應(yīng)變傳感器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種應(yīng)變傳感器，其具備：基板，其具有柔軟性；CNT膜，其設(shè)置于所述基板的表面，且具有沿一個(gè)方向取向的多條CNT纖維；一對(duì)電極，其設(shè)置于所述CNT膜的所述CNT纖維的取向方向的兩端，所述CNT膜具有由多條所述CNT纖維構(gòu)成的多個(gè)CNT纖維束、以及包覆所述多個(gè)CNT纖維束的周面且與所述基板的所述表面接合的樹(shù)脂層。
【專(zhuān)利說(shuō)明】應(yīng)變傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及應(yīng)變傳感器。
[0002] 本申請(qǐng)基于2013年5月10日在日本提出申請(qǐng)的特愿2013 - 100751號(hào)及2014 年1月8日在日本提出申請(qǐng)的特愿2014 - 2044號(hào)主張優(yōu)先權(quán)，將其內(nèi)容引用于此。

【背景技術(shù)】
[0003] 檢測(cè)應(yīng)變的應(yīng)變傳感器以根據(jù)電阻體相對(duì)于應(yīng)變（伸縮）的電阻變化來(lái)檢測(cè)應(yīng)變 的方式構(gòu)成。作為該電阻體，通常使用金屬或半導(dǎo)體。但是，金屬或半導(dǎo)體由于能夠可逆伸 縮的變形量小，因此在用于應(yīng)變傳感器的用途等上時(shí)受到限制。
[0004] 因此，作為上述電阻體，提出了使用碳納米管（CNT)的器件（參照特開(kāi)2003 - 227808號(hào)公報(bào)）。該器件中，使用由沿規(guī)定方向取向的多個(gè)CNT構(gòu)成的CNT膜等。
[0005] 但是，上述現(xiàn)有器件中，由于設(shè)置CNT膜時(shí)其處于與外界氣體相接觸的狀態(tài)，因 此，在異物混入CNT膜、或者濕氣或浮游氣體等附著與CNT膜會(huì)導(dǎo)致電阻變化發(fā)生異常、CNT 膜發(fā)生脫落等，這些在傳感器功能的持續(xù)性（壽命）這一點(diǎn)上存在不合適之處。
[0006] 另外，在上述現(xiàn)有器件的情況下，雖然可以提高電阻變化的線性，但是，除了上述 異物混入CNT膜的技術(shù)問(wèn)題以外，還可能因 CNT沿著與伸縮方向垂直的方向發(fā)生偏離而導(dǎo) 致CNT彼此接觸，從而引起無(wú)法預(yù)期的電阻變化或響應(yīng)的延遲。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明是基于上述情況而完成的，其目的在于，提供一種應(yīng)變傳感器，其能夠提高 電阻變化的線性（linearity)及響應(yīng)性，并且能夠抑制發(fā)生異物混入CNT膜等，且能夠提高 傳感器功能的持續(xù)性。
[0008] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的應(yīng)變傳感器具備：
[0009] 基板，其具有柔軟性；
[0010] CNT膜，其設(shè)置于所述基板的表面，且具有沿一個(gè)方向取向的多條CNT纖維；
[0011] 一對(duì)電極，其設(shè)置于所述CNT膜的所述CNT纖維的取向方向的兩端，
[0012] 所述CNT膜具有由多條所述CNT纖維構(gòu)成的多個(gè)CNT纖維束、以及包覆所述多個(gè) CNT纖維束的周面且與所述基板的所述表面接合的樹(shù)脂層。
[0013] 該應(yīng)變傳感器通過(guò)沿著使一對(duì)電極背離或接近的方向（電極設(shè)置方向）進(jìn)行伸展 或收縮，CNT膜的電阻發(fā)生變化，由此感知應(yīng)變。在該應(yīng)變傳感器中，CNT膜所具有的CNT纖 維束的取向方向和電極設(shè)置方向?yàn)榇笾峦环较?，由多個(gè)該CNT纖維構(gòu)成的CNT纖維束的 周面由樹(shù)脂層包覆，因此，CNT膜的電阻變化的線性高。
[0014] 為了對(duì)CNT膜的電阻變化進(jìn)行更具體說(shuō)明，作為與本發(fā)明的應(yīng)變傳感器的比較， 以將CNT纖維沿著與電極設(shè)置方向垂直的方向設(shè)置的應(yīng)變傳感器（以下有時(shí)稱(chēng)作"垂直設(shè) 置應(yīng)變傳感器"）為例進(jìn)行說(shuō)明。該垂直設(shè)置應(yīng)變傳感器在沿著電極設(shè)置方向伸展時(shí)，伸展 方向上CNT纖維間的距離急劇增大，同時(shí)會(huì)在應(yīng)變傳感器的厚度方向施加壓縮而導(dǎo)致CNT 纖維間的距離減小，因此，難以得到電阻變化的線性。
[0015] 與之相對(duì)，就本發(fā)明的應(yīng)變傳感器而言，因應(yīng)變傳感器的伸展而使得CNT纖維束 中的CNT纖維在隨機(jī)部位被切斷、分開(kāi)等，由此產(chǎn)生電阻變化，且厚度方向的壓縮也小，因 此電阻變化的線性增高。另外，該應(yīng)變傳感器中，CNT纖維束的周?chē)粯?shù)脂層包覆。而且， 在CNT纖維的周?chē)植康睾?shù)脂層，從而形成含浸部。該樹(shù)脂層以及含浸部起到導(dǎo)向作 用，能夠防止CNT纖維束中未含浸樹(shù)脂層的非含浸部因向伸縮方向以外的方向的游動(dòng)而與 其它CNT纖維束相接觸，因此，能夠抑制無(wú)法預(yù)測(cè)的電阻變化，且能夠進(jìn)一步提高電阻變化 的線性。
[0016] 另外，如上所述，本發(fā)明的應(yīng)變傳感器由于CNT纖維束的周?chē)粯?shù)脂層和含浸部 包覆，因此在CNT纖維束內(nèi)部CNT纖維被切斷時(shí)，在該CNT纖維的切斷端部之間形成與外部 隔離的空間。認(rèn)為該空間內(nèi)的壓力比大氣壓低（為負(fù)壓），在應(yīng)變傳感器收縮時(shí)（應(yīng)變釋放 時(shí)），因該空間的收縮力而促使該應(yīng)變傳感器的收縮。另外，在該空間內(nèi)，由于CNT纖維之間 或CNT纖維與周?chē)臉?shù)脂之間的摩擦降低，因此不易因樹(shù)脂的殘留應(yīng)力等限制CNT纖維的 動(dòng)作。其結(jié)果，在應(yīng)變傳感器收縮時(shí)，CNT纖維的切斷端部間迅速地再接觸，因此該應(yīng)變傳 感器可以得到高的響應(yīng)性。
[0017] 另外，本發(fā)明的應(yīng)變傳感器中，CNT膜具有包覆所述CNT纖維束的周?chē)臉?shù)脂層以 及含浸部，由此，可以防止異物混入CNT膜，另外，通過(guò)含浸部將CNT纖維束與樹(shù)脂層接合， 可以防止CNT纖維發(fā)生脫落等，可以提高傳感器功能的持續(xù)性。
[0018] 如以上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)變傳感器，能夠提高電阻變化的線性及響應(yīng)性，并且 能夠抑制發(fā)生異物混入CNT膜等，能夠提高傳感器功能的持續(xù)性。因此，本發(fā)明的應(yīng)變傳感 器可以廣泛地用于壓力傳感器、負(fù)載傳感器、扭矩傳感器、位置傳感器等。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1中，圖UA)、1⑶及1(c)是本發(fā)明第一實(shí)施方式的應(yīng)變傳感器的剖面圖、平 面圖、及圖1A的B - B線的剖面圖；
[0020] 圖2是表不圖1的應(yīng)變傳感器的CNT |旲的不意圖；
[0021] 圖3是表示圖1的應(yīng)變傳感器的應(yīng)變量和電阻變化率的關(guān)系的圖表；
[0022] 圖4中，圖4(A)?圖4(E)是表示圖1的應(yīng)變傳感器的制造方法的剖面圖；
[0023] 圖5是表示形成CNT纖維束的部位的SEM照片；
[0024] 圖6是表示形成CNT膜的部位的示意圖；
[0025] 圖7是表示本發(fā)明第二實(shí)施方式的應(yīng)變傳感器的剖面圖；
[0026] 圖8是表示本發(fā)明第三實(shí)施方式的應(yīng)變傳感器的剖面圖；
[0027] 圖9是表示本發(fā)明第四實(shí)施方式的應(yīng)變傳感器的平面圖；
[0028] 圖10中，圖10㈧及10⑶是表示實(shí)施例1的應(yīng)變傳感器的應(yīng)變量和電阻值的關(guān) 系的圖表；
[0029] 圖11中，圖11㈧及11⑶是表示實(shí)施例2的應(yīng)變傳感器的應(yīng)變量和電阻值的關(guān) 系的圖表。

【具體實(shí)施方式】
[0030] 下面，參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)變傳感器的實(shí)施方式。
[0031] <第一實(shí)施方式>
[0032] 參照?qǐng)D1㈧?1 (C)，應(yīng)變傳感器1具備：基板2、設(shè)于該基板2的表面?zhèn)惹揖哂醒?一個(gè)方向取向的多條CNT纖維的CNT膜4、設(shè)置于該CNT膜4中上述CNT纖維的取向方向A 的兩端的一對(duì)電極3。
[0033] (基板）
[0034] 基板2為具有柔軟性的板狀體。作為基板2的尺寸沒(méi)有特別限定，例如可以將厚 度設(shè)為10 μ m以上5mm以下、寬度設(shè)為1mm以上5cm以下、長(zhǎng)度設(shè)為lcm以上20cm以下。
[0035] 作為基板2的材質(zhì)，具有柔軟性即可，沒(méi)有特別限定，例如可以舉出：合成樹(shù)脂、橡 膠、無(wú)紡布、可變形的形狀或材質(zhì)的金屬或金屬化合物等。基板2只要為絕緣體或電阻值高 的材質(zhì)即可，但在使用金屬等電阻值低的材料時(shí)，只要在其表面涂布絕緣層或電阻值高的 材料即可。其中，優(yōu)選合成樹(shù)脂及橡膠，更優(yōu)選橡膠。通過(guò)使用橡膠，可以進(jìn)一步提高基板 2的柔軟性。
[0036] 作為上述合成樹(shù)脂，例如可以舉出：酚醛樹(shù)脂（PF)、環(huán)氧樹(shù)脂（EP)、三聚氰胺樹(shù)脂 (MF)、尿素樹(shù)脂（脲醛樹(shù)脂、UF)、不飽和聚酯（UP)、醇酸樹(shù)脂、聚氨酯（PUR)、熱固性聚酰亞 胺（PI)、聚乙烯（PE)、高密度聚乙烯（HDPE)、中密度聚乙烯（MDPE)、低密度聚乙烯（LDPE)、 聚丙烯（PP)、聚氯乙烯（PVC)、聚偏氯乙烯、聚苯乙烯（PS)、聚醋酸乙烯酯（PVAc)、丙烯腈丁 二烯苯乙烯樹(shù)脂（ABS)、丙烯腈苯乙烯樹(shù)脂（AS)、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚酰胺（PA)、 聚縮醛（Ρ0Μ)、聚碳酸酯（PC)、改性聚苯醚（m-PPE)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT)、聚對(duì)苯 二甲酸乙二醇酯（PET)、環(huán)狀聚烯烴（C0P)等。
[0037] 作為上述橡膠，例如可以舉出：天然橡膠（NR)、丁基橡膠（IIR)、異戊二烯橡膠 (IR)、乙烯丙烯橡膠（EPDM)、丁二烯橡膠（BR)、聚氨酯橡膠（U)、苯乙烯丁二烯橡膠（SBR)、 硅橡膠（Q)、氯丁二烯橡膠（CR)、氯磺化聚乙烯橡膠（CSM)、丙烯腈丁二烯橡膠（NBR)、氯化 聚乙烯（CM)、丙烯酸橡膠（ACM)、表氯醇橡膠（CO、ECO)、氟橡膠（FKM)、PDMS等。這些橡膠 中，從強(qiáng)度等觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選天然橡膠。
[0038](電極及導(dǎo)電層）
[0039] -對(duì)電極3設(shè)置于基板2表面的長(zhǎng)度方向A(CNT纖維的取向方向）的兩端部分。 具體而言，各電極3分別設(shè)置于一對(duì)導(dǎo)電層5的表面，所述一對(duì)導(dǎo)電層5分開(kāi)設(shè)置于在基板 2表面的長(zhǎng)度方向A的兩端部分。
[0040] 各導(dǎo)電層5提高電極3和CNT膜4的電連接性。作為形成導(dǎo)電層5的材料，只要 具有導(dǎo)電性即可，沒(méi)有特別限定，例如可使用導(dǎo)電性橡膠類(lèi)粘接劑等。通過(guò)這樣使用粘接劑 作為導(dǎo)電層5,可以提高基板2、電極3及CNT膜4的兩端的固著性，可以提高應(yīng)變傳感器1 的持續(xù)性。
[0041] 電極3具有帶狀形狀。一對(duì)電極3在基板2的寬度方向上彼此平行地設(shè)置。作為 形成電極3的材料，例如可使用銅、銀、鋁等金屬等。
[0042] 作為電極3的形狀，例如可采用膜狀、板狀、網(wǎng)眼狀等，優(yōu)選網(wǎng)眼狀。通過(guò)這樣使用 網(wǎng)眼狀的電極3,可以提高與導(dǎo)電層5的密合性及固著性。作為這種網(wǎng)眼狀的電極3,可以 使用金屬網(wǎng)、或在無(wú)紡布上蒸鍍或?yàn)R射金屬而形成的材料。作為電極3,也可以通過(guò)涂布導(dǎo) 電性粘接劑等而形成。
[0043] (CNT 膜）
[0044] CNT膜4具有由沿一個(gè)方向取向的多條CNT纖維構(gòu)成的多個(gè)CNT纖維束6、包覆該 多個(gè)CNT纖維束6的周面的樹(shù)脂層7以及含浸部。即，CNT纖維束6由多個(gè)CNT纖維構(gòu)成， 該CNT纖維束6的周?chē)矘?shù)脂層7。另外，從周面對(duì)CNT纖維束6局部地含浸樹(shù)脂層7， 形成含浸部。并且，在CNT纖維束內(nèi)具有環(huán)繞于該含浸部?jī)?nèi)側(cè)且不含浸樹(shù)脂層的非含浸部。 另外，CNT膜4具有俯視為矩形的形狀，CNT膜4的長(zhǎng)度方向A的兩端部分分別隔著導(dǎo)電層 5與電極3連接。
[0045] CNT膜4具有沿個(gè)一方向（一對(duì)電極3的對(duì)向方向A)取向的多個(gè)CNT纖維束6。 CNT纖維束6這樣取向時(shí)，在沿著一對(duì)電極3相互遠(yuǎn)離的方向（上述方向A)施加應(yīng)變的情 況下，可通過(guò)構(gòu)成CNT纖維束6的非含浸部的CNT纖維的切斷及分開(kāi)、以及CNT纖維束6的 切斷空間（間隙）的伸縮等得到應(yīng)變傳感器1的電阻變化。
[0046] 更具體而言，CNT纖維束6采用由CNT纖維構(gòu)成的捆束結(jié)構(gòu)。在CNT纖維束6 (CNT 膜4)的非含浸部的任意橫截面上，存在未切斷的CNT纖維和CNT纖維切斷、分開(kāi)而形成的 間隙這二者。另外，認(rèn)為該間隙內(nèi)的壓力比大氣壓低（負(fù)壓），在應(yīng)變傳感器1收縮時(shí)（應(yīng) 變釋放時(shí)），通過(guò)該間隙的收縮力而促使應(yīng)變傳感器的收縮。進(jìn)而，在該間隙內(nèi)，CNT纖維之 間或CNT纖維與周?chē)鷺?shù)脂之間的摩擦降低，因此，不因因樹(shù)脂的殘留應(yīng)力等而限制CNT纖維 的動(dòng)作。
[0047] 各CNT纖維束6由多條CNT纖維構(gòu)成。CNT纖維是指1條長(zhǎng)條的CNT。另外，CNT 纖維束6具有CNT纖維的端部彼此連結(jié)的連結(jié)部。CNT纖維彼此在這些CNT纖維的長(zhǎng)度方 向上連結(jié)。這樣，在CNT膜4中，通過(guò)使用CNT纖維彼此在其長(zhǎng)度方向上連結(jié)而成的CNT纖 維束6,可以形成CNT纖維束6的取向方向長(zhǎng)度大的CNT膜4,可以增大應(yīng)變傳感器1的長(zhǎng) 度方向長(zhǎng)度，提高靈敏度。
[0048] 另外，如圖2所示，多個(gè)CNT纖維束6的非含浸部可以在長(zhǎng)度方向A上具有切斷部 位P。該切斷部位P例如可以在將CNT膜4疊層于基板2后使其沿長(zhǎng)度方向A伸展而形成。 該切斷部位P優(yōu)選形成于各CNT纖維束6的隨機(jī)部位。通過(guò)隨機(jī)形成切斷部位P，防止切 斷部位P的長(zhǎng)度（間隙）在多個(gè)相同的時(shí)機(jī)發(fā)生變化（伸縮），因此，能夠防止電阻變化的 急激變動(dòng)，提高線性。此外，優(yōu)選在該切斷部位P存在CNT纖維片段。另外，也可以在一個(gè) CNT纖維束6的非含浸部上形成多個(gè)切斷部位P。
[0049] 作為靜置時(shí)上述切斷部位P的長(zhǎng)度下限，優(yōu)選為5 μ m，更優(yōu)選為10 μ m。在切斷部 位P的長(zhǎng)度低于上述下限的情況下，可能不能充分得到CNT膜4伸縮時(shí)電阻變化的線性。另 一方面，作為靜置時(shí)上述切斷部位P的長(zhǎng)度上限，優(yōu)選為50 μ m，更優(yōu)選為40 μ m。在切斷部 位P的長(zhǎng)度超過(guò)上述上限的情況下，可能應(yīng)變傳感器1的電阻高出必要以上。
[0050] 多個(gè)CNT纖維束6可以通過(guò)上述連結(jié)部等網(wǎng)眼狀地連結(jié)或接觸。此時(shí)，在連結(jié)部， 可以是三個(gè)以上的CNT纖維的端部相結(jié)合，也可以是兩個(gè)CNT纖維的端部和其它CNT纖維 的中間部結(jié)合。通過(guò)多個(gè)CNT纖維束6形成這樣的網(wǎng)眼結(jié)構(gòu)，CNT纖維束6彼此緊密連結(jié)， 可以降低CNT膜4的電阻。另外，CNT纖維束6的連結(jié)部成為主要的基點(diǎn)，可以與多條不相 鄰的部位的CNT纖維束6連結(jié)或接觸，而不限于相鄰的CNT纖維束6間。這樣，如果是由復(fù) 雜的網(wǎng)眼狀的CNT纖維束6構(gòu)成的CNT膜4,則電阻值更低，可以制成在與CNT纖維束6垂 直的方向上具有強(qiáng)的剛性的應(yīng)變傳感器。需要說(shuō)明的是，CNT纖維束6彼此的連結(jié)是指上 述連結(jié)部等和CNT纖維束6進(jìn)行電連接，但CNT纖維束6連結(jié)部以外的部分之間進(jìn)行電連 接的情況也屬于連結(jié)。CNT纖維束6彼此的接觸是指上述連結(jié)部等與CNT纖維束6接觸但 未電連接，CNT纖維束6連結(jié)部以外的部分彼此接觸但未電連接的情況也屬于接觸。
[0051] 需要說(shuō)明的是，CNT纖維束6是各CNT纖維實(shí)質(zhì)上在CNT纖維束6的長(zhǎng)度方向A取 向且未進(jìn)行捆扎的狀態(tài)的纖維束。通過(guò)使用這種CNT纖維束6,可以提高CNT膜4的均勻 性，可以提高作為應(yīng)變傳感器的線性。
[0052] 在上述連結(jié)部，各CNT纖維彼此通過(guò)分子間力結(jié)合。因此，即使在多個(gè)CNT纖維束 6通過(guò)連結(jié)部連結(jié)成網(wǎng)眼狀的情況下，也能夠抑制由于存在連結(jié)部而引起的電阻上升。
[0053] CNT膜4可以是將CNT纖維束6大致平行地配置成平面狀而形成的單層結(jié)構(gòu)，也可 以為多層結(jié)構(gòu)。但是，為了確保一定程度的導(dǎo)電性，優(yōu)選為多層結(jié)構(gòu)。
[0054] 作為CNT纖維（CNT)可以使用單層的單壁碳納米管（SWNT)或多層的多壁碳納米 管（MWNT)的任一種，但從導(dǎo)電性及熱容量等這一點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選MWNT，更優(yōu)選直徑為1. 5nm以 上100nm以下的MWNT。
[0055] 上述CNT纖維（CNT)可以通過(guò)公知的方法制造，例如可以通過(guò)CVD法、電弧法、激 光磨削法、DIPS法、CoMoCAT法等制造。其中，從能夠高效地得到所希望的尺寸的CNT (MWNT) 這一點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選以鐵為催化劑且通過(guò)使用乙烯氣的CVD法制造。該情況下，在石英玻璃基 板或帶氧化膜的硅基板等基板上形成作為催化劑的鐵或鎳薄膜，由此可以得到垂直取向成 長(zhǎng)的理想長(zhǎng)度的CNT結(jié)晶。
[0056] 樹(shù)脂層7為以樹(shù)脂為主成分且包覆多個(gè)CNT纖維束6的周面的層。作為樹(shù)脂層7 的主成分，可以舉出在基板2的材料中列舉的合成樹(shù)脂或橡膠等，其中優(yōu)選橡膠。通過(guò)使用 橡膠，對(duì)于大的應(yīng)變也能夠發(fā)揮CNT纖維的充分的保護(hù)功能。
[0057] 樹(shù)脂層7優(yōu)選使用水性乳劑形成。水性乳劑是指分散媒的主成分為水的乳劑。CNT 的疏水性高。因此，通過(guò)使用水性乳劑形成上述樹(shù)脂層7,即通過(guò)例如涂布或浸漬以樹(shù)脂為 分散質(zhì)的水性乳劑而形成樹(shù)脂層7,樹(shù)脂層7可以形成不完全浸漬至CNT纖維束6的內(nèi)部而 充填至CNT纖維束6的周?chē)臓顟B(tài)。由此，能夠抑制形成樹(shù)脂層7的樹(shù)脂完全浸入CNT纖 維束6并對(duì)CNT膜4的電阻變化帶來(lái)影響，從而抑制樹(shù)脂層7引起的CNT膜4的應(yīng)變靈敏 度的降低。需要說(shuō)明的是，水性乳劑由于經(jīng)過(guò)干燥工序，因此能夠形成更穩(wěn)定的樹(shù)脂層7。
[0058] 另外，CNT纖維束6具有由多條CNT纖維構(gòu)成的捆束結(jié)構(gòu)。具體而言，在CNT纖維 束6中彼此重疊多個(gè)CNT纖維，并形成長(zhǎng)的CNT纖維束6。該情況下，通過(guò)多條CNT纖維連 接，形成具備電流通路的長(zhǎng)的CNT纖維束6。這也是即使CNT纖維在長(zhǎng)度方向上被切斷也不 會(huì)損害電流通路的原因。
[0059] 樹(shù)脂層7只要不完全含浸至形成最低限捆束結(jié)構(gòu)體的多條CNT纖維中即可，可以 局部地含浸至CNT纖維束6中形成含浸部。構(gòu)成CNT纖維束6且直徑小的捆束結(jié)構(gòu)體被認(rèn) 為是CNT纖維束6中直徑小的束。相反，作為絕緣物的樹(shù)脂層7含浸至CNT纖維束6內(nèi)部 的CNT纖維表面且樹(shù)脂層7包覆CNT纖維表面時(shí)，由于施加應(yīng)變而在長(zhǎng)度上切斷的多條CNT 纖維無(wú)法與相鄰的CNT纖維接觸，損失導(dǎo)電通路，電阻急劇增大。其結(jié)果是CNT膜4的線性 降低，因此不優(yōu)選。
[0060] 沿著一對(duì)電極3相互遠(yuǎn)離的方向（方向A)對(duì)構(gòu)成CNT纖維束6的非含浸部的CNT 纖維施加應(yīng)變，從而進(jìn)行切斷、分離，形成間隙，但在其橫截面，CNT纖維減少，從而變得容易 在上述A方向上部分地進(jìn)行伸縮。在該部分，上述樹(shù)脂層7也容易產(chǎn)生伸縮，因此，CNT膜4 可以邊在上述A方向上產(chǎn)生剛性的變化邊進(jìn)行伸縮。通過(guò)使該剛性的變化程度更細(xì)微，可 以進(jìn)一步提高應(yīng)變傳感器1的線性。
[0061] 上述水性乳劑的分散媒的主成分為水,但也可以含有其它例如乙醇等親水性分散 媒。作為上述乳劑的分散質(zhì)，通常為樹(shù)脂，優(yōu)選上述的橡膠，特別優(yōu)選天然橡膠。另外，作為 分散質(zhì)也可以使用聚氨脂。該優(yōu)選的乳劑可舉出以水為分散劑且以橡膠為分散質(zhì)的所謂膠 乳，優(yōu)選天然橡膠膠乳。通過(guò)使用天然橡膠膠乳，能夠形成薄且有強(qiáng)度的保護(hù)膜。
[0062] 樹(shù)脂層7可以含有偶聯(lián)劑。樹(shù)脂層7含有偶聯(lián)劑時(shí)，可以使樹(shù)脂層7和CNT纖維 束6交聯(lián)，提高樹(shù)脂層7和CNT纖維束6的接合力。
[0063] 作為上述偶聯(lián)劑，例如可以使用：氨基硅烷偶聯(lián)劑、氨基鈦偶聯(lián)劑、氨基鋁偶聯(lián)劑 等的氨基偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑等。
[0064] 相對(duì)于樹(shù)脂層7的基質(zhì)樹(shù)脂100質(zhì)量份，偶聯(lián)劑的含量的下限優(yōu)選0. 1質(zhì)量份，更 優(yōu)選〇. 5質(zhì)量份。另一方面，相對(duì)于樹(shù)脂層7的基質(zhì)樹(shù)脂100質(zhì)量份，偶聯(lián)劑的含量的上限 優(yōu)選10質(zhì)量份，更優(yōu)選5質(zhì)量份。在偶聯(lián)劑的含量低于上述下限的情況下，CNT纖維束6和 樹(shù)脂層7的交聯(lián)結(jié)構(gòu)的形成可能不充分。相反，在偶聯(lián)劑的含量超過(guò)上述上限的情況下，有 時(shí)不形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)的殘留胺等增加，應(yīng)變傳感器1的品質(zhì)可能降低。
[0065] 樹(shù)脂層7優(yōu)選含有對(duì)于CNT纖維束6具有吸附性的分散劑。作為這種具有吸附性 的分散劑，可以使用吸附基部分為鹽結(jié)構(gòu)的分散劑（例如季銨鹽等）、分子中具有能與CNT 纖維束6的疏水性基團(tuán)（例如烷基鏈或芳香族環(huán)等）相互作用的親水性基團(tuán)（例如聚醚 等）的分散劑等。
[0066] 相對(duì)于樹(shù)脂層7的基質(zhì)樹(shù)脂100質(zhì)量份，上述分散劑的含量的下限優(yōu)選0. 1質(zhì)量 份，更優(yōu)選1質(zhì)量份。另一方面，相對(duì)于樹(shù)脂層7的基質(zhì)樹(shù)脂100質(zhì)量份，分散劑的含量的 上限優(yōu)選5質(zhì)量份，更優(yōu)選3質(zhì)量份。在分散劑的含量低于上述下限的情況下，CNT纖維束 6和樹(shù)脂層7的接合力可能不充分。相反，在分散劑的含量超過(guò)上述上限的情況下，無(wú)助于 與CNT纖維束6的接合的分散劑增加，應(yīng)變傳感器1的品質(zhì)可能降低。
[0067] 作為CNT膜4的寬度的下限，優(yōu)選為1mm，更優(yōu)選為1cm。另一方面，作為CNT膜4 的寬度的上限，優(yōu)選為l〇cm，更優(yōu)選為5cm。這樣，通過(guò)使CNT膜4的寬度較大，如上述能夠 降低CNT膜4的電阻值，且該電阻值的偏差也可以降低。
[0068] CNT膜4的平均厚度優(yōu)選0. 1 μ m?50 μ m。即，作為平均厚度的下限，優(yōu)選0. 1 μ m， 進(jìn)一步優(yōu)選1 μ m，更優(yōu)選3 μ m。在CNT膜4的平均厚度小于0. 1 μ m的情況下，CNT膜的電 阻值過(guò)高，不能作為應(yīng)變傳感器使用。另外，在CNT膜4的平均厚度小于0. 1 μ m的情況下， 可能難以形成薄膜。
[0069] 另一方面，CNT膜4的平均厚度的上限優(yōu)選50 μ m。CNT膜4的平均厚度的上限更 優(yōu)選10 μ m，進(jìn)一步優(yōu)選5 μ m。樹(shù)脂層7通過(guò)涂布或浸漬以樹(shù)脂為分散質(zhì)的水性乳劑而形 成，因此，在CNT膜4的平均厚度超過(guò)50 μ m的情況下，可能樹(shù)脂層7不能到達(dá)基板2的表 面。當(dāng)樹(shù)脂層7未到達(dá)基板2的表面而不能與基板2的表面接合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致CNT膜4與樹(shù)脂 層7 -同被剝離。即，在CNT膜4為50 μ m以下的情況下，基板2的表面和樹(shù)脂層7接合， 因此，能夠通過(guò)樹(shù)脂層來(lái)防止CNT膜從基板剝離。進(jìn)而，在CNT膜4的平均厚度超過(guò)50 μ m 的情況下，對(duì)應(yīng)變的靈敏度可能降低。
[0070] 需要說(shuō)明的是，要使CNT膜4的膜厚更厚時(shí)，可以預(yù)先通過(guò)涂布等在基板2的表面 形成樹(shù)脂層，在其上配置CNT膜4,然后進(jìn)一步在其上通過(guò)涂布等形成樹(shù)脂層。CNT膜4的 膜厚很薄時(shí)，由于預(yù)先涂布而形成的樹(shù)脂層，樹(shù)脂含浸至CNT膜4的內(nèi)部，因此，僅在基板2 的表面形成樹(shù)脂層。
[0071] CNT膜4中CNT纖維束6的密度的下限優(yōu)選1. Og/cm3,更優(yōu)選0. 8g/cm3。另一方 面，CNT膜4中CNT纖維束6的密度的上限優(yōu)選1. 8g/cm3,更優(yōu)選1. 5g/cm3。在CNT膜4中， CNT纖維束6的密度低于上述下限的情況下，CNT膜4的電阻值可能變高。相反，在CNT膜 4中，CNT纖維束6的密度超過(guò)上述上限的情況下，可能不能得到充分的電阻變化。
[0072] 應(yīng)變傳感器1中，通過(guò)將CNT膜4如上所述地設(shè)置，根據(jù)基板2的應(yīng)變，CNT膜4中 構(gòu)成CNT纖維束6的CNT纖維發(fā)生切斷、分開(kāi)、切斷部位P的應(yīng)變（伸縮）等，由此導(dǎo)致CNT 膜4的電阻發(fā)生變化，因此，可以作為電阻變化的線性很高的應(yīng)變探測(cè)傳感器使用。即，應(yīng) 變傳感器1中，CNT纖維之間的連接狀況或距離等變化是局部而階段性地產(chǎn)生，因此如圖3 所示，CNT膜4的電阻發(fā)生線性變化。
[0073] 此外，在CNT纖維束6內(nèi)，在CNT纖維的切斷端部間形成與外部隔離的空間，該空 間具有收縮力，并且，CNT纖維在該空間內(nèi)移動(dòng)，由此，在應(yīng)變傳感器1收縮時(shí)，CNT纖維的切 斷端部間迅速地再接觸，因此，應(yīng)變傳感器1能夠得到高的響應(yīng)性。
[0074] 另外，應(yīng)變傳感器1可通過(guò)在長(zhǎng)度方向A上取向的多個(gè)CNT纖維束6及包覆CNT 纖維束的樹(shù)脂層7來(lái)提高電阻變化的線性及響應(yīng)性，并且能夠抑制異物混入CNT膜4內(nèi)等 的發(fā)生，能夠提高傳感器功能的持續(xù)性。
[0075] 需要說(shuō)明的是，基板2的應(yīng)變不僅包含長(zhǎng)度方向A的伸縮，而且還包含基板2的法 線方向的變形、以長(zhǎng)度方向?yàn)檩S的扭轉(zhuǎn)等。根據(jù)應(yīng)變傳感器1，這種基板2的應(yīng)變也能夠進(jìn) 行探測(cè)。
[0076](制造方法）
[0077] 作為應(yīng)變傳感器1的制造方法，例如可以通過(guò)以下的制造工序來(lái)制造。
[0078] (1 - 1)如圖4(A)所示，在載玻片等的脫模板上形成基板2。具體而言，將載玻片 X浸漬于膠乳或樹(shù)脂溶液中，然后使其干燥。由此，可以在載玻片X的表面形成樹(shù)脂制成且 俯視為矩形的基板2。需要說(shuō)明的是，作為脫模板，也可以使用載玻片以外的其它板材。
[0079] (1 - 2)如圖4(B)所示，在基板2的表面配置多個(gè)CNT纖維束6。具體而言，在基 板2的表面配置由沿一個(gè)方向取向的多個(gè)CNT纖維束6構(gòu)成的CNT片材（膜）。此時(shí)，調(diào) 節(jié)CNT片材的方向，使得CNT纖維束6沿著后續(xù)工序中疊層的一對(duì)電極3的對(duì)置方向（長(zhǎng) 度方向）進(jìn)行取向。
[0080] 需要說(shuō)明的是，上述CNT片材可以如下得到，S卩，在成長(zhǎng)用基材上形成催化劑層， 通過(guò)CVD法使沿著一定方向取向的多個(gè)CNT纖維生長(zhǎng)，如圖5所示不捆扎而直接抽出，卷繞 于其它板材或筒材等之后，取出必要量的片狀CNT纖維。這樣得到的CNT纖維束6由多個(gè) CNT纖維構(gòu)成，并且其結(jié)構(gòu)為：具有該CNT纖維彼此在長(zhǎng)度方向上連結(jié)而成的連結(jié)部。
[0081] (1 - 3)如圖4 ?所示，在多個(gè)CNT纖維束6的周面包覆樹(shù)脂層7。具體而言，通 過(guò)將包含載玻片X在內(nèi)的整體浸漬于膠乳中、或在多個(gè)CNT纖維束6 (CNT片材）的表面涂 布膠乳形成樹(shù)脂層7,完成CNT膜4。該膠乳如上述，使用具有親水性的水性乳劑。此時(shí)，樹(shù) 脂層7局部地含浸于CNT纖維束6中。
[0082] (1 - 4)如圖4(D)所示，在該基板2的長(zhǎng)度方向兩端部分涂布導(dǎo)電性橡膠類(lèi)粘接 齊U，形成導(dǎo)電層5。這時(shí)，形成導(dǎo)電層5時(shí)，可以使導(dǎo)電層5包覆CNT膜4的一部分。
[0083] (1 - 5)如圖4(E)所不，在各導(dǎo)電層5的表面疊層電極3。
[0084] (1 - 6)在疊層了電極3后，從載玻片的表面切出這些疊層體，由此可以得到至少 1對(duì)應(yīng)變傳感器1。載玻片上的寬度方向兩端部分可以切除。另外，也可以沿長(zhǎng)度方向切斷， 從而由一個(gè)疊層體制造多個(gè)應(yīng)變傳感器1。需要說(shuō)明的是，在從載玻片切出后，使應(yīng)變傳感 器1沿電極3的對(duì)置方向伸展，從而可以在CNT纖維束6上形成切斷部位P。
[0085] 需要說(shuō)明的是，作為CNT膜4的疊層順序的上述（1 一 2)也可以采用以下這樣的 順序。
[0086] (1 一 2'）如圖6所示，將CNT纖維束6卷繞于載玻片（基板2)上。由此，能夠得 到在一個(gè)方向（一對(duì)電極3的對(duì)置方向）上取向的多個(gè)CNT纖維束6。此時(shí)，由一對(duì)支持 件13夾持載玻片（基板2)的兩端，以載玻片（基板2)的長(zhǎng)度方向?yàn)檩S進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此可 以卷繞CNT纖維束6。需要說(shuō)明的是，也可以通過(guò)遮蔽紙帶12等包住載玻片的幅方向兩端 部分。在將需要量的CNT纖維束6卷繞于載玻片（基板2)后，除去遮蔽紙帶12,成為圖4B 所示的狀態(tài)。
[0087] 如上所述，上述樹(shù)脂層7優(yōu)選不含浸至上述CNT纖維束的內(nèi)部。這樣，通過(guò)不使包 覆CNT纖維束的樹(shù)脂層含浸至CNT纖維束的內(nèi)部，能夠保護(hù)CNT纖維束，并且防止樹(shù)脂阻礙 CNT纖維束在取向方向上的變形，因此，能夠進(jìn)一步提高應(yīng)變傳感器的靈敏度及電阻變化的 線性。另外，由于上述CNT纖維束內(nèi)容易形成空間，因此可以進(jìn)一步提高響應(yīng)性。
[0088] 上述樹(shù)脂層7優(yōu)選使用水性乳劑形成。使用水性乳劑形成樹(shù)脂層時(shí)，可以通過(guò)例 如涂布或浸漬等容易且可靠地形成不含浸至CNT纖維束但包覆CNT纖維束的周?chē)臉?shù)脂 層。
[0089] CNT纖維束6可以具有CNT纖維彼此在長(zhǎng)度方向上連結(jié)而成的連結(jié)部。這樣，通過(guò) 使用CNT纖維彼此在長(zhǎng)度方向上連結(jié)而成的CNT纖維束，可以形成CNT纖維束的取向方向 長(zhǎng)度大的CNT膜，因此，可以將電阻變化的線性?xún)?yōu)異的應(yīng)變傳感器更好地適用于各種用途。
[0090] 優(yōu)選多個(gè)CNT纖維束6在長(zhǎng)度方向上具有切斷部位。這樣，由于CNT纖維束在長(zhǎng) 度方向（取向方向）上具有切斷部位，從而在應(yīng)變傳感器進(jìn)行伸縮時(shí)主要通過(guò)該切斷部位 的間隔（間隙）的變化實(shí)現(xiàn)應(yīng)變傳感器的電阻變化，因此，可以進(jìn)一步提高應(yīng)變傳感器的電 阻變化的線性及響應(yīng)性，并且電阻變化的再現(xiàn)性也提高。
[0091] CNT纖維束具有含浸部時(shí)，CNT膜與基板的結(jié)合性以及CNT膜的強(qiáng)度提高。另外， CNT纖維束同時(shí)還具有非含浸部時(shí)，可以防止樹(shù)脂阻礙CNT纖維束在取向方向上的變形，能 夠進(jìn)一步提高該應(yīng)變傳感器的靈敏度及電阻變化的線性。另外，由于上述CNT纖維束內(nèi)容 易形成空間，因此可以進(jìn)一步提高響應(yīng)性。此外，根據(jù)樹(shù)脂層7對(duì)CNT纖維束6表層的含浸 程度不同，可以引發(fā)CNT纖維束6的斷裂，在這一點(diǎn)上也可以提高該應(yīng)變傳感器1的響應(yīng) 性?？梢栽陲@微鏡下確認(rèn)到由于這些作用產(chǎn)生的CNT纖維的分布（濃淡）。
[0092] <第二實(shí)施方式>
[0093] 圖7的應(yīng)變傳感器11主要具備基板2、一對(duì)電極3、CNT膜4及疊層于基板2背面 的輔助層8?；?、電極3及CNT膜4與圖1㈧?1 (C)所示的應(yīng)變傳感器1相同，因此 標(biāo)注同一符號(hào)并省略說(shuō)明。
[0094] 輔助層8是楊氏模量與基板2不同的部件。該輔助層8采用楊氏模量比基板2低 的部件，由此可以提高將應(yīng)變傳感器11直接貼附于皮膚等時(shí)的隨動(dòng)性。另外，通過(guò)將輔助 層8設(shè)為楊氏模量比基板2高的部件，可以控制應(yīng)變傳感器11的伸縮率，防止應(yīng)變檢測(cè)的 延遲。
[0095] 作為輔助層8的材質(zhì)，可以按照楊氏模量的設(shè)計(jì)條件適宜選擇，可以使用在上述 基板2的材料中列舉的合成樹(shù)脂或橡膠等、以及紡布、無(wú)紡布、針織物等。特別是在輔助層 8使用針織物的情況下，可以使基板2整體或部分含浸于針織物的纖維層中。由此，針織物 和基板2的接合強(qiáng)度提高，進(jìn)而針織物還起到抑制應(yīng)變傳感器11被拉斷的作用。這樣，通 過(guò)將針織物配置在背面最外側(cè)，可以得到適于貼合在衣服等上且檢測(cè)靈敏度良好的應(yīng)變傳 感器。
[0096] 在輔助層8的楊氏模量比基板2低的情況下，輔助層8的楊氏模量與基板2的楊 氏模量之比的上限優(yōu)選0.9,更優(yōu)選0.7。在上述楊氏模量的比超過(guò)上述上限的情況下，可 能不能充分得到輔助層8帶來(lái)的應(yīng)變傳感器貼附體對(duì)動(dòng)作追隨性提高效果。另一方面，輔 助層8的楊氏模量與基板2的楊氏模量之比的下限優(yōu)選0. 4,更優(yōu)選0. 5。在上述楊氏模量 的比低于上述下限的情況下，可能輔助層8和基板2容易因伸縮而剝離。
[0097] 在輔助層8的楊氏模量比基板2高的情況下，輔助層8的楊氏模量與基板2的楊氏 模量之比的上限優(yōu)選2. 5,更優(yōu)選2. 0。在上述楊氏模量的比超過(guò)上述上限的情況下，應(yīng)變 傳感器11不易變形，傳感器靈敏度可能降低。另一方面，輔助層8的楊氏模量與基板2的 楊氏模量之比的下限優(yōu)選1. 1，更優(yōu)選1. 5。在上述楊氏模量的比低于上述下限的情況下， 可能不能充分得到輔助層8帶來(lái)的應(yīng)變傳感器的伸縮率調(diào)整效果。
[0098] 作為輔助層8的平均厚度，沒(méi)有特別限定，例如可以采用ΙΟμπι以上ΙΟΟΟμπι以 下。
[0099] 應(yīng)變傳感器11與上述第一實(shí)施方式的應(yīng)變傳感器1相同，能夠提高電阻變化的線 性及響應(yīng)性，并且能夠抑制異物混入CNT膜4等的發(fā)生，且能夠提高傳感器功能的持續(xù)性。 另外，通過(guò)輔助層8能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)變傳感器貼合體對(duì)動(dòng)作的追隨性，并提高檢測(cè)靈敏度。
[0100] <第三實(shí)施方式>
[0101] 圖8的應(yīng)變傳感器21主要具備基板2、一對(duì)電極3、CNT膜4及疊層于CNT膜4表 面的輔助層9?；?、電極3及CNT膜4與圖1 (A)?1 (C)所示的應(yīng)變傳感器1相同，因 此，標(biāo)注同一符號(hào)并省略說(shuō)明。另外，輔助層9可以采用與圖7的應(yīng)變傳感器11相同的輔 助層。需要說(shuō)明的是，如圖8所示，優(yōu)選該輔助層9也包覆導(dǎo)電層5。
[0102] 應(yīng)變傳感器21與上述第二實(shí)施方式的應(yīng)變傳感器21相同，通過(guò)疊層于CNT膜4 表面的輔助層9能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)變傳感器貼合體對(duì)動(dòng)作的追隨性并提高探測(cè)靈敏度。另外，能 夠更可靠地防止異物混入CNT膜4內(nèi)。也可以在應(yīng)變傳感器的兩面設(shè)置輔助層。
[0103] <應(yīng)變傳感器的使用方法>
[0104] 該應(yīng)變傳感器通過(guò)佩戴于例如人體的胸部，可以檢測(cè)佩戴者的呼吸。如上述，該應(yīng) 變傳感器由于具有高的線性和響應(yīng)性，因此即使佩戴者運(yùn)動(dòng)，也能夠追隨胸部的動(dòng)作而高 精度地檢測(cè)呼吸。需要說(shuō)明的是，在這樣以檢測(cè)呼吸為目的將該應(yīng)變傳感器佩戴于胸部的 情況下，優(yōu)選將應(yīng)變傳感器佩戴于心口窩附近，并使CNT纖維的取向方向與佩戴者的胸圍 方向（左右方向）相一致。
[0105] 另外，該應(yīng)變傳感器可以通過(guò)安裝于人體的手指上而檢測(cè)手指的動(dòng)作。例如通過(guò) 將該應(yīng)變傳感器安裝于指根部分，并使CNT纖維的取向方向與手指彎曲的方向垂直，可以 感應(yīng)手指的直徑變化，可以檢測(cè)手指的狀態(tài)或用力程度等。
[0106] 另外，應(yīng)變傳感器也可以在基板的背面及CNT膜的表面分別設(shè)置輔助層。通過(guò)這 樣在應(yīng)變傳感器的兩面?zhèn)仍O(shè)置輔助層，可以更均衡地提高對(duì)測(cè)量對(duì)象物貼合性、檢測(cè)靈敏 度等。
[0107] 此外，在該應(yīng)變傳感器中，CNT膜也可以在沿著與CNT纖維束取向方向垂直的方向 上具有可開(kāi)裂的部分。這樣，通過(guò)在CNT膜上沿著與CNT纖維束取向方向垂直的方向形成 可開(kāi)裂的部分，電阻變化的瞬態(tài)響應(yīng)性提高，對(duì)于更大的應(yīng)變（伸縮）也能夠發(fā)揮優(yōu)異的傳 感器功能。該情況下，在該可開(kāi)裂的部分容易形成CNT纖維束的切斷部位。
[0108] <第四實(shí)施方式>
[0109] 在圖9所示的應(yīng)變傳感器31中，將兩個(gè)CNT膜4沿長(zhǎng)度方向（CNT纖維取向方向） 平行并列設(shè)置，且用導(dǎo)電層5將這些CNT膜4的一端在與長(zhǎng)度方向垂直的方向連接。該應(yīng) 變傳感器31中，在該CNT膜4之間的連接側(cè)不設(shè)置電極3,而在該連接側(cè)的相反側(cè)各設(shè)置一 個(gè)與各CNT膜4連接的電極3。在該應(yīng)變傳感器31中，CNT纖維的取向方向在導(dǎo)電層5中 變化180°，但在CNT纖維取向方向的兩端設(shè)置有一對(duì)電極3。該應(yīng)變傳感器31可以在維 持長(zhǎng)度方向的長(zhǎng)度的基礎(chǔ)上，將CNT膜4所具有的CNT纖維的取向長(zhǎng)度設(shè)為2倍。需要說(shuō) 明的是，也可以利用導(dǎo)電層5在與長(zhǎng)度方向垂直的方向連接3個(gè)以上的CNT膜4。
[0110] 進(jìn)而，應(yīng)變傳感器的基板不限于由完全長(zhǎng)方體構(gòu)成的板狀體，也可以變形使用。例 如通過(guò)將基板設(shè)為筒狀或波狀，可以拓寬應(yīng)變傳感器的用途。作為CNT纖維束，也可以使用 紡織CNT而得到的CNT纖維等。另外，在CNT膜中，還可以再設(shè)置在與一對(duì)電極的對(duì)置方向 垂直的方向上對(duì)置的另一對(duì)電極。通過(guò)設(shè)置這樣垂直的2對(duì)電極，可以將該應(yīng)變傳感器作 為二維傳感器使用。另外，通過(guò)由具有粘接性的樹(shù)脂包覆應(yīng)變傳感器的表面或背面，也可以 簡(jiǎn)易地貼附于人體、構(gòu)造物等的想要檢測(cè)應(yīng)變的部位來(lái)使用。
[0111] 實(shí)施例
[0112] 下面，通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
[0113] (實(shí)施例1)
[0114] 對(duì)圖UA)?1 (C)所示的應(yīng)變傳感器施加 CNT纖維的取向方向A的拉伸力，以3Hz 的周期使應(yīng)變量（應(yīng)變傳感器在A方向長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)）在25%?80%之間周期性變化，測(cè)量 此時(shí)的應(yīng)變傳感器的電阻值的變化。圖10(A)及10(B)表示其結(jié)果。圖10(A)是表示描繪 出1秒鐘的應(yīng)變量和電阻值的變化的響應(yīng)反應(yīng)性的圖表，圖10(B)是描繪出圖10(A)中的 應(yīng)變量和電阻值的關(guān)系的圖表。
[0115] (實(shí)施例2)
[0116] 與上述實(shí)施例1相同，對(duì)圖1 (A)?1 (C)所不的應(yīng)變傳感器施加 CNT纖維的取向 方向A的拉伸力，以3Hz的周期使應(yīng)變量在40%?90%之間周期性變化，測(cè)量此時(shí)的應(yīng)變 傳感器的電阻值變化。圖11(A)及11(B)表示其結(jié)果。圖11(A)是表示描繪出1秒鐘的應(yīng) 變量和電阻值的變化的響應(yīng)反應(yīng)性的圖表，圖11(B)是描繪出圖11(A)的應(yīng)變量和電阻值 的關(guān)系的圖表。
[0117] 如圖10㈧及圖11㈧所示，可知本發(fā)明的應(yīng)變傳感器相對(duì)于應(yīng)變量的變化，電阻 值的變化響應(yīng)的延遲非常小，響應(yīng)性?xún)?yōu)異。而且，如圖10(B)及圖11(B)所示，可知即使重復(fù) 伸縮，應(yīng)變量和電阻值的關(guān)系也能夠維持大致線形，電阻變化的線性和持續(xù)性?xún)?yōu)異。另外， 如上所述，本發(fā)明的應(yīng)變傳感器即使在使作為預(yù)應(yīng)力的預(yù)先施加的應(yīng)變量變化的情況下， 也能夠確認(rèn)到電阻值線性變化，并且響應(yīng)性?xún)?yōu)異。
[0118] 如以上所說(shuō)明，本發(fā)明的應(yīng)變傳感器可以提高電阻變化的線性及響應(yīng)性，并且可 以抑制異物混入CNT膜等的發(fā)生且能夠提高傳感器功能的持續(xù)性。因此，可以作為壓力傳 感器、負(fù)載傳感器、扭矩傳感器、位置傳感器等廣泛利用。
【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)變傳感器，其具備： 基板，其具有柔軟性； CNT膜，其設(shè)置于所述基板的表面，且具有沿一個(gè)方向取向的多條CNT纖維； 一對(duì)電極，其設(shè)置于所述CNT膜的所述CNT纖維的取向方向的兩端， 所述CNT膜具有由多條所述CNT纖維構(gòu)成的多個(gè)CNT纖維束、以及包覆所述多個(gè)CNT 纖維束的周面且與所述基板的所述表面接合的樹(shù)脂層。
2. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)變傳感器，其中， 所述CNT纖維束的內(nèi)部未含浸所述樹(shù)脂層。
3. 如權(quán)利要求2所述的應(yīng)變傳感器，其中， 所述樹(shù)脂層由水性乳膠形成。
4. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的應(yīng)變傳感器，其中， 所述CNT纖維束具有將所述CNT纖維彼此在長(zhǎng)度方向上連結(jié)的連結(jié)部。
5. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的應(yīng)變傳感器，其中， 所述多個(gè)CNT纖維束在長(zhǎng)度方向上具有切斷部位。
6. 如權(quán)利要求1?3中任一項(xiàng)所述的應(yīng)變傳感器，其中， 所述CNT膜的膜厚為0. 1 μ m以上50 μ m以下。
7. 如權(quán)利要求1所述的應(yīng)變傳感器，其中， 所述CNT纖維束具有：含浸有所述樹(shù)脂層的含浸部、以及圍繞所述含浸部但不含浸所 述樹(shù)脂層的非含浸部。
8. -種應(yīng)變傳感器的制造方法，其包括： 在具有柔軟性的基板的表面設(shè)置碳納米管（CNT)膜的工序，所述碳納米管（CNT)膜具 有由沿一個(gè)方向取向的多條CNT纖維構(gòu)成的多個(gè)CNT纖維束； 在所述CNT膜的所述CNT纖維的取向方向的兩端形成一對(duì)電極的工序； 在所述CNT膜上形成樹(shù)脂層，并使之包覆多個(gè)所述CNT纖維束的周面且與所述基板的 表面密合的工序。
9. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)變傳感器的制造方法，其中， 在所述CNT膜上形成樹(shù)脂層的工序包括將水性乳膠涂布于所述CNT膜的工序，所述水 性乳膠以形成所述樹(shù)脂層的樹(shù)脂為分散質(zhì)。
10. 如權(quán)利要求9所述的應(yīng)變傳感器的制造方法，其中， 所述CNT膜的膜厚為1 μ m以上50 μ m以下。
11. 如權(quán)利要求8所述的應(yīng)變傳感器的制造方法，其中， 在所述CNT膜上形成樹(shù)脂層的工序包括在水性乳膠中浸漬設(shè)置于所述基板的表面的 所述CNT膜的工序，所述水性乳膠以形成所述樹(shù)脂層的樹(shù)脂為分散質(zhì)。
12. 如權(quán)利要求8?11中任一項(xiàng)所述的應(yīng)變傳感器的制造方法，其中， 在所述基板的表面設(shè)置所述CNT膜的工序之后，使所述CNT膜沿所述CNT纖維的取向 方向伸展，在所述CNT纖維束的隨機(jī)部位形成切斷部位。
【文檔編號(hào)】G01B7/16GK104142118SQ201410192680
【公開(kāi)日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2014年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月10日
【發(fā)明者】鈴木克典, 榊原慎吾, 谷高幸司, 奧宮保郎, 杉浦正浩, 井上翼 申請(qǐng)人:雅馬哈株式會(huì)社, 國(guó)立大學(xué)法人靜岡大學(xué)