通过电泳形成的导电材料制造技术

披露一种形成导电复合物的方法，该方法包括下列步骤：提供第一介电材料和大量散布在所述第一介电材料中的第二导电材料；并施加电场通过结合的第一介电材料和第二导电材料中的至少一部分以使第二导电材料经受电泳并沿所施加电场的方向形成通过导电复合物的至少一个导电路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过电泳形成的导电材料 优先权 本申请要求2011年10月13日提交的S/N13/272, 527的美国专利申请的优先权， 该优先权文件全篇地援引包含于此。 专利技术背景 本专利技术总地涉及在各种各样的应用中使用的导电聚合和弹性材料，包括但不限于 导电粘合剂、导电垫圈和导电膜。 例如导电压敏粘合剂（PSA)的设计已很长时间地存在挑战，至少因为粘合剂强度 和柔性大致随着增加的导电性而减小。典型地使用（添加）来提供良好导电性的材料一般 是较低柔性的和抑制粘附的。一种制备导电涂层的传统方式是用诸如石墨、银、铜之类的导 电微粒填充聚合材料，然后涂覆、晒干和固化聚合物粘结剂（binder)。在这些情形下，导电 微粒处于如此这般浓度下：即当微粒各自与至少一种其它的相邻微粒物理接触时形成有导 电网络。如此，导电路径是通过复合物提供的。 然而，对于压敏粘合剂来说，如果微粒浓度高得足以形成其中微粒-微粒接触得 以维持的网络，则PSA组分的聚合物（例如弹性体）几乎没有机会以高得足以流出从而 在衬底和电极之间形成表面-表面接触（即起到粘合剂的作用）的浓度出现。相反，如果 PSA组分具有充分的浓度以对衬底作出充分的表面接触，则会截断相邻的导电微粒以使微 粒-微粒接触受到中断。 另一类型的导电PSA包括导电球形微粒，其直径等于或大于PSA的厚度。以此方 式，可沿微粒的表面携带信号或电流，由此提供沿粘合剂的z维度各向异性的电流。然而， 可能危及粘合剂的连续性。 诸如氯化钠或氯化钾之类的盐当处于水介质中时容易溶解，并且它们的离子分裂 (分离成正离子和负离子）。分裂的离子可在随后传递电流或信号。因为这个原因，很久以 来将盐添加至水，然后将其添加至聚合和弹性材料，以提供良好的导电性。例如，美国专利 No. 6, 121，508披露了一种用于生物医学电极的压敏粘合剂水凝胶。该凝胶材料被披露为至 少包括水、氯化钾和聚乙二醇，并被披露为导电的。美国专利No. 5, 800, 685也披露了一种 导电粘合剂水凝胶，该导电粘合剂水凝胶包括水、盐、引发剂或催化剂以及交联剂。然而，这 些水凝胶的使用一般也需要使用水凝胶一侧（离开患者）的导电表面，该导电表面能够接 受离子导电电荷，例如相对昂贵的银/氯化银。 尽管这些水凝胶/粘合剂可能具有良好的导电特性，但是它们经常仅具有一般的 粘合特性。另一负面因素是导电性随着改变含水量（例如由汽化造成的改变）而改变，这 要求在使用前将水凝胶保持在密封环境中，并且由于汽化只能在随后使用有限的时间段。 美国专利No. 7, 651，638披露了一种对水不敏感的交流电响应复合物，该复合物 包括聚合材料和大量散布在聚合材料中的极性材料（例如有机盐）。选择聚合材料和极性 材料，以使它们各自表现出相互吸引，这种相互吸引基本与对其本身的吸引相同。因此，极 性材料既不凝结到一起也不大量出现在聚合材料的表面，而是保持悬浮在聚合材料中。这 与其它场合中旨在大量出现在该表面的盐的使用（以提供沿表面的导电层，例如用于静电 放电）正相反。 然而，美国专利No. 7, 651，638的复合物保持介电并具有高电阻，并且由于材料 的高电阻不适用于某些应用，例如向人类主体提供电刺激（例如在去纤颤和/或经皮电 神经刺激等期间所需的）。尽管这些复合物可用来检测来自患者的微量生物电信号，当 患者经历去纤颤疗程时由此可能出现问题，因为按照针对去纤颤过载恢复（D0R)的AAMI EC12-2000-4. 2. 2. 4,高电阻可能阻止电过载以足够及时的方式消散。这种电荷消散的失败 可能导致关于去纤颤疗程是否已校正病况的不确定性以及是否因此需要将任何进一步的 电荷给予患者。 美国专利No. 5, 082, 595披露一种导电压敏粘合剂，该粘合剂包括碳微粒，并且该 导电粘合剂被披露为通过以以下这种方式将黑色填充物（碳）引入到压敏粘合剂而制备 出：给予导电性但仍然具有足够低的浓度以避免对粘合剂的物理性质（例如粘性（tack)) 造成不利的影响。特别地，该专利宣称，有机溶剂中碳黑的浆液是在缺乏用以保持碳黑可能 形成的结构以及改善碳黑的加湿的高剪切情况下在温和搅拌或搅动下形成的。然而，这种 复合物在某些场合下可能无法提供充分的粘性和导电性。这些结构也可能无法被谨慎地配 置以仅在连续粘合剂中的特定位置形成导电点位。 因此，仍然需要一种用作导电聚合材料的复合物，它提供导电性但不危及聚合材 料的要求特性。 专利技术概沭 根据一个实施例，本专利技术提供一种形成导电复合物的方法，所述方法包括下列步 骤：提供第一介电材料和大量散布在所述第一介电材料中的第二导电材料；并施加电场通 过结合的第一介电材料和第二导电材料中的至少一部分以使第二导电材料经受电泳并沿 所施加电场的方向形成通过所述复合物的至少一个导电路径。 根据另一实施例，本专利技术提供一种导电材料，该导电材料包括介电材料和在所述 介电材料中的导电微粒，其中导电微粒通过电泳被对准以形成通过复合物的导电路径。 根据一些进一步的实施例，介电材料可以是压敏粘合剂，导电微粒可由碳粉、碳碎 片（flakes)、碳颗粒或碳纳米管中的任意一个形成，并且导电微粒可具有在大约0.35g/cm 3 和大约1. 20g/cm3的范围内的密度。 附图简沭 通过参阅附图将进一步理解下面的描述，在附图中： 图1示出在电泳前根据本专利技术一实施例的复合物的解说性示意图； 图2示出在足以在复合物中造成电泳的电场下图1的复合物的解说性示意图； 图3示出在已施加和撤去电场之后图2的复合物的解说性示意图； 图4示出用于从复合物的一侧至复合物的另一侧导电的图3的复合物的解说性示 意图； 图5A-5C示出在施加表现出电泳活动的直流（DC)过充电电场之后的连续瞬间图 1的复合物的解说性示意图； 图6A-6B示出在施加表现出电泳活动的交流（AC)过充电电场之后的连续瞬间图 1的复合物的解说性示意图； 图7和图8示出形成在聚合材料中的导电路径的解说性示意图； 图9和图10示出在不同放大倍数下本专利技术的复合物的解说性显微镜图；以及 图11和图12示出在电泳沿多个维度提供导电性之前和之后本专利技术又一实施例的 复合物的示意图。 附图仅为解说目的给出并且不按照比例绘制。 【具体实施方式】 申请人:已发现，导电材料可通过电泳来形成，藉此当受到电场作用时，由于对准电 场以形成通过复合物的导电路径，介电材料（例如压敏粘合剂）中的导电微粒（例如5%重 量的碳微粒）迁移。 介电材料（例如聚合材料）和导电材料的要求包括,这些材料以使导电材料不大 量出现在粘结剂材料的表面的方式来相互作用。如果导电材料具有比介电材料更大的表面 能，则导电材料应当保持悬浮在介电材料中但在施加电场之前仍然无法达到充分的浓度以 提供通过材料的微粒-微粒导电性。 图1例如示出根据本专利技术一个实施例的复合物10,该复合物包括介电材料12和散 布在介电材料12中的导电微粒14。这可例如通过以下来达成：将导电材料（当以汽化的 连续液相散布时）引入到液体聚合材料并随后允许导电微粒的散布的液相汽化，从而使得 导电材料留在聚合材料中。根据本专利技术的一个实施例，聚合材料例如可以是丙烯酸粘合剂， 例如可以表示为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成导电复合物的方法，包括下列步骤：提供第一介电材料和大量散布在所述第一介电材料中的第二导电材料；以及施加电场通过结合的第一介电材料和第二导电材料的至少一部分，从而使所述第二导电材料经历电泳并沿所述施加的电场的方向形成通过所述导电复合物的至少一个导电路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.10.13 US 13/272,5271. 一种形成导电复合物的方法，包括下列步骤： 提供第一介电材料和大量散布在所述第一介电材料中的第二导电材料；以及 施加电场通过结合的第一介电材料和第二导电材料的至少一部分，从而使所述第二导 电材料经历电泳并沿所述施加的电场的方向形成通过所述导电复合物的至少一个导电路 径。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一介电材料包括聚合材料。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二导电材料包括由碳粉、碳碎片、碳 颗粒或碳纳米管中的任何一个形成的微粒。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述碳是石墨形式的。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二导电材料包括密度在大约0. 35g/ cm3和大约1. 20g/cm3范围内的微粒。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电微粒具有在大约0. 5g/cm3和大约 1.0g/cm3范围内的密度。7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二导电材料的表面能高于所述第一 介电材料的表面能。8. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导电微粒在施加电场之前随机地分布 在所述复合物中。9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述施加电场通过结合的第一介电材料和 第二导电材料的至少一部分从而使所述第二导电材料经历电泳的步骤形成沿所述施加的 电场的方向通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·伯纳姆，R·斯科弗，
申请(专利权)人：弗莱康股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US