本发明专利技术提供了一种包括多个导体(9，10)和一个叠层件(2，3）的换能器(8)。该叠层件包括安排在第一与第二电极(3)之间的一个介电聚合物材料(2）的膜。每个电极(3)与这些导体(9，10)中的至少一个导体导电性连通以有助于这些电极(3)之间的一个电势并且由此使该聚合物材料(2)能够响应于一个电场进行偏转。这些导体(9，10)中的至少一个导体是可弹性变形的导体，该导体包括一个导电的顺性芯(9)。该芯被包围在一个具有弹性体特性的容器(10)中。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种包括多个导体(9，10)和一个叠层件(2，3）的换能器(8)。该叠层件包括安排在第一与第二电极(3)之间的一个介电聚合物材料(2）的膜。每个电极(3)与这些导体(9，10)中的至少一个导体导电性连通以有助于这些电极(3)之间的一个电势并且由此使该聚合物材料(2)能够响应于一个电场进行偏转。这些导体(9，10)中的至少一个导体是可弹性变形的导体，该导体包括一个导电的顺性芯(9)。该芯被包围在一个具有弹性体特性的容器(10)中。【专利说明】聚合物换能器以及用于换能器的连接器
本专利技术涉及一种包含叠层件的换能器，该叠层件具有安排在一种导电材料的第一层与第二层之间的一种介电聚合物材料的膜。导体有助于在该第一层与第二层之间施加电势，并且由于可能出现的电场，当该第一层和第二层朝向彼此或远离彼此移动时该聚合物材料发生变形。
技术介绍
位于一个弹性体的相对表面上的两个电极之间的电势差产生一个导致吸引力的电场。其结果是，电极之间的距离变化并且该变化导致弹性体材料的压缩，该弹性体材料由此变形。此类结构可用于制造用于不同目的的换能器。当作为致动器实施时，由于与肌肉有一定的相似性它们有时被称为“人造肌肉”。它们还可以用作传感应变、偏转、温度变化、压力等的传感器，或者它们可以用作发电机用于将机械能转换成电能，有时被称为能量收获。在此我们将总体上称这些结构为换能器或聚合物换能器。 US 6，376，971披露了一种顺性(compliant)电极，该顺性电极与一种聚合物接触放置，其方式为使得，当跨电极施加电势差时，在电极之间所产生的电场使电极相对彼此收缩，从而使该聚合物偏转。 由于聚合物的变形，电极移动，并且将电极连接到电源的连接器必须始终跟随电极的运动。典型地，该连接器被制造得足够长以避免电极构成对聚合物的自由运动的约束并且因此降低设备的效率。明显地，长连接器可能缠绕在一起或者碍事。此外，随着时间的推移可能经历疲劳，从而降低连接器的电导或者连接器可能完全失效。最后，总体上难以提供电场在非常薄的电极上的均匀分布。正常地，电极的电阻是高的，并且电阻可根据聚合物的膨胀度而增加。 额外地，传统的连接器典型地仅附接到在该连接器的一个端点(即在一个单个的附接点)处的电极，因为否则该连接器将再次限制电极的运动并且由此限制聚合物的弹性变形。由于此单点附接，可能难以获得电场在典型地非常薄的电极上的均匀分布。
技术实现思路
本专利技术的实施例的目的是提供一种换能器、一种用于换能器的连接器、以及一种用于制造潜在地改善性能并减少现有连接器的上述缺点的换能器的方法。具体地，改善到电极或来自电极的导电率、改善电极中的分布以及改善换能器的寿命可以被看作是实施例的目的 根据第一方面，本专利技术提供了一种包含多个导体和一个叠层件的换能器，该叠层件包含安排在第一与第二电极之间的一个介电聚合物材料的膜，并且每个电极与这些导体中的至少一个导电性地连通以有助于电极之间的电势并且由此使该聚合物材料能够响应于电场偏转，其中这些导体中的至少一个是可弹性变形的导体，该导体包括一个导电的顺性的芯，该芯被包围在一个具有弹性体特性的容器(containment)中。 由于该芯是由顺性和导电性的材料制成，本专利技术用一种连接器提供了连通性，该连接器可以是可弹性变形的以匹配该膜的弹性变形性，并且至少关于该导电性芯降低了或完全避免了疲劳的风险。因此，该连接器可以跟随电极的运动而不限制膜的运动。 导电性在此是指它能够传导电流，例如具有低于10_4Ω.cm的欧姆电阻率，如铝、铜、银、或含有此类金属的合金的电阻率范围内的电阻率。 该膜的介电材料可以是一种聚合物，例如一种弹性体，如硅酮弹性体，如弱粘合硅酮。合适的弹性体是由瓦克化学公司(Wacker-Chemie)制造的Elastosil RT 625。可替代地，可以使用也由瓦克化学公司制造的Elastosil RT 622或Elastosil RT 601。作为一个替代方案，可以选择其他种类的聚合物。 在使用不是弹性体的介电材料的情况下，应当指出该介电材料应具有类弹性体特性，如在弹性方面。因此，该介电材料应是可变形到这样的程度使得由于介电材料的变形该复合物能够偏转并由此推动和/或拉动。 电极可以具有在0.01至0.Ιμπι范围内的厚度，并且膜可以具有在10 μ m与200 μ m之间的厚度，如在20 μ m与150 μ m之间、如在30 μ m与100 μ m之间、如在40 μ m与80um之间。 电极可以具有小于10_4Ω -cm的电阻率。通过提供一种具有非常低的电阻率的电极，电极的总电阻将不会变得过大，即使使用了很长的电极。 这些电极可以由金属或导电合金制成，例如由选自如银、金、以及镍的金属组成的组中的金属制成。可替代地，可以选择其他适合的金属或导电合金。电极可以使用标准的商业的物理气相沉积(PVD)技术被施用到介电膜。 膜的介电材料可以具有大于1kiQ.cm的电阻率。优选地，该介电材料的电阻率远高于这些电极的电阻率，优选高至少114-1O18倍。 该容器可以由一种弹性体，或由一种具有弹性体特性的材料(即关于导电性和弹性具有与弹性体类似的特征的材料)制成。 该顺性芯可以包括流体、油脂、凝胶、弹性体、粉末、膏剂、或它们的混合物，如在凝胶中的金属粉末。 该叠层件可包括一个具有第一表面和第二表面的介电材料的膜，至少该第一表面包括凸起的和凹陷的表面部分的表面图案。第一导电层沉积到该表面图案上并在其上形成电极。为了使复合物在一个明确定义的方向上能够伸长，即为了提供顺性，该电极具有波纹形状，该波纹形状使得该导电层在纵向的长度长于该叠层件在该纵向的长度。电极的波纹形状从而有利于使该叠层件可在纵向上拉伸而不会将电极在该方向上拉伸，而是仅仅将电极的波纹形状拉平。电极的波纹形状可以是该膜的表面图案的复制品。 由于电极被沉积到膜的表面图案上并通过它的形状形成，可以定义该电极的波纹的非常精确的形状，并且可以通过在膜上的表面图案的适当的设计来提供朝向在特定方向上变形而改进的顺性。因此，当在换能器内使用叠层件时，该叠层件可以有助于增加致动力、或总体上增加机械能与电能之间的转化率，增加寿命以及改进反应时间。 叠层件在顺性方向上的顺性可以比其在非顺性方向(即垂直于顺性方向)上的顺性大至少50倍。 在一个实施例中，该叠层件可以包括多层复合物，例如通过将膜各自与至少一个电极一起安排在一个堆叠中并通过在该堆叠中的每个相邻电极之间施加一个电势差使得这些层朝向彼此偏离并且它们同时被拉平。由于膜的特性，这可能将这些层结合在一起。作为一个替代方案或另外地，这些层可以通过安排在每个层之间的粘合剂结合。粘合剂应优选选择不削弱该多层结构的顺性。因此，可以优选地选择相同的材料用于膜和粘合剂，或者至少选择具有的弹性模量小于膜的弹性模量的粘合剂。 该多层复合物中的这些复合物层应该优选相同的以保证当施加电场时，该多层复合物所有的层均匀变形。此外，可能的优势是以如下的方式提供每个层的波纹图案，使得一个层的波峰接近相邻层的波峰，或者使得一个层的波峰接近相邻层的波谷。 该容器可以是导电的并且可以将顺性芯与电极本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种包含多个导体和一个叠层件的换能器，该叠层件包含安排在第一与第二电极之间的一个介电聚合物材料的膜，并且每个电极与这些导体中的至少一个导体导电性连通以有助于这些电极之间的一个电势并且由此使该聚合物材料能够响应于一个电场进行偏转，其中这些导体中的至少一个导体是可弹性变形的导体，该导体包括一个导电的顺性芯，该芯被包围在一个具有弹性体特性的容器中。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：艾伦·大卫·普尔，雅各布·欧巴克，
申请(专利权)人：丹佛斯聚能公司，
类型：发明
国别省市：丹麦;DK
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