EP2191522A2 - Dispositif d'actionneur a membrane electroactive - Google Patents

Dispositif d'actionneur a membrane electroactive

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Publication number
EP2191522A2
EP2191522A2 EP08835106A EP08835106A EP2191522A2 EP 2191522 A2 EP2191522 A2 EP 2191522A2 EP 08835106 A EP08835106 A EP 08835106A EP 08835106 A EP08835106 A EP 08835106A EP 2191522 A2 EP2191522 A2 EP 2191522A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electrodes
membrane
electric field
electroactive
reflection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08835106A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sébastien GAY
Thierry Planas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Renault SAS
Original Assignee
Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Renault SAS filed Critical Renault SAS
Publication of EP2191522A2 publication Critical patent/EP2191522A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80—Constructional details
    • H10N30/87—Electrodes or interconnections, e.g. leads or terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/20—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators
    • H10N30/206—Piezoelectric or electrostrictive devices with electrical input and mechanical output, e.g. functioning as actuators or vibrators using only longitudinal or thickness displacement, e.g. d33 or d31 type devices

Definitions

  • the present invention relates to an electroactive polymer membrane device.
  • the deformation is done by crushing the polymer parallel to the electric field lines.
  • Such a phenomenon can be used for the production of actuators (especially diaphragm pumps) but also for the realization of sensor, the polymer being such that the electric field is altered when it is deformed.
  • EP 1 683 968 discloses a diaphragm pump device comprising a concentric structure of discs of electroactive material separated by electrodes, this structure being bonded to the membrane. This device allows in this precise application not to pierce the membrane. However, this relatively complex solution can not be used in all membrane device applications.
  • the object of the invention is to provide an electroactive device obviating the aforementioned drawbacks and improving the electroactive devices known from the prior art.
  • the electroactive device according to the invention has a simple structure making it possible to avoid making a hole in an electroactive element in order to connect one of the electrodes to a terminal of a voltage generator.
  • the invention also relates to an actuator comprising such an electroactive device.
  • the electroactive device comprises an element made of electroactive material and two electrodes in contact with a first surface of the element. It is characterized in that the two electrodes are intended to be carried at two different electrical potentials and in that a means of reflection of the electric field created between the two electrodes is arranged on a second surface of the element.
  • the electroactive material may be a polymer.
  • the element can be a membrane.
  • the first and second surfaces may be opposite or at least substantially parallel.
  • the reflection means of the electric field may be at least substantially disposed vis-à-vis the electrodes.
  • the electric field reflection means may comprise an integral electrical conductive element or a set of discrete electrical conductive elements.
  • the reflection means may be covered by an insulating coating.
  • the electric field reflection means may comprise electrically conductive grains in an insulating matrix.
  • An insulating coating may cover the assembly formed by the first surface and the electrodes in contact with this surface.
  • the electrodes may have means for connecting them to the two poles of the same voltage generator.
  • the element may have an at least substantially flat shape.
  • the element may have an at least substantially tubular shape, the first surface being the outer surface of this shape and the second surface being the inner surface thereof.
  • the element may have an at least substantially spherical shape, the first surface being the outer surface of this shape and the second surface being the inner surface thereof.
  • an actuator comprises at least one device defined previously.
  • Figure 1 is a diagram of an electroactive device known from the prior art.
  • Figure 2 is a diagram of a first embodiment of an electroactive device according to the invention.
  • Figure 3 is a diagram of an actuator comprising an electroactive device according to this first mode.
  • FIG. 4 is a diagram of an actuator comprising an electroactive device according to a second embodiment.
  • Figure 5 is a diagram of a third embodiment of an electroactive device according to the invention.
  • a first embodiment of an electroactive device mainly comprises an electroactive element 11 such as an electroactive polymer membrane.
  • This membrane has an upper face 12 and a lower face 13, these two faces being opposite and at least substantially parallel.
  • On the upper face 12 are disposed a first electrode 14 and a second electrode 15.
  • the electrodes are directly in contact with the membrane at its upper face.
  • the electrodes are made of an electrically conductive material such as for example a metal or a conductive polymer.
  • Each electrode 14, 15 comprises means 18, 19 making it possible to connect it to a terminal of an electric voltage generator 20.
  • This element comprises for example a plate or a metal film.
  • the floating potential electrode may also not be uniform and / or be composed of conductive grains isolated from each other. It is thus possible to deposit, by spraying, deposition or other on the lower face of the membrane 11, a film constituting a floating potential electrode composed of metal grains, for example a metal powder, taken in a polymer matrix.
  • each electrode on the same side of the membrane being connected to the same pole of a voltage source. It is noted in particular that the effect produced is the same whether the floating potential electrode is made in one piece or by a set of conductive grains discrete or isolated from each other.
  • the electric field is not strictly perpendicular to the membrane at any point. There is, in places, a small parasitic lateral component which causes a slight lateral contraction of the membrane whereas the main field tends to dilate it in this lateral direction.
  • the parasitic field being mainly present in the space between the two electrodes of the upper face, this defect is limited.
  • this device comprising two electrodes on the same membrane face and a floating potential electrode on the other side allows to have electrical connections on one side of the membrane.
  • an insulator 17 is provided.
  • This insulator is flexible to deform with the membrane.
  • the insulator covers the surfaces of the electrodes not in contact with the upper face of the membrane. It can also cover the upper surface of the membrane not in contact with the electrodes.
  • the insulator has a dielectric permittivity much lower than that of the electroactive material constituting the membrane so as to avoid that electric field lines are concentrated in the insulator between the two electrodes.
  • the insulation may for example be applied in one of the following ways: by gluing: a sheet of insulation is glued to the membrane once the electrodes are in place.
  • the dielectric qualities (avalanche field) and mechanical (fatigue in the presence of cyclic stresses, temperature resistance) are as important as those of insulation itself, by deposition: the insulation is melted and applied in thin layers on the membrane, where it solidifies and settles.
  • This method is more particularly indicated for viscous and / or thick polymer insulators, - by spraying: suitable for very thin and very low viscosity insulators in the liquid phase, by polymerization on the membrane: the reagents for the manufacture of the insulation are mixed on the membrane and stick to it during the formation of the polymer, - by painting: the paint then constitutes the insulator.
  • the insulator is preferably at least as flexible as the electroactive polymer constituting the membrane on which it is laid. It must also have a relative permittivity much lower than that of the electroactive polymer constituting the membrane otherwise it will deform as much if not more than it.
  • Possible materials include but are not limited to: rubber, neoprene, polytetrafluoroethylene (PTFE or teflon ®), - PVC, polyethylene, ethylene tetrafluoroethylene (ETFE).
  • the floating potential electrode can also be isolated. For example, it can be insulated in the same way as the electrodes 14 and 15 using the same material to make an insulating film 21. This insulation is recommended when the floating potential electrode is a metal film or a conductive polymer. On the other hand, when the electrode consists of metal grains embedded in an insulating polymer, the electrical insulation is already achieved. Thus, the insulator and the floating potential electrode can constitute a single assembly, which makes the device comprising the membrane and the electrodes finer and eliminates the risk of leakage of electrical current to the medium in contact with the membrane.
  • the device described with reference to FIG. 2 can be used to produce an actuator 100 comprising multiple electrodes.
  • a plane membrane 11 may be in contact with a linear succession of electrodes 14a, 15a, 14b, 15b, 14c, 15c, 14d intended to be alternately connected to a first pole 18a and to a second pole 19a of a voltage source or several generators to form a succession of devices similar to that of Figure 2.
  • the elements with the elements of Figures 2 and 3 bearing the same references are similar.
  • This actuator can for example be placed on a conductive surface, in which case, compared to the known devices of the prior art, the absence of contacts on the contact surface avoids electrical faults, including short circuit. It should be noted that if the membrane is placed on a conductive surface, the floating potential electrode is no longer necessary, the conductive surface ensuring its function. It is then necessary to provide means for isolating this conductive surface if necessary. Another advantage of resting the membrane on a surface lies in the uniformity of the mechanical contact with the surface under the floating potential electrode. Prestressing can then be performed by stretching and gluing on the surface in question.
  • an actuator 1 10 comprising multiple electrodes and having a tubular shape.
  • Such an actuator 1 10 is described with reference to Figure 4 and comprises a succession of tubular devices 10 'having an electrical structure similar to that of the device of Figure 2 and comprising a tubular membrane 1 1' of electroactive material on the outer face 12 'of which are disposed a first annular electrode 14'a and a second annular electrode 15'a and on the inner face 13' of which is provided a tubular shaped floating potential electrode 16 '.
  • the electrodes 14'a, 15'a, 14'b, 15'b 14'c, 15'c, 14'd, surrounded by an insulator 17 ', are intended to be alternately connected to a first pole 18'a and at a second pole 19'b of a voltage source or at several voltage sources.
  • This structure has a significant advantage: the floating potential electrode is inside a tube and it is therefore not necessary to perforate the tube to pass an electrical conductor.
  • this structure has the advantage of simplifying the construction of the tube, which can thus contain liquids without risk of electrical contact, leakage or rupture of the tube at son passage points under the effect of pressure.
  • the actuator 10 has an electrical structure similar to that of the device of FIG. 2 and comprises a spherical membrane 11" of electroactive material on the outer face 12 "of which are disposed a first electrode 14" and a second electrode 15 " and on the inner face 13 "of which a spherical floating potential electrode 16" is provided, the electrodes 14 "and 15", surrounded by an insulator 17 ", are intended to be connected to a first pole 18 "and a second pole 19" of a voltage source.
  • This structure has the same advantage as mentioned above: the floating potential electrode is inside a sphere that is not necessary to perforate to pass an electrical conductor.
  • the device according to the invention it is possible to produce actuators having simplified structures. More exactly, the membrane can be made more freely without any perforation that could affect its sealing and / or its mechanical strength.
  • the floating potential electrode may have various structures and act as a mirror for the electric field created by the electrodes connected to a voltage source. The potential of the floating potential electrode is fixed by itself with reference to the other electrodes and changes with the voltage applied thereto.
  • the device according to the invention has a reduced number of electrical connections and simplifies the control of the electric field in the membrane.
  • the device according to the invention makes it possible to use only one voltage source.
  • the device according to the invention can in particular be applied to pumps, in particular membrane or pump hoses and cushions, balloons or surfaces with variable geometric shapes (headrest, seat ).

Landscapes

  • Micromachines (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)

Abstract

Dispositif (10; 10'; 10") électroactif comprenant un élément (11) en matériau électroactif et deux électrodes (14, 15) en contact avec une première surface (12) de l'élément, caractérisé en ce que les deux électrodes sont destinées à être portées à deux potentiels électriques différents et en ce qu'un moyen (16) de réflexion du champ électrique créé entre les deux électrodes est disposé sur une deuxième surface (13) de l'élément.

Description

DISPOSITIF D'ACTIONNEUR A MEMBRANE ELECTROACTIVE
La présente invention se rapporte à un dispositif à membrane en polymère électroactif.
II est connu, par exemple du document US 2006/01 13878 de réaliser des dispositifs 1 comprenant une membrane 2 en polymère électroactif comme représenté à la figure 1. Dans un tel dispositif, on a disposé, sur une première face 9 de la membrane, en contact avec celle-ci, une première électrode 3 et, sur une deuxième face 8 de la membrane, en contact avec celle-ci, une deuxième électrode 4. Les électrodes présentent chacune des moyens de connexion à l'un des pôles d'un même générateur de tension. Dans un tel dispositif, lorsque l'on porte les deux électrodes à des potentiels électriques différents, il se crée, dans la membrane, un champ électrique sensiblement perpendiculaire aux faces de la membrane, ce champ provoquant une déformation de la membrane tant qu'il est appliqué. La membrane retrouve une configuration initiale dès que le champ disparaît. La déformation se fait par écrasement du polymère parallèlement aux lignes de champ électrique. Un tel phénomène peut être utilisé pour la réalisation d'actionneurs (notamment de pompes à membrane) mais aussi pour la réalisation de capteur, le polymère étant tel que le champ électrique est altéré lorsqu'il est déformé.
Il est connu de la demande US 2006/0208610 un dispositif comprenant une membrane en polymère électroactif sur une première face de laquelle sont disposées deux premières électrodes et sur une deuxième face de laquelle est disposée, en regard des deux premières électrodes, une troisième électrode. Dans ce dispositif, les deux premières électrodes sont reliées alternativement à un premier pôle d'un générateur de tension alors que la troisième électrode est reliée au deuxième pôle du générateur de tension.
On connaît de la demande US 2005/0256367 une prothèse de sphincter à commande électrique utilisant le principe évoqué précédemment. Il consiste en un anneau ayant une structure électrique telle qu'évoquée précédemment et dont le diamètre augmente lorsque l'on fait apparaître une différence de potentiel électrique entre deux faces d'un polymère électroactif.
Tous les dispositifs décrits dans ces documents présentent un inconvénient majeur : il est nécessaire de porter deux électrodes de part et d'autre d'une membrane à des potentiels électriques différents à l'aide d'un générateur de tension et, donc, nécessaire de prévoir un passage, dans la membrane ou autour de la membrane, pour un fil électrique reliant une électrode au générateur. Cette solution pose des problèmes d'étanchéité lorsqu'un fluide, et notamment un fluide sous pression, est retenu d'un côté de la membrane, pose des problèmes mécaniques de résistance de la membrane, un trou dans celle- ci provoquant évidemment localement une zone de concentration de contraintes particulièrement gênante, en particulier lorsque la membrane est soumise à des sollicitations de fatigue et pose des problèmes électriques, une isolation électrique des deux faces de la membrane étant nécessaire. Ainsi, les possibilités et les formes des membranes sont limitées.
Cependant, dans certaines applications, il est possible d'appliquer un potentiel électrique sur l'une des électrodes sans connexion filaire, en utilisant la conduction électrique du milieu avec lequel une électrode est en contact. Dans le cas de l'application du document US 2005/0256367, le corps humain sert de masse électrique dans un mode de réalisation.
Pour remédier, à certains de ces inconvénients, on connaît, de la demande EP 1 683 968, un dispositif de pompe à membrane comprenant une structure concentrique de disques en matériau électroactif séparés par des électrodes, cette structure étant collée sur la membrane. Ce dispositif permet dans cette application précise de ne pas percer la membrane. Cependant, cette solution relativement complexe ne peut pas être utilisée dans toutes les applications de dispositifs à membrane. Le but de l'invention est de fournir un dispositif électroactif obviant aux inconvénients précités et améliorant les dispositifs électroactifs connus de l'art antérieur. En particulier, le dispositif électroactif selon l'invention a une structure simple permettant d'éviter de réaliser un trou dans un élément électroactif afin de relier l'une des électrodes à une borne d'un générateur de tension. L'invention concerne aussi un actionneur comprenant un tel dispositif électroactif.
Selon l'invention, le dispositif électroactif comprend un élément en matériau électroactif et deux électrodes en contact avec une première surface de l'élément. Il est caractérisé en ce que les deux électrodes sont destinées à être portées à deux potentiels électriques différents et en ce qu'un moyen de réflexion du champ électrique créé entre les deux électrodes est disposé sur une deuxième surface de l'élément.
Le matériau électroactif peut être un polymère.
L'élément peut être une membrane.
Les première et deuxième surfaces peuvent être opposées ou au moins sensiblement parallèles.
Le moyen de réflexion du champ électrique peut être au moins sensiblement disposé en vis-à-vis des électrodes.
Le moyen de réflexion du champ électrique peut comprendre un élément conducteur électrique d'un seul tenant ou un ensemble d'éléments conducteurs électriques discrets.
Le moyen de réflexion peut être recouvert par un revêtement isolant.
Le moyen de réflexion du champ électrique peut comprendre des grains conducteurs électriques dans une matrice isolante. Un revêtement isolant peut recouvrir l'ensemble formé par la première surface et les électrodes en contact avec cette surface.
Les électrodes peuvent présenter des moyens permettant de les relier aux deux pôles d'un même générateur de tension électrique.
L'élément peut avoir une forme au moins sensiblement plane.
L'élément peut avoir une forme au moins sensiblement tubulaire, la première surface étant la surface extérieure de cette forme et la deuxième surface étant la surface intérieure de cette forme.
L'élément peut avoir une forme au moins sensiblement sphérique, la première surface étant la surface extérieure de cette forme et la deuxième surface étant la surface intérieure de cette forme.
Selon l'invention, un actionneur comprend au moins un dispositif défini précédemment.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemples, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif électroactif selon l'invention.
La figure 1 est un schéma d'un dispositif électroactif connu de l'art antérieur.
La figure 2 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un dispositif électroactif selon l'invention.
La figure 3 est un schéma d'un actionneur comprenant un dispositif électroactif selon ce premier mode.
La figure 4 est un schéma d'un actionneur comprenant un dispositif électroactif selon un deuxième mode de réalisation. La figure 5 est un schéma d'un troisième mode de réalisation d'un dispositif électroactif selon l'invention.
Un premier mode de réalisation d'un dispositif électroactif (représenté à la figure 2) comprend principalement un élément électroactif 1 1 comme une membrane en polymère électroactif. Cette membrane présente une face supérieure 12 et une face inférieure 13, ces deux faces étant opposées et au moins sensiblement parallèles. Sur la face supérieure 12, sont disposées une première électrode 14 et une deuxième électrode 15. Les électrodes sont directement en contact avec la membrane au niveau de sa face supérieure. Les électrodes sont réalisées en un matériau conducteur électrique tel que par exemple un métal ou un polymère conducteur. Chaque électrode 14, 15 comprend un moyen 18, 19 permettant de la connecter à une borne d'un générateur de tension électrique 20. Sur la face inférieure 13, se trouve un moyen 16 de réflexion du champ électrique appelé « électrode à potentiel flottant » s'étendant en regard des électrodes 14 et 15. Cet élément comprend par exemple une plaque ou une pellicule métallique. L'électrode à potentiel flottant peut aussi ne pas être uniforme et/ou être composée de grains conducteurs isolés les uns des autres. On peut ainsi déposer par pulvérisation, déposition, ou autre sur la face inférieure de la membrane 11 , une pellicule constituant une électrode à potentiel flottant composée de grains métalliques, par exemple une poudre métallique, pris dans une matrice polymère.
Lorsque les électrodes 14 et 15 sont portées à des potentiels électriques différents en les reliant aux bornes d'une même source de tension électrique
20, il se crée entre les électrodes, dans la membrane 1 1 , un champ électrique dont quelques lignes de champ ont été représentées à la figure 2. Ces lignes de champ sont sensiblement perpendiculaires aux faces inférieure et supérieure de la membrane. Cette orientation des lignes de champ est due à la forte conductivité électrique de l'électrode à potentiel flottant (qui n'est pas à proprement parler une « électrode » car elle n'est pas destinée à être reliée à la source de tension). En effet, cette forte conductivité électrique assure une fonction de concentration du champ électrique ou des lignes de champ électrique et toutes les lignes de champs ont tendance à passer par cette électrode à potentiel flottant. L'électrode à potentiel flottant crée ainsi un effet de « miroir électrique » et l'effet sur la membrane ainsi obtenu est sensiblement équivalent à celui qui serait obtenu dans une structure classique à deux couples d'électrodes en vis-à-vis de part et d'autre d'une membrane, chaque électrode d'un même côté de la membrane étant relié à un même pôle d'une source de tension. On note en particulier que l'effet produit est le même que l'électrode à potentiel flottant soit réalisée d'un seul tenant ou par un ensemble de grains conducteurs discrets ou isolés les uns des autres.
Il est à noter que le champ électrique n'est pas rigoureusement perpendiculaire à la membrane en tout point. Il existe, par endroit, une petite composante latérale parasite qui entraîne une légère contraction latérale de la membrane alors que le champ principal tend à la dilater dans cette direction latérale. Le champ parasite étant principalement présent dans l'espace entre les deux électrodes de la face supérieure, ce défaut est limité.
On remarque que ce dispositif comprenant deux électrodes sur une même face de membrane et une électrode à potentiel flottant sur l'autre face permet de n'avoir des connections électriques que d'un seul côté de la membrane.
Pour éviter tout arc électrique entre les deux électrodes 14 et 15 en toutes circonstances, tout en permettant la déformation de la membrane, un isolant 17 est prévu. Cet isolant est souple pour se déformer avec la membrane. L'isolant recouvre les surfaces des électrodes non en contact avec la face supérieure de la membrane. Il peut également recouvrir la surface supérieure de la membrane non en contact avec les électrodes. L'isolant présente une permittivité diélectrique bien inférieure à celle du matériau électroactif constituant la membrane de manière à éviter que des lignes de champ électrique ne se concentrent dans l'isolant entre les deux électrodes. L'isolant peut par exemple être appliqué de l'une des façons suivantes : par collage: une feuille d'isolant est collée sur la membrane une fois les électrodes mises en place. Les qualités diélectriques (champ d'avalanche) et mécaniques (fatigue en présence de sollicitations cycliques, tenue en température) importent autant que celles d'isolement proprement dit, par déposition: l'isolant est fondu et appliqué en minces couches sur la membrane, où il se solidifie et se fixe. Cette méthode est plus particulièrement indiquée pour les isolants polymères visqueux et/ou épais, - par pulvérisation: convient aux isolants très minces et très peu visqueux en phase liquide, par polymérisation sur la membrane : les réactifs pour la fabrication de l'isolant sont mélangés sur la membrane et s'y attachent au cours de la formation du polymère, - par peinture: la peinture constitue alors l'isolant.
L'isolant est de préférence au moins aussi souple que le polymère électroactif constituant la membrane sur laquelle il est posé. Il doit de plus posséder une permittivité relative beaucoup plus faible que celle du polymère électroactif constituant la membrane sous peine de se déformer autant sinon plus qu'elle. Les matières possibles incluent mais ne se limitent pas au : caoutchouc, néoprène, polytétrafluoroéthylène (PTFE ou teflon ®), - PVC, polyéthylène, éthylène tétrafluoréthylène (ETFE).
L'électrode à potentiel flottant peut aussi être isolée. Par exemple, elle peut être isolée de la même manière que les électrodes 14 et 15 en utilisant un même matériau afin de réaliser une pellicule isolante 21. Cette isolation est recommandée lorsque l'électrode à potentiel flottant est une pellicule métallique ou un polymère conducteur. Par contre, lorsque l'électrode est constituée de grains métalliques noyés dans un polymère isolant, l'isolation électrique est déjà réalisée. Ainsi, l'isolant et l'électrode à potentiel flottant peuvent constituer un seul ensemble, ce qui rend le dispositif comprenant la membrane et les électrodes plus fin et élimine les risques de fuite de courant électrique vers le milieu en contact avec la membrane.
Le dispositif décrit en référence à la figure 2 peut être utilisé pour réaliser un actionneur 100 comprenant de multiples électrodes.
Par exemple, comme représenté à la figure 3, une membrane plane 11 peut être en contact avec une succession linéique d'électrodes 14a, 15a, 14b, 15b 14c, 15c, 14d destinées à être alternativement reliées à un premier pôle 18a et à un deuxième pôle 19a d'une source de tension ou à plusieurs générateurs pour constituer une succession de dispositifs semblables à celui de la figure 2. Les éléments présentant les éléments des figures 2 et 3 portant les mêmes références sont semblables.
Cet actionneur peut par exemple être posé sur une surface conductrice, auquel cas, par rapport aux dispositifs connus de l'art antérieur, l'absence de contacts sur la surface de contact permet d'éviter des défauts électriques, notamment de court-circuit. Il est à noter que si la membrane est posée sur une surface conductrice, l'électrode à potentiel flottant n'est plus nécessaire, la surface conductrice assurant sa fonction. Il faut alors prévoir des moyens d'isolement de cette surface conductrice si nécessaire. Un autre avantage à faire reposer la membrane sur une surface réside dans l'uniformité du contact mécanique avec la surface sous l'électrode à potentiel flottant. Une précontrainte peut alors être effectuée par étirement et collage sur la surface en question.
Le principe du dispositif décrit en référence à la figure 2 peut aussi être utilisé pour réaliser un actionneur comprenant de multiples électrodes et ayant une forme tubulaire. Un tel actionneur 1 10 est décrit en référence à la figure 4 et comprend une succession de dispositifs tubulaires 10' ayant une structure électrique semblable à celle du dispositif de la figure 2 et comprenant une membrane tubulaire 1 1 ' en matériau électroactif sur la face extérieure 12' de laquelle sont disposées une première électrode annulaire 14'a et une deuxième électrode annulaire 15'a et sur la face intérieure 13' de laquelle est prévue une électrode à potentiel flottant 16' de forme tubulaire. Les électrodes 14'a, 15'a, 14'b, 15'b 14'c, 15'c, 14'd, entourées d'un isolant 17', sont destinées à être alternativement reliées à un premier pôle 18'a et à un deuxième pôle 19'b d'une source de tension ou à plusieurs sources de tension. Cette structure présente un avantage important : l'électrode à potentiel flottant se trouve à l'intérieur d'un tube et il n'est par conséquent pas nécessaire de perforer ce tube pour laisser passer un conducteur électrique. Ainsi, cette structure a pour avantage de simplifier la construction du tube, qui peut ainsi contenir des liquides sans risque de contacts électriques, de fuites ou de rupture du tube aux points de passage de fils sous l'effet de la pression.
Il serait possible d'obtenir la même sécurité avec un dispositif selon l'art antérieur, mais au prix d'un tube supplémentaire à l'intérieur pour contenir le fluide.
Le principe du dispositif décrit en référence à la figure 2 peut aussi être utilisé pour réaliser un actionneur 10" ayant une forme sphérique et représenté à la figure 5.
L'actionneur 10" a une structure électrique semblable à celle du dispositif de la figure 2 et comprend une membrane sphérique 1 1 " en matériau électroactif sur la face extérieure 12" de laquelle sont disposées une première électrode 14" et une deuxième électrode 15" et sur la face intérieure 13" de laquelle est prévue une électrode à potentiel flottant 16" de forme sphérique. Les électrodes 14" et 15", entourées d'un isolant 17", sont destinées à être reliées à un premier pôle 18" et à un deuxième pôle 19" d'une source de tension. Cette structure présente le même avantage que mentionné précédemment : l'électrode à potentiel flottant se trouve à l'intérieur d'une sphère qu'il n'est pas nécessaire de perforer pour laisser passer un conducteur électrique.
Grâce au dispositif selon l'invention, il est possible de réaliser des actionneurs ayant des structures simplifiées. Plus exactement, la membrane peut être réalisée de manière plus libre sans aucune perforation risquant de nuire à son étanchéité et/ou à sa résistance mécanique. L'électrode à potentiel flottant peut présenter diverses structures et agit comme un miroir pour le champ électrique créé par les électrodes reliées à une source de tension. Le potentiel de l'électrode à potentiel flottant se fixe tout seul par référence aux autres électrodes et change avec la tension qui leur est appliquée. Le dispositif selon l'invention présente un nombre réduit de connexions électriques et simplifie la commande du champ électrique dans la membrane. En outre, le dispositif selon l'invention permet de n'utiliser qu'une seule source de tension.
Le dispositif selon l'invention peut en particulier être appliqué à des pompes, notamment à membrane ou durites pompes et à des coussins, ballons ou surfaces à formes géométriques variables (appuie-tête, siège...).

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10 ; 10' ; 10") électroactif comprenant un élément (1 1 ) en matériau électroactif et deux électrodes (14, 15) en contact avec une première surface (12) de l'élément, caractérisé en ce que les deux électrodes sont destinées à être portées à deux potentiels électriques différents et en ce qu'un moyen (16) de réflexion du champ électrique créé entre les deux électrodes est disposé sur une deuxième surface (13) de l'élément.
2. Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le matériau électroactif est un polymère.
3. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément est une membrane.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les première et deuxième surfaces sont opposées ou au moins sensiblement parallèles.
5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de réflexion du champ électrique est au moins sensiblement disposé en vis-à-vis des électrodes.
6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de réflexion du champ électrique comprend un élément conducteur électrique d'un seul tenant ou un ensemble d'éléments conducteurs électriques discrets.
7. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moyen de réflexion est recouvert par un revêtement isolant (21 ).
8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de réflexion du champ électrique comprend des grains conducteurs électriques dans une matrice isolante.
9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un revêtement isolant (17 ;17' ;17") recouvre l'ensemble formé par la première surface et les électrodes en contact avec cette surface.
10. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les électrodes présentent des moyens (18, 19) permettant de les relier aux deux pôles d'un même générateur de tension électrique (20).
1 1. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (11 ) a une forme au moins sensiblement plane.
12. Dispositif (10') selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (11 ') a une forme au moins sensiblement tubulaire, la première surface étant la surface extérieure (12') de cette forme et la deuxième surface étant la surface intérieure (13') de cette forme.
13. Dispositif (10") selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément (1 1 ") a une forme au moins sensiblement sphérique, la première surface étant la surface extérieure (12") de cette forme et la deuxième surface étant la surface intérieure (13") de cette forme.
14. Actionneur (100 ; 1 10) comprenant au moins un dispositif selon l'une des revendications précédentes.
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