JP2008118851A - 多層合成体とその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】各複合体は、誘電体材料で出来た前面及び背面を有する薄膜を備える。前面は、隆起面部分と陥凹面部分とからなる面パターンを備える。さらに、各複合体は面パターン上に堆積する第1の導電層を備える。導電層は、薄膜の面パターンが形成する波形形状を有する。多層複合体は電気エネルギと機械エネルギの間の変換に用いることができ、それ故変換器として用いることができる。
【選択図】図1c
Description
誘電体材料で出来ていて前面と背面を有し、該前面が隆起面部分と陥凹面部分からなる面バターンを備え、
面パターン上へ堆積させる第1の導電層で、前記薄膜の面パターンが形成する波形形状を有する前記導電層とを備える。
アクチュエータの能動部で、導電層の電極部により誘電体層の両面を被覆した前記能動部と、
誘電体層の一つの面だけを導電層の一つで被覆した第1の受動部及び第2の受動部と
で定義することができる。
第1の受動部は第1の面上の導電層の接点部により形成され、第2の受動部は第2の面上の導電層の接点部により形成される。
前面と対向する背面を有する誘電体材料からなる薄膜を備える第1の複合体を設ける工程で、前面が隆起面部分と陥凹面部分からなる面パターンを備える前記工程と、
面パターン上に導電層を堆積する工程と、
前面と対向する背面を有する第2の複合体を設ける工程で、前面が隆起面部分と陥凹面部分からなる面パターンを備える前記工程と、
面パターンの少なくとも一部を覆う導電層を堆積する工程と、
第2の複合体上に第1の複合体を配置する工程と、
第2の複合体に対し第1の複合体の位置を固定する工程とを含む。
Fc=c・π2・E・A/(L/R)2
により与えられる。ここで、
cは境界条件依存定数、
Eは弾性係数、
Aは筒状体の断面積、
Lは筒状体の長さ、
Rは筒状体の半径である。
Lc≦{c・r2・π2・E/(Fmax/A)}1/2
から導出することができ、設計規範は、L<Lcとなる。
Lc={c・r2・π2・E/(Fbl/A)}1/2
となる。
λ≦L/r=10
L≦Lbl・(Fbl/F)1/2
から導出することができる。
L≦Lbl・{1/(1/4)}1/2=Lbl・2
となることを意味する。
Claims (68)
- 少なくとも二つの複合体を備える多層複合体であって、該各複合体が、
誘電体材料で出来ていて前面と背面を有し、該前面が隆起面部分と陥凹面部分からなる面バターンを備える薄膜と、
前記面パターン上へ堆積させ、前記薄膜の面パターンが形成する波形形状を有する第1の導電層を備える、ことを特徴とする多層複合体。 - 前記誘電体材料はポリマーである請求項1に記載の多層合成体。
- 前記複合体は背面どうしを互いに対向配置した請求項1又は2に記載の多層複合体。
- 前面を、前記少なくとも二つの複合体の一方の前面に対向させて配置した複合体を備える請求項3に記載の多層複合体。
- 前記複合体は前記一方の複合体の背面を隣接複合体の前記前面に対向させた請求項1又は2に記載の多層複合体。
- 前記多層複合体はそれぞれ各複合体の平均断面二次モーメントの少なくとも2倍である多層複合体を屈曲させる断面二次モーメントを得るに十分な一定数の複合体から作成した請求項1乃至5のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記複合体は互いに接着結合させられている請求項1乃至6のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記複合体は最大でそれぞれ各複合体の硬度と同程度の硬度を有する接着剤を使用して接着結合させられている請求項7に記載の多層複合体。
- 前記各複合体の薄膜の面パターンは実質同一である請求項1乃至8のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記各複合体の薄膜の面パターンは共通方向に延びる山と谷を形成する波を備え、該波が前記共通方向に垂直な方向に変形する前記導電層の可撓性及びそれによって前記多層複合体の異方性特性を決める請求項1乃至9のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記波は周期的に反復する形状を有する請求項10に記載の多層複合体。
- 前記波が、共通方向に直角の方向に沿って周期的に変化する形状および寸法のいずれかまたは双方を有する請求項10または11に記載の多層複合体。
- 各波が山と隣接する谷との間の最短距離を特定し、最小波が平均波高値の最小で110%の高さを有する請求項10乃至12のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 各波が山と隣接する谷との間の最短距離を特定し、最大波が最大で平均波高値の90%の高さを有する請求項10乃至13のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記薄膜は10乃至200μmの間の平均厚さを有する請求項10乃至14のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記波の平均波高値と前記薄膜の平均厚さとの間の比は1/50乃至1/2の間にある請求項10乃至15のいずれか1項に記載の複合体。
- 前記波の平均波高値は1/3μm乃至20μmの間にある請求項10乃至16のいずれか1項に記載の複合体。
- 前記波は二つの山の間の最短距離として特定された波長を有し、前記波の平均波高値と平均波長との間の比は1/30乃至2の間にある請求項10乃至17のいずれか1項に記載の複合体。
- 前記第1の導電層の平均厚さと前記波の平均高さとの間の比は1/1000乃至1/50の間にある請求項10乃至18のいずれか1項に記載の複合体。
- 前記第1の導電層は0.01乃至0.1μmの厚さを有する請求項1乃至19のいずれか1項に記載の複合体。
- 垂直横方向よりも長さ方向に長い複合体を備える請求項1乃至20のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記面パターンが実質長手方向に延びる波の山及び谷を形成する請求項21に記載の多層複合体。
- 前記面パターンが実質横断方向に延びる波の山及び谷を形成する請求項21に記載の多層複合体。
- 前記面パターンが複数の同一の副次パターンを備える請求項1乃至23のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記複合体は相互に配置し、一方の層の山と他方の層の山との間の可能な最短距離を持たせた請求項10乃至24のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記複合体は相互に配置し、一方の層の山と他方の層の山との間の可能な最長距離を持たせた請求項10乃至25のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記多層複合体は前記山と谷の方向に垂直な方向に予歪を付与した請求項10乃至26のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記多層複合体は弾性変形構造にて伸長させる請求項27に記載の多層複合体。
- 前記多層複合体は電気エネルギと機械エネルギの間で変換する電気的制御手段へ接続して配置した請求項1乃至28のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記多層複合体は物体に対し配置し、静電力を使用して前記物体に圧力を作用する請求項29に記載の多層複合体。
- 前記多層複合体は電気絶縁層で被覆した球面エッジを備える請求項1乃至30のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記薄膜はシリコンエラストマー又はアクリルエラストマー又はそれらの組み合わせで作成した請求項1乃至31のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記複合体の薄膜は隣接複合体上へ直接結合させる接着剤である請求項1乃至32のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記第1の導電層は金属である請求項1乃至33のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記金属は銀と金とニッケルからなる群から選択する請求項34に記載の多層複合体。
- 前記二つの複合体が隆起面部分と陥凹面部分からなる面パターンを前面に有する誘電体材料で出来た一つの単一連続薄膜の一部を形成し、第1の導電層が前記面パターンの第1の部分に堆積してあり、第2の導電層が前記面パターンの第2の部分に堆積してあり、前記第1と第2の導電層は互いに電気的に絶縁してあり、前記薄膜は絶縁第1と第2の導電層を前記薄膜の層間に交互配置した多層構造へ折り畳むか巻回するか、その他に形成する請求項1乃至35のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記複合体の薄膜が前記導電層に対向する第1の面と第2の面を有する誘電体層を形成しており、前記導電層が、
前記アクチュエータの能動部で、前記導電層の電極部が前記誘電体層の両面を被覆している前記能動部と、
前記誘電体層の一方の面だけを前記導電層の一つで被覆した第1の受動部及び第2の受動部とを備え、
前記第1の受動部を前記第1の面の前記導電層の接点部により形成し、前記第2の受動部を前記第2の面の前記導電層の接点部により形成した請求項1乃至36のいずれか1項に記載の多層複合体。 - 各接点部に取り付けた電気コネクタをさらに備え、前記電気コネクタを前記多層複合体のエッジ部分を越えて延ばし、前記導電層の電源への接続を容易にした請求項37に記載の多層複合体。
- 各複合体は前記薄膜と前記導電層との間の当接に実質影響を受けない形状を備える請求項1乃至38のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記誘電体材料の抵抗は1010Ω・cmを上回る請求項1乃至39のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記導電材料の抵抗は10-4Ω・cm未満である請求項1乃至40のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記誘電体材料の抵抗は各複合体ごとに1010Ω・cmを上回る請求項1乃至40のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 前記導電材料の抵抗は各複合体ごとに10-4Ω・cm未満である請求項1乃至41のいずれか1項に記載の多層複合体。
- 誘電体薄膜と導電層からなる多層複合体の形成する方法で、
前面と対向する背面を有する誘電体材料からなる薄膜を備える第1の複合体を設ける工程で、前記前面が隆起面部分と陥凹面部分からなる面パターンを備える前記工程と、
前記面パターン上に導電層を堆積する工程と、
前面と対向する背面を有する誘電体材料からなる薄膜を備える第2の複合体を設ける工程で、前記前面が隆起面部分と陥凹面部分からなる面パターンを備える前記工程と、
前記面パターンの少なくとも一部を覆う導電層を堆積する工程と、
前記第2の複合体上に前記第1の複合体を配置する工程と、
前記第2の複合体に対し前記第1の複合体の位置を固定する工程とを含む、ことを特徴とする方法。 - 前記位置は前記複合体間に配設する接着剤を使用して固定する請求項44に記載の方法。
- 前記位置は前記複合体の縁部分に位置する固定手段を使用して固定する請求項45に記載の方法。
- 前記複合体は互いに向け付勢したまま前記複合体を処理方向へ前進移動させる工程において相互に配置する請求項44乃至46のいずれか1項に記載の方法。
- 前記複合体の各薄膜は、隆起面部分と陥凹面部分とからなる面パターンを有する形状特定要素を配設し、前記面パターン上へ液体ポリマー組成を配設して隆起面部分と陥凹面部分とからなる複製パターンを持った面を有する第1の薄膜を形成することにより設けられる請求項44乃至47のいずれか1項に記載の方法。
- 前記各複合体の薄膜は全く同じ形状特定要素を使用し或いは同じような形状特定要素を使用して設け、前記複合体は相互に変位させて形状特定要素が引き起こす薄膜の瑕疵を互いに変位させる請求項47に記載の方法。
- 前記複製面パターン上に第1の導電層を堆積させる工程をさらに含む請求項48又は49に記載の方法。
- 多層複合体の作成方法であって、
隆起面部分と陥凹面部分とからなる面パターンを有する形状特定要素を設ける工程と、
前記面パターン上に液体ポリマー組成を供給する工程と、
前記液体ポリマー組成を硬化させて隆起面部分と陥凹面部分の複製パターンを備える面を有する第1の薄膜を形成する工程と、
前記複製パターンの少なくとも一部を第1の導電層で被覆する工程と、
液体ポリマー組成を前記第1の薄膜上或いは前記導電層上へ直接供給して第2の薄膜を配設する工程と、
前記液体ポリマー組成を予硬化させる工程と、
前記第2の薄膜内へ形状特定要素をエンボス加工して第2の複製パターンを設ける工程と、
前記第2の薄膜のポリマー組成を硬化させる工程と、
前記第2の複製パターンの少なくとも一部を第2の導電層で被覆する工程とを含む、ことを特徴とする方法。 - 少なくとも下記の工程、すなわち
液体ポリマー組成を薄膜上或いは前記多層複合体の導電層上へ直接供給して別の薄膜を設ける工程と、
前記液体ポリマー組成を予硬化させる工程と、
別の複製パターンを設けるために、前記第2の薄膜へ形状特定要素をエンボス加工する工程と、
前記第2の薄膜のポリマー組成を硬化させる工程と、
前記第2の複製パターンの少なくとも一部を第2の導電層で被覆する工程と、
を反復し、前記多層複合体内に複数の層を設ける請求項51に記載の方法。 - 前記形状特定要素を設ける工程は、異なる面パターンを有する要素を用いて反復する請求項51又は52に記載の方法。
- 前記薄膜に第1の導電層を被覆する工程は、前記薄膜の形状を用いて前記導電層を成形する工程を含む請求項44乃至53のいずれか1項に記載の方法。
- 前記導電層は物理的蒸着法にて前記薄膜上に堆積する請求項44乃至54のいずれか1項に記載の方法。
- 前記導電層は0.01乃至0.1μmの厚さで前記薄膜上に堆積する請求項44乃至54のいずれか1項に記載の方法。
- 前記厚さは水晶微量天秤より制御する請求項56に記載の方法。
- 前記導電層はスパッタリング法により作成する請求項56又は57に記載の方法。
- 前記導電層は電子ビーム法により作成する請求項56又は57に記載の方法。
- 前記導電層を堆積する工程は、第1導電層を堆積させ、かつ第2導電層をその第1導電層の上に堆積させる請求項44乃至59のいずれか1項に記載の方法。
- 前記第1導電層を堆積させる工程と前記第2導電層を堆積させる工程はそれぞれ異なった堆積速度で行われる請求項60に記載の方法。
- 前記第1導電層を堆積させる工程は第1の物質を堆積させ、前記第2導電層を堆積させる工程は第2の物質を堆積させる請求項60又は61に記載の方法。
- 前記薄膜はプラズマ処理して前記導電層の密着性を改善する請求項44乃至62のいずれか1項に記載の方法。
- 前記処理は低刺激プラズマを生成するとして知られるグロー放電を用いて行う請求項63に記載の方法。
- 前記プラズマ処理工程後でかつその上への前記導電層の堆積工程前に、前記薄膜の少なくとも一部へ接着促進剤を適用する請求項63又は64に記載の方法。
- 前記接着促進剤は前記薄膜と前記導電層との間にクロム又はチタンからなる層を塗布することで供給する請求項65に記載の方法。
- 前記接着促進剤は物理的蒸着法にて前記誘電体材料薄膜に塗布する請求項65又は66記載の方法。
- 請求項1乃至43のいずれか1項に記載の多層複合体を備えることを特徴とする変換器。
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