JP2009032773A - Fibrous polymeric actuator and method of manufacturing the same, and polymeric actuator comprising aggregate of many fibrous polymeric actuators - Google Patents

Fibrous polymeric actuator and method of manufacturing the same, and polymeric actuator comprising aggregate of many fibrous polymeric actuators Download PDF

Info

Publication number
JP2009032773A
JP2009032773A JP2007193024A JP2007193024A JP2009032773A JP 2009032773 A JP2009032773 A JP 2009032773A JP 2007193024 A JP2007193024 A JP 2007193024A JP 2007193024 A JP2007193024 A JP 2007193024A JP 2009032773 A JP2009032773 A JP 2009032773A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
polymer actuator
fibrous
fibrous polymer
actuator
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Withdrawn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
JP2007193024A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Yamashita
正芳 山下
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.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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 Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP2007193024A priority Critical patent/JP2009032773A/en
Publication of JP2009032773A publication Critical patent/JP2009032773A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a fibrous polymeric actuator which can be displaced (elongated) in a predetermined linear direction efficiently with an applied voltage by making the direction of displacement (elongation) linear, and excels in safety. <P>SOLUTION: The fibrous polymeric actuator 10 is formed of a fibrous polymer which is elongated in its axial direction by applying the voltage between a pair of electrodes 11 and 12. Then the pair of electrodes 11 and 12 of the fibrous polymeric actuator includes a columnar first electrode 11 disposed at the center portion of the fibrous high polymer and a second electrode 12 disposed coaxially at the outer peripheral portion of the first electrode, an insulator 13 having elasticity is disposed between the first electrode 11 and second electrode 12 in contact with the first electrode 11 and second electrode 12, and a high voltage is applied to the first electrode 11. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、一対の電極間に高電圧を印加することによりその軸方向に伸張する繊維状高分子アクチュエータおよびその製造方法、ならびに、これらの多数の繊維状高分子アクチュエータの集合体からなる高分子アクチュエータに関する。   The present invention relates to a fibrous polymer actuator that extends in the axial direction by applying a high voltage between a pair of electrodes, a method for producing the same, and a polymer comprising an assembly of these many fibrous polymer actuators. It relates to an actuator.

近年、絶縁性高分子膜の両面に導電膜からなる一対の電極を形成し、これらの電極間に高電圧を印加することにより、電気エネルギーを運動エネルギーに変換することができる高分子アクチュエータが、例えば、特許文献1(特表2003−506858号公報)にて開示されるようになった。この特許文献1にて開示された高分子アクチュエータは、図5に示すように動作するようになされている。なお、図5は特許文献1にて開示された高分子アクチュエータを模式的に示す斜視図であり、図5(a)は高電圧が印加される前の状態を示す図であり、図5(b)は高電圧が印加された状態を示す図である。   In recent years, a polymer actuator capable of converting electrical energy into kinetic energy by forming a pair of electrodes made of a conductive film on both surfaces of an insulating polymer film and applying a high voltage between these electrodes, For example, it came to be disclosed by patent document 1 (Japanese translations of PCT publication No. 2003-506858). The polymer actuator disclosed in Patent Document 1 operates as shown in FIG. 5 is a perspective view schematically showing the polymer actuator disclosed in Patent Document 1. FIG. 5 (a) is a view showing a state before a high voltage is applied, and FIG. b) is a diagram showing a state in which a high voltage is applied.

即ち、図5(a)に示すように、絶縁膜となる高分子膜51の両面に導電膜からなる一対の電極52,53を配置することにより高分子アクチュエータ50が構成される。そして、これらの両電極52,53間に高電圧を印加することにより、両電極52,53間にクーロン力による吸引力が作用する。これにより、図5(b)に示すように、一対の電極52,53間に配置された絶縁膜となる高分子膜51は厚み方向(z方向)に押圧されて、長さ方向(x方向)および幅方向(y方向)に伸張することとなる。
特表2003−506858号公報
That is, as shown in FIG. 5A, a polymer actuator 50 is configured by disposing a pair of electrodes 52 and 53 made of a conductive film on both surfaces of a polymer film 51 serving as an insulating film. Then, by applying a high voltage between the electrodes 52 and 53, a suction force due to Coulomb force acts between the electrodes 52 and 53. As a result, as shown in FIG. 5B, the polymer film 51 serving as an insulating film disposed between the pair of electrodes 52 and 53 is pressed in the thickness direction (z direction), and the length direction (x direction). ) And the width direction (y direction).
Special table 2003-506858

ところが、上述した特許文献1において提案された高分子アクチュエータにおいては、平板状の電極同士を対向させてこれらの一対の電極間に高電圧を印加するようにしている。そして、高電圧印加によるクーロン力により、両電極間に吸引力が作用し、この吸引力に起因して厚み方向(電極間方向)に変位(収縮)が生じることとなる。この結果、厚み方向の変位(収縮)により、この高分子アクチュエータの厚み方向以外の二次元方向(長さ方向および幅方向)に分散して高分子アクチュエータは変位(伸張)することとなる。   However, in the polymer actuator proposed in Patent Document 1 described above, flat electrodes are opposed to each other and a high voltage is applied between the pair of electrodes. Then, due to the Coulomb force due to the high voltage application, an attractive force acts between both electrodes, and displacement (shrinkage) occurs in the thickness direction (inter-electrode direction) due to this attractive force. As a result, the displacement (shrinkage) in the thickness direction causes the polymer actuator to disperse (extend) in a two-dimensional direction (length direction and width direction) other than the thickness direction of the polymer actuator.

このように、上述した特許文献1において提案された高分子アクチュエータにおいては、変位(伸張)を取り出したい一次元方向(長さ方向あるいは幅方向)に対してはその変位量(伸張量)が少なくなる。このため、印加電圧に対して効率良く、この高分子アクチュエータを所定の一次元方向に変位(伸張)させることができないという問題を生じた。また、一対の電極間に数百kV/cmというような高電圧を印加する必要があるため、高電圧側となる電極面に対する安全性に関して問題があった。   As described above, in the polymer actuator proposed in Patent Document 1 described above, the displacement amount (extension amount) is small in the one-dimensional direction (length direction or width direction) from which the displacement (extension) is to be extracted. Become. For this reason, there arises a problem that the polymer actuator cannot be displaced (stretched) in a predetermined one-dimensional direction efficiently with respect to the applied voltage. In addition, since it is necessary to apply a high voltage of several hundred kV / cm between the pair of electrodes, there is a problem with respect to safety with respect to the electrode surface on the high voltage side.

そこで、本発明は上述したような問題点を解消するためになされものであって、変位(伸張)の方向が一次元的となるようにして、印加電圧に対して効率良く所定の一次元方向に変位(伸張)させることができるとともに、安全性にも優れた高分子アクチュエータを提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, and the direction of displacement (extension) is one-dimensional so that a predetermined one-dimensional direction can be efficiently applied to the applied voltage. It is an object of the present invention to provide a polymer actuator that can be displaced (stretched) at a time and is excellent in safety.

本発明は一対の電極間に高電圧を印加することによりその軸方向に伸張する繊維状高分子アクチュエータであって、上記目的を達成するため、一対の電極は当該繊維状高分子の中心部に配置された柱状の第1電極と該第1電極の外周部に同軸的に配置された筒状の第2電極とからなるとともに、第1電極と第2電極との間に弾性を有する絶縁体がこれらの両電極に密着して配置されており、かつ、中心部に配置された第1電極に高電圧が印加されるようになされていることを特徴とする。   The present invention is a fibrous polymer actuator that extends in the axial direction by applying a high voltage between a pair of electrodes, and in order to achieve the above object, the pair of electrodes is disposed at the center of the fibrous polymer. An insulator having a columnar first electrode and a cylindrical second electrode disposed coaxially on the outer periphery of the first electrode and having elasticity between the first electrode and the second electrode Is arranged in close contact with these two electrodes, and a high voltage is applied to the first electrode arranged at the center.

このように構成される繊維状高分子アクチュエータの第1電極と第2電極との間に高電圧(例えば、50〜300V/μm)を印加すると、第1電極と第2電極との間に静電引力が作用して直径方向に収縮することとなる。そして、直径方向に収縮すると、収縮した分だけ軸方向(長さ方向)に伸張することとなって、アクチュエータとして機能する。この場合、高電圧は中心電極となる第1電極に印加されるため、高電圧部は絶縁体と第2電極とで覆われていて、繊維状高分子アクチュエータの表面に露出することはない。これにより、安全対策を簡単、容易にとることが可能となる。ここで、第1電極の外周面と第2電極の内周面との間が等距離となるように絶縁体の厚みが等しくなるように形成されていると、この種の繊維状高分子アクチュエータのどの位置でも電界強度が等しくなる。これにより、特定の部位での電界強度の歪みの発生を防止できるようになる。   When a high voltage (for example, 50 to 300 V / μm) is applied between the first electrode and the second electrode of the fibrous polymer actuator configured as described above, static electricity is generated between the first electrode and the second electrode. The electric attractive force acts and contracts in the diameter direction. When contracted in the diameter direction, the contracted portion expands in the axial direction (length direction) and functions as an actuator. In this case, since the high voltage is applied to the first electrode serving as the center electrode, the high voltage portion is covered with the insulator and the second electrode and is not exposed to the surface of the fibrous polymer actuator. As a result, safety measures can be taken easily and easily. Here, when the insulators are formed to have the same thickness so that the distance between the outer peripheral surface of the first electrode and the inner peripheral surface of the second electrode is equal, this type of fibrous polymer actuator is used. The electric field strength is equal at any position. Thereby, it becomes possible to prevent the occurrence of distortion of the electric field strength at a specific portion.

この場合、第1電極は円柱状で、この第1電極の外周部に同軸的に配置された第2電極は円筒状であるのが望ましい。また、第1電極は楕円柱状で、この第1電極の外周部に同軸的に配置された第2電極は楕円筒状であるのが望ましい。また、第1電極は多角柱状で、この第1電極の外周部に同軸的に配置された第2電極は多角筒状であるのが望ましい。なお、第1電極および第2電極は導電性エラストマーで形成されているとともに、絶縁体は絶縁性エラストマーで形成されているのが望ましい。また、導電性エラストマーは絶縁性エラストマーに炭素粉末や金属粉末が添加されたものであるのが望ましい。   In this case, it is desirable that the first electrode has a cylindrical shape, and the second electrode disposed coaxially on the outer periphery of the first electrode has a cylindrical shape. Further, it is desirable that the first electrode has an elliptic cylinder shape, and the second electrode disposed coaxially on the outer periphery of the first electrode has an elliptic cylinder shape. Further, it is desirable that the first electrode has a polygonal column shape, and the second electrode arranged coaxially on the outer periphery of the first electrode has a polygonal cylindrical shape. The first electrode and the second electrode are preferably formed of a conductive elastomer, and the insulator is preferably formed of an insulating elastomer. The conductive elastomer is preferably an insulating elastomer obtained by adding carbon powder or metal powder.

上述のような構成となる繊維状高分子アクチュエータを作製するには、導電性エラストマーを柱状に押出成形して第1電極を形成する第1電極形成工程と、第1電極の表面に絶縁性エラストマーを塗布して第1電極の表面外周部に同軸的に絶縁体を形成する絶縁体形成工程と、絶縁体の表面に導電性エラストマーを塗布して絶縁体の表面外周部に同軸的に第2電極を形成する第2電極形成工程とを備えるようにすればよい。この場合、絶縁体形成工程における絶縁性エラストマーの塗布、および第2電極形成工程における導電性エラストマーの塗布はディピングあるいはスプレー塗布により行うようにすればよい。   In order to fabricate the fibrous polymer actuator having the above-described configuration, a first electrode forming step of forming a first electrode by extruding a conductive elastomer into a columnar shape, and an insulating elastomer on the surface of the first electrode And forming an insulator coaxially on the outer peripheral portion of the surface of the first electrode, and applying a conductive elastomer to the surface of the insulator and forming a second coaxially on the outer peripheral portion of the insulator. And a second electrode forming step for forming an electrode. In this case, the application of the insulating elastomer in the insulator forming step and the application of the conductive elastomer in the second electrode forming step may be performed by dipping or spray coating.

さらに、本発明は上述した繊維状高分子アクチュエータの多数本を束ねて形成された高分子アクチュエータに係り、多数本の繊維状高分子アクチュエータの第1電極のみを束ねて第1外部電極が形成されているとともに、多数本の繊維状高分子アクチュエータの第2電極のみを束ねて第2外部電極が形成されていることを特徴とする。このように各電極を束ねて第1外部電極および第2外部電極が形成されていると、モジュールとして形成することが可能となる。これにより、これらのモジュールを機械的および電気的に並列に接続するようにすれば、力が必要な高分子アクチュエータを得ることができる。一方、これらのモジュールを機械的に直列に接続するとともに、電気的には並列になるように接続するようにすれば、変位量が必要な高分子アクチュエータを得ることができる。   Furthermore, the present invention relates to a polymer actuator formed by bundling a large number of the fibrous polymer actuators described above, and a first external electrode is formed by bundling only the first electrodes of a large number of fibrous polymer actuators. In addition, the second external electrode is formed by bundling only the second electrodes of a large number of fibrous polymer actuators. When the first external electrode and the second external electrode are formed by bundling the electrodes in this manner, it can be formed as a module. Thereby, if these modules are mechanically and electrically connected in parallel, a polymer actuator that requires force can be obtained. On the other hand, if these modules are mechanically connected in series and electrically connected in parallel, a polymer actuator that requires a displacement amount can be obtained.

本発明の繊維状高分子アクチュエータにおいては、第1電極と第2電極との間に弾性を有する絶縁体がこれらの両電極に密着して配置されているとともに、第1電極に高電圧が印加されるようになされているので、軸方向(長さ方向)に伸張することとなって変位の方向が一次元的となり、高効率に変位量を調整することが可能となる。また、高電圧は中心電極となる第1電極に印加されるため、高電圧部が露出することはなく、安全性に優れた繊維状高分子アクチュエータを簡単、容易に作製することが可能となる。   In the fibrous polymer actuator of the present invention, an elastic insulator is disposed between the first electrode and the second electrode in close contact with both electrodes, and a high voltage is applied to the first electrode. Therefore, the direction of displacement becomes one-dimensional by extending in the axial direction (length direction), and the amount of displacement can be adjusted with high efficiency. Further, since the high voltage is applied to the first electrode serving as the center electrode, the high voltage portion is not exposed, and a fibrous polymer actuator excellent in safety can be easily and easily manufactured. .

以下に、本発明の実施の形態を図1〜図3に基づいて詳細に説明する。なお、図1は、本発明の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す図であり、図1(a)はその全体構成を模式的に示す斜視図であり、図1(b)はその上面図である。図2は、図1に示す繊維状高分子アクチュエータの代表的な製造工程を模式的に示す断面図であり、図2(a)は第1電極の作製工程を模式的に示す断面図であり、図2(b)(c)を絶縁体の作製工程を模式的に示す断面図であり、図2(d)(e)は第2電極の作製工程を模式的に示す断面図である。   Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram schematically showing a fibrous polymer actuator of the present invention, FIG. 1 (a) is a perspective view schematically showing the overall configuration, and FIG. 1 (b) is an upper surface thereof. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a typical manufacturing process of the fibrous polymer actuator shown in FIG. 1, and FIG. 2 (a) is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the first electrode. FIGS. 2B and 2C are cross-sectional views schematically showing a manufacturing process of an insulator, and FIGS. 2D and 2E are cross-sectional views schematically showing a manufacturing process of a second electrode.

図3は変形例の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す図であり、図3(a)は第1変形例の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図3(b)は第2変形例の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図3(c)は、図3(b)の第2変形例の繊維状高分子アクチュエータを多数束ねて集合体とした高分子アクチュエータを模式的に示す上面図である。   FIG. 3 is a view schematically showing a fibrous polymer actuator of a modified example, and FIG. 3A is a top view schematically showing the fibrous polymer actuator of the first modified example, and FIG. ) Is a top view schematically showing the fibrous polymer actuator of the second modified example, and FIG. 3C is a set of bundled fibrous polymer actuators of the second modified example of FIG. 3B. It is a top view which shows typically the polymer actuator made into the body.

1.繊維状高分子アクチュエータ
本発明の繊維状高分子アクチュエータ10は、図1(a)(b)に示すように、中心部に配置された円柱状第1電極11と、この円柱状第1電極11と同心円状に配置された円筒状第2電極12と、これらの第1電極と第2電極とに密着して配置された弾性を有する円筒状絶縁体13とからなる。そして、第1電極11に高電圧(HV)が印加され、第2電極12が接地されるようになされている。これにより、第1電極11と第2電極12との間に高電圧(HV)を印加することにより、軸方向(長さ方向)に伸張することとなって変位の方向が一次元的となり、高効率に変位量を調整することが可能となる。この場合、高電圧(HV)は中心電極となる第1電極11に印加されるため、高電圧部が露出することはなく、安全性に優れた高分子アクチュエータを簡単、容易に作製することが可能となる。
1. Fibrous Polymer Actuator As shown in FIGS. 1A and 1B, the fibrous polymer actuator 10 of the present invention includes a cylindrical first electrode 11 disposed at the center, and the cylindrical first electrode 11. And a cylindrical second electrode 12 arranged concentrically with the cylindrical electrode 13 and an elastic cylindrical insulator 13 arranged in close contact with the first electrode and the second electrode. A high voltage (HV) is applied to the first electrode 11, and the second electrode 12 is grounded. Thereby, by applying a high voltage (HV) between the first electrode 11 and the second electrode 12, the axial direction (length direction) is extended, and the direction of displacement becomes one-dimensional. The displacement amount can be adjusted with high efficiency. In this case, since the high voltage (HV) is applied to the first electrode 11 serving as the center electrode, the high voltage portion is not exposed, and a highly safe polymer actuator can be easily and easily manufactured. It becomes possible.

ここで、円筒状絶縁体13は抵抗率が1020Ωcmの絶縁性エラストマー(絶縁シリコンゴム)により形成されている。また、円柱状第1電極11および円筒状第2電極12は、導電性エラストマーにより形成されていて、円筒状絶縁体13に用いられる絶縁性エラストマー(絶縁シリコンゴム)に金属粉末や炭素粉末を均一に分散させて抵抗率が103〜106Ωcmになるように形成されている。この場合、中心電極となる円柱状第1電極11の直径は10μmで、円筒状第2電極12の厚みは5μmで、円筒状絶縁体13の厚みは5μmとなるように形成されている。 Here, the cylindrical insulator 13 is formed of an insulating elastomer (insulating silicon rubber) having a resistivity of 10 20 Ωcm. The columnar first electrode 11 and the cylindrical second electrode 12 are formed of a conductive elastomer, and a metal powder or carbon powder is uniformly applied to an insulating elastomer (insulating silicon rubber) used for the cylindrical insulator 13. And the resistivity is 10 3 to 10 6 Ωcm. In this case, the diameter of the columnar first electrode 11 serving as the center electrode is 10 μm, the thickness of the cylindrical second electrode 12 is 5 μm, and the thickness of the cylindrical insulator 13 is 5 μm.

2.繊維状高分子アクチュエータの製造方法
ついで、上述のような構成となる繊維状高分子アクチュエータの製造方法を図2に基づいて以下に説明する。まず、抵抗率が1020Ωcmの絶縁性エラストマー(絶縁シリコンゴム)に金属粉末や炭素粉末を均一に分散させて抵抗率が103〜106Ωcmになるように調整された導電性エラストマーを用意する。ついで、この導電性エラストマーを押し出し成形することにより、図2(a)に示すように、中心電極となる円柱状第1電極11を形成する。この場合、円柱状第1電極11の直径が10μmになるように形成する。
2. 2. Manufacturing Method of Fibrous Polymer Actuator Next, a manufacturing method of the fibrous polymer actuator configured as described above will be described below with reference to FIG. First, a conductive elastomer prepared by uniformly dispersing metal powder or carbon powder in an insulating elastomer (insulating silicon rubber) having a resistivity of 10 20 Ωcm and adjusting the resistivity to 10 3 to 10 6 Ωcm is prepared. To do. Next, by extruding this conductive elastomer, a cylindrical first electrode 11 serving as a center electrode is formed as shown in FIG. In this case, the cylindrical first electrode 11 is formed to have a diameter of 10 μm.

ついで、図2(b)に示すように、絶縁性エラストマー(絶縁シリコンゴム)13aが充填された絶縁性エラストマー収納容器16を用意した後、得られた円柱状第1電極11を抵抗率が1020Ωcmの絶縁性エラストマー13a中に浸漬する。このとき、円柱状第1電極11の先端部(例えば、先端から5mmまでの部分)11aが絶縁性エラストマー13a中に浸漬しないようにする。この後、図2(c)に示すように、円柱状第1電極11を絶縁性エラストマー13a中から引き上げることにより、円柱状第1電極11の外周部全体に厚みが5μmとなる円筒状絶縁体13の層を形成する。
ここで、絶縁性エラストマー13aの粘度や引き上げ速度を調整することにより円筒状絶縁体13の厚みを調整することができる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), after preparing an insulating elastomer container 16 filled with an insulating elastomer (insulating silicon rubber) 13 a, the obtained cylindrical first electrode 11 has a resistivity of 10 It is immersed in an insulating elastomer 13a of 20 Ωcm. At this time, the tip portion (for example, a portion from the tip to 5 mm) 11a of the columnar first electrode 11 is not immersed in the insulating elastomer 13a. Thereafter, as shown in FIG. 2 (c), the cylindrical first electrode 11 is pulled up from the insulating elastomer 13a, so that the entire cylindrical outer periphery of the cylindrical first electrode 11 has a thickness of 5 μm. 13 layers are formed.
Here, the thickness of the cylindrical insulator 13 can be adjusted by adjusting the viscosity and pulling speed of the insulating elastomer 13a.

ついで、図2(d)に示すように、円筒状絶縁体13に用いられる絶縁性エラストマー(絶縁シリコンゴム)13aに金属粉末や炭素粉末を含有させて抵抗率が103〜106Ωcmになるように調整した導電性エラストマー(導電性シリコンゴム)12aが充填された導電性エラストマー収納容器17を用意する。この後、表面に円筒状絶縁体13の層が形成された円柱状第1電極11を導電性エラストマー12a中に浸漬する。このとき、円柱状第1電極11の先端部(例えば、先端から6mm(なお、5mm以上であればよい)までの部分)11aは導電性エラストマー12a中に浸漬しないようにする。 Next, as shown in FIG. 2D, an insulating elastomer (insulating silicon rubber) 13a used for the cylindrical insulator 13 is made to contain metal powder or carbon powder so that the resistivity becomes 10 3 to 10 6 Ωcm. A conductive elastomer storage container 17 filled with the conductive elastomer (conductive silicon rubber) 12a adjusted as described above is prepared. Thereafter, the columnar first electrode 11 having the surface of the cylindrical insulator 13 formed thereon is immersed in the conductive elastomer 12a. At this time, the tip of the first cylindrical electrode 11 (for example, the portion from the tip to 6 mm (which may be 5 mm or more)) 11a is not immersed in the conductive elastomer 12a.

この後、図2(e)に示すように、円柱状第1電極11を導電性エラストマー12a中から引き上げることにより、表面に厚みが5μmとなる円筒状絶縁体13の層が形成された円柱状第1電極11の外周部の表面全体に厚みが5μmとなる導電性エラストマーからなる円筒状第2電極12の層を形成する。この場合も、導電性エラストマー12aの粘度や引き上げ速度を調整することにより導電性エラストマーからなる円筒状第2電極12の厚みや下端部12bの長さを調整することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 2 (e), the columnar first electrode 11 is pulled up from the conductive elastomer 12a to form a columnar cylindrical insulator 13 layer having a thickness of 5 μm on the surface. A layer of the cylindrical second electrode 12 made of a conductive elastomer having a thickness of 5 μm is formed on the entire outer peripheral surface of the first electrode 11. Also in this case, the thickness of the cylindrical second electrode 12 made of the conductive elastomer and the length of the lower end portion 12b can be adjusted by adjusting the viscosity and the pulling speed of the conductive elastomer 12a.

3.変形例
上述した繊維状高分子アクチュエータ10においては、中心部に円柱状第1電極11が配置され、この円柱状第1電極11と同心円状に円筒状第2電極12が配置され、これらの第1電極と第2電極との間に弾性を有する円筒状絶縁体13が密着して配置されて、全体として円柱状に形成されている。ところが、この種の繊維状高分子アクチュエータは円柱状に限らず、楕円柱状や多角柱状などの各種の形状を採用することが可能である。そこで、以下では各種の形状の繊維状高分子アクチュエータを変形例として以下に説明する。
3. In the fibrous polymer actuator 10 described above, the columnar first electrode 11 is disposed at the center, and the cylindrical second electrode 12 is disposed concentrically with the columnar first electrode 11. A cylindrical insulator 13 having elasticity is disposed in close contact between the first electrode and the second electrode, and is formed in a columnar shape as a whole. However, this type of fibrous polymer actuator is not limited to a cylindrical shape, and various shapes such as an elliptical column shape and a polygonal column shape can be employed. Accordingly, various types of fibrous polymer actuators will be described below as modified examples.

(1)第1変形例
本第1変形例の繊維状高分子アクチュエータ20は、図3(a)に示すように、中心部に楕円柱状第1電極21が配置され、この楕円柱状第1電極21と同心楕円状に楕円筒状第2電極22が配置され、これらの第1電極21と第2電極22との間に弾性を有する楕円筒状絶縁体23が密着して配置されて、全体として楕円柱状に形成されている。この場合、楕円筒状絶縁体23の厚みがどの位置でも同じ厚みになるように形成されている。
(1) First Modification As shown in FIG. 3A, the fibrous polymer actuator 20 of the first modification has an elliptical columnar first electrode 21 disposed at the center, and this elliptical columnar first electrode. An elliptical cylindrical second electrode 22 is disposed concentrically with the elliptical shape 21, and an elliptical cylindrical insulator 23 having elasticity is disposed in close contact between the first electrode 21 and the second electrode 22. It is formed in an elliptical column shape. In this case, the elliptic cylindrical insulator 23 is formed so as to have the same thickness at any position.

そして、楕円柱状第1電極21に高電圧が印加され、楕円筒状第2電極22が接地されるようになされている。これにより、楕円柱状第1電極21と楕円筒状第2電極22との間に高電圧を印加することにより、軸方向(長さ方向)に伸張することとなって変位の方向が一次元的となり、高効率に変位量を調整することが可能となる。   A high voltage is applied to the elliptical columnar first electrode 21, and the elliptical cylindrical second electrode 22 is grounded. As a result, by applying a high voltage between the elliptical columnar first electrode 21 and the elliptical cylindrical second electrode 22, the axial direction (length direction) is extended, and the direction of displacement is one-dimensional. Thus, the displacement amount can be adjusted with high efficiency.

(2)第2変形例
本第2変形例の繊維状高分子アクチュエータ30は、図3(b)に示すように、中心部に六角柱状第1電極31が配置され、この六角柱状第1電極31と同心円状に六角筒状第2電極32が配置され、これらの六角柱状第1電極31と六角筒状第2電極32との間に弾性を有する六角筒状絶縁体33が密着して配置されて、全体として六角柱状に形成されている。この場合、六角筒状絶縁体33の厚みがどの位置でも同じ厚みになるように形成されている。
(2) Second Modification As shown in FIG. 3B, the fibrous polymer actuator 30 of the second modification has a hexagonal columnar first electrode 31 disposed at the center, and this hexagonal columnar first electrode. A hexagonal cylindrical second electrode 32 is arranged concentrically with the hexagonal cylinder 31, and an elastic hexagonal cylindrical insulator 33 is disposed in close contact between the hexagonal columnar first electrode 31 and the hexagonal cylindrical second electrode 32. As a whole, it is formed in a hexagonal column shape. In this case, the hexagonal tubular insulator 33 is formed so that the thickness thereof is the same at any position.

そして、六角柱状第1電極31に高電圧が印加され、六角筒状第2電極32が接地されるようになされている。これにより、六角柱状第1電極31と六角筒状第2電極32との間に高電圧を印加することにより、軸方向(長さ方向)に伸張することとなって変位の方向が一次元的となり、高効率に変位量を調整することが可能となる。   Then, a high voltage is applied to the hexagonal columnar first electrode 31, and the hexagonal cylindrical second electrode 32 is grounded. Thus, by applying a high voltage between the hexagonal columnar first electrode 31 and the hexagonal cylindrical second electrode 32, the axial direction (length direction) is extended, and the direction of displacement is one-dimensional. Thus, the displacement amount can be adjusted with high efficiency.

なお、五角形未満の多角柱状繊維状高分子アクチュエータにおいては、角部での電界集中が生じて両電極間に絶縁破壊が生じる恐れがある。このため、多角柱状の繊維状高分子アクチュエータとする場合は、五角形以上の多角柱状の繊維状高分子アクチュエータとするのが望ましい。   In a polygonal columnar fibrous polymer actuator less than a pentagon, there is a risk that electric field concentration occurs at the corners, resulting in dielectric breakdown between both electrodes. For this reason, when it is set as a polygonal columnar fibrous polymer actuator, it is desirable to use a pentagonal or more polygonal columnar fibrous polymer actuator.

ここで、1本の繊維状高分子アクチュエータ10から取り出せる力Fを算出すると、以下のようになる。まず、円柱状第1電極11、円筒状第2電極12および弾性を有する絶縁体13を構成するエラストマーのヤング率を1.95MPa(N/mm2)とする。この場合、繊維状高分子アクチュエータ10の直径は30(10+5×2+5×2)μmであるので、繊維状高分子アクチュエータ10の断面積は0.000707(0.015×0.015×π)mm2となる。 Here, the force F that can be taken out from one fibrous polymer actuator 10 is calculated as follows. First, the Young's modulus of the elastomer constituting the cylindrical first electrode 11, the cylindrical second electrode 12 and the elastic insulator 13 is set to 1.95 MPa (N / mm 2 ). In this case, since the diameter of the fibrous polymer actuator 10 is 30 (10 + 5 × 2 + 5 × 2) μm, the cross-sectional area of the fibrous polymer actuator 10 is 0.000707 (0.015 × 0.015 × π) mm. 2

そして、電界強度が50V/μmでの歪み量(変位量)を5%とすると、F=1.95×100×0.000707×0.05=0.00689g重(1Nは100g重であるので)となり、繊維状高分子アクチュエータ10の長さが10cmの場合、その変位量を5%とすると、最大で5mmだけ伸張することとなる。一方、200V/μmでの歪み量(変位量)を50%とすると、F=1.95×100×0.000707×0.5=0.0689g重となり、繊維状高分子アクチュエータ10の長さが10cmの場合、その変位量を50%とすると、最大で50mmだけ伸張することとなる。
なお、繊維状高分子アクチュエータ20,30から取り出せる力Fおよび伸張長についてもほぼ同様である。
If the strain amount (displacement amount) at an electric field strength of 50 V / μm is 5%, F = 1.95 × 100 × 0.000707 × 0.05 = 0.0688 g weight (since 1N is 100 g weight) In the case where the length of the fibrous polymer actuator 10 is 10 cm, if the amount of displacement is 5%, the maximum length is 5 mm. On the other hand, when the strain amount (displacement amount) at 200 V / μm is 50%, F = 1.95 × 100 × 0.000707 × 0.5 = 0.0689 g weight, and the length of the fibrous polymer actuator 10 If the displacement amount is 50%, the maximum length is 50 mm.
The force F that can be taken out from the fibrous polymer actuators 20 and 30 and the extension length are almost the same.

4.多数の繊維状高分子アクチュエータの集合体からなる高分子アクチュエータ
上述した繊維状高分子アクチュエータにおいては、1本の繊維状高分子を用いてアクチュエータとするため、その繊維状高分子アクチュエータから取り出せる力は非常に小さいものとなる。このため、力が小さい用途に対してはそのまま用いることができるが、大きな力が必要となる用途に対しては、多数の繊維状高分子アクチュエータを集合させる必要がある。そこで、多数の繊維状高分子アクチュエータを集合させて発生力が大きい高分子アクチュエータとする実施例について、図4に基づいて以下に説明する。
4). In the above-described fibrous polymer actuator, since one fibrous polymer is used as the actuator in the above-described fibrous polymer actuator, the force that can be extracted from the fibrous polymer actuator is It will be very small. For this reason, although it can be used as it is for an application with a small force, it is necessary to assemble a large number of fibrous polymer actuators for an application requiring a large force. Therefore, an embodiment in which a large number of fibrous polymer actuators are assembled to form a polymer actuator having a large generated force will be described below with reference to FIG.

なお、図4は、図1に示す繊維状高分子アクチュエータの多数本を集合させて形成した集合高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図4(a)は、多数の繊維状高分子アクチュエータを集合させて形成した高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図4(b)は、図4(a)に示す高分子アクチュエータを多数束ねて形成した集合高分子アクチュエータを模式的に示す上面図である。   4 is a top view schematically showing an aggregate polymer actuator formed by assembling a large number of the fibrous polymer actuators shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 4B is a top view schematically showing a polymer actuator formed by assembling molecular actuators, and FIG. 4B schematically shows an aggregate polymer actuator formed by bundling a number of polymer actuators shown in FIG. FIG.

本発明の多数の繊維状高分子アクチュエータの集合体からなる高分子アクチュエータ100は、図4(a)に示すように、例えば、繊維状高分子アクチュエータ10が100本を束ねられて、これらの100本の繊維状高分子アクチュエータ10が電気的および機械的に並列に接続されている。この場合、円柱状第1電極11の先端部11a同士は第1圧着端子(第1外部端子)101により接続され、円筒状第2電極12の下端部12b同士は第2圧着端子(第2外部端子)102により接続され、一体化されて集合繊維状高分子アクチュエータ100aとなされている。   As shown in FIG. 4 (a), the polymer actuator 100 composed of an assembly of a large number of fibrous polymer actuators according to the present invention includes, for example, 100 fibrous polymer actuators 10 bundled together. Two fibrous polymer actuators 10 are electrically and mechanically connected in parallel. In this case, the tip end portions 11a of the cylindrical first electrode 11 are connected to each other by a first crimp terminal (first external terminal) 101, and the lower end portions 12b of the cylindrical second electrode 12 are connected to a second crimp terminal (second external terminal). Terminal) 102 and integrated to form an aggregate fiber polymer actuator 100a.

そして、図4(b)に示すように、これらの集合繊維状高分子アクチュエータ100aが100本を束ねられて、これらの100本の集合繊維状高分子アクチュエータ100aが電気的および機械的に並列に接続されている。この場合、集合繊維状高分子アクチュエータ100aの先端部に接続された第1圧着端子101同士は第1の収束圧着端子(第1外部端子)110により接続され、集合繊維状高分子アクチュエータ100aの後端部に接続された第2圧着端子(第2外部端子)102同士は第2の収束圧着端子120により接続され、一体化されて集合高分子アクチュエータ100となされている。   Then, as shown in FIG. 4B, 100 of these aggregate fibrous polymer actuators 100a are bundled, and these 100 aggregate fiber polymer actuators 100a are electrically and mechanically arranged in parallel. It is connected. In this case, the first crimp terminals 101 connected to the tip of the aggregate fiber polymer actuator 100a are connected to each other by the first convergent crimp terminal (first external terminal) 110, and the rear of the aggregate fiber polymer actuator 100a. The second crimp terminals (second external terminals) 102 connected to the end portions are connected to each other by a second convergent crimp terminal 120 and are integrated into a collective polymer actuator 100.

このように、100本の繊維状高分子アクチュエータ10を並列に接続して集合繊維状高分子アクチュエータ100aとし、かつこれらの100本の集合繊維状高分子アクチュエータ100aを並列に接続して集合高分子アクチュエータ100とすると、得られた集合高分子アクチュエータ100の発生力は1本の繊維状高分子アクチュエータ10の10000倍の力となる。これにより、例えば、上述のように、集合高分子アクチュエータ100に200V/μmの電圧を印加した場合、歪み量(変位量)を50%とすると、F=1.95×100×0.000707×0.5×10000=68.9g重となり、大きな力を発生させることが可能となる。この場合、1本の繊維状高分子アクチュエータ10の直径を30μmとすると、3mm×3mmの大きさに収まることとなる。   In this way, 100 fibrous polymer actuators 10 are connected in parallel to form an aggregate fiber polymer actuator 100a, and these 100 aggregate fiber polymer actuators 100a are connected in parallel to form an aggregate polymer. When the actuator 100 is used, the generated polymer actuator 100 has a force 10,000 times that of the single fiber polymer actuator 10. Thus, for example, as described above, when a voltage of 200 V / μm is applied to the aggregate polymer actuator 100, assuming that the strain amount (displacement amount) is 50%, F = 1.95 × 100 × 0.000707 × It becomes 0.5 × 10000 = 68.9 g weight, and it becomes possible to generate a large force. In this case, if the diameter of one fibrous polymer actuator 10 is 30 μm, the size will be 3 mm × 3 mm.

なお、大きな力を発生させる必要がない場合は、複数の集合繊維状高分子アクチュエータ100aを電気的および機械的に並列に接続することに代えて、集合繊維状高分子アクチュエータ100aを電気的に並列に接続するとともに、機械的には直列に接続するようにすると、大きな変位量を取り出せるようになる。したがって、用いられる用途に応じて、機械的に並列に接続したり、あるいは機械的に直列に接続したりすればよい。この場合、電気的に直列に接続するようにすると、大電圧が印加されるようになるため、機械的にどのように接続する場合であっても、電気的には並列に接続する必要がある。   When it is not necessary to generate a large force, instead of connecting a plurality of aggregate fiber polymer actuators 100a electrically and mechanically in parallel, the aggregate fiber polymer actuators 100a are electrically connected in parallel. In addition, when connected in series mechanically, a large amount of displacement can be taken out. Therefore, it may be mechanically connected in parallel or mechanically connected in series depending on the application to be used. In this case, if the electrical connection is made in series, a large voltage will be applied. Therefore, it is necessary to make the electrical connection in parallel regardless of the mechanical connection. .

(変形例)
上述した集合高分子アクチュエータ100においては、円柱状の繊維状高分子アクチュエータ10を集合させる例について説明した。ところが、円柱状の繊維状高分子アクチュエータ10を集合させた場合、得られた集合高分子アクチュエータ100内に空間部が生じることととなる。そこで、このような空間部を生じさせない変形例を図3(c)に基づいて以下に説明する。
(Modification)
In the aggregate polymer actuator 100 described above, the example in which the columnar fibrous polymer actuators 10 are aggregated has been described. However, when the cylindrical fibrous polymer actuators 10 are assembled, a space portion is generated in the obtained assembled polymer actuator 100. Therefore, a modification in which such a space portion is not generated will be described below with reference to FIG.

ここで、図3(b)に示すような全体として六角柱状に形成された繊維状高分子アクチュエータ30を用いて、図3(c)に示すように、これらの繊維状高分子アクチュエータ30の側壁が互に密着するように積層して配置して一体的にすると、その内部に空間部が生じない集合高分子アクチュエータ300を形成することができる。この場合、多数の六角柱状第1電極31の先端部(図示せず)同士を第1外部端子(図示せず)により接続し、多数の六角筒状第2電極32の下端部(図示せず)同士は第2外部端子(図示せず)により接続して一体化することにより集合高分子アクチュエータ300を構成できる。   Here, as shown in FIG. 3C, the side walls of the fibrous polymer actuators 30 are formed using the fibrous polymer actuators 30 formed in a hexagonal column shape as a whole as shown in FIG. When the layers are arranged so as to be in close contact with each other and integrated, it is possible to form the aggregate polymer actuator 300 in which no space portion is generated. In this case, tip portions (not shown) of a large number of hexagonal columnar first electrodes 31 are connected to each other by a first external terminal (not shown), and lower end portions (not shown) of the large number of hexagonal cylindrical second electrodes 32. ) Are connected to each other by a second external terminal (not shown) and integrated to form the aggregate polymer actuator 300.

なお、上述した実施の形態においては、絶縁性エラストマーとしてシリコーン樹脂を用いる例について説明したが、シリコーン樹脂以外の絶縁性エラストマーとしてアクリル樹脂やウレタン樹脂などを用いるようにしてもよい。また、これらの絶縁性エラストマーに金属粉を均一に分散させて導電性エラストマーとする場合、分散させる金属粉末としては、金、銀、アルミニウム、クロム、ニッケル等を用いて、これらの金属粒子を絶縁性エラストマーに均一に分散させて導電性を持たせるようにすればよい。   In the above-described embodiment, the example in which the silicone resin is used as the insulating elastomer has been described. However, an acrylic resin, a urethane resin, or the like may be used as the insulating elastomer other than the silicone resin. In addition, when a metal powder is uniformly dispersed in these insulating elastomers to form a conductive elastomer, the metal powder to be dispersed is insulated by using gold, silver, aluminum, chromium, nickel, etc. The conductive elastomer may be uniformly dispersed so as to have conductivity.

本発明の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す図であり、図1(a)は斜視図であり、図1(b)はその上面図である。It is a figure which shows typically the fibrous polymer actuator of this invention, Fig.1 (a) is a perspective view, FIG.1 (b) is the top view. 図1に示す繊維状高分子アクチュエータの代表的に製造工程を模式的に示す断面図であり、図2(a)は第1電極の作製工程を模式的に示す断面図であり、図2(b)(c)を絶縁体の作製工程を模式的に示す断面図であり、図2(d)(e)は第2電極の作製工程を模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the fibrous polymer actuator shown in FIG. 1, and FIG. 2 (a) is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the first electrode. FIGS. 2B and 2C are cross-sectional views schematically showing the insulator manufacturing process, and FIGS. 2D and 2E are cross-sectional views schematically showing the second electrode manufacturing process. 変形例の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す図であり、図3(a)は第1変形例の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図3(b)は第2変形例の繊維状高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図3(c)は、図3(b)の第2変形例の繊維状高分子アクチュエータを多数束ねて集合体とした高分子アクチュエータを模式的に示す上面図である。FIG. 3A is a schematic view showing a fibrous polymer actuator of a modification, FIG. 3A is a top view schematically showing a fibrous polymer actuator of a first modification, and FIG. It is a top view which shows typically the fibrous polymer actuator of 2 modifications, FIG.3 (c) bundled many fibrous polymer actuators of the 2nd modification of FIG.3 (b), and was set as the aggregate | assembly. It is a top view which shows a polymer actuator typically. 図1に示す繊維状高分子アクチュエータの多数本を集合させて形成した集合高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図4(a)は、多数の繊維状高分子アクチュエータを集合させて形成した高分子アクチュエータを模式的に示す上面図であり、図4(b)は、図4(a)に示す高分子アクチュエータを多数束ねて形成した集合高分子アクチュエータを模式的に示す上面図である。FIG. 4A is a top view schematically showing an aggregate polymer actuator formed by assembling a large number of fibrous polymer actuators shown in FIG. 1, and FIG. 4A is an aggregate of many fibrous polymer actuators. 4B is a top view schematically showing the formed polymer actuator, and FIG. 4B is a top view schematically showing an aggregate polymer actuator formed by bundling a large number of polymer actuators shown in FIG. is there. 従来例の高分子アクチュエータを模式的に示す斜視図であり、図5(a)は高電圧が印加される前の状態を示す図であり、図5(b)は高電圧が印加された状態を示す図である。FIG. 5A is a perspective view schematically showing a conventional polymer actuator, FIG. 5A is a diagram showing a state before a high voltage is applied, and FIG. 5B is a state where a high voltage is applied. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10…繊維状高分子アクチュエータ、11…第1電極、11a…第1電極の先端部、12…第2電極、12a…導電性エラストマー、12b…第2電極の下端部、13…絶縁体、13a…絶縁性エラストマー、16…絶縁性エラストマー収納容器、17…導電性エラストマー収納容器、20…変形例1の繊維状高分子アクチュエータ、21…第1電極、22…第2電極、23…絶縁体、30…変形例2の繊維状高分子アクチュエータ、31…第1電極、32…第2電極、33…絶縁体、100a…集合繊維状高分子アクチュエータ、100…集合高分子アクチュエータ、101…第1圧着端子、102…第2圧着端子、110…第1の収束圧着端子、120…第2の収束圧着端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fibrous polymer actuator, 11 ... 1st electrode, 11a ... Tip part of 1st electrode, 12 ... 2nd electrode, 12a ... Conductive elastomer, 12b ... Lower end part of 2nd electrode, 13 ... Insulator, 13a DESCRIPTION OF SYMBOLS Insulating elastomer, 16 ... Insulating elastomer storage container, 17 ... Conductive elastomer storage container, 20 ... The fibrous polymer actuator of the modification 1 21 ... 1st electrode, 22 ... 2nd electrode, 23 ... Insulator, DESCRIPTION OF SYMBOLS 30 ... The fibrous polymer actuator of the modification 2 31 ... 1st electrode, 32 ... 2nd electrode, 33 ... Insulator, 100a ... Assembly fiber polymer actuator, 100 ... Assembly polymer actuator, 101 ... 1st crimping | compression-bonding Terminal 102, second crimping terminal 110, first convergence crimping terminal 120, second convergence crimping terminal

Claims (10)

一対の電極間に高電圧を印加することによりその軸方向に伸張する繊維状高分子アクチュエータであって、
前記一対の電極は当該繊維状高分子の中心部に配置された柱状の第1電極と該第1電極の外周部に同軸的に配置された筒状の第2電極とからなるとともに、
前記第1電極と第2電極との間に弾性を有する絶縁体がこれらの両電極に密着して配置されており、
かつ、前記中心部に配置された第1電極に高電圧が印加されるようになされていることを特徴とする繊維状高分子アクチュエータ。
A fibrous polymer actuator that extends in the axial direction by applying a high voltage between a pair of electrodes,
The pair of electrodes includes a columnar first electrode disposed at the center of the fibrous polymer and a cylindrical second electrode disposed coaxially on the outer periphery of the first electrode,
An insulator having elasticity between the first electrode and the second electrode is disposed in close contact with both the electrodes,
A fibrous polymer actuator, wherein a high voltage is applied to the first electrode disposed in the central portion.
前記第1電極の外周面と前記第2電極の内周面との間が等距離となるように前記絶縁体の厚みが等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項1に記載の繊維状高分子アクチュエータ。   The thickness of the said insulator is formed so that it may become equal distance between the outer peripheral surface of the said 1st electrode, and the internal peripheral surface of the said 2nd electrode, It is characterized by the above-mentioned. Fibrous polymer actuator. 前記第1電極は円柱状で、該第1電極の外周部に同軸的に配置された第2電極は円筒状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の繊維状高分子アクチュエータ。   3. The fibrous polymer according to claim 1, wherein the first electrode has a columnar shape, and the second electrode disposed coaxially with the outer periphery of the first electrode has a cylindrical shape. Actuator. 前記第1電極は楕円柱状で、該第1電極の外周部に同軸的に配置された第2電極は楕円筒状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の繊維状高分子アクチュエータ。   3. The fibrous height according to claim 1, wherein the first electrode has an elliptic cylinder shape, and the second electrode coaxially disposed on an outer peripheral portion of the first electrode has an elliptic cylinder shape. Molecular actuator. 前記第1電極は多角柱状で、該第1電極の外周部に同軸的に配置された第2電極は多角筒状であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の繊維状高分子アクチュエータ。   3. The fibrous height according to claim 1, wherein the first electrode has a polygonal columnar shape, and the second electrode disposed coaxially on the outer peripheral portion of the first electrode has a polygonal cylindrical shape. Molecular actuator. 前記第1電極および第2電極は導電性エラストマーで形成されているとともに、前記絶縁体は絶縁性エラストマーで形成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の繊維状高分子アクチュエータ。   The fiber according to any one of claims 1 to 5, wherein the first electrode and the second electrode are formed of a conductive elastomer, and the insulator is formed of an insulating elastomer. Polymer actuator. 前記導電性エラストマーは前記絶縁性エラストマーに炭素粉末や金属粉末が添加されたものであることを特徴とする請求項6に記載の繊維状高分子アクチュエータ。   The fibrous polymer actuator according to claim 6, wherein the conductive elastomer is obtained by adding carbon powder or metal powder to the insulating elastomer. 一対の電極間に高電圧を印加することによりその軸方向に伸張する繊維状高分子アクチュエータの製造方法であって、
導電性エラストマーを柱状に押出成形して第1電極を形成する第1電極形成工程と、
前記第1電極の表面に絶縁性エラストマーを塗布して前記第1電極の表面外周部に同軸的に絶縁体を形成する絶縁体形成工程と、
前記絶縁体の表面に導電性エラストマーを塗布して前記絶縁体の表面外周部に同軸的に第2電極を形成する第2電極形成工程とを備えたことを特徴とする繊維状高分子アクチュエータの製造方法。
A method for producing a fibrous polymer actuator that extends in the axial direction by applying a high voltage between a pair of electrodes,
A first electrode forming step of forming a first electrode by extruding a conductive elastomer into a columnar shape;
An insulator forming step in which an insulating elastomer is applied to the surface of the first electrode, and an insulator is coaxially formed on the outer periphery of the surface of the first electrode;
A fibrous polymer actuator comprising: a second electrode forming step in which a conductive elastomer is applied to a surface of the insulator and a second electrode is formed coaxially on the outer peripheral portion of the surface of the insulator. Production method.
前記絶縁体形成工程における絶縁性エラストマーの塗布および前記第2電極形成工程における導電性エラストマーの塗布はディピングあるいはスプレー塗布により行うようにしたことを特徴とする請求項8に記載の繊維状高分子アクチュエータの製造方法。   The fibrous polymer actuator according to claim 8, wherein the application of the insulating elastomer in the insulator forming step and the application of the conductive elastomer in the second electrode forming step are performed by dipping or spray coating. Manufacturing method. 請求項1から請求項7のいずれかに記載の多数の繊維状高分子アクチュエータの集合体からなる高分子アクチュエータであって、
前記多数本の繊維状高分子アクチュエータの前記第1電極のみを束ねて第1外部電極が形成されているとともに、
前記多数本の繊維状高分子アクチュエータの前記第2電極のみを束ねて第2外部電極が形成されていることを特徴とする高分子アクチュエータ。
A polymer actuator comprising an assembly of a large number of fibrous polymer actuators according to any one of claims 1 to 7,
A first external electrode is formed by bundling only the first electrodes of the multiple fibrous polymer actuators,
A polymer actuator, wherein a second external electrode is formed by bundling only the second electrodes of the plurality of fibrous polymer actuators.
JP2007193024A 2007-07-25 2007-07-25 Fibrous polymeric actuator and method of manufacturing the same, and polymeric actuator comprising aggregate of many fibrous polymeric actuators Withdrawn JP2009032773A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007193024A JP2009032773A (en) 2007-07-25 2007-07-25 Fibrous polymeric actuator and method of manufacturing the same, and polymeric actuator comprising aggregate of many fibrous polymeric actuators

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007193024A JP2009032773A (en) 2007-07-25 2007-07-25 Fibrous polymeric actuator and method of manufacturing the same, and polymeric actuator comprising aggregate of many fibrous polymeric actuators

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2009032773A true JP2009032773A (en) 2009-02-12

Family

ID=40403010

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007193024A Withdrawn JP2009032773A (en) 2007-07-25 2007-07-25 Fibrous polymeric actuator and method of manufacturing the same, and polymeric actuator comprising aggregate of many fibrous polymeric actuators

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2009032773A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012095520A (en) * 2010-10-01 2012-05-17 Canon Inc Actuator
GB2498433A (en) * 2012-01-11 2013-07-17 Univ Bolton A polymer based piezoelectric fibre
KR101612381B1 (en) 2014-09-16 2016-04-14 국방과학연구소 Method for manufacturing micro piezoelectric composite wire, piezoelectric energy harvester using the micro piezoelectric composite wire, and method for manufacturing thereof
JP2020513715A (en) * 2016-12-08 2020-05-14 リンテック・オブ・アメリカ・インコーポレイテッド Improvement of artificial muscle actuator

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012095520A (en) * 2010-10-01 2012-05-17 Canon Inc Actuator
GB2498433A (en) * 2012-01-11 2013-07-17 Univ Bolton A polymer based piezoelectric fibre
GB2498433B (en) * 2012-01-11 2016-08-03 Univ Of Bolton Piezoelectric fibre and method of production thereof
KR101612381B1 (en) 2014-09-16 2016-04-14 국방과학연구소 Method for manufacturing micro piezoelectric composite wire, piezoelectric energy harvester using the micro piezoelectric composite wire, and method for manufacturing thereof
JP2020513715A (en) * 2016-12-08 2020-05-14 リンテック・オブ・アメリカ・インコーポレイテッド Improvement of artificial muscle actuator
US10935009B2 (en) 2016-12-08 2021-03-02 Lintec Of America, Inc. Artificial muscle actuators
US11028835B2 (en) 2016-12-08 2021-06-08 Lintec Of America, Inc. Artificial muscle actuators
US11085426B2 (en) 2016-12-08 2021-08-10 Lintec Of America, Inc. Artificial muscle actuators
US11466671B2 (en) 2016-12-08 2022-10-11 Lintec Of America, Inc. Artificial muscle actuators
US11703037B2 (en) 2016-12-08 2023-07-18 Lintec Of America, Inc. Artificial muscle actuators

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8405277B2 (en) Actuator
JP5733964B2 (en) Polymer actuator
US7629727B2 (en) Scalable tubular mechanical energy harvesting device
CN110603727B (en) Actuator, drive member, tactile sensation presenting device, and drive device
JP2009032773A (en) Fibrous polymeric actuator and method of manufacturing the same, and polymeric actuator comprising aggregate of many fibrous polymeric actuators
JP2013055877A (en) Actuator
US20200287478A1 (en) Actuator
JP6770589B2 (en) Actuator device and drive method incorporating an electroactive polymer actuator
JP6073697B2 (en) Actuator element and method of manufacturing actuator element
JP2009077618A (en) Electric expansion mechanism and actuator
JP6806328B2 (en) Electronic device
KR100862464B1 (en) Dielectric polymer actuator and leaner driving device using the same
KR101797398B1 (en) Method for manufacturing monolithic stack type dielectric elastomer actuator and monolithic stack type dielectric elastomer actuator
KR101594432B1 (en) Electrostatic force based actuator including poly-imide organic dielectric layer
WO2004109817A3 (en) Electroactive polymer contractible actuator
JP2011103713A (en) Actuator
CN104205386A (en) A polymer transducer and a connector for a transducer
KR20130063365A (en) Energy harvesting device and method for producing thereof
EP3979486A1 (en) Electrostatic actuator having multilayer structure
KR100599550B1 (en) Multi-layer polymer actuator for converting expansive forces of electrostrctive polymers into contractive forces
KR100593913B1 (en) Dielectric polymer actuator and inchworm robot using the same
JP2009044898A (en) Polymeric actuator unit and polymeric actuator
WO2021070809A1 (en) Actuator, method of manufacturing same, driving device, and electronic equipment
JP7306046B2 (en) gel actuator
JP5432479B2 (en) Electric telescopic mechanism and actuator

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20101005