JP2015533521A5

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Publication number: JP2015533521A5
Application number: JP2015525597A
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Filing date: 2013-08-01
Publication date: 2016-09-23
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Description

本発明の実施形態を示し、説明してきたが、当業者は、本発明の趣旨および教示を逸脱することなく、それらの変更を行うことができる。説明される実施形態および本明細書で提供される実施例は、例示的なものに過ぎず、限定することを意図しない。本明細書で開示される本発明の多くの変形および修正が可能であり、それらは、本発明の範囲内にある。故に、保護の範囲は、上で提示される説明によって限定されない。
本発明の具体的態様は以下のとおりである。
［１］非電気化学アクチュエータであって、
（ａ）第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであって、ナノファイバー、ならびに加熱、放射線への曝露、化学物質または化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である作動糸ゲストを含む、第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントと、
（ｂ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに直接的または間接的に連結される、第１のアタッチメントと、を備え、
（ｉ）前記非電気化学アクチュエータは、引張作動、ねじり作動、引張およびねじり作動の同時に使用可能な組み合わせ、ならびにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される作動を提供するように動作可能であり、
（ｉｉ）前記第１のアタッチメントは、前記作動が前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントによって少なくとも部分的に生成される、前記作動の利用を可能にするように動作可能である、非電気化学アクチュエータ。
［２］（ａ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、長さを有し、
（ｂ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの実質的に全長は、前記作動糸ゲストを含む、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［３］（ａ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントを電気的に加熱するために、加熱設備が前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに動作可能に接続され、
（ｂ）前記作動糸ゲストは、前記加熱設備によって加熱されたときに、容積の大きな変化を受けるように動作可能であり、
（ｃ）前記加熱設備は、定期的な加熱、非定期的な加熱、ならびに定期的な加熱および非定期的な加熱の双方から成る群から選択される加熱を行うように動作可能である、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［４］前記作動糸ゲストは、少なくとも大部分が可逆的である、容積の大きな変化を受けるように動作可能である、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［５］前記作動糸ゲストの前記大部分が可逆的である容積の変化は、前記作動糸ゲストが前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの中の前記ナノファイバーと接触しているときに、大きなヒステリシスの存在を伴わずに起こるように動作可能である、［４］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［６］前記作動糸ゲストは、（ａ）前記作動糸ゲストの化学的加熱を生成する曝露、および（ｂ）前記作動糸ゲストによる化学的吸収を生成する曝露から成る群から選択される化学的曝露によって生じる容積の変化に対して動作可能である、［４］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［７］（ａ）前記非電気化学アクチュエータは、ねじりアクチュエータであり、
（ｂ）前記第１のアタッチメントは、パドルおよびねじりレバーアームから成る群から選択される第１のねじりアタッチメントである、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［８］パドルおよびねじりレバーアームから成る群から選択される１つを超えるねじりアタッチメントを備え、全てのねじりアタッチメントが、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに直接的または間接的に連結される、［７］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［９］第１の端部および第２の端部を有する第２のセグメントをさらに備え、
（ａ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、第１の端部および第２の端部を有し、
（ｂ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第２の端部は、前記第２のセグメントの前記第１端部に接続され、
（ｃ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第１の端部および前記第２のセグメントの前記第２の端部は、ねじり回転を制止するためにねじって繋がれ、
（ｄ）前記ねじりアタッチメントの少なくとも１つは、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第２の端部と、前記第２のセグメントの前記第１の端部との間の機械的接続部に近接する、［７］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１０］前記第２のセグメントは、実質的に非作動であり、また、ねじりばねとして作用するように動作可能である、［９］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１１］前記第２のセグメントは、第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであり、該第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、作動糸ゲストを備え、また、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第２の端部と前記第２のセグメントの前記第１の端部との間の接続部でねじり回転を提供するように作動し、該ねじり回転は、前記第１の作動ナノファイバー糸セグメントによってこの接続部に提供される方向と同じ方向である、［９］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１２］（ａ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、単一諸撚糸、２本諸撚糸、および４本諸撚糸から成る群から選択される糸であり、
（ｂ）前記２本諸撚糸の中の諸撚りのそれぞれ、およびそれぞれまたは前記４本諸撚糸の中の諸撚りは、同じ挿入ねじり方向を有し、
（ｃ）これらの諸撚りをともに諸撚りするための撚り方向は、前記２本諸撚糸および前記４本諸撚糸の各諸撚りにおける撚り方向と反対である、［２］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１３］前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記諸撚りのそれぞれは、作動糸ゲストで実質的に充填される、［１２］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１４］（ａ）前記第２のセグメントは、実質的にいかなる作動糸ゲストも含まない、実質的に非作動ナノファイバー糸セグメントであり、
（ｂ）前記第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントおよび前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、同程度の長さを有し、
（ｃ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントおよび前記第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、機能的に実質的に同一の糸に由来する、［１０］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１５］（ａ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、前記ねじりアクチュエータの中で実質的に唯一の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであり、
（ｂ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、前記作動糸ゲストで実質的に充填され、
（ｃ）前記非電気化学アクチュエータはさらに、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントのねじり作動を生成するために、少なくとも１つの手段を備え、前記手段は、（１）前記作動糸ゲストを電気的に加熱することを可能にするワイヤ接続部、（２）前記作動糸ゲストの光熱加熱または前記作動糸ゲストの光反応のうちの少なくとも１つを可能にするように動作可能である、放射線源および放射線経路、（３）前記糸ゲストの化学的曝露を可能にするように動作可能である、前記作動糸ゲストに対する化学物質源および化学的経路、および（４）それらの組み合わせ、から成る群から選択される、［１４］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１６］（ａ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、前記作動糸ゲストで実質的に充填される、第１の２本諸撚りナノファイバー撚紡績糸セグメントであり、
（ｂ）前記第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、前記作動糸ゲストで実質的に充填される、第２の２本諸撚りナノファイバー撚紡績糸セグメントであり、
（ｃ）前記第１の２本諸撚りナノファイバー撚紡績糸セグメントおよび前記第２の２本諸撚りナノファイバー撚紡績糸セグメントのそれぞれは、前記２本の糸の諸撚り内の一方の糸の撚り方向、およびそのような諸撚りを諸撚りするための反対の撚り方向を有し、
（ｄ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記諸撚りのための撚り方向は、前記第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記諸撚りのための撚り方向と反対である、［１１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１７］前記ナノファイバーは、電気ジュール加熱を使用した電熱作動を可能にするのに十分な電気伝導率を有する、電子伝導性ナノファイバーを含む、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１８］前記ナノファイバーは、多層カーボンナノチューブ、数層カーボンナノチューブ、リボン、グラフェンナノリボン、その誘導体に縮めさせた十分に大きいナノチューブ直径を有する単層カーボンナノチューブまたは数層ナノチューブ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［１９］前記ナノファイバーは、静電紡績プロセスによって作製されるナノファイバーを含む、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２０］（ａ）前記ナノファイバーは、電気絶縁ポリマーナノファイバーであり、
（ｂ）そのような電気絶縁ポリマーナノファイバーが熱作動を提供するように動作可能に加熱するための加熱設備が提供される、［１９］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２１］前記加熱設備は、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに巻き付けられた電子伝導体を備え、よって、電熱作動を動作可能にする、［２０］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２２］この電子伝導体は、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの周りに螺旋状に巻き付けられる、カーボンナノチューブシートストリップである、［２１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２３］前記作動糸ゲストは、パラフィンワックス、ポリエチレングリコール、長鎖脂肪酸、有機回転子結晶、シリコーンゴム、パラジウム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２４］前記作動糸ゲストは、異なる固体相の間、固体状態と液体状態の間、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される様式で、作動中に転換することができる、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２５］前記非電気化学アクチュエータは、物体の機械的変位、機械的仕事の達成、引張力の発生、またはそれらの組み合わせから成る群から選択される作動を提供するように動作可能である、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２６］（ａ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、コイル状にされ、
（ｂ）前記第１のナノファイバー撚紡績糸は、糸の実質的に全長にわたって作動糸ゲストを含む、［２５］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２７］前記作動糸ゲストの容積変化は、少なくとも大部分が可逆的である、［２５］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２８］前記作動糸ゲストの前記大部分の可逆的な容積変化は、大きなヒステリシスの存在を伴わずに生じさせるように動作可能である、［２７］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［２９］（ａ）前記非電気化学アクチュエータは、高度に可逆的なねじりおよび引張作動を同時に提供するように動作可能であり、
（ｂ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、前記作動糸ゲストで実質的に充填され、
（ｃ）前記作動糸ゲストは、前記変化プロセスによって容積の大きな変化を可逆的に受けるように動作可能であり、
（ｄ）前記非電気化学アクチュエータは、引張荷重下にあり、長さを変化させることができ、また、
（１）第１のセグメント端部での転位および回転を実質的に防止するために、前記第１のセグメント端部に繋がれ、前記繋ぎ目から離れた位置に前記糸セグメントの長さに沿って取り付けられるパドルまたはねじりレバーを支持し、また、作動中に固体状態から液体状態に完全に変化するように動作可能ではない固体作動糸ゲストを含む、コイル状もしくは非コイル状で単一諸撚りの作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、または２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、
（２）作動糸ゲストを含み、前記第１の端部での回転を実質的に防止するように前記第１の端部に繋がれ、また、前記第２の端部上で、ねじりばねとして作用する実質的に作動しない要素の第１の端部に取り付けられ、前記実質的に作動しない要素の前記第２の端部が、前記第２の端部の回転を防止するように繋がれ、前記２つの繋ぎ目のうちの１つが、端部の転移を制止し、パドルまたはねじりレバーアームが、前記作動ナノファイバー糸と前記実質的に作動しない要素との間の接続部に近接して取り付けられる、コイル状もしくは非コイル状で単一諸撚りの作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、または２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、
（３）どちらも前記作動糸ゲストを含む、２つの機械的に接続された２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであって、（ｉ）前記２つの機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの個々の諸撚りのそれぞれが、同じ糸の撚り方向を有し、（ｉｉ）前記２本諸撚り糸セグメントのそれぞれが、糸の撚りおよび糸の諸撚りについて反対の撚り方向を有し、（ｉｉｉ）前記第１の機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの前記糸の撚り方向が、前記第２の機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの前記糸の撚り方向と反対であり、（ｉｖ）前記２つの機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの間の前記接続部から最も遠く離れている２本諸撚り糸セグメントの端部が、ねじり回転を防止するように繋がれ、（ｖ）そのような端部の繋ぎ目の１つが、端部の転位を制止し、（ｖｉ）パドルまたはねじりレバーアームが、前記２つの機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの間の機械的接続部に、またはその近くに取り付けられる、２つの機械的に接続された２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、のうちの少なくとも１つを備える、［１］に記載の非電気化学アクチュエータ。
［３０］プロセスであって、
（ａ）ナノファイバー撚紡績糸を生成するステップであって、（１）配向されたナノファイバーを含むナノファイバー非撚糸、（２）配向されたナノファイバーのリボン、および（３）撚紡績糸を生成するように収束する配向されたナノファイバーのリボンから成る群から選択されるナノファイバー配列にねじりを挿入することによって、ナノファイバー撚紡績糸を生成するステップと、
（ｂ）前記作動糸ゲストまたはその前駆体を前記撚紡績糸に浸透させることによって、作動糸ゲストまたはその前駆体を導入するステップと、
（ｃ）加熱、放射線への曝露、化学物質もしくは化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である、前記作動糸ゲストを含む作動ナノファイバー撚紡績糸を形成するステップと、を含む、プロセス。
［３１］前記形成するステップは、前記作動糸ゲストを含む前記作動ナノファイバー撚紡績糸を形成するために、前記作動糸ゲストまたはその前駆体を変換することを含む、［３０］に記載のプロセス。
［３２］プロセスであって、
（ａ）（１）配向されたナノファイバーのリボン、および（２）糸へ収束する配向されたナノファイバーのリボンから成る群から選択されるナノファイバー配列を形成するステップと、
（ｂ）作動糸ゲストまたはその前駆体を前記ナノファイバー配列に蒸着することによって、作動糸ゲストまたはその前駆体を導入するステップと、
（ｃ）ナノファイバー糸を形成するために前記ナノファイバー配列にねじりを挿入するステップであって、該ナノファイバー糸は、（１）加熱、放射線への曝露、化学物質もしくは化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である、作動糸ゲストを含む作動ナノファイバー撚紡績糸、または（２）加熱、放射線への曝露、化学物質もしくは化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である、作動糸ゲストを含む作動ナノファイバー撚紡績糸に変換することができる、前駆体ナノファイバー撚紡績糸のいずれかである、ナノファイバー配列にねじりを挿入するステップと、を含む、プロセス。
［３３］前記プロセスのステップは、同時またはほぼ同時に起こり得る、［３０］、［３１］、または［３２］に記載のプロセス。
［３４］（ａ）前記配向されたナノファイバーは、（１）静電紡績、（２）カーボンナノチューブフォレストからのカーボンナノチューブの引き出し、（３）浮遊触媒で生成したカーボンナノチューブから形成されるエアロゲルからのカーボンナノチューブの引き出し、（４）液体中のナノファイバーの分散体からの溶液紡績、（５）配向されたグラフェンナノリボンを提供するための、配向された多層カーボンナノチューブの解体、および（６）配向されたカーボンナノチューブ上への材料のテンプレート化、から成る群から選択される方法によって直接的または間接的に生成される、［３０］〜［３２］または［３３］に記載のプロセス。
［３５］前記テンプレート化プロセスはさらに、前記配向されたカーボンナノチューブを酸化的に除去することを含む、［３４］に記載のプロセス。
［３６］（ａ）前記作動糸ゲストまたは前記その前駆体を導入する前記ステップは、高い空隙容積割合を有する低撚りまたは疑似ナノファイバー撚糸に行われ、
（ｂ）前記プロセスはさらに、所定の撚り挿入状態を前記作動ナノファイバー撚紡績糸に提供するために、追加的な撚りを使用することを含む、［３０］、［３１］、または［３３］に記載のプロセス。
［３７］前記作動ナノファイバー撚紡績糸は、（ａ）ゲストを含まないナノファイバー糸に対して、疑似撚りまたは糸をコイル状にするのに必要とされるよりも少ない撚りを挿入すること、（ｂ）溶融ポリマーまたは未硬化ポリマー樹脂を前記ゲストを含まない糸に浸透させること、（ｃ）前記浸透させた糸に対して、糸をコイル状にするのに十分な撚りを挿入すること、および（ｄ）前記ポリマーを固化させることまたは前記ポリマー樹脂を硬化させること、から成る群から選択される方法によって作製される、コイル状の熱作動ナノファイバー撚紡績糸である、［３０］または［３１］に記載のプロセス。
［３８］引張作動、ねじり作動、引張およびねじり作動の同時に使用可能な組み合わせ、ならびにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される作動を提供するように動作可能な非電気化学アクチュエータを備える、作動センサであって、前記非電気化学アクチュエータは、
（ａ）第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであって、ナノファイバー、ならびに加熱、放射線への曝露、化学物質または化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である作動糸ゲストを含む、第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントと、
（ｂ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに直接的または間接的に連結される、第１のアタッチメントと、を備え、前記第１のアタッチメントは、前記作動が前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントによって少なくとも部分的に生成される、前記作動の利用を可能にするように動作可能である、作動センサ。
［３９］（ａ）前記作動センサは、作動糸ゲストの高度に可逆的な容積変化による前記作動を利用するように動作可能であり、
（ｂ）前記作動は、（１）制御目的で、表示または使用される温度または化学的曝露の連続的に変動する値、（２）制御目的で、表示様式で記録または使用される温度の極値、または（３）制御目的で、表示様式で計数または使用される特定の温度の下限または上限を超えた回数、から成る群から選択される情報を得ることを可能にする、［３８］に記載の作動センサ。
［４０］前記作動は、所望のセンサ機能に対する前記作動センサの動作に関連する時間尺度に関して実質的に非ヒステリシスである、［３８］に記載の作動センサ。
［４１］（ａ）前記作動センサは、曝露効果を統合するように動作可能であり、
（ｂ）前記作動センサは、作動糸ゲストの高度に非可逆的な容積変化による前記作動を利用するように動作可能であり、
（ｃ）前記作動は、温度曝露または化学的曝露の効果を統合すること、およびそのような統合された効果が制御目的で表示または使用されることを可能にすること、から成る群から選択されるプロセスを行うことを可能にするように動作可能である、［３８］に記載の作動センサ。
［４２］熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータであって、
（ａ）コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸と、
（ｂ）前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸のかなりの長さを加熱するための加熱設備と、
（ｃ）前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸に動作可能に接続されるアタッチメントであって、前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸が、（１）物体の機械的変位、（２）機械的仕事の達成、（３）引張力の発生、および（４）それらの任意の組み合わせ、から成る群彼選択される作動を提供するように動作可能であることを可能にする、アタッチメントと、を備え、
（ｉ）前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸は、いかなる作動ゲストも実質的に含まず、
（ｉｉ）前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸は、第１の端部および第２の端部を有し、
（ｉｉｉ）前記第１の端部および前記第２の端部の相対的なねじり回転を制止するように、前記第１の端部が繋がれ、また、前記第２の端部が繋がれる、熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータ。
［４３］アクチュエータシステムであって、
（ａ）［４２］に記載の熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータと、
（ｂ）（１）真空、（２）不活性雰囲気、および（３）他の不活性流体から成る群から選択される周囲環境と、を備え、前記周囲環境は、作動中に実質的に加熱するように動作可能である前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸の領域を取り囲む、アクチュエータシステム。
［４４］前記取り囲む不活性雰囲気は、ヘリウムガスを含む、［４３］に記載のアクチュエータシステム。
［４５］前記作動を提供する温度の変化は、以下、（ｉ）周囲温度の変化、（ｉｉ）電気加熱によって引き起こされる温度の変化、および（ｉｉｉ）電磁放射によって引き起こされる加熱、のうちの１つによって動作可能に引き起こされる、［４２］に記載の熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータ。
［４６］前記温度の変化は、前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸のかなりの部分が白熱する、少なくとも最高温度までである、［４５］に記載の熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータ。
［４７］前記温度の変化は、前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸の全長にわたって提供される、［４５］に記載の熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータ。
［４８］前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸は、（ｉ）糸の撚りを糸のコイルに変換した撚り掛けによってコイル状にされる、単一の諸撚糸、および（ｉｉ）前記諸撚りのそれぞれが諸撚りによってコイル状にされる、諸撚糸のうちの少なくとも１つを含む、［４５］に記載の熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータ。
［４９］前記コイル状カーボンナノファイバー撚紡績糸は、多層カーボンナノチューブ、数層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ、リボン、グラフェンナノリボン、その誘導体に縮めさせた十分に大きいナノチューブ直径を有する単層カーボンナノチューブもしくは数層カーボンナノチューブ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、ナノファイバーを含む、［４２］に記載の熱的に駆動される非電気化学引張アクチュエータ。
［５０］コイル状ポリマーファイバーを含む、コイル状ポリマーファイバーアクチュエータであって、
（ａ）前記コイル状ポリマーファイバーは、
（１）高強度で高度に鎖配向した前駆体ポリマーファイバーを選択することであって、前記前駆体ポリマーファイバーは、シングルフィラメントまたはマルチフィラメントである、選択することと、
（２）前記コイル状ポリマーファイバーを形成するために、撚り方法によって撚りを挿入することであって、前記撚り方法は、
（ｉ）コイル化が起こるまで、前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入することと、
（ｉｉ）コイル化を生成しないレベルまで前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入し、次いで、前記最初に挿入された撚りに、同じまたは反対方向にコイル化を挿入すること、から成る群から選択される、挿入することと、を含むプロセスから作製され、
（ｂ）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、熱的に駆動される非電気化学コイル状ポリマーファイバーアクチュエータである、コイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５１］前記撚りは、前記コイル状ポリマーアクチュエータの実質的に全長に沿ってコイル化を生成するように挿入される、［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５２］第１の端部および第２の端部を備え、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記第１の端部および第２の端部は、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの作動中に、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記第１の端部と前記第２の端部との間での相対的な回転を制止するために、ねじって繋がれる、［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５３］（ａ）前記撚り方法は、コイル化が起こるまで、前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入することを含み、
（ｂ）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、前記コイル状ポリマーファイバーの中の隣接するコイルが熱作動プロセス範囲の実質的に全体にわたって接触していない、少なくとも十分な機械的引張荷重を印加することによって加熱したときに、最適な引張収縮を提供するように動作可能である、［５１］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５４］前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの引張による機械的破損もたらさない最大引張荷重下で動作可能である、［５３］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５５］作動を逆にするための冷却時間を減少させる手段をさらに含み、前記手段は、（ｉ）ヘリウム含有雰囲気中で前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータを動作させること、（ｉｉ）水素含有雰囲気中で前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータを動作させること、（ｉｉｉ）水槽中で前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータを動作させること、および（ｉｖ）流動流体を使用して能動的活性冷却を提供すること、から成る群から選択される、［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５６］（ａ）前記撚り方法は、コイル化を生成しないレベルまで前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入し、次いで、前記最初に挿入された撚りに、同じまたは反対方向にコイル化を挿入することを含み、
（ｂ）前記コイル化を挿入することは、前記撚ポリマーファイバーをマンドレルに巻き付けることを含む、［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５７］前記マンドレルから前記コイル状ポリマーファイバーを除去することをさらに含む、［５６］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５８］（ａ）前記マンドレルの周りのコイル化方向は、前記ポリマーファイバー前駆体の撚り方向と反対であり、
（ｂ）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの長さの膨張を提供する加熱中の熱作動のために動作可能であり、
（ｃ）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータが作動サイクルの加熱部分中に長さが膨張するように、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータが機械的作用を提供するように動作可能であるように構成される、［５６］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［５９］前記ポリマーファイバー前駆体は、前記前駆体ポリマーファイバーのファイバー方向に正の熱膨張係数を有する、［５８］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［６０］（ａ）前記マンドレルの周りのコイル化方向は、前記ポリマーファイバー前駆体の撚りと同じ方向であり、
（ｂ）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの長さの収縮を提供する加熱中の熱的な作動のために動作可能であり、
（ｃ）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータが作動サイクルの加熱部分中に長さが収縮するように、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータが機械的作用を提供するように動作可能であるように構成される、［５６］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［６１］前記ポリマーファイバー前駆体は、前記前駆体ポリマーファイバーのファイバー方向に負の熱膨張係数を有する、［６０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［６２］前記前駆体ポリマーファイバーは、ポリマーナノファイバーを含む、［５５］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［６３］前記コイル状ポリマーファイバーを作製する前記プロセスはさらに、少なくとも部分的にヒートセットを提供するために、前記ポリマーファイバーを熱アニールすることを含み、前記熱アニーリングは、前記撚りを挿入するステップ中もしくはその後、または前記コイル化ステップ中もしくはその後に起こる、［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［６４］前記前駆体ポリマーファイバーは、ナイロン６、ナイロン６，６、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、ポリマーファイバーを含む、［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［６５］（ａ）前記コイル状ポリマーアクチュエータは、温度変化の結果として引張収縮または引張膨張を提供するように動作可能であり、
（ｂ）前記温度変化は、（１）周囲温度の変化による加熱、（２）電気ジュール加熱、（３）放射線によって引き起こされる加熱、（４）化学反応によって生成される加熱、および（５）それらの組み合わせ、から成る群から選択される加熱によって提供される、［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［６６］アクチュエータシステムであって、
（ａ）［５０］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータと、
（ｂ）
（１）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの電気加熱を可能にするワイヤ接続部、
（２）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの光熱加熱を可能にする放射線源および放射線経路、ならびに
（３）その反応によって前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの加熱を生成する化学物質を送達するための送達システム、のうちの少なくとも１つと、を備える、アクチュエータシステム。
［６７］（１）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバー上の電気伝導性被覆であって、前記撚り方法の前、その間、またはその後に適用される、電気伝導性被覆、
（２）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータのポリマーコイル上の電気伝導性被覆であって、前記コイルの形成中またはその後に適用される、電気伝導性被覆、
（３）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバーに巻き付けられる、電気伝導性ワイヤ、糸、またはシートストリップ、
（４）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータのコイルに巻き付けられる、電気伝導性ワイヤ、糸、またはシートストリップ、
（５）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバーに巻き付けられる、電気伝導性ナノファイバー、
（６）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータのコイルに巻き付けられる、電気伝導電性ナノファイバー、
（７）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバー内の電子伝導性構成要素、および
（８）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータに近接する、電気加熱器、から成る群から選択される加熱要素を使用した電気加熱による熱作動のための加熱設備をさらに備える、［６６］に記載のアクチュエータシステム。
［６８］前記加熱要素は、（１）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバー上の、または前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータのコイル上の金属被覆、カーボン被覆、カーボン複合被覆、または導電性インクもしくはペースト被覆、（２）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバーまたは前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータのコイルに巻き付けられるカーボンナノチューブシートストリップ、（３）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータを含む織物に共挿入される電気伝導性ワイヤ、（５）２つ以上のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータを含む編組の内部にある電子伝導体、および（６）それらの組み合わせ、から成る群から選択される要素を含む、［６６］に記載のアクチュエータシステム。
［６９］前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、放射線の吸収によって少なくとも部分的に熱的に作用するように動作可能であり、前記吸収を高めるように動作可能な吸収促進物質が提供される、［６５］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［７０］前記吸収促進物質は、（１）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバー、（２）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータのコイル、または（３）それらの双方、に巻き付けられるカーボンナノチューブシートストリップである、［６９］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［７１］
（ａ）前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータは、化学反応によって生成される加熱の結果として作動するように動作可能であり、
（ｂ）前記化学反応は、燃料を酸化剤と組み合わせること、または単一の流体成分の前記化学反応によって動作可能に生じる、［６５］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［７２］前記化学反応のための触媒は、前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータの前記コイル状ポリマーファイバーまたは前記コイル状ポリマーファイバーアクチュエータのコイルの表面またはその近くに提供される、［６５］に記載のコイル状ポリマーファイバーアクチュエータ。
［７３］前駆体ポリマーファイバーをポリマーファイバーアクチュエータのためのコイル状ポリマーファイバーに変換するためのプロセスであって、
（ａ）高強度で高度に鎖配向した前駆体ポリマーファイバーを選択することであって、前記前駆体ポリマーファイバーは、シングルフィラメントまたはマルチフィラメントである、選択することと、
（ｂ）前記コイル状ポリマーファイバーを形成するために、撚り方法によって撚りを挿入することであって、前記撚り方法は、
（１）前記前駆体ポリマーファイバーに機械的引張荷重が印加されている間に、コイル化を生成するために、前記前駆体ポリマーファイバーに十分な撚りを挿入すること、
（２）前記機械的引張荷重を印加されている間にコイル化を生成するには少な過ぎる撚りを前駆体ポリマーファイバーに挿入し、その後に、結果とし生じる非コイル状ポリマーファイバーをマンドレルに巻き付けること、および
（３）それらの組み合わせ、から成る群から選択される、プロセス。
［７４］前記前駆体ポリマーファイバーは、作動ゲストまたはナノファイバーのどちらも実質的に含まない、［７３］に記載のプロセス。
［７５］前記前駆体ポリマーファイバーは、ポリマーナノファイバーを実質的に含む、［７３］に記載のプロセス。
［７６］前記撚り方法は、この前駆体ポリマーファイバーに機械的引張荷重が印加されている間に、前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入することを含み、前記印加される機械的荷重は、前記前駆体ポリマーファイバーをもつれさせることが可能な前記引張荷重を超え、かつ前記前駆体ポリマーファイバーが破損する前記引張荷重未満である、［７３］に記載のプロセス。
［７７］前記機械的引張荷重は、前記前駆体ポリマーファイバーへの印加重量によって生じ、撚りは、前記前駆体ポリマーファイバーの一端部には撚りが印加され、一方で、前記前駆体ポリマーファイバー端部の前記第２の端部の回転は阻止される、［７６］に記載のプロセス。
［７８］前記挿入される撚りの量は、前記撚ポリマーファイバーの実質的に全長に沿ってコイル化を生成するのに十分である、［７６］に記載のプロセス。
［７９］前記コイル状ポリマーファイバーは、約１．７未満である、平均コイル直径（前記コイル状ポリマーファイバーのコイル内径および外径の平均）とファイバー直径との比率を有する、［７８］に記載のプロセス。
［８０］前記コイル状ポリマーファイバーのコイルを分離させ、よって、所望の引張荷重が印加された状態で前記コイル状ポリマーファイバーの作動中に、隣接するコイル間の接触が起こらないように、撚り脱挿入プロセスがその後に適用される、［７６］に記載のプロセス。
［８１］前記コイル状ポリマーファイバーは、（ｉ）電気的な、（ｉｉ）光子的な、（ｉｉｉ）熱的な、（ｉｖ）化学的な、（ｖ）吸収による、および（ｖｉ）それらの組み合わせによる、から成る群から選択される供給源によって駆動されたときに、（ａ）引張作動、（ｂ）ねじり作動、および（ｃ）それらの組み合わせ、から成る群から選択される作動を発生させることができる、［７３］に記載のプロセス。
［８２］前記前駆体ポリマーは、ナイロン、ポリエチレン、およびポリフッ化ビニリデンから成る群から選択されるファイバーを含む、［７３］に記載のプロセス。
［８３］前記前駆体ポリマーファイバーは、釣り糸に使用される機械的特性を有する有機合成ポリマーを含む、［７３］に記載のプロセス。
［８４］前記撚り方法は、前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入することであって、前記撚りの挿入は、前記引張荷重が印加された状態で前記前駆体ポリマーファイバーのコイル化を提供するのに不十分である、撚りを挿入することと、前記コイル状ポリマーファイバーを形成するために、前記撚りが挿入された前駆体ポリマーファイバーをマンドレルに巻き付けることと、を含む、［７３］に記載のプロセス。
［８５］前記コイル状ポリマーファイバーをヒートセットするために、熱アニーリングが適用される、［７３］に記載のプロセス。
［８６］反対方向のファイバーの撚りおよびファイバーの諸撚りを使用することによってともに諸撚りされる、同じ撚り方向を有する２本の撚ったシングルまたはマルチフィラメントファイバーを含む、熱作動２本諸撚りポリマーファイバー。
［８７］１つを超える［８６］に記載の熱作動２本諸撚りファイバーを含む、熱作動ファイバー。
［８８］前記２本諸撚りポリマーファイバーは、実質的にトルクバランスされる、［８６］に記載の熱作動２本諸撚りポリマーファイバー。
［８９］各シングルまたはマルチフィラメントファイバーは、シングルフィラメントまたはマルチフィラメントの高強度で高度に鎖配向した前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入するプロセスによって作製され、前記撚りの挿入は、ファイバーのコイル化を生成するのに十分であるか、またはファイバーのコイル化を生成するのに不十分である、［８６］に記載の熱作動２本諸撚りポリマーファイバー。
［９０］１本を超える［８６］に記載の熱作動２本諸撚りポリマーファイバーを含む織物または編組であって、［８６］に記載の熱作動２本諸撚りポリマーファイバーのため、前記織物または前記編組は、本質的部分において熱作動するように動作可能である、織物または編組。
［９１］（ａ）前記織物または編組は、温度変化に応じて、（１）機械的作用の達成、（２）力の発生、（３）織物または編組寸法の変化、（４）織物または編組の小孔の開閉、ならびに（５）それらの組み合わせ、から成る群から選択される作動を達成するよう熱的に作動するように動作可能であり、
（ｂ）前記温度変化は、電気または光熱加熱によって生じる周囲温度の変化または温度変化に応じ得る、［９０］に記載の織物または編組。
［９２］前記ファイバーは、熱的に駆動されるねじり作動を提供するように動作可能である、［８６］に記載の熱作動２本諸撚りポリマーファイバー。
［９３］ポリマーファイバー作動要素を含む、非電気化学的で熱的に駆動されるアクチュエータであって、
（ａ）前記ポリマーファイバー作動要素は、シングルフィラメントまたはマルチフィラメントであり、
（ｂ）前記ポリマーファイバー作動要素は、高強度で高度に鎖配向したポリマーファイバーであり、
（ｃ）前記ポリマーファイバー作動要素は、電子伝導性ナノファイバーが螺旋状に巻き付けられる、非電気化学的で熱的に駆動されるアクチュエータ。
［９４］前記螺旋状に巻き付けられたナノファイバーは、少なくとも１つの螺旋状に巻き付けられたカーボンナノチューブシートの中にある、［９３］に記載の非電気化学的で熱的に駆動されるアクチュエータ。
［９５］前記非電気化学的で熱的に駆動されるアクチュエータは、抵抗加熱によって熱的に駆動され、また、前記電子伝導性ナノファイバーの電気伝導性を使用した抵抗加熱によって熱的に駆動されるように動作可能である、［９３］に記載の非電気化学的で熱的に駆動されるアクチュエータ。
［９６］高強度で高度に鎖配向したポリマーファイバーは、ナイロン６、ナイロン６，６、およびポリフッ化ビニリデンから成る群から選択されるポリマーを含む、［９３］に記載の非電気化学的で熱的に駆動されるアクチュエータ。
［９７］前記ポリマーファイバー作動要素は、（１）撚った非コイル状であるか、または（２）撚っていない非コイル状である、［９３］に記載の非電気化学的で熱的に駆動されるアクチュエータ。
［９８］撚ポリマーファイバー作動要素を含む非電気化学ねじりアクチュエータであって、
（ａ）前記撚ポリマーファイバー作動要素は、加熱されたときに、ねじれて作動するように動作可能であり、
（ｂ）前記撚ポリマーファイバー作動要素は、撚り方法を適用することによって、シングルフィラメントまたはマルチフィラメントの高強度で高度に鎖配向した前駆体ポリマーファイバーから生成され、前記撚り方法は、
（１）前記挿入された撚りは、前記ポリマーファイバーのコイル化を生成するために必要とされる撚り未満である、撚りを挿入すること、
（２）コイル化が起こるまで、前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入すること、
（３）実質的にファイバーの全長に沿ってコイル化が起こるまで、前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入すること、
（４）同じ方向で、前記駆動体ポリマーファイバーおよび第２の前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入し、次いで、前記挿入された撚りと反対方向の諸撚りを使用することによって２本諸撚りファイバーを作製するために、これらの２つの撚ポリマーファイバーを諸撚りすること、から成る群から選択される、非電気化学ねじりアクチュエータ。
［９９］前記撚ポリマーファイバー作動要素は、２本諸撚りファイバーであり、さらに、前記撚ポリマーファイバー作動要素に動作可能に取り付けられるローターを備える、［９８］に記載の非電気化学ねじりアクチュエータ。
［１００］（ａ）前記撚ポリマーファイバー作動要素は、２本の前記２本諸撚りファイバーを含み、
（ｂ）前記第１の２本諸撚りファイバーは、ＳＺ構造を有し、前記第２の２本諸撚りファイバーは、ＺＳ構造を有し、これらの２本の２本諸撚りファイバーは、ともに取り付け点に取り付けられ、
（ｃ）前記撚ポリマーファイバー作動要素に動作可能に接続されるローターは、前記取り付け点に、またはそれに近接して配置される、［９８］に記載の非電気化学ねじりアクチュエータ。
［１０１］熱的、電熱的、光子的、および化学的から成る群から選択される供給源によって動作可能に駆動される、［９８］に記載の非電気化学ねじりアクチュエータ。
［１０２］熱的に駆動されるように動作可能である非電気化学ポリマーファイバーアクチュエータを備える物品であって、
（ａ）前記ポリマーファイバーアクチュエータは、
（ｉ）高強度で高度に鎖配向した前駆体ポリマーファイバーを選択することであって、前記前駆体ポリマーファイバーは、シングルフィラメントまたはマルチフィラメントである、選択することと、
（ｉｉ）方法を適用することであって、
（１）ファイバーのコイル化を生成するのに不十分である、撚りを前記前駆体ポリマーファイバーに挿入すること、
（２）コイル化が起こるまで、前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入すること、
（３）実質的にファイバーの全長に沿ってコイル化が起こるまで、前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入すること、
（４）コイル化を生成しないレベルまで前記前駆体ポリマーファイバーに撚りを挿入し、次いで、前記最初に挿入された撚りに、同じまたは反対方向にコイル化を挿入するためにマンドレルを使用すること、
（５）２本諸撚りファイバーを作製するために前記ステップ（１）または（２）を使用して撚りを挿入することによって作製されるポリマーファイバーを諸撚りすることであって、前記諸撚り方向は、撚りを挿入する方向の反対である、ポリマーファイバーを諸撚りすること、および
（６）それらの組み合わせ、から成る群から選択される、方法を適用することと、を含むプロセスによって生成され、
（ｂ）前記物品は、熱的に作動するように動作可能であり、
（ｃ）前記物品は、（ｉ）織物または編組、（ｉｉ）光透過または気流を調節するためにシャッターまたはブラインドを開閉するための機械的機構、（ｉｉｉ）医療デバイスまたは玩具のための機械的駆動装置、（ｉｖ）マクロまたはマイクロサイズのポンプ、弁駆動装置、または流体混合器、（ｖ）電子回路を開閉するための、またはロックを開閉するための機械的リレー、（ｖｉ）高感度の電気化学的分析物分析で使用される回転電極のためのねじり駆動装置、（ｖｉｉ）光デバイスのための機械的駆動装置、（ｖｉｉｉ）光学シャッターを開閉する、光拡散体を並進もしくは回転させる、順応レンズの焦点距離を変化させる変形を提供する、またはディスプレイ上の画像の変化を提供するために前記ディスプレイ上の画素を回転もしくは並進させる、光学デバイスのための機械的駆動装置、（ｉｘ）触覚情報を提供する機械的駆動装置、（ｘ）外科用手袋またはブライユディスプレイの触覚デバイスのための触覚情報を提供する機械的駆動装置、（ｘｉ）表面構造の変化を可能にするスマート表面のための機械的駆動システム、（ｘｉｉ）外骨格、義肢、またはロボットのための機械的駆動システム、（ｘｉｉｉ）人型ロボットの現実的な顔表現を提供するための機械的駆動システム、（ｘｉｖ）周囲温度に応じて孔を開閉するかまたは小孔を変化させる温度感受性材料のためのスマートパッケージング、光熱加熱によって生じる周囲温度または温度に応じて弁を開閉する機械的システム、（ｘｖｉ）太陽の方向に対する太陽電池の方向を制御する、光熱加熱または電気加熱を使用した機械的駆動装置、（ｘｖｉｉ）光熱的に作動するマイクロデバイス、（ｘｖｉｉｉ）電気エネルギーとして採取される機械的エネルギーを生成するために温度の変動を使用する、熱的または光熱的に作動するエネルギー採取装置、（ｘｉｘ）衣服への進入を促進するために熱作動が使用される、密着する衣服、（ｘｘ）調整可能な順応性が電熱作動によって提供される、前記調整可能な順応性を提供するためのデバイス、および（ｘｘｉ）並進または回転位置決め装置、から成る群から選択される、非電気化学ポリマーファイバーアクチュエータを備える物品。
［１０３］非電気化学アクチュエータを備える物品であって
（ａ）前記非電気化学アクチュエータは、引張作動、ねじり作動、引張およびねじり作動の同時に使用可能な組み合わせ、ならびにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される作動を提供するように動作可能であり、
（ｂ）前記非電気化学アクチュエータは、
（１）第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであって、加熱、放射線への曝露、化学物質または化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である作動糸ゲストを含む、第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントと、
（２）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに直接的または間接的に連結される、アタッチメントと、を備え、
（ｉ）その非電気化学アクチュエータは、引張作動、ねじり作動、引張およびねじり作動の同時に使用可能な組み合わせ、ならびにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される作動を提供するように動作可能であり、
（ｉｉ）前記第１のアタッチメントは、前記作動が前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントによって少なくとも部分的に生成される、前記作動の利用を可能にするように動作可能であり、
（ｃ）前記物品は、（ｉ）化学的に作動する織物または編組の熱的に、光子的に、（ｉｉ）光透過または気流を調節するためにシャッターまたはブラインドを開閉するための、熱的に作動する、または光子的に作動する機械的機構、（ｉｉｉ）医療デバイスまたは玩具のための、熱的にまたは光子的に作動する機械的駆動装置、（ｉｖ）熱的にまたは光子的に作動するマクロまたはマイクロサイズのポンプ、弁駆動装置、または流体混合器、（ｖ）電子回路を開閉するための、またはロックを開閉するための、熱的に作動する機械的リレー、（ｖｉ）高感度の電気化学的分析物分析で使用される回転電極のための、熱的に作動するねじり駆動装置、（ｖｉｉ）光デバイスのための、熱的にまたは光子的に作動する駆動装置、（ｖｉｉｉ）光学シャッターを開閉する、光拡散体を並進もしくは回転させる、順応レンズの焦点距離を変化させる変形を提供する、またはディスプレイ上の画像の変化を提供するために前記ディスプレイ上の画素を回転もしくは並進させる、光学デバイスのための、熱的にまたは光子的に作動する駆動装置、（ｉｘ）触覚情報を提供する、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘ）外科用手袋またはブライユディスプレイの触覚デバイスのための触覚情報を提供する、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉ）表面構造の変化を可能にするスマート表面のための、熱的にまたは光子的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉｉ）外骨格、義肢、またはロボットのための、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉｉｉ）人型ロボットの現実的な顔表現を提供するための、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉｖ）周囲温度に応じて孔を開閉するかまたは小孔を変化させる温度感受性材料のための、熱的に作動するスマートパッケージング、（ｘｖ）周囲温度、光熱加熱によって生じる温度、または光反応に応じて弁を開閉する、熱的にまたは光子的に作動する機械的システム、（ｘｖｉ）太陽の方向に対する太陽電池の方向を制御する、熱的にまたは光子的に作動する機械的駆動装置、（ｘｖｉｉ）光子的に作動するマイクロデバイス、（ｘｖｉｉｉ）電気エネルギーとして採取される機械的エネルギーを生成するために光熱加熱によって生成される周囲温度の変化または温度の変化を使用する、熱的にまたは光熱的に作動するエネルギー採取装置、（ｘｖｉｉｉ）衣服への進入を促進するために熱作動が使用される、熱的に作動する密着する衣服、（ｘｉｘ）調整可能な順応性が電熱作動によって提供される、前記調整可能な順応性を提供するための、熱的に作動するデバイス、（ｘｘ）熱的にまたは光子的に作動する並進または回転位置決め装置、（ｘｘｉ）化学的に作動する医療デバイス、および（ｘｘｉｉ）機械的に作動させるために前記感知プロセスのエネルギーを取り込む、熱的に、化学物質吸収によって、または化学反応によって駆動される作動センサ、から成る群から選択される、非電気化学アクチュエータを備える物品。

Claims

非電気化学アクチュエータであって、
（ａ）第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであって、ナノファイバー、ならびに加熱、放射線への曝露、化学物質または化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である作動糸ゲストを含む、第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントと、
（ｂ）前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに直接的または間接的に連結される、第１のアタッチメントと、を備え、
（ｉ）前記非電気化学アクチュエータは、引張作動、ねじり作動、引張およびねじり作動の同時に使用可能な組み合わせ、ならびにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される作動を提供するように動作可能であり、
（ｉｉ）前記第１のアタッチメントは、前記作動が前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントによって少なくとも部分的に生成される、前記作動の利用を可能にするように動作可能である、非電気化学アクチュエータ。
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントを電気的に加熱するために、加熱設備が前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに動作可能に接続され、
前記作動糸ゲストは、前記加熱設備によって加熱されたときに、容積の大きな変化を受けるように動作可能であり、
前記加熱設備は、定期的な加熱、非定期的な加熱、ならびに定期的な加熱および非定期的な加熱の双方から成る群から選択される加熱を行うように動作可能である、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記非電気化学アクチュエータは、ねじりアクチュエータであり、
前記第１のアタッチメントは、パドルおよびねじりレバーアームから成る群から選択される第１のねじりアタッチメントである、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、前記作動糸ゲストで実質的に充填され、
前記非電気化学アクチュエータはさらに、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントのねじり作動を生成するために、少なくとも１つの手段を備え、前記手段は、（１）前記作動糸ゲストを電気的に加熱することを可能にするワイヤ接続部、（２）前記作動糸ゲストの光熱加熱または前記作動糸ゲストの光反応のうちの少なくとも１つを可能にするように動作可能である、放射線源および放射線経路、（３）前記糸ゲストの化学的曝露を可能にするように動作可能である、前記作動糸ゲストに対する化学物質源および化学的経路、および（４）それらの組み合わせ、から成る群から選択される、請求項３に記載の非電気化学アクチュエータ。
第１の端部および第２の端部を有する第２のセグメントをさらに備え、
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、第１の端部および第２の端部を有し、
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第２の端部は、前記第２のセグメントの前記第１端部に接続され、
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第１の端部および前記第２のセグメントの前記第２の端部は、ねじり回転を制止するためにねじって繋がれ、
前記ねじりアタッチメントの少なくとも１つは、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第２の端部と、前記第２のセグメントの前記第１の端部との間の機械的接続部に近接する、請求項３に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記第２のセグメントは、実質的に非作動であり、また、ねじりばねとして作用するように動作可能である、請求項５に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記第２のセグメントは、第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであり、該第２の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、作動糸ゲストを備え、また、前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントの前記第２の端部と前記第２のセグメントの前記第１の端部との間の接続部でねじり回転を提供するように作動し、該ねじり回転は、前記第１の作動ナノファイバー糸セグメントによってこの接続部に提供される方向と同じ方向である、請求項５に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、単一諸撚糸、２本諸撚糸、および４本諸撚糸から成る群から選択される糸であり、
前記２本諸撚糸の中の諸撚りのそれぞれ、およびそれぞれまたは前記４本諸撚糸の中の諸撚りは、同じ挿入ねじり方向を有し、
これらの諸撚りをともに諸撚りするための撚り方向は、前記２本諸撚糸および前記４本諸撚糸の各諸撚りにおける撚り方向と反対である、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記ナノファイバーは、電気ジュール加熱を使用した電熱作動を可能にするのに十分な電気伝導率を有する、電子伝導性ナノファイバーを含む、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記ナノファイバーは、多層カーボンナノチューブ、数層カーボンナノチューブ、リボン、グラフェンナノリボン、その誘導体に縮めさせた十分に大きいナノチューブ直径を有する単層カーボンナノチューブまたは数層ナノチューブ、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記ナノファイバーは、静電紡績ナノファイバーを含む、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記作動糸ゲストは、パラフィンワックス、ポリエチレングリコール、長鎖脂肪酸、有機回転子結晶、シリコーンゴム、パラジウム、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記作動糸ゲストは、異なる固体相の間、固体状態と液体状態の間、およびそれらの組み合わせから成る群から選択される様式で、作動中に転換することができる、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、コイル状にされ、
前記第１のナノファイバー撚紡績糸は、糸の実質的に全長にわたって作動糸ゲストを含む、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記非電気化学アクチュエータは、高度に可逆的なねじりおよび引張作動を同時に提供するように動作可能であり、
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントは、前記作動糸ゲストで実質的に充填され、
前記作動糸ゲストは、前記変化プロセスによって容積の大きな変化を可逆的に受けるように動作可能であり、
前記非電気化学アクチュエータは、引張荷重の下にあり、長さを変化させることができ、また、
（１）第１のセグメント端部での転位および回転を実質的に防止するために、前記第１のセグメント端部に繋がれ、前記繋ぎ目から離れた位置に前記糸セグメントの長さに沿って取り付けられるパドルまたはねじりレバーを支持し、また、作動中に固体状態から液体状態に完全に変化するように動作可能ではない固体作動糸ゲストを含む、コイル状もしくは非コイル状で単一諸撚りの作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、または２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、
（２）作動糸ゲストを含み、前記第１の端部での回転を実質的に防止するように前記第１の端部に繋がれ、また、前記第２の端部上で、ねじりばねとして作用する実質的に作動しない要素の第１の端部に取り付けられ、前記実質的に作動しない要素の前記第２の端部が、前記第２の端部の回転を防止するように繋がれ、前記２つの繋ぎ目のうちの１つが、端部の転移を制止し、パドルまたはねじりレバーアームが、前記作動ナノファイバー糸と前記実質的に作動しない要素との間の接続部に近接して取り付けられる、コイル状もしくは非コイル状で単一諸撚りの作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、または２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、
（３）どちらも前記作動糸ゲストを含む、２つの機械的に接続された２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであって、（ｉ）前記２つの機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの個々の諸撚りのそれぞれが、同じ糸の撚り方向を有し、（ｉｉ）前記２本諸撚り糸セグメントのそれぞれが、糸の撚りおよび糸の諸撚りについて反対の撚り方向を有し、（ｉｉｉ）前記第１の機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの前記糸の撚り方向が、前記第２の機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの前記糸の撚り方向と反対であり、（ｉｖ）前記２つの機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの間の前記接続部から最も遠く離れている２本諸撚り糸セグメントの端部が、ねじり回転を防止するように繋がれ、（ｖ）そのような端部の繋ぎ目の１つが、端部の転位を制止し、（ｖｉ）パドルまたはねじりレバーアームが、前記２つの機械的に接続された２本諸撚り糸セグメントの間の機械的接続部に、またはその近くに取り付けられる、２つの機械的に接続された２本諸撚り作動ナノファイバー撚紡績糸セグメント、のうちの少なくとも１つを備える、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記アクチュエータは、引張作動、ねじり作動、引張およびねじり作動の同時に使用可能な組み合わせ、ならびにそれらの任意の組み合わせ、から成る群から選択される作動を提供するように動作可能な非電気化学アクチュエータを備える、作動センサであり、前記非電気化学アクチュエータは、
第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントであって、ナノファイバー、ならびに加熱、放射線への曝露、化学物質または化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である作動糸ゲストを含む、第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントと、
前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントに直接的または間接的に連結される、第１のアタッチメントと、を備え、前記第１のアタッチメントは、前記作動が前記第１の作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントによって少なくとも部分的に生成される、前記作動の利用を可能にするように動作可能である、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記作動センサは、作動糸ゲストの高度に可逆的な容積変化による前記作動を利用するように動作可能であり、
前記作動は、（１）制御目的で、表示または使用される温度または化学的曝露の連続的に変動する値、（２）制御目的で、表示様式で記録または使用される温度の極値、または（３）制御目的で、表示様式で計数または使用される特定の温度の下限または上限を超えた回数、から成る群から選択される情報を得ることを可能にする、請求項１６に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記作動センサは、曝露効果を統合するように動作可能であり、
前記作動センサは、作動糸ゲストの高度に非可逆的な容積変化による前記作動を利用するように動作可能であり、
前記作動は、温度曝露または化学的曝露の効果を統合すること、およびそのような統合された効果が制御目的で表示または使用されることを可能にすること、から成る群から選択されるプロセスを行うことを可能にするように動作可能である、請求項１６に記載の非電気化学アクチュエータ。
前記アクチュエータは、以下、（ｉ）周囲温度の変化、（ｉｉ）電気加熱によって引き起こされる温度の変化、および（ｉｉｉ）電磁放射によって引き起こされる加熱、のうちの１つによって動作可能に引き起こされる温度の変化によって熱的に駆動される、請求項１に記載の非電気化学アクチュエータ。
非電気化学アクチュエータを備える物品であって
前記非電気化学アクチュエータは、引張作動、ねじり作動、引張およびねじり作動の同時に使用可能な組み合わせ、ならびにそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される作動を提供するように動作可能であり、
前記非電気化学アクチュエータは、請求項１〜１９のいずれかに記載の非電気化学アクチュエータを備え、
前記物品は、（ｉ）化学的に作動する織物または編組の熱的に、光子的に、（ｉｉ）光透過または気流を調節するためにシャッターまたはブラインドを開閉するための、熱的に作動する、または光子的に作動する機械的機構、（ｉｉｉ）医療デバイスまたは玩具のための、熱的にまたは光子的に作動する機械的駆動装置、（ｉｖ）熱的にまたは光子的に作動するマクロまたはマイクロサイズのポンプ、弁駆動装置、または流体混合器、（ｖ）電子回路を開閉するための、またはロックを開閉するための、熱的に作動する機械的リレー、（ｖｉ）高感度の電気化学的分析物分析で使用される回転電極のための、熱的に作動するねじり駆動装置、（ｖｉｉ）光デバイスのための、熱的にまたは光子的に作動する駆動装置、（ｖｉｉｉ）光学シャッターを開閉する、光拡散体を並進もしくは回転させる、順応レンズの焦点距離を変化させる変形を提供する、またはディスプレイ上の画像の変化を提供するために前記ディスプレイ上の画素を回転もしくは並進させる、光学デバイスのための、熱的にまたは光子的に作動する駆動装置、（ｉｘ）触覚情報を提供する、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘ）外科用手袋またはブライユディスプレイの触覚デバイスのための触覚情報を提供する、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉ）表面構造の変化を可能にするスマート表面のための、熱的にまたは光子的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉｉ）外骨格、義肢、またはロボットのための、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉｉｉ）人型ロボットの現実的な顔表現を提供するための、熱的に作動する機械的駆動システム、（ｘｉｖ）周囲温度に応じて孔を開閉するかまたは小孔を変化させる温度感受性材料のための、熱的に作動するスマートパッケージング、（ｘｖ）周囲温度、光熱加熱によって生じる温度、または光反応に応じて弁を開閉する、熱的にまたは光子的に作動する機械的システム、（ｘｖｉ）太陽の方向に対する太陽電池の方向を制御する、熱的にまたは光子的に作動する機械的駆動装置、（ｘｖｉｉ）光子的に作動するマイクロデバイス、（ｘｖｉｉｉ）電気エネルギーとして採取される機械的エネルギーを生成するために光熱加熱によって生成される周囲温度の変化または温度の変化を使用する、熱的にまたは光熱的に作動するエネルギー採取装置、（ｘｖｉｉｉ）衣服への進入を促進するために熱作動が使用される、熱的に作動する密着する衣服、（ｘｉｘ）調整可能な順応性が電熱作動によって提供される、前記調整可能な順応性を提供するための、熱的に作動するデバイス、（ｘｘ）熱的にまたは光子的に作動する並進または回転位置決め装置、（ｘｘｉ）化学的に作動する医療デバイス、および（ｘｘｉｉ）機械的に作動させるために前記感知プロセスのエネルギーを取り込む、熱的に、化学物質吸収によって、または化学反応によって駆動される作動センサ、から成る群から選択される、非電気化学アクチュエータを備える物品。
非電気化学アクチュエータを作製するためのプロセスであって、該プロセスは、
（Ａ）作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントを形成するステップであって、
（ｉ）プロセスであって、
（ａ）作動ナノファイバー撚紡績糸を生成するステップであって、（１）配向されたナノファイバーを含むナノファイバー非撚糸、（２）配向されたナノファイバーのリボン、および（３）撚紡績糸を生成するように収束する配向されたナノファイバーのリボンから成る群から選択されるナノファイバー配列にねじりを挿入することによって、ナノファイバー撚紡績糸を生成するステップと、
（ｂ）前記作動糸ゲストまたはその前駆体を前記撚紡績糸に浸透させることによって、作動糸ゲストまたはその前駆体を導入するステップと、
（ｃ）加熱、放射線への曝露、化学物質もしくは化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である、前記作動糸ゲストを含む作動ナノファイバー撚紡績糸を形成するステップと、を含むプロセス、および
（ｉｉ）プロセスであって、
（ａ）（１）配向されたナノファイバーのリボン、および（２）糸へ収束する配向されたナノファイバーのリボンから成る群から選択されるナノファイバー配列を形成するステップと、
（ｂ）作動糸ゲストまたはその前駆体を前記ナノファイバー配列に蒸着することによって、作動糸ゲストまたはその前駆体を導入するステップと、
（ｃ）ナノファイバー糸を形成するために前記ナノファイバー配列にねじりを挿入するステップであって、該ナノファイバー糸は、（１）加熱、放射線への曝露、化学物質もしくは化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である、作動糸ゲストを含む作動ナノファイバー撚紡績糸、または（２）加熱、放射線への曝露、化学物質もしくは化学混合物への曝露、およびそれらの任意の組み合わせから成る群から選択される変化プロセスによって容積の大きな変化を受けるように動作可能である、作動糸ゲストを含む作動ナノファイバー撚紡績糸に変換することができる、前駆体ナノファイバー撚紡績糸のいずれかである、ナノファイバー配列にねじりを挿入するステップと、を含むプロセス
から成る群から選択される方法を利用する前記作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントを形成するステップ、及び
（Ｂ）前記作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントを前記非電気化学アクチュエータに組み込むステップであって、前記非電気化学アクチュエータの作動が前記作動ナノファイバー撚紡績糸セグメントによって少なくとも部分的に生成されるように動作可能である、前記ステップ
を含む、前記非電気化学アクチュエータを作製するためのプロセス。
前記配向されたナノファイバーは、（１）静電紡績、（２）カーボンナノチューブフォレストからのカーボンナノチューブの引き出し、（３）浮遊触媒で生成したカーボンナノチューブから形成されるエアロゲルからのカーボンナノチューブの引き出し、（４）液体中のナノファイバーの分散体からの溶液紡績、（５）配向されたグラフェンナノリボンを提供するための、配向された多層カーボンナノチューブの解体、および（６）配向されたカーボンナノチューブ上への材料のテンプレート化、から成る群から選択される方法によって直接的または間接的に生成される、請求項２１に記載のプロセス。
前記配向されたナノファイバーは、静電紡績によって直接的または間接的に生成される、請求項２１に記載のプロセス。
前記作動糸ゲストまたは前記その前駆体を導入する前記ステップは、高い空隙容積割合を有する低撚りまたは疑似ナノファイバー撚糸に行われ、
前記プロセスはさらに、所定の撚り挿入状態を前記作動ナノファイバー撚紡績糸に提供するために、追加的な撚りを使用することを含む、請求項２１に記載のプロセス。
前記作動ナノファイバー撚紡績糸は、（１）ゲストを含まないナノファイバー糸に対して、疑似撚りまたは糸をコイル状にするのに必要とされるよりも少ない撚りを挿入すること、（２）溶融ポリマーまたは未硬化ポリマー樹脂を前記ゲストを含まない糸に浸透させること、（３）前記浸透させた糸に対して、糸をコイル状にするのに十分な撚りを挿入すること、および（４）前記ポリマーを固化させることまたは前記ポリマー樹脂を硬化させること、から成る群から選択される方法によって作製される、コイル状の熱作動ナノファイバー撚紡績糸である、請求項２１に記載のプロセス。