[发明专利]电响应合成材料和其制造方法以及采用该材料的传感器产品

说明书

相关申请参考

本申请要求来自：联合王国专利申请号0815724.0，申请与2008年8月29日；联合王国专利申请号0901103.2，申请与2009年1月23日和联合王国专利申请号0909001.0，申请与2009年1月26日的优选权。它们的整体作为本申请的参考。

技术领域

本发明关于一种生产可被制成传感器的电响应合成材料的方法。本发明还关于一种可被制成传感器的电响应合成材料。本申请还关于制造传感器的方法和具有支持流动聚合物液体的底层的传感器。

背景技术

可制造成用于传感器的电响应合成材料被描述在美国专利6,291,568中。该合成材料包括电导粒子散布和压缩在绝缘聚合物之中。粒子的特性和浓度是：材料的电阻性在响应置于其上的破坏力时是可变化的。然而，聚合物材料不是成液态，其相应的限制了材料可以被散开的适用总数量。而且，揭示材料依赖于带有凸起的空载粒子的存在，这样电场可以集中并且传导可以通过场辅助量子隧道效应实现。然而，发现此类介绍的材料不能满足电噪音的水平，当在传感器应用中展开时。

一种可被应用在传感器的电响应合成材料在WO 2008/135,787中被整个介绍。公开的材料具有实质的绝缘体合成材料，带有具有空载结构的第一电传导粒子和呈针状的第二电传导粒子。在WO 2008/135,787中描述的聚合物材允许传感器展开，其由于针状粒子的存在呈现更好的噪音特性。然而，空承载粒子的存在形成了在展开可流动聚合物液体以应用在装置中的困难，然后转换可流动聚合物液体为弹性固态聚合物是方便的。

另外一个提议在WO 2008/135,787中，绝缘聚合物被同针状的导体相混合，其没有空载粒子的介入。WO 2008/135,787的提议也表明使用绝缘溶剂或者水基聚合物制造合成材料的可能性，这样材料可以用作可流动聚合物液体，借此促进它应用在传感器装置中。然而，采用此类材料应用在传感器中时，被发现了更多的问题。

已知装置允许弹性材料变形态(可能采用蒸发溶剂)，其显示出当施加力后电阻抗可以改变的效果。然而，此类材料在材料变得对接受压力敏感之前，显出不足够的响应。因此，发明人发现大钉状的空载粒子的介入，呈现在美国专利6,291,568中，提供了第一接触感应。然而，这些粒子的介入在传导电流噪音上没有优势，且它们在可流动聚合物液体被要求构造目的时的情况下很难展开。

发明内容

根据本发明的第一个方面，此处提供一种生产可应用于制造传感器的电响应合成材料的方法，包括以下步骤：接收可流动聚合物液体；引入电导体针状粒子，以促进通过量子隧道效应的电传导；和相对应所述针状粒子，加入大小一样尺寸的电介质粒子，以使得多个所述电介质粒子被分散在毗邻的针状粒子间。

在优选的实施例中，所述电响应合成材料可被构造在传感器内，通过采用所述呈可流动的液体形态的材料并促进转换成弹性的固体形态。

根据本发明的第二个方面，此处提供一种可应用于制造传感器的电响应合成材料，包括可流动聚合物液体；电导体针状粒子，其促进通过量子隧道效应使所述电传导穿过固态聚合物；和大小一样尺寸的电介质粒子，以使得多个所述电介质粒子被分散在许多毗邻的针状粒子之间。

在优选的实施例中，所述电介质材料是二氧化钛。优选的，所述针状粒子具有大的尺寸和小的尺寸，且所述电介质的尺寸类似于所述小尺寸。所述小尺寸可以具有的尺寸介于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：采用可流动聚合物液体，其包含电导体针状粒子和电介质粒子；促进所述可流动聚合物液体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同所述电介质粒子相联合的导体针状粒子；其中所述电介质粒子具有相对所述针状粒子的尺寸大小一样的尺寸，以使得多个所述电介质粒子被分散在毗邻的针状粒子之间。

在优选的实施例中，所述可流动聚合物液体被应用于电路板。在另一个的优选实例中，所述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聚合物液体的底层，促进所述可流动聚合物液体转换以形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在其中同电介质粒子相联合的导体针状粒子；且所述电介质粒子具有相对所述针状粒子的尺寸大小一样的尺寸，以使得多个所述电介质粒子被分散在毗邻的针状粒子间。

附图说明

图1显示了制造和使用本发明材料的方法；