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1、(10)申请公布号 CN 102893342 A(43)申请公布日 2013.01.23CN102893342A*CN102893342A*(21)申请号 201180023393.2(22)申请日 2011.10.122010-230614 2010.10.13 JP2011-051365 2011.03.09 JPH01B 1/20(2006.01)C08K 3/04(2006.01)C08L 15/00(2006.01)H01B 1/24(2006.01)H02N 1/00(2006.01)H05K 1/09(2006.01)H05K 9/00(2006.01)(71)申请人东海橡塑工业。
2、株式会社地址日本爱知县(72)发明人伊藤贵雅 小林淳 吉川均(74)专利代理机构北京林达刘知识产权代理事务所(普通合伙) 11277代理人刘新宇 张会华(54) 发明名称柔性导电材料、及使用其的换能器、挠性电路板、电磁波屏蔽体(57) 摘要本发明提供一种柔性导电材料、及使用其的换能器、挠性电路板、电磁波屏蔽体。柔性导电材料包括弹性体、充填于该弹性体中的导电剂、固定于该弹性体中且能够吸附离子性物质的吸附剂。采用该柔性导电材料,离子化后的杂质不易向介质膜等被粘物移动。由此,施加有电压时的泄漏电流变小。因此,通过由该柔性导电材料形成电极或布线,能够实现泄漏电流较小且耐久性优异的换能器及挠性电路板。并。
3、且,使用该柔性导电材料,能够实现泄漏电流较小的电磁波屏蔽体。(30)优先权数据(85)PCT申请进入国家阶段日2012.11.09(86)PCT申请的申请数据PCT/JP2011/073423 2011.10.12(87)PCT申请的公布数据WO2012/050128 JA 2012.04.19(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书19页 附图11页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 19 页 附图 11 页1/1页21.一种柔性导电材料,其特征在于,其包括弹性体、充填于该弹性体中的导电剂、固定于该弹性体中且能够吸附离子性物质的吸附剂。2.。
4、根据权利要求1所述的柔性导电材料,其中,上述吸附剂为从具有巯基的化合物、离子交换聚合物、二氧化硅、活性炭、以及介孔碳中选择的一种以上的物质。3.根据权利要求2所述的柔性导电材料,其中,上述具有巯基的化合物与上述弹性体化学键合。4.根据权利要求2或3所述的柔性导电材料,其中,上述具有巯基的化合物具有三嗪骨架。5.根据权利要求2至4中任一项所述的柔性导电材料,其中,上述具有巯基的化合物含有三聚硫氰酸。6.根据权利要求2所述的柔性导电材料,其中,上述离子交换聚合物为H型阳离子交换树脂或O H型阴离子交换树脂。7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性导电材料,其中,上述导电剂含有炭黑和银粒子中的至少一。
5、种。8.根据权利要求1所述的柔性导电材料,其中,上述导电剂和上述吸附剂为活性炭和介孔碳中的至少一种。9.一种换能器,其特征在于,其具有弹性体制的介质膜、隔着该介质膜配置的多个电极、以及分别与多个该电极相连接的布线,该电极及该布线中的至少一个由权利要求1至权利要求8中任一项所述的柔性导电材料构成。10.根据权利要求9所述的换能器,其中,上述电极具有层叠着的多个导电层,在多个该导电层中,内侧导电层与上述介质膜接触,至少内侧导电层由上述柔性导电材料构成。11.一种挠性电路板,其特征在于,其包括弹性基材与配置于该弹性基材表面的布线,该布线的至少一部分由权利要求1至权利要求8中任一项所述的柔性导电材料构。
6、成。12.一种电磁波屏蔽体,其特征在于,其由权利要求1至权利要求8中任一项所述的柔性导电材料形成。权 利 要 求 书CN 102893342 A1/19页3柔性导电材料、 及使用其的换能器、 挠性电路板、 电磁波屏蔽体技术领域0001 本发明涉及一种适合于可伸缩的电极、布线等的柔性导电材料、及使用该柔性导电材料的换能器、挠性电路板、电磁波屏蔽体。背景技术0002 现在,正利用介电弹性体等高分子材料进行柔软性高、小型且轻量的换能器的开发。作为换能器的一个实例,可列举出在弹性体制的介质膜的表里两面配置一对电极而构成致动器(例如参照专利文献1、2)。在这种致动器中,若增大施加于电极间的施加电压,则电。
7、极间的静电引力变大。由此,夹于电极间的介质膜沿厚度方向被压缩,介质膜的厚度变薄。若膜厚变薄,则相应地介质膜在平行于电极表面的方向伸长。另一方面,若减小施加于电极间的施加电压,则电极间的静电引力变小。由此,对介质膜的沿厚度方向的压缩力变小,在介质膜的弹性恢复力的作用下膜厚变厚。若膜厚变厚,则相应地介质膜在平行于电极表面的方向收缩。这样,致动器通过与施加电压的大小相对应的介质膜的伸长、收缩来对驱动对象构件进行驱动。0003 在致动器中,电极被固定于介质膜的表里两面。因此,要求电极能够与介质膜的变形相应地伸缩,并且不影响介质膜的伸长、收缩。0004 专利文献1:日本特表2003-506858号公报0。
8、005 专利文献2:日本特开2009-296703号公报0006 例如,如专利文献2所述,可伸缩的电极能够由在弹性体中混合炭黑等导电剂而得到的柔性导电材料来形成。然而,在使用弹性体的情况下,弹性体中的杂质成为问题。例如,在硫化交联的情况下,在交联后的弹性体的中,大多残存未反应的硫、硫化促进剂等、及硫、硫化促进剂等的分解产物(反应残渣)。并且,在作为原料的橡胶聚合物中也含有在聚合反应时添加的引发剂、乳化剂、链转移剂等反应残渣。这些反应残渣为弹性体中的杂质。因此,由含有上述弹性体的柔性导电材料在介质膜的表面上形成了电极的情况下,电极(柔性导电材料)中的杂质可能会被离子化而移动到介质膜。并且,在将金。
9、属粉末(例如银粉末)用作了导电剂的情况下,离子化后的银(Ag+)可能会移动到介质膜而作为银析出(迁移)。0007 并且,在与柔性导电材料接触的构件(介质膜等)中含有的杂质在移动到柔性导电材料后,也可能会再次移动到该构件。作为这种杂质例如可列举出:用作交联促进剂的二甲基二硫代氨基甲酸的锌盐、铁盐、2-巯基苯并噻唑(mercaptobenzothiazole)的钠盐、锌盐,用作增塑剂、阻燃剂的磷酸三甲苯酯(tricresylphosphate)等有机磷酸化合物的水解产物、源自表面活性剂的季铵盐、其他微量含有的各种金属离子(Na+、K+、Mg2+)等。这样,也不能忽视与柔性导电材料接触的构件中所含有。
10、的杂质的影响。0008 根据本发明人的研究,确认了:当将交联前的柔性导电材料同样地涂布于交联前的介质膜并将柔性导电材料与介质膜交联为一体时,杂质更加容易地从柔性导电材料向介质膜移动。说 明 书CN 102893342 A2/19页40009 在离子化后的杂质在介质膜中移动时,介质膜的电阻变小。由此,在施加了电压时,电流较易在介质膜中流动(所谓的泄漏电流变大)。因此,电荷不易蓄积在介质膜与电极的界面,导致消耗电力增加。另外,若电流在介质膜中流动,则产生焦耳热。在产生的热的作用下,介质膜的物性可能会发生变化。进而,介质膜容易被破坏。即,介质膜的耐介质击穿性降低。当介质膜的耐介质击穿性降低时,例如,。
11、在致动器中,无法施加较大的电压。因而,不能获得充分的力和位移量。0010 另外,除了致动器之外,在隔着介质膜配置有电极的传感器、发电元件等中也存在杂质移动的问题。进而,在由包含弹性体的柔性导电材料在弹性体等弹性基材的表面形成了布线等的情况下,也存在杂质移动的问题。即,由于杂质从柔性导电材料移动至弹性基材,使得弹性基材的电阻降低,可能会产生所谓的泄漏电流。发明内容0011 本发明是鉴于这样的实情而提出的,其课题在于提供:向介质膜等被粘物移动的杂质较少的柔性导电材料。本发明的另一课题在于提供:通过由该柔性导电材料形成电极、布线,从而提供泄漏电流较小、耐久性优异的换能器、挠性电路板。本发明的再一课题。
12、在于提供:通过使用该柔性导电材料,从而提供泄漏电流较小的电磁波屏蔽体。0012 (1)为了解决上述课题,本发明的柔性导电材料的特征在于,其包括弹性体、充填于该弹性体中的导电剂、固定于该弹性体中且能够吸附离子性物质的吸附剂。0013 在本发明的柔性导电材料中混合有吸附剂。吸附剂能够吸附离子性物质。即,吸附剂能够吸附弹性体中的离子化后的杂质。并且,吸附剂固定于弹性体中。因此,被吸附剂吸附的杂质蓄积在弹性体中,而不从弹性体向外部(与柔性导电材料接触的其他构件)移动。此处,吸附剂只要不从弹性体的交联结构(聚合物网络)中向外部移动即可。因此,吸附剂与弹性体既可以进行化学键合,也可以不进行化学键合。001。
13、4 这样,采用本发明的柔性导电材料,离子化后的杂质不易向与柔性导电材料接触的其他构件移动。另外,即使离子化后的杂质从与本发明的柔性导电材料接触的其他构件发生了移动,也能够抑制该杂质再次向其他构件移动。因此,在由本发明的柔性导电材料形成电极并构成了上述致动器等换能器的情况下,从电极向介质膜移动的杂质较少。由此,介质膜的电阻不易降低。即,施加有电压时,电流不易在介质膜中流动。因此,能够使消耗电力降低并在介质膜与电极的界面蓄积很多的电荷。另外,由于电流不易在介质膜中流动,从而焦耳热的产生得以抑制。因此,因热导致的介质膜的物性发生变化或者介质膜被破坏的可能性较小。这样,采用本发明的柔性导电材料,能够实。
14、现不易限制介质膜的变形,且向介质膜移动的杂质较少的电极、布线。0015 (2)本发明的换能器的特征在于,其具有弹性体制的介质膜、隔着该介质膜配置的多个电极、以及分别与多个该电极相连接的布线,该电极及该布线中的至少一个由上述本发明的柔性导电材料构成。0016 换能器是用于将某种能量转换为其他种类的能量的装置。在换能器中,例如包括进行机械能与电能的转换的致动器、传感器、发电元件等,或者进行声能与电能的转换的扬声器、麦克风等。0017 采用本发明的换能器,电极及布线中的至少一个(以下,为了方便,称为“电极等”)说 明 书CN 102893342 A3/19页5由上述本发明的柔性导电材料形成。因此,当。
15、介质膜变形时,电极等追随该变形而伸缩。因此,不易影响介质膜的动作。另外,从电极等向介质膜移动的杂质较少。因此,介质膜的电阻降低的可能性较小。因此,在施加有电压时,电流不易在介质膜中流动。即,因热导致介质膜的物性发生变化或介质膜被破坏的可能性较小。因此,本发明的换能器的耐久性优异。另外,在将本发明的换能器用作了致动器的情况下,能够对介质膜施加较大的电压。因此,通过增大施加电压,能够产生更大的力。0018 (3)另外,本发明的挠性电路板的特征在于,其包括弹性基材与配置于该弹性基材表面的布线,该布线的至少一部分由上述本发明的柔性导电材料构成。0019 采用本发明的挠性电路板,布线追随弹性基材的变形而。
16、伸缩。因此,本发明的挠性电路板适合于可动零件、复杂形状的零件的布线。并且,从布线向弹性基材移动的杂质较少。因此,弹性基材的电阻降低、电流流过弹性基材的可能性较小。由此,误操作得以抑制。另外,因焦耳热而导致弹性基材的物性变化或者弹性基材被破坏的可能性也较小。因此,本发明的挠性电路板的耐久性优异。0020 (4)本发明的电磁波屏蔽体的特征在于,其由上述本发明的柔性导电材料形成。0021 本发明的柔性导电材料能够由将橡胶聚合物等原料溶解于预定的溶剂而得到的涂料来制造。或者,能够由混炼后的原料成形为各种形状而制造。由此,本发明的柔性导电材料作为电磁波屏蔽体容易配置于欲屏蔽电磁波的各个部位。并且,采用本。
17、发明的电磁波屏蔽体,电磁波屏蔽体(柔性导电材料)中的杂质不易向与该电磁波屏蔽体接触的构件移动。由此,因接触的构件的电阻降低而产生泄漏电流的可能性较小。因此,因焦耳热导致接触部件的物性发生变化或者该部件被破坏的可能性较小。附图说明0022 图1为作为本发明的换能器的第1实施方式的致动器的剖面示意图,其中,图1的(a)表示电压断开状态、图1的(b)表示电压接通状态。0023 图2为作为本发明的换能器的第2实施方式的静电电容型传感器的俯视图。0024 图3为图2的III-III剖视图。0025 图4为作为本发明的换能器的第3实施方式的发电元件的剖面示意图,其中,图4的(a)表示伸长时,图4的(b)表。
18、示收缩时。0026 图5为作为本发明的换能器的第4实施方式的扬声器的立体图。0027 图6为图5的VI-VI剖视图。0028 图7为本发明的挠性电路板的俯视透视图。0029 图8为安装到测量装置上的试验用第1元件的表侧主视图。0030 图9为图8的IX-IX剖视图。0031 图10为安装到试验装置上的试验用第2元件的剖视图。0032 图11为作为本发明的换能器的第5实施方式的致动器的剖面示意图。0033 附图标记说明0034 1:致动器(换能器);10:介质膜;11a、11b:电极;12a、12b:布线;13:电源;14a、14b:电极;140a、140b:内侧导电层;141a、141b:外侧。
19、导电层;0035 2:静电电容型传感器(换能器);20:介质膜;21a、21b:电极;22a、22b:布线;23a、说 明 书CN 102893342 A4/19页623b:覆膜;24:连接器;0036 3:发电元件(换能器);30:介质膜;31a、31b:电极;32a32c:布线;0037 4:扬声器(换能器);40a:第1外框;40b:第2外框;41a:第1内框;41b:第2内框;42a:第1介质膜;42b:第2介质膜;43a:第1外电极;43b:第2外电极;44a:第1内电极;44b:第2内电极;45a:第1振动板;45b:第2振动板;430a、430b、440a、440b:端子;460。
20、:螺栓;461:螺母;462:间隔物;0038 5A:试验用第1元件;5B:试验用第2元件;50:介质膜;51a、51b:电极;52:上侧夹头;53:下侧夹头;54a、54b:内侧电极;55a、55b:外侧电极;0039 6:挠性电路板;60:弹性基板;61:表侧布线用连接器;62:背侧布线用连接器;01X16X:表侧电极;01Y16Y:背侧电极;01x16x:表侧布线;01y16y:背侧布线。具体实施方式0040 以下,说明本发明的柔性导电材料、换能器、挠性电路板、电磁波屏蔽体的各实施方式。另外,本发明的柔性导电材料、换能器、挠性电路板、电磁波屏蔽体不限定于以下实施方式,在不脱离本发明的主旨。
21、的范围内,本领域的技术人员能够以施加了可做到的改变、改良等的各种方式来实施本发明。0041 0042 本发明的柔性导电材料具有弹性体、导电剂、吸附剂。弹性体的种类并没有特别限定。在用作具有弹性体制的介质膜的换能器的电极、布线的情况下,从柔软且易伸缩的观点考虑,优选使用弹性率为10MPa以下的弹性体。例如,可列举出:硅橡胶、乙烯-丙烯共聚物橡胶、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯共聚物橡胶、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、丙烯酸酯橡胶、氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯、聚氨酯橡胶、聚氨酯系的热塑性弹性体等。另外,如环氧化天然橡胶、羧基改性氢化腈橡胶等那样,也可以使用通过导入官能团等来改性。
22、而得到的弹性体。作为弹性体,能够单独使用一种,或者混合两种以上而使用。0043 并且,当吸附剂与弹性体化学键合时,能够将吸附剂切实地固定于弹性体中。因此,作为弹性体,优选使用具有与吸附剂能够反应的官能团、结构的弹性体。例如,在将具有巯基的化合物用作吸附剂的情况下,优选使用具有与巯基或者该化合物中的其他的官能团能够反应的官能团、结构的弹性体。例如,可列举出:具有环氧基、异氰酸酯(isocyanate)基、有机硅烷化合物等的弹性体,含有氯原子、溴原子的弹性体(氯醇橡胶、氯丁二烯橡胶、氯化聚烯烃等)、具有碳-碳双键(C=C)的弹性体等。0044 导电剂的种类没有特别限定。可从下列物质中适当选择:即炭。
23、黑、碳纳米管、石墨等碳材料,银、金、铜、镍、铑、钯、铬、钛、铂、铁以及它们的合金等金属材料,氧化铟锡(ITO)、氧化钛、氧化锌中掺杂了铝、锑等其它金属而成的物质等导电性氧化物。导电剂可单独使用一种,也可混合两种以上而使用。例如,从与作为母材的弹性体的密接性高、容易聚集而形成导通路径的观点考虑,优选炭黑。其中优选科琴黑(Ketjen Black)等高导电性炭黑、或如活性炭、介孔碳(Mesoporous Carbon)等那样具有细孔且对杂质的吸附力较高的物质。0045 另外,也可使用由金属包覆颗粒表面而赋予了导电性的包覆颗粒。相比较于金属单一成分的颗粒而言,包覆颗粒的比重小。因此,在涂料化时不易沉。
24、降,分散性提高。另外,可通过加工颗粒而容易地制造各种各样的形状的包覆颗粒。作为用于包覆的金属,可使用说 明 书CN 102893342 A5/19页7先前列举的金属材料。另外,颗粒可使用石墨、炭黑等碳材料,碳酸钙、二氧化钛、氧化铝、钛酸钡等金属氧化物,二氧化硅等无机物,丙烯酸、聚氨酯等树脂等。0046 导电剂的混合量按照可获得所希望的电极、布线的导电性的方式确定即可。例如,从确保电极的导电性这样的观点考虑,柔性导电材料的体积为100vol时,导电剂的混合量优选为01vol以上。更优选为1vol以上。另一方面,如果导电剂的混合量变多那么柔软性降低。由此,柔性导电材料的体积为100vol时,导电剂。
25、的混合量优选为35vol以下。更优选为15vol以下。0047 吸附剂只要能够吸附离子型物质且能够固定于弹性体中即可。作为吸附剂,例如,能够使用具有细孔且能够吸附杂质等的物质等,该具有细孔的物质包括:具有巯基的化合物、离子交换聚合物、二氧化硅和氧化铝等氧化物、沸石、活性炭、介孔碳等。并且,作为具有阳离子交换能力的物质,也能够使用水滑石等层状双氢氧化物、蒙脱石等粘土矿物、层状氧化钛、层状硅酸盐、及麦羟硅钠石(magadiite)、水羟硅钠石(kenyaite)、马水硅钠石(makatite)、水硅钠石(kanemite)、伊利石(ilerite)等层状聚硅酸盐等。其中优选具有巯基的化合物、离子交。
26、换聚合物、二氧化硅、活性炭、介孔碳。可以从这些中选择一种单独使用,也可混合两种以上而使用。0048 作为具有巯基的化合物,其优选具有三嗪(triazine)骨架。三嗪环具有共轭体系。因此,例如,在巯基已键合于2、4、6位的情况下,酸性提高,杂质的吸附力、与杂质的反应性提高。例如,可列举出:三聚硫氰酸(TMT:trimercaptotriazine)、4,6-二氨基(diamino)-1,3,5-三嗪-2-硫醇(thiol)、4-氨基(amino)-1,3,5-三嗪-2-硫醇(thiol)、2-氨基(ami no)-1,3,5-三嗪-4,6-二硫醇(dithiol)等。并且,也可以为使硅胶承载T。
27、MT而形成的物质(Si-TMT)等。当将TMT承载于硅胶时,即使在使用了与TMT不发生化学键合的弹性体的情况下,也能够通过将硅胶固定于弹性体中来将TMT固定于弹性体中。0049 离子交换聚合物只要为具有能够进行离子交换的官能团的聚合物即可。例如,可列举出具有阳离子交换能力的磺酸基、羧基的弹性体。另外,可列举出具有阴离子交换能力的伯氨基、仲氨基、叔氨基的弹性体。这些弹性体在主链或侧链上具有官能团。弹性体的种类没有特别限定,但是,优选为不使柔性导电材料的柔软性受损的弹性体。0050 另外,作为离子交换聚合物,能够使用离子交换树脂。该情况下,只要从公知的阳离子交换树脂、阴离子交换树脂中适当选择即可。。
28、在阳离子交换树脂中,存在交换基为磺基(sulfo)的强酸性阳离子交换树脂、交换基为羧基的弱酸性阳离子交换树脂。考虑吸附弹性体中的离子时释放的离子种类而优选使用H型阳离子交换树脂。在阴离子交换树脂中,存在交换基为季铵基的强碱性阴离子交换树脂、交换基为伯氨基、仲氨基、叔氨基的弱碱性阴离子交换树脂。在阴离子交换树脂为强碱性阴离子交换树脂的情况下,考虑吸附弹性体中的离子时释放的离子种类而优选使用OH型阴离子交换树脂。0051 离子交换聚合物的粒径只要考虑由柔性导电材料形成的电极等的膜厚来进行适当调整即可。例如,能够取得的离子交换树脂的粒径为数百m,在要形成5m50m左右的膜厚的电极的情况下,只要通过在。
29、干式粉碎、冷冻粉碎之后过筛等方法使该离子交换树脂的粒径变成几m数十m即可。另外,在离子交换树脂发生了膨润的情况下,优选使离子交换树脂干燥后使用。0052 并且,也可以通过使用比离子交换树脂柔软的聚合物来调整柔性导电材料的物说 明 书CN 102893342 A6/19页8性。作为柔软的聚合物,可列举出:玻璃化转变温度(Tg)为常温以下的丙烯酸聚合物、聚氨酯聚合物、聚醚、聚二烯(异戊二烯(isoprene)、丁二烯(butadiene)等)、以上述物质的共聚物等为主链的聚合物。0053 在二氧化硅中,有时因制造方法而残存源自原料的钠。若钠的残存量较多,则存在被离子化而变成杂质的可能。此处,钠的残。
30、存量与二氧化硅的pH值有关。即,若钠的残存量较多,则存在二氧化硅的pH值变大的倾向。因此,在使用二氧化硅的情况下,优选尽量选择pH值较小的二氧化硅。例如,pH值可为10.5以下。优选pH值为8.5以下,更优选为6.5以下。在本说明书中,作为二氧化硅的pH值,采用由下面的测量方法测量而得到值。首先,使二氧化硅分散于水中,制备了二氧化硅浓度为4质量的分散液。其次,充分地搅拌分散液,利用pH仪测量分散液的pH值。0054 活性炭、介孔碳具有导电性。由此,活性炭、介孔碳不仅作为吸附剂,还作为导电剂发挥功能。因此,在混合作为吸附剂的活性炭、介孔碳中的至少一种的情况下,可不混合作为导电剂的其他材料。但是,。
31、当欲通过仅混合活性炭、介孔碳来获得希望的导电性时,需要使活性炭、介孔碳的混合量较多。相对于100质量份弹性体,活性炭、介孔碳的混合量优选为20质量份以上且50质量份以下。当活性炭、介孔碳的混合量较多时,柔性导电材料的柔软性降低。因此,从兼顾导电性和柔软性的观点考虑,优选即使在混合活性炭和介孔碳中的至少一种的情况下,也混合作为导电剂的其他材料。0055 吸附剂的混合量只要根据使用的化合物的种类来适当调整即可。若吸附剂的混合量过少,则不能充分地获得对离子物质的吸附效果。相反地,若吸附剂的混合量过多,则存在柔性导电材料变硬而使电极、布线所要求的柔软性受损的可能。例如,在单独使用TMT的情况下,相对于。
32、100质量份弹性体,TMT的混合量优选为05质量份以上且20质量份以下。并且,在单独使用H型阳离子交换树脂或OH型阴离子交换树脂的情况下,相对于100质量份弹性体,H型阳离子交换树脂或OH型阴离子交换树脂的混合量优选为1质量份以上且30质量份以下。另外,在单独使用二氧化硅的情况下,相对于100质量份弹性体,二氧化硅的混合量优选为3质量份以上且20质量份以下。此外,在将活性炭和介孔碳中的至少一种单独用作吸附剂的情况下,相对于100质量份弹性体,活性炭和介孔碳中的至少一种的混合量优选为1质量份以上且20质量份以下。0056 本发明的柔性导电材料能够通过将作为弹性体原料的橡胶聚合物、导电剂、及含有吸。
33、附剂的橡胶组合物交联来制造。也可以根据需要在橡胶组合物中混合交联剂、硫化促进剂、加工助剂、增塑剂、抗氧化剂、增强剂、着色剂等添加剂。通过进行交联来赋予橡胶弹性,从而提高与伸缩相对应的恢复性。交联方法能够根据橡胶聚合物的种类等来适当确定。例如,可列举出:硫化交联、过氧化物交联、异氰酸酯(isocyanate)交联、氢化硅烷化交联、环氧交联、电子束(EV)交联、紫外线(UV)交联等。此外,也可以利用有机金属化合物的溶胶凝胶反应。0057 例如,在要利用辊、混炼机混炼橡胶聚合物等原料以制备橡胶组合物的情况下,只要将制备后的橡胶组合物充填到模具中并在预定的条件下对该橡胶组合物进行挤压交联即可。或者,在。
34、要将橡胶聚合物等原料溶解于预定的溶剂中以制备橡胶组合物的情况下,只要如述那样进行交联即可。首先,将制备后的橡胶组合物涂布在基材等上。其次,使涂膜干燥,并使溶剂挥发。然后,与涂膜的干燥一起进行交联反应,或者在另行规定的条件下进行说 明 书CN 102893342 A7/19页9交联反应。无论在上述哪种情况下,若预先混合橡胶聚合物与导电剂,则导电剂的分散性提高。0058 0059 本发明的换能器包括弹性体制的介质膜、隔着该介质膜配置的多个电极、分别与多个该电极相连接的布线。作为介质膜,优选使用相对介电常数高的弹性体。具体优选为常温时的相对介电常数(100Hz)为2以上的弹性体,进一步优选为5以上的。
35、弹性体。例如可采用具有酯基、羧基、羟基、卤素基团、酰胺基、磺酸基、氨基甲酸酯基、腈基等极性官能团的弹性体,或者可采用添加了具有这些极性官能团的极性低分子量化合物的弹性体。作为适当的弹性体,可列举出:硅橡胶、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丙烯酸酯橡胶、聚氨酯橡胶、氯醇橡胶、氯磺化聚乙烯、氯化聚乙烯等。0060 介质膜的厚度根据换能器的用途等来适当确定即可。例如,在致动器的情况下,从小型化、低电位驱动化、以及增大位移量等观点考虑,介质膜的厚度较薄是优选的。在此情况下,也考虑介质击穿性等而优选将介质膜的厚度设为1m以上且1000m(1mm)以下。更优选的范。
36、围为5m以上且200m以下。0061 电极和布线中的至少一个由上述本发明的柔性导电材料形成。对于本发明的柔性导电材料的结构和制造方法,在上文进行了说明。因此,此处省略说明。并且,在本发明的换能器中,也优选采用上述本发明的柔性导电材料的优选的方式。0062 电极和布线也可以由材质不同的两层以上的导电层形成。该情况下,优选由本发明的柔性导电材料形成与介电层接触的导电层。例如,在本发明的换能器中,优选的方式为:电极具有层叠着的多个导电层,在多个该导电层中,内侧导电层与介质膜接触,至少内侧导电层由本发明的柔性导电材料构成。0063 另外,从换能器的小型化以及尽可能减小对于介质膜的变形的影响这样的观点考。
37、虑,优选使电极和布线的厚度较薄。例如,优选将电极和布线的厚度设为04m以上且1000m以下。更优选为5m以上且50m以下。以下,作为本发明的换能器的实例,对致动器、静电电容型传感器、发电元件、及扬声器的实施方式进行说明。0064 第1实施方式0065 作为本发明的换能器的第1实例,说明致动器的实施方式。图1表示本实施方式的致动器的剖面示意图,其中,图1的(a)表示电压断开状态、图1的(b)表示电压接通状态。0066 如图1所示,致动器1具备介质膜10、电极11a、11b、布线12a、12b。介质膜10为H-NBR(氢化丁腈橡胶)制。电极11a按照覆盖介质膜10的上表面的大致全体的方式配置。同样。
38、地,电极11b按照覆盖介质膜10的下表面的大致全体的方式配置。电极11a、11b各自介由布线12a、12b而连接于电源13。电极11a、11b均由本发明的柔性导电材料构成。0067 在从断开状态切换到接通状态时,对一对电极11a、11b间施加电压。由于施加电压,介质膜10的厚度变薄,相应地,如图1(b)中空心箭头所示那样,介质膜在平行于电极11a、11b表面的方向伸长。由此,致动器1输出图中上下方向以及左右方向的驱动力。0068 采用本实施方式,电极11a、11b柔软且可伸缩。由此,电极11a、11b能够追随介质膜10的变形而伸缩。即,介质膜10的动作不易受电极11a、11b影响。另外,采用本。
39、实施方式,离子化后的杂质不易从电极11a、11b向介质膜10移动。由此介质膜10的电阻不易降说 明 书CN 102893342 A8/19页10低。即,在施加有电压时,电流不易在介质膜10中流动。因此,通过施加电压,能够在介质膜10与电极11a、11b的界面蓄积很多的电荷。另外,电流不易在介质膜10中流动,因此焦耳热的产生得以抑制。因此,因热导致的介质膜10的物性变化或者介质膜10被破坏的可能性较小。因而,致动器1的耐久性优异。此外,采用致动器1,能够施加更大的电压。其结果,能够产生更大的力。0069 另外,作为致动器的其他的实施方式,可以列举出由层叠着的多个导电层形成电极的实施方式。以下,示。
40、出了由两层导电层形成了电极的实施方式。将本实施方式作为本发明的换能器的第5实施方式。图11表示本实施方式的致动器的剖面示意图(电压断开状态)。在图11中,对于与图1(a)相对应的部位,用相同的附图标记进行表示。0070 如图11所示,致动器1具备介质膜10、电极14a、14b、布线12a、12b。电极14a配置于介质膜10的上表面。电极14b以隔着介质膜10与电极14a对置的方式设于介质膜10的下表面。电极14a具有内侧导电层140a与外侧导电层141a。内侧导电层140a按照覆盖介质膜10的上表面的大致全体的方式配置。内侧导电层140a由含有吸附剂的本发明的柔性导电材料形成。外侧导电层141。
41、a层叠于内侧导电层140a的上表面。外侧导电层141a由在弹性体中混合银粉末而得到的柔性导电材料(能够根据需要混合硫化促进剂等容易离子化的物质,但是,没有混合吸附剂)形成。外侧导电层141a与布线12a连接。布线12a与电源13连接。0071 同样地,电极14b具有内侧导电层140b与外侧导电层141b。内侧导电层140b按照覆盖介质膜10的下表面的大致全体的方式配置。内侧导电层140b由含有吸附剂的本发明的柔性导电材料形成。外侧导电层141b层叠于内侧导电层140b的下表面。外侧导电层141b由在弹性体中混合银粉末而得到的柔性导电材料(能够根据需要混合硫化促进剂等容易离子化的物质,但是,没有。
42、混合吸附剂)形成。外侧导电层141b与布线12b连接。布线12b与电源13连接。0072 在本实施方式中,与介质膜10接触的内侧导电层140a、140b均由本发明的柔性导电材料形成。因此,离子化后的杂质不易从电极14a、14b向介质膜10移动。0073 第2实施方式0074 作为本发明的换能器的第2实例,说明静电电容型传感器的实施方式。首先,说明本实施方式的静电电容型传感器的结构。图2表示静电电容型传感器的俯视图。图3表示图2的III-III剖视图。如图2、图3所示,静电电容型传感器2具有介质膜20、一对电极21a、21b、布线22a、22b、覆膜23a、23b。0075 介质膜20为H-NB。
43、R(氢化丁腈橡胶)制,其呈沿左右方向延伸的带状。介质膜20的厚度为约300m。0076 电极21a呈长方形状。在介质膜20的上表面通过丝网印刷而形成有三个电极21a。同样地,电极21b呈长方形状。在介质膜20的下表面,按照隔着介质膜20与电极21a对置的方式形成有三个电极21b。电极21b丝网印刷于介质膜20的下表面。这样,夹着介质膜20配置有三对电极21a、21b。电极21a、21b由本发明的柔性导电材料形成。0077 布线22a分别与形成于介质膜20的上表面的各个电极21a连接。通过布线22a将电极21a与连接器24连接。布线22a通过丝网印刷形成于介质膜20的上表面。同样地,布线22b分别与形成于介质膜20的下表面的各个电极21b连接(图2中虚线所示)。通过说 明 书CN 102893342 A10。