[發明專利]關于敏感力傳感器的方法和裝置

有效

• 申請號: 201680056744.2
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN108139282B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: Z·鮑;A·L·喬特斯;H-h·周
• 申請（專利權）人: 小利蘭·斯坦福大學托管委員會
• 主分類號: G06F3/045
• 分類號: G06F3/045;G01L1/20
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 楊學春;侯穎媖

1.一種電子力傳感器，包括：

第一相對電極；

第二相對電極，其中所述第一和第二相對電極被配置和布置為生成指示施加到所述電子力傳感器的力的輸出；以及

多個可恢復變形結構，所述多個可恢復變形結構被布置在所述第一和第二相對電極之間并且具有多個導電-電阻元件，所述結構中的每個結構包括可變導體和可變電阻器中的至少一個，并且被配置和布置有設置所述電子力傳感器的力敏感度的導電材料和非導電材料，并且被配置和布置為在所述電子力傳感器的不同區域提供不同的力敏感度特征。

2.根據權利要求1所述的電子力傳感器，其中所述多個可恢復變形結構被配置和布置為經由以下中的一個或多個提供所述不同的力敏感度特征：所述可恢復變形結構的形狀、在所述可恢復變形結構中的相應可恢復變形結構中的所述可變導體和所述可變電阻器中的所述至少一個中的差異。

3.根據權利要求1所述的電子力傳感器，其中所述多個可恢復變形結構被配置和布置為響應于沒有施加力或小的施加力來提供比響應于更大的施加力而提供的電阻率更高的電阻率。

4.根據權利要求1所述的電子力傳感器，其中所述多個可恢復變形結構基于所述導電材料或非導電材料的量或位置中的至少一個來提供閾值電阻切換范圍。

5.根據權利要求1所述的電子力傳感器，進一步包括被配置和布置為改變所述電子力傳感器的物理顏色的聚合物層，其中所述物理顏色的改變包括指示施加的力的量的不同顏色或一種或多種顏色的不同強度中的至少一者。

6.根據權利要求1所述的電子力傳感器，其中所述多個可恢復變形結構由非導電材料形成并且成形為以下中的一個：金字塔形、柱形和方形。

7.根據權利要求6所述的電子力傳感器，其中所述多個可恢復變形結構成形為立柱形。

8.根據權利要求1所述的電子力傳感器，其中所述導電材料位于所述多個可恢復變形結構內靠近所述第一相對電極并且不靠近所述第二相對電極。

9.根據權利要求1所述的電子力傳感器，其中所述導電材料包括納米結構，所述納米結構包括從由碳納米管、納米線、金屬及其組合組成的組中選擇的至少一個。

10.一種關于敏感力傳感器的裝置，包括：

電子力傳感器，包括：

第一相對電極；

第二相對電極，其中所述第一和第二相對電極被配置和布置為生成指示施加到所述電子力傳感器的力的輸出；以及

多個可恢復變形結構，所述多個可恢復變形結構被布置在所述第一和第二相對電極之間并且具有多個導電-電阻元件，所述結構中的每個結構包括可變導體和可變電阻器中的至少一個，并且被配置和布置有設置所述電子力傳感器的力敏感度的屬性，所述屬性包括形狀和材料成分屬性，其中在所述電子力傳感器的不同區域處具有不同的力敏感度特征；以及

傳感器電路，所述傳感器電路被配置和布置為基于來自所述電子力傳感器的輸出而輸出指示施加的力的量的信號。

11.根據權利要求10所述的裝置，其中所述多個導電-電阻元件包括所述多個可恢復變形結構的至少一個導電部分和至少一個電阻部分。

12.根據權利要求10所述的裝置，其中所述導電-電阻元件包括在所述多個可恢復變形結構的第一部分處的非導電材料以及至少在所述多個可恢復變形結構的第二部分處的導電材料。

13.根據權利要求10所述的裝置，其中所述多個可恢復變形結構被配置和布置為響應于不施加力而提供高于數百千歐姆的電阻，并且響應于施加的力而將所述電子力傳感器的電阻率減小數量級。