Тонкопленочный датчик давления на базе пластифицированного антистатического поливинилхлорида

Полезная модель «Тонкопленочный датчик давления на базе пластифицированного антистатического поливинилхлорида» относится к области сенсоров давления, прежде всего для применений в напольных покрытиях для создания систем охранной сигнализации, и представляет собой тонкопленочный датчик давления, состоящий из тонкой, от 10 мкм до 200 мкм и более, полимерной пленки из поливинилхлорида, пластифицированного с помощью промышленно выпускаемого модификатора типа «А» в соотношении ПВХ:пластификатор=100:(40-80) вес. частей, с нанесенными на ее поверхность локализованными и хорошо проводящими электродами, позволяющий по измерениям сопротивления пленки между электродами судить о внешнем давлении, испытываемом пленкой вблизи расположения электродов. Отличительной особенностью предлагаемого сенсора являются простота и надежность конструкции.

Полезная модель «Тонкопленочный датчик давления на базе пластифицированного антистатического поливинилхлорида» относится к области пленочных датчиков давления, имеющих самые широкие приложения, начиная от автомобилестроения и авиационной техники и кончая применениями в быту. Данная полезная модель предназначена для использования в первую очередь в тех ситуациях, когда не требуется высокой точности определения абсолютной величины давления, а достаточно лишь надежно фиксировать факт резкого локального изменения давления в какой-либо точке поверхности. Основным (но далеко не единственно возможным) приложением данной полезной модели могут служить системы охранной сигнализации, в которых для защиты помещений от несанкционированного доступа достаточно обнаружить и локализовать резкий рост давления на поверхность пола в защищаемом помещении.

Полезная модель имеет предельно простую структуру и состоит из двух проводящих измерительных электродов, между которыми находится тонкая (от 10 мкм до 200 мкм и более) полимерная пленка, состоящая из поливинилхлорида, пластифицированного с помощью специального промышленно выпускаемого пластификатора - так называемого модификатора «А» (ТУ 2494-001-45907714-97), синтезированного на основе патента [I]. Введение указанного пластификатора в соотношении ПВХ:пластификатор=100:(40-80) вес. частей понижает удельное объемное сопротивление пленки от области диэлектриков (~10¹³-10¹⁶ Ом см) до области антистатики (~10⁸ Ом см). В соответствии с опубликованными в литературе данными [2-4], электрическое сопротивление такой пленки оказывается высокочувствительным к изменениям приложенного к пленке внешнего давления, так что измерение сопротивления пленки между электродами позволяет судить о величине внешнего давления. Если распределить измерительные электроды по поверхности пленки, то можно получить картину распределения давления по поверхности пленки, поскольку изменения сопротивления пленки носят локальный характер и зависят от внешнего давления непосредственно вблизи электродов.

В качестве прототипов предлагаемой полезной модели можно указать, в частности, Патент США [6], в котором в качестве сенсора предлагается использовать полимерную пленку с нанесенным на нее проводящим слоем для преобразования механических напряжений и давления в электрический сигнал, однако в этом патенте чувствительным элементом является не полимерная пленка (играющая пассивную роль носителя), а нанесенный на нее проводящий слой. Еще один, менее близкий прототип описан в Патенте США [7], в котором для получения чувствительного к давлению фактора используется не изменение сопротивления самого полимера, а введение в полимер люминофора, свойства которого изменяются при изменении давления. Хотя первый из указанных прототипова формально может быть непосредственно использован для решения сформулированной выше задачи создания охранной сигнализации, он ориентирован в первую очередь на измерения механических напряжений, и оказывается значительно сложнее предлагаемого пленочного датчика.

Список литературы

1. US Patent N 5.576.383, Крыштоб В.И. Method for production of antistatic polymer materials (1996).

2. D.V.Vlasov, L.A.Apresyan, V.I.Klystob, T.V.Vlasova. Investigation of conductivity switching upon action of monoaxial pressure on plasticized PVC films // ArXiv: 1010.6241.

3. Д.В.Власов и др. Письма в ЖТФ, 36, 100 (2010).

4. Д.В.Власов и др. Высокомолекулярные соединения, 53, 1 (2011).

5. D.V.Vlasov et al., in:Polymer Relaxation, eds. P.J.Graham and C.M.Neely, Nova Science Publ., 20H, Ch.6.

6. US Patent N 5437195, Jean-marc Bureau et al., Mechanical sensor produced from a polymer film (1995).

7. US Patent N 0175511, К.Asai, H.Nishide, Functional polymer - with supported pressure-sensitive luminophore, and pressure-sensitive paint and pressure-sensitive element using same (2003).

Тонкопленочный датчик давления, состоящий из тонкой от 10 мкм до 200 мкм и более полимерной пленки из поливинилхлорида, пластифицированного с помощью промышленно выпускаемого модификатора типа «А» в соотношении ПВХ:пластификатор=100:(40-80) вес.ч., с нанесенными на ее поверхность локализованными и хорошо проводящими электродами, позволяющий по измерениям сопротивления пленки между электродами судить о внешнем давлении, испытываемом пленкой вблизи расположения электродов.