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公開番号2025128221
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-02
出願番号2025091577,2022208027
出願日2025-06-02,2018-03-13
発明の名称グラフェンを組み込んだ圧電反応性テキスタイル
出願人イマジンインテリジェントマテリアルズリミテッド
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類D06M 11/74 20060101AFI20250826BHJP(繊維または類似のものの処理;洗濯;他に分類されない可とう性材料)
要約【課題】広い領域に対する歪みセンシングに適用できる歪み検出システムの一部として使用するための変形性材料を提供する。
【解決手段】繊維のネットワークからなり、変形時に電気抵抗を可逆的に変化するグラフェンを含む導電性テキスタイルであって、テキスタイルが平面で配置され、テキスタイルの平面に歪みを与えた場合に、テキスタイルは、テキスタイルの平面内に弾性変形可能であるか、または、テキスタイルの平面に対して垂直な歪みを与えた場合に、テキスタイルは、テキスタイルの平面に垂直に弾性変形可能である、導電性テキスタイルである。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
変形時に電気抵抗を変化するグラフェンを含む導電性テキスタイル。
続きを表示（約 750 文字）【請求項２】
前記テキスタイルが平面で配置され、
前記テキスタイルの前記平面に歪みを与えた場合に、前記テキスタイルは、前記テキスタイルの前記平面に弾性変形を受けるように適合されている、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項３】
前記テキスタイルの平面に対して垂直な歪みを与えた場合に、前記テキスタイルは、前記テキスタイルの前記平面に垂直な弾性変形を受けるように適合されている、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項４】
抵抗における変化は可逆的である、請求項２または請求項３に記載のテキスタイル。
【請求項５】
前記テキスタイルの形成後に、前記グラフェンが前記テキスタイルに適用されている、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項６】
前記グラフェンが前記テキスタイルの厚さ全体に分布するように、前記グラフェンが前記テキスタイルに適用されている、請求項５に記載のテキスタイル。
【請求項７】
前記テキスタイルの前記厚さの一部のみが前記グラフェンを含むように、前記グラフェンが前記テキスタイルの片側に適用されている、請求項５に記載のテキスタイル。
【請求項８】
前記グラフェンは、前記テキスタイルを含む繊維に、前記繊維の形成後に適用されている、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項９】
前記グラフェンは、前記テキスタイルを含む繊維内に組み込まれている、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項１０】
前記繊維は導電性であり、前記テキスタイルは導電性である、請求項８または請求項９に記載のテキスタイル。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電反応性テキスタイルの分野に関する。特に、本発明は、歪んだときに電気的特性を変化させる導電性テキスタイルに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
歪み計は広く使用されている。圧力計として使用される場合、それは非常に精密であり、多くの材料から多くの手段によって作ることができる。通常、それらは、圧力が加えられるときに電気的特性の変化を受ける材料、または材料の配置を使用するスタンドアロンの電気デバイスである。電気的特性の変化は、通常、抵抗、静電容量またはインダクタンスである。
【０００３】
材料の変形は、材料の構成部品の相対位置を変更し、歪みを生じる。このような変形は、弾性または非弾性であり、両方または部分的に弾性の組み合わせであり、各変形に伴っていくつかの永久的な変形が生じる。変形は圧縮または広範囲であり、３つの物理的寸法の一部またはすべてで発生する可能性がある。実際には、シートの平面に垂直な力を適用することにより、材料のシートの圧縮は、適用力の領域でシートを薄くする。シートの平面で圧縮できる材料のシートを伸ばすと、多くの場合、それが薄くなる。これらの変形のさまざまな個体または組み合わせを使用して歪みを測定できる。
【０００４】
弾性は、正式に「弾性の率」（引張弾性率およびヤング率とも呼ばれる）として測定される。弾性可逆性は、変形後に物体が元の形状を回復する度合いである。一般的に、弾性変形後も物体が目的に適合したままの場合、弾性は可逆性と見なされる。歪みセンサでは、非弾性変形を補正できる。
【０００５】
歪み計は、多くの場合、複雑なパターンで薄い金属ワイヤーや箔などの変形可能であって、感度を最大化するために、柔軟性または伸縮性のある絶縁シートに接着された導電体を使用する。絶縁体が伸ばされた場合、導電体が変形し、その抵抗が変化する。導電体が伸びると電気経路がより狭く、かつより長くなり、抵抗が大きくなる。圧縮された場合、電気経路はより短く、かつより広くなり、抵抗が減少する。この効果は、圧電抵抗と記載することができる。このような２次元歪み計は、圧力センサとして機能するように膜上に配置することができる。
【０００６】
圧電抵抗は、歪み（および包含圧力による）の変動を測定するために使用することができる。シリコンやゲルマニウムなどの半導体は、圧電抵抗の材料としてよく知られている。それらは歪みによる抵抗の大きな変化を受け、優れた高精度と高感度の圧力センサを作る。
【０００７】
電気抵抗は多くの方法で報告することができる。薄いシート中の電気伝導では、単位「正方形当たりのオーム」（「オーム／ｓｑ」または「オーム／□」）がよく使用され、「シート抵抗」と呼ばれる。この単位は、測定される材料がどのように構成されるかに関係なく望ましい結果を反映するという実用的な利点である。例えば、導電体の２枚のシートは、異なる特定の抵抗を持つことができるが、にもかかわらず、異なる厚さで存在する場合には、同じ、望ましいシート抵抗を与えることができる。シート抵抗は、通常、均一な厚さのフィルムに適用されるが、テキスタイルなどの導体の不均一なシートにも適用することができる。
【０００８】
抵抗、容量およびインダクタンスの測定は、多くの手段によって達成することができる。アナログ歪み計では、未知の抵抗を決定するために、ホイートストンブリッジまたはポテンショメータを使用できる。最新のデジタル機器と半導体技術によって、１つ以上の電気パラメータを測定する簡単で正確かつ比較的低コストの測定装置が可能である。
【０００９】
広い領域に対する歪みセンシングには、堅牢で比較的安価な材料が必要である。半導体技術は不適切である。ゴムなどの導電性、伸縮性ポリマーを用いた歪みセンサがよく知られている。ベロスタット（Ｖｅｌｏｓｔａｔ）（登録商標）は、電気絶縁性のポリオレフィンに導電性の炭素粒子（カーボンブラック）が加えられて導電性を有する市販の利用できる例の１つである。シートが伸ばされた場合に抵抗が変わり、歪センサとして使用できる。その構造の性質は、シートに対して垂直な方向に圧力がシートに加わると、加えられた圧力の方向に抵抗の変化が生じるが、加えられた圧力に垂直な方向（面内またはシート抵抗）には抵抗の変化が生じない。
【００１０】
織物や布とも呼ばれるテキスタイルは、天然繊維や人工繊維のネットワークからなる柔軟な材料である。材料の広い範囲は、望ましい特性および適用に依存する繊維として使用される。
（【００１１】以降は省略されています）

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