JP2016025837A - 電熱アクチュエータ - Google Patents
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Abstract
Description
図1を参照すると、本実施例は電熱複合構造体100を提供する。電熱複合構造体100は、柔軟性を有する高分子構造体140及びカーボンナノチューブペーパー120を含む。カーボンナノチューブペーパー120は、柔軟性を有する高分子構造体140の一つの表面に積層されて設置されている。カーボンナノチューブペーパー120の少なくとも一部は、柔軟性を有する高分子構造体140の中に浸透している。柔軟性を有する高分子構造体140の熱膨張係数は、カーボンナノチューブペーパー120の熱膨張係数の10倍以上であり、好ましくは、高分子構造体140の熱膨張係数は、カーボンナノチューブペーパー120の熱膨張係数の100倍以上である。
図3を参照すると、本実施例2は電熱アクチュエータ10を提供する。電熱アクチュエータ10は動作部102と、二つの電極112と、を含む。動作部102は、電熱複合構造体100を直接切断して形成されたストリップ状の構造体である。動作部102の少なくとも一部は方向X(図示せず)に沿って延伸する。動作部102における複数のカーボンナノチューブの延伸方向は、動作部102の長手方向と基本的に垂直であり、また、複数のカーボンナノチューブはその延伸方向において、分子間力で端と端で接続されているので、動作部102の長手方向における導電率は約3000S/mであり、動作部102の長手方向に対して垂直方向における導電率は約30000S/mである。二つの電極112の延伸方向は動作部102の長手方向と基本的に垂直であり、且つ動作部102の対向する両端に間隔をあけて平行に設置されて、動作部102におけるカーボンナノチューブペーパー120と電気的に接続される。
図4を参照すると、本発明の実施例3は電熱アクチュエータ20を提供する。電熱アクチュエータ20は、二つの動作部202と、二つの電極212と、を含む。各動作部202は、電熱複合構造体100を直接切断して形成されたストリップ状の構造体である。二つの動作部202は相互に電気的に接続されて、L字状の導電経路を形成する。二つの電極212は、L字状の導電経路の両端にそれぞれ設置され、且つ二つの動作部202と電気的に接続される。二つの動作部202は、基本的に同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。また、複数のカーボンナノチューブはその延伸方向において、分子間力で端と端で接続されている。二つの動作部202におけるカーボンナノチューブの延伸方向は、例えば、電流方向と角度45°を成す。これにより、二つの動作部202におけるカーボンナノチューブペーパーの電流方向での導電率は1000S/m〜6000S/mである。これにより、電熱アクチュエータ20に電流が流れると、各動作部202は十分な熱を発生させることができ、各動作部202を電流方向に沿って湾曲させることができる。
図7を参照すると、本実施は電熱アクチュエータ30を提供する。電熱アクチュエータ30は、一つのストリップ状動作部302と、二つの電極312と、を含む。ストリップ状動作部302は、第一方向及び第二方向に沿って延伸して、
図8を参照すると、本実施は電熱アクチュエータ40を提供する。電熱アクチュエータ40は二つの動作部402と、一つの連接部404と、二つの電極412と、を含む。二つの動作部402は間隔をあけて平行に設置され、且つ連接部404によって互いに電気的に接続されて、コ字型の導電経路が形成される。更に、コ字型の導電経路は、電熱複合構造体100を直接切断して形成された一体構造体でもよい。二つの電極412は、二つの動作部402における連接部404と連接されない端部に設置され、コ字型の導電経路に駆動電流を入力する。
図11を参照すると、本実施例は電熱アクチュエータの製造方法を提供する。電熱アクチュエータの製造方法は、カーボンナノチューブペーパーを提供するステップであって、該カーボンナノチューブペーパーは基本的に同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含み、複数のカーボンナノチューブの延伸する方向において、分子間力で長軸方向における端部同士が端と端で接続され、また、カーボンナノチューブペーパーの密度は0.5g/cm3〜1.2g/cm3であるステップ(S1)と、切断線に沿ってカーボンナノチューブペーパーを切断し、パターン化されたカーボンナノチューブペーパーを形成するステップであって、少なくとも切断線の一部がカーボンナノチューブペーパーにおける複数のカーボンナノチューブの延伸方向と成す角度が45°〜90°であるステップ(S2)と、パターン化されたカーボンナノチューブペーパーに少なくとも二つの電極を設置するステップ(S3)と、パターン化されたカーボンナノチューブペーパーに柔軟性を有する高分子構造体を形成し、電熱アクチュエータを形成するステップであって、少なくともカーボンナノチューブペーパーの一部を柔軟性を有する高分子構造体の中に浸透させ、カーボンナノチューブペーパーと柔軟性を有する高分子構造体との厚さの比は1:10〜1:7であり、また、柔軟性を有する高分子構造体の熱膨張係数は、カーボンナノチューブペーパーの熱膨張係数の10倍以上であるステップ(S4)と、を含む。
100 電熱複合構造体
120 カーボンナノチューブペーパー
140 柔軟性を有する高分子構造体
102、202、302、402 動作部
404 連接部
112、212、312、412 電極
Claims (2)
- 少なくとも二つの動作部と、少なくとも一つの連接部と、少なくとも二つの電極と、を含む電熱アクチュエータであって、
各前記動作部は柔軟性を有する高分子構造体及びカーボンナノチューブペーパーを含み、
各前記連接部は柔軟性を有する高分子構造体及びカーボンナノチューブペーパーを含み、
前記カーボンナノチューブペーパーは、前記柔軟性を有する高分子構造体の一つの表面に積層されて設置され、
前記カーボンナノチューブペーパーの少なくとも一部は、前記柔軟性を有する高分子構造体の中に浸透し、
前記カーボンナノチューブペーパーと前記柔軟性を有する高分子構造体との厚さの比は1:10〜1:7であり、
前記カーボンナノチューブペーパーの密度は、0.5g/cm3〜1.2g/cm3であり、
前記柔軟性を有する高分子構造体の熱膨張係数は、前記カーボンナノチューブペーパーの熱膨張係数の10倍以上であり、
少なくとも二つの前記動作部及び少なくとも一つの前記連接部は相互に電気的に接続され、少なくとも一つの導電経路が形成され、
少なくとも二つの前記電極は、間隔をあけて設置され、且つ少なくとも二つの前記動作部における前記カーボンナノチューブペーパーと電気的に接続され、且つ少なくとも一つの前記導電経路に電流が印加されるように構成され、
各前記動作部における前記カーボンナノチューブペーパーの電流方向での導電率は1000S/m〜6000S/mであり、
各前記連接部における前記カーボンナノチューブペーパーの電流方向での導電率は6000S/mより大きいことを特徴とする電熱アクチュエータ。 - 少なくとも二つの動作部と、少なくとも一つの連接部と、少なくとも二つの電極と、を含む電熱アクチュエータであって、
各前記動作部は柔軟性を有する高分子構造体及びカーボンナノチューブペーパーを含み、第一方向に沿って延伸し、
各前記連接部は柔軟性を有する高分子構造体及びカーボンナノチューブペーパーを含み、第二方向に沿って延伸し、
前記カーボンナノチューブペーパーは、前記柔軟性を有する高分子構造体の一つの表面に積層して設置され、
前記カーボンナノチューブペーパーの少なくとも一部は、前記柔軟性を有する高分子構造体の中に浸透し、
前記カーボンナノチューブペーパーと前記柔軟性を有する高分子構造体との厚さの比は1:10〜1:7であり、
前記カーボンナノチューブペーパーの密度は、0.5g/cm3〜1.2g/cm3であり、
前記柔軟性を有する高分子構造体の熱膨張係数は、前記カーボンナノチューブペーパーの熱膨張係数の10倍以上であり、
少なくとも二つの前記動作部及び少なくとも一つの前記連接部は、相互に電気的に接続され、少なくとも一つの導電経路が形成され、
少なくとも二つの前記電極は間隔をあけて設置され、少なくとも一つの前記導電経路の端部における前記カーボンナノチューブペーパーと電気的に接続され、且つ少なくとも一つの前記導電経路に電流が印加されるように構成され、
各前記動作部における前記カーボンナノチューブペーパーの第一方向での導電率は1000S/m〜6000S/mであり、
各前記連接部における前記カーボンナノチューブペーパーの第二方向での導電率は6000S/mより大きいことを特徴とする電熱アクチュエータ。
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