[发明专利]柔性导电构件以及使用其的转换器

说明书

技术领域

本发明涉及适合于能够伸缩的电极、布线等的柔性导电构件。

背景技术

目前利用弹性体等高分子材料开发出了柔软性高、小型且轻量的转换器。该种转换器在电极间夹装弹性体制的介电层而构成。例如，为致动器的情况下，通过与电极间的施加电压相应的介电层的伸缩而驱动构件。为静电电容型传感器的情况下，检测由介电层的变形导致的电极间的静电电容的变化。因此，在柔性的转换器中，对于电极、连接电极与电路之间的布线，也要求能够追随介电层的变形的伸缩性。另外，对于连接转换器和电路的布线体、与电路的连接部中使用的导电构件，也要求伸缩性。作为能够伸缩的电极和布线的材料，可以使用在弹性体中配混了导电材料的导电材料(例如，参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-153821号公报

专利文献2：日本特开2011-75322号公报

专利文献3：日本特开2005-317638号公报

专利文献4:日本特开平6-194680号公报

发明内容

发明要解决的问题

布线材料中，从减小电阻的观点出发，作为导电材料配混有银粉末。然而，银等金属粉末难以聚集。因此，如果配混金属粉末，则与配混导电性碳的情况相比较，难以形成导通路径。因此，为了得到所希望的导电性，需要在弹性体中高填充金属粉末。高填充有金属粉末的导电材料中，弹性模量变大、柔软性降低。因此，对介电层变形的追随性降低。另外，伸长时应力在弹性体与金属粉末的界面集中，容易产生裂纹。由此，伸长时电阻显著地增加。

这一点上，在弹性体中配混了导电性碳的导电材料与配混了金属粉末的导电材料相比较，弹性模量小、柔软性优异。因此，即便伸长电阻也不易增加。然而，导电性碳的电阻率为0.1～1Ω·cm左右，比较大。因此，由在弹性体中配混了导电性碳的导电材料形成布线等的情况下，电阻变大而难以实现所希望的导电性。于是，难以通过一种导电材料兼顾伸缩性和导电性。

本发明是鉴于这样的情况而做出的，课题在于提供能够伸缩的、导电性优异、即便重复伸缩电阻也不易增加的柔性导电构件。另外，课题还在于通过将该柔性导电构件用于布线等而提供柔软且耐久性优异的转换器。

用于解决问题的方案

(1)为了解决上述问题，本发明的柔性导电构件的特征在于，具备：具有伸缩性的基材、和在该基材的表面上以层叠和并列的至少一种形式配置的多个导电层，该导电层具有：由高导电性材料形成的第一导电层，所述高导电性材料包含弹性体和导电材料且未伸长时的体积电阻率为5×10^-2Ω·cm以下；和由高伸长性导电材料形成的第二导电层，所述高伸长性导电材料未伸长时的体积电阻率大于该高导电性材料的未伸长时的体积电阻率、包含弹性体和导电材料且50%伸长时的体积电阻率相对于未伸长时的变化为10倍以下。

本发明的柔性导电构件具备在具有伸缩性的基材的表面上配置的至少两种导电层。导电层之一(第一导电层)由高导电性材料形成，另一者(第二导电层)由高伸长性导电材料形成。第一导电层和第二导电层均将弹性体作为母材。所以能够与基材一起伸缩。本说明书中，弹性体包含交联橡胶和热塑性弹性体。

高导电性材料未伸长时(自然状态)的体积电阻率为5×10^-2Ω·cm以下。即，第一导电层的导电性高。另一方面，高伸长性导电材料未伸长时的体积电阻率大于高导电性材料未伸长时的体积电阻率。但是，高伸长性导电材料50%伸长时的体积电阻率相对于未伸长时的变化为10倍以下。即，第二导电层的导电性即便伸长也不易降低。本发明的柔性导电构件中，包含这两种导电层的多个导电层以层叠、并列、层叠且并列的形式配置于基材上。因此，在自然状态的情况下，即便第二导电层的体积电阻率变大，由于主要介由第一导电层导通所以也能够减小电阻。另外，伸长时即便在第一导电层的体积电阻率增加的情况下，由于主要通过第二导电层导通所以也能够减小电阻。

这样，如果利用本发明的柔性导电构件，则根据状态通过选择有利的导通路径，从而无论在自然状态下还是伸长时都能够维持所希望的导电性。因此，即便重复伸缩电阻也不易增加。另外，导电层层叠而配置的情况下，发挥导电层之间的加强效果，应对伸缩的耐久性提高。