用于提供定向?qū)щ娡ǖ辣砻孢B通性的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于提供定向?qū)щ娡ǖ辣砻孢B通性的系統(tǒng)和方法
[0001] 優(yōu)先權(quán)
[0002] 本發(fā)明要求2014年3月13日提交的美國實用申請?zhí)?4/209,213的優(yōu)先權(quán)，其是 2013年3月15提交的美國專利申請系列號13/834, 948的部分繼續(xù)申請，其公開內(nèi)容通過 引用全文納入本文。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明通常設(shè)及用于多種應(yīng)用的導(dǎo)電聚合物和彈性體材料，包括但不限于導(dǎo)電粘 合劑、導(dǎo)電襯墊和導(dǎo)電薄膜。
[0004] 例如，導(dǎo)電壓敏粘合劑（PSA)的設(shè)計長久W來具有挑戰(zhàn)，至少因為隨著導(dǎo)電性的 升高粘合強度和提性通常下降。典型的用于（經(jīng)添加W)提供良好導(dǎo)電性的材料通常是 提性較低的且抑制粘合。一種制備導(dǎo)電涂層的常規(guī)方法是使用導(dǎo)電顆粒（例如石墨、銀、 銅等）填充聚合物材料，隨后涂覆、干燥并加工處理聚合物粘合劑。在該些情況下，導(dǎo)電顆 粒處于特定濃度下，使得當(dāng)顆粒各自與至少一個其他相鄰顆粒產(chǎn)生物理接觸時形成導(dǎo)電網(wǎng) 絡(luò)。在該方法中，通過復(fù)合材料提供導(dǎo)電路徑。
[0005] 然而，對于壓敏粘合劑，如果顆粒濃度高到足W形成其中能夠維持顆粒與顆粒接 觸的網(wǎng)絡(luò)，則很難使PSA組分的聚合物（如彈性體）系統(tǒng)W足夠高的濃度存在從而流出W 形成基材與電極之間的表面與表面接觸，即作為粘合劑。相反地，如果PSA組分的濃度足W 與基材產(chǎn)生足夠的表面接觸，PSA將不得不打斷相鄰導(dǎo)電顆粒從而破壞顆粒與顆粒接觸。
[0006] 另一種類型的導(dǎo)電PSA包括導(dǎo)電球形顆粒，其直徑等于或大于PSA的厚度。在該 種情況下，可W沿顆粒的表面攜帶信號或電流，從而在粘合劑的Z維度中各向異性地提供 電流。然而，可能削弱粘合劑的連續(xù)性。
[0007] 鹽（如氯化鋼或氯化鐘）在處于水性介質(zhì)中時易于溶解且其離子解離（分離為正 離子和負(fù)離子）。解離的離子可隨后傳遞電流或信號?；诖?，長久W來將鹽加入水中，隨 后將其加入聚合物和彈性體材料中W提供良好的導(dǎo)電性。例如，美國專利號6, 121，508公 開了用于生物醫(yī)學(xué)電極的壓敏粘合劑水凝膠。該凝膠材料被公開為包含至少水、氯化鐘和 聚己二醇并且是導(dǎo)電性的。美國專利號5, 800, 685還公開了一種導(dǎo)電粘合劑水凝膠，其包 含水、鹽、引發(fā)劑或催化劑W及交聯(lián)劑。然而，該類水凝膠的使用通常還需要在水凝膠的一 側(cè)（遠(yuǎn)離患者一側(cè)）使用導(dǎo)電性表面，其能夠接受離子性導(dǎo)電電荷，如銀/氯化銀，該是相 對昂貴的。
[000引雖然該些水凝膠/粘合劑可具有良好的導(dǎo)電性質(zhì)，但其通常僅具有一般的粘合性 質(zhì)。另一個缺點是導(dǎo)電性隨著水含量的變化（如蒸發(fā)導(dǎo)致的變化）而變化，因此需要將水 凝膠在使用前保持在密封的環(huán)境中，隨后使用有限的時間，該僅僅是因為蒸發(fā)。
[0009] 美國專利號7, 651，638公開了一種對水不敏感的交流電應(yīng)答復(fù)合材料，其包含聚 合物材料和基本分散在聚合物材料內(nèi)的極性材料（如有機鹽）。對聚合物材料和極性材料 進(jìn)行選擇W使其各自相互吸引，該吸引與對其本身的吸引基本相同?；诖耍摌O性材料不 會團(tuán)聚在一起，也不會在聚合物材料的表面粉化化loom),但在聚合物材料內(nèi)維持懸浮。該 與其他應(yīng)用中鹽的使用相反，其中鹽旨在在表面粉化（w沿表面提供導(dǎo)電層，例如用于靜 電放電）。
[0010] 美國專利號5, 082, 595公開了一種包含碳顆粒的導(dǎo)電壓敏粘合劑，且公開了該導(dǎo) 電粘合劑是通過將黑色填充物（碳）W賦予導(dǎo)電性的方式整合至壓敏粘合劑中來制備的， 其具有足夠低的濃度W避免對粘合劑的物理性質(zhì)（如粘著）產(chǎn)生不良影響。具體而言，該 專利指出，有機溶劑中的碳黑漿液在不存在高剪切的輕微攬動或攬拌下形成，從而形成碳 結(jié)構(gòu)。隨后將該混合物導(dǎo)入粘合劑。然而，該類復(fù)合材料無法在某些應(yīng)用中提供足夠的粘 合性和導(dǎo)電性。
[0011] 該類復(fù)合材料還可包括具有相對較高或較低碳黑結(jié)構(gòu)濃度的區(qū)域。某些包含聚合 物或彈性體材料內(nèi)濃度的導(dǎo)電顆粒的導(dǎo)電聚合物和彈性體材料因此在材料表面上具有不 一致的電學(xué)性質(zhì)。
[0012] 因此，存在對用作導(dǎo)電聚合物材料的復(fù)合材料的需要，其提供導(dǎo)電性而不削弱聚 合物材料的所需性質(zhì)，而且還需要提供一致電學(xué)性質(zhì)的導(dǎo)電聚合物材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 根據(jù)一個實施方式，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含具有第一側(cè)和第二 側(cè)的介電材料層、介電材料內(nèi)的導(dǎo)電顆粒W及介電材料的第一側(cè)上的不連續(xù)導(dǎo)電材料層。 排列導(dǎo)電顆粒W形成多個從介電材料第一側(cè)至第二側(cè)的導(dǎo)電路徑，且各導(dǎo)電路徑都由至少 多個導(dǎo)電顆粒形成。該不連續(xù)導(dǎo)電材料層包含多個非互相連接的部分，其覆蓋介電材料第 一側(cè)的部分但非全部，使得下方介電材料第一側(cè)的暴露部分維持通過不連續(xù)層暴露，而不 連續(xù)層促使多個從介電材料第一側(cè)至第二側(cè)的導(dǎo)電路徑電子禪合在一起。
[0014] 根據(jù)另一個實施方式，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含具有第一側(cè)和第 二側(cè)的介電材料層、介電材料內(nèi)的導(dǎo)電顆粒W及介電材料的第一側(cè)上的導(dǎo)電材料圖案化 層。排列導(dǎo)電顆粒W形成多個從介電材料的第一側(cè)至第二側(cè)的導(dǎo)電路徑，且各導(dǎo)電路徑都 由至少多個導(dǎo)電顆粒形成。該導(dǎo)電材料圖案化層包含多個互相連接的部分，其覆蓋介電材 料第一側(cè)的部分但非全部，使得下方介電材料第一側(cè)的暴露部分維持通過圖案化層的多個 部分暴露，而圖案化層促使多個從介電材料第一側(cè)至第二側(cè)的導(dǎo)電路徑電子禪合在一起。
[0015] 根據(jù)另一個實施方式，本發(fā)明提供了一種導(dǎo)電復(fù)合材料，其包含具有第一側(cè)和第 二側(cè)的介電材料層、介電材料內(nèi)的導(dǎo)電顆粒W及介電層的第一側(cè)上的導(dǎo)電材料層。排列導(dǎo) 電顆粒W形成多個從介電材料的第一側(cè)至第二側(cè)的導(dǎo)電路徑，且各導(dǎo)電路徑都由至少多個 導(dǎo)電顆粒形成。該導(dǎo)電材料層的厚度為小于約10密耳且包含開放部分，其中下方介電材料 第一側(cè)的暴露部分維持通過導(dǎo)電材料層的開放部分暴露，而導(dǎo)電材料層促使多個從介電材 料第一側(cè)至第二側(cè)的導(dǎo)電路徑電子禪合在一起。
[0016] 根據(jù)另一個實施方式，本發(fā)明提供了一種形成導(dǎo)電復(fù)合材料的方法。該方法包括 W下步驟：提供介電材料；在介電材料內(nèi)分散導(dǎo)電顆粒；進(jìn)行電泳或介電電泳W(wǎng)使所述導(dǎo) 電顆粒排列W形成多個從介電材料第一側(cè)至介電材料第二側(cè)的導(dǎo)電路徑，所述導(dǎo)電路徑各 自由至少多個導(dǎo)電顆粒形成；在介電層第一側(cè)上沉積導(dǎo)電材料局部層，所述易碎層包含多 個互相導(dǎo)電部分，其覆蓋介電材料第一側(cè)的部分但非全部，使得下方介電材料第一側(cè)的暴 露部分維持通過多個局部層的部分暴露，而局部層促使多個從介電材料第一側(cè)至第二側(cè)的 導(dǎo)電路徑電子禪合在一起；并且向介電材料第一側(cè)與導(dǎo)電材料局部層施用脫模層（release layer),從而可在隨后除去脫模層，W允許介電材料第一側(cè)與導(dǎo)電材料局部層一起施用于 對象。
【附圖說明】
[0017] 可W參考附圖進(jìn)一步理解W下說明書，其中：
[0018] 圖1顯示電泳前根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式使用的復(fù)合材料的說明性示意圖；
[0019] 圖2和3顯示電泳期間圖1的復(fù)合材料的說明性示意圖；
[0020] 圖4顯示電泳后圖1的復(fù)合材料的說明性示意圖；
[0021] 圖5顯示某些電學(xué)性質(zhì)分析期間圖4的復(fù)合材料的說明性示意圖；
[0022] 圖6顯示面對面合并的兩種圖4的復(fù)合材料的說明性示意圖，且包括用于禪合至 阻抗監(jiān)控裝置的電極；
[0023] 圖7顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的一部分的說明性示意圖；
[0024] 圖8顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的一部分的說明性示意性平面 圖，其包含不連續(xù)導(dǎo)電材料層；
[0025] 圖9顯示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式的復(fù)合材料的一部分的說明性示意性平 面圖，其包含連續(xù)的導(dǎo)電材料圖案化層；
[0026] 圖10顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的一部分的說明性示意性平面 圖，其包含條紋圖案的不連續(xù)導(dǎo)電材料層；
[0027] 圖11顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的一部分的說明性示意性平面 圖，其包含螺旋圖案的連續(xù)導(dǎo)電材料層；
[002引圖12顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的一部分的說明性示意性平面 圖，其包含隨機圖案的連續(xù)導(dǎo)電材料層；
[0029] 圖13顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的一部分的說明性示意性平面 圖，其包含標(biāo)識圖案的導(dǎo)電材料層；
[0030] 圖14A和14B顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的說明性示意圖，其顯 示從運載體轉(zhuǎn)移至復(fù)合材料的薄膜導(dǎo)電層；
[0031] 圖15顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式的復(fù)合材料的說明性示意圖，其具有施用 于其對象接觸表面的脫模層；
[0032] 圖16顯示電泳前根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式使用的復(fù)合材料的說明性示意