并在变形期间保持几乎恒定的电压输出

电工电气2020年02月12日
日本可乐丽开发了弯曲即可产生电压的薄膜状聚合物传感器(图)。其产生的电压会随着传感器自身的变形量而增减,并在变形期间保持几乎恒定的电压输出。无需使用电源。设想用于医疗设备和各种输入装置等用途,预计市场规模为全球每年1000亿日元左右。

该传感器所采用的高分子材料以聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃为基础,通过改质增加了离子基。传感器的结构是用一对电极夹住上述高分子材料薄膜。在传感器没有变形时,离子基均匀分布,因此不会产生电压。然而,在弯曲传感器等使其变形时,离子基的分布变得不均匀,因此趋于均匀的力量导致了电压的发生*。

*开发品所产生的电压,在曲率为0.1/mm时约为6mV、曲率为0.2/mm时约为12mV,与曲率几乎成正比。另外,关于发电原理,估计是物理力和电力的双重作用,但详情尚不清楚,今后,可乐丽将与大学等研究机关合作探明其原因。

其与类似传感器(压电传感器和应变仪等)相比,具有设计自由度高、可检测弯曲量(曲率)的特点。因此,可乐丽高分子材料研究所研究主任山下隆说,与其说面向替代现有的传感器,不如说面向目前因形状等限制,想测量却无法测量的领域。

有希望的用途是:①健康监测,②输入设备领域。①是设想在预防医疗、看护、康复训练及运动等领域,直接贴在人身体上,或者嵌入到衣服中使用。②是考虑用于游戏、玩具、电子设备及汽车电装品等领域,能以弯曲和扭转等感觉操作的输入器件及柔软性高的开关等。另外,通过将多个传感器矩状排列,还可检测和描绘对象物体的的凹凸形状。据称,这方面的具体用途有动作捕捉(Motion Capture)传感器和机器人皮肤型变形传感器等。

可乐丽还将从事传感器本身的量产。“今后不只是材料,我们还将积极地开展使用该材料的部件等下游业务”(山下隆)。制法采用印刷法。具体过程为,在两张透明保护膜上分别形成电极、引线及高分子膜后,将其带有高分子膜的一面重叠,以熔融挤压使其结合在一起。据称,量产已有眉目,价格约为数百日元。该公司认为,与量产技术相比,估计用途开拓需要更多的时间,目标是201 年内投产。

虽然传感器的量产由该公司进行,但利用传感器的应用的开发和销售,将探索与其他公司合作的可能性。现已开始提供样品,今后将进行强度及耐久性等机械特性的评测。远大医药立可安治腹泻效果
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