[发明专利]通过电泳形成的导电材料

说明书

优先权

本申请要求2011年10月13日提交的S/N 13/272,527的美国专利申请的优先权，该优先权文件全篇地援引包含于此。

发明背景

本发明总地涉及在各种各样的应用中使用的导电聚合和弹性材料，包括但不限于导电粘合剂、导电垫圈和导电膜。

例如导电压敏粘合剂(PSA)的设计已很长时间地存在挑战，至少因为粘合剂强度和柔性大致随着增加的导电性而减小。典型地使用(添加)来提供良好导电性的材料一般是较低柔性的和抑制粘附的。一种制备导电涂层的传统方式是用诸如石墨、银、铜之类的导电微粒填充聚合材料，然后涂覆、晒干和固化聚合物粘结剂(binder)。在这些情形下，导电微粒处于如此这般浓度下：即当微粒各自与至少一种其它的相邻微粒物理接触时形成有导电网络。如此，导电路径是通过复合物提供的。

然而，对于压敏粘合剂来说，如果微粒浓度高得足以形成其中微粒-微粒接触得以维持的网络，则PSA组分的聚合物(例如弹性体)几乎没有机会以高得足以流出从而在衬底和电极之间形成表面-表面接触(即起到粘合剂的作用)的浓度出现。相反，如果PSA组分具有充分的浓度以对衬底作出充分的表面接触，则会截断相邻的导电微粒以使微粒-微粒接触受到中断。

另一类型的导电PSA包括导电球形微粒，其直径等于或大于PSA的厚度。以此方式，可沿微粒的表面携带信号或电流，由此提供沿粘合剂的z维度各向异性的电流。然而，可能危及粘合剂的连续性。

诸如氯化钠或氯化钾之类的盐当处于水介质中时容易溶解，并且它们的离子分裂(分离成正离子和负离子)。分裂的离子可在随后传递电流或信号。因为这个原因，很久以来将盐添加至水，然后将其添加至聚合和弹性材料，以提供良好的导电性。例如，美国专利No.6,121,508披露了一种用于生物医学电极的压敏粘合剂水凝胶。该凝胶材料被披露为至少包括水、氯化钾和聚乙二醇，并被披露为导电的。美国专利No.5,800,685也披露了一种导电粘合剂水凝胶，该导电粘合剂水凝胶包括水、盐、引发剂或催化剂以及交联剂。然而，这些水凝胶的使用一般也需要使用水凝胶一侧(离开患者)的导电表面，该导电表面能够接受离子导电电荷，例如相对昂贵的银/氯化银。

尽管这些水凝胶/粘合剂可能具有良好的导电特性，但是它们经常仅具有一般的粘合特性。另一负面因素是导电性随着改变含水量(例如由汽化造成的改变)而改变，这要求在使用前将水凝胶保持在密封环境中，并且由于汽化只能在随后使用有限的时间段。

美国专利No.7,651,638披露了一种对水不敏感的交流电响应复合物，该复合物包括聚合材料和大量散布在聚合材料中的极性材料(例如有机盐)。选择聚合材料和极性材料，以使它们各自表现出相互吸引，这种相互吸引基本与对其本身的吸引相同。因此，极性材料既不凝结到一起也不大量出现在聚合材料的表面，而是保持悬浮在聚合材料中。这与其它场合中旨在大量出现在该表面的盐的使用(以提供沿表面的导电层，例如用于静电放电)正相反。

然而，美国专利No.7,651,638的复合物保持介电并具有高电阻，并且由于材料的高电阻不适用于某些应用，例如向人类主体提供电刺激(例如在去纤颤和/或经皮电神经刺激等期间所需的)。尽管这些复合物可用来检测来自患者的微量生物电信号，当患者经历去纤颤疗程时由此可能出现问题，因为按照针对去纤颤过载恢复(DOR)的AAMI EC12-2000–4.2.2.4，高电阻可能阻止电过载以足够及时的方式消散。这种电荷消散的失败可能导致关于去纤颤疗程是否已校正病况的不确定性以及是否因此需要将任何进一步的电荷给予患者。

美国专利No.5,082,595披露一种导电压敏粘合剂，该粘合剂包括碳微粒，并且该导电粘合剂被披露为通过以以下这种方式将黑色填充物(碳)引入到压敏粘合剂而制备出：给予导电性但仍然具有足够低的浓度以避免对粘合剂的物理性质(例如粘性(tack))造成不利的影响。特别地，该专利宣称，有机溶剂中碳黑的浆液是在缺乏用以保持碳黑可能形成的结构以及改善碳黑的加湿的高剪切情况下在温和搅拌或搅动下形成的。然而，这种复合物在某些场合下可能无法提供充分的粘性和导电性。这些结构也可能无法被谨慎地配置以仅在连续粘合剂中的特定位置形成导电点位。

因此，仍然需要一种用作导电聚合材料的复合物，它提供导电性但不危及聚合材料的要求特性。

发明概述