JP2007329334A - 高分子アクチュエータおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】高分子化合物からなるフィルムと、当該フィルムの両面に形成されている電極とを含み、前記電極間に電圧を印加することによって、前記フィルムを屈曲変形させる高分子アクチュエータにおいて、前記電極として、高分子バインダと、その中に分散されているカーボン粉末とを含んでなる電極を用いる。
【選択図】なし
Description
本発明に係る高分子アクチュエータは、高分子化合物からなるフィルムと、当該フィルムの両面に形成されている電極とを含み、前記電極間に電圧を印加することによって、前記フィルムを屈曲変形させる高分子アクチュエータにおいて、当該フィルムの両面に形成されている電極が、高分子バインダと、その中に分散されているカーボン粉末とを含んでなるものである。以下、(1−1)電極、(1−2)高分子化合物からなるフィルムの順に説明する。
本発明にかかる高分子アクチュエータでは、上記電極は、高分子バインダと、その中に分散されているカーボン粉末とを含んでなる。かかる、カーボン粉末を高分子バインダ中に分散固定させた電極材料は、高分子アクチュエータ全般に利用できる電極材料である。
本発明にかかる高分子アクチュエータにおいて、高分子化合物からなるフィルムは、高分子化合物からなるフィルムの両面に形成されている電極間に電圧を印加することによってフィルムが屈曲変形するタイプの高分子アクチュエータに使用される高分子化合物のフィルムであれば特に限定されるものではない。したがって、上記高分子化合物は、イオン伝導性高分子化合物であってもよいし、非イオン性高分子化合物であってもよい。なお、イオン伝導性高分子化合物とは、電場下で電荷が移動して電流が流れるときに、電荷の担い手がイオンである高分子化合物をいい、イオン性高分子化合物と同義である。
本発明にかかる高分子アクチュエータの製造方法は、上記高分子アクチュエータを製造することができる方法であればどのような方法であってもよいが、例えば、上記高分子バインダの溶液に、カーボン粉末を分散させてペーストとし、当該ペーストで上記フィルムを挟んで加熱プレスする方法を好適に用いることができる。なお、ここで、「加熱プレスする」とは、加熱しながらプレスすること、及び、プレスした状態で昇温することの両方法を含む趣旨である。
i)フィルムを洗浄し、付着した不純物やごみを除去する。フィルムを洗浄する方法としては、フィルムを構成する高分子化合物を、極端に溶出させなければよく、酸で洗浄する方法、イオン交換水等でイオン交換する方法等を用いることができる。例えば、パーフルオロスルホン酸/PTFE共重合体の場合、フィルムの洗浄は、硝酸水溶液中で煮沸し、イオン交換水中で煮沸することが好ましい。
ii)上記フィルムが、イオン伝導性高分子化合物である場合、カウンターカチオンやカウンターアニオンを上述した他のイオン種にイオン交換する。かかる処理は必須ではなく、プロトン型でも高分子アクチュエータとして作動するが、高分子アクチュエータの屈曲度、屈曲速度を向上させることができるためかかる処理を行うことがより好ましい。なお、上記イオン伝導性高分子化合物のカウンターイオンを交換する方法としては、上述したように、例えば、上記イオン伝導性高分子化合物を、交換するイオンを含む塩の溶液中に含浸させればよい。ここで、溶液は、水溶液でもよいし、有機溶媒でもよいし、これらの混合溶媒でもよい。
1cm×2cmのパーフルオロスルホン酸からなるフィルム(プロトン型)(厚み:約200μm、フレミオンTM、旭硝子製)を50%硝酸水溶液中で1時間煮沸加熱した。煮沸加熱したパーフルオロスルホン酸からなるフィルムをイオン交換水でよく洗浄した後、イオン交換水中で1時間程度煮沸処理を行った。次に、カウンターカチオンをリチウムイオンに交換するために、0.5M水酸化リチウム溶液100ml中に3時間程度浸漬した。得られたフィルムをイオン交換水でよく洗浄した。
1cm×2cmのパーフルオロスルホン酸からなるフィルム(プロトン型)(厚み:約200μm、フレミオンTM、旭硝子製)を50%硝酸水溶液中で1時間煮沸加熱した。煮沸加熱したパーフルオロスルホン酸フィルムをイオン交換水でよく洗浄した後、イオン交換水中で1時間程度煮沸処理を行った。次に、カウンターカチオンをリチウムイオンに交換するために、0.5M水酸化リチウム溶液100ml中に3時間程度浸漬した。得られたフィルムをイオン交換水でよく洗浄した。
2a・2b 電極
Claims (10)
- 高分子化合物からなるフィルムと、当該フィルムの両面に形成されている電極とを含み、前記電極間に電圧を印加することによって、前記フィルムを屈曲変形させる高分子アクチュエータにおいて、
前記電極は、高分子バインダと、その中に分散されているカーボン粉末とを含んでなることを特徴とする高分子アクチュエータ。 - 上記高分子化合物は、イオン伝導性高分子化合物であることを特徴とする請求項1に記載の高分子アクチュエータ。
- 上記高分子化合物は、非イオン性高分子化合物であることを特徴とする請求項1に記載の高分子アクチュエータ。
- 上記高分子化合物は、イオン性液体を含有していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の高分子アクチュエータ。
- 上記カーボン粉末は、上記高分子バインダ100重量部に対して、1重量部以上1000重量部以下含まれていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の高分子アクチュエータ。
- 上記カーボン粉末の平均粒子径は0nmより大きく10μm以下であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の高分子アクチュエータ。
- 上記高分子バインダは、上記フィルムを構成する高分子化合物と同一の高分子化合物を含んでなることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の高分子アクチュエータ。
- 上記フィルムの厚みは、10μm以上5mm以下であることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の高分子アクチュエータ。
- 上記電極の厚みは、それぞれ、1μm以上2mm以下であることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1項に記載の高分子アクチュエータ。
- 高分子化合物からなるフィルムと、当該フィルムの両面に形成されている電極とを含み、前記電極間に電圧を印加することによって、前記フィルムを屈曲変形させる高分子アクチュエータの製造方法であって、
高分子バインダの溶液に、カーボン粉末を分散させてペーストとし、当該ペーストで上記フィルムを挟んで加熱プレスすることを特徴とする高分子アクチュエータの製造方法。
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