应变传感器元件制造技术

本发明专利技术的课题在于提供一种能够检测出较大的伸缩应变的线状的应变传感器元件。本发明专利技术的应变传感器元件的阻值随着长度方向的伸缩而变化，该应变传感器元件的特征在于，具备：由碳纳米管束形成的线状的第一导电部；覆盖该第一导电部的周面，并且具有伸缩性和导电性的第二导电部；所述第一导电部在一个或多个部位断裂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】应变传感器元件
本专利技术涉及应变传感器元件。
技术介绍
近年来，作为例如机器人、可穿戴设备等的检测元件，对伸缩应变进行检测的应变传感器元件的用途广泛。伴随于此，对应变传感器元件的需求也变得多样化，也存在对线状乃至绳状应变传感器元件的需求。作为线状应变传感器元件，提出了一种应变传感器(元件)，具备线状的导体相(芯材)和覆盖该导体相的绝缘性的覆盖层，该线状的导体相具有有机质相，该有机质相通过对在长度方向上排列的多个绝缘性纤维和在该多个绝缘性纤维之间填充的有机高分子材料进行加热处理而具有导电性(参照特开2005-337819号公报)。上述公报所述的应变传感器由于形成了使有机高分子材料碳化而显现导电性的导体相，因此在施加大的应变时导体相会断裂。因此，上述公报所述的应变传感器能够测定的伸缩应变的范围较小。现有技术文献专利文献专利文献1：(日本)特开2005-337819号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题鉴于上述不便，本专利技术的课题在于提供一种能够检测出较大的伸缩应变的线状应变传感器元件。用于解决技术问题的技术方案为了解决上述课题而做出的专利技术是阻值随着长度方向的伸缩而变化的应变传感器元件，其特征在于，具备：由碳纳米管束形成的线状的第一导电部和覆盖该第一导电部的周面并且具有伸缩性和导电性的第二导电部，所述第一导电部在一个或多个部位断裂。在该应变传感器元件中，通过第二导电部来覆盖第一导电部的周面，第一导电部在一个或多个部位断裂，由此具有：第一导电部未断裂的部分、即第一导电部与第二导电部并联连接的电阻较小的部分；第一导电部断裂的部分、即仅由第二导电部构成而电阻较大的部分。该应变传感器元件的两端之间的阻值成为所述电阻较小的部分与电阻较大的部分串联连接的电路的阻值。在该应变传感器元件伸缩时，由于该伸缩，断裂的部分的间距、即电阻较大的部分的比例发生增减，由此该应变传感器元件的两端之间的阻值发生变化。通过这样的机构以阻值的变化来检测伸缩应变，因此该应变传感器元件能够较为准确地检测出较大的伸缩应变。优选所述第二导电部具有碳纳米管束和含浸于该碳纳米管束的树脂组成物。这样，所述第二导电部具有碳纳米管束和含浸于该碳纳米管束的树脂组成物，由此能够得到具有较大的伸缩性和适当的电阻率的第二导电部。由此，能够更可靠地检测出较大的伸缩应变。优选所述第二导电部具有在第一导电部的外周呈螺旋状卷绕的导电性的带材。这样，所述第二导电部具有在第一导电部的外周呈螺旋状卷绕的导电性的带材，难以发生由伸缩导致的第二导电部的断裂，因此能够检测出更大的伸缩应变。优选所述带材含有碳纳米管。这样，所述带材含有碳纳米管，由此能够使基于第二导电部的伸缩的电阻变化较小，能够更可靠地检测出较大的伸缩应变。优选进一步具备覆盖所述第二导电部的周面并且具有伸缩性和绝缘性的覆盖层。这样，通过进一步具有覆盖所述第二导电部的周面且具有伸缩性和绝缘性的覆盖层，能够防止与外部物体的接触引发的第二导电部的损伤，并且防止拉伸应力集中在第一导电部和第二导电部的长度方向的一部分而发生断裂、导致检测值不准确的情况。专利技术的效果如上所述，本专利技术的应变传感器元件能够检测出较大的伸缩应变。附图说明图1是本专利技术一实施方式的应变传感器元件的径向剖面示意图。图2是图1的应变传感器元件的轴向剖面示意图。图3是表示图1的应变传感器元件的初始状态下的电阻的电路图。图4是表示图1的应变传感器元件的伸长状态下的电阻的电路图。图5是本专利技术的与图1不同的实施方式的应变传感器元件的正面分解示意图。具体实施方式以下，适当地参照附图，对本专利技术的实施方式详细地进行说明。【第一实施方式】图1的应变传感器元件形成为线状，其阻值(电阻)随着长度方向的伸缩而变化。因此，该应变传感器元件能够通过测定两端之间的阻值来检测伸缩应变。该应变传感器元件具备：由碳纳米管束形成的线状的第一导电部1；第二导电部2，其覆盖该第一导电部1的周面，并且具有伸缩性和导电性。另外，优选该应变传感器元件进一步具备覆盖层3，其覆盖第二导电部2的周面，并且具有伸缩性和绝缘性。在该应变传感器元件中，如图2所示，第一导电部1在长度方向上的一个或多个部位断裂。另一方面，第二导电部2不断裂而遍及整个长度方向地连续存在。在该应变传感器元件中，由于第一导电部1在一个或多个部位断裂，由此具有第一导电部1未断裂的连续区域C和第一导电部1发生断裂的断裂区域B。断裂区域B的长度在该应变传感器元件上未作用有长度方向的拉伸应力的状态下可以为零。也就是说，在无负荷状态下，该应变传感器元件的断裂区域B的长度为零，第一导电部1的相邻的连续区域C彼此之间可以相互接触而导通。在该应变传感器元件的连续区域C，第一导电部1和第二导电部2并联连接，是长度方向的电阻较小的部分。另一方面，断裂区域B仅由第二导电部2构成，是长度方向的电阻较大的部分。＜第一导电部＞第一导电部1能够由碳纳米管束形成。该碳纳米管束是将多个碳纳米管(单纤维)大致在该应变传感器元件的大致长度方向上排列的纤维束。为了对电阻进行调节，碳纳米管束可以含有具有绝缘性的纤维。另外，优选第一导电部1实质上不含有连接多个碳纳米管之间的基体(树脂)。由此，能够得到高导电性，并且能够较为容易地形成断裂区域B。该第一导电部1使多个碳纳米管彼此重叠且接触地电连接而形成电流路径，由此具有导电性。作为这样的碳纳米管的集合体的第一导电部1在长度方向上受到强的拉伸应力时会断裂，电流路径被切断。因此，在形成第二导电部2、更优选的是形成覆盖层3后，把持形成断裂区域B的位置的长度方向两侧部分而施加足够大且不使第二导电部2和覆盖层3断裂的程度的拉伸应力，由此有意地使第一导电部1断裂，从而形成该应变传感器元件的断裂区域B。另外，形成第一导电部1的碳纳米管束拧成一股即可。通过将碳纳米管束拧成一股而成形为线状，能够抑制碳纳米管彼此之间向彼此的长度方向的移动，能够可靠地使断裂区域B的两侧的连续区域C的第一导电部1之间电分离，能够使伸缩应变的检测精度提高。需要说明的是，在本实施方式中，通过在将碳纳米管束拧成一股而预先形成的一根线状体的表层部分(与长度方向垂直的剖面的外周部分)含浸树脂组成物来形成第二导电部2，以该碳纳米管线的不含浸树脂组成物的中心部为第一导电部1。作为第一导电部1的平均径的下限，优选为0.5μm，更优选的是5μm。另一方面，作为第一导电部1的平均径的上限，优选为5mm，更优选的是1mm。在第一导电部1的平均径没有达到所述下限的情况下，第一导电部1的电阻变大，由此该应变传感器元件的电阻的初始值变大，存在检测精度不充分的问题。相反，在第一导电部1的平均径超过所述上限的情况下，存在难以形成第一导电部1和第一导电部1的中心部的碳纳米管伸出到断裂区域B而引发短接，由此不能准确地检测伸缩应变的问题。(碳纳米管)作为构成形成第一导电部1的碳纳米管束的碳纳米管，能够使用单层单壁碳纳米管(SWNT)、多层多壁碳纳米管(MWNT)中的任一种。其中，从导电性和热容量等的点出发，优选为MWNT，更优选的是直径1.5nm以上100nm以下的MWNT。碳纳米管能够通过公知的方法制造，例如能够通过CVD法、电弧放电法、激光剥蚀法、DIPS法、CoMoCAT法等制造。其中，从高效地得到所期望的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应变传感器元件，阻值由于长度方向的伸缩而变化，该应变传感器元件的特征在于，具备：由碳纳米管束形成的线状的第一导电部；覆盖该第一导电部的周面，并且具有伸缩性和导电性的第二导电部；所述第一导电部在一个或多个部位断裂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.06 JP 2016-0013211.一种应变传感器元件，阻值由于长度方向的伸缩而变化，该应变传感器元件的特征在于，具备：由碳纳米管束形成的线状的第一导电部；覆盖该第一导电部的周面，并且具有伸缩性和导电性的第二导电部；所述第一导电部在一个或多个部位断裂。2.根据权利要求1所述的应变传感器元件...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥宫保郎，铃木克典，谷高幸司，佐藤优典，
申请(专利权)人：雅马哈株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP