙烯、氯丁二烯橡膠、腈橡膠、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、丙烯酸橡膠、苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(styrene-ethylene-butylene-styrene，SEBS)等。該些成分可單獨使用，亦可併用2種以上。
另外，所述黏合劑成分亦可使用生橡膠(天然橡膠及合成橡膠的未硫化的狀態者)。藉由如上所述使用彈性比較弱的材料，亦可提高電極本體對於伸縮時的基材變形的追隨性。
所述黏合劑成分較佳為其溶解度參數(SP值[cal/cm3)1/2])與構成基材的彈性體的溶解度參數接近者，更佳為兩者的溶解度參數(SP值)之差的絕對值為1以下者。其原因在於：溶解度參數越接近，基材與電極本體的密接性越提高。
此外，本發明中，所述SP值是藉由菲多(Fedors)的推算法來算出的值。
所述黏合劑成分特佳為與構成基材的彈性體相同種類的成分。其原因在於：可顯著地提高基材與電極本體的密接性。
除了所述黏合劑成分以外，所述碳奈米管分散液亦可含 有例如交聯劑、硫化促進劑、硫化助劑等用於黏合劑成分的添加劑，或防老化劑、塑化劑、軟化劑、著色劑等來作為其他成分。
此處，於所述電極本體含有塑化劑，且所述基材亦另外含有塑化劑的情況下，兩者的塑化劑濃度較佳為相同。其原因在於：可防止基材與電極本體之間的塑化劑的移動，藉此可抑制伸縮性電極中的翹曲或皺褶的產生。
另外，所述碳奈米管分散液亦可於不損及所形成的電極本體的導電特性的範圍內，含有纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管以外的碳奈米管。
當然，所述其他成分亦可不必含有，所述電極本體亦可實質上僅由多層碳奈米管所構成。該情況下亦可在與基材之間確保充分的密接性，多層碳奈米管與基材藉由凡得瓦力(Van Der Waals force)等而牢固地密接。
所述電極本體中的多層碳奈米管的含量只要是表現出導電性的濃度，則並無特別限定，於含有黏合劑成分的情況下根據黏合劑成分的種類而不同，較佳為相對於電極本體的全部固形成分而為0.1重量%~100重量%。
另外，若提高多層碳奈米管的含量，則可提高電極本體的導電性。因此，即便使電極本體變薄，亦可確保所要求的導電性。其結果為，更容易使伸縮性電極變薄，或確保伸縮性電極的柔軟性。
所述電極本體於形狀為如圖1(a)、圖1(b)所示的層 狀的情況下，平均厚度較佳為0.1μm~10μm。若電極本體的平均厚度為所述範圍，則電極本體可於伸縮時對於基材的伸縮而發揮優異的追隨性。
與此相對，若所述電極本體的平均厚度小於0.1μm，則存在導電性不足的顧慮。另一方面，若所述電極本體的平均厚度超過10μm，則存在由於碳奈米管的增強效果，伸縮性電極自身變硬，伸縮性變得不充分的顧慮。
此外，於電極本體的形狀為層狀的情況下，電極本體的平均厚度可使用雷射顯微鏡(例如基恩斯(Keyence)公司製造，VK-9510)來測定。
具體而言，例如於在基材的表面的一部分積層電極本體的情況下，只要以0.01μm的單位對積層於基材的表面的電極本體的厚度方向進行掃描，測定其3D形狀後，於在介電層的表面積層有電極層的區域以及未積層電極層的區域，分別測量縱200μm×橫200μm的矩形區域的平均高度，將其平均高度的階差作為電極本體的平均厚度即可。
本發明的伸縮性電極的形狀並不限定於圖1(a)、圖1(b)所示的形狀，例如可為圖2(a)~圖2(c)所示的形狀。
圖2(a)~圖2(c)分別為示意性表示本發明的伸縮性電極的其他例的剖面圖。
圖2(a)所示的伸縮性電極110具有由2塊片狀基材111a、片狀基材111b來夾持電極本體112的形狀。具有此種形狀 的伸縮性電極中，更難以產生因來自外部的衝擊等所引起的電極本體的破損。
圖2(b)所示的伸縮性電極120具有2塊片狀基材121a、片狀基材121b與2層電極本體122a、電極本體122b交替地積層而成的形狀，且電極本體具有多層結構。
此外，於電極本體具有多層結構的情況下，其層數如圖2(b)所示並不限定於2層，亦可為3層以上。另外，層狀的電極本體的上下表面亦可由基材所保護。
圖2(c)所示的伸縮性電極130具有於片狀基材131的上表面積層有2行電極本體132a、電極本體132b的形狀。於在片狀基材的其中一面積層電極本體的情況下，不限於2行，可積層多行的電極本體，亦可形成包含碳奈米管的電路圖案作為電極本體。
當然，本發明的伸縮性電極的形狀並不限定於此處所圖示的形狀，可採用與伸縮性電極的設計相對應的多種形狀。
本發明的伸縮性電極由於具備所述構成，故而具有柔軟性、伸縮性及導電性優異，伸長時的電阻的增大幅度、或反覆伸縮時的電阻不均極小的優異特性。
所述伸縮性電極較佳為當反覆進行1000個循環的伸縮，且所述伸縮是以自未伸長狀態起於單軸方向上伸長100%後恢復為未伸長狀態的循環作為1個循環時，於第2個循環以後的各循環中，未伸長時相對於伸長100%時的電阻的增加率(〔[伸長100%時的 電阻值]-[未伸長時(伸長0%時)的電阻值]〕/[未伸長時的電阻值]×100)小。具體而言，較佳為小於100%。
另外，所述伸縮性電極較佳為當將所述伸縮循環反覆進行1000個循環時，相對於第2個循環的伸長100%時的所述電極本體的電阻，第1000個循環的伸長100%時的所述電極本體的電阻的變化率([第1000個循環、伸長100%時的電阻值]-[第2個循環、伸長100%時的電阻值]的絕對值〕/[第2個循環、伸長100%時的電阻值]×100)小。具體而言，較佳為10%以下，更佳為5%以下。
此處，並不將第1個循環的電阻，而是將第2個循環以後的電阻作為評價對象的原因在於：自未伸長狀態進行伸長的第1次(第1個循環)的伸長時，伸長時的電極本體的行為(電阻的變動的方式)與第2次(第2個循環)以後的伸縮時大為不同。推測其原因在於：製作伸縮性電極後，藉由伸長1次才構成電極本體的多層碳奈米管的狀態穩定化。
因此，當使用本發明的伸縮性電極時，較佳為於製造後使其伸縮至少1次，然後再使用。
所述伸縮性電極較佳為當自未伸長狀態向單軸方向伸長時，可耐受單軸拉伸的伸長率越大越好。具體而言，較佳為30%以上，更佳為50%以上，尤佳為100%以上，特佳為200%以上。
其原因在於：藉由增大所述伸長率，可用於多種用途。
所謂可耐受單軸拉伸的伸長率，於依據JIS K 6251的拉伸試 驗中，為斷裂時延伸以下的伸長率，且是指放開拉伸荷重後復原為原本狀態的伸長率。例如，所謂可耐受單軸拉伸的伸長率為100%以上，是指當於單軸方向上伸長100%時未達到斷裂的程度，且放開拉伸荷重後復原為原本狀態(即，處於彈性變形範圍內)。
所述可耐受單軸拉伸的伸長率可藉由基材的設計(材質或形狀等)來控制。
繼而，對本發明的伸縮性電極的製造方法進行說明。
本發明的伸縮性電極例如可藉由經過以下步驟來製造：(1)製作包含彈性體組成物的基材的步驟(以下亦稱為「步驟(1)」)；以及(2)塗佈包含纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管以及分散介質的組成物，形成與所述基材形成一體的電極本體的步驟(以下亦稱為「步驟(2)」)。
以下，以包括片狀基材及層狀的電極本體的伸縮性電極為例，以步驟順序對伸縮性電極的製造方法進行說明。
[步驟(1)]
本步驟中，製作包含彈性體組成物的基材。
首先，作為原料組成物，製備於彈性體(或者其原料)中視需要而調配有鏈延長劑、交聯劑、硫化促進劑、觸媒、介電填料、塑化劑、抗氧化劑、防老化劑、著色劑等添加劑的原料組成物。
繼而，藉由將該原料組成物成形來製作基材。此處，成形方法並無特別限定，可使用現有公知的方法。
具體而言，於將包含胺基甲酸酯橡膠的基材作為基材而成形的情況下，例如，首先秤取多元醇成分、塑化劑以及抗氧化劑，於加熱、減壓下攪拌混合一定時間，製備混合液。繼而，秤取混合液，調整溫度後，添加觸媒，利用阿吉特(Ajiter)等進行攪拌。然後，添加既定量的異氰酸酯成分，利用阿吉特(Ajiter)等進行攪拌後，立刻將混合液注入至圖3所示的成形裝置中，利用保護膜來形成夾層狀來搬送，並且使其交聯硬化，獲得帶有保護膜的既定厚度的卷狀片材。然後，進而於爐中進行一定時間的交聯反應，藉此可製造基材。
此外，圖3是用以對用於製作片狀基材的成形裝置的一例進行說明的示意圖。圖3所示的成形裝置30中，將原料組成物33流入至由分離配置的一對輥32、輥32連續送出的聚對苯二甲酸乙二酯(PET)製保護膜31的間隙中，於在其間隙中保持原料組成物33的狀態下進行硬化反應(交聯反應)，並且導入至加熱裝置34內，使原料組成物33於保持在一對保護膜31間的狀態下進行熱硬化，形成片狀基材35。
所述基材亦可於製備原料組成物後，使用各種塗佈裝置、棒塗佈、刮刀片等通用的成膜裝置或成膜方法來製作。
[步驟(2)]
本步驟中，首先，塗佈包含纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管以及分散介質的組成物(碳奈米管分散液)。然後，藉由乾燥處理來去除分散介質，藉此形成與所述基材形成一體的電極本 體。
具體而言，首先，將多層碳奈米管添加於分散介質中。此時，視需要而進而添加黏合劑成分(或者黏合劑成分的原料)等所述其他成分或分散劑。
繼而，使用濕式分散機，使包含多層碳奈米管的各成分分散(或者溶解)於分散介質中，藉此製備塗佈液(碳奈米管分散液)。此處，例如只要使用超音波分散機、噴射磨機、珠磨機等現存的分散機來分散即可。
所述分散介質例如可列舉甲苯、甲基異丁基酮(methyl isobutyl ketone，MIBK)、醇類、水等。該些分散介質可單獨使用，亦可併用2種以上。
所述塗佈液中，所述多層碳奈米管的濃度較佳為0.01重量%~10重量%。
若所述濃度小於0.01重量%，則存在多層碳奈米管的濃度過薄而需要反覆塗佈的情況。另一方面，若超過10重量%，則塗佈液的黏度變得過高，另外，存在藉由再凝聚，多層碳奈米管的分散性下降，難以形成均勻的電極本體的情況。
繼而，藉由噴塗等，將塗佈液塗佈於所述基材的表面的既定位置，使其乾燥。此時，視需要，亦可將基材表面的未形成電極本體的位置遮蓋後再塗佈所述塗佈液。
所述塗佈液的乾燥條件並無特別限定，只要根據分散介質的種類或彈性體組成物的組成等來適當選擇即可。
另外，塗佈所述塗佈液的方法並不限定於噴塗，除此以外，例如亦可採用網版印刷法、噴墨印刷法等。
此外，視情況，於形成所述電極本體之前，為了提高所述基材與所述電極本體的密接性，亦可對基材的表面實施預處理。然而，使用所述多層碳奈米管而形成的電極本體與基材具有極其優異的密接性，因此可不實施任何預處理，而於基材與電極本體之間確保充分的密接性。
藉由經過如上所述的步驟，可製造如圖1(a)、圖1(b)或圖2(c)所示的形狀的伸縮性電極。
另外，製造如圖2(a)所示的形狀的伸縮性電極的情況下，例如可藉由利用所述方法，於基材的一面形成電極本體後，使用各種塗佈裝置、棒塗佈、刮刀片等通用的成膜裝置或成膜方法等來塗佈所述原料組成物，然後使其熱硬化而製造。另外，亦可藉由另行製作將用以製作所述基材的原料組成物進行交聯或半交聯而獲得的片材(基材)，層壓於在其中一面上形成有電極本體的基材上而製造。於半交聯的情況下，亦可於層壓後使其完全交聯。
另外，於製造圖2(b)所示的伸縮性電極之類的基材及電極本體具有多層結構的伸縮性電極的情況下，只要於最初製作基材後，利用所述方法於所述基材上依次積層電極本體及另一基材，來製造具有多層結構的伸縮性電極即可。
如上所述的本發明的伸縮性電極例如可適合用作感測片。當然，本發明的伸縮性電極的用途並不限定為感測片，除此 以外，當然可用作導電配線材，還可用於介電彈性體型致動器或產生器、進而要求伸縮柔軟性的部位的各種信號線或小電力的電力線等多種用途。
繼而，對本發明的感測片進行說明。
本發明的感測片是使用本發明的伸縮性電極的感測片，其特徵在於：所述基材為片狀，所述電極本體設置於所述基材的兩面，並且設置於所述基材的其中一面的電極本體與設置於所述基材的另一面的電極本體夾持所述基材而至少一部分對向。
本發明的感測片中，於所述基材的兩面設置有電極本體，且設置於所述基材的其中一面的電極本體與設置於另一面的電極本體夾持所述基材而至少一部分對向。因此，利用本發明的伸縮性電極，構成以所述基材作為介電層的電容器。
而且，本發明的感測片藉由介電層(基材)以及追隨其的電極本體的伸縮，電極本體的夾持基材而對向的部分的靜電電容變化。因此，藉由測量該靜電電容的變化，例如可適合用於檢測變形應變量等的靜電電容感測器。
另外，所述感測片中，所述電極本體為帶狀，可於所述基材的兩面各設置多行。該情況下，藉由對夾持基材而對向的每個部分檢測變形應變量，亦可測定變形應變分佈或面壓分佈。
參照圖式，對使用所述伸縮性電極的靜電電容型感測 片，即包括多行的電極本體的靜電電容型感測片進一步進行詳細說明。
圖4(a)是示意性地表示本發明的感測片的一例的平面圖，圖4(b)是圖4(a)所示的感測片的A-A線剖面圖。
圖4(a)、圖4(b)所示的感測片1為靜電電容型感測片，包括：片狀的介電層2；多行帶狀的表側電極層01A~表側電極層16A，其積層於介電層2的表面(正面)；多行帶狀的背側電極層01B~背側電極層16B，其積層於介電層2的背面；表側連接部01A1~表側連接部16A1，其設置於表側電極層01A~表側電極層16A的一端，用以與外部配線連接；以及背側連接部01B1~背側連接部16B1，其設置於背側電極層01B~背側電極層16B的一端，用以與外部配線連接。
感測片1中，表側電極層01A~表側電極層16A與背側電極層01B~背側電極層16B夾持介電層2而對向的部分(於介電層的厚度方向上交叉的部分)成為檢測部C0101~檢測部C1616。此外，檢測部的符號「C○○△△」中，前兩位的「○○」與表側電極層01A~表側電極層16A對應，後兩位的「△△」與背側電極層01B~背側電極層16B對應。
表側電極層01A~表側電極層16A分別呈現出帶狀，於介電層2的表面合計積層有16根。表側電極層01A~表側電極層16A分別於X方向(圖4(a)中，左右方向)上延伸。表側電極層01A~表側電極層16A分別以於Y方向(圖4(a)中，上下方 向)上以既定間隔分離且相互成為大致平行的方式來分別配置。
背側電極層01B~背側電極層16B分別呈現出帶狀，於介電層2的背面合計積層有16根。背側電極層01B~背側電極層16B分別配置為自表背方向(介電層的厚度方向)看，與表側電極層01A~表側電極層16A大致正交。即，背側電極層01B~背側電極層16B分別於Y方向上延伸。另外，背側電極層01B~背側電極層16B以於X方向上以既定間隔分離且相互成為大致平行的方式來分別配置。
藉由以所述方式來配置表側電極層01A~表側電極層16A以及背側電極層01B~背側電極層16B，可於對測定對象物的變形的位置或大小進行測定時，減少電極層的配置數以及電極配線數。即，於所述態樣的情況下，效率良好地配置有檢測部。
若進一步進行詳細說明，則於圖4(a)、圖4(b)所示的例子中，表側電極層與背側電極層夾持介電層而對向的檢測部以16×16=256計存在256處，但於將256處的檢測部分別獨立地形成的情況下，由於在各檢測部存在表側電極及背側電極，故而為了對檢測部的靜電電容進行檢測，而以256×2計需要512根的配線。與此相對，如圖4(a)、圖4(b)所示的例子般，於表側電極層以及背側電極層包含分別平行地配置的多行帶狀體，且該表側電極層與背側電極層是以自表背方向來看成為大致正交的方式來配置的情況下，包含16+16的32根用以對檢測部的靜電電容進行檢測的配線。因此，如上所述，效率良好地配置有檢測部。
而且，圖4(a)、圖4(b)所示的感測片1中，介電層2相當於本發明的伸縮性電極中的基材，表側電極層01A~表側電極層16A以及背側電極層01B~背側電極層16B分別相當於本發明的伸縮性電極中的電極本體。
包括如上所述的構成的感測片1如後所述，與測量元件連接而製成靜電電容型感測器，將各16根的配線分別以外部的切換電路來切換，藉此可一邊將256處的檢測部的每1處逐次切換，一邊測定各檢測部的靜電電容。
而且，基於各檢測部的靜電電容，可偵測感測片內的應變分佈或應變位置、面壓分佈等資訊。
於所述感測片為靜電電容型感測片的情況下，就增大靜電電容C來實現檢測感度的提高的觀點、以及實現對測定對象物的追隨性的提高的觀點而言，所述介電層的平均厚度較佳為10μm~1000μm，更佳為30μm~200μm。
另外，所述介電層的常溫下的比介電常數較佳為2以上，更佳為5以上。若介電層的比介電常數小於2，則存在靜電電容C變小，於用作靜電電容型感測器時無法獲得充分的感度的情況。
此外，所述感測片中，介電層(基材)或表側電極層及背側電極層(電極本體)的各自的平均厚度、寬度、長度等外觀形狀可根據所使用的感測片的用途來適當地設計變更。
而且，本發明的感測片亦可為於片材內表側電極層與背側電極層夾持基材而對向的檢測部僅具有1處的感測片。
另外，於將本發明的伸縮性電極用作靜電電容型感測片的情況下，所述基材的楊氏模數較佳為0.1MPa~1MPa。若楊氏模數小於0.1MPa，則基材過軟，難以進行高品質的加工，存在無法獲得充分的測定精度的情況。另一方面，若楊氏模數超過1MPa，則存在如下顧慮：於基材過硬，測定對象物的變形荷重小的情況下會阻礙測定對象物的變形動作，測量結果與測量目的不相符。
另外，於將所述伸縮性電極用作靜電電容型感測片的情況下，所述基材的硬度較佳為以依據JIS K 6253的使用A型硬度計而得的硬度(JIS A硬度)計為0°~30°，或者以依據JIS K 7321的使用C型硬度計而得的硬度(JIS C硬度)計為10°~55°。
若所述C硬度小於10°，則存在由於基材過軟而難以進行高品質的加工，無法確保充分的測定精度的情況，另一方面，若超過55°，則存在如下顧慮：由於基材過硬，故而於測定對象物的變形荷重小的情況下會阻礙測定對象物的變形動作，且測量結果與測量目的不相符。
另外，本發明的感測片的構成並不限定於圖4(a)、圖4(b)所示的構成，例如亦可於表側電極層及/或背側電極層的表層側，經由絕緣層(介電層)，以用於去除串音雜訊(crosstalk noise)的屏蔽電極層覆蓋檢測部的方式來形成所述感測片。另外，亦可於最外層具備用以保護電極層(表側電極層或背側電極層、屏蔽電極層)的外塗層。
包含所述構成的感測片可以後述方式，藉由經由外部配線，將表側電極層與背側電極層分別與測量元件連接而製成靜電電容型感測器。
本發明的靜電電容型感測器的特徵在於：包括本發明的感測片、測量元件、以及將所述感測片所具備的電極本體(所述表側電極層及所述背側電極層)及所述測量元件連接的外部配線，
將設置於所述基材的其中一面的電極本體與設置於所述基材的另一面的電極本體的夾持所述基材而對向的部分作為檢測部，且
藉由測量所述檢測部中的靜電電容的變化來測定變形應變量。
使用圖4(a)、圖4(b)所示的感測片(伸縮性電極)1的靜電電容型感測器例如可列舉具備如圖5所示的構成的感測器。
圖5是示意性地表示本發明的靜電電容型感測器的一例的平面圖。
圖5所示的靜電電容型感測器201包括圖4(a)、圖4(b)所示的使用本發明的伸縮性電極的感測片1、外部配線202及外部配線203、以及測量元件204。
感測片1的表側連接部01A1~表側連接部16A1分別經由多個(16根)配線接結所成的外部配線203而與測量元件204連接，另外，背側連接部01B1~背側連接部16B1分別經由多個(16根) 配線接結所成的外部配線202而與測量元件204連接。
此外，外部配線只要如圖5所示僅與表側電極層及背側電極層的其中一端連接即可，但視情況亦可與兩端連接。
測量元件204並未圖示，視需要而包括電源電路、演算電路、靜電電容、測定電路、畫素切換電路以及顯示裝置等。測量元件204的具體例例如可列舉電感電容電阻(inductance-capacitance-resistance，LCR)計等。
如上所述的靜電電容型感測器201中，可根據測定對象物載置前的靜電電容C及測定對象物載置後的靜電電容C檢測靜電電容的變化量△C，基於所述靜電電容的變化量△C來求出變形應變量，且可基於各檢測部的變形應變量來求出變形應變分佈或面壓分佈。
另外，所述感測片(伸縮性電極)的伸長率高，可於單軸方向上反覆伸長30%以上，可追隨柔軟的測定對象物的變形或動作，且對伸縮變形或反覆變形的耐久性優異。因此，包括所述感測片的靜電電容型感測器中，例如可追蹤測定對象物的形態，或直接偵測測定對象物的移動等。
[實施例]
以下，藉由實施例來對本發明進一步進行具體說明，但本發明並不限定於以下的實施例。
<碳奈米管分散液的製備>
(製備例1：碳奈米管分散液(A-1)的製備)
將利用基板成長法來製造的多層碳奈米管，即大陽日酸公司製造的高配向碳奈米管(層數為4層~12層，纖維徑為10nm~20nm，纖維長度為50μm~150μm，碳純度為99.5%)30mg添加於甲基異丁基酮(MIBK)30g中，使用噴射磨機(奈米噴射帕爾(NanoJet Pal)JN10-SP003，常光公司製造)來實施濕式分散處理，獲得濃度為0.1重量%的碳奈米管分散液A-1。
(多層碳奈米管的平均長度的確認)
使用掃描型電子顯微鏡(日立(HITACHI)公司製造的S-4800)，以倍率500倍對製備例1中使用的高配向碳奈米管進行觀察，基於電子顯微鏡圖像來算出所述高配向碳奈米管的平均長度(CNT森林的成長長度的平均值)。
具體而言，於如圖6所示的電子顯微鏡照片中選擇CNT森林部分，測定該部分的成長長度(圖6的例子中為114μm)，算出平均值。
此時，拍攝多張電子顯微鏡照片，算出隨機抽出的10處的成長長度的平均值。
製備例1中使用的高配向碳奈米管的平均長度為102μm。
此外，圖6是對製備例1中使用的高配向碳奈米管拍攝而得的電子顯微鏡照片中的其中1張。
(多層碳奈米管的平均纖維徑的確認)
使用掃描型電子顯微鏡(日立(HITACHI)公司製造的S-4800)，以倍率200000倍對製備例1中使用的高配向碳奈米管 進行觀察，基於電子顯微鏡圖像來算出所述高配向碳奈米管的平均纖維徑。
具體而言，於如圖7所示的電子顯微鏡照片中隨機抽出單獨觀察的碳奈米管，測定該碳奈米管的纖維徑(圖7所示的例子中為12.9nm)，算出平均值。
此時，拍攝多張電子顯微鏡照片，算出隨機抽出的10處的纖維徑的平均值。
製備例1中使用的高配向碳奈米管的平均纖維徑為12.8nm。
此外，圖7是對製備例1中使用的高配向碳奈米管進行拍攝而得的電子顯微鏡照片中的其中1張。
(製備例2：碳奈米管分散液(A-2)的製備)
使用與製備例1的纖維長度不同的大陽日酸公司製造的高配向碳奈米管(層數為4層~12層，纖維徑為10nm~20nm，纖維長度為150μm~300μm，碳純度為99.5%)作為多層碳奈米管，以與所述製備例1相同的方式，獲得濃度為0.1重量%的碳奈米管分散液A-2。
對於本例中使用的高配向碳奈米管，以與製備例1相同的方式算出平均長度以及平均纖維徑的結果為，平均長度為298μm，平均纖維徑為12.9nm。
(製備例3：碳奈米管分散液(A-3)的製備)
使用與製備例1的纖維長度不同的大陽日酸公司製造的高配向碳奈米管(層數為4層~12層，纖維徑為10nm~20nm，長度 為300μm~600μm，碳純度為99.5%)作為多層碳奈米管，以與所述製備例1相同的方式，獲得濃度為0.1重量%的碳奈米管分散液A-3。
對於本例中使用的高配向碳奈米管，以與製備例1相同的方式算出平均長度以及平均纖維徑的結果為，平均長度為591μm，平均纖維徑為11.1nm。
(製備例4：碳奈米管分散液(B)的製備)
除了代替大陽日酸公司製造的高配向碳奈米管，而使用作為多層碳奈米管的Nanocyl公司製造的NC7000(纖維徑為9.5nm，平均長度為1.5μm，縱橫比為158，碳純度為90%)以外，以與碳奈米管分散液(A-1)的製備方法相同的方式，製備濃度為0.1重量%的碳奈米管分散液B。
(製備例5：碳奈米管分散液(C)的製備)
除了代替大陽日酸公司製造的高配向碳奈米管，而使用作為單層碳奈米管的超生長(super growth)CNT(纖維徑的中值為約3nm，成長長度為500μm~700μm，縱橫比為約100,000，碳純度為99.9%，產業技術綜合研究所提供)以外，以與碳奈米管分散液(A-1)的製備方法相同的方式，製備濃度為0.1重量%的碳奈米管分散液C。
(實施例1)
(1)秤取氫化羥基末端液狀聚烯烴多元醇(愛坡(Epol)，出光興產公司製造)100質量份、以及以經烷基取代的二苯基醚作 為主成分的高溫用潤滑油(莫萊斯柯海魯布(Moresco Hilube)LB-100，莫萊斯柯(MORESCO)公司製造)100質量份，使用自轉公轉混合機(新基(THINKY)公司製造)，以2000rpm攪拌混合3分鐘。接著，於所得的混合物中添加觸媒(佛萊茲觸媒(Fomrez catalyst)UL-28，邁圖(Momentive)公司製造)0.07質量份，利用自轉公轉混合機來攪拌1.5分鐘。然後，添加異佛爾酮二異氰酸酯(戴斯莫杜爾(Desmodur)I，住化拜耳聚胺酯(Sumika Bayer Urethane)公司製造)11質量份，利用自轉公轉混合機來攪拌3分鐘，除氣1.5分鐘，製備基材用的原料組成物，然後將其注入至圖3所示的成形裝置30中，以保護膜形成夾層狀來搬送，並且以爐內溫度為110℃、爐內時間為30分鐘的條件進行交聯硬化，獲得帶有保護膜的既定厚度的卷狀片材。然後，於調節為80℃的爐中進行12小時後交聯，獲得層厚為50μm的基材片
繼而，將所得的基材片進行裁剪，製作90mm×90mm×50μm的基材、及90mm×60mm×50μm的基材各1片。
(2)繼而，於1片(90mm×90mm×50μm)基材的其中一面的中央部，藉由噴塗而將碳奈米管分散液(A-1)8g塗佈為帶狀，於100℃下乾燥30分鐘，藉此形成寬20mm、長80mm、厚1μm的電極本體。
進而，製備將與基材用原料組成物為相同配方的組成物溶解於甲苯中而得的0.2重量%甲苯溶液，將該0.2重量%甲苯溶液4g作為底漆(primer)，藉由噴塗而於電極本體上塗佈為帶狀，於100℃ 下乾燥30分鐘。此時，電極本體的兩端部(距離端部8mm的部分)在噴塗前遮蓋。
另外，使用(亞特(Airtex)公司製造，KIDS-102)作為噴槍(airbrush)，噴嘴僅自完全閉合的狀態打開1轉的程度，且將噴嘴的尖端至塗佈面為止的距離設為10cm來進行噴塗。
然後，以夾入電極本體的方式，使形成有電極本體的基材與另一片(90mm×60mm×50μm)基材貼合而獲得伸縮性電極。
(實施例2)
除了代替碳奈米管分散液(A-1)而使用碳奈米管分散液(A-2)以外，以與實施例1相同的方式獲得伸縮性電極。
(實施例3)
除了代替碳奈米管分散液(A-1)而使用碳奈米管分散液(A-3)以外，以與實施例1相同的方式獲得伸縮性電極。
(比較例1)
除了代替碳奈米管分散液(A-1)而使用碳奈米管分散液(B)以外，以與實施例1相同的方式獲得伸縮性電極。
(比較例2)
除了代替碳奈米管分散液(A-1)而使用碳奈米管分散液(C)以外，以與實施例1相同的方式獲得伸縮性電極。
(評價：相對於反覆伸縮的電阻變化的測定)
對於實施例及比較例中獲得各個伸縮性電極，使用圖8所示的評價裝置，反覆進行1000個循環的如下伸縮，所述伸縮是以自 未伸長狀態起於單軸方向(電極本體的長邊方向)上伸長100%後恢復為未伸長狀態的循環作為1個循環。測定第2個循環~第3個循環、第10個循環、第100個循環、第500個以及第1000個循環中的電極本體的所述電阻。
具體而言，如圖8所示，在與基材51形成一體的電極本體52的兩端，經由導電油脂(未圖示)而安裝銅箔53，將伸縮性電極50的與電極本體52垂直的2邊以樹脂框54進行約束，將安裝於電極本體52的兩端部的銅箔53分別經由引線55而與萬用錶(multimeter)(愛德萬(ADVANTEST)公司製造，R6441C)56連接，將使框間於單軸方向(圖中，箭頭的方向)上伸長後恢復為未伸長狀態的伸縮反覆行，測定電阻的變化。此時，框間距離(圖8中，參照L)設為50mm。
關於測定結果，作為於縱軸上繪製(plot)電阻(對數)、且於橫軸上繪製伸長率的圖表而示於圖9~圖13中。進而，關於實施例1~實施例3及比較例1、比較例2的伸縮性電極，將第2個循環以及第1000個循環的各自的未伸長時(伸長0%時)以及伸長100%時的電阻示於下述表1中。
如表1以及圖9~圖13所示的結果所明示，包括使用纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管來形成的電極本體的伸縮性電極中，導電性優異(電阻其本身低)，且伸長100%時的電阻基本上不增大，另外，反覆伸縮時的電阻的不均亦基本上未確認到。
與此相對，包括包含平均長度短至約10μm的多層碳奈米管的電極本體的例子(比較例1)中，導電性低，另外，伸長時的電阻的增大或反覆伸縮時的電阻的不均顯著。另外，包括包含單層碳奈米管的電極本體的例子(比較例2)中，導電性低。
[產業上之可利用性]
本發明的伸縮性電極可用於感測片、導電配線材、介電彈性體型致動器、產生器、進而要求伸縮柔軟性的部位的各種信號線或小電力的電力線等多種用途，可適合用作要求伸縮性及柔軟性的靜電電容型感測器等的感測片。
100‧‧‧伸縮性電極
101‧‧‧基材
102‧‧‧電極本體
A‧‧‧線

Claims (6)

  1. 一種伸縮性電極，其特徵在於：包括包含彈性體組成物的基材、以及與所述基材形成一體的電極本體；並且所述電極本體是使用纖維長度為50μm以上的多層碳奈米管而形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的伸縮性電極，其中所述多層碳奈米管的纖維徑為5nm~30nm。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的伸縮性電極，其用於感測片。
  4. 一種感測片，其使用如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述的伸縮性電極，所述感測片的特徵在於：所述基材為片狀，所述電極本體設置於所述基材的兩面，並且設置於所述基材的其中一面的電極本體與設置於所述基材的另一面的電極本體夾持著所述基材而至少一部分對向。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的感測片，其中所述電極本體為帶狀，且於所述基材的兩面各設置有多行。
  6. 一種靜電電容型感測器，其特徵在於：包括如申請專利範圍第4項或第5項所述的感測片、測量元件、以及將所述感測片所具備的電極本體及所述測量元件連接的外部配線；並且將設置於所述基材的其中一面的電極本體與設置於所述基材的另一面的電極本體的夾持所述基材而對向的部分作為檢測部， 且所述測量元件藉由測量所述檢測部的靜電電容的變化來測定變形應變量。
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Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10595975B2 (en) 2014-05-26 2020-03-24 Ecole Polytechnique Federale De Lausanne (Epfl) Capacitive sensor array for dental occlusion monitoring
FI127245B (en) * 2016-07-11 2018-02-15 Forciot Oy Power and / or pressure sensors
KR102006831B1 (ko) * 2016-08-01 2019-10-08 한국생산기술연구원 탄소나노튜브 방적사를 구비하는 유연 전극 장치, 이의 제조방법 및 이를 이용한 발열 장치
WO2018037881A1 (ja) * 2016-08-25 2018-03-01 日本電気株式会社 フレキシブル電極及びセンサー素子
US10813257B2 (en) * 2016-09-05 2020-10-20 Nec Corporation Electromagnetic wave absorbing material
US10663361B2 (en) 2016-10-13 2020-05-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for tactile sensing
JP2018077191A (ja) * 2016-11-11 2018-05-17 北川工業株式会社 感圧センサー
CN106647065B (zh) * 2017-03-13 2019-08-02 京东方科技集团股份有限公司 显示面板及其控制方法、显示装置
CN107478360B (zh) * 2017-08-18 2020-05-19 北京纳米能源与系统研究所 电容式柔性压力传感器及其制备方法
WO2019139164A1 (ja) 2018-01-15 2019-07-18 Nok株式会社 生体電極
CN111372515B (zh) 2018-01-15 2023-03-24 Nok株式会社 生物电极
CN108847454B (zh) * 2018-04-09 2019-08-09 复旦大学 一种自愈合的可拉伸发光器件及其制备方法
CN110660591B (zh) * 2018-06-29 2020-12-04 清华大学 可拉伸电容器电极-导体结构及超级电容器
JP2022506695A (ja) * 2018-11-08 2022-01-17 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 軟質の静電容量式圧力センサ
GB2580928B (en) * 2019-01-30 2023-02-08 Hyve Dynamics Holdings Ltd A stretchable bidirectional capacitive pressure sensor and method of use
KR101993313B1 (ko) 2019-04-15 2019-06-26 한국생산기술연구원 액체 금속을 이용한 유연성 필터 소자 및 그 제조 방법
KR101993314B1 (ko) 2019-04-16 2019-06-26 한국생산기술연구원 액체 금속을 포함하는 기판 적층체, 이를 이용한 유연성 필터 소자 및 필터 소자의 제조 방법
KR102569329B1 (ko) 2019-04-16 2023-08-22 한국생산기술연구원 액체 금속을 이용한 유연성 센서 디바이스
KR102322963B1 (ko) 2019-04-17 2021-11-09 한국생산기술연구원 액체 금속이 침습된 베이스를 포함하는 도전성 패턴 기판
TWI728345B (zh) * 2019-04-19 2021-05-21 美宸科技股份有限公司 柔性感測器
JP7133133B2 (ja) 2019-04-23 2022-09-08 トヨタ自動車株式会社 スイッチ装置
EP3952341A4 (en) * 2019-04-26 2022-08-17 Sumitomo Riko Company Limited ELECTROSTATIC TRANSDUCER AND ELECTROSTATIC TRANSDUCER UNIT
KR102013796B1 (ko) 2019-05-27 2019-10-21 한국생산기술연구원 액체 금속을 이용한 도전성 패턴 기판 및 그 제조 방법
KR102478313B1 (ko) 2019-05-28 2022-12-16 한국생산기술연구원 핀을 이용한 도전성 패턴의 제조 방법 및 그로부터 제조된 패턴 기판
KR102035581B1 (ko) 2019-05-28 2019-10-23 한국생산기술연구원 도전성 패턴 형성용 스탬프, 이를 이용한 도전성 패턴 기판의 제조 방법 및 이를 통해 준비된 도전성 패턴 기판
KR102317316B1 (ko) 2019-06-03 2021-10-26 한국생산기술연구원 스탬프를 이용한 액체 금속의 패터닝 방법
KR102078215B1 (ko) 2019-06-19 2020-02-17 한국생산기술연구원 액체 금속을 포함하는 인덕터 복합 소자, 인덕터 복합 소자를 포함하는 수동 소자 기판의 제조 방법, 및 수동 소자 기판의 튜닝 방법
KR102063802B1 (ko) 2019-06-19 2020-01-08 한국생산기술연구원 개선된 기생 커패시턴스 특성을 갖는 액체 금속 커패시터 복합 소자 기판 및 그 제조 방법
KR20210004063A (ko) 2019-07-03 2021-01-13 한국생산기술연구원 커패시터 복합 소자 기판
KR20210004059A (ko) 2019-07-03 2021-01-13 한국생산기술연구원 인덕터 복합 소자 기판
CN111048238B (zh) * 2019-11-19 2021-01-12 清华大学 一种双面导通柔性电极及其制备方法与应用
IL280607A (en) * 2021-02-03 2022-09-01 Yeda Res & Dev A non-covalent hybrid containing carbon-based nanotubes and aromatic molecules, and uses

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4240782A1 (de) * 1992-12-04 1994-06-09 Hildegard Roethel Verfahren und Vorrichtung zum Messen der Druckwerte von Körperpartien eines Patienten zur Dekubitusprophylaxe
TW350026B (en) * 1995-07-28 1999-01-11 Hokushin Ind Pressure sensor
US8361608B1 (en) * 2002-04-17 2013-01-29 Conductive Composites Company, L.L.C. Electrically-conductive nanocomposite material
JP4703450B2 (ja) 2005-11-11 2011-06-15 日信工業株式会社 熱硬化性樹脂組成物の製造方法、硬化した樹脂組成物及びその製造方法
KR100811861B1 (ko) * 2006-08-31 2008-03-10 한국표준과학연구원 촉각센서의 제조 방법
JP4771971B2 (ja) 2007-02-09 2011-09-14 東海ゴム工業株式会社 柔軟電極およびそれを用いた電子機器
CN101425381B (zh) * 2007-11-02 2012-07-18 清华大学 超级电容器及其制备方法
WO2009102077A1 (ja) 2008-02-11 2009-08-20 The University Of Tokyo カーボンナノチューブゴム組成物、配線、導電性ペースト、電子回路およびその製造方法
US7949017B2 (en) * 2008-03-10 2011-05-24 Redwood Photonics Method and apparatus for generating high power visible and near-visible laser light
JP5046127B2 (ja) * 2008-10-16 2012-10-10 独立行政法人産業技術総合研究所 高アスペクト比のカーボンナノチューブとイオン液体から構成される導電性薄膜、アクチュエータ素子
CN101781461B (zh) * 2009-01-16 2012-01-25 清华大学 电致伸缩复合材料及其制备方法
JP2011017626A (ja) 2009-07-09 2011-01-27 Sony Corp 力学量検知部材及び力学量検知装置
EP2284933A1 (de) 2009-07-22 2011-02-16 Bayer MaterialScience AG Verfahren zur Herstellung von dehnbaren Elektroden
CN102044627A (zh) * 2009-10-22 2011-05-04 清华大学 电致伸缩复合材料及电致伸缩元件
TWI394303B (zh) 2009-12-18 2013-04-21 Hon Hai Prec Ind Co Ltd 電致伸縮複合材料及電致伸縮元件
JP5570353B2 (ja) 2010-09-03 2014-08-13 バイエル マテリアルサイエンス株式会社 伸縮性配線を有する導電部材
JP5649901B2 (ja) * 2010-10-06 2015-01-07 川研ファインケミカル株式会社 多層カーボンナノチューブ集合体及びその製造方法
JP2012117892A (ja) * 2010-11-30 2012-06-21 Tokai Rubber Ind Ltd 変形センサ、キャリブレーション方法、キャリブレーション用プログラム
JP5432207B2 (ja) * 2011-04-19 2014-03-05 東海ゴム工業株式会社 静電容量型センサ装置
JP2013118128A (ja) 2011-12-05 2013-06-13 Nippon Zeon Co Ltd 透明導電膜及びその利用
JP5308603B1 (ja) 2012-02-15 2013-10-09 バンドー化学株式会社 圧電素子、アクチュエータ素子、アクチュエータ、発電素子、発電デバイス及び可撓性シート
US9534972B2 (en) * 2012-02-16 2017-01-03 7-Sigma Inc. Pressure sensor with a deformable electrically resistive membrane
US8850897B2 (en) * 2012-02-16 2014-10-07 7-Sigma Incorporated Electrically conductive nanotube composite sensor for medical application
WO2013146262A1 (ja) * 2012-03-29 2013-10-03 東海ゴム工業株式会社 導電性組成物および導電膜
US9664717B2 (en) * 2012-04-26 2017-05-30 The University Of Akron Flexible tactile sensors and method of making
JP5497222B2 (ja) * 2012-09-28 2014-05-21 バンドー化学株式会社 静電容量型センサシート及び静電容量型センサシートの製造方法
KR101877108B1 (ko) * 2013-01-29 2018-07-10 중국 과학원, 쑤저우 나노기술 및 나노바이오닉스 연구소 전자 피부 및 그 제조 방법과 용도
KR20150131241A (ko) * 2013-03-15 2015-11-24 브라이엄 영 유니버시티 스트레인 게이지로서 사용되는 복합 재료
JP2013147669A (ja) 2013-05-07 2013-08-01 Tokai Rubber Ind Ltd 導電性材料
US8941392B1 (en) * 2013-08-17 2015-01-27 Bend Labs, Inc. Angular displacement sensor of compliant material
JP6168912B2 (ja) * 2013-08-20 2017-07-26 バンドー化学株式会社 伸縮性電極及びセンサシート
JP2015197382A (ja) * 2014-04-01 2015-11-09 バンドー化学株式会社 静電容量型センサ、及び歪み計測装置

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