JPS5874086A - 応力検出素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 る予力検出素子に関する。

（従来技術） 従来、応力を検知するための素子としては、機銅粉のよ
うな金属材料を分散させたいわゆる感圧シートがある。

前者についてみると、圧電材料と分極させたものや、圧
電性磁気材料などが知られしく、また印加応力と発生す
る電位差の直線性が乏しく、簡便な応力検出素子として
は適当でなからた。また、後者につ−ていえは、累−の
製造は比截的容易□であるものの、高分子材料と金鵬粉
との親和性が悪く、長期の使用や水分の侵入、金属粉末
の酸化などによって特性が変化する欠点があった。

（本発明の目的） 本発明は、応力検出素子の上記欠点を改善するためにな
され九もので、検出感度が良好で、安定な応力検出素子
を提供できるものでおる。

（本発明の構成） 本発明は、印加応力ないし圧力に応じて電気抵抗が変化
する材料を相対向する電極間に介在させてなる応力検出
素子において、電子受容体と電子供与体とで形成される
電荷移動型錯体を高分子材料中に分散させた材料（抵抗
材料）ｔ−用いることを特徴とする゛ものである。

本発明で用いることのできる電荷移動−錯体は、電子供
与体が芳香衰化合物あるｖｋはＮ−へテロ芳香環化合物
から選ばれたものであシ、また電子受容体が７．７，８
．８−テトラ゛レテノキノジメタン、テトラシアノジメ
タン、パラクロラニル、四塩化縦索、バラベンゾキノン
、ｗＯ１票あるいは塩素から選ばれたものである両成分
からなる錯体でＬＪ）、特に電子供与体とぽはテトラチ
アテトラセン、テトラチアナフタセン、ナト２セレノテ
トラセン、テトラチアフルバレンが好ましい。これらの
成分は１種あるいは２種以上併用することもできる。

この錯体は、導電性を有する針状晶でら９、かつ結晶の
長軸方向と、短軸方向の導電性が大きく異なるいわゆる
異方性を有するものであシ、骸針状晶−を高分子材料中
で配向させることにより異方性を有する応力検出素子を
実現でき、応力検出素子としては極めて好都合である。

本発明の電荷移動型錯体を製造するＶＣは、公知の錯体
の製法を採用することができるが、例えばナト２セン誘
導体の有機溶媒溶液と、電子受容体の有機溶媒溶液□を
、両成分示当量となるように混合し、攪拌した１門加温
することにょル製造できる。

：１・ 本発明で用い・、′ｌＦことのできる高分子材料として
は、例えにポリビニルブチ２−ル、ポリｊ普ネート、ポ
リスルホン、ポリスチレン、アクリル系樹脂、ポリエチ
レン、シリコン樹脂、フッ素樹脂、ジエン系ゴム等適度
の可撓性を有する材料はｉずれも使用可能であって、こ
れらに限定されなｉｏまた、この錯体を高分子材料に分
散させるには、高分子材料中蝋に上記の錯体溶液あるｉ
は懸濁液を加えた後溶媒を揮−させる方法、あるいは、
前記の如く溶液を混合攪拌加温させて得られる錯体沈殿
を分離しこれを高分子材料の有機溶剤溶液に加え、ボー
ル考ル、ｉ−ルなどにより混線分散さ本発明にお―で、
高分子材料中に分散す゛る電荷移動型錯体の量は、高分
子の種類にもよるが門高分子材料一対して１０〜９５重
量−の範囲が好−じ（、辷れが１０重量％に満友な一場
合は満足すべき導電性が得られず、また９５重量−を越
える場合は成型性が着しく悪化し好宜しくな―。

以下、本発明をさらに図ｗを用いて説明する。

第１図はｉ＠の応力検出−子の構造の１例を示す図であ
る。同図にかｉでｌは板状に成形し喪電荷移動型錯体含
有材料であル、その両面に相対向する電極が形成されて
いる。鋏電極は、鋼、アにボローラム等の金属、あるｉ
は酸化インジウム等のも使用することができる。

Ｍ１図のように抵抗材料の両面に電極層が形成さｔ′乏
“る場合′は・印加応力を有効に抵抗材料層へ伝達でき
るように電極は薄い方が好オし−０このような素子を製
造するには、膜状に形成した抵抗材料の両面に電極材料
の箔を貼）合わせる方法、電極材−〇箔上に抵抗材料層
を形成し・５次″１対向電極を貼着ある％Ａｆｄ蒸着に
ょ）形成する方法、抵抗材料の所Ｉ！部分に電極を蒸着
して形成する方法等、任意の方法で実−しうる。ま九応
カ検出素子を支持体上に形成することもできる。この場
合、抵抗材料および電極を薄膜とすることができ好都合
である。高分子材料中に電荷移動部錯体の針状、　　　
　　は第５図にみられるようにドクターナイフ８等を用
ｉて機械的に配向することができる。図において針状晶
は、ドクターナイフの走行方向９と平行に配向する。

（本発明の実施例） 以下、実施例によシ本発明を説明する。

実施例−１ テトラチアテトラセン（ＴＴＴ）を７０°０に加温した
トルエンに飽和するまで溶解させる。これにトルエンと
同量の４塩化炭素１混合し、７０°ＯＫ保温すると暗紫
色のＴＴＴ−００１４錯体の沈殿が得られる。これをろ
過し沈殿を分離する。得られた沈殿をポリスチレンのト
ルエン溶液（６０１Ｇ）に加え、加えた錯体が、ポリス
チレンと等重量になるようにする。これをボールセルに
入れてよく混練する。

混入した電荷移動錯体が充分に分散したのちこれ管形に
流し込み第２図および第３図のように厚さ約１ｔｘｔの
板状に成形する。かかる板状の抵抗材料１の上下に電極
２をＡターン蒸着してリー゛ド曽３を引き出し金属製の
外枠４ＫｊｌＥ付ける。抵抗材料の背後にはシリコンゴ
ム５を貼っである。表面に圧力がかかると板は変形し、
上下、ある―は表面上の電極間の抵抗が変化し、圧□力
（圧縮応力）検出素子として働く。ゴムの弾性を調節す
ることにより圧力感度を調腎することができる。

実施例−２ 実施例−１と同様にして得られた、ＴＴＴ−００７４錯
体微結晶管紫外線架橋型シリコンポツティング封止樹脂
に、錯体の体積分率が５０　Ｓ程度になるように混合し
分散させる。これｔ−ｓｍ厚さのシート状に成型後、紫
外光照射を行ない架橋ゴム化する。これを第１図のよう
に１０　Ｘ　１０ｍ５＋の板状１に切り出し、シート上
下面に電極２を付ける。電極間の抵抗は、第４図に示す
ように上下面に加わる圧力によって変化し、感圧素子と
して使用できる。

実施例−３ 実施例−１と同様にして、得られたＴＴＴ−００ｊ４錯
体微結晶を紫外線硬化型のアクリルワニス（粘性率；　
１０００〜２０００　ｃＰ　）に混合充分分散させる。

これを第５０１９に示すように電極をバタン形成した厚
さ０．５１１１１のポリエステルシートγ上にドクター
ナイフ８を用いて０．５〜ｌ關の厚さに塗布する。

塗布後速やかに紫外大を照射しワニスを架橋しゴム化す
る。針状の錯体微粒子は、塗布時のず多速度勾配により
シート面に平行に配向する。かくして得られたゴム状抵
抗体の表面にすシ応力を印加すると電極間の抵抗が変化
し応力を検出することができる。一方表面に垂直な圧力
を加えた場合には、抵抗値の変化は殆んど見られなかっ
た。すなわち、本実施例で得られた応力検出素子は、す
り応力のみを検出できる。

（本発明の効果） 以上の実施例に示したように本発明にかかる応力あるい
は圧力検出素子はその形成容易なこと、異方的感度を有
することから実用上多くの利点を有すると言える。

図であシ、第４図は本発明素子の実施例の効果を示すグ
ラフでう〕、第５図は本発明素子の製造方法管示す図で
ある。

１・・・応力検出抵抗材料、２・・・電極、３・・・リ
ード線。

代理人　弁理士　則　近　憲　佑（ほか１名）第　　１
　　図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）印加応力ないし圧力に応じて電気抵抗が変化する材
   料を一対の電極間に介在させ九応力検出素子において、
   電子受容体と電子供与体とで形゛　成される電荷移動型
   錯体を一脂中に分散させ良材料を用い′ることｔ−特徴
   とする応力検出素子。 ２）電子供与体が芳香環化合物、およびＮ−ヘテロ芳香
   環化合物のうちの少なくとも１種からなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１１［′記載の応力検出・素子。 ３）芳香環化合物がテトラチアテトラセン、テトラチア
   ナフタセン、テトラセレノテトラセン、およびテトラチ
   アフルバレンのうちの少なくとも１種であることｆ：特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の応力検出素子。 ４）電子受容体が７．７，８．８°−テトラシアノキノ
   ジメタシ、テトラシ′アノジメタン、パラクロラニル、
   四塩化炭素、バラベンゾキノン、ヨウ素、および塩素の
   うちの少なくともｌｆｓであることｔ％黴とする特許請
   求の範囲ｍ１項記載の応力検出素子。