專利名稱：力感測薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種力感測薄膜，涉及包括力感測薄膜的裝置，并涉及使用力感測薄膜的力感測的方法。
背景技術(shù)：
力感測薄膜用于各種不同的應(yīng)用中以檢測接觸/觸摸，檢測和測量力或施加的載荷的相對變化，檢測和測量力的變化率，和/或檢測壓力或載荷的去除。
力感測薄膜，通常由包括放置在兩個導(dǎo)電觸點之間的導(dǎo)電粒子的彈性體組成(“彈性體層”)。當(dāng)壓力施加到導(dǎo)電觸點的其中之一時，該導(dǎo)電觸點壓在彈性體層的表面，并產(chǎn)生導(dǎo)電路徑。導(dǎo)電路徑由導(dǎo)電粒子鏈組成，形成經(jīng)過彈性體的曲徑路徑。因此，在彈性體中的導(dǎo)電粒子的濃度必須高于特定閾值(即，高于滲漏閾值)以制造一連續(xù)路徑。當(dāng)壓力增加時，在導(dǎo)電觸點和彈性體層的表面之間產(chǎn)生更多數(shù)目和區(qū)域的觸點。因此，經(jīng)過彈性體和導(dǎo)電粒子產(chǎn)生更多數(shù)目的導(dǎo)電路徑，并減少跨越彈性體層兩端的阻抗。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到前述內(nèi)容，我們認(rèn)識到因為現(xiàn)有技術(shù)的力感測薄膜中的導(dǎo)電路徑由許多個導(dǎo)電粒子觸點形成，導(dǎo)致在阻抗和磁滯方面的變化。
簡言之，在一個方面，本發(fā)明提供力感測薄膜，其中導(dǎo)電粒子的濃度小于滲漏閾值，并且基本所有的導(dǎo)電路徑經(jīng)過單一粒子。力感測薄膜包括(a)可向第二導(dǎo)體移動的第一導(dǎo)體，(b)第二導(dǎo)體，(c)復(fù)合材料，布置在第一和第二導(dǎo)體之間用于在其中間施加足夠的壓力時電連接第一和第二導(dǎo)體，和(d)測量跨越力感測薄膜的動態(tài)電響應(yīng)(例如，阻抗、電導(dǎo)、電流、電壓等)。如其中使用的，“用于測量‘動態(tài)’電響應(yīng)的裝置”包括用于測量不僅僅是通/斷的電響應(yīng)的裝置。
復(fù)合材料包括至少部分嵌入彈性層中的導(dǎo)電粒子。導(dǎo)電粒子沒有相對的取向并被布置成使得基本所有的在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間形成的電連接處于z方向(即，基本所有的電連接處在相對平面的結(jié)構(gòu)的厚度方向上，而不在平面內(nèi)(x-y)的方向上)。
彈性層需要在釋放壓力時能夠基本回到它們的初始尺寸。如其中所使用的，“能夠基本回到它們的初始尺寸”意味著層能在例如1 0秒(優(yōu)選為1秒或更短時間)內(nèi)回復(fù)到的它的最初厚度的至少90％(優(yōu)選至少95％；更優(yōu)選為至少99％；最優(yōu)選為100％)。
另一方面，本發(fā)明提供一種力感測薄膜，包括(a)布置在第一導(dǎo)體上的彈性層，以及(b)復(fù)合層，包括至少部分地嵌入布置在第二導(dǎo)體上的絕緣材料中的導(dǎo)電粒子。
第一和第二導(dǎo)體的至少其中之一可向另一導(dǎo)體移動(即，或者第一導(dǎo)體可向第二導(dǎo)體移動，或者第二導(dǎo)體可向第一導(dǎo)體移動，或者兩個導(dǎo)體可向彼此移動)。
在其中間施加足夠壓力的條件下，導(dǎo)電粒子電連接第一和第二導(dǎo)體。導(dǎo)電粒子沒有相對取向并被布置使得基本上所有的在第一和第二導(dǎo)體之間形成的電連接在z方向上。
在釋放壓力時彈性層基本能夠回到的它的初始尺寸。
因此，本發(fā)明的力感測薄膜滿足本領(lǐng)域的力感測薄膜的需求，阻抗和和磁滯的變化比由多個導(dǎo)電粒子觸點組成的薄膜小。
還在另一方面，本發(fā)明提供使用本發(fā)明的力感測薄膜的力感測的方法。


圖1是力感測薄膜的示意側(cè)視圖。
圖2(a)和(b)是用在本發(fā)明的力感測薄膜中的復(fù)合材料的示意側(cè)視圖。
圖3(a)、(b)、(c)和(d)使用本發(fā)明的力感測薄膜的側(cè)視圖例示了本發(fā)明的力感測薄膜的使用。
圖4是本發(fā)明的力感測薄膜的另一實施例的示意側(cè)視圖。
圖5(a)和(b)是本發(fā)明的力感測薄膜的另一實施例的示意側(cè)視圖。
圖6是用于在例子1中描述的本發(fā)明的力感測薄膜在對數(shù)-對數(shù)尺度上的力對阻抗的圖表。
盡管本發(fā)明可修改成不同的修改和替換形式，但是其中的特性已經(jīng)通過附圖中的例子的方式示出并將會進行詳細(xì)描述。但是，應(yīng)該可以理解，本發(fā)明的意圖不是將本發(fā)明限制在其中描述的特定實施例。而是，其意圖在于覆蓋落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的修改、等價物和替換物。
具體實施例方式
本發(fā)明的力感測薄膜能用于多種應(yīng)用中以檢測接觸/觸摸、檢測和測量力或施加的載荷的相對變化、檢測和測量力的變化率和/或檢測壓力或載荷的去除。
當(dāng)足夠的壓力施加到本發(fā)明的力感測薄膜時，在導(dǎo)體之間形成電接觸。對于寬范圍的壓力，力感測薄膜的阻抗(R)通常根據(jù)以下關(guān)系隨著壓力(P)而改變
R≈1/Pn其中n接近于整數(shù)(unity)。因此，當(dāng)R和P繪制在對數(shù)-對數(shù)尺度上時，能獲得一條直線。因此，本發(fā)明的力感測薄膜是在廣泛的動態(tài)壓力范圍上的敏感力/壓力傳感器。能使用任何合適的裝置(例如，利用歐姆表、發(fā)光二極管(LED)陣列或具有適當(dāng)電路的音頻信號)讀出可變阻抗。
為了在導(dǎo)體之間形成電接觸，本發(fā)明利用的導(dǎo)電粒子優(yōu)選以基本所有的電接觸通過一個或者多個單一粒子的方式分布在導(dǎo)體之間(即，兩個導(dǎo)體與同一個粒子或多個粒子同時電接觸)。導(dǎo)電粒子至少部分嵌入在電絕緣層中。彈性材料也允許當(dāng)壓力增大時電接觸經(jīng)過更多數(shù)目的導(dǎo)電粒子并允許接觸更大區(qū)域的導(dǎo)電粒子。當(dāng)在導(dǎo)體之間不再存在足夠的壓力時，彈性材料還允許破壞電連接。例如，彈性材料可以是回彈材料，其能夠變形以允許在施加壓力時形成電接觸，并當(dāng)不施加壓力時，使導(dǎo)體回到它們初始分離的位置。當(dāng)施加的壓力增加或減少時，彈性材料的變形將會增加或者減少。
分布導(dǎo)電粒子使得電接觸經(jīng)由一個或者多個單一粒子形成，這樣可以有多種優(yōu)點。因為導(dǎo)體經(jīng)由單一粒子電接觸，所以最多只有兩個觸點對每個粒子觸點的觸點阻抗有貢獻(導(dǎo)電粒子接觸頂部導(dǎo)體是一個觸點，而同一個導(dǎo)電粒子接觸的底部導(dǎo)體是另一觸點)，而且觸點的數(shù)目對每個特定力感測薄膜的致動都保持一致。這能導(dǎo)致每當(dāng)致動力感測薄膜時具有相對低的觸點阻抗和更一致的、可靠的和可再生的信號。較低的觸點阻抗產(chǎn)生更少的信號損耗，其最終產(chǎn)生更高的信噪比，這能造成力傳感器件中更精確的力或壓力測定。
單一粒子電接觸的另一優(yōu)點是不需要粒子排列(alignment)以及理想的粒子至粒子的取向。例如，在制造期間不需要施加磁場來定位和排列粒子，使得制造過程更容易和成本更低。另外，當(dāng)使用磁力校準(zhǔn)時，導(dǎo)電粒子跨越成品膜的整個厚度，需要施加另一絕緣層，使得整個結(jié)構(gòu)在沒有壓力時不導(dǎo)電。對粒子排列沒有需要，這也能改進相對于一些裝置的耐用性，這些裝置利用排列的線或長桿，其豎直定位在裝置的厚度方向上，當(dāng)重復(fù)致動和/或相對高的施加力時，該線或長桿可受到彎曲和折斷。不需要粒子排列和定位，就使本發(fā)明的力感測薄膜特別適用于薄膜安裝在彎曲、不規(guī)則或其它非平面結(jié)構(gòu)的應(yīng)用中。
因為在靜態(tài)下(即，沒有施加外來的壓力)的導(dǎo)體之間的間隙只需要略微比位于導(dǎo)體間的最大的導(dǎo)電粒子大，所以本發(fā)明的力感測薄膜也能夠被制造得非常薄(例如，在大約1μm和大約500μm之間；優(yōu)選，在大約1μm和大約50μm)。因此，可以使用相對小的粒子載荷，同時仍維持可靠的性能和足夠的分辨率。粒子也能被分布，使得致動力(即，致動力傳感薄膜所需要的壓力)在薄膜表面上不均勻。因為使用了更少的粒子，所以使用較低粒子密度的能力還具有成本優(yōu)勢。
圖1示出一種力感測薄膜100，包括以導(dǎo)電層110的形式的第一導(dǎo)體，以第二導(dǎo)電層120形式的第二導(dǎo)體，在第一和第二的導(dǎo)電層之間的復(fù)合材料130，以及用于測量跨越整個力感測薄膜100兩端的電響應(yīng)(在這里表示為阻抗)的裝置。導(dǎo)電層110和120的至少其中之一可相對于第二導(dǎo)電層移動，例如，通過施加外部壓力。復(fù)合材料130具有整個或部分嵌入絕緣彈性材料的導(dǎo)電粒子。絕緣，是指材料的導(dǎo)電性顯著小于粒子和導(dǎo)體的導(dǎo)電性，使得當(dāng)沒有施加壓力時，施加壓力時形成的電連接顯著減弱。如其中使用的，“絕緣”材料的阻抗大于大約109歐姆。
導(dǎo)電層110或120的其中之一可以是導(dǎo)電板、箔或涂層。導(dǎo)電層材料可以包括任何合適的導(dǎo)電材料，例如，金屬、半導(dǎo)體、摻雜半導(dǎo)體、半金屬、金屬氧化物、有機導(dǎo)體和導(dǎo)電聚合物等及其混合物。合適的無機材料包括例如，銅、金以及在電子裝置中常用的其它金屬或者金屬合金，以及透明導(dǎo)電材料，諸如透明導(dǎo)電氧化物(例如，銦錫氧化物(ITO)，銻錫氧化物(ATO)等)。合適的有機材料包括，例如，導(dǎo)電有機金屬化合物和導(dǎo)電聚合物，諸如聚咇咯、聚苯胺、聚乙炔、聚噻吩和諸如已經(jīng)在歐洲專利公開EP 1172831中所公開的材料。
對于一些應(yīng)用(例如，保健/醫(yī)學(xué)應(yīng)用)，優(yōu)選的是，導(dǎo)電層對濕氣是可透過的。優(yōu)選地，當(dāng)使用根據(jù)ASTM E-96-00的水方法測量時，導(dǎo)電層的濕氣透過率(MVTR)至少是大約400g水/m2/24小時(更優(yōu)選，至少大約800；更優(yōu)選，至少大約1600；最優(yōu)選，至少大約2000)。
用于測量跨越力傳感器(未在圖1中示出)兩端的動態(tài)電響應(yīng)的裝置能電連接到導(dǎo)電層110和120。用于測量動態(tài)電響應(yīng)的合適的裝置包括例如歐姆表和萬用表。動態(tài)電響應(yīng)能在歐姆表或萬用表上、或通過任一其它合適的裝置(例如，發(fā)光兩極管(LED)陣列或音頻信號)讀出。
導(dǎo)體可以自支撐或者設(shè)在基體上(未在圖1中示出)。合適的基體可以是硬的(例如，硬塑料、玻璃、金屬或半導(dǎo)體)或柔性的(例如，柔性塑料膜、柔性箔或薄玻璃)。基體可以根據(jù)應(yīng)用而透明或不透明。
布置在導(dǎo)體之間的復(fù)合材料包括至少部分嵌入在彈性材料中的導(dǎo)電粒子。導(dǎo)電粒子被布置使得當(dāng)壓力施加到裝置以將一個導(dǎo)體相對于另一導(dǎo)體移動時，電連接可以通過接觸兩個導(dǎo)體的單個粒子形成。
圖2(a)示出包括部分嵌入彈性層250中的導(dǎo)電粒子240的復(fù)合材料230的一個例子。圖2(b)示出包括完全嵌入在彈性層251中的導(dǎo)電材料241的另一復(fù)合材料231的例子。而圖2(a)和(b)用于示出用在本發(fā)明中的復(fù)合材料的一個實施例，可以使用任何合適的布置，其中能夠使用的導(dǎo)電粒子可以相對于彈性體層或者材料的任何具體表面、以任何合適的比率完全或者部分嵌入任何合適的位置。本發(fā)明不排除有隔離情況的復(fù)合材料，其中導(dǎo)電粒子在裝置的厚度方向上重疊。
優(yōu)選地，最大的導(dǎo)電粒子至少略微比彈性材料層的厚度小，至少當(dāng)粒子大小在復(fù)合物的厚度方向上測量時是如此。這能有助于避免發(fā)生電短路。
合適的導(dǎo)電粒子包括有鄰近導(dǎo)電外部表面的任何的適當(dāng)粒子。例如，導(dǎo)電粒子可以是固體粒子(例如，金屬球體)，涂有導(dǎo)電材料的固體粒子，具有導(dǎo)電外殼的中空粒子或涂有導(dǎo)電材料的中空粒子。導(dǎo)電材料例可以包括例如，金屬、導(dǎo)電金屬氧化物、有機導(dǎo)體和導(dǎo)電聚合物、半導(dǎo)體等及其混合物。被涂敷的粒子的核部可以是固體或中空玻璃或塑料珠、陶瓷粒子、碳粒子、金屬粒子等及其混合物。導(dǎo)電粒子可以是透明、半透明、有色或不透明。它們可以有粗糙或者平滑表面，而且可以是硬的或可變形的。
術(shù)語“粒子”包括球狀珠、拉長珠、截斷纖維、不規(guī)則形狀的粒子等。通常，粒子包括縱橫比從1∶1到大約1∶20的微粒子物體(即，最窄的尺寸與最長的尺寸的比，例如，對于纖維，縱橫比是長度與直徑的比值)，且特征尺寸根據(jù)具體應(yīng)用在大約1μm到500μm。導(dǎo)電粒子分散在復(fù)合材料中而沒有任何的優(yōu)選的定位或排列。
合適的彈性材料包括那些能夠在本發(fā)明的力感測薄膜的導(dǎo)體之間保持足夠的電分離性的材料，并且當(dāng)足夠的壓力不再施加時，展示出變形和回彈特性，從而允許彈材料被壓縮以允許導(dǎo)體的經(jīng)過一個或多個單一粒子觸點的電接觸，以根據(jù)施加的壓力大小而壓縮或變形，并使導(dǎo)體回到電分離狀態(tài)。合適的彈性材料包括例如熱塑(線性或分支)以及熱固(交連)聚合物。彈性材料可選地包括分散在其中的非彈性聚合物。
優(yōu)選地，彈性材料(如果是可固化材料則處于完全固化狀態(tài))在大的溫差范圍內(nèi)有基本恒定的存儲模量(G′) (更優(yōu)選地，在大約0℃和大約100℃之間具有基本恒定的G′；最優(yōu)選地，在大約0℃和大約60℃之間有基本恒定的G′。在此所使用的“基本恒定”意味著變化小于大約50％(優(yōu)選地比75％少)的變化。優(yōu)選地，彈性材料的G′在大約1×103Pa/cm2和大約9×105Pa/cm2之間，并在23℃在1Hz時具有在大約0.01和大約0.60之間的損耗角正切值(tan delta)。還優(yōu)選的是，彈性材料是自愈合的(即，當(dāng)破裂、破碎或被刺穿時能愈合自身)。還優(yōu)選的是，彈性材料基本不受濕度影響。
合適的彈性材料包括，例如自然和合成橡膠(例如，苯乙烯丁二烯橡膠或者丁基橡膠、聚異戊二烯、聚異丁烯、聚丁二烯、聚氯丁二烯、丙烯腈/丁二烯、以及功能化彈性體，諸如羧基或者氫氧基改性的橡膠等)、丙烯酸樹脂、硅酮，包括不限于聚二甲基硅氧烷、苯乙烯嵌段共聚物(例如，苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯或者苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物)、聚氨酯，包括但不限于基于脂肪族的異氰酸酯、芳香族的異氰酸酯的聚氨酯及其組合、聚醚多元醇、聚酯多元醇、乙二醇多元醇及其組合。合適的熱塑性聚氨酯聚合物以EstaneTM名稱在BF Goodrich有售。熱固性制劑能結(jié)合多元醇和/或多異氰酸酯使用，且其平均功能性超過兩個(例如，三功能或四功能組分)。諸如由多異氰酸酯和聚胺反應(yīng)形成的聚脲也是適用的。合適的聚胺選自一個寬泛的組包括聚醚和在JeffamineTM名稱下Huntsman賣的那些，以及聚胺功能性聚二甲基硅氧烷，如在美國專利號6,441,118(Sherman等)中公開的那些；諸如在HytrelTM下的杜邦公司有售的彈性聚酯；某些茂金屬聚烯烴，諸如茂金屬聚乙烯(例如，邁阿密州Midland市的DowChemical公司的EngageTM或AffinityTM聚合物)也是合適的。氟化彈性體，諸如DuPont Dow Elastomers生產(chǎn)的VitonTM也是合適的。彈性材料是可以改性的，例如通過碳化氫樹脂(例如，聚萜)或增量油(例如，環(huán)烷油或成塑劑)，或通過添加有機或無機填充物，例如聚苯乙烯粒子、黏土、硅石等。填充物可以有粒子或纖維形態(tài)。優(yōu)選的，彈性材料包括硅酮(優(yōu)選為濕氣熱固型)或苯乙烯嵌段共聚物。
對于一些應(yīng)用(例如，保健/醫(yī)學(xué)應(yīng)用)，優(yōu)選的是彈性材料對濕氣要有透過性。優(yōu)選地，當(dāng)使用根據(jù)ASTM E-96-00的水方法測量時，彈性材料的濕氣透過率(MVTR)至少是大約400g水/m2/24小時(更優(yōu)選，至少大約800；更優(yōu)選，至少大約1600；最優(yōu)選，至少大約2000)。
復(fù)合材料能以任何合適的方式提供。通常，制造或提供復(fù)合材料涉及分布導(dǎo)電粒子和將導(dǎo)電粒子至少部分地嵌在彈性材料中。例如，粒子能首先分布在表面上且彈性材料層能涂敷在其上、壓在其上或者層疊于粒子層。分布在其上的粒子的表面可以是力感測薄膜層，例如導(dǎo)體的其中之一或者載體基體，其在粒子嵌入彈性材料中之后去除。作為另一例子，粒子分散在彈性層材料中，而產(chǎn)生的復(fù)合物可以被涂敷以形成復(fù)合材料。同樣作為另一例子，彈性材料能作為一個層，例如通過涂敷，然后導(dǎo)電粒子能分布在彈性材料層上。通過將粒子壓入彈性材料層中而嵌入導(dǎo)電粒子，并且可選擇地對彈性材料加熱以允許彈性材料變軟，或者，當(dāng)彈性材料處在未固化或變軟狀態(tài)時通過將粒子分布在彈性材料層上、可選擇地是將粒子壓入彈性材料層中，并隨后通過硫化、冷卻等使彈性材料層變硬?？梢岳脽帷窈凸夤袒磻?yīng)，以及兩部分系統(tǒng)(two part systems)。
分散導(dǎo)電粒子的方法包括，例如，在美國專利申請公開號03/0129302中公開(Chamber等)。簡言之，粒子可以在存在電場的情況下分散到彈性材料層上，由于它們是隨機落到層上的，所以有助于分布粒子。粒子帶有電荷使得它們互斥。因此，基本避免了側(cè)面電連接和粒子結(jié)塊。電場還用來產(chǎn)生粒子到膜的吸引力。這種方法能生產(chǎn)隨機的、非聚集的導(dǎo)電粒子分布。粒子能以相對均一(每單位區(qū)域的粒子數(shù)目)的粒子分布以預(yù)定密度施加。而且，幅材(web)可以被拋光以更進一步有助于粒子分布。
還能使用其它方法來分散導(dǎo)電粒子。例如，粒子能沉積在微復(fù)制釋放內(nèi)襯構(gòu)成的袋中，如國際公開號WO 00/00563中所公開的那樣。彈性材料接著會涂在或者壓在這個填充有粒子的襯墊上。
可以使用分布或分散粒子的任何其它的方法，只要粒子這樣分布在復(fù)合材料中基本在力感測薄膜的導(dǎo)體之間形成的所有的電接觸都是通過一個或多個單一粒子觸點構(gòu)成的。同樣地，應(yīng)該注意減少或者消除在復(fù)合物中發(fā)生的粒子堆積(即，兩個或更多個粒子沿著復(fù)合物的厚度方向具有交疊的位置)。
用于將粒子放在介質(zhì)上的方法應(yīng)該確保在粒子之間的接觸在平面(x-y)方向上減到最少。優(yōu)選地，不多于兩個的粒子應(yīng)該保持接觸(例如，在30cm2區(qū)域中)。更優(yōu)選地，沒有任何兩個粒子彼此接觸(例如，在30cm2區(qū)域中)。這將會避免在平面內(nèi)方向上的由于粒子接觸而產(chǎn)生的任何電短路，而且當(dāng)應(yīng)用需要多個近距離間隔開的電極時尤為理想。
圖3(a)、(b)、(c)和(d)圖示了本發(fā)明的力感測薄膜的使用，其中電接觸通過經(jīng)一個或多個單一粒子的物理接觸獲得。力感測薄膜300包括第一導(dǎo)體310；第二導(dǎo)體320；復(fù)合材料330，復(fù)合材料330包括布置在導(dǎo)體之間的彈性層350中的導(dǎo)電粒子340；以及用于測量跨越力感測薄膜360的動態(tài)電響應(yīng)的裝置。如圖3(a)所示，當(dāng)未在導(dǎo)體之間施加壓力時，導(dǎo)體310和320通過彈性層350保持電隔離。如圖3(b)所示，當(dāng)足夠的壓力施加到第一導(dǎo)體310時，在導(dǎo)體310和320之間能夠經(jīng)由單一粒子觸點形成電接觸。單一粒子觸點是在第一和第二導(dǎo)體之間的那些電觸點，其中一個或者多個單一導(dǎo)電粒子各自都與第一和第二導(dǎo)體接觸。如圖3(c)所示，當(dāng)更多的壓力P′施加到第一導(dǎo)體310時，彈性層350進一步壓縮并且可以形成更多的單一粒子觸點。如圖3(d)所示，當(dāng)去除所有的壓力時，彈性層350返回到基本上它的初始尺寸并且不形成電接觸。
導(dǎo)電粒子具有一個尺寸分布，使得所有的粒子的尺寸(或形狀)不完全相同。在這些情況下，較大的導(dǎo)電粒子能在附近的較小導(dǎo)電粒子之前發(fā)生電接觸，甚至排除附近的較小粒子。這是否發(fā)生及其發(fā)生的程度取決于粒子的尺寸和形狀分布、有沒有粒子聚集、粒子的加載密度和空間分布、可移動導(dǎo)體(或者可移動導(dǎo)體/基體組合)的彎曲和適應(yīng)局部變化的能力、粒子變形性、其中嵌入有粒子的彈性材料的變形性等。這些和其它特性能被調(diào)整使得當(dāng)足夠的壓力施加在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間時，能夠形成期望數(shù)目的每個單位內(nèi)的單一粒子電接觸。還可以調(diào)整特性使得當(dāng)在第一導(dǎo)體和第二導(dǎo)體之間施加一個給定量的壓力而不是不同量的力/壓力時，形成期望數(shù)目的每單位內(nèi)單一粒子電接觸。
在一些實施例中，優(yōu)選的是粒子尺寸分布相對窄，且在一些情況下，優(yōu)選的是所有粒子的大小基本相同。在一些實施例中，期望的是粒子大小具有雙模態(tài)分布。例如，期望的是在復(fù)合材料中分散有兩種不同類型的粒子、較大的粒子和較小的粒子。
圖4示出本發(fā)明的力感測薄膜的另一實施例。力感測薄膜400包括第一導(dǎo)體410，包括布置在第二導(dǎo)體420上的彈性層450中的導(dǎo)電粒子440的復(fù)合材料430，以及用于測量跨越力感測薄膜460兩端的動態(tài)電響應(yīng)的裝置。間隔件470在復(fù)合材料430和第一導(dǎo)體410之間產(chǎn)生一個間隙480(例如，空氣間隙)。在復(fù)合材料和第一導(dǎo)體之間增加空氣間隙會改變力感測薄膜的敏感度，并可以由此用于針對具體的應(yīng)用而定制傳感器。或者，間隙可以用非導(dǎo)電填充物材料填充。填充間隙能提供以下優(yōu)點諸如由于填充物材料提供的保護提高了具有傾向于破裂和剝落的導(dǎo)電體(例如，透明的導(dǎo)電層)的力感測膜的耐用性。
本發(fā)明的力感測薄膜還能通過對彈性層壓花(例如，提供微復(fù)制表面)而針對具體的應(yīng)用來定制。對彈性層壓花可以允許空氣自由移動進出薄膜，并能因此降低薄膜的致動力。壓花還有助于避免短路?；蛘?，可以將微球(例如，來自Akzo諾貝爾的ExpancelTM微球)散布在彈性材料中。
圖5(a)和5(b)例示了根據(jù)本發(fā)明的具有兩層結(jié)構(gòu)的力感測薄膜的實施例。在圖5(a)中，力感測薄膜500包括，布置在第一導(dǎo)體510上的彈性層590，以及復(fù)合層530，包括在布置在第二導(dǎo)體520上的絕緣材料550中的導(dǎo)電粒子540。用于測量跨越力感測薄膜(未示出)兩端的動態(tài)電響應(yīng)的裝置能電連接到力感測薄膜。優(yōu)選地，復(fù)合層的厚度小于平均的導(dǎo)電粒子尺寸。由于復(fù)合層太薄，所以布置在第一導(dǎo)體上的彈性層有助于防止發(fā)生電短路(防止意外的電極-粒子-電極的電接觸)。
在圖5(b)中，導(dǎo)電粒子540已經(jīng)被壓縮下來(例如，通過經(jīng)過一個輥壓)，使得它們中的至少一些總與第二導(dǎo)體520接觸。當(dāng)粒子被壓(nip)下且復(fù)合層的厚度被控制成小于平均的粒子尺寸時，致動力(即，需要電連接第一和第二導(dǎo)體的力)由彈性層的厚度和屬性控制。絕緣材料的屬性和復(fù)合層的導(dǎo)電粒子對致動力的影響相對小。因此，力感測薄膜可以設(shè)計成具有特定的致動力。
絕緣材料可以是任何絕緣、成膜、可固化材料。絕緣材料可以是彈性或非彈性材料。絕緣材料可以包括例如，聚氨酯、環(huán)氧樹脂、丙烯酸脂、聚酯、聚烯烴、聚酰胺等及其混合物。優(yōu)選地，絕緣材料是在釋放壓力時能夠基本回到它的初始尺寸的彈性材料。更優(yōu)選地，絕緣材料包括的彈性材料在大約0℃和大約100℃之間具有基本常量的G′(如果是可固化材料則處在其完全固化狀態(tài))；最優(yōu)選在大約0℃和大約60℃之間。優(yōu)選地，絕緣層的的G′在大約1×103Pa/cm2和大約9×105Pa/cm2之間，并在23℃時在1Hz處具有在大約0.01和大約0.60之間的損耗角正切值(tan delta)。優(yōu)選的是，彈性材料材料是自愈合的。
在本發(fā)明的兩層式力感測薄膜中，彈性層或絕緣材料層或兩者能被壓花。
本發(fā)明的力感測薄膜能可選在一個或兩個導(dǎo)體上包括覆蓋層(例如，塑料膜或泡沫層)。典型地，覆蓋層厚度小于大約5毫米(優(yōu)選地，小于大約2毫米厚度)，使得它們不影響力感測薄膜的響應(yīng)。當(dāng)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中(例如，檢測力以避免褥瘡、糖尿病腳潰瘍或石膏下的過度壓力)使用力感測薄膜時，覆蓋層特別有用。在醫(yī)學(xué)壓力感測應(yīng)用中使用覆蓋層的例子包括泡沫鞋墊、床單、繃帶和襪子。
本發(fā)明的力感測薄膜還能可選地密閉在合適的材料中以提供防水/濕氣的性能。
本發(fā)明的力感測薄膜在許多應(yīng)用中是有用的。例如，本發(fā)明的力感測薄膜在保健應(yīng)用中有用的，諸如用于在對石膏下的過度壓力報警，或用于監(jiān)測壓力以預(yù)防褥瘡和糖尿病性腳或腿潰瘍。優(yōu)選地，如果本發(fā)明的力感測薄膜將會接觸或者接近病人的皮膚，則它們對濕氣蒸汽有透過性以讓濕氣蒸發(fā)遠(yuǎn)離皮膚。
很多個體，例如，當(dāng)疾病發(fā)展時，糖尿病人經(jīng)歷低極端的不良感覺。通常，只使用視覺觀察這些個體來決定是否壓力過度或者皮膚潰瘍正在腳的皮膚上產(chǎn)生。這種潰瘍通常是經(jīng)過站立或步行過度施加在腳上的特殊點的壓力和/或切變應(yīng)力的結(jié)果。本發(fā)明的力感測薄膜考慮到腳的壓力估測。例如，本發(fā)明的力感測薄膜與襪子、繃帶或鞋墊結(jié)合(例如，縫制、織、粘或熱結(jié)合、通過鉤或環(huán)狀物連接、插入包或通過任一合適的裝置結(jié)合)以測量在腳的關(guān)鍵區(qū)域上的壓力。薄膜能電連接到微處理器或用于數(shù)據(jù)記錄的離散邏輯電路。力感測薄膜也能電連接到信號處理單元，以在超過指定的壓力閾值時提供音頻、視頻或觸覺的(例如，震動)響應(yīng)。
包括多個本發(fā)明的力感測薄膜構(gòu)成的陣列還可用在醫(yī)療應(yīng)用中。例如，力感測薄膜構(gòu)成的陣列可以設(shè)置在床中的不同位置上以監(jiān)測壓力從而預(yù)防褥瘡。力感測陣列可以均勻或者非均勻地間隔開。
本發(fā)明的力感測薄膜還可用在，例如汽車應(yīng)用(例如在座位傳感器中或者安全氣囊配置)，消費者應(yīng)用(例如，作為載荷/重量傳感器或者在“智能系統(tǒng)”中以感測在架上的物品的出現(xiàn)或缺失)，制造應(yīng)用(例如，監(jiān)測輥壓壓力)，運動應(yīng)用(例如，用于監(jiān)測速度、力或沖擊或用作在球棒或球拍上的把手傳感器)等。
例子通過下面的例子進一步說明本發(fā)明的目的和優(yōu)點，但是其中在這些例子中引用的特定的材料和數(shù)量還有其他的條件和細(xì)節(jié)，不應(yīng)被理解為對本發(fā)明的不應(yīng)有的限制。
材料在例子中使用的材料在下面的表格中示出。材料的復(fù)合以phr(對每100份(以質(zhì)量計)橡膠添加的份數(shù))表示。UC硅酮由可從克朗普頓(康涅狄格州的格林威治)商業(yè)買得到的Y-7942的聚二甲基硅氧烷；鉑催化劑是可從加拿大的奧爾德利(加拿大的奧克維爾)買到的、在以1phr分散在UC硅酮中的分散的鉑細(xì)粉末；DC1107是可從DowCorning公司(邁阿密州Midland市)買得到的交叉連接器；DM是二甲基馬來酸酯，可從Fischer Scientific公司(加拿大渥太華)購得；以及硅石，是可從Cabot公司(伊利諾斯州的Tuson市)買到的M3 Cab-o-sil煅制氧化硅(fumed silica)。

G165730N是KratonTMG1657(可從德克薩斯州休斯頓市的KratonPolymers公司買到)和的30phr的Nyflex 22b處理油(可從德克薩斯州休斯頓市的Nynas USA Inc.公司買到)的混和物。
測試單元使用稱作力裝置(the force apparatus)的裝置來評定傳感器，其由測量施加在傳感器上的正交力的載荷單元(可從美國康涅狄格州Hartford市Omega Engineering Inc.買到)組成。
將被評定的傳感器水平放置在載荷單元上并用膠帶固定。在具有大約275kPa壓縮空氣的計算機控制的條件下，連接到兩個閥(可從俄亥俄州辛辛那提的Clippard Instrument Laboratory買到的型號EC-2-12)的氣動缸(可從康涅狄格州Norwalk的Airpot公司的型號E9X 0.5N)，直接位于載荷單元上方。通過依次打開和關(guān)閉閥，缸以預(yù)定的固定步驟向下移動以增加放置在載荷單元上的傳感器上的壓力。載荷單元連接到顯示裝置(可從康涅狄格州Hartford市Omega Engineering Inc.買到的型號DP41-S-A)，顯示出施加的力。一旦達到力的預(yù)定限度，則使用排氣閥將空氣從系統(tǒng)中排出以減少傳感器上的壓力。
傳感器的導(dǎo)體連接到萬用表以記錄傳感器的電響應(yīng)。使用數(shù)字萬用表(可從俄亥俄州克里夫蘭的Keithley有限公司買到的Keithley型197-A微伏DMM)來測量傳感器的阻抗。從載荷單元讀取的施加壓力以及從萬用表讀取的傳感器的電響應(yīng)由基于數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng)的PC捕獲。施加的壓力范圍在0.1牛頓到10牛頓，且施加的壓力以大約0.028牛頓/秒(1.67牛頓/分鐘)的比率實現(xiàn)。
n值的說明當(dāng)測量跨越壓力傳感器兩端的阻抗時，阻抗相對壓力的響應(yīng)繪制在對數(shù)-對數(shù)圖表上。在特定范圍內(nèi)，冪律關(guān)系可以由以下公式給出阻抗＝A/Fn，其中A是常數(shù)，F(xiàn)是力，n(“n值”)是對數(shù)-對數(shù)圖表上最佳擬合線(由線性回歸確定)的斜率。n值表示傳感器的敏感度。n值越高，施加壓力的給定變化對應(yīng)的傳感器的阻抗變化就越大。n值較低意味著對于施加壓力的相同變化，阻抗的變化較小。
R2的說明如上所述，阻抗相對力的響應(yīng)可以繪制在對數(shù)-對數(shù)圖表上，并能夠確定最佳擬合線。如本領(lǐng)域中已知的，線性回歸的擬合度(或者擬合良好的程度)可以由R2指出。R2是在0.0和1.0之間的分?jǐn)?shù)。R2越接近1.0，擬合越好。當(dāng)R2是1.0時，所有的繪制點恰好位于一條直線上而沒有散點。
例子1涂覆有銦錫氧化物(ITO)的玻璃纖維，可從3M公司(明尼蘇達州圣保羅市)作為SD220買到，其分散在未固化的、刮刀涂覆層(大約25微米厚)的734硅酮橡膠上(Dow Corning公司，邁阿密州Midland市)。使用已經(jīng)在美國專利申請公開號03/0129302號(Chamber等人)中描述的粒子分布器來分散粒子。在硅酮橡膠在室溫下一個晚上固化之后，一小塊(大約20毫米×20毫米)嵌入有粒子的硅酮橡膠被切下并轉(zhuǎn)移到一銅箔帶(明尼蘇達州圣保羅市3M公司的3M 1190)上并通過將膠帶圍繞在嵌入有粒子的硅酮的邊緣上而使用ScotchTM膠帶固定。另一銅箔帶放置在其頂端上，確保兩個銅箔不會彼此接觸。兩個銅箔通過ScotchTM膠帶彼此電隔離。
產(chǎn)生的傳感器使用上述的力裝置測試單元測試。在對數(shù)-對數(shù)圖表上繪制的測試數(shù)據(jù)在圖6中示出。最佳擬合線的n值是1.02，R2是0.992。
例子2在例子1中描述的傳感器通過如下的重復(fù)加載和卸載循環(huán)來測試周期其耐用性。
生命周期測試系統(tǒng)(來自伊利諾斯州Elgin市的Tricor Systems公司的型號933A)用于測試傳感器的耐用性。測試系統(tǒng)有氣動控制缸，其以選定的頻率壓傳感器，同時對上/下循環(huán)數(shù)計數(shù)?？邕^傳感器兩端連接的萬用表測量了跨越它兩端出現(xiàn)的電壓。傳感器被測試了1000個循環(huán)并可以看到每個循環(huán)對力曲線大約生產(chǎn)相同的電壓。
例子3在例子1中描述的傳感器連接到LED(發(fā)光二極管)條形圖顯示電路。通過用手指壓傳感器在傳感器上施力，使得顯示器響應(yīng)于施加的力而點亮LED區(qū)段。
例子4在將不同的覆蓋材料放置傳感器上之后，使用力裝置測試單元如上所述地測量基本上與在例子1中描述相同的傳感器的特性。覆蓋材料簡單放置在傳感器的頂部。覆蓋物包括1.MelinexTM聚酯膜(弗吉尼亞州Hopewell市的杜邦公司)以及2.EquateTM泡沫緩沖鞋墊，140mil厚(加拿大安大略省Downsview市的National Home Products有限公司)傳感器特性在施加有覆層時基本不變，如表1(聚酯膜)和表2(泡沫鞋墊)所示。n值示出將不同覆層放置在傳感器頂端上不會顯著改變傳感器的敏感度。
表1-聚酯覆層


表2-泡沫鞋墊覆層

例子5為了分析在導(dǎo)體和復(fù)合材料層之間的空氣間隙的影響，將3M 810帶(明尼蘇達州圣保羅)用于在傳感器的硅酮橡膠層和頂部銅箔帶之間建立一個空間，該傳感器基本與在例子1中描述的相同。使用力裝置測試單元測試該傳感器，具有下面列出的空氣間隙厚度。結(jié)果(在表3中)表示出當(dāng)空氣間隙增大時，傳感器的敏感度增加，如增加的n值所示。
表3

例子6傳感器基本如例子1中所描述地制備，除了下面示出的彈性體和涂有玻璃珠而非纖維的銦錫氧化物(ITO)。覆有玻璃珠的銦錫氧化物(ITO)是可從3M公司(明尼蘇達州圣保羅)買到的SD110，其被分散在未固化的、刮刀涂覆的彈性體上，如下所示彈性體大約1mil(25微米)厚。使用力裝置測試單元測試該傳感器。還記錄了傳感器(Fi)的致動力，其定義為以出現(xiàn)1k歐姆的阻抗所需的力。
表4

例子7所研究的彈性體(在表5中示為“底部”彈性體)被刮刀涂覆在涂有ITO的聚酯形成的導(dǎo)電層上，以獲得37.5微米(1.5mil)的厚度。涂有ITO的玻璃珠以大約1.5g/ft2的密度分散在彈性體層上。通過在兩個橡膠輥之間輥壓帶涂層的彈性體，將粒子嵌入彈性層內(nèi)。這種涂層彈性體在烤箱的120℃空氣中固化5分鐘。在涂有ITO的聚酯構(gòu)成的分開的導(dǎo)電層上，彈性體(在表5中示出為“頂部”彈性體)被刮刀涂覆到厚度為12.5微米(0.5mil)，且彈性體在烤箱的120℃空氣中固化5分鐘。將兩層放到一起使得彈性體彼此面對，然后用包裝膠帶(明尼蘇達州的圣保羅3M公司的3M 3710膠帶)捆在一起。使用銅電箔帶(明尼蘇達州圣保羅的3M公司的3M 1190帶)對兩個導(dǎo)電層形成電連接，且使用力裝置測試單元測試該傳感器。結(jié)果如表5所示。
在表中示出每個傳感器的G′和頂部彈性體層的tan delta以及致動力(Fi)，致動力定義為表現(xiàn)出1 k歐姆的阻抗所需的力，還示出了n值。更高模量的彈性體顯示出更高的致動力和更高的n值，也就是對力的更高的敏感度。
表5

對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，對本發(fā)明進行多種修改和替換是顯而易見的。應(yīng)該了解本發(fā)明意圖并不在于受到例示的實施例和其中提出的例子的沒必要的限制，并且這種例子和實施例只以舉例的方式表示，而本發(fā)明的范圍只受到提出的權(quán)利要求的限制。
權(quán)利要求
1.一種力感測薄膜，包括(a)第一導(dǎo)體，可向第二導(dǎo)體移動，(b)第二導(dǎo)體，(c)復(fù)合材料，布置在第一和第二導(dǎo)體之間用于在其中間施加足夠的壓力時電連接第一和第二導(dǎo)體，以及(d)用于測量跨越力感測薄膜的動態(tài)電響應(yīng)的裝置，復(fù)合材料，包括至少部分嵌入彈性層中的導(dǎo)電粒子，導(dǎo)電粒子，沒有相對取向并被布置使得基本上所有的在第一和第二導(dǎo)體之間形成的電連接在z方向上，以及彈性層在釋放壓力時能夠基本回到它的初始尺寸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述彈性層包括在大約0℃和大約100℃之間有基本常量G′的彈性材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的力感測薄膜，其中所述彈性層包括在大約0℃和大約60℃之間有基本常量G′的彈性材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述彈性層包括在大約1×103Pa/cm2和大約9×105Pa/cm2之間的G′，并在23℃時在1 Hz處具有在大約0.01和大約0.60之間的損耗角正切值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述彈性層包括自愈合的彈性材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述彈性層包括選自硅酮和苯乙烯類嵌段共聚物的彈性材料。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的力感測薄膜，其中所述彈性層包括硅酮。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的力感測薄膜，其中所述彈性層包括苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物或苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子被布置使得基本上所有的在第一和第二導(dǎo)體之間形成的電連接經(jīng)過單一粒子形成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子被布置使得只有兩個粒子彼此接觸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的力感測薄膜，其中沒有兩個粒子彼此接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子包括金屬。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子包括有導(dǎo)電涂層的核部粒子。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的力感測薄膜，其中所述核部粒子包括玻璃粒子。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的力感測薄膜，其中所述核部粒子包括中空粒子。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電涂層包括金屬。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電涂層包括導(dǎo)電氧化物。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子基本為球形。
19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子是纖維。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述第一和第二導(dǎo)體分別布置在第一和第二基體上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的力感測薄膜，其中第一和第二基體的至少其中之一有柔性。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其還包括布置在第一或第二導(dǎo)體上的覆蓋層。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中在復(fù)合材料和第一和第二導(dǎo)體的其中之一之間有間隙。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述復(fù)合材料還包括非導(dǎo)電填充物。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，其中所述薄膜的厚度在大約1mm和大約500mm之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的力感測薄膜，其中所述薄膜的厚度在大約1mm和大約50mm之間。
27.一種力感測薄膜，包括(a)布置在第一導(dǎo)體上彈性層；以及(b)復(fù)合材料，包括至少部分嵌入布置在第二導(dǎo)體上的絕緣材料中的導(dǎo)電粒子；第一和第二導(dǎo)體的至少其中之一可向另一導(dǎo)體移動，導(dǎo)電粒子，在其中間施加足夠壓力的情況下電連接第一和第二導(dǎo)體，導(dǎo)電粒子，沒有相對取向并布置使得基本上在第一和第二導(dǎo)體之間形成的所有的電連接在z方向上，以及彈性層在釋放壓力時能夠基本回到它的初始尺寸。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜，其中所述絕緣材料在釋放壓力時能夠基本回到它的初始尺寸。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜，其中所述彈性層和絕緣材料之一或兩者包括在大約0℃和大約100℃之間有基本常量G′的彈性材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜，其中所述彈性層和絕緣材料之一或兩者包括在大約0℃和大約60℃之間有基本常量G′的彈性材料。
31.根據(jù)權(quán)利要求27的力感測薄膜，其中所述彈性層和絕緣材料之一或兩者包括在大約1×103Pa/cm2和大約9×105Pa/cm2之間的G′和在23℃時在1Hz處在大約0.01和大約0.60之間的損耗角正切值。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜，其中所述彈性層和絕緣材料之一或兩者包括自愈合的彈性材料。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子被布置使得基本上所有的在第一和第二導(dǎo)體之間形成的電連接經(jīng)過單一粒子。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子被布置使得只有兩個粒子彼此接觸。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的力感測薄膜，其中沒有兩個粒子彼此接觸。
36.根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜，其中所述復(fù)合層的厚度比導(dǎo)電粒子的平均大小小。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的力感測薄膜，其中所述導(dǎo)電粒子的至少其中一些總與第二導(dǎo)體接觸。
38.根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜，其還包括用于跨越力感測薄膜測量動態(tài)電響應(yīng)的裝置。
39.含有根據(jù)權(quán)利要求1所述的力感測薄膜的裝置。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的裝置，其中所述裝置與襪子、繃帶或鞋墊結(jié)合。
41.包括多個權(quán)利要求1所述的力感測薄膜構(gòu)成的陣列的裝置。
42.包括權(quán)利要求27所述的力感測薄膜的裝置。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的裝置，其中所述裝置與襪子、繃帶或鞋點結(jié)合。
44.包括多個根據(jù)權(quán)利要求27所述的力感測薄膜構(gòu)成的陣列的裝置。
45.一種力感測方法，包括將壓力施加到權(quán)利要求1所述的力感測薄膜，以及跨越力感測薄膜測量電屬性的變化。
46.一種力感測方法，包括(a)將權(quán)利要求27的力感測薄膜的第一和第二導(dǎo)體電連接到用于測量動態(tài)電響應(yīng)的裝置，以及(b)跨越力感測薄膜測量電響應(yīng)。
全文摘要
一種力感測薄膜，包括(a)第一導(dǎo)體，可向第二導(dǎo)體移動，(b)第二導(dǎo)體，(c)復(fù)合材料，布置在第一和第二導(dǎo)體之間用于在其中間施加足夠的壓力時電連接第一和第二導(dǎo)體，以及(d)用于測量跨越力感測薄膜的動態(tài)電響應(yīng)的裝置，復(fù)合材料，包括至少部分嵌入彈性層中的導(dǎo)電粒子，導(dǎo)電粒子，沒有相對取向并被布置使得基本上所有的在第一和第二導(dǎo)體之間形成的電連接在z方向上，以及彈性層在釋放壓力時能夠基本回到它的初始尺寸。
文檔編號H01H1/02GK101087998SQ200580044746
公開日2007年12月12日 申請日期2005年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月23日
發(fā)明者蘭吉特·迪維加爾皮蒂亞, 陳培榮, 大衛(wèi)·A·肯諾, 加布里埃拉·米霍利奇, 維賈伊·帕特爾, 馬修·T·斯科爾茨 申請人:3M創(chuàng)新有限公司