Состав для пьезорезистивного материала

(51)5 Н 01 В 1/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЪСТВУ(71) Башкирский государственный университет им. 40-летия Октября и Отдел физикиБашкирского научного центра Уральскогоотделения АН СССР(56) Доклады АН Аз.ССР, 1987, т. Х 11 П, Ь 7,с. 44-47.Патент США М 4505847,кл. Н 01 В 1/06, 1985.Доклады АН СССР, 1981, т, 258, М 6, с.1400. Изобретение относится к электротехнике, в частности к составам для использования в датчиках давления, тензометрических устройствах, элементах коммутации электрических сигналов и т,д. Известны составы, содержащие силиконовый каучук, растительное масло и графит в виде порошка. Материал имеет электриче- скоР сопротивление, не превышающее 500 Ом м для давления, не превышающего 500 г/см, величина изменения сопротивления при изменении давления на 500 г/см будет не менее 1 Ом м. Недостатком такого материала является низкая пьезочувствительность, малое изменение удельного сопротивления - 1 Ом м при относительно большом изменении давления на 500 г/см,ае.Ыоо 1734124 А 1(54) СОСТАВ ДЛЯ ПЬЕЗОРЕЗИСТИВНОГО МАТЕ РИАЛА(57) Изобретение относится к электротехнике и позволяет получать материалы для использования в датчиках давления, тензометрических устройствах и т.д. Цель изобретения - повышение чувствительности пьезоэлектрического материала при малых давлениях. Состав, содержащий полимер, порошок пьеэоэлектрика и органический растворитепь, позволяет получить пьезоэлектрический материал с пьезочувствительностью до 10 при давлении 350 гс/см 2. 1 з,п. ф-лы, 1 табл. Известны составы, содержащие полиэтилен, полип ропилен, политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиакриламид (размер частиц 50 мкм) и наполнитель - мелкодисперсные медь, олово, железо, алюминий в виде порошков с размером частиц 0,01 - 0,1 и 1 - 10 мкм. Наибольшая чувствительность достигается при давлении на образцы свыше 500 МПа при содержании наполнителя до 30 и составляет около 8,Однако использование этого состава затруднительно, так как необходимо создание очень высоких давлений, что технически сложно осуществить и требует значительных материальных затрат, Состав приготовляется методом прессования, что затрудняет получение хороших образцов с воспроизводимыми параметрами,качестве полимера он содержит полиариленфталиды или изопреновый каучук. 40Цель также достигается тем, что в качестве пьезоэлектрика он содержит соединения группы силленитов или кварц,В качестве примеров были использованы полимеры класса полиариленфталидов, 45 такие как, полидифениленфталид, полидифениленсульфидфталид, полифлуренилен 50 Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является состав, содержащий полимер и мелкодисперсную полупроводниковую добавку. В качестве полимеров используются полиэтилен или поливинилиденфторид, в качестве добавки - халькогениды редкоземельных элементов, например, ЯаЯ. Наибольшая чувствительность этого состава к давлению, определяемая как а = 19 ро/р, где ро - удельное сопротивление при атмосферном давлении, р- удельное сопротивление при давлении равном 4 МПа, зарегистрирована при следующем соотношении компонентов, полимер - 40 - 80, добавка - 20 - 60, Максимум наблюдается при содержании добавки, равной 40 фД.Однако максимальная чувствительность недостаточна для непосредственного использования материала без средств дополнительного усиления и достигается она при относительно высоком давлении 450 ПМа, что затрудняет применение этого материала. Кроме того, этот состав предполагает изготовление пьезорезистивного материала методом прессования, что резко ухудшает воспроизводимость параметров от образца к образцу.Целью изобретения является повышение чувствительности при малых давлениях,Поставленная цель достигается тем, что состав, включающий полимер и мелкодисперсную добавку, в качестве последней содержит пьезоэлектрик и органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас. )ь:Полимер 13-23 Пьезоэлектрик 11 - 20 Растворитель Остальное Кроме того, цель достигается тем, что в фталид, кроме того, изопреновый каучук, В качестве пьезоэлектриков были использованы мелкодисперсные порошки кварца, В 1 абеОго, В 12310 го, В качестве органических растворителей были использованы хлороформ, хлористый метилен, диоксан, циклогексанон, диметилформамид, дихлорэтан, петролейный эфир.Выбор пределов концентраций компонентов состава для пьезорезистивного ма 5 10 15 20 25 30 35 териала обусловлен следующим. Увеличение процентного содержания пьезоэлектрика выше указанного в таблице значения - 22приводит к ухудшению пленкообразующих свойств композиции, в частности, утрачивается механическая прочность. Уменьшение содержания пьезоэлектрика ниже 11 приводит к исчезновению положительного эффекта.Состав получают путем смешивания порошков полимера и пьезоэлектрика до получения однородной массы с помощью диспергатора типа УЗДНи последующего растворения в органическом растворителе.Примеры, иллюстрирующие получение состава приведены в таблице. Например: полимер - полидифениленфталид в виде порошка в количестве 300 мг и порошок герма- ната висмута в количестве 160 мг смешивают и затем добавляют 3 г циклогексанона. Все компоненты тщательно перемешиваются с помощью ультразвукового диспергатора УЗДНдо получения однородной эмульсии.Использование изобретения позволит повысить пьезочувствительность до 10 при малых давлениях 300 г/см; повысить электропроводность до 10 (Ом см); повысить технологичность пьезочувствительного материала вследствие его растворимости и термостойкости (исходный полимер имеет температуру размягчения 380 С); достичь воспроизводимости параметров эффекта, так как исходные вещества хемо- и термостойкие; расширить область применения материала за счет нетрадиционного способа получения высокой проводимости, а также большого динамического диапазона изменения проводимости 10; расширить область рабочих температур в область отрицательныхых - 196 - +150 С. Формула изобретения 1. Состав для пьезорезистивного материала, содержащий полимер и мелкодисперсную добавку, от л и ч а ю щи й с я тем, что, с целью повышения чувствительности пьезорезистивного материала при малых давлениях, он в качестве полимера содержит полидифениленфталид, полифлуорениленфталид или изопреновый каучук (1), в качестве мелкодисперсной добавки - порошок пьезоэлектрика и дополнительно органический растворитель при следующем соотношении компонентов, мас. %:Полимер 1 13 - 23 Порошок пьезоэлектрика 11 - 20 Органический растворитель Остальное1734124 2. Состав по и, 1, о т л и ч а ю щ и й с я держит германат или силленит висмута илитем, что в качестве пьезоэлектрика он со- кварц. Примеры Компоненты состава ипа амет ы 20 23 28 21,24 30 23 25 30 13 17 13 18 13 20 20 16 14 11 6 20 15 13 11 4 20 14 11 10 3 67 67 66 66 66 67 67 66 65 66 67 66 66 65 67 Полимеры:-полидифениленфталид, И - полифлуорениленфталид, И - изопреновыйкаучук; пьезоэлектрик - Вабе 02 о номер соответствует номеру полимера; растворители; ,И - циклогексанон, И - петролейный эфир. Составитель А.Лечинов Редактор Н.Каменская Техред М.Моргентал Корректор О.КундрикЗаказ 1672 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент"г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ПолимерыИИ ПьезоэлектрикИИ РастворителиИИ Удельное сопротивление,Ом смпри р=0 г/смпри р=350 г/смИИ ПьезочувствительностьИИ 1012 1012 1,2 10 3,2 10 2 10 5 10 2 10 7 10 12 1012 109 7 10 д 1,4 10 3 10 106