JP2012135156A - アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 対向して配置される一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されている電解質を有する中間層と、を有し、前記一対の電極に電圧を印加することにより変形するアクチュエータであって、前記一対の電極のうち少なくともいずれか一方が、第一の導電性材料を有し、且つ導電性を有する多孔質構造と、該多孔質構造の空孔を充填する第二の導電性材料および電解質と、を有することを特徴とするアクチュエータ。
【選択図】 図1
Description
本発明に係るアクチュエータは、本発明に係るアクチュエータは、対向して配置される一対の電極と、前記一対の電極の間に配置されている電解質を有する中間層と、を有し、前記一対の電極に電圧を印加することにより変形するアクチュエータであって、前記一対の電極のうち少なくともいずれか一方が、第一の導電性材料を有し、且つ導電性を有する多孔質構造と、該多孔質構造の空孔を充填する第二の導電性材料および電解質と、を有することを特徴とする。
同時に多孔質構造の空孔内に炭素材料を有するため、電極としての高い導電性が得られる。
図1(a)は本実施形態に係るアクチュエータの構成を示す模式図である。符号1は電極、2は中間層、3はリード線である。電極1は互いに対向する一対の電極であり、中間層2はそれらの間に配置されている。アクチュエータはこれら電極1と中間層2が積層されており、電極層の変形がアクチュエータ自体を屈曲変形させる。電極1間に電位を与える端子であるリード線3は長尺状の電極の端に設けられている。
符号5は骨格構造となる多孔質構造、6は空孔、7は炭素材料である。多孔質構造5は第一の導電性材料(導電性ポリマーまたは炭素材料)を有し、且つ導電性を有する多孔質構造からなっている。
以上より、本発明におけるアクチュエータは駆動変形に対して十分な耐久性を持ち、駆動速度が速く駆動することができる。
本発明に係る炭素材料1種または2種以上が空孔内に含まれていても良い。
炭素材料の電極に対する重量割合は、イオンの吸着部位を増大させ大きな変位量を得るために1重量%以上が好ましい。
本発明に係る電解質の具体例はフッ化リチウム、臭化リチウム、臭化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸銅、酢酸ナトリウム、オレイン酸ナトリウム、酢酸ナトリウムであり好ましくはイオン液体である。
電圧が−10V以上10V以下の範囲である場合、アクチュエータは1μm以上0.5m以下で変位することができる。
また、中間層は、常温で不揮発性であるイオン液体を有することが好ましい。
また、本実施形態に係るアクチュエータは空気中、または真空中でも変形できる。
本発明の多孔質構造を有する電極を作製する方法としては、多孔質構造を有する電極が得られれば特にこれらに限定されるものではない。例えば、無機材抽出法、ポリマー抽出法、溶媒抽出法、照射エッチング法、発泡法、延伸法等を用いることにより製造することができる。
本発明における電解質を有する中間層はポリマーを有することが好ましい。ポリマーは、前記アクチュエータの変形に伴って変形可能な柔軟性を有するポリマーであれば特に限定されるものではないが、加水分解性が少なく、大気中で安定であることが好ましい。
以下、本発明の第一の実施形態について詳細に説明する。
本発明に係るアクチュエータは、対向して配置される一対の電極と、これら一対の電極の間に配置されている電解質を有する中間層とを有するアクチュエータであって、一対の電極のうち少なくともいずれか一方が、炭素材料を有する多孔質構造を有しており、多孔質構造は、その骨格構造中に繊維状の第一の炭素材料を有し、且つその空孔内に粒子状の第二の炭素材料を有するアクチュエータである。
符号5は骨格構造体である多孔質構造、6は空孔、7は粒子状の第二の炭素材料、8はポリマー、9は繊維状の第一の炭素材料である。多孔質構造5は骨格構造中にポリマー6と繊維状の第一の炭素材料9を有している。多孔質構造5は骨格構造中に、さらに好ましくは電解質も有している。空孔6内に粒子状の第二の炭素材料7を有しており、電解質を有する。従って粒子状の第二の炭素材料7は、その表面の少なくとも一部はポリマーに覆われることなく露出あるいは電解質に直接面している。
本発明に係る粒子状の第二の炭素材料1種または2種以上が空孔内に含まれていても良い。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明に係るアクチュエータは、対向して配置される一対の電極と、これら一対の電極の間に配置されている電解質を有する中間層とを有するアクチュエータであって、一対の電極のうち少なくともいずれか一方が、多孔質構造の導電性ポリマーを有しており、多孔質構造は、その空孔内に電解質と炭素材料を有するアクチュエータである。
符号5は骨格構造体、6は空孔、7は炭素材料である。骨格構造体5は導電性ポリマーからなっている。空孔6内に炭素材料7を有しており、電解質を有する。従って炭素材料7は、その表面の少なくとも一部は導電性ポリマーに覆われることなく露出あるいは電解質に直接面している。
本発明に係る炭素材料1種または2種以上が空孔内に含まれていても良い。
電極が多孔質構造を有するため電解質は電極の奥まであるいは大量に含まれる。
本実施形態に係るアクチュエータは空気中、または真空中でも変形できる。
本発明に係るアクチュエータは、柔軟性や安全性が必要な人と接するロボットのアクチュエータ、ロボット用ハンドやマニュピレータ、各種機械類の駆動源に利用することができる。さらには、手術デバイスやアシストスーツなどの医療・福祉用ロボット、さらにはマイクロマシンなどに利用することができる。
骨格構造中にカーボンナノチューブを有し、且つその空孔内にケッチェンブラックを有する、多孔質構造の電極層を互いに対向させその間に中間層を配置したアクチュエータを以下の通りに作製した。
同じ方法によってもう1つ電極層を作製した。
実施例1の多孔質構造および第一の導電性材料が有する効果を確認するために、KBを用いず、SWNTとPVdF(HFP)とBMIBF4からなる均一な電極層を作成した。
実施例との比較のために、PVdF(HFP)中にKBとBMIBF4を有する均一な電極層を作成した。
アクチュエータが屈曲している時の変位量は、レーザー変位計を用いて測定する。幅1mm(W)×長さ12mm(L)に切り取ったアクチュエータの端2mmの部分(固定端)を電極付きホルダーで挟持して、空気中で(空気中駆動)、1.0Vの電圧を0.1Hzの三角波で印加し屈曲させる。その際の固定端から8mmの位置の変位量を、レーザー変位計を用いて測定することで評価する。
2 中間層
3 リード線
4 屈曲運動時のアクチュエータ
5 骨格構造体
6 空孔
7 (第2の)炭素材料
8 ポリマー
9 繊維状の第一の炭素材料
Claims (5)
- 対向して配置される一対の電極と、
前記一対の電極の間に配置されている電解質を有する中間層と、
を有し、
前記一対の電極に電圧を印加することにより変形するアクチュエータであって、
前記一対の電極のうち少なくともいずれか一方が、
第一の導電性材料を有し、且つ導電性を有する多孔質構造と、
該多孔質構造の空孔を充填する第二の導電性材料および電解質と、
を有することを特徴とするアクチュエータ。 - 前記多孔質構造が、ポリマー材料と、前記第一の導電性材料である第一の炭素材料からなり、該第一の炭素材料が、カーボンブラック、活性炭、多孔質カーボン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、炭素繊維の少なくともいずれかを有することを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記多孔質構造が、導電性ポリマーからなる請求項1に記載のアクチュエータ。
- 前記第二の導電性材料が、カーボンブラック、活性炭、多孔質カーボン、の少なくともいずれかである第二の炭素材料からなる請求項1から3のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記電解質は、イオン液体であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載のアクチュエータ。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015186301A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | アルプス電気株式会社 | 高分子アクチュエータ素子、高分子アクチュエータ素子用電極層、高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法、及び、高分子アクチュエータ素子の製造方法 |
JP2015195645A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | デクセリアルズ株式会社 | ポリマー素子、電子機器、カメラモジュールおよび撮像装置 |
JP2018064445A (ja) * | 2016-10-12 | 2018-04-19 | ツィンファ ユニバーシティ | アクチュエータ及びその製造方法 |
JP2018117453A (ja) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | 株式会社デンソー | 高分子アクチュエータおよびその製造方法 |
JP2018182926A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 株式会社デンソー | 高分子アクチュエータ |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5495744B2 (ja) * | 2009-12-08 | 2014-05-21 | キヤノン株式会社 | アクチュエータ |
JP5958162B2 (ja) * | 2012-08-03 | 2016-07-27 | セイコーエプソン株式会社 | アクチュエーター |
WO2014104331A1 (ja) * | 2012-12-27 | 2014-07-03 | アルプス電気株式会社 | 高分子アクチュエータ素子 |
GB201503900D0 (en) * | 2015-03-08 | 2015-04-22 | Univ Tartu | Ionic capacitive laminate adn method of production |
JP6544037B2 (ja) * | 2015-05-18 | 2019-07-17 | 株式会社リコー | 発電素子ユニット、及び発電装置 |
KR101753247B1 (ko) * | 2016-06-30 | 2017-07-04 | 엘지이노텍 주식회사 | 압력 감지 센서 및 이를 포함하는 압력 감지 장치 |
WO2020173285A1 (en) * | 2019-02-27 | 2020-09-03 | The University Of Hong Kong | Metal hydroxides based actuator with polymeric supporting film |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004311417A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-11-04 | Nec Tokin Corp | 電極およびそれを用いた電気化学セル |
WO2009157491A1 (ja) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 導電補助剤を添加したカーボンナノチューブ電極を用いたアクチュエータ素子 |
JP2010158104A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Canon Inc | アクチュエータ |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4038685B2 (ja) | 2003-12-08 | 2008-01-30 | 独立行政法人科学技術振興機構 | アクチュエータ素子 |
JP2006050780A (ja) | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Japan Carlit Co Ltd:The | 導電性高分子アクチュエータ |
CN102714137B (zh) * | 2009-10-16 | 2015-09-30 | 康奈尔大学 | 包括纳米线结构的方法和装置 |
-
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2011
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2004311417A (ja) * | 2003-03-27 | 2004-11-04 | Nec Tokin Corp | 電極およびそれを用いた電気化学セル |
WO2009157491A1 (ja) * | 2008-06-25 | 2009-12-30 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 導電補助剤を添加したカーボンナノチューブ電極を用いたアクチュエータ素子 |
JP2010158104A (ja) * | 2008-12-26 | 2010-07-15 | Canon Inc | アクチュエータ |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015186301A (ja) * | 2014-03-20 | 2015-10-22 | アルプス電気株式会社 | 高分子アクチュエータ素子、高分子アクチュエータ素子用電極層、高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法、及び、高分子アクチュエータ素子の製造方法 |
JP2015195645A (ja) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | デクセリアルズ株式会社 | ポリマー素子、電子機器、カメラモジュールおよび撮像装置 |
JP2018064445A (ja) * | 2016-10-12 | 2018-04-19 | ツィンファ ユニバーシティ | アクチュエータ及びその製造方法 |
JP2018117453A (ja) * | 2017-01-18 | 2018-07-26 | 株式会社デンソー | 高分子アクチュエータおよびその製造方法 |
JP2018182926A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | 株式会社デンソー | 高分子アクチュエータ |
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