JP2005176412A - アクチュエータ膜材料、アクチュエータ膜およびこれを用いたアクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アクチュエータ用材料として、安定に動作して応答速度が速いイオン導電性高分子アクチュエータに使用される膜材料に、導電性微粒子を混合した材料を使用する。
【選択図】 図1A
Description
実施例1では、本発明のアクチュエータの基本的な動作の概念および、その作製方法について説明する。はじめに、基本的な動作の概略について図1A−図1Cを用いて説明する。図1A−図1Cは、本発明のアクチュエータを動作させるために必要な構成およびアクチュエータの駆動力を発生するアクチュエータ膜に電圧を印加した場合のアクチュエータ膜の伸縮動作を説明するための概念図である。
実施例2では、実施例1で説明したアクチュエータ膜1の種々の実現形態を図4から図12Dを用いて説明する。
(1)導電性微粒子に金や白金等の電気伝導度の高い微粒子を用いる。
(2)変位量の減少が問題となるような電圧降下が生じないように、アクチュエータ膜1に、適宜、端部電極32に接続された金属電極を取り付ける。
図11Aおよび図11Bはアクチュエータ膜の伸縮動作を、変位の大きな屈曲動作に変換し、一軸方向の伸縮動作として取り出すためのアクチュエータ膜の基本構造およびその動作原理を示した概念図である。図11Aは電圧印加前の状態を、図11Bは電圧を印加したときの動作の様子を示している。このアクチュエータ膜1は、単位アクチュエータ膜101と樹脂薄膜102、樹脂薄膜102の両表面を被覆している導電体103および電源との接続のための端部電極32からなる。図に示すようにxyz直交座標系をとり、x軸方向に大きく伸縮動作をさせるとする。樹脂薄膜102はx方向に長く、z方向の膜厚が薄い直方体である。
実施例3までは、本発明のアクチュエータ膜およびその材料について述べたが、実施例4では、本発明のアクチュエ膜を用いたアクチュエータの構成例およびその応用例について図13A,図13B、図14A,図13Bおよび図15を用いて説明する。
Claims (13)
- 電解質溶液中に浸漬されて、電圧の印加に応じて伸縮するタイプのアクチュエータ膜の膜材料であって、電圧の印加に応じて前記電解質溶液中で電離している負あるいは正の電解質イオンを捕らえる能力を持つイオン導電性高分子材料に導電性微粒子を分散させて高電子伝導性にしたことを特徴とするアクチュエータ膜材料。
- 前記イオン導電性高分子材料が、パーフルオロスルホン酸コポリマー、パーフルオロカルボン酸コポリマー、ポリスチレンスルホン酸コポリマー、ポリスチレンカルボン酸コポリマーである請求項1に記載のアクチュエータ膜材料。
- 前記導電性微粒子が、炭素微粒子、白金微粒子、金微粒子、カーボンナノチューブあるいはそれらの混合物である微小な導電体である請求項1に記載のアクチュエータ膜材料。
- 電極とともに電解質溶液に浸漬され、且つ、前記電極との間に所定の電圧が印加されるとき伸縮するアクチュエータ膜であって、前記アクチュエータ膜を構成するための材料が電圧印加に応じて電解質溶液中で電離している負あるいは正の電解質イオンを捕らえる能力を持つイオン導電性高分子材料に導電性微粒子を分散させて高電子伝導性にした材料であることを特徴とするアクチュエータ膜。
- 前記イオン導電性高分子材料が、パーフルオロスルホン酸コポリマー、パーフルオロカルボン酸コポリマー、ポリスチレンスルホン酸コポリマー、ポリスチレンカルボン酸コポリマーである請求項4に記載のアクチュエータ膜。
- 前記導電性微粒子が、炭素微粒子、白金微粒子、金微粒子、カーボンナノチューブあるいはそれらの混合物である微小な導電体である請求項4に記載のアクチュエータ膜。
- アクチュエータ膜、該アクチュエータ膜と対向して配置された電極、前記アクチュエータ膜と前記電極が浸漬される電解質溶液、および、前記アクチュエータ膜と対向電極の間に所定の電圧を印加するための電圧源から構成されるアクチュエータであって、前記アクチュエータ膜を構成するための材料が電圧印加に応じて電解質溶液中で電離している負あるいは正の電解質イオンを捕らえる能力を持つイオン導電性高分子材料に導電性微粒子を分散させて高電子伝導性にした材料であることを特徴とするアクチュエータ。
- 前記アクチュエータ膜が前記イオン導電性高分子材料と前記導電性微粒子からなり、前記アクチュエータ膜と対向電極の間に所定の電圧を印加するための前記アクチュエータ膜と前記電圧源との電気的な接続を、前記アクチュエータ膜の端部でのみ行う請求項7記載のアクチュエータ。
- 前記アクチュエータ膜が前記イオン導電性高分子材料と前記導電性微粒子からなり、前記アクチュエータ膜と対向電極の間に所定の電圧を印加するための前記アクチュエータ膜と前記電圧源との電気的な接続を、前記アクチュエータ膜の端部と前記アクチュエータ膜の表面に螺旋状に設けた金属電極で行う請求項7に記載のアクチュエータ。
- 前記アクチュエータ膜が、前記イオン導電性高分子材料と前記導電性微粒子とによる薄膜と、金属薄膜電極とが交互に積層された構造である請求項7に記載のアクチュエータ。
- 前記アクチュエータ膜が、前記イオン導電性高分子材料と前記導電性微粒子の混合材料による複数の単位アクチュエータ膜と導電体で表面を覆われた柔軟な樹脂薄膜からなり、該樹脂薄膜の両面の導電体の両表面に該単位アクチュエータ膜が伸縮動作方向に対し一列に周期的に配置されている構造である請求項7に記載のアクチュエータ。
- 前記金属電極が独立した電極であり、互いに導電性の線で接続されている請求項10に記載のアクチュエータ。
- 前記金属電極がひだ状に畳んだ1枚の連続した金属箔である請求項10に記載の伸縮型アクチュエータ。
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