可变形开关装置制造方法及图纸

电阻用户接口，它包含可变形的导电材料和一种能随机械形变表现阻抗的变化的可变形的可变阻性元件，其特征在于具有织物状电极（１０、１２）、一个织物状可变阻性的元件（１４）以及与外围电路连接的织物状构件。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及电开关装置，尤其涉及可变形开关装置的结构组成，以及其在电流的开关和比例控制上的应用。
技术介绍
这些装置的工作部件呈现的形态以及运行都类似常规的织物材料，从而可以用作用户接口(包括压力传感器)，尤其用在织物/可穿戴电子产品领域中。这种装置可以作为“硬”电子用户接口的替代品。通常这种装置可以通过商业化的织物制造工序生产，但是本专利技术并不局限于这种生产工序。在本说明书中“织物”包括任何纤维的集合，比如编织品、非编织品、毡制品或是成簇的纤维，其中纤维包括有纱、单丝和多丝纤维。目前，纤维可以是天然的、半合成的、合成的、以及其混合物和金属、合金。“电子的”包括电子电路中的“弱”电流和常被称为电气电路中的“强”电流。“用户接口”包括任何一种其中的机械动作被以电阻或电导变化的形式纪录下来的系统。举例来说，机械动作可以是像手指压力和脚步这样有意识的身体动作，也可以是动物性运动，病态的身体运动，由于身体或非生命体温度变化引起的扩展和收缩，土木工程中结构的位移。机械形变”包括压力、延展、弯曲以及它们的组合。
技术实现思路
本专利技术提供一种电阻用户接口，它包括可变形的导电材料和一种能随机械形变而表现电阻的变化的可变形的可变阻性元件，其特征在于具有织物状电极、一个织物状可变阻性元件，以及与外围电路连接的织物状构件。优选地，用户接口的各个部件的织物形式可以单独提供也可以与相邻的组件共享。电极提供一个通向和离开可变阻性元件各侧的导电通路，电极通常是导电织物(它们可以是编织的、纺织的或非纺织的)、纱线、纤维、涂覆织物或印刷织物，电极全部地或部分地由诸如金属、金属氧化物这样的导电材料，或者由诸如导电聚合物(聚苯胺，聚吡咯和聚噻吩)或碳之类的半导体材料组成。用于向织物上涂覆或印刷导电层的材料可以包括油墨或聚合物，其中聚合物包含金属、金属氧化物或诸如导电聚合物或碳之类的半导体材料。理想的电极包括不锈钢纤维、单丝纤维和多丝纤维或可靠的导电聚合物，以在清洗织物的条件下提供耐久性。电极可以由非导电的织物支撑，支撑物最好向电极外的区域延伸，以便同时支撑将要描述到的连接构件。在电极和可变阻性元件之间产生所需电接触的方法可以是以下方法中的一种或几种a)导电细线可被纺织、编织、绣入支撑物的选定区域内，以便产生导电通路或者孤立的导电区域或电路；b)导电织物可被缝制或粘合到支撑物上；c)通过使用一些技术，比如喷洒、丝网印刷、数字印刷、直接涂覆、转移涂覆、喷射涂覆、气态沉积、撒粉式涂覆和表面聚合作用，可以把导电涂料或印刷油墨放置到支撑物上。为了产生复杂的接触样式和进行重复性生产，最好是采取印刷方式，如果正确的使用了抗腐蚀这样的技术的话。支撑物在电极区域外的延伸足以容纳将要描述的连接构件。它可以相对较小，使元件自身具有完整性，并可应用于一种用户装置，比如一件衣服。此外它也可以作为一种用户装置的一部分，而电极和可变阻性元件仍装配在原处。它可以带有接线头，连接构件可以通过接线头把电流传递到其它导体。该可变阻性元件在两片电极间提供可控的导电通路，它有多种构成形式，举例如下a)一个自支撑的层；b)一个包含连续的或长纤维织物加强的层；c)一种覆于织物表面的涂层，织物可以是布料、纱线或纤维。这种涂层最好含有如PCT/GB99/00205中所描述的颗粒状的可变阻性材料，并且可以包含例如聚亚安酯、聚氯乙烯、聚丙烯腈、硅树脂、或其他弹胶物这样的聚合物粘合剂。此外，可变阻性材料也可以是例如一种金属氧化物、导电聚合物(如聚苯胺，聚吡咯和聚噻吩)或碳。这种涂层可以通过例如直接涂覆、转移涂覆、印刷、填充或是喷洒这样的商业方法而被使用，；d)它可能含有这样一种纤维，该纤维本身具有导电性或被挤压为含有PCT/GB99/00205中描述的可变阻性材料；e)它可能被合并到或覆盖到两个电极之一，以便简化生产工序或提加某些情况下的耐久度。该可变电阻通常包含一种聚合物和一种颗粒状导电材料。该导电材料可以存在于下述的一种或几种状态中a)元件的基本结构的一个组成部分；b)落入缝隙中或粘附在表面的微粒；c)由于导电粒子间相互作用形成的平面相(下述i或ii)，其上是元件的基本结构或一个涂层。无论可变阻性元件中的导电材料存在于哪种状态中，都可以通过下述方式引入i)“裸露的”，是指未经预先涂覆处理，但可能在表面带有表面相的残余，所述表面相的残余与存储空间达到平衡或是在被混合入元件的过程中形成。这对状态a)和c)而言明显是可行的，但对于状态b)则可能导致物理性能上不够稳定的元件；ii)轻度涂覆，是指携带钝化或排水材料的稀薄的涂层，或是携带在混合入元件时形成的该种涂层的残余。这与i)很相似，但能在制造中提供较好的可控性；iii)聚合物涂覆，但是在无形变的时候可导电。有些颗粒状的镍/聚合物的混合物说明了这种情况，这种混合物中镍的含量很高以至于聚合物的物理性质即使能辨别出来也是非常微弱的。举例来说，对于容积密度在0.85-0.95的镍起始微粒混合物，这对应于通常超过100的镍/硅树脂体积比(脱水体积无空隙固体)。方式iii)的材料能够在水悬浮液中使用。聚合物可以是弹胶物，也可以不是。方式iii)也能在制造中提供比方式i)更好的可控性；iv)聚合物涂覆，但仅当有形变时可导电。这种情况可以由比方式iii)中提到的镍含量低的镍/聚合物混合物说明，其中镍含量低到足以使聚合物的物理性质能被辨别出来；而又高到一定程度，使得在混合过程中镍微粒和液状聚合物分解为颗粒，而不是凝聚成一大块。这对b)而言是较佳的方式，而对于a)和c)则并非必要。该方式对于本专利技术是十分可取的，在共同提交的申请PCT/GB99/00205中给出了更多的细节。另一种选择是使用通过碾碎下面v)中所述的材料制成的微粒。与i)和iii)不同，材料iv)不仅能对颗粒间的形变做出响应，同时也能对各个颗粒内部形变做出响应，而碾碎材料v)的灵敏度就稍差一些。在元件的生产中，材料iv)可以应用于水悬浮液。v)嵌入块状的聚合物中。该情况仅与a)、c)相关。对于块状体内的形变和织物纤维之间的形变，该材料都能做出响应。对于上述iv)和v)中所描述的较佳的可变阻性材料有一个通用的定义就是能够在产生形变的时候显示出量子隧道效应导电性(QTC)。当把某些导电的填充物与非导电的弹胶物质混合在一起，形成的聚合物合成材料就具有上述特性，其中所述填充物可以从粉末状金属或合金、上述元素与合金的导电氧化物、以及它们的混合物中选取，以某种可控方式与非导电的弹胶物质混合，从而填充物散布到弹胶物质中并在结构上保持完整，并且起始填充物粉粒中的空隙被弹胶物填满，同时填充物的颗粒在弹胶物质固化的过程中固定在了邻近的位置上。织物状连接构件提供了通入和离开各个电极的导电通路，所述的导电通路具有高度柔韧性和耐久度，织物状连接构件可以包含例如在非导电的支撑织物、带子或胶布内的导电导轨。该导电导轨可以由导电细线制成，导电细线可以被纺织、编织、缝制或绣到非导电支撑织物的表面或内部。在电极的制造中，不锈钢纤维、单丝纤维和多丝纤维与导电细线一样方便。导电导轨也可以印制到非导电支撑织物上。在某些情况下，导电导轨可能需要被绝缘以避免电路短路，可以采取一些措施，比如用柔韧的聚合物包裹、封装到非导电织物中、或是在编本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电阻用户接口，它包含可变形的导电材料和一种能够随着机械形变表现出阻抗的变化的可变形的可变阻性元件，其特征在于织物状电极，一个织物状可变阻性元件，以及与外围电路连接的织物状构件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】GB 2000-5-18 0011829.91.一种电阻用户接口，它包含可变形的导电材料和一种能够随着机械形变表现出阻抗的变化的可变形的可变阻性元件，其特征在于织物状电极，一个织物状可变阻性元件，以及与外围电路连接的织物状构件。2.根据权利要求1中所述的用户接口，其中至少一个电极在不导电的织物上以下述方式被支撑，例如纺织、编织或绣到支撑物上的导电细线，缝制或粘合到支撑物上的导电织物，或是涂覆到支撑物上的导电涂层。3.根据权利要求1中所述的用户接口，其中至少一个电极是通过在支撑织物上使用导电印刷油墨制成的。4.根据上述任何一个权利要求所述的用户接口，其中可变阻性元件由一个涂覆到织物上的涂层形成并且包含颗粒状可变阻性材料和一种弹胶物粘合剂。5.根据上述任何一个权利要求所述的用户接口，其中可变阻性材料在形变时表现出量子隧道效应导电性。6.根据权利要求5中所述的用户接口，其中可变阻性材料是一种聚合物的混合物，混合物中的填充物是从粉末状金属元素或合金、上述元素和合金的导电氧化物、以及它们的混合物中选取的，该填充物以某种受控方式与非导电弹胶物质...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维露西，戴尼琼斯，史蒂文莱特利，
申请(专利权)人：佩拉泰克有限公司，肯尼希思网络公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]