[發(fā)明專利]用于提供定向導電通道表面連通性的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480003209.1
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN104813413B
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發(fā)明（設計）人: K·伯納姆;R·斯科弗;S·托馬斯;J·阮;S·皮佐;L·克里斯利普
• 申請（專利權）人: 弗萊康股份有限公司
• 主分類號: H01B1/20
• 分類號: H01B1/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 余穎;沈端

公開了一種導電復合材料，其包含具有第一側和第二側的介電材料、介電材料層內的導電顆粒以及介電層第一側上的不連續(xù)導電材料層。排列導電顆粒以形成多個從介電材料第一側至第二側的導電路徑，且各導電路徑都由至少多個導電顆粒形成。該不連續(xù)層包含多個非互相連接的部分，其覆蓋介電材料第一側的部分但非全部，使得其下方介電材料第一側的暴露部分通過該不連續(xù)層暴露，而該不連續(xù)層促使多個從介電材料第一側至第二側的導電路徑電子耦合在一起。

優(yōu)先權

本發(fā)明要求2014年3月13日提交的美國實用申請?zhí)?4/209,213的優(yōu)先權，其是2013年3月15提交的美國專利申請系列號13/834,948的部分繼續(xù)申請，其公開內容通過引用全文納入本文。

背景技術

本發(fā)明通常涉及用于多種應用的導電聚合物和彈性體材料，包括但不限于導電粘合劑、導電襯墊和導電薄膜。

例如，導電壓敏粘合劑(PSA)的設計長久以來具有挑戰(zhàn)，至少因為隨著導電性的升高粘合強度和撓性通常下降。典型的用于(經(jīng)添加以)提供良好導電性的材料通常是撓性較低的且抑制粘合。一種制備導電涂層的常規(guī)方法是使用導電顆粒(例如石墨、銀、銅等)填充聚合物材料，隨后涂覆、干燥并加工處理聚合物粘合劑。在這些情況下，導電顆粒處于特定濃度下，使得當顆粒各自與至少一個其他相鄰顆粒產生物理接觸時形成導電網(wǎng)絡。在該方法中，通過復合材料提供導電路徑。

然而，對于壓敏粘合劑，如果顆粒濃度高到足以形成其中能夠維持顆粒與顆粒接觸的網(wǎng)絡，則很難使PSA組分的聚合物(如彈性體)系統(tǒng)以足夠高的濃度存在從而流出以形成基材與電極之間的表面與表面接觸，即作為粘合劑。相反地，如果PSA組分的濃度足以與基材產生足夠的表面接觸，PSA將不得不打斷相鄰導電顆粒從而破壞顆粒與顆粒接觸。

另一種類型的導電PSA包括導電球形顆粒，其直徑等于或大于PSA的厚度。在這種情況下，可以沿顆粒的表面攜帶信號或電流，從而在粘合劑的z維度中各向異性地提供電流。然而，可能削弱粘合劑的連續(xù)性。

鹽(如氯化鈉或氯化鉀)在處于水性介質中時易于溶解且其離子解離(分離為正離子和負離子)。解離的離子可隨后傳遞電流或信號。基于此，長久以來將鹽加入水中，隨后將其加入聚合物和彈性體材料中以提供良好的導電性。例如，美國專利號6,121,508公開了用于生物醫(yī)學電極的壓敏粘合劑水凝膠。該凝膠材料被公開為包含至少水、氯化鉀和聚乙二醇并且是導電性的。美國專利號5,800,685還公開了一種導電粘合劑水凝膠，其包含水、鹽、引發(fā)劑或催化劑以及交聯(lián)劑。然而，這類水凝膠的使用通常還需要在水凝膠的一側(遠離患者一側)使用導電性表面，其能夠接受離子性導電電荷，如銀/氯化銀，這是相對昂貴的。

雖然這些水凝膠/粘合劑可具有良好的導電性質，但其通常僅具有一般的粘合性質。另一個缺點是導電性隨著水含量的變化(如蒸發(fā)導致的變化)而變化，因此需要將水凝膠在使用前保持在密封的環(huán)境中，隨后使用有限的時間，這僅僅是因為蒸發(fā)。

美國專利號7,651,638公開了一種對水不敏感的交流電應答復合材料，其包含聚合物材料和基本分散在聚合物材料內的極性材料(如有機鹽)。對聚合物材料和極性材料進行選擇以使其各自相互吸引，該吸引與對其本身的吸引基本相同。基于此，該極性材料不會團聚在一起，也不會在聚合物材料的表面粉化(bloom)，但在聚合物材料內維持懸浮。這與其他應用中鹽的使用相反，其中鹽旨在在表面粉化(以沿表面提供導電層，例如用于靜電放電)。

美國專利號5,082,595公開了一種包含碳顆粒的導電壓敏粘合劑，且公開了該導電粘合劑是通過將黑色填充物(碳)以賦予導電性的方式整合至壓敏粘合劑中來制備的，其具有足夠低的濃度以避免對粘合劑的物理性質(如粘著)產生不良影響。具體而言，該專利指出，有機溶劑中的碳黑漿液在不存在高剪切的輕微攪動或攪拌下形成，從而形成碳結構。隨后將該混合物導入粘合劑。然而，這類復合材料無法在某些應用中提供足夠的粘合性和導電性。