KR20140051144A - 전기활성 층을 포함하는 층 복합체 - Google Patents

전기활성 층을 포함하는 층 복합체 Download PDF

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KR20140051144A
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하랄트 문딘게르
베르너 예닝게르
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바이엘 머티리얼사이언스 아게
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Abstract

본 발명은 제1 전기 전도성 층(12)과 제2 전기 전도성 층(14) 사이에 배열된 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6)을 포함하고, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 사이에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층(8)이 배열되어 있으며, 상기 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 중 적어도 하나는 피에조 층(6)이고, 상기 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 중 적어도 다른 하나는 유전성 엘라스토머 층(4)인 층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18)에 관한 것이다.

Description

전기활성 층을 포함하는 층 복합체 {LAYER COMPOSITE COMPRISING ELECTROACTIVE LAYERS}
본 발명은 제1 전기 전도성 층과 제2 전기 전도성 층 사이에 위치하는 적어도 2개의 전기활성 층을 포함하고, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층 사이에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층이 위치하며, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층 중 적어도 하나는 피에조 층인 다층 복합체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 상기 다층 복합체를 포함하는 전기기계적 변환기 장치 및 다층 복합체의 제조 방법에 관한 것이다.
플라스틱 복합체가 다수의 응용에 사용되고 있다. 예를 들어, 적절한 다층 복합체는 포장 재료, 절연 재료 또는 건축 자재로 사용된다. 이러한 통상적인 용도 외에도, 다층 복합체는 센서 응용에, 또는 에너지 수확으로 알려진 에너지 회수 또는 에너지 전환을 위한 활성 성분으로 사용이 증가하고 있다.
예를 들어, WO 2010/066347 A2는 다수의 피에조 층, 달리 말하면 압전성 재료로부터 제조된 층들을 갖는 다층 복합체를 개시하고 있다. 압전성 재료는 다층 복합체 상에 작용하는 기계적 힘의 변화를 전기 신호로 비례적으로 전환시키기 위해 사용될 수 있다. 기계적 힘의 변화를 전류, 전압 또는 에너지와 같은 전기적 양으로 전환시키는 그들의 능력 때문에, 피에조 층은 센서 응용 또는 에너지 수확에 적합하다.
다층 복합체는 오늘날 예를 들어, 의학 공학, 해양 공학 또는 재료 시험에서의 응용을 위한 키보드 또는 터치패드를 위한 구조화된 압력 센서, 가속 센서, 마이크, 확성기, 초음파 변환기에 사용된다.
변환기 장치로서 압전성 소자를 갖는 고-주파수 송신기가 예를 들어 유럽 특허 EP 1 312 171 B1로부터 공지되어 있다. 여기서 압전성 소자 상에 작용하는 기계적 힘의 변화는 전기 에너지로 전환되어 고-주파수 송신기의 자율적인 작동을 위해 사용된다.
그러나 선행 기술의 단점은 상승된 피에조 상수를 갖는 피에조 층을 갖는 다층 복합체가 센서 응용 및 에너지 수확을 위해 적합함에도 불구하고, 해당 피에조 층이, 가능한 트래블 스트로크(travel stroke)가 너무 적기 때문에 작동기 응용에는 단지 제한된 적합성만을 갖는다는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 센서 및 에너지 수확 응용 뿐만 아니라 작동기 응용에도 적합한 다층 복합체를 제공하는 것이다.
위에서 유래되고 기재된 목적은 제1 전기 전도성 층과 제2 전기 전도성 층 사이에 위치하는 적어도 2개의 전기활성 층을 포함하고, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층 사이에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층이 위치하며, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층 중 적어도 하나는 피에조 층이고 상기 적어도 2개의 전기활성 층 중 적어도 다른 하나는 유전성 엘라스토머 층인 다층 복합체에서 본 발명의 제1 측면에 따라 이루어진다.
선행 기술과 대조적으로, 본 발명의 기재에 따르면, 센서, 작동기 및 에너지 수확의 기능이 적어도 2가지 상이한 종류의 전기활성 층에 의해 본 발명에 따른 하나의 다층 복합체에서 통합된다.
피에조 층은 예를 들어 적합한 피에조 중합체로부터 형성될 수 있고 피에조 중합체 필름일 수 있다. 바람직한 실시양태에 따르면, 피에조 층은 페로일렉트릿 층, 예컨대 페로일렉트릿 필름일 수 있다. 피에조 층은 지속되는 압전성 특성을 가질 수 있다. 이러한 성질들은 예를 들어 피에조 층을 충전하거나 편극화함으로써 생길 수 있다. 상승된 피에조 상수를 가지고, 피에조 층은 특히 센서 응용 및/또는 에너지 수확을 위해 사용될 수 있다. 피에조 층은 예를 들어 1000 pC/N 이하의 피에조 상수를 가지고 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 다층 복합체는 또한 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층을 포함한다. 유전성 엘라스토머 층은 바람직하게는 비교적 높은 유전 상수를 갖는다. 더 나아가서, 유전성 엘라스토머 층은 바람직하게는 낮은 기계적 강성을 갖는다. 이러한 성질은 대략 300%에 이르는 가능한 연신값을 초래한다. 유전성 엘라스토머 층은 특히 작동기 응용을 위해 사용될 수 있다.
적어도 하나의 전기 전도성 서브 층이 피에조 층과 유전성 엘라스토머 층 사이에 위치한다. 서브 층은 전기 전도성 물질이 적어도 2개의 전기활성 층 사이에 단지 부분적으로 존재하는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 예를 들어 구조화된 또는 세그먼트화된 층이 형성될 수 있다. 상기 층은 또한 전체 층일 수도 있음이 이해될 것이다.
또한, 전기 전도성 층은 다층 복합체의 상단면 상에 위치하고 전기 전도성 층은 상기 다층 복합체의 아래면에 위치한다.
전기 전도성 층은 특히 전극으로 고안될 수 있다. 아래면 또는 상단면이 단지 부분적으로 전기 전도성 층에 의해 코팅될 수 있음이 이해될 것이다.
전기 전도성 층은 금속, 금속 합금, 전도성 올리고머 또는 중합체, 전도성 산화물 및/또는 전도성 충전제로 충전된 중합체를 포함하는 군으로부터 선택된 재료로부터 바람직하게 형성될 수 있다.
본 발명에 따른, 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층과 적어도 하나의 피에조 층의 조합을 통해, 개개의 층 유형의 특이적 성질이 다층 복합체 내에 통합될 수 있다. 그 결과는 센서, 작동기 및 에너지 수확 기능을 갖는 혼성의 조밀한 다층 복합체이다.
다층 복합체는 원리적으로 다수의 전기활성 층을 가질 수 있으며, 단 적어도 하나의 피에조 층과 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층이 포함된다. 본 발명의 다층 복합체의 제1 실시양태에 따르면, 적어도 하나의 추가의 피에조 층이 제1 전기 전도성 층과 제2 전기 전도성 층 사이에 위치할 수 있다. 예를 들어 2개 이상의 피에조 층을 제공함으로써 더 많은 기계적 에너지가 전기 에너지로 전환될 수 있다. 피에조 층은 동일 또는 상이한 재료로부터 형성될 수 있다. 이들은 바람직하게는 페로일렉트릿 층일 수 있다.
변형예로 또는 부가적으로, 적어도 하나의 추가의 유전성 엘라스토머 층이 상기 제1 전기 전도성 층과 제2 전기 전도성 층 사이에 위치할 수 있다. 작동기 응용에서, 다층 복합체의 두께의 가능한 변화는 조절될 수 있고, 특히 증가될 수 있다. 다수의 전기활성 층의 경우, 전기 전도성 층은 바람직하게는 모든 인접한 층들 사이에 적어도 부분적으로 위치할 수 있다.
피에조 층은 발포된 중합체 층으로 또는 중합체 필름 또는 중합체 포로 이루어진 다층계로 고안될 수 있고 셀형 중공 구조를 포함할 수 있다. 또한, 바람직한 실시양태에 따르면, 피에조 층은 중합체 박판 구조로부터 형성될 수 있다. 중합체 박판 구조는 공동을 포함할 수 있다. 예를 들어, 공동은 질소, 일산화이질소 및/또는 육플루오린화 황을 포함하는 군으로부터 선택된 기체를 함유할 수 있다. 구조화된 피에조 층은 적어도 2개의 폐쇄된 외부층 및 예를 들어 다공성 또는 천공된 중간 층을 포함할 수 있다.
피에조 층의 전기적 충전 또는 편극화에 이어, 다른 극성의 전기 전하가 공동의 반대 표면 상에 분포될 수 있다. 각각의 공동은 쌍극자를 형성할 수 있다. 피에조 층에 기계적 힘이 가해질 경우, 쌍극자의 크기 및 따라서 쌍극자 모멘트가 변한다. 피에조 층의 두 표면에 부착된 두 전극 사이에 전류의 흐름이 생성된다. 상응하는 중합체 박판 구조를 갖는 피에조 층은 센서 응용 및 에너지 수확에 특히 적합하다.
본 발명에 따른 다층 복합체의 추가의 실시양태에 따르면, 피에조 층은 폴리카르보네이트, 과플루오린화 또는 부분 플루오린화된 중합체 및 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오로에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시에틸렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르, 폴리메틸 (메트)아크릴레이트, 시클릭 올레핀 중합체, 시클릭 올레핀 공중합체 및/또는 폴리올레핀을 포함하는 군으로부터 선택된 재료를 유리하게 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 바람직한 실시양태에 따르면, 유전성 엘라스토머 층은 예를 들어 폴리우레탄 엘라스토머, 실리콘 엘라스토머 및/또는 아크릴레이트 엘라스토머를 포함하는 군으로부터 선택된 재료를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 전술한 다층 복합체를 포함하는 전기기계적 변환기 장치이다. 본 발명에 따른 변환기 장치는 특히, 거기에 작용하는 기계적 힘의 변화를 전기 에너지로 전환시키거나 전기 신호로 전환시키고, 전기 신호, 특히 전기장의 적용 시 그에 따라 기하학적 모양을 변화시키도록 구성될 수 있다. 이미 언급하였듯이, 작동기, 센서 및 에너지 수확 기능은 전술한 다층 복합체를 갖는 전기기계적 변환기 장치 내 하나의 장치로 통합된다. 전기기계적 변환기 장치는 2개 이상의 다층 복합체를 가질 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명에 따른 전기기계적 변환기 장치의 제1 실시양태에 따르면, 다층 복합체는 사용자 인터페이스에 작용하는 기계적 힘의 변화가 전기 신호로 전환되는 방식으로 사용자 인터페이스에 접속될 수 있다. 달리 말하면, 센서 기능이 제공될 수 있다. 사용자 인터페이스의 작동은 다층 복합체의 모양을 변화시키는 원인이 된다. 다층 복합체의 모양의 변화는 전압을 발생시키며, 이는 예를 들어 적절한 수단에 의해 검출될 수 있다.
그렇지 않으면 또는 그와 더불어, 다층 복합체는 사용자 인터페이스에 작용하는 기계적 힘의 변화가 전기 에너지로 전환될 수 있는 방식으로 사용자 인터페이스에 접속될 수 있다. 사용자 인터페이스는 특히, 예를 들어 사용자에 의해 작동될 수 있는 스위치의 누르는 버튼과 같은 표면일 수 있다. 사용자 인터페이스는 다층 복합체에, 특히 다층 복합체의 전극에, 사용자 인터페이스에 작용하는 힘이 다층 복합체에도 작용하도록 하는 방식으로 접속될 수 있다. 기계적 힘의 변화, 예를 들어 사용자의 손가락으로부터의 압력이 이때 전기 에너지 또는 전기 신호로 전환될 수 있다.
본 발명에 따른 전기기계적 변환기 장치의 또 다른 실시양태에 따르면, 생성된 전기 신호를 더 처리하거나 생성된 전기 에너지를 사용하기 위해, 다층 복합체에 전기 접속가능한 회로 배열이 제공될 수 있다. 회로 배열은 적절한 방식으로 전기 전도성 층에 접속될 수 있다. 회로 배열은 전압 또는 전류와 같은 전기 신호를 더 처리하고/거나 전기 에너지를 적어도 일시적으로 저장하기 위해 아날로그 및/또는 디지털 요소를 가질 수 있다. 예를 들어 적합한 전기용량 요소가 저장 장치로 상기 회로 배열에 제공될 수 있다. 회로 배열은 또한 상기 다층 복합체의 적어도 일부 전극에 전압이 인가될 수 있는 방식으로 배열될 수도 있다. 회로 배열은 전기기계적 변환기 장치의 원하는 기능에 따라 고안될 수 있음이 이해될 것이다.
본 발명에 따른 전기기계적 장치의 바람직한 실시양태에 따르면, 이는 전기 에너지로 전환된 기계적 에너지에 의해 회로 배열이 자율적으로 작동가능하도록 제공될 수 있다. 달리 말하면, 회로 배열은, 특히 추가의 에너지 공급과 무관하게, 오직 장치에 작용하는 기계적 힘의 변화에 의해서만 작동될 수 있다. 추가의 에너지 공급을 위한 추가의 에너지 저장 장치가 필요하지 않다. 그러나, 에너지 저장 장치는, 기계적 힘의 변화에 의해 발생되는 전기 에너지의 저장, 특히 일시적 저장을 위해 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 생성된 전기 에너지는 축전기, 슈퍼축전기(supercapacitor) 및/또는 배터리와 같은 저장 장치에 수집될 수 있다. 이는 전기기계적 변환기 장치의 단일 작동에 의해 불충분한 에너지가 제공될 수 있고, 대신 다수의 작동이 필요한 경우에 필요할 수 있다. 일단 충분한 에너지가 수집되면, 원하는 작동이 수행될 수 있다.
변형예로, 회로 배열은 에너지 공급을 포함할 수 있다. 예를 들어 에너지 저장 장치의 형태인 추가의 에너지 공급은, 다층 복합체에 의해 생성될 수 있는 전기 에너지가 하나 이상의 원하는 작용을 수행하는 데 불충분할 경우, 필요할 수 있다. 예를 들어, 에너지는 다층 복합체의 특정의 컴팩트한, 특히 편평한 디자인 때문에, 및/또는 수행되어야 할 기능 때문에 불충분할 수도 있다.
회로 배열은 상기 회로 배열이 전기 에너지로 전환된 기계적 에너지에 의해 비작동(idle) 상태로부터 작동 상태로 이동될 수 있도록 바람직하게 배열될 수 있다. 달리 말하면, 회로 배열은 휴면 상태로부터 소생될 수 있다. 다음, 배터리와 같은 에너지 저장 장치로부터 에너지가 공급될 수 있다. 적어도 하나의 작용을 수행한 후, 회로 배열은 다시 비작동 상태로 (자동적으로) 이동할 수 있다. 에너지 저장 장치의 수명은 이러한 방식으로 상당히 연장될 수 있다. 예를 들어, 20년의 수명이 수득될 수 있다 (예를 들어 리튬-이산화망가니즈 배터리를 사용). 프로세서, 저장 장치 등을 포함하는 더 광범위한 회로 배열이 적은 유지비용 및 긴 수명을 가지고 제조될 수 있다.
유리한 실시양태에 따르면, 회로 배열은 신호 전송을 위한 전송 요소를 포함할 수 있다. 특히, 이는 짧은 펄스, 데이터그램 등과 같은 전파 신호를 송신하기 위한 전송 요소일 수 있다. 전송 요소는 예를 들어 안테나 배열을 가질 수 있다. 전파 신호는 예를 들어 원격 수신기로 송신될 수 있다. 상기 수신기는 작동기를 포함할 수 있고, 예를 들어 히터 또는 조명 장치와 같은 소비자를 제어할 수 있다.
전파 신호는 또한, 예를 들어 송신기를 허용하는 독특한 확인자, 달리 말하면 확인되어야 할 전기기계적 변환기 장치를 가질 수 있다. 상응하는 장치가 예를 들어 보안 시스템 또는 개인 모니터링 시스템에 사용될 수 있다. 작동자는 확인자로부터 위치할 수 있다.
변환기 장치에서, 기계적 압력에 의해 작동을 촉발하는 것이 가능하다. 그러나, 사용자는, 특히 상기 변환기 장치가 매우 짧은 작동기 스트로크를 가질 경우, 그의 접촉이 실제로 등록되었는지 여부를 확신할 수가 없다. 전기기계적 변환기 장치의 작동이 실제로 촉발되었음에 대한 피드백을 사용자에게 제공하기 위해, 전기기계적 변환기 장치의 다층 복합체는, 바람직한 실시양태에 따르면, 사용자 인터페이스에 의해 촉각 피드백이 주어지는 방식으로 고안될 수 있다. 촉각 피드백은 예를 들어 진동 및/또는 (반대)압력에 의해 주어질 수 있다.
촉각 피드백을 위한 본 발명에 따른 전기기계적 변환기 장치의 또 다른 바람직한 실시양태에 따르면, 미리 설정 가능한 주파수로 적어도 0.1 μm, 바람직하게는 적어도 10 μm의 엘라스토머 층의 두께 변화가 생성되도록 하는 방식으로 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층에 전압이 인가될 수 있다. 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층의 표면에 위치한 2개의 전극에 적어도 전기장, 특히 교류의 전기장이 인가될 수 있다. 상기 전기기계적 변환기 장치가 사용자의 손가락으로 작동될 경우, 예를 들어, 적절한 촉각 피드백이 얻어지는 것은 두께 및 주파수의 변화에 의존한다는 것이 인식되었다. 200 내지 250 Hz의 주파수 범위에서 사람의 손가락은 대략 0.1 μm의 지각 문턱을 가지고 가장 민감하다는 것이 특히 인식되었다. 다른 주파수 범위에서는, 예를 들어 다수의 유전성 엘라스토머 층을 제공함으로써 더 큰 두께 변화가 이루어질 수 있다. 사용자는 짧은 작동기 스트로크에서도 우수한 촉각 피드백을 얻는다.
사용자 인터페이스는 또한 하나 이상의 작용을 촉발하기 위한 세그먼트로서 고안될 수 있다. 또 다른 실시양태에 따르면, 사용자 인터페이스는 제1 작용을 촉발하기 위한 제1 세그먼트와 제2 작용을 촉발하기 위한 적어도 제2 세그먼트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 각각의 세그먼트는 작용들을 상이하게 촉발하도록 별도의 다층 복합체에 접속될 수 있다. 작동기 조절은 또한, 예를 들어 추가의 작동을 수행하기 위해, 3개 이상의 세그먼트로 분할될 수도 있음이 이해될 것이다.
또 다른 실시양태에 따르면, 전기기계적 변환기 장치는 스위치 장치와 같은 센서 장치일 수 있다. 예를 들어, 전기기계적 변환기 장치는 촉각 센서, 플랫(flat) 센서 또는 플로어(floor) 센서일 수 있다.
통상적 디자인의 촉각 센서는 2개 이상의 피에조 층을 가지고 바람직하게 형성될 수 있다. 이는 예를 들어 대략 2 mm 이하의 작동기 스트로크를 가능하게 한다. 또한 2개 이상의 피에조 층은 예를 들어 대략 5N 이하의 힘을 허용한다. 예를 들어 대략 2 mm 이하의 작동기 스트로크 및 대략 5N 이하의 힘을 가지고, 기계적 및 전기적 조절에 의해 충분히 큰, 일시적으로 저장된 전기 에너지를 생성할 수 있으며, 그 덕분에 무선 로커(rocker) 버튼과 같은 자율적인 촉각 센서가 작동될 수 있다.
시각적으로 매력적인, 특히 편평한 디자인의 경우, 플랫 센서는 오직 하나의 피에조 층과 하나의 유전체 엘라스토머 층을 가질 수 있다. 그러한 플랫 센서 (감지될 수 없는)에서는, 500 μm 미만의 작동기 스트로크가 수득될 수 있다. 플랫 센서는 1N 미만의 힘으로 작동될 수 있다. 플랫 센서의 작동의 확인으로서의 촉각 피드백은 특히 유전성 엘라스토머 층을 통해 제공될 수 있다. 촉각 피드백과 더불어, 피드백 신호가 작동될 요소로부터 사용자에게 전달될 수 있다. 예를 들어, 전파 신호가 송신될 수 있다.
전기기계적 장치의 또 다른 가능한 응용은 지능 플로어 요소 (스마트 카펫)와 같은 플로어 센서이다. 상기 장치는 예를 들어 100 cm2 이상의 표면적을 가질 수 있는 타일의 형태로 형성될 수 있다. 상기 타일은 또한 대략 1 mm의 깊이를 가질 수 있다. 상기 플로어 요소는 특히 다수의 피에조 층을 가질 수 있다. 대략 100N 이상의 작동하는 힘이 가능하다. 300 μJ을 초과하는 에너지량이 이러한 방식으로 수득될 수 있다. 에너지 회수 기능과 더불어, 상기 다층 복합체는, 예를 들어 타일 위를 걷는 작동자의 위치를 파악하는 센서 요소로 사용될 수 있다.
촉각 센서, 플랫 센서 또는 플로어 센서는 예를 들어 건물 자동화 시스템 또는 환자 모니터링과 같은 개인 모니터링에 사용될 수 있다. 기계적 부하 아래 상응하는 센서는 예를 들어 하나 이상의 수신기에 신호를 송신할 수 있다. 수신된 신호는 그 후 처리되고, 알람과 같은 작용이 촉발되거나, 소비자가 활성화 또는 비활성화될 수 있다.
예를 들어, 다수의 플로어 센서가 빌딩에 제공되고 각 센서에 고유의 확인자(identifier)가 배정될 수 있다. 모니터링 시스템에서, 사용자는, 센서가 작동될 때 그것이 그 확인자를 처리 장치로 송신하는 과정에 의해 위치 파악되며 따라서 작동자의 위치가 추정되게 한다.
전기 출력 변수가 재현가능하고 장기 안정성을 제공하고 예를 들어 개인 또는 대상의 체중과 관련될 경우, 측정된 "체중"은 라디오그램으로 일체화되어 지능 플로어 위의 사람 또는 차량에 대한 추가의 정보를 제공할 수 있을 것이다. 이는 예를 들어 노인학에서 및 모든 형태의 AAL (주위의 도움을 받는 생활)에서 흥미있는 응용을 발생시킨다.
촉각 센서는 또한 무선으로 해당 장치를 열기 위한 열쇠, 예컨대 자동차 열쇠 또는 문의 열쇠에 사용될 수도 있다. 상응하는 자동차 열쇠는 예를 들어 자율적으로 사용될 수 있다.
추가의 변형예에 따르면, 본 발명에 따른 다층 복합체 또는 본 발명에 따른 전기기계적 장치는 다른 응용을 위해, 예컨대 키보드 또는 터치패드용 구조화된 압력 센서, 가속화 센서, 마이크, 확성기, 의학 공학에서 응용을 위한 초음파 변환기, 해양 공학 또는 재료 시험에 사용될 수도 있음이 이해될 것이다. 일반적으로 기계적 압력 센서로서의 응용은 또한 자동화 공학 및 자동차 공학에도 가능한데, 후자의 경우 예를 들어 운전대 센서 또는 시트 센서로 가능하다.
바람직하게 사용되는 재료의 높은 감도는 또한 센서가 단지 약간 항복하지만 그 외에는 강성인 플레이트의 아래에 사용될 수 있게 한다. 이러한 특성은 예를 들어, 스크린텍(Screentec)(핀란드)의 제품과 같은 얇은 스틸판을 갖는 반달(vandal)-방지 키패드에 사용되지만, 예를 들어 상기 언급된 "스마트 카펫" 센서 응용에도 사용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면은 제1 전기 전도성 층과 제2 전기 전도성 층 사이에 위치한 적어도 2개의 전기활성 층을 가지며, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층의 사이에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층이 위치하고, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층 중 적어도 하나가 피에조 층이며, 여기서 상기 적어도 2개의 전기활성 층 중 적어도 다른 하나는 유전성 엘라스토머 층인 다층 복합체의 제조 방법이다. 상기 방법은 적어도 하나의 피에조 층을 제공하고, 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층을 제공하고, 상기 피에조 층을 상기 유전성 엘라스토머 층에 연결하는 단계를 포함하며, 여기서 상기 피에조 층을 유전성 엘라스토머 층에 연결하기 전에 적어도 하나의 전기 전도성 층이 상기 피에조 층 및/또는 유전성 엘라스토머 층에 적용된다.
제공되는 피에조 층은 예를 들어 바람직하게는 양면 상에 적어도 부분적으로 전기 전도성 층이 제공될 수 있다. 다음, 유전성 엘라스토머 층이 상기 전기 전도성 층들의 적어도 하나에 바람직하게는 직접 연결될 수 있다. 추가의 단계에서, 상기 유전성 엘라스토머 층에는 또한 적어도 부분적으로 추가의 전기 전도성 층이 제공할 수 있다. 유전성 엘라스토머 층은 바람직하게는 양면 상에 전기 전도성 층이 먼저 코팅될 수 있음이 이해될 것이다. 피에조 층이 그 후에 적용될 수 있다.
본 발명의 추가의 변형예에 따르면, 추가의 피에조 층 및/또는 추가의 유전성 엘라스토머 층이 추가의 단계에서 배치될 수 있음이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 2개의 전기 전도성 층 사이에 위치하는, 적어도 하나의 피에조 층과 하나의 유전성 엘라스토머 층을 포함하는 다층 복합체는 같은 구성의 다층 복합체와 함께 단계적으로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법의 제1 실시양태에 따르면, 상기 유전성 엘라스토머 층 또는 피에조 층은 상기 전기 전도성 층에 적층될 수 있다. 이는 간단한 방식으로 상응하는 층간의 특히 우수한 접촉을 초래한다.
본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시양태에 따르면, 유전성 엘라스토머 층 또는 피에조 층에 적어도 부분적으로 전도성 층이 인쇄될 수 있다. 예를 들어, 구조화된 전극이 인쇄될 수 있다. 인쇄 방법은 간단한 방식으로 수행될 수 있다. 특히, 다층 복합체의 대량 생산이 높은 생산 속도로 가능하다.
본 발명에 따른 다층 복합체, 본 발명에 따른 전기기계적 변환기 장치 및 다층 복합체를 제조하기 위한 본 발명에 따른 방법을 수정하고 더 개발하기 위한 다수의 가능성이 이제 존재한다. 이와 관련하여, 먼저 이하의 독립항에 따른 종속항들을, 다음으로는 도면과 관련하여 실시양태 예의 상세한 설명을 참고한다. 도면은 다음과 같다:
도 1은 본 발명에 따른 다층 복합체의 제1 실시양태 예의 개략도를 나타내고;
도 2는 본 발명에 따른 다층 복합체의 제2 실시양태 예의 개략도를 나타내며;
도 3은 본 발명에 따른 다층 복합체의 제3 실시양태 예의 개략도를 나타내고;
도 4는 본 발명에 따른 전자기 변환기 장치의 제1 실시양태 예의 개략도를 나타내고;
도 5는 본 발명에 따른 다층 복합체의 제조 방법의 제1 실시양태 예의 순서도를 나타내며;
도 6은 본 발명에 따른 다층 복합체의 제조 방법의 제2 실시양태 예의 순서도를 나타낸다.
같은 참고부호는 이후 동일한 요소에 대하여 사용된다.
도 1은 본 발명에 따른 다층 복합체(2)의 제1 실시양태 예의 개략도를 나타낸다. 도시된 다층 복합체(2)는 2개의 전기활성 층(4 및 6)을 포함한다.
전기활성 층(4)은 유전성 엘라스토머 층(4)이다. 유전성 엘라스토머 층(4)은 유리하게는 상대적으로 높은 유전 상수를 갖는다. 더 나아가서, 유전성 엘라스토머 층(4)은 유리하게는 낮은 기계적 강성을 갖는다. 이는 대략 300%에 이르는 가능한 연신값을 초래한다. 유전성 엘라스토머 층(4)은 특히 작동기 응용에 사용될 수 있다.
제2 전기활성 층(6)은 피에조 층(6)으로 형성된다. 도시된 피에조 층(6)은 예를 들어 적합한 피에조 중합체로부터 형성될 수 있고, 예를 들어 피에조 중합체 필름 또는 페로일렉트릿 필름일 수 있다. 도시된 피에조 층(6)은 중합체 박판 구조를 갖는다. 중합체 박판 구조는 (의도적으로) 도입된 공동(10)을 갖는다.
공동(10)을 생성하기 위해, 예를 들어, 파곡에서 서로 연결되어 있는 편평한 중합체 층 및 물결-모양의 중합체 층이 제공될 수 있다. 피에조 층(6)의 또 다른 실시양태에서는, 2개의 편평한 중합체 층이 리브(rib)에 의해 연결되어 공동(10)을 형성할 수 있다.
피에조 층(6)은 피에조 층(6)이 다층 복합체(2)에 위치하기 전에 전기적으로 충전될 수 있다. 전기적 충전 또는 편극화는 예를 들어 직접 충전 또는 코로나 방전에 의해 수행될 수 있다. 충전 또는 편극화는 피에조 층(6)에 지속되는 압전성 특성을 부여한다. 피에조 층(6)은 특히 센서 응용 및/또는 에너지 수확을 위해 사용될 수 있다.
도 1로부터, 유전성 엘라스토머 층(4)과 피에조 층(6) 사이에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층(8)이 위치한다는 것이 또한 추정될 수 있다. 다수의 층 및/또는 완전한 층이 위치할 수도 있음이 이해될 것이다. 상기 전도성 층(8)은 바람직하게는 유전성 엘라스토머 층(4) 및/또는 피에조 층(6)에 대면하여 연결될 수 있다. 전기 전도성 서브 층(8)은 특히 전극으로 고안될 수 있다. 전극은 예를 들어 금속, 금속 합금, 전도성 올리고머 또는 중합체, 전도성 산화물 및/또는 전도성 충전제가 충전된 중합체로부터 형성될 수 있다.
2개의 전기활성 층(4 및 6)은 또한 2개의 추가 전기 전도성 층(12 및 14)의 사이에 위치한다.
층(14)는 피에조 층(6) 상에 적용되고, 특히 피에조 층(6)의 전 표면을 실제로 덮을 수 있다. 전기 전도성 층(12)은 유전성 엘라스토머 층(4) 상에 적용될 수 있다. 예를 들어 세그먼트화된 층(12)이 제공될 수 있다. 전기 전도성 층(12 및 14) 역시 바람직하게는 금속을 기재로 형성된다.
적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층(4) 및 적어도 하나의 피에조 층(6)을 포함하는 혼성 다층 복합체(2)는 특히 3가지 기능이 합쳐질 수 있고 하나의 다층 복합체로 입수가능하게 된다는 것을 특징으로 한다. 특히, 작동기, 에너지 수확 및 센서의 기능이 하나의 다층 복합체에 의해 제공된다.
유전성 엘라스토머 층에서 층의 표면적은 전기장이 인가될 때 변하지만, 페로일렉트릿 필름에서는 층의 두께가 (두께만이) 실질적으로 변한다. 두 종류의 층의 배열은, 모양의 변화가 층(4 및 6)의 표면에 수직인 방향 X에서만 실질적으로 이루어질 수 있음을 의미한다. 즉 다층 복합체(2)의 두께는 변할 수 있고, 달리 말하면 다른 방향에서 모양의 실질적인 변화 없이, 증가 또는 감소될 수 있다. 다른 방향에서 모양의 변화는 응용에 따라서는 허용가능할 수도 있음이 인지되어야 한다.
도 2는 또한 본 발명에 따른 다층 복합체(2.1)의 추가의 실시양태를 보여준다. 도 2로부터 추정될 수 있듯이, 다층 복합체(2.1)는 도 1에 따르면 2개의 다층 복합체(2)를 갖는다. 특히, 다층 복합체(2)는 거울-역전된 배열로 서로의 위에 위치한다. 단 하나의 전기 전도성 층(12)만이 제공되거나 다층 복합체(2)의 두 층(12)이 서로 연결되어 하나의 층(12)을 형성함이 이해될 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 복합체(2.2)의 제3 실시양태 예를 나타낸다. 다층 복합체(2.2)는 예를 들어 도 2에 따른 2개의 단계적으로 형성된 다층 복합체(2.1)를 포함한다. 추가의 단계적 형성이 가능함이 이해될 것이다. 단 하나의 층(14)만이 제공되거나 다층 복합체(2.2)의 2개의 층(14)이 서로 연결되어 하나의 층(14)을 형성할 수 있음이 또한 이해될 것이다.
본 발명의 다른 변형예에 따르면, 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층과 적어도 하나의 피에조 층이 제공될 경우 복합체 층이 임의의 다른 형태로 구성될 수 있음이 또한 이해될 것이다. 예를 들어, 하나 (이상)의 엘라스토머 층(들)과 함께 2개 이상의 피에조 층이 제공될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 전기기계적 변환기 장치(16)의 실시양태 예의 개략도를 나타낸다. 전기기계적 변환기 장치(16)은 예를 들어 촉각 센서, 플랫 센서 또는 지능 플로어 요소와 같은 스위치로 고안될 수 있다. 특히, 변환기 장치(16)는 건물 자동화 시스템에 사용될 수 있다. 즉 변환기 장치(16)는 히터, 조명, 차광 장비 등을 조절하기 위해, 또는 노인학 (활동성 및 저하 감지) 또는 보안 기술에 사용될 수 있다.
전기기계적 변환기 장치(16)는 추가 설명의 관점에서 상세히 나타내지 않은 다층 복합체(18)를 포함한다. 예를 들어, 도 1 내지 3에 따른 다층 복합체(2, 2.1 또는 2.2)가 사용될 수 있다.
다층 복합체(18)의 디자인은 특히 전기기계적 변환기 장치(16)의 응용에 의해 통제될 수 있다.
통상의 디자인의 촉각 센서가 2개 이상의 피에조 층(6)과 함께 바람직하게 형성될 수 있다. 이는 예를 들어 대략 2 mm 이하의 작동기 스트로크를 가능하게 한다. 또한, 2개 이상의 피에조 층(6)은 예를 들어 대략 5 N에 이르는 기계적 힘이 전기 에너지로 전환될 수 있음을 의미한다.
반대로, 플랫 센서는 가능한 한 작은 수의 층 및/또는 적은 두께를 갖는 층들을 가질 수 있다. 예를 들어, 플랫 센서는 하나의 피에조 층과 하나의 유전성 엘라스토머 층을 가질 수 있다. 그러한 플랫 센서에서, 500 μm 미만의 (감지될 수 없는) 작동기 스트로크가 수득된다. 플랫 센서는 1N 미만의 힘으로 작동될 수 있다. 플랫 센서의 작동의 확인으로서 촉각 피드백은 특히, 유전성 엘라스토머 층에 전압을 인가함으로써 제공될 수 있다. 촉각 피드백과 더불어, 피드백 신호는 작동될 요소로부터 사용자에게 전달될 수 있다. 이는 예를 들어 전파 신호를 통해 수행될 수 있다.
변환기 장치(16)의 추가의 가능한 응용은 지능 플로어 요소와 같은 플로어 센서이다. 변환기 장치(16)는 예를 들어 100 cm2 이상의 표면적을 가질 수 있는, 예를 들어 타일의 형태로 형성될 수 있다. 상기 타일은 또한 대략 1 mm의 깊이를 가질 수 있다. 상기 플로어 요소는 특히 다수의 피에조 층을 가질 수 있다. 100N 이상의 작동하는 힘이 가능하다. 300 μJ을 초과하는 에너지량이 이러한 방식으로 수득될 수 있다.
다층 복합체(18), 특히 상단 전극은 사용자 인터페이스(20)에 접속될 수 있다. 사용자 인터페이스는 사용자에 의해 작동될 수 있는, 달리 말하면 원하는 기능을 발생시키기 위해 예를 들어 거기에 압력이 적용된 표면인 것으로 이해된다.
사용자 인터페이스(20)는 원리적으로 임의의 방식으로 고안될 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스(20)는, 예를 들어 서로 시각적으로 상이한 제1 세그먼트(20.1)와 제2 세그먼트(20.2)를 가질 수 있다. 제1 세그먼트(20.1)는 제1 작용을 위해 제공되고, 제2 세그먼트(20.2)는 제2 작용을 위해 제공될 수 있다. 단지 2개 초과의 세그먼트 또는 단지 1개 초과의 세그먼트가 제공될 수도 있음이 이해될 것이다.
회로 배열(22)이 다층 복합체(18)에 접속될 수 있다. 회로 배열(22)은 다층 복합체(18)의 전극에 접속될 수 있다. 회로 배열(22) 및 다층 복합체(18)는 하나의 하우징 (도시되지 않음) 내에 일체화되거나 모듈식 구조일 수 있다. 모듈식 구조는 예를 들어 다양한 기능을 얻기 위해 상이한 요소의 융통성있는 조합을 가능하게 한다.
회로 배열(22)은 전기기계적 변환기 장치의 작동에 기인하는 전기 신호에 기초하여 작용을 일으키도록 설정될 수 있다. 예를 들어, 전송 요소(24)가 회로 배열(22)에 제공될 수 있다. 다층 복합체(18)로부터 전기 신호를 수신하면, 상기 전송 요소(24)는 정보의 항목이 송신되도록 할 수 있다. 특히 전파 신호가 송신될 수 있다. 유선의 인터페이스가 그 대신에 또는 그와 더불어 제공될 수도 있다.
송신되는 정보는 하나 이상의 수신기(28.1, 28.2)에 의해 수신될 수 있다. 수신기(28.1, 28.2)는 수신되는 정보에 따라, 소비자(도시되지 않음)를 제어하도록 작동기를 포함하거나 작동기에 접속될 수 있다. 이미 전술한 바와 같이, 예를 들어 히터 등이 제어될 수 있다. 또한, 예를 들어 독특한 식별자와 같은 수신된 정보가 작동자의 위치를 추정할 수 있게 할 수 있다.
회로 배열(22)에 예를 들어 전파 신호를 생성할 에너지를 공급하기 위한 하나의 가능성은 사용자 인터페이스(20) 상에 작용하는 기계적 힘을 사용하는 데 있다. 이미 전술한 바와 같이, 피에조 층(6)은 에너지 수확에 특히 적합하다. 전술한 촉각 센서에서, 예를 들어 전기 에너지로 전환된 기계적 에너지는 전파 신호를 송신하는 데 충분할 수 있다. 특히, 생성된 전기 에너지를 수집하고 그를 예를 들어 축전기, 슈퍼축전기 또는 배터리에 의해 일시적으로 저장하는 것이 가능하다. 작용을 수행하기 위해 충분한 양의 에너지가 일단 저장되었으면, 상기 작용이 수행될 수 있다. 자율적 전기기계적 변환기 장치(16)가 제공될 수 있다.
회로 배열(22)은 배터리와 같은 에너지 저장 장치(26)를 임의로 포함할 수 있다. 에너지 저장 장치(26)는 특히, 기계적 힘의 변화에 의해 생성될 수 있는 전기 에너지가 회로 배열(22)의 자율적 조작에 불충분할 경우에 필요할 수 있다. 예를 들어 하나의 피에조 층(6)만을 포함할 수 있는 플랫 센서의 경우가 그러하다. 사용가능한 공간을 감안하면, 예를 들어 대략 100 pJ의 에너지가 생성될 수 있다. 이러한 에너지는 회로 배열(22)을 비작동 상태로부터 작동 상태로 이동시키는 데, 달리 말하면 소생시키는 데 사용될 수 있다. 회로 배열(22)은 이때 적어도 하나의 원하는 기능을 수행하도록 에너지 저장 장치(26)에 의해 에너지를 공급받을 수 있다. 회로 배열은 이제 바람직하게는 자동적으로 다시 비작동 상태로 이동될 수 있다.
그러한 전기기계적 변환기 장치(16)에서, 대기 전류 소모는 에너지 저장 장치(26)의 자가-방전에 가깝다. 상기 소생 에너지는 오직 기계적 힘의 변화에 의해서만 생성될 수 있다. 예를 들어 20년을 초과하는 수명이 얻어질 수 있다 (예를 들어 리튬-이산화망가니즈 배터리를 사용).
에너지 저장 장치는 또한 회로 배열에 의해 수행되어야 할 작업이 기계적 힘의 변화에 의해 제공될 수 있는 것보다 많은 에너지를 필요로 할 경우에 필요할 수 있다. 여기서 회로 배열은 프로세서, 저장 장치 또는 인터페이스와 같은 추가의 요소를 포함할 수 있음이 이해될 것이다.
회로 배열(22)은 또한, 두께 변화를 생성하도록 전기장이 작동기 응용에 인가될 수 있는 방식으로 유전성 엘라스토머 층(4)의 전극에 적어도 접속될 수 있다. 예를 들어, 촉각 피드백이 전기기계적 변환기 장치(16)의 작동기 기능에 의해 사용자에게 주어질 수 있다. 즉, 200 내지 250 Hz의 주파수를 갖는 교류 전기장이 생성될 수 있다. 적어도 0.1 μm, 바람직하게는 10 μm의 전기기계적 변환기 장치(16)의 두께 변화가 예를 들어 상기 교류 전기장에 의해 생성될 수 있다. 사람의 손가락은 정확하게 상기 파라미터 값에서 특히 민감하다는 것이 인식되었다.
도 5는 본 발명에 따른 다층 복합체의 제조 방법의 제1 실시양태 예를 나타낸다.
제1 단계(601)에서는, 예를 들어 페로일렉트릿 필름과 같은 피에조 층(6)이 제공될 수 있다. 제2 단계(602)에서는, 전기 전도성 서브 층(8)이 예를 들어 코팅에 의해 피에조 층(6)의 적어도 한 면에 적용될 수 있다. 다음, 단계(603)에서는, 준비된 유전성 엘라스토머 층(4)이 예를 들어 적층에 의해 상기 적어도 하나의 전기 전도성 층(8)에 적용될 수 있다. 피에조 층(4) 및 유전성 엘라스토머 층(6)을 갖는 다층 복합체(2.1)가 간단한 방식으로 제조될 수 있다.
처리 단계의 순서는 원리적으로 무작위임이 이해될 것이다. 특히, 변형예로, 유전성 엘라스토머 층(4)이 제1 단계에서 제공될 수 있고, 이는 그 후 먼저 전기 전도성 층(8)을 제공할 수 있다. 그 후 피에조 층(6)이 제공될 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 다층 복합체의 제조 방법의 추가의 실시양태 예를 나타낸다.
제1 단계(701)에서는, 페로일렉트릿 필름과 같은 피에조 층(6)이 먼저 제공될 수 있다.
제2 단계(702)에서는, 피에조 층(6)이 바람직하게는 전기 전도성 층(8, 14)으로 양면 상에 코팅될 수 있다. 특히 피에조 층(6)은 양면 상 전 표면에 걸쳐 코팅될 수 있다. 전면 코팅과 더불어, 상기 피에조 층은 전기 전도성 층(8 또는 14)으로 각각 단지 부분에만 코팅될 수도 있다. 구조화된 전극이 제조될 수 있다. 이러한 방식으로 특히, 액티브 및 패시브 영역이 만들어질 수 있다.
다음, 단계(703)에서, 유전성 엘라스토머 층(4), 특히 엘라스토머 필름이 상단 또는 바닥의 전기 전도성 층(8, 14) 상에 적층될 수 있다.
유전성 엘라스토머 층(4)은 (단지) 부분에만 적층되는 것이 바람직할 수 있다. 이는 유전성 엘라스토머 층(4) 및 피에조 층(6)의 상이한 연신값 때문에 특히 유리할 수 있다.
다음 단계(704)에서, 유전성 엘라스토머 층(4)은 다시 그 상부 면에, 바람직하게는 세그먼트화된 전기 전도성 층(12), 예컨대 구조화된 전극이 인쇄될 수 있다. 구조화된 전극은 특히 패시브 및 액티브 영역을 특징으로 한다. 다층 복합체(2)의 이어지는 작동에서, 이는 이러한 방식으로 접지점으로부터 단리될 수 있다.
상기 다층 복합체(2)는 또한 같은 구조의 다층 복합체(2)에 대하여 거울-역전된 배열로, 특히 적층 (단계(706))에 의해 연결될 수 있다. 층(12)은 예를 들어 서로 연결될 수 있다.
다층 복합체는 상기 다층 복합체(2.1)의 둘 이상을 단계적으로 진행함으로써 임의로 제조될 수 있다 (단계(707)). 예를 들어, 2개의 다층 복합체(2.1)가 쌓기, 접착 또는 적층에 의해 단계적으로 진행될 수 있다.
추가의 단계(708)에서, 제조된 다층 복합체를 미리 설정 가능한 치수를 갖는 원하는 모양으로 만들 수 있다. 예를 들어, 개개의 다층 복합체를 천공할 수 있다.
추가의 방법에서, 제조된 다층 복합체는 그 후 회로 배열에 전기 접속될 수 있다. 특히 회로 배열은 전극으로 고안된 전기 전도성 층에 접속될 수 있다.
여기서도 역시 본 발명의 다른 변형예에 따라 다양한 순서의 단계들이 가능하며 이는 특히 다층 복합체의 구체적인 실시양태에 의존할 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 2개의 동일한 층이 서로 먼저 연결되고, 그 다음에야 또 다른 종류의 층이 적용될 수 있다.

Claims (15)

  1. - 제1 전기 전도성 층(12)과 제2 전기 전도성 층(14) 사이에 위치하는 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6)을 포함하며,
    - 여기서 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 사이에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층(8)이 위치하고,
    - 여기서 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 중 적어도 하나는 피에조 층(6)이며,
    적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 중 적어도 다른 하나는 유전성 엘라스토머 층(4)인 것
    을 특징으로 하는 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18).
  2. 제1항에 있어서,
    - 제1 전기 전도성 층(12)과 제2 전기 전도성 층(14) 사이에 적어도 하나의 추가의 피에조 층(6)이 위치하고/거나,
    - 제1 전기 전도성 층(12)과 제2 전기 전도성 층(14) 사이에 적어도 하나의 추가의 유전성 엘라스토머 층(4)이 위치하는 것
    을 특징으로 하는 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18).
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 피에조 층(6)이 페로일렉트릿 층인 것을 특징으로 하는 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18).
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 피에조 층(6)이 폴리카르보네이트, 과플루오린화 또는 부분 플루오린화된 중합체 및 공중합체, 폴리테트라플루오로에틸렌, 플루오로에틸렌 프로필렌, 퍼플루오로알콕시에틸렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리이미드, 폴리에테르이미드, 폴리에테르, 폴리메틸 (메트)아크릴레이트, 시클릭 올레핀 중합체, 시클릭 올레핀 공중합체 및/또는 폴리올레핀을 포함하는 군으로부터 선택된 물질을 포함하고/거나,
    - 유전성 엘라스토머 층(4)이 폴리우레탄 엘라스토머, 실리콘 엘라스토머 및/또는 아크릴레이트 엘라스토머를 포함하는 군으로부터 선택된 물질을 포함하는 것
    을 특징으로 하는 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18).
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18)를 포함하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  6. 제5항에 있어서, 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18)가 사용자 인터페이스(20)에 접속되되, 사용자 인터페이스(20) 상에 작용하는 기계적 힘의 변화가 전기 신호 및/또는 전기 에너지로 전환될 수 있도록 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서, 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18)에 접속가능한 전기 회로 배열(22)이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 회로 배열(22)이 전기 에너지로 전환된 기계적 에너지에 의해 자율적으로 작동될 수 있거나,
    - 회로 배열(22)이 전력 공급부(26)를 포함하며, 여기서 회로 배열(22)이 전기 에너지로 전환된 기계적 에너지에 의해 비작동 상태로부터 작동 상태로 이동될 수 있는 것
    을 특징으로 하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 회로 배열(22)이 신호 전송을 위한 전송 요소(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  10. 제9항에 있어서, 촉각 피드백을 위해 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층(4)에 전압이 인가되되, 미리 설정 가능한 주파수로 적어도 0.1 μm의 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18)의 두께 변화가 생성되도록 인가되는 것을 특징으로 하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  11. 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 사용자 인터페이스(20)가 제1 작용을 촉발시키기 위한 제1 세그먼트(20.1) 및 제2 작용을 촉발시키기 위한 적어도 제2 세그먼트(20.2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  12. 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 기계적 압력 센서, 특히 촉각 센서, 플랫 센서 또는 플로어 센서인 것을 특징으로 하는 전기기계적 변환기 장치(16).
  13. - 적어도 하나의 피에조 층(6)을 제공하고,
    - 적어도 하나의 유전성 엘라스토머 층(4)을 제공하고,
    - 피에조 층(6)을 유전성 엘라스토머 층(4)에 연결하는 것을 포함하며,
    - 여기서 피에조 층(6)을 유전성 엘라스토머 층(4)에 연결하기 전에 피에조 층(6) 및/또는 유전성 엘라스토머 층(4)에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층(8)을 적용하는,
    제1 전기 전도성 층(12)과 제2 전기 전도성 층(14) 사이에 위치하는 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6)을 가지며, 여기서 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 사이에 적어도 하나의 전기 전도성 서브 층(8)이 위치하고, 여기서 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 중 적어도 하나는 피에조 층(6)이며, 적어도 2개의 전기활성 층(4, 6) 중 적어도 다른 하나는 유전성 엘라스토머 층(4)인 다층 복합체(2, 2.1, 2.2, 18)의 제조 방법.
  14. 제13항에 있어서, 유전성 엘라스토머 층(4) 또는 피에조 층이 전기 전도성 서브 층(8)에 적층되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 유전성 엘라스토머 층(4) 또는 피에조 층(6)에 적어도 부분적으로 전도성 층(12, 14)이 인쇄되는 것을 특징으로 하는 방법.
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