在传感器或显示器中使用的波导制造技术

本申请公开了波导，比如光导，其完全由弹性材料制成或在外表面上具有凹痕。这些改进的波导可被用于传感器、软机器人或显示器。例如，波导可以用在应变传感器、曲率传感器或力传感器中。在一个例子中，波导可以用在手部假体中。本申请还公开了使用所公开的波导的传感器和制造波导的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在传感器或显示器中使用的波导相关专利申请的交叉引用本申请要求2016年2月25日提交的、申请号为62/299,582的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的内容通过引用并入本申请。本申请还要求2016年9月1日提交的、申请号为62/382,484的美国临时专利申请的优先权，该临时专利申请的内容通过引用并入本申请。
本申请涉及波导，更具体地，涉及可以在传感器或显示器中使用的波导。
技术介绍
波导，如光导(lightguides)，可以约束并引导波。这可以使波(例如光波)能够被传输一定的距离。波导具有许多用途，包括在传感器中使用。软机器人技术是一个新兴的领域，其展示出用作外骨骼的巨大潜力，因为软机器人技术具有内在的柔顺性(compliance)，这是安全人机交互的重要特征。由有机弹性体组成的软机器人系统具有内在的柔顺性，由于其柔顺性、安全性和舒适性，其已展示出作为可穿戴设备的潜力。内在的柔顺性源于材料与生物组织相若的低弹性模量。虽然内在柔顺的致动器(如“McKibben人造肌肉”)已经存在了数十年，但流体动力的弹性体致动器(FEA)的新设计已显示出作为可穿戴矫形器的巨大潜力。然而，缺本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，其特征在于，所述装置包括：光波导，所述光波导包括至少两种弹性体材料，其中所述弹性体材料是有损耗的，并且随着所述光波导的变形的增加，更多的光被损失到环境中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.25 US 62/299,582;2016.09.01 US 62/382,4841.一种装置，其特征在于，所述装置包括：光波导，所述光波导包括至少两种弹性体材料，其中所述弹性体材料是有损耗的，并且随着所述光波导的变形的增加，更多的光被损失到环境中。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性体材料的折射率的差值大于或等于0.0001。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为0.001到1。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为0.003到1。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为1到2。6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为0.001到2。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为0.001到1。8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为0.003到2。9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为0.003到1。10.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述折射率的差值为0.06。11.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导是全部由所述弹性体材料制造的。12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导是阶跃折射率的多模光纤。13.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导具有芯体/包层界面粗糙度，所述芯体/包层界面粗糙度包括1纳米至500纳米尺寸的结构。14.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性体材料包括合成橡胶、天然乳胶橡胶或可生物降解材料。15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，一种或多种所述弹性体材料包括至少一个官能团，所述官能团被接枝到所述弹性体材料的至少一个主链上，以修改芯体和/或包层的光学性质。16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，胶体或颗粒被混合到一种或多种所述弹性体材料的预聚物中以调节折射率。17.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，胶体或颗粒被混合到一种或多种所述弹性体材料的预聚物中以选择性地控制光发射。18.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述弹性体材料是聚氨酯橡胶和硅树脂复合材料。19.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导的极限伸长率大于50％。20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述光波导的极限伸长率是400％。21.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述光波导的极限伸长率是700％。22.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述光波导的极限伸长率是1000％。23.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导是可拉伸的、非金属的以及抗裂的。24.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导还包括围绕所述光波导的至少一部分的涂层，其中所述涂层被配置为将光包含在所述光波导内。25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述涂层被配置成可拉伸的、非金属的、抗裂的，并且包括具有高折射率的掺杂剂。26.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导不包括围绕所述光波导的至少一部分的涂层。27.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导限定平坦区域或盘形区域。28.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导具有1厘米到10米的长度。29.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光波导是3D打印的或模压的。30.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：光源；以及光电探测器。31.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述光源是发光二极管。32.根据权利要求30所述的装置，其特征在于，所述光波导、光源和光探测器被配置成用于应变传感器、曲率传感器或力传感器中的一个或多个传感器。33.一种用于假体的感测系统，其特征在于，所述感测系统包括权利要求30所述的装置。34.根据权利要求33所述的感测系统，其特征在于，所述假体包括假手。35.一种显示器，其特征在于，所述显示器包括权利要求1所述的装置。36.一种包括权利要求1所述的装置的可伸缩显示器，其特征在于，所述显示器包括多个柔性面板，其中至少一个所述光波导被布置在所述柔性面板之间，并且其中所述柔性显示器包括光源，所述光源被布置在所述光波导的一端上。37.一种方法，其特征在于，所述方法包括：形成用于包层的模具；将预弹性体包层材料浇注到所述模具中；固化所述模具中的预弹性体包层材料；从所述模具剥离所述包层；用预弹性体芯体材料填充所述包层；以及浇注所述预弹性体包层材料以包封所述预弹性体芯体材料。38.根据权利要求37所述的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·夏泊德，赵慧婵，黄如康，白鹤丹，李硕，
申请(专利权)人：康奈尔大学，
类型：发明
国别省市：美国,US