KR102029094B1 - 정전 용량형 센서 시트, 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법 및 센서 - Google Patents

정전 용량형 센서 시트, 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법 및 센서 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 엘라스토머제의 유전층과, 상기 유전층의 표면에 적층되는 표면측 전극층과, 상기 유전층의 이면에 적층되는 이면측 전극층을 구비하고, 상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이 카본 나노 튜브를 포함하고, 상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층의 평균 두께가 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하이며, 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 정전 용량형 센서 시트이다. 상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이, 카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도포에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 카본 나노 튜브의 평균 길이가 100㎛ 이상인 것이 바람직하다. 상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이 각각 복수의 밴드형체로 이루어지고, 이 표면측 전극층과 이면측 전극층이 표리(表裏) 방향에서 볼 때 대략 직각으로 교차하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.

Description

정전 용량형 센서 시트, 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법 및 센서{CAPACITANCE-TYPE SENSOR SHEET, METHOD FOR MANUFACTURING CAPACITANCE-TYPE SENSOR SHEET, AND SENSOR}
본 발명은, 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 정전(靜電) 용량형 센서 시트 및 이 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법에 관한 것이다
정전 용량형 센서 시트는, 한 쌍의 전극층 사이의 정전 용량 변화로부터 측정 대상물의 요철 형상 등을 검출할 수 있고, 면압 분포 센서나 변형 게이지 등의 센서에 사용할 수 있다. 일반적으로 정전 용량형 센서에서의 정전 용량(커패시턴스)은, 하기 식(1)으로 표시된다.
C=ε0εrS/d ···(1)
여기서, C는 커패시턴스, ε0는 자유 공간의 유전율(誘電率), εr는 유전층의 비유전율(relative permittivity), S는 전극층 면적, d는 전극 사이의 거리이다.
종래, 상기 센서 시트로서는, 유전층을, 도전성 필러(filler)를 배합한 엘라스토머를 포함하는 한 쌍의 전극층으로 협지한 구조를 가지는 것이 알려져 있다(일본공개특허 제2010-43881호 공보 참조). 상기 센서 시트에 있어서는, 유전층이 엘라스토머이므로, 정전 용량 변화가 크다.
그러나, 면압 분포 센서에 사용되는 정전 용량형 센서 시트에는, 측정 대상물의 변형이나 동작에 대하여 우수한 추종성을 가지는 것이 요구되고 있었고, 상기 문헌에 기재된 정전 용량형 센서 시트에서는, 이 특성을 충분히 만족시킬 수 없다. 또한, 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포 센서에 사용되는 정전 용량형 센서 시트에는, 센서 시트가 큰 신축 변형이나 반복적으로 변형을 받아도, 전극층과 유전층이 층간 박리가 쉽게 일어나지 않고, 전극층의 도전성의 저하(전기 저항의 증가)가 적을 것 등 내구성이 우수할 것도 요구되고 있다.
일본공개특허 제2010-43881호 공보
종래의 면압 분포 센서에 사용되는 정전 용량형 센서 시트에서는, 측정 대상물의 하중 분포를 계측 가능하지만, 하중에 의한 변형량을 알 수 없다. 예를 들면, 센서 시트를 쿠션과 같은 유연물에 장착하고, 센서 시트에 하중을 가할 경우, 쿠션이 어떻게 변형되는지를 계측할 수 없다.
본 발명은, 이와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 신장도(伸長度)가 크고 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하며, 또한 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수한 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 정전 용량형 센서 시트 및 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 발명은,
엘라스토머제의 유전층,
상기 유전층의 표면에 적층되는 표면측 전극층, 및
상기 유전층의 이면(裏面)에 적층되는 이면측 전극층
을 포함하고,
상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이 카본 나노 튜브를 포함하고,
상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층의 평균 두께가 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하이며, 신축 변형 왜곡량 및 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 정전 용량형 센서 시트이다.
상기 정전 용량형 센서 시트는, 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써, 신장도가 크고 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하고, 또한 센서 시트의 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수하다. 상기 정전 용량형 센서 시트가 전술한 바와 같은 구성을 가짐으로써, 상기한 효과를 얻을 수 있는 이유로서는, 표면측 전극층 및 이면측 전극층(이하, 「한 쌍의 전극층」이라고도 함)이 카본 나노 튜브를 포함하고, 또한 그 평균 두께를 상기한 범위와 같이 비교적 얇게 함으로써, 한 쌍의 전극층이 유전층의 변형에 대하여 우수한 추종성을 발휘하고, 또한, 전술한 바와 같이 한 쌍의 전극층의 평균 두께를 비교적 얇게 함으로써, 한 쌍의 전극층과 유전층과의 층간 박리가 억제되는 것 등을 생각할 수 있다.
상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층은, 카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도포에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층과 유전층과의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있어, 센서 시트가 큰 신축 변형이나 반복 변형을 받아도, 한 쌍의 전극층과 유전층과의 층간 박리를 더욱 억제할 수 있다.
상기 카본 나노 튜브의 평균 길이는, 100㎛ 이상인 것이 바람직하다. 한 쌍의 전극층이 이와 같은 초장척(超長尺)의 카본 나노 튜브를 포함함으로써, 상기 정전 용량형 센서 시트는, 신장도를 더욱 크게 할 수 있고, 또한 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 대하여 보다 우수한 추종성을 발휘할 수 있다.
상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층은 각각 복수의 밴드형체로 이루어지고, 이 표면측 전극층과 이면측 전극층은 표리 방향에서 볼 때 대략 직각으로 교차하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다. 전술한 바와 같이 구성함으로써, 상기 정전 용량형 센서 시트는, 측정 대상물의 변형의 위치 및 크기를 측정하는데 있어서, 각 전극 배선을 외부의 전환 회로로 전환하면서 정전 용량을 측정하는 것이 가능하게 되고, 전극층의 배치 수 및 전극 배선수를 더욱 적게 할 수 있고, 또한 상기 정전 용량형 센서 시트의 왜곡량 및 왜곡의 위치 정보를 검지할 수 있다.
상기 정전 용량형 센서 시트의 1축 방향의 신장율(伸長率)은, 30% 이상인 것이 바람직하다. 상기 정전 용량형 센서 시트의 신장율을 30% 이상으로 함으로써, 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 대하여, 우수한 추종성을 효과적으로 발휘할 수 있다.
상기 표면측 전극층 및 상기 이면측 전극층의 전체 고형 성분에 대한 상기 카본 나노 튜브의 함유량은, 50 질량% 이상인 것이 바람직하다. 이와 같은 함유 비율로 함으로써, 반복 변형을 받아도 표면측 전극층(01A∼16A)의 도전성 저하(전기 저항의 증가)를 더욱 억제할 수 있고, 내구성(耐久性)을 보다 우수하게 할 수 있다.
상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층은, 실질적으로 카본 나노 튜브만으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 반복 변형을 받아도 표면측 전극층(01A∼16A)의 도전성 저하(전기 저항의 증가)를 더욱 억제할 수 있고, 내구성을 보다 우수하게할 수 있다.
상기 카본 나노 튜브로서는 단층 카본 나노 튜브가 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층은, 보다 우수한 신축성을 발휘하고 상기 유전층에 대한 추종성을 더욱 향상시킬 수 있다.
본 발명의 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법은,
엘라스토머 재료에 의해 유전층을 형성하는 공정, 및
카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도포에 의해, 상기 유전층의
표면 및 이면에 평균 두께가 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하인 전극층을 적층하는 공정
을 가진다.
상기 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법에 의하면, 신장도가 크고 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하고, 또한 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수한 정전 용량형 센서 시트를 효율적으로 제조할 수 있다.
본 발명의 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 센서는,
상기 정전 용량형 센서 시트와,
상기 정전 용량형 센서 시트의 표면측 전극층 및 이면측 전극층에 접속되는 검출 회로
를 구비한다.
상기 센서는, 본 발명의 정전 용량형 센서 시트를 사용하고 있으므로, 신장도가 크고 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하고, 또한 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 정전 용량형 센서 시트는, 신장도가 크고 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하고, 또한 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수하다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시형태의 정전 용량형 센서 시트(1)의 상면 투과도이다.
도 2는, 실시예의 <센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화의 측정>에 사용한 센서 시트를 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은, 실시예 1의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여 [반복 변형에 대한 전기 저항 변화의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 4는, 실시예 2의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여 [반복 변형에 대한 전기 저항 변화의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 5는, 실시예 3의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여 [반복 변형에 대한 전기 저항 변화의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 6은, 실시예 4의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여 [반복 변형에 대한 전기 저항 변화의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 7은, 비교예 1의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여, [반복 변형에 대한 전기 저항 변화의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 8은, 실시예 1의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여, [센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 9는, 실시예 3의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여, [센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 10은, 실시예 1의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여, [반복 변형을 거친 센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화(반복 정밀도)의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 11은, 실시예 3의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여, [반복 변형을 거친 센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화(반복 정밀도)의 측정]을 행한 측정 결과를 나타낸다.
도 12는, 본 발명의 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법의 「유전층 형성 공정」에 있어서, 유전층을 구성하는 엘라스토머로서 우레탄 고무를 사용하는 경우에서의 유전층의 성막 장치의 모식도이다.
이하에서, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하면서 설명한다.
[제1 실시형태]
<정전 용량형 센서 시트(1)>
도 1의 정전 용량형 센서 시트(1)는, 시트형의 유전층(2)과, 상기 유전층(2)의 표면에 적층되는 밴드형체의 표면측 전극층(01A∼16A)과, 상기 유전층(2)의 이면에 적층되는 밴드형체의 이면측 전극층(01B∼16B)과, 표면측 배선(01a∼16a)과, 이면측 배선(01b∼16b)을 구비한다. 상기 표면측 전극층과 이면측 전극층이 표리(상하) 방향으로 교차하는 부분이 검출부(이하, 「화소」라고도 함)(C0101∼C1616)가 된다. 그리고, 검출부(화소)의 부호 「C○○△△」, 위의 2자리수의 「○○」은, 표면측 전극층(01A∼16A)에 대응하고 있다. 밑의 2자리수의 「△△」은, 이면측 전극층(01B∼16B)에 대응한다.
상기 정전 용량형 센서 시트(1)의 평균 두께, 폭 및 길이는, 사용되는 정전 용량형 센서 시트(1)의 용도에 따라 적절하게 설계 변경 가능하다.
<유전층(2)>
유전층(2)은, 탄성 변형 가능한 층이다. 유전층(2)은, 시트형을 이루고 있고, X 방향 및 Y 방향을 각 변으로 하는, 평면에서 볼 때 직사각형상을 가진다. 이 유전층(2)은 주로 엘라스토머로 구성되며, 예를 들면, 천연 고무, 이소프렌 고무, 니트릴 고무(NBR), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 스티렌·부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 클로로프렌 고무(CR), 실리콘 고무, 불소 고무, 아크릴 고무, 수소 첨가 니트릴 고무, 우레탄 고무 등으로 구성할 수 있다. 유전층(2)을 구성하는 엘라스토머로서는, 높은 신장성을 가지고, 반복 변형에서의 내성이 우수하며, 영구 왜곡 성이 작은 실리콘 고무, 우레탄 고무가 바람직하지만, 측정 대상물이나 계측 목적에 따라 재료를 선택할 수 있고, 배합의 개량을 행할 수 있다.
또한, 유전층(2)은, 상기 엘라스토머 이외에 가교제, 가소제, 가류(加硫) 촉진제, 노화 방지제 등의 첨가제를 함유할 수도 있다.
또한, 유전층(2)은, 상기 엘라스토머 이외에, 티탄산 바륨 등의 유전 필러를 함유할 수 있다. 유전 필러를 함유함으로써, 정전 용량(C)을 크게 하여 검출 감도를 높일 수 있다.
이 유전층(2)의 평균 두께(T1)로서는, 정전 용량(C)을 크게 하여 검출 감도의 향상을 도모하는 관점, 및 측정 대상물로의 추종성의 향상을 도모하는 관점에서, 10㎛ 이상 1,000㎛ 이하가 바람직하고, 30㎛ 이상 200㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
또한, 유전층(2)의 상온에서의 비유전율로서는, 2 이상이 바람직하고, 5 이상이 더욱 바람직하다. 유전층(2)의 비유전율이 상기 하한값 미만이면, 정전 용량이 작아져, 센서로서 이용했을 때 충분한 감도를 얻을 수 없게 될 우려가 있다.
또한, 유전층(2)의 영률(Young's modulus)은, 0.01 MPa 이상 5 MPa 이하가 바람직하고, 0.1 MPa 이상 1 MPa 이하가 더욱 바람직하다. 영률이 상기 하한값 미만이면, 유전층(2)이 지나치게 연질이되어, 고품질 가공이 어렵고, 충분한 측정 정밀도를 얻을 수 없게 될 우려가 있다. 한편, 영률이 상기 상한값을 초과하면, 유전층(2)이 지나치게 경질이 되어, 측정 대상물의 변형 하중이 작은 경우에 측정 대상물의 변형 동작을 저해하여, 계측 목적에 대하여 계측 결과가 맞지 않을 우려가 있다.
<표면측 전극층(01A∼16A)>
표면측 전극층(01A∼16A)은, 각각 밴드형을 이루고 있고, 유전층(2)의 표면에 합계 16개 적층되어 있다. 표면측 전극층(01A∼16A)은, 각각 X 방향(좌우 방향)으로 연장되어 있다. 표면측 전극층(01A∼16A)은, 각각 Y 방향(전후 방향)으로 소정 간격마다 이격되고, 서로 대략 평행하게 각각 배치되어 있다. 표면측 전극층(01A∼16A)의 좌측단에는, 각각 표면측 접속부(01A1∼16A1)가 배치되어 있다.
표면측 전극층(01A∼16A)은, 각각 카본 나노 튜브를 포함한다. 또한, 표면측 전극층(01A∼16A)은, 카본 나노 튜브 이외에도, 엘라스토머 등의 결합 재료를 포함할 수도 있다. 이와 같은 결합 재료를 포함함으로써, 형성되는 전극층과 상기 유전층과의 접착 강도의 향상, 전극층의 막 강도의 향상 등을 도모할 수 있고, 또한 카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도공 시의 환경 안전성(카본 나노 튜브의 독성이나 석면(asbestos) 유사 문제)의 확보에 기여한다. 다만, 전극층의 전체 고형 성분에 대한 상기 결합 재료의 함유량은 적은 것이 바람직하다. 상기 결합 재료의 함유량을 적게 함으로써, 반복 변형에 대한 전기 저항 변화가 적고 내구성이 우수하고, 또한 측정 대상물의 변형 저해를 억제할 수 있다.
상기 카본 나노 튜브로서는, 예를 들면, 단층 카본 나노 튜브, 다층 카본 나노 튜브를 사용할 수 있다. 이들 중, 직경이 보다 작고 어스펙트비가 보다 큰 단층 카본 나노 튜브가 바람직하다. 상기 카본 나노 튜브의 평균 길이는, 100㎛ 이상이 바람직하고, 300㎛ 이상이 보다 바람직하며, 600㎛ 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 상기 카본 나노 튜브의 어스펙트비로서는, 1,000 이상이 바람직하고, 10,000 이상이 보다 바람직하고, 30,000 이상이 특히 바람직하다. 이와 같은 초장척 카본 나노 튜브를 사용함으로써, 표면측 전극층(01A∼16A)은, 우수한 신축성을 발휘하고, 유전층(2)의 변형에 대한 추종성을 향상시킬 수 있다. 또한, 단층 카본 나노 튜브가 바람직한 이유로서는, 하기와 같이 추측할 수 있다. 즉, 직경이 보다 작은 단층 카본 나노 튜브는 유연성이 풍부한 한편, 직경이 보다 큰 다층 카본 나노 튜브는 강직(剛直)하기 때문에, 단층 카본 나노 튜브를 사용함으로써, 변형이 가해진 때 카본 나노 튜브가 스프링처럼 신장하고, 높은 추종성 등을 발휘하는 것으로 여겨진다.
상기 엘라스토머 재료로서는, 예를 들면, 천연 고무, 이소프렌 고무, 니트릴 고무(NBR), 에틸렌프로필렌 고무(EPDM), 스티렌·부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 클로로프렌 고무(CR), 실리콘 고무, 불소 고무, 아크릴 고무, 수소 첨가 니트릴 고무, 우레탄 고무 등이 있다. 이들 중, 불소 고무가 바람직하다.
상기 결합 재료로서는, 생고무(천연 고무 및 합성 고무를 가류시키고 있지 않은 상태인 것)도 바람직하다. 이와 같이 비교적 탄성이 약한 재료를 사용함으로써, 유전층(2)의 변형에 대한 표면측 전극층(01A∼16A)의 추종성을 높일 수 있다.
또한, 표면측 전극층(01A∼16A)은, 상기 카본 나노 튜브 및 엘라스토머 재료 이외에도, 각종 첨가제를 함유할 수도 있다. 상기 첨가제로서는, 예를 들면, 카본 나노 튜브의 분산을 위한 분산제, 바인더를 위한 가교제, 가류 촉진제, 가류 조제, 노화 방지제, 가소제, 연화제, 착색제 등이 있다. 전극층의 도전성을 향상시킬 목적으로, 불순물로서 전하 이동 재료나 이온 액체 등의 저분자 재료를 코팅제 또는 첨가제로서 사용하는 방법도 고려할 수 있지만, 전극층에 높은 어스펙트비의 카본 나노 튜브를 사용함으로써, 특별한 처리를 행하지 않아도, 충분한 도전성을 확보할 수 있다. 또한, 상기 저분자 재료를 사용하면, 유전층의 엘라스토머 또는 유전층의 엘라스토머 중의 가소제에 상기 저분자 재료가 이행(移行)하는 것에 기인하는 것으로 여겨지는 유전층의 절연성 저하(체적 저항률 저하)나, 상기 센서 시트의 반복 변형에 대한 내구성 저하, 계측값의 신뢰성 저하를 초래할 가능성이 있다. 따라서, 상기 저분자 재료를 포함하지 않는 것이 바람직하다.
표면측 전극층(01A∼16A)에서의 카본 나노 튜브의 함유량으로서는, 표면측 전극층(01A∼16A)에 함유되는 전체 고형 성분에 대하여 50 질량% 이상이 바람직하고, 70 질량% 이상이 더욱 바람직하고, 90 질량% 이상이 특히 바람직하다. 또한, 표면측 전극층(01A∼16A)은, 상기 엘라스토머 재료를 포함하지 않는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 도전성 재료인 카본 나노 튜브 이외의 함유 비율을 적게 함으로써, 반복 변형을 받아도 표면측 전극층(01A∼16A)의 도전성 저하(전기 저항 증가)를 억제할 수 있고, 내구성을 우수하게 할 수 있다.
또한, 표면측 전극층(01A∼16A)의 평균 두께는, 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하이다. 표면측 전극층(01A∼16A)의 평균 두께를 전술한 범위로 함으로써, 표면측 전극층(01A∼16A)은 유전층(2)의 변형에 대하여 우수한 추종성을 발휘할 수 있다. 평균 두께가 0.1㎛ 미만에서는 도전성이 부족하여 측정 정밀도가 저하될 우려가 있다. 한편, 평균 두께가 10㎛를 초과하면 카본 나노 튜브의 보강 효과에 의해 센서 시트가 경질이 되어, 측정 대상물로의 추종성이 저하되어 변형을 저해할 우려가 있다. 그리고, 본 명세서에 있어서, 「전극층의 평균 두께」는, 레이저 현미경(VK-9510, 키엔스 제조)을 사용하여 측정하였다. 구체적인 방법으로서, 유전층의 표면에 적층된 전극층의 두께 방향으로 0.01㎛ 간격으로 스캐닝하고, 그 3D 형상을 계측한 후, 유전층의 표면에 전극층이 적층되어 있는 영역 및 적층되어 있지 않은 영역에 있어서, 각각 세로 200㎛×가로 200㎛의 직사각형 영역의 평균 높이를 계측하고, 그 평균 높이의 단차를 전극층의 평균 두께로 하였다.
또한, 평균 두께가 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하로 적층된 상기 표면측 전극층은 흑색 반투명이며, 가시광선 투과율은 0%∼70%이다.
<이면측 전극층(01B∼16B)>
이면측 전극층(01B∼16B)은, 각각 밴드형을 이루고 있고, 유전층(2)의 이면에 합계 16개 적층되어 있다. 이면측 전극층(01B∼16B)은, 각각 표면측 전극층(01A∼16A)과 표리 방향에서 볼 때 대략 직각으로 교차하도록 배치되어 있다. 즉, 이면측 전극층(01B∼16B)은, 각각 Y 방향으로 연장되어 있다. 또한, 이면측 전극층(01B∼16B)은, X 방향으로 소정 간격마다 이격되고, 서로 대략 평행하게 되도록 각각 배치되어 있다. 이면측 전극층(01B∼16B)의 전단(前端)에는, 각각 이면측 접속부(01B1∼16B1)가 배치되어 있다.
이면측 전극층(01B∼16B)의 구성은, 전술한 표면측 전극층(01A∼16A)와 거의 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
<표면측 배선(01a∼16a)>
표면측 배선(01a∼16a)은, 선형을 이루고 있고, 각각 상기 표면측 접속부(01A1∼16A1)와 검출 회로를 접속한다. 표면측 배선(01a∼16a)을 구성하는 재료로서는, 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 재료를 사용할 수 있지만, 전술한 표면측 전극층(01A∼16A)과 동일하게 구성함으로써 표면측 배선(01a∼16a)도 신축 변형시킬 수 있고, 측정 대상물에 의한 센서 시트의 변형을 저해하지 않기 때문에 바람직하다. 즉, 도전성 재료인 카본 나노 튜브 이외의 함유 비율을 적게 하는 것이 바람직하고, 엘라스토머 재료를 포함하지 않는 구성으로 하는 것이 더욱 바람직하다.
<이면측 배선(01b∼16b)>
이면측 배선(01b∼16b)은, 선형을 이루고 있고, 각각 상기 이면측 접속부(01B1∼16B1)와 검출 회로를 접속한다. 표면측 배선(01a∼16a)을 구성하는 재료에 대해서는, 상기 표면측 배선(01a∼16a)과 거의 동일하므로, 여기서는 설명을 생략한다.
<검출부(화소)(C0101∼C1616)>
검출부(화소)(C0101∼C1616)는, 도 1에 해칭으로 나타낸 바와 같이, 표면측 전극층(01A∼16A)과 이면측 전극층(01B∼16B)이 상하 방향으로 교차하는 부분(중복되는 부분)에 배치되어 있다. 검출부(화소)(C0101∼C1616)는, 합계 256개(=16개×16개) 배치되어 있고, 256 화소가 된다. 각 화소로부터 한 쌍의 전극층을 인출하는 경우, 256×2극으로 512개의 배선이 필요하지만, 본 실시형태와 같이 밴드형 전극을 교차시킴으로써, 필요한 배선수를 16개＋16개=32개로 할 수 있다. 이는, 각각 16개의 배선을 외부의 전환 회로로 전환함으로써, 256 화소를 1 화소씩 전환하면서 정전 용량을 측정함으로써 가능하게 된다. 그 결과, 각 화소의 왜곡량 및 센서 시트의 왜곡의 위치 정보를 검지할 수 있다. 검출부(C0101∼C1616)는, 정전 용량형 센서 시트(1)의 대략 전체면에 걸쳐, 대략 등간격으로 배치되어 있다. 검출부(C0101∼C1616)는, 각각 표면측 전극층(01A∼16A)의 일부와 이면측 전극층(01B∼16B)의 일부와 유전층(2)의 일부를 구비하고 있다.
<이점>
본 발명의 정전 용량형 센서 시트(1)는, 측정 대상물 탑재 전의 정전 용량(C)과 측정 대상물 탑재 후의 정전 용량(C)으로부터 정전 용량 변화량(ΔC)을 검출하고, 신축 변형 왜곡 분포를 구할 수 있다. 본 발명의 정전 용량형 센서 시트(1)는 신장도가 크고, 1축 방향으로 100%까지 반복적으로 신장시키는 것이 가능하며, 또, 300%까지 신장시켜도 시트가 파괴되지 않는다. 또한, 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하고, 또한 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수하고, 예를 들면, 측정 대상물의 형태를 트레이스하거나, 측정 대상물의 동작을 직접적으로 검지하는 것 등을 행할 수 있다.
<정전 용량형 센서 시트(1)의 제조 방법>
다음으로, 정전 용량형 센서 시트(1)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 정전 용량형 센서 시트(1)의 제조 방법은,
엘라스토머 재료에 의해 유전층을 형성하는 공정(이하, 「유전층 형성 공정」이라고도 함), 및
카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도포에 의해, 상기 유전층의 표면 및 이면에 평균 두께가 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하인 전극층을 적층하는 공정(이하, 「전극층 적층 공정」이라고도 함)
을 가진다.
[유전층 형성 공정]
본 공정에서는, 엘라스토머 재료에 의해 유전층(2)을 형성한다. 먼저, 엘라스토머에 필요에 따라, 유전 필러, 가교제, 가류 촉진제, 노화 방지제 등을 첨가한 엘라스토머 재료를 조제한다. 엘라스토머 재료 및 유전층의 형성 방법은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 재료 및 방법을 사용할 수 있지만, 유전층(2)을 구성하는 엘라스토머로서, 예를 들면, 우레탄 고무를 사용하는 경우의 유전층(2)의 제조 공정의 예를 이하에서 설명한다. 피마자 오일 변성 폴리올(상품명 「2T-5008S OHv=13.6」, 호코쿠 제유사 제조), 트리스(2-에틸헥실)트리멜리트산 에스테르 가소제(상품명 「TOTM」, 다이하치화학사 제조), 산화 방지제(상품명 「Irganox 1010」, 지바스페셜티케미컬즈사 제조)를 계량하고, 80℃의 감압 하에 있어서, 95 rpm으로 60분간 교반 혼합한다. 다음으로, 혼합액을 계량하고, 100℃로 조정한 후, 촉매(상품명 「Ucat 2030」, 산아프로사 제조)를 첨가하고, 교반기(agitator)로 1분간 교반한다. 그 후, 소정량의 이소시아네이트(상품명 「미리오네이트 MT」, 일본 폴리우레탄 공업사 제조)를 첨가하고, 교반기로 90초간 교반한 후, 즉시 혼합액을 도 12에 나타낸 성형 장치에 주입하고, 보호 필름으로 샌드위치형으로 만들어 반송하면서 가교 경화시켜, 보호 필름이 부착된 소정 두께의 롤 권 시트를 얻었다. 또한, 100℃로 조절한 로(爐)에서 10∼60 분간 가교 반응시킴으로써, 유전층(2)을 제조할 수 있다. 유전층(2)은, 통상 10㎛ 이상 1000㎛ 이하, 바람직하게는 50㎛ 이상 500㎛ 이하의 평균 두께로 형성된다.
[전극층 적층 공정]
본 공정에서는, 카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도포에 의해, 상기 유전층(2)의 표면 및 이면에 평균 두께가 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하인 전극층을 적층한다.
먼저, 카본 나노 튜브를 메틸이소부틸케톤(MIBK) 등의 유기용매에 첨가한다. 유기용매에는, 또한 필요에 따라 불소 고무 등의 엘라스토머나 분산제를 첨가할 수도 있다. 전술한 바와 같이 하여 얻어진 용매를, 습식 분산기를 사용하여 분산시킨다. 예를 들면, 초음파 분산기, 제트밀, 비즈 밀 등 기존의 분산기를 사용하여 분산시켜, 카본 나노 튜브를 포함하는 도포액(이하, 「전극 재료의 도포액」이라고도 함)이 조제된다.
이어서, 에어 브러시 등을 사용하여, 상기 유전층(2)의 표면에 상기 조제한 전극 재료의 도포액을 밴드형으로 도포하여 건조시킨다. 상기 유전층(2)을 구성하는 엘라스토머가 실리콘 고무 이외의, 우레탄 고무, EPDM 등인 경우, 상기 도포액에 의해 얻어지는 도공막과 상기 엘라스토머 표면과의 접착력이 우수하기 때문에, 상기 엘라스토머 표면에 접착성을 향상시키기 위한 특별한 처리가 불필요한 장점이 있다. 밴드형 전극은, 예를 들면, 폭은 1 ㎜∼20 ㎜ 정도, 길이는 50 ㎜∼500 ㎜ 정도이며, 1 ㎜∼5 ㎜ 정도의 간격으로 이격되어, 서로 대략 평행하게 형성된다.
<이점>
본 발명의 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법에 의하면, 상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층과 유전층과의 밀착성을 더욱 향상시킬 수 있어, 센서 시트가 큰 신축 변형이나 반복 변형을 받아도, 한 쌍의 전극층과 유전층과의 층간 박리를 더욱 억제할 수 있다.
<센서>
본 발명의 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 센서는,
상기 정전 용량형 센서 시트, 및
상기 정전 용량형 센서 시트의 표면측 전극층 및 이면측 전극층에 접속되는 검출 회로
를 구비한다.
상기 센서는, 본 발명의 정전 용량형 센서 시트를 사용하고 있으므로, 신장도가 크고 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하고, 또한 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수하다.
상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층에 접속되는 검출 회로로서는, 상기 표면측 전극층과 이면측 전극층의 사이의 정전 용량 변화를 검출하는 검출 회로를 적절하게 채용할 수 있다. 검출 회로는, 예를 들면, 화소의 전환 회로, 정전 용량을 계측하는 회로(LCR 미터 등), 컴퓨터 등에 출력하기 위한 회로, 회로의 구동을 위한 전원 회로, 출력값을 적절하게 연산하는 연산부 등을 구비한다.
<다른 실시형태>
그리고, 본 발명은 상기 실시형태 외에, 각종 변경, 개량을 행한 형태로 실시할 수 있다.
즉, 상기 실시형태에서의 표면측 전극층(01A∼16A) 및 이면측 전극층(01B∼16B)의 배치 수를 16개로 하고 있지만, 이 배치 수는 특별히 한정하지 않는다. 또한, 상기 실시형태에서의 표면측 전극층(01A∼16A)과 이면측 전극층(01B∼16B)의 교차 각도도 특별히 한정하지 않는다.
또한, 상기 실시형태에서의 유전층(2)의 상방에 시트형의 표면측 보호층을 배치하고, 이 표면측 보호층은, 유전층(2), 표면측 전극층(01A∼16A) 및 표면측 배선(01a∼16a)을 상방으로부터 덮는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 실시형태에서의 유전층(2)의 하방에 또한 시트형의 이면측 보호층을 배치하고, 이 이면측 보호층은, 유전층(2), 이면측 전극층(01B∼16B) 및 이면측 배선(01b∼16b)을 하방으로부터 덮는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 표면측 전극층(01A∼16A), 표면측 배선(01a∼16a), 이면측 전극층(01B∼16B) 및 이면측 배선(01b∼16b)과, 정전 용량형 센서 시트(1)의 외부의 부재가 통전하는 것을 억제할 수 있다. 상기 표면측 보호층 및 이면측 보호층은, 유전층(2)과 대략 동일한 베이스 폴리머를 포함하여 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 유전층(2)과의 높은 접착성을 얻을 수 있다.
그리고, 상기 실시형태에서는, 상기 정전 용량형 센서 시트가 표면측 전극층 및 이면측 전극층에 배선을 더욱 구비하고 있지만, 표면측 전극층 및 이면측 전극층을 구비하고 있으면, 배선이 없어도 된다.
실시예
이하에서, 실시예에 따라서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하의 실시예로 한정되는 것은 아니다.
<유전층의 제작>
EPDM(에스프렌 600F, 스미토모화학사 제조) 100 질량부에, 퍼옥시드 가교제로서의 퍼큐밀 D(일본 유지 제조)를 1.1 질량부 첨가하고, 롤 혼련한 생고무를 얻었다. 이 생고무를 160℃에서 20분간 프레스 성형하고 가교시켜, 막 두께 100㎛의 유전층을 제작하였다.
<전극 재료의 제작>
[조제예 1]
카본 나노 튜브로서 VGCF-X(길이 3㎛, 어스펙트비 약 200, 등록상표, 쇼와전공 제조) 30 질량부를 메틸이소부틸케톤(MIBK) 56,070 질량부에 첨가하고, 제트밀 분산 처리를 행하여 도포액(A-1)을 얻었다.
[조제예 2]
상기 얻어진 도포액(A-1)에, 고무 재료로서의 불소 고무(다이엘TM G-912, 다이킨 공업 제조)를 2,113 질량부를 더 첨가하여, 도포액(A-2)을 얻었다.
[조제예 3]
조제예 1에 있어서, 카본 나노 튜브로서, 상기 VGCF-X 대신 슈퍼 글로스 CNT(이하, 「SGCNT」라고도 표기함)(섬유 직경의 중앙값이 약 3 ㎚, 성장 길이 500㎛∼700㎛, 어스펙트비 약 100,000, 탄소 순도 99.9%, 산업 기술 종합 연구소 제공)을 사용한 점 이외에는 조제예 1과 동일하게 조작하여, 도포액(A-3)을 얻었다.
[조제예 4]
카본 나노 튜브로서 상기 SGCNT 30 질량부를 메틸이소부틸케톤(MIBK) 56,070 질량부에 첨가하고, 제트밀 분산 처리를 행한 도포액에, 고무 재료로서의 불소 고무(다이엘TM G-912, 다이킨 공업 제조)를 2,113 질량부 더 첨가하여, 도포액(A-4)을 얻었다.
[비교 조제예 1]
EPDM(에스프렌 600F, 스미토모화학 제조) 429 질량부에 대하여, 카본 나노 튜브로서 상기 VGCF-X를 30 질량부, 가소제로서 절연 오일(트랜스포머 오일 G, 이데미쓰코산 제조) 607 질량부, 및 유황 가교제로서의 아연화(亞華)(하크스이테크 제조) 10.7 질량부, 스테아르산(가오케미컬 제조) 2.1 질량부, 세이미 OT(일본 건류공업 제조) 3.6 질량부, 소쿠신 EM-2(산신화학공업 제조) 6.0 질량부 및 소쿠신 MSA(오우치신코화학공업 제조) 2.6 질량부를 첨가하여 롤 혼련하고 분산시키고, 프레스 성형 가교하여 막 두께 40㎛의 전극 시트(a-1)를 제작하였다.
<정전 용량형 센서 시트의 제작>
[실시예 1∼4]
상기 제작한 유전층의 표면에, 상기 얻어진 각 도포액(A-1)∼(A-4)을 에어 브러시로 밴드형으로 도포하고 건조시켰다. 밴드형 전극은 평균 두께가 약 1㎛, 폭이 10 ㎜, 길이가 100 ㎜인 것을, 5 ㎜ 간격으로 5개 형성하였다. 이어서, 상기 유전층의 이면에, 상기 각 도포액을 표면의 밴드형 전극과 직교하도록 도포하고 동일한 요령으로 형성하였다. 이 밴드형 전극의 양단을 0.1 ㎜ 두께의 동박(銅箔)으로 보강하고, 외부 배선의 리드선을 나사 고정하여 접속하였다.
[비교예 1]
또한, 상기 전극 시트(a-1)를 밴드형으로 재단(裁斷)하고, 이것을 상기 제작한 유전층의 표면 및 이면에, 표면의 밴드형 전극과 이면의 밴드형 전극이 직교하도록 접합시켜, 비교예 1의 정전 용량형 센서 시트를 제작하였다. 각각의 밴드형 전극층은 각각 평균 두께가 40㎛, 폭이 10 ㎜, 길이가 100 ㎜로 되도록 형성하였다.
<평가>
상기 제작한 각각의 정전 용량형 센서 시트를 사용하여, 이하의 평가를 실시하였다.
[반복 변형에 대한 전기 저항 변화의 측정]
1축 방향으로 100%까지 신장시키는 신장 변형을 반복하여 행하고, 밴드형 전극의 양단의 전기 저항을 측정하였다. 밴드형 전극은 20 ㎜의 폭으로 길이 50 ㎜로 하였다. 먼저, 신장을 1축 방향으로 100%까지 1회 행하고, 변형 이력을 가한 후, 이것을 반복하여 행하고, 상기 전기 저항 변화를 측정하였다. 실시예 1∼4의 결과를 각각 도 3∼도 6에, 비교예 1의 결과를 도 7에 나타내었다. 전기 저항의 증가가 작을수록, 도전성이 저하하지 않고 반복 변형에 대한 내구성이 양호한 것으로 평가할 수 있다. 여기서, 도 3∼도 7 중, 각각의 도면의 가장 아래의 선이, 1회째의 1축 방향으로 100%까지 신장될 때(왕로일 때)의 전기 저항 변화를 나타내고, 그 신장율 100% 시의 전기 저항값을 나타내는 점으로부터 신장되는 다른 쪽 선(보다 상방의 선)이, 1회째의 신장율 100%로부터 신장율 0%로 돌아올 때(복로일 때)의 전기 저항 변화를 나타낸다. 이 왕로와 복로를 합쳐서 반복수 1회로 하였다. 동일하게 하여, 100% 신장 시의 저항값이 아래로부터 2번째의 점으로부터 신장되는 2개의 선이 반복수 2회째의 전기 저항 변화를 나타내고, 이들 중, 하방의 선이 반복수 2회째의 왕로 시의, 상방의 선이 반복수 2회째의 복로 시의 전기 저항 변화를 나타낸다. 동일하게 하여, 반복수 3회째 이후의 전기 저항 변화를 도 3∼도 7에 나타내었다.
도 3∼도 7의 결과로부터, 실시예 1∼4의 센서 시트는, 100% 신장의 1회째에 전기 저항이 증가하지만, 그 후에는 거의 안정되는 것을 알았다. 이에 비해, 비교예 1의 센서 시트는, 100% 신장의 1회째에 전기 저항이 크게 증가하여, 수회째에 계측 불가능할 정도로 도전성을 상실하고 있다. 또한, 비교예 1에서는 전극 시트의 일부가 유전층으로부터 박리되는 것을 알 수 있다. 실시예 1∼4 중에서도, 전극층의 카본 나노 튜브로서 어스펙트비가 높은 SGCNT를 사용한 실시예 3 및 4가, 신장이 100회를 초과해도 보다 전기 저항 변화가 작고, 내구성이 우수한 것을 알았다. 이는, 카본 나노 튜브의 형상의 상이에 기인하는 것으로 추측되며, 섬유 직경이 큰 다층 카본 나노 튜브보다, 섬유 직경이 작은 단층 카본 나노 튜브가 우수하고, 섬유 직경이 100㎛를 초과하는 장척의 고 어스펙트비의 카본 나노 튜브가 보다 우수할 것을 알 수 있었다. 또한, 전극층에 고무 성분을 함유하지 않는 실시예 3의 센서 시트가, 신장이 100회를 초과해도 전기 저항 변화가 특히 작고, 내구성이 특히 우수한 것을 알 수 있었다.
그리고, 도 3∼도 7에서 전술한 바와 같이, 100% 신장의 1회째의 계측에서만 전기 저항이 증가하고, 그 후에는 전기 저항이 안정된다. 보다 성능이 안정된 센서를 제공하기 위해, 전극층을 도공한 후에 사전에 변형 이력을 가할 수도 있다. 그러나, 본 발명의 센서로서의 검지 방식이 정전 용량 변화이므로, 변형 상태에서도 충분한 도전성을 가지고 전극층의 전기 저항값은 계측값에 영향을 주지 않는다. 따라서, 본 발명의 정전 용량형 센서 시트에 의하면, 사전에 변경 이력을 가하는 공정을 가지지 않더라도, 반복 내구성이 우수한 센서를 제공할 수 있다.
[센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화의 측정]
센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화를 평가하기 위하여, 실시예 1∼실시예 4의 센서 시트를 도 2와 같이 2변을 수지 프레임으로 구속(拘束)하고, 프레임 사이를 1축 방향으로 100%까지 신장시키고 정전 용량 변화를 측정하였다. 정전 용량의 측정에는, LCR 미터(히오키전기 제조, LCR 하이 테스터 3522-50)를 사용하였다. 25개소의 검출부의 평균의 정전 용량을, 1축 신장의 신장율에 대하여 플롯팅하였다. 실시예 1의 센서 시트에 대해서도 도 8에, 실시예 3의 센서 시트에 대해서는, 도 9에 측정 결과를 나타내었다. 전극층 엘라스토머를 포함하는 실시예 2 및 실시예 4에 대해서는, 각각 도 8 및 도 9과 거의 동일한 결과가 얻어졌다. 그리고, 비교예 1의 센서 시트에 대해서는, 신장율 50%까지는 측정 가능했지만, 100% 신장에서는 측정 불가능하게 되었다.
도 8 및 도 9의 결과로부터, 실시예 1∼실시예 4의 센서 시트는, 모두 변형율에 대하여 대략 직선적으로 정전 용량이 증가하고 있으므로, 신축 변형량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포 센서에 바람직하게 사용되는 것을 알았다.
[반복 변형을 거친 센서 시트의 변형에 대한 정전 용량 변화(반복 정밀도)의 측정]
실시예 1∼실시예 4의 센서 시트에 대하여, 전술한 1축 신장을 반복할 때의 정전 용량 변화를 측정하여, 반복 정밀도로서 평가했다. 이 결과, 실시예 3>실시예 4>실시예 1>실시예 2의 순으로 반복 정밀도가 우수한 것을 알 수 있었다. 실시예 1의 센서 시트에 대해서는 도 10에, 실시예 3의 센서 시트에 대해서는 도 11에 결과를 나타내었다. 그리고, 비교예 1의 센서 시트는, 1회의 100% 신장 이력에 의해 도전성이 상실되었기 때문에, 반복 정밀도를 측정할 수 없었다.
도 10 및 도 11로부터, 실시예의 센서 시트는 비교예에 비해, 반복 변형을 거친 후의 정전 용량의 측정값의 불균일이 적고, 반복 정밀도가 우수한 것을 알았다. 또한, 전극층에 고무 성분이 함유되어 있지 않은 실시예 1 및 실시예 3의 센서 시트는, 각각 전극층에 고무 성분을 함유하는 실시예 2 및 실시예 4의 센서 시트에 비해, 반복 정밀도가 보다 우수한 것을 알 수 있었다. 또한, 전극층에 어스펙트비가 높은 카본 나노 튜브를 사용한 실시예 3의 센서 시트가, 반복 정밀도가 특히 우수한 것을 알 수 있었다. 이는, 어스펙트비가 높은 장척의 카본 나노 튜브를 사용함으로써, 카본 나노 튜브가 스프링과 같이 신장하여 추종할 수 있고, 센서 시트에 변형이 가해져도 도전 패스가 절단되기 어렵기 때문에, 그 효과가 현저하게 발현된 것으로 추측된다.
[산업상 이용가능성]
본 발명의 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 정전 용량형 센서 시트는, 신장도가 크고 유연한 측정 대상물의 변형이나 동작에 추종하는 것이 가능하고, 또한 신축 변형이나 반복 변형에 대한 내구성이 우수하다.
1: 정전 용량형 센서 시트
2: 유전층
3: 검출 회로
01A1∼16A1: 표면측 접속부
01A∼16A: 표면측 전극층
01a∼16a: 표면측 배선
01B1∼16B1: 이면측 접속부
01B∼16B: 이면측 전극층
01b∼16b: 이면측 배선
C0101∼C1616: 검출부
21: 정전 용량형 센서 시트
22: 유전층
23 수지 프레임
01A'∼05A': 표면측 전극층
01A'1∼05A'1: 표면측 접속부
01B'∼05B': 이면측 전극층
01 B'1∼05 B'1 이면측 접속부
C'0101∼C'0505: 검출부
31: 유전층
32, 32':보호 필름
33: 폴리우레탄용 혼합액
34: 가교로(架橋爐)
35: 권취기

Claims (10)

  1. 엘라스토머제의 유전층(誘電層);
    상기 유전층의 표면에 적층되는 표면측 전극층; 및
    상기 유전층의 이면(裏面)에 적층되는 이면측 전극층
    을 포함하고,
    상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이 카본 나노 튜브를 포함하고,
    상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층의 평균 두께가 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하이며, 신축(伸縮) 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 정전(靜電) 용량형 센서 시트.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이, 카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도포에 의해 형성되어 있는, 정전 용량형 센서 시트.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 카본 나노 튜브의 평균 길이가 100㎛ 이상인, 정전 용량형 센서 시트.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이 각각 복수의 밴드형체로 이루어지고, 이 표면측 전극층과 이면측 전극층이 표리(表裏) 방향에서 볼 때 대략 직각으로 교차하도록 배치되어 있는, 정전 용량형 센서 시트.
  5. 제1항에 있어서,
    1축 방향의 신장율(伸長率)이 30% 이상인, 정전 용량형 센서 시트.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 표면측 전극층 및 상기 이면측 전극층의 전체 고형(固形) 성분에 대한 상기 카본 나노 튜브의 함유량이 50 질량% 이상인, 정전 용량형 센서 시트.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 표면측 전극층 및 이면측 전극층이, 실질적으로 카본 나노 튜브만으로 이루어지는, 정전 용량형 센서 시트.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 카본 나노 튜브가 단층 카본 나노 튜브인, 정전 용량형 센서 시트.
  9. 엘라스토머 재료에 의해 유전층을 형성하는 공정; 및
    카본 나노 튜브를 포함하는 도포액의 도포에 의해, 상기 유전층의 표면 및 이면에 평균 두께가 각각 0.1㎛ 이상 10㎛ 이하인 전극층을 적층하는 공정
    을 포함하는 정전 용량형 센서 시트의 제조 방법.
  10. 제1항에 기재된 정전 용량형 센서 시트;
    상기 정전 용량형 센서 시트의 표면측 전극층 및 이면측 전극층에 접속되는 검출 회로
    를 포함하는, 신축 변형 왜곡량 및/또는 신축 변형 왜곡 분포를 계측하기 위해 사용되는 센서.
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