电容量型传感器片、电容量型传感器片的制造方法及传感器

摘要

本发明是一种电容量型传感器片，用于测量伸缩变形形变量和/或伸缩变形形变分布，包括：弹性体制的电介质层；层叠于所述电介质层的表面的表面侧电极层；以及层叠于所述电介质层的背面上的背面侧电极层。所述表面侧电极层及所述背面侧电极层包含碳纳米管，所述表面侧电极层及所述背面侧电极层的平均厚度分别为0.1μm以上10μm以下。所述表面侧电极层及所述背面侧电极层优选通过含有碳纳米管的涂布液的涂布形成。所述碳纳米管的平均长度优选为100μm以上。所述表面侧电极层及所述背面侧电极层分别由多个带状体构成，从表里方向观察，所述表面侧电极层和所述背面侧电极层优选呈大致直角状交叉配置。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于测量伸缩变形形变量和/或伸缩变形形变分 布的电容量型传感器片及该电容量型传感器片的制造方法。

背景技术

电容量型传感器片能够根据一对电极层间的电容量变化，检测测 量对象物的凸凹形状等，并能够用于面压分布传感器或形变测量计等 的传感器。通常，电容量型传感器的电容量(电容)由以下公式(1) 表示。

C＝ε₀ε_rS/d…(1)

这里，C表示电容，ε₀表示自由空间的介电常数，ε_r表示电介 质层的相对介电常数，S表示电极层面积，d表示电极间距离。

以往，作为上述传感器片，已知电介质层被包含混合了导电性填 充物的弹性体的一对电极层夹持的结构的传感器片(参照日本特开 2010-43881号公报)。上述传感器片中，由于电介质层为弹性体，因 此电容量的变化较大。

然而，当用于面压分布传感器的电容量型传感器片被要求具有相 对于测量对象物的变形及动作的良好的追随性时，在上述文献中记载 的电容量型传感器片中，不能充分满足该特性。另外，用于伸缩变形 形变量和/或伸缩变形形变分布传感器的电容量型传感器片还被要 求，即使传感器片受到较大的伸缩变形、重复变形，电极层和电介质 层之间也难以发生层间剥离，电极层的导电性的下降(电阻的增加) 减少等耐久性良好的特性。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2010-43881号公报

发明内容

本发明所要解决的问题

在以往的面压分布传感器所使用的电容量型传感器片中，能够对 测量对象物的载荷分布进行测量，但无法获知由载荷产生的变形量。 例如，将传感器片安装在缓冲物那样的柔软物体上，当向传感器片施 加载荷时，不能测量缓冲物如何发生了变形。

本发明是鉴于此而做出的，其目的是提供一种用于测量伸缩变形 形变量和/或伸缩变形形变分布的电容量型传感器片及电容量型传感 器片的制造方法，能够追随伸长程度大且柔软的测量对象物的变形及 动作，并且对伸缩变形、重复变形的耐久性良好。

用于解决问题的手段

为了解决上述问题进行的发明是一种电容量型传感器片，用于测 量伸缩变形形变量及伸缩变形形变分布，其包括：弹性体制的电介质 层；层叠于所述电介质层的表面的表面侧电极层；以及层叠于所述电 介质层的背面的背面侧电极层，所述表面侧电极层及所述背面侧电极 层包含碳纳米管，所述表面侧电极层及所述背面侧电极层的平均厚度 分别为0.1μm以上10μm以下。

该电容量型传感器片通过具有上述结构，伸长程度较大并且能够 追随柔软的测量对象物的变形及动作，并且对伸缩变形、重复变形的 耐久性良好。该电容量型传感器片通过具有上述结构，取得上述效果 的理由为，表面侧电极层及背面侧电极层(以下，也称为“一对电极 层”)含有碳纳米管，并且通过使该平均厚度如上述范围那样相对较薄， 从而使一对电极层发挥对电介质层变形的良好的追随性，另外，通过 如上所述使一对电极层的平均厚度相对较薄，能够抑制一对电极层和 电介质层之间的层间剥离等。

所述表面侧电极层及所述背面侧电极层优选通过涂布含有碳纳米 管的涂布液形成。由此，能够进一步提高上述表面侧电极层以及背面 侧电极层与电介质层之间的紧贴性，即使传感器片受到较大的伸缩变 形、重复变形，也能够抑制一对电极层和电介质层之间的层间剥离。

上述碳纳米管的平均长度优选为100μm以上。一对电极层含有上 述的超细长条的碳纳米管，由此该电容量型传感器片能够使伸长程度 进一步增大，另外，能够发挥对柔软的测量对象物的变形及动作的更 良好的追随性。

本发明优选，所述表面侧电极层及所述背面侧电极层分别包括多 个带状体，从表里方向观察，所述表面侧电极层和所述背面侧电极层 呈大致直角交叉配置。通过上述结构，该电容量型传感器片在对测量 对象物的变形的位置及大小进行测量时，能够利用外部的切换电路切 换各电极配线的同时测量电容量，从而能够使电极层的配置数及电极 配线数更少，并且能够检测该电容量型传感器片的形变量及形变的位 置信息。

该电容量型传感器片在1轴方向的伸长率优选为30％以上。通过 使该电容量型传感器片的伸长率为30％以上，能够有效发挥对柔软的 测量对象物的变形及动作的良好的追随性。

在所述表面侧电极层及所述背面侧电极层中，所述碳纳米管的含 有量相对于总固体成分优选为50质量％以上。通过设为这样的含有比 例，即使受到重复变形，也能够进一步抑制表面侧电极层01A～16A 的导电性下降(电阻的增加)，从而使耐久性更加良好。

所述表面侧电极层及背面侧电极层优选实质上仅由碳纳米管形 成。通过上述结构，即使受到重复变形，也能够进一步抑制表面侧电 极层01A～16A的导电性的下降(电阻的增加)，从而能够使耐久性更 加良好。

所述碳纳米管优选为单层碳纳米管。通过上述结构，上述表面侧 电极层及背面侧电极层能够发挥更良好的伸缩性，并且能够提高对上 述电介质层的追随性。

本发明的电容量型传感器片的制造方法包括：由弹性体材料形成 的电介质层的工序；以及通过涂布含有碳纳米管的涂布液，分别在所 述电介质层的表面及背面层叠平均厚度为0.1μm以上10μm以下的电 极层的工序。

根据该电容量型传感器片的制造方法，能够有效制造电容量型传 感器片，该电容量型传感器片伸长程度较大，并且能够追随柔软的测 量对象物的变形及动作，并且对伸缩变形、重复变形的耐久性良好。

本发明的用于测量伸缩变形形变量和/或伸缩变形形变分布的传 感器包括：该电容量型传感器片；以及与所述电容量型传感器片的表 面侧电极层及背面侧电极层连接的检测电路。

该传感器由于使用本发明的电容量型传感器片，伸长程度较大， 并且能够追随柔软的测量对象物的变形及动作，而且对伸缩变形、重 复变形的耐久性良好。

发明效果

按照以上说明那样，本发明的用于测量伸缩变形形变量和/或伸 缩变形形变分布的电容量型传感器片伸长程度较大，能够追随柔软的 测量对象物的变形及动作，并且对伸缩变形、重复变形的耐久性良好。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的电容量型传感器片1的俯视立体 图。

图2是用于说明实施例的“相对于传感器片变形的电容量变化的 测量”所使用的传感器片的示意图。

图3表示使用实施例1的电容量型传感器片进行“相对于重复变 形的电阻变化的测量”的测量结果。

图4表示使用实施例2的电容量型传感器片进行“相对于重复变 形的电阻变化的测量”的测量结果。

图5表示使用实施例3的电容量型传感器片进行“相对于重复变 形的电阻变化的测量”的测量结果。

图6表示使用实施例4的电容量型传感器片进行“相对于重复变 形的电阻变化的测量”的测量结果。

图7表示使用比较例1的电容量型传感器片进行“相对于重复变 形的电阻变化的测量”的测量结果。

图8表示使用实施例1的电容量型传感器片进行“相对于传感器 片变形的电容量变化的测量”的测量结果。

图9表示使用实施例3的电容量型传感器片进行“相对于传感器 片变形的电容量变化的测量”的测量结果。

图10表示使用实施例1的电容量型传感器片进行“相对于经过重 复变形的传感器片变形的电容量变化(重复精度)的测量”的测量结 果。

图11表示使用实施例3的电容量型传感器片进行“相对于经过重 复变形的传感器片变形的电容量变化(重复精度)的测量”的测量结 果。

图12是本发明的电容量型传感器片的制造方法的“电介质层形成 工序”中，使用聚氨酯橡胶作为构成电介质层的弹性体的情况下，电 介质层的成膜装置的示意图。

符号说明

1   电容量型传感器片

2   电介质层

3   检测电路

01A1～16A1   表面侧连接部

01A～16A   表面侧电极层

01a～16a   表面侧配线

01B1～16B1   背面侧连接部

01B～16B   背面侧电极层

01b～16b   背面侧配线

C0101～C1616   检测部

21   电容量型传感器片

22   电介质层

23   树脂框架

01A’～05A’ 表面侧电极层

01A’1～05A’1 表面侧连接部

01B’～05B’ 背面侧电极层

01B’1～05B’1 背面侧连接部

C’0101～C’0505 检测部

31   电介质层

32、32’ 保护膜

33   聚氨酯用混合液

34   交联炉

35   卷绕机

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

(第1实施方式)

(电容量型传感器片1)

图1的电容量型传感器1具有：片状电介质层2；层叠于上述电 介质层2的表面的带状体表面侧电极层01A～16A；层叠于上述电介质 层2的背面的带状体背面侧电极层01B～16B；表面侧配线01a～16a； 以及背面侧配线01b～16b。上述表面侧电极层和背面侧电极层在表里 (上下)方向上交叉的部分成为检测部(以下也称为“像素”)C0101～ C1616。此外，检测部(像素)的符号“C○○△△”中，前两位的“○ ○”与表面侧电极层01A～16A对应。后两位的“△△”与背面侧电 极层01B～16B对应。

该电容量型传感器片1的平均厚度、宽度及长度可根据使用的电 容量型传感器片1的用途进行适当的设计变更。

(电介质层2)

电介质层2为可弹性变形的层。电介质层2呈片状，具有由X方 向及Y方向的各边形成的俯视时的长方形形状。该电介质层2主要包 括弹性体，例如可包括天然橡胶、合成天然橡胶、丁腈橡胶(NBR)、 乙烯丙烯橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、丁二烯橡胶(BR)、 氯丁橡胶(CR)、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸橡胶、氢化丁腈橡胶、聚 氨酯橡胶等。对于构成电介质层2的弹性体，优选具有高伸展性、对 重复变形的耐性良好、残余形变性小的硅橡胶、聚氨酯橡胶，但可根 据测量对象物或测量目的选择材料，能够实施混合的改良。

另外，电介质层2除了上述弹性体以外，还可含有交联剂、增塑 剂、硫化促进剂、抗氧化剂等添加剂。

另外，电介质层2除了上述弹性体以外，还可以含有钛酸钡等电 介质填充物。通过含有电介质填充物，能够使电容量C增大从而提高 检测灵敏度。

对于该电介质层2的平均厚度(T1)，从使电容量C增大并提高 检测灵敏度的观点、以及提高对测量对象物的追随性的观点出发，优 选10μm以上1000μm以下，更优选30μm以上200μm以下。

另外，对于电介质层2在常温时的相对介电常数，优选2以上， 更优选5以上。电介质层2的相对介电常数小于上述下限值时，电容 量变小，从而导致在用作传感器时可能不能获得充分的灵敏度。

另外，电介质层2的杨氏模量优选0.01MPa以上5MPa以下，更 优选0.1MPa以上1MPa以下。杨氏模量小于上述下限值时，电介质 层2过于柔软，很难进行高质量的加工，导致可能不能得到充分的测 量精度。另一方面，杨氏模量超出上述上限值时，电介质层2过硬， 在测量对象物的变形载荷小的情况下，阻碍测量对象物的变形动作， 导致测量结果与测量目的不相符。

(表面侧电极层01A～16A)

表面侧电极层01A～16A分别呈带状，在电介质层2的表面层叠 有共计16个表面侧电极层。表面侧电极层01A～16A分别在X方向(左 右方向)延伸。表面侧电极层01A～16A分别配置成在Y方向(前后 方向)上每隔规定间隔分离并相互大致平行。表面侧电极层01A～16A 在左端分别配置有表面侧连接部01A1～16A1。

表面侧电极层01A～16A分别含有碳纳米管(carbon nano tube)。 另外，表面侧电极层01A～16A除了含有碳纳米管以外，还含有弹性 体等连接材料。通过含有这样的连接材料，能够提高所形成的电极层 和上述电介质层之间的粘合强度，并且能够提高电极层的膜强度等， 另外还有助于进行含有碳纳米管的涂布液的涂布作业时的环境安全性 (碳纳米管的毒性及石棉类似的问题)的确保。但是，优选上述连接 材料的含量少于电极层的总固体成分。通过减少上述连接材料的含量， 在重复变形后电阻变化减小，耐久性良好，并且能够抑制阻碍测量对 象物的变形。

上述碳纳米管例如可使用单层碳纳米管和多层碳纳米管。其中， 优选直径较小且宽高比大的单层碳纳米管。上述碳纳米管的平均长度 优选100μm以上，更优选300μm以上，尤其优选600μm以上。另外， 上述碳纳米管的长径比优选1000以上，更优选10000以上，尤其优 选30000以上。通过使用这种超细长条的碳纳米管，表面侧电极层 01A～16A能够发挥良好的伸缩性，并且能够提高对电介质层2变形的 追随性。另外，优选单层碳纳米管的理由如下。即，直径较小的单层 碳纳米管富有柔软性，另一方面，直径较大的多层碳纳米管刚硬，因 此，可考虑通过使用单层碳纳米管，在施加变形时碳纳米管像弹簧那 样伸长，从而发挥高追随性。

作为上述弹性体材料，例如，可列举天然橡胶、合成天然橡胶、 丁腈橡胶(NBR)、乙烯丙烯橡胶(EPDM)、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、 丁二烯橡胶(BR)、氯丁橡胶(CR)、硅橡胶、氟橡胶、丙烯酸橡胶、 氢化丁腈橡胶、聚氨酯橡胶等。其中，优选氟橡胶。

上述连接材料，优选生橡胶(天然橡胶及合成橡胶的未硫化的状 态)。通过使用上述的弹性较弱的材料，能够提高表面侧电极层01A～ 16A对电介质层2变形的追随性。

另外，表面侧电极层01A～16A除了含有上述碳纳米管及弹性体 材料以外，还可含有各种添加剂。作为上述添加剂，例如，可列举用 于碳纳米管的分散的分散剂、用于粘合剂的交联剂、硫化促进剂、硫 化助剂、抗氧化剂、增塑剂、软化剂、着色剂等。为了提高电极层的 导电性，还可考虑将作为掺杂剂的电荷移动材料或离子液体等低分子 材料作为表面涂层剂或添加剂使用的方法，通过对电极层使用大长径 比的碳纳米管，即使不进行特殊处理，也能够确保充分的导电性。另 外，当使用上述低分子材料时，可能引起认为是由于上述低分子材料 转移至电介质层的弹性体或电介质层的弹性体中的增塑剂引起的、电 介质层的绝缘性降低(体积电阻率降低)、以及对该传感器片的重复变 形的耐久性降低、测量值的可靠性降低。因此，优选不含有上述低分 子材料。

表面侧电极层01A～16A中的碳纳米管的含有量，优选相对于表 面侧电极层01A～16A中含有的总固体成分，为50质量％以上，更优 选为70质量％以上，尤其优选为90质量％以上。另外，优选表面侧 电极层01A～16A为不含有上述弹性体材料的结构。通过如此减少作 为导电性材料的碳纳米管以外的含有比例，即使受到重复变形，也能 够抑制表面侧电极层01A～16A的导电性降低(电阻的增加)，从而能 够形成耐久性良好的部件。

另外，表面侧电极层01A～16A的平均厚度分别为0.1μm以上 10μm以下。通过使表面侧电极层01A～16A的平均厚度为上述范围， 表面侧电极层01A～16A能够发挥对电介质层2的变形的良好的追随 性。平均厚度小于0.1μm的情况下，有可能导电性不足且测量精度降 低。另一方面，当平均厚度超出10μm时，由于碳纳米管的加强效果， 传感器片变硬，导致对测量对象物的追随性降低，有可能阻碍变形。 本说明书中，“电极层的平均厚度”使用激光显微镜(VK-9510基恩士 制)测量。具体的方法为：将层叠在电介质层表面的电极层在厚度方 向刻蚀0.01μm并扫描，在测量完该3D形状后，在电介质层的表面层 叠有电极层的区域及未层叠有电极层的区域中，分别测量纵向200μm ×横向200μm的矩形区域的平均高度，并将该平均高度的阶梯差设为 电极层的平均厚度。

另外，以平均厚度为0.1μm以上10μm以下层叠的上述表面侧电 极层为黑色半透明状，可视光线透过率为0％～70％。

(背面侧电极层01B～16B)

背面侧电极层01B～16B分别呈带状，在电介质层2的背面上层 叠共计16个背面侧电极层。背面侧电极层01B～16B分别配置成从表 里方向观察与表面侧电极层01A～16A以大致直角交叉。即，背面侧 电极层01B～16B分别沿Y方向延伸。另外，背面侧电极层01B～16B 分别配置成在X方向上每隔规定间隔分离并相互大致平行。背面侧电 极层01B～16B的前端分别配置有背面侧连接部01B1～16B1。

背面侧电极层01B～16B的结构由于与上述的表面侧电极层 01A～16A大致相同，因此在此省略对其的说明。

(表面侧配线01a～16a)

表面侧配线01a～16a呈线状，分别对上述表面侧连接部01A1～ 16A1和检测电路进行连接。构成表面侧配线01a～16a的材料并不特 别限定，可使用以往公知的材料，但通过采用与上述的表面侧电极层 01A～16A同样的结构，表面侧配线01a～16a也能够伸缩变形，从而 不会阻碍由测量对象物引发的传感器片变形，因此是优选的。即，优 选减少作为导电性材料的碳纳米管以外的含有比例，更优选采用不含 有弹性体材料的结构。

(背面侧配线01b～16b)

背面侧配线01b～16b呈线状，并分别对上述背面侧连接部 01B1～16B1和检测电路进行连接。构成表面侧配线01a～16a的材料 与上述表面侧配线01a～16a大致相同，因此在此省略对其的说明。

(检测部(像素)C0101～C1616)

检测部(像素)C0101～C1616，如图1中剖面线所示，配置在 表面侧电极层01A～16A和背面侧电极层01B～16B在上下方向交叉 的部分(重复的部分)。检测部(像素)C0101～C1616共计配置256 个(＝16个×16个)，从而形成256个像素。从各像素取出一对电极 层时，需要256×2极的512根配线，通过如本实施方式那样使带状 电极交叉，可使所需的配线数为16根+16根即32根。这是因为，通 过利用外部的切换电路切换各16根配线，从而一个像素一个像素地切 换测量256像素的同时测量电容量。其结果，能够检测各像素的形变 量及传感器片的形变的位置信息。检测部C0101～C1616被大致等间 隔地配置在电容量型传感器片1的大致整个表面。检测部C0101～ C1616分别具有表面侧电极层01A～16A的一部分、背面侧电极层 01B～16B的一部分、以及电介质层2的一部分。

(优点)

本发明的电容量型传感器片1能够根据测量对象物载置前的电容 量C和测量对象物载置后的电容量C检测电容量的变化量△C，并求 出伸缩变形形变分布。本发明的电容量型传感器片1的伸长程度大， 能够在一个轴向重复伸长至100％，另外，即使伸长至300％，传感器 片也不会损坏。另外，能够追随柔软的测量对象物的变形及动作，且 对伸缩变形、重复变形的耐久性良好，例如，能够追随测量对象物的 形状，或者直接检测测量对象物的动作等。

(电容量型传感器片1的制造方法)

接下来，对电容量型传感器片1的制造方法进行说明。电容量型 传感器片1的制造方法具有：

由弹性体材料形成电介质层的工序(以下，也称为“电介质层形 成工序”)；以及

通过涂布含有碳纳米管的涂布液，在上述电介质层的表面及背面 层叠平均厚度分别为0.1μm以上10μm以下的电极层的工序(以下， 也称为“电极层层叠工序”)。

(电介质层形成工序)

本工序中，由弹性体材料形成电介质层2。首先，根据需要，对弹 性体调制添加了电介质填充物、交联剂、硫化促进剂、抗氧化剂等的 弹性体材料。弹性体材料及电介质层的形成方法并不特别限定，可使 用以往公知的材料及方法，以下对例如使用聚氨酯橡胶作为构成电介 质层2的弹性体时电介质层2的制造工序的例子进行说明。测量蓖麻 油改性多元醇(商品名“2T-5008S OHV＝13.6”，丰国制油株式会社制)， 三(2-乙基己基)偏苯三酸酯增塑剂(商品名“TOTM”，大八化学株 式会社制)，抗氧化剂(商品名“Irganox1010”，Ciba Specialty  Chemicals株式会社制)，并在80℃的减压下，在95rpm下搅拌混合 60分钟。接下来，测量混合液，在调整为100℃后，添加催化剂(商 品名“Ucat 2030”，サンアプロ株式会社制)，并由搅拌器搅拌1分钟。 然后，添加规定量的异氰酸盐(商品名“ミリオネートMT”，日本聚 氨酯工业株式会社制)，用搅拌器搅拌90秒后，立刻将混合液注入图 12所示的成形装置，利用保护膜形成三明治状，输送的同时使交联硬 化，从而得到带保护膜的规定厚度的辊子卷片。另外，通过在调节为 100℃的炉中进行10～60分钟的交联反应，从而能够制造电介质层2。 电介质层2通常形成为10μm以上1000μm以下，优选形成为50μm 以上500μm以下的平均厚度。

(电极层层叠工序)

本工序中，通过涂布含有碳纳米管的涂布液，在上述电介质层2 的表面及背面上层叠平均厚度分别为0.1μm以上10μm以下的电极层。

首先，将碳纳米管添加到甲基异丁基酮(MIBK)等有机溶剂中。 在有机溶剂中，还可根据需要添加氟橡胶等弹性体或分散剂。将上述 得到的溶剂使用湿式分散机分散。例如，使用超声波分散机、气流粉 碎机、砂磨机等现有的分散机分散，以调制含有碳纳米管的涂布液(以 下，也称为“电极材料的涂布液”)。

接下来，使用喷枪等，将上述调制的电极材料的涂布液呈带状涂 布于上述电介质层2的表面并干燥。在构成上述电介质层2的弹性体 为硅橡胶以外的聚氨酯橡胶、EPDM等的情况下，由上述涂布液得到 的涂层膜和上述弹性体表面之间的粘合力良好，因此，具有不需要用 于提高向上述弹性体表面粘合的粘合性的特殊处理的优点。带状电极， 例如宽度为1mm～20mm左右，长度为50mm～500mm左右，并形 成为以1mm～5mm左右的间隔分离并相互大致平行。

(优点)

根据本发明的电容量型传感器片的制造方法，能够进一步提高上 述表面侧电极层以及背面侧电极层与电介质层之间的紧贴性，即使传 感器片受到较大的伸缩变形、重复变形，也能够进一步抑制一对电极 层和电介质层之间的层间剥离。

(传感器)

本发明的用于测量伸缩变形形变量和/或伸缩变形形变分布的传 感器包括：该电容量型传感器片；以及与上述电容量型传感器片的表 面侧电极层及背面侧电极层连接的检测电路。

该传感器由于使用本发明的电容量型传感器片，因此伸长程度大 并且能够追随柔软的测量对象物的变形及动作，并且对伸缩变形、重 复变形的耐久性良好。

与上述表面侧电极层及背面侧电极层连接的检测电路，可适当采 用检测上述表面侧电极层和背面侧电极层之间的电容量变化的检测电 路。检测电路例如包括像素的切换电路、测量电容量的电路(LCR测 试仪等)、用于向计算机等输出的电路、用于电路驱动的电源电路、以 及对输出值适当计算的计算部等。

(其他的实施方式)

此外，本发明除了上述实施方式外，还能够以进行了各种变更、 改良的方式实施。

也就是说，上述实施方式的表面侧电极层01A～16A及背面侧电 极层01B～16B的配置数为16个，但该配置数并不特别限定。另外， 上述实施方式的表面侧电极层01A～16A和背面侧电极层01B～16B 的交叉角度也不特别限定。

另外，优选形成为以下结构：在上述实施方式中在电介质层2的 上方配置片状的表面侧保护层，并且该表面侧保护层从上方覆盖电介 质层2、表面侧电极层01A～16A及表面侧配线01a～16a。另外，优 选形成为以下结构：在上述实施方式中在电介质层2的下方还配置片 状的背面侧保护层，并且该背面侧保护层从下方覆盖电介质层2、背面 侧电极层01B～16B及背面侧配线01b～16b。通过上述的结构，能够 抑制表面侧电极层01A～16A、表面侧配线01a～16a、背面侧电极层 01B～16B及背面侧配线01b～16b与电容量型传感器片1的外部的部 件导通。上述表面侧保护层及背面侧保护层优选形成为含有与电介质 层2大致相同的基础聚合物。由此实现与电介质层2的高粘合性。

在上述实施方式中，具有该电容量型传感器片除了具有表面侧电 极层及背面侧电极层以外还具有配线，但如果具有表面侧电极层及背 面侧电极层，也可以不具有配线。

实施例

以下，通过实施例进一步具体说明本发明，但本发明并不限于以 下的实施例。

(电介质层的制作)

在EPDM(ESPRENE 600F，住友化学制)100质量份中添加作 为过氧化物交联剂的Percumyl D(パークミルD)(日本油脂制)1.1 质量份，而得到由辊子混匀的生橡胶。将该生橡胶在160℃的温度下 挤压成型20分钟的时间并交联，从而制作出膜厚100μm的电介质层。

(电极材料的制作)

(调制例1)

将作为碳纳米管的VGCF-X(长度3μm，长径比约200，注册商 标，昭和电工制)30质量份添加到甲基异丁基酮(MIBK)56070质量 份，实施气流粉碎机分散处理，从而得到涂布液(A-1)。

(调制例2)

在上述得到的涂布液(A-1)中，再添加作为橡胶材料的氟橡胶 (DAI-EL_TM G-912，大金工业株式会社)2113质量份，从而得到涂布 液(A-2)。

(调制例3)

在调制例1中，对于碳纳米管，除了代替上述VGCF-X使用Super  Growth CNT(以下,也标记为“SGCNT”)(纤维径的中间值约为3nm， 成长长度为500μm～700μm、长径比约为100000，碳纯度99.9％， 产业技术综合研究所提供)以外，与调制例1相同进行操作，从而得 到涂布液(A-3)。

(调制例4)

将作为碳纳米管的上述SGCNT30质量份添加到甲基异丁基酮 (MIBK)56070质量份中，并在实施了气流粉碎机分散处理的涂布液 中再添加作为橡胶材料的氟橡胶(DAI-EL_TMG-912，大金工业株式会 社制)2113质量份，从而得到涂布液(A-4)。

(比较调制例1)

在EPDM(ESPRENE 600F，住友化学制)429质量份中，添加 作为碳纳米管的上述VGCF-X30质量份、作为增塑剂的绝缘油 (Transformer Oil G，出光兴产株式会社制)607质量份、以及作为 硫化交联剂的氧化锌(ハクスイテック株式会社制)10.7质量份、硬 脂酸(花王化学株式会社制)2.1质量份、清美(Seimi)OT(日本干 溜工业株式会社制)3.6质量份、促进EM-2(三新化学工业株式会社 制)6.0质量份、及促进MSA(大内新化学工业株式会社制)2.6质量 份，进行辊子混匀使其分散，挤压成型进行交联，从而制作出膜厚40μm 的电极片(a-1)。

(电容量型传感器片的制作)

(实施例1～实施例4)

使用喷枪将上述得到的各涂布液(A-1)～(A-4)呈带状涂布在 上述制作的电介质层的表面并使其干燥。带状电极以5mm间隔形成5 根平均厚度约1μm、宽度10mm、长度100mm的电极。接下来，将 各涂布液以与表面的带状电极垂直的方式涂布在上述电介质层的背 面，以相同的要领形成。该带状电极的两端用0.1mm厚的铜箔增强， 并对外部配线的导线进行螺纹固定。

(比较例1)

另外，将上述电极片(a-1)裁切为带状，并将其以表面的带状电 极和背面的带状电极垂直的方式贴合在上述制作的电介质层的表面及 背面，从而制作出比较例1的电容量型传感器片。各带状电极层分别 形成为平均厚度为40μm，宽度为10mm，长度为100mm。

(评价)

使用上述制作出的各电容量型传感器片，实施如下的评价。

(相对于重复变形的电阻变化的测量)

在1轴方向重复进行伸长至100％的伸长变形，并测量带状电极的 两端的电阻。带状电极为宽20mm，长50mm。首先，进行1次在1 轴方向上伸长至100％，施加变形经历后，重复进行上述操作，并测量 上述电阻的变化。将实施例1～实施例4的结果分别表示在图3～图6 中，将比较例1的结果表示在图7中。电阻的增加较小，越可评价为 导电性不降低并且对重复变形的耐久性良好。此处，在图3～图7中， 各图的最下方的线表示第1次在1轴方向上伸长至100％时(去路时) 的电阻的变化，从表示该伸长率100％时的电阻值的点延伸的其他的线 (更上方的线)表示从第1次的伸长率100％返回至伸长率0％时(返 回路时)的电阻的变化。该去路和返回路合在一起就是1次重复次数。 同样地，从伸长至100％时的电阻值由下向上的第2个点开始延伸的两 线表示第2次重复次数的电阻的变化，其中，下方的线表示第2次重 复次数的去路时电阻的变化，上方的线表示第2次往复数的返回路时 的电阻的变化。同样地，第3次重复次数之后的电阻的变化在图3～图 7中表示。

从图3～图7的结果可知，实施例1～实施例4的传感器片在第1 次伸长至100％时，电阻增加，但之后接近于稳定。相对于此，比较例 1的传感器片在第1次伸长至100％时，电阻大幅增加，越是多次不能 测量，导电性越丧失。另外，从比较例1中可知，电极片的一部分与 电介质层剥离开。从实施例1～实施例4中可知，使用作为电极层的碳 纳米管的宽高比大的SGCNT的实施例3及实施例4中，即使伸长超 过100次，电阻的变化也较小，因此耐久性良好。推测这是由于碳纳 米管的形状的不同产生的，相比纤维径较大的多层碳纳米管，纤维径 较小的单层碳纳米管更好，纤维径超出100μm的细长条的大长径比的 碳纳米管更好。另外可知，在电极层中不含橡胶成分的实施例3的传 感器片中，即使伸长超过100次，电阻的变化也特别小，因此耐久性 尤其良好。

如图3～图7中的上述那样，仅在第1次伸长至100％的测量时， 电阻增加，然后电阻稳定。为了提供性能更稳定的传感器，还可以对 电极层在涂布作业后，预先施加变形经历。然而，由于本发明的传感 器的检测方式为电容量变化，因此，即使在变形状态下也具有充分的 导电性，并且电极层的电阻值不影响测量值。因此，根据本发明的电 容量型传感器片，即使不具有预先施加变更经历的工序，也能够提供 重复耐久性良好的传感器。

(相对于传感器片变形的电容量变化的测量)

为了评价对传感器片变形的电容量变化，将实施例1～实施例4 的传感器片按照图2所示那样，将2边用树脂框架束缚，并测量框架 之间在1轴方向伸长至100％时的电容量的变化。对于电容量的测量， 使用LCR测试仪(日置电机株式会社制LCR测试仪3522-50)。将25 处的检测部的平均电容量相对于1轴伸长的伸长率进行绘图。在图8 中表示对实施例1的传感器片的测量结果，在图9中表示对实施例3 的传感器片的测量结果。对于含有电极层弹性体的实施例2及实施例 4，分别得到与图8及图9大致相同的结果。对于比较例1的传感器片， 在伸长率至50％的情况下能够测量，但是在100％伸长的情况下不能 测量。

从图8及图9的结果可知，对于实施例1～实施例4的传感器片， 由于电容量相对于变形率都大致直线地增加，因此适合用于伸缩变形 量及/或伸缩变形形变分布传感器。

(测量相对于经过重复变形的传感器片变形的电容量变化(重复 精度))

对实施例1～实施例4的传感器片，测量上述的在1轴重复伸长 时的电容量的变化，并评价作为重复精度。其结果，可知重复精度的 高低按照实施例3＞实施例4＞实施例1＞实施例2的顺序变化。在图 10中表示实施例1的传感器片的结果，在图11中表示实施例3的传 感器片的结果。比较例1的传感器片，由于1次的伸长至100％的经 历已失去了导电性，因此不能测量重复精度。

从图10及图11可知，实施例的传感器片与比较例相比，经过重 复变形后的电容量的测量值的波动较少，而重复精度良好。另外可知， 在电极层未含有橡胶成分的实施例1及实施例3的传感器片与分别在 电极层含有橡胶成分的实施例2及实施例4的传感器片相比，重复精 度更良好。另外可知，在电极层使用长径比大的碳纳米管的实施例3 的传感器片，其重复精度尤其良好。通过使用长径比大的细长条的碳 纳米管，碳纳米管能够像弹簧那样伸长并追随，即使对传感器片施加 变形，也很难切断导电路径，因此，能够取得显著的效果。

产业上的应用

本发明的用于测量伸缩变形形变量及/或伸缩变形形变分布的电 容量型传感器片，其能够追随伸长程度大且柔软的测量对象物的变形 及动作，并且对伸缩变形、重复变形的耐久性良好。