弯曲传感器制造技术

提供弯曲传感器，其通过具有传感器部而提高追随物体的移动而变形时在电极膜之间产生的电压，所述传感器部由一对电极膜夹持高分子电解质膜而形成，前述电极膜含有嵌段共聚物（Z）和导电性颗粒，所述嵌段共聚物（Z）具有由源自芳香族乙烯基化合物的结构单元形成且具有离子导电性基团的聚合物嵌段（S）、以及由源自不饱和脂肪族烃的结构单元形成且为非晶性的聚合物嵌段（T），前述嵌段共聚物（Z）形成有层状结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】弯曲传感器
本专利技术涉及弯曲传感器。详细而言，涉及具备传感器部、且通过该传感器部追随物体的移动而弹性变形时在电极膜之间产生的电压来检测物体移动的弯曲传感器，所述传感器部包含被一对电极膜夹持的高分子电解质膜。
技术介绍
通过追随物体的移动而发生弹性变形从而检测所述物体的移动的弯曲传感器在产业用途、医疗用途等领域中被用于测定装置、控制装置等。例如，已知向弹性体中配合球状的导电性填料而得到的弯曲传感器（参照专利文献1）。所述弯曲传感器可通过追随物体的移动而弹性变形时产生的电阻变化来检测物体的移动。所述弯曲传感器为了检测电阻而需要电源。另一方面，已知不需要电源的弯曲传感器，例如具备用含有高分子电解质和导电性颗粒的一对电极膜夹持高分子电解质膜而得到的传感器部的弯曲传感器（参照专利文献2）。所述弯曲传感器可通过传感器部追随物体的移动而弹性变形时在电极膜之间产生的电压来检测物体的移动，能够实现装置的小型化、单纯化、节能化等，因此可期待在广泛的用途中的应用。然而，从提高测定值的可靠性等观点出发，期望进一步提高所产生的电压。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2008-070327公报专利文献2：日本特开2012-069416公报。
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术的目的在于，提供具备传感器部、且该传感器部追随物体的移动而弹性变形时在电极膜之间产生高电压的弯曲传感器，所述传感器部由含有高分子电解质和导电性颗粒的一对电极膜夹持高分子电解质膜而得到。用于解决问题的方法为了实现上述目的，本专利技术提供下述技术方案：[1]弯曲传感器，其具备用一对电极膜夹持高分子电解质膜而得到的传感器部，所述电极膜含有嵌段共聚物（Z）和导电性颗粒，且具有通过含有下述聚合物嵌段（S）的相和含有聚合物嵌段（T）的相形成的层状结构，所述嵌段共聚物（Z）具有：由源自芳香族乙烯基化合物的结构单元形成且具有离子导电性基团的聚合物嵌段（S）、以及由源自不饱和脂肪族烃的结构单元形成且为非晶性的聚合物嵌段（T）；[2]根据上述[1]的弯曲传感器，其中，形成前述层状结构的含有聚合物嵌段（S）的相的宽度处于3~90nm的范围；以及[3]根据上述[1]或[2]的弯曲传感器，其中，前述嵌段共聚物（Z）包含向嵌段共聚物（Z0）的下述聚合物嵌段（S0）中导入离子导电性基团而得到的结构，前述嵌段共聚物（Z0）中的聚合物嵌段（S0）与聚合物嵌段（T）的质量比为40:60~90:10的范围，所述嵌段共聚物（Z0）具有：由源自芳香族乙烯基化合物的结构单元形成且不具有离子导电性基团的聚合物嵌段（S0）、以及由源自不饱和脂肪族烃的结构单元形成且为非晶性的聚合物嵌段（T）。专利技术的效果本专利技术的弯曲传感器在传感器部追随物体的移动而弹性变形时，在电极膜之间产生的电压高，因此测定值的可靠性高。附图说明图1是本专利技术的弯曲传感器所具备的一对电极膜中的、由含有聚合物嵌段（S）的相和含有聚合物嵌段（T）的相形成的层状结构的示意图。图2是表示本专利技术的弯曲传感器的截面结构的例子的示意图。图3是表示本专利技术的弯曲传感器的截面结构的另一例的示意图。图4是使用嵌段共聚物（Z-1）制作的评价用高分子电解质膜的沿着厚度方向的截面的透射型电子显微镜照片。图5是使用嵌段共聚物（Z-2）制作的评价用高分子电解质膜的沿着厚度方向的截面的透射型电子显微镜照片。图6是本专利技术的弯曲传感器的性能评价方法的示意图。图7是由实施例1的弯曲传感器得到的电压波形图。图8是由比较例1的弯曲传感器得到的电压波形图。具体实施方式本专利技术的弯曲传感器如图2所示那样，具有在一对电极膜3a和电极膜3b之间夹持高分子电解质膜2而得到的传感器部。可推测：使传感器部发生弹性变形时，电极膜之间的离子密度产生差异，为了消除所述离子密度的差异，离子从一侧的电极膜向另一侧的电极膜移动，其结果在电极膜之间产生电荷的偏移，从而产生电压。[电极膜]本专利技术的弯曲传感器中使用的电极膜的厚度优选为1μm~10mm、更优选为5μm~1mm、进一步优选为10~500μm。所述电极膜中，聚合物嵌段（S）与聚合物嵌段（T）彼此发生相分离，且包含聚合物嵌段（S）的相与包含聚合物嵌段（T）的相形成了层状结构。此处，“层状结构”是指多个相重叠成层状而得到的相分离结构。本专利技术的弯曲传感器中，如图1所示那样，由聚合物嵌段（S）形成的相与由聚合物嵌段（T）形成的相重叠成层状。包含聚合物嵌段（S）的相作为离子的移动通路而发挥作用，包含聚合物嵌段（T）的相承担对传感器部赋予弹力性、柔软性的作用。可推测：通过形成了所述层状结构，在使本专利技术的弯曲传感器的传感器部发生弹性变形时，离子能够在电极膜之间有效地移动，因此所发生的电压变高。所述层状结构可以在整个电极膜上形成，也可以部分形成，从电极膜间的离子移动容易度的观点出发，该层状结构中的含有聚合物嵌段（S）的相优选在电极膜的主表面之间相连通。上述推测无论构成嵌段共聚物（Z）的单体单元的种类如何均可共通地采用。本专利技术的弯曲传感器所具备的电极膜中的层状结构可通过透射型电子显微镜（TEM）来观察。由于该电极膜包含导电性颗粒，因此，有时难以制作TEM观察用的样品（超薄切片）。此时，导电性颗粒的有无通常不会对嵌段共聚物（Z）的相分离结构造成影响，因此，除了不含导电性颗粒之外，利用与电极膜同样制作的评价用高分子电解质膜，制作TEM观察用的超薄切片并进行观察，从而可以判断电极膜有无层状结构。前述层状结构中的含有聚合物嵌段（S）的相的宽度优选为3~90nm的范围、更优选为5~70nm的范围、进一步优选为7~40nm的范围。此处，“相的宽度”如图1所示那样，是指形成层状结构的特定相所邻接的2个相之间的距离。通常，含有聚合物嵌段（S）的相的宽度L1彼此相同，含有聚合物嵌段（T）的相的宽度L2也彼此相同，将所述含有聚合物嵌段（S）的相的宽度L1与含有聚合物嵌段（T）的相的宽度L2的合计称为层状结构的周期。所述各相的宽度可根据观察上述层状结构的有无时的TEM观察来测定。通过使含有聚合物嵌段（S）的相的宽度为3nm以上，离子的移动速度提高、弯曲传感器的响应速度提高。另一方面，通过使含有聚合物嵌段（S）的相的宽度为90nm以下，层状结构的连续性提高，含有聚合物嵌段（S）的相容易在电极膜的主表面之间连通，因此能够提高在弯曲传感器的电极膜之间产生的电压。本专利技术的弯曲传感器所具备的电极膜中含有的嵌段共聚物（Z）优选通过制造由聚合物嵌段（S0）（以下简称为“聚合物嵌段（S0）”）和聚合物嵌段（T）形成的嵌段共聚物（Z0）后，向聚合物嵌段（S0）中导入离子导电性基团来获得，所述聚合物嵌段（S0）由源自芳香族乙烯基化合物的结构单元形成且不具有离子导电性基团。嵌段共聚物（Z0）的数均分子量（Mn）优选为5,000~200,000的范围、更优选为20,000~150,000的范围、进一步优选为30,000~130,000的范围。若嵌段共聚物（Z0）的Mn为5,000以上，则所得嵌段共聚物（Z）容易发生相分离，此外，存在所得电极膜的机械强度优异的倾向。另一方面，若嵌段共聚物（Z0）的Mn为200,000以下，则所得嵌段共聚物（Z）在溶剂中的溶解性优异，因此，存在弯曲传感器的生产方面变得有利的倾向。本文档来自技高网...

【技术保护点】
弯曲传感器，其具备用一对电极膜夹持高分子电解质膜而得到的传感器部，所述电极膜含有嵌段共聚物（Z）和导电性颗粒，所述嵌段共聚物（Z）具有由源自芳香族乙烯基化合物的结构单元形成且具有离子导电性基团的聚合物嵌段（S）、以及由源自不饱和脂肪族烃的结构单元形成且为非晶性的聚合物嵌段（T），所述电极膜具有通过含有所述聚合物嵌段（S）的相和含有聚合物嵌段（T）的相形成的层状结构，。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.05 JP 2014-2250641.弯曲传感器，其具备用一对电极膜夹持高分子电解质膜而得到的传感器部，所述电极膜含有嵌段共聚物（Z）和导电性颗粒，所述嵌段共聚物（Z）具有由源自芳香族乙烯基化合物的结构单元形成且具有离子导电性基团的聚合物嵌段（S）、以及由源自不饱和脂肪族烃的结构单元形成且为非晶性的聚合物嵌段（T），所述电极膜具有通过含有所述聚合物嵌段（S）的相和含有聚合物嵌段（T）的相形成的层状结构，。2.根据权利要求1所述的弯曲传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：松浦干也，高桥活荣，筑后直树，前川一彦，社地贤治，
申请(专利权)人：日本梅克特隆株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP