JP2017070150A - Anisotropic elastomer, dielectric elastomer actuator, auxiliary tool, and method for producing anisotropic elastomer - Google Patents

Anisotropic elastomer, dielectric elastomer actuator, auxiliary tool, and method for producing anisotropic elastomer Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve such a problem that, a dielectric actuator induces an anisotropy by an electrode material that is provided on a surface of a dielectric material and has a high flexible rate, so that, while the dielectric material in the vicinity of the electrode material is restricted to be deformed by the electrode material, thereby inducing anisotropy, the dielectric material at the inside of the dielectric material is not restricted to be deformed by the electrode material, thereby inducing no anisotropy of deformation.SOLUTION: An anisotropic elastomer contains: an elastomer deformed by the application of voltage; and anisotropically shaped substances having higher elasticity modulus than the elastomer. The anisotropically shaped substances are disposed, at the inside of the elastomer, to extend along one direction and to be arranged in the other direction crossing the one direction.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、異方性エラストマー、誘電エラストマーアクチュエータ、補助用具、および異方性エラストマーの製造方法に関する。   The present invention relates to an anisotropic elastomer, a dielectric elastomer actuator, an auxiliary tool, and a method for producing an anisotropic elastomer.

誘電材料と、誘電材料よりも高い弾性率を有し、誘電材料の表面に設けられた電極材料を波型形状に形成した誘電アクチュエータが知られている。当該誘電アクチュエータは、表面の電極材料を波形形状に形成することによって、電極材料を含む誘電材料が撓む方向と、ほとんど撓まない方向との可撓性比を大きくして、変形の異方性を発現させている。
特許文献1 特開2008―118852
A dielectric actuator having a higher elastic modulus than that of a dielectric material and an electrode material provided on the surface of the dielectric material in a wave shape is known. The dielectric actuator is formed by corrugating the surface electrode material, thereby increasing the flexibility ratio between the direction in which the dielectric material including the electrode material bends and the direction in which the dielectric material hardly bends. Sex is expressed.
Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-118852

しかしながら、上記誘電アクチュエータは、誘電材料の表面に設けた可撓性比の大きい電極材料により異方性を発現させているので、電極材料近傍の誘電材料は、電極材料に変形が拘束されて異方性が発現するが、誘電材料内部においては、電極材料に変形が拘束されず、変形の異方性が発現しないという課題があった。   However, since the dielectric actuator exhibits anisotropy due to the electrode material having a large flexibility ratio provided on the surface of the dielectric material, the dielectric material in the vicinity of the electrode material is different from the deformation due to the electrode material. However, there is a problem that deformation is not constrained by the electrode material and anisotropy of deformation does not occur inside the dielectric material.

本発明の第1の態様においては、弾性を有し、電圧を印加することにより変形させられる第1の物質と第1の物質よりも弾性率が高い第2の物質とを含み、第2の物質は、一方向に沿って延び、かつ、当該一方向に交差する他方向に並んで第1の物質の内部に配置されており、外力を受けて第1の物質が変形する場合に、第2の物質に前記変形が抑制されることによって、変形の異方性が発現する異方性エラストマーを提供する。   The first aspect of the present invention includes a first substance that has elasticity and is deformed by applying a voltage, and a second substance that has a higher elastic modulus than the first substance. The substance extends along one direction and is arranged inside the first substance along the other direction intersecting the one direction. When the first substance is deformed by receiving an external force, An anisotropic elastomer that exhibits deformation anisotropy is provided by suppressing the deformation of the second material.

本発明の第2の態様においては、第1の態様に係る異方性エラストマーと異方性エラストマーに電圧を印加する電極とを含み、電極による電圧の印加方向は、一方向と、他方向に交差する方向である誘電エラストマーアクチュエータを提供する。   The second aspect of the present invention includes the anisotropic elastomer according to the first aspect and an electrode for applying a voltage to the anisotropic elastomer, and the voltage application direction by the electrode is one direction and the other direction. A dielectric elastomer actuator is provided that is in an intersecting direction.

本発明の第3の態様においては、身体の動作を補助する補助用具であって、身体に取り付ける装着部と、第2の態様に係る誘電エラストマーアクチュエータと、誘電エラストマーアクチュエータを前記装着部に取り付ける取付け部とを備える補助用具を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided an auxiliary tool for assisting the movement of the body, a mounting part attached to the body, a dielectric elastomer actuator according to the second aspect, and a mounting for attaching the dielectric elastomer actuator to the mounting part. An auxiliary tool comprising a portion is provided.

本発明の第4の態様においては、弾性を有し、電圧を印加することにより変形させられる第1の物質と第1の物質よりも弾性率の高い第2の物質とを含み、第1の物質および第2の物質とを一方向に延伸する段階と、第1の物質および第2の物質とをアニール処理する段階とを含む、異方性エラストマーの製造方法を提供する。   The fourth aspect of the present invention includes a first substance having elasticity and being deformed by applying a voltage, and a second substance having a higher elastic modulus than the first substance, Provided is a method for producing an anisotropic elastomer, comprising: stretching a material and a second material in one direction; and annealing the first material and the second material.

本発明の第5の態様における異方性エラストマーは、電圧を印加することによって変形されるエラストマーと、エラストマーよりも弾性率が高い異方形状の物質とを含み、電圧を印加することによって変形されるエラストマーの比誘電率が、エラストマーよりも弾性率が高い異方形状の物質の比誘電率以下であることを特徴とする。   The anisotropic elastomer according to the fifth aspect of the present invention includes an elastomer that is deformed by applying a voltage, and an anisotropic material having a higher elastic modulus than the elastomer, and is deformed by applying a voltage. The specific dielectric constant of the elastomer is less than the specific dielectric constant of the anisotropically shaped substance having a higher elastic modulus than that of the elastomer.

なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。   The summary of the invention does not enumerate all the features of the present invention. In addition, a sub-combination of these feature groups can also be an invention.

誘電エラストマーアクチュエータ110の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a dielectric elastomer actuator 110. FIG. 誘電エラストマーアクチュエータ110の概略断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of a dielectric elastomer actuator 110. FIG. (a)等方性エラストマー150の変形前の状態を示す斜視図である。(b)等方性エラストマー150の変形後の状態を示す斜視図である。(A) It is a perspective view which shows the state before a deformation | transformation of the isotropic elastomer 150. FIG. (B) It is a perspective view which shows the state after a deformation | transformation of the isotropic elastomer 150. FIG. (a)異方性エラストマー152の変形前の状態を示す斜視図である。(b)異方性エラストマー152の変形後の状態を示す斜視図である。(A) It is a perspective view which shows the state before the deformation | transformation of the anisotropic elastomer 152. FIG. (B) It is a perspective view which shows the state after the deformation | transformation of the anisotropic elastomer 152. FIG. (a)異方性エラストマー170の変形前の状態を示す斜視図である。(b)異方性エラストマー170の変形後の状態を示す斜視図である。(A) It is a perspective view which shows the state before the deformation | transformation of the anisotropic elastomer 170. FIG. (B) It is a perspective view which shows the state after the deformation | transformation of the anisotropic elastomer 170. FIG. (a)他の異方性エラストマー180の変形前の状態を示す断面図である。(b)他の異方性エラストマー180の変形後の状態を示す断面図である。(A) It is sectional drawing which shows the state before the deformation | transformation of the other anisotropic elastomer 180. FIG. (B) It is sectional drawing which shows the state after the deformation | transformation of the other anisotropic elastomer 180. FIG. (a)他の異方性エラストマー184の変形前の状態を示す断面図である。(b)他の異方性エラストマー184の変形後の状態を示す断面図である。(A) It is sectional drawing which shows the state before a deformation | transformation of the other anisotropic elastomer 184. FIG. (B) It is sectional drawing which shows the state after the deformation | transformation of the other anisotropic elastomer 184. FIG. 一方向に延伸した後にアニール処理した第1ブロック共重合体の断面TEM写真である。It is a cross-sectional TEM photograph of the 1st block copolymer annealed after extending | stretching to one direction. 第1ブロック共重合体の変位と引張力との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the displacement of a 1st block copolymer, and tensile force. 補助用具10を装着したユーザの正面図である。FIG. 3 is a front view of a user wearing the auxiliary tool 10. 補助用具10を装着したユーザの背面図である。FIG. 3 is a rear view of a user wearing the auxiliary tool 10. 補助用具10の制御系を説明するブロック図である。3 is a block diagram illustrating a control system of the auxiliary tool 10. FIG.

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。   Hereinafter, the present invention will be described through embodiments of the invention, but the following embodiments do not limit the invention according to the claims. In addition, not all the combinations of features described in the embodiments are essential for the solving means of the invention.

電気的にコントロール可能な誘電エラストマーアクチュエータは、エラストマーの弾性を利用したソフトアクチュエータとして、人工筋肉への応用が期待されている。図1は、誘電エラストマーアクチュエータ110の概略断面図である。図1は、誘電エラストマーアクチュエータ110に電圧が印加されていない状態を示す。ここで、エラストマーとは、常温付近でゴム弾性を有する高分子材料をいい、誘電エラストマーとは、誘電性を有する高分子材料から構成されるエラストマーをいう。   Electrically controllable dielectric elastomer actuators are expected to be applied to artificial muscles as soft actuators utilizing the elasticity of elastomers. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a dielectric elastomer actuator 110. FIG. 1 shows a state in which no voltage is applied to the dielectric elastomer actuator 110. Here, the elastomer refers to a polymer material having rubber elasticity near normal temperature, and the dielectric elastomer refers to an elastomer composed of a polymer material having dielectric properties.

誘電エラストマーアクチュエータ110は、電源120と、スイッチ130と、電源120の正極および負極にそれぞれ接続された一対の電極122、124と、当該一対の電極122、124に挟まれた誘電性を有するエラストマー126と、を有する。スイッチ130は制御部132からの制御信号により開閉する。電源120の電圧も制御部132からの制御信号により可変である。   The dielectric elastomer actuator 110 includes a power source 120, a switch 130, a pair of electrodes 122 and 124 connected to a positive electrode and a negative electrode of the power source 120, respectively, and an elastomer 126 having a dielectric property sandwiched between the pair of electrodes 122 and 124. And having. The switch 130 is opened and closed by a control signal from the control unit 132. The voltage of the power supply 120 is also variable by a control signal from the control unit 132.

図2は、誘電エラストマーアクチュエータ110の概略断面図である。図2は、当該誘電エラストマーアクチュエータ110に電圧が印加された状態を示す。   FIG. 2 is a schematic sectional view of the dielectric elastomer actuator 110. FIG. 2 shows a state in which a voltage is applied to the dielectric elastomer actuator 110.

図2に示すように、制御部132からの制御信号に基づいて、スイッチ130が閉じられることにより一対の電極122、124間に電圧が印加されると、エラストマー126は電極間が近づく方向に短縮するとともに、その体積分が、電圧印加方向に直交する方向、すなわち図中の水平方向に伸長する。電源120の印加電圧が大きいほど水平方向の伸長量は大きくなる。   As shown in FIG. 2, when a voltage is applied between the pair of electrodes 122 and 124 by closing the switch 130 based on a control signal from the control unit 132, the elastomer 126 shortens in a direction in which the electrodes approach each other. At the same time, the volume thereof extends in the direction orthogonal to the voltage application direction, that is, in the horizontal direction in the figure. The greater the applied voltage of the power source 120, the greater the amount of expansion in the horizontal direction.

また、エラストマー126に同じ大きさの電圧を印加したとすると、エラストマー126の比誘電率が高いほど水平方向の伸長量は大きくなる。したがって、誘電エラストマーアクチュエータ110に用いられるエラストマー126は、高い比誘電率を有することが好ましい。   Also, assuming that the same voltage is applied to the elastomer 126, the higher the relative dielectric constant of the elastomer 126, the greater the amount of elongation in the horizontal direction. Therefore, the elastomer 126 used for the dielectric elastomer actuator 110 preferably has a high relative dielectric constant.

また、エラストマー126に同じ大きさの電圧を印加したとすると、エラストマー126の弾性率が低いほど水平方向に対する伸長量は大きい。したがって、誘電エラストマーアクチュエータ110に用いられるエラストマー126は、低い弾性率を有することが好ましい。   Also, assuming that the same voltage is applied to the elastomer 126, the lower the elastic modulus of the elastomer 126, the greater the amount of elongation in the horizontal direction. Therefore, the elastomer 126 used for the dielectric elastomer actuator 110 preferably has a low elastic modulus.

次に、エラストマーの異方性について説明する。図3(a)は、等方性エラストマー150の変形前の状態を示す斜視図である。図3(a)、図3(b)において、左上に矢印で示すX方向、Y方向およびZ方向を等方性エラストマー150のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向とする。図3(a)に示したように、Z軸方向から等方性エラストマー150を圧縮するように応力160と、応力162とが加えられる。すると、等方性エラストマー150が圧縮され、Z軸方向の体積が減少する。一方、Z軸方向の体積が減少した分、等方性エラストマー150は、X軸方向およびY軸方向に実質的に同じ長さだけ伸長する。   Next, the anisotropy of the elastomer will be described. FIG. 3A is a perspective view showing a state of the isotropic elastomer 150 before deformation. 3A and 3B, the X direction, the Y direction, and the Z direction indicated by arrows on the upper left are defined as the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction of the isotropic elastomer 150. As shown in FIG. 3A, the stress 160 and the stress 162 are applied so as to compress the isotropic elastomer 150 from the Z-axis direction. Then, the isotropic elastomer 150 is compressed and the volume in the Z-axis direction is reduced. On the other hand, since the volume in the Z-axis direction is reduced, the isotropic elastomer 150 extends by substantially the same length in the X-axis direction and the Y-axis direction.

図3(b)は、等方性エラストマー150の変形後の状態を示す斜視図である。X軸方向のひずみ量をε、Y軸方向のひずみ量をεとすると、等方性エラストマー150は、図3(b)に示したようにεとεが実質的に等しくなるように、X軸方向およびY軸方向に伸長する。すなわち、等方性エラストマーとは、Z軸方向の体積の減少に対して、εおよびεが同じ値となるエラストマーをいう。なお、ひずみ量εとは、応力が与えられていない自然長の寸法をL、応力が与えられて伸長した後の寸法をLとすると以下の関係式(1)で算出される値である。 FIG. 3B is a perspective view showing a state after deformation of the isotropic elastomer 150. If the strain amount in the X-axis direction is ε X and the strain amount in the Y-axis direction is ε Y , the isotropic elastomer 150 has substantially the same ε X and ε Y as shown in FIG. Thus, it extends in the X axis direction and the Y axis direction. That is, the isotropic elastomer refers to an elastomer in which ε X and ε Y have the same value with respect to a decrease in volume in the Z-axis direction. Note that the strain amount ε is a value calculated by the following relational expression (1), where L 0 is a dimension of a natural length to which no stress is applied, and L 1 is a dimension after the stress is applied. is there.

ε=(L−L)/L×100・・・(1) ε = (L 1 −L 0 ) / L 0 × 100 (1)

図4(a)は、異方性エラストマー152の変形前の状態を示す斜視図である。図4(a)、図4(b)において、左上に矢印で示すX方向、Y方向およびZ方向を異方性エラストマー152のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向とする。図4(a)に示したように、Z軸方向から異方性エラストマー152を圧縮するように応力160と、Z応力162とが加えられる。すると、異方性エラストマー152が圧縮され、Z軸方向の体積が減少する。一方、Z軸方向の減少した体積に応じて、異方性エラストマー152は、X軸方向およびY軸方向に伸長する。   FIG. 4A is a perspective view illustrating a state before the anisotropic elastomer 152 is deformed. 4A and 4B, the X direction, the Y direction, and the Z direction indicated by arrows on the upper left are defined as the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction of the anisotropic elastomer 152. As shown in FIG. 4A, the stress 160 and the Z stress 162 are applied so as to compress the anisotropic elastomer 152 from the Z-axis direction. Then, the anisotropic elastomer 152 is compressed, and the volume in the Z-axis direction is reduced. On the other hand, the anisotropic elastomer 152 extends in the X-axis direction and the Y-axis direction according to the reduced volume in the Z-axis direction.

図4(b)は、異方性エラストマー152の変形後の状態を示す斜視図である。異方性エラストマー152は、図4(b)に示したように、εとεが異なるように、X軸方向およびY軸方向に伸長する。なお、図4(b)においては、εが大きい例を示している。異方性ラストマーとは、このように、Z軸方向の体積の減少に対して、ひずみ量εおよびεが異なる値となるエラストマーをいう。 FIG. 4B is a perspective view showing a state after the anisotropic elastomer 152 is deformed. As shown in FIG. 4B, the anisotropic elastomer 152 extends in the X-axis direction and the Y-axis direction so that ε X and ε Y are different. FIG. 4B shows an example where ε X is large. As described above, the anisotropic lastmer refers to an elastomer having different values of strain amounts ε X and ε Y with respect to a decrease in volume in the Z-axis direction.

誘電エラストマーアクチュエータ110において、X軸方向に沿った出力を利用して、Y軸方向に沿った出力を利用しない場合、Y軸方向に沿った出力を減らして、X軸方向に沿った出力を大きくすることで、誘電エラストマーアクチュエータ110の出力を高められる。X軸方向の出力のみを使用して、Y軸方向の出力を使用しない場合には、誘電エラストマーアクチュエータ110に使用するエラストマー126としては、図4(a)、図4(b)に示したような、一方向であるX軸方向に大きく伸長して、一方向に交差する他方向であるY軸方向には小さく伸長する異方性エラストマーを用いることが好ましい。   In the dielectric elastomer actuator 110, when the output along the X-axis direction is used and the output along the Y-axis direction is not used, the output along the Y-axis direction is reduced and the output along the X-axis direction is increased. As a result, the output of the dielectric elastomer actuator 110 can be increased. When only the output in the X-axis direction is used and the output in the Y-axis direction is not used, the elastomer 126 used for the dielectric elastomer actuator 110 is as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). It is preferable to use an anisotropic elastomer that extends greatly in the X-axis direction, which is one direction, and extends in the Y-axis direction, which is the other direction that intersects one direction.

図5(a)は、異方性エラストマー170の変形前の状態を示す斜視図である。図5(a)、図5(b)において、左上に矢印で示すX方向、Y方向およびZ方向を異方性エラストマー170のX軸方向、Y軸方向およびZ軸方向とする。図5(a)に示した異方性エラストマー170は、エラストマー154と、エラストマー154と少なくとも一部分において、エラストマー154とブロック共重合体を構成する樹脂172を含む。   FIG. 5A is a perspective view showing a state before the anisotropic elastomer 170 is deformed. 5A and 5B, the X direction, the Y direction, and the Z direction indicated by arrows on the upper left are defined as the X axis direction, the Y axis direction, and the Z axis direction of the anisotropic elastomer 170. An anisotropic elastomer 170 shown in FIG. 5A includes an elastomer 154 and a resin 172 constituting a block copolymer with the elastomer 154 at least in part with the elastomer 154.

エラストマー154は、誘電性を有する。したがって、エラストマー154は、電圧を印加することによって変形される。エラストマー154としては、誘電性を有し、一般的に使用される合成ゴム系エラストマーが使用できる。合成ゴム系エラストマーとしては、イソプレンゴム(比誘電率:2.6〜2.7)、スチレンブタジエンゴム(比誘電率:2.9〜3.0)、クロロプレンゴム(比誘電率:7.5)、ブチルゴム(比誘電率2.1)、エチレンプロピレンゴム(比誘電率:3.1〜3.4)、シリコーンゴム(比誘電率:3.2〜3.5)、フッ素ゴム(比誘電率:2.0〜2.5)等を挙げることができる。また、これらのエラストマーは、1種類または2種類以上で混合して用いることもできる。さらに、エラストマー154は、なるべく高い比誘電率を有することが好ましい。例えば、エラストマー154の比誘電率は、2〜8であってよい。   The elastomer 154 has a dielectric property. Therefore, the elastomer 154 is deformed by applying a voltage. As the elastomer 154, a synthetic rubber elastomer that has dielectric properties and is generally used can be used. Synthetic rubber elastomers include isoprene rubber (relative dielectric constant: 2.6 to 2.7), styrene butadiene rubber (relative dielectric constant: 2.9 to 3.0), and chloroprene rubber (relative dielectric constant: 7.5). ), Butyl rubber (relative permittivity 2.1), ethylene propylene rubber (relative permittivity: 3.1 to 3.4), silicone rubber (relative permittivity: 3.2 to 3.5), fluoro rubber (relative permittivity) Rate: 2.0 to 2.5). These elastomers can be used alone or in combination of two or more. Furthermore, the elastomer 154 preferably has a dielectric constant as high as possible. For example, the dielectric constant of the elastomer 154 may be 2-8.

樹脂172は、エラストマー154よりも高い弾性率を有する。樹脂172は、少なくとも一部分において、エラストマー154とブロック共重合体を構成する樹脂である。したがって、ブロック共重合を構成していない他の部分においては、ランダム共重合部分を含んでもよく、またグラフト共重合部分を含んでもよい。樹脂172としては、エラストマー154の弾性率に応じて、例えば、ビニル系(比誘電率:2.8〜8.0)、スチレン系(比誘電率:2.3〜3.4)、ポリアミド系(比誘電率:2.5〜2.6)、ポリイミド系(比誘電率:4.7〜4.8)、アクリル系(比誘電率:2.7〜4.5)、エポキシ系(比誘電率:2.5〜6.0)の樹脂を用いることができる。エラストマー154の比誘電率は、樹脂172の比誘電率以下であってよい。   The resin 172 has a higher elastic modulus than the elastomer 154. The resin 172 is a resin that forms a block copolymer with the elastomer 154 at least in part. Therefore, in the other part which does not comprise block copolymerization, a random copolymer part may be included and a graft copolymer part may be included. Examples of the resin 172 include vinyl (relative permittivity: 2.8 to 8.0), styrene (relative permittivity: 2.3 to 3.4), and polyamide, depending on the elastic modulus of the elastomer 154. (Relative permittivity: 2.5 to 2.6), polyimide (relative permittivity: 4.7 to 4.8), acrylic (relative permittivity: 2.7 to 4.5), epoxy (ratio) Resins having a dielectric constant of 2.5 to 6.0) can be used. The relative dielectric constant of the elastomer 154 may be equal to or lower than the relative dielectric constant of the resin 172.

なお、樹脂172は、結晶性を有するポリアミド系、ポリイミド系ポリマーがより好ましい。樹脂172が結晶性を有する場合、一方向に延伸することで、結晶化が促進され、樹脂172の剛性が高まる。これにより、樹脂172によるエラストマー154の変形を拘束する効果を向上でき、異方性エラストマー170の異方性を向上できる。   The resin 172 is more preferably a crystalline polyamide or polyimide polymer. When the resin 172 has crystallinity, stretching in one direction promotes crystallization and increases the rigidity of the resin 172. Thereby, the effect of restraining the deformation of the elastomer 154 by the resin 172 can be improved, and the anisotropy of the anisotropic elastomer 170 can be improved.

また、樹脂172は、エラストマー154と相分離する。したがって、異方性エラストマー170において、樹脂172は、エラストマー154という海の中に島状に分散されて点在する。その状態において、異方性エラストマー170がY軸方向に延伸されると、島状に分散されて点在した樹脂172は、Y軸方向に沿った円筒形状のシリンダー構造を形成する。また、シリンダー構造を形成した複数の樹脂172は、Y軸方向に交差するX軸方向に並んで、エラストマー154の内部に配置される。なお、Y軸方向は、一方向の一例であり、X軸方向は、一方向に交差する他方向の一例である。   Further, the resin 172 is phase-separated from the elastomer 154. Therefore, in the anisotropic elastomer 170, the resin 172 is dispersed in an island shape in the sea of the elastomer 154 and is scattered. In this state, when the anisotropic elastomer 170 is stretched in the Y-axis direction, the resin 172 dispersed and scattered in an island shape forms a cylindrical cylinder structure along the Y-axis direction. The plurality of resins 172 forming the cylinder structure are arranged inside the elastomer 154 side by side in the X-axis direction intersecting the Y-axis direction. The Y-axis direction is an example of one direction, and the X-axis direction is an example of another direction that intersects with one direction.

図5(b)は、異方性エラストマー170の変形後の状態を示す斜視図である。図5(a)に示したように、Z軸方向から異方性エラストマー170を圧縮するように応力160と、応力162とが加えられて、Z軸方向の体積が減少する。この場合に、図5(b)に示したように、異方性エラストマー170は、X軸方向に大きく伸長し、Y軸方向にはほとんど伸長しない。   FIG. 5B is a perspective view showing a state after the anisotropic elastomer 170 is deformed. As shown in FIG. 5A, the stress 160 and the stress 162 are applied so as to compress the anisotropic elastomer 170 from the Z-axis direction, and the volume in the Z-axis direction decreases. In this case, as shown in FIG. 5B, the anisotropic elastomer 170 greatly expands in the X-axis direction and hardly expands in the Y-axis direction.

樹脂172は、エラストマー154よりも高い弾性率を有する。したがって、同じ応力を加えられた場合における樹脂172の伸長量は、エラストマー154より小さい。また、樹脂172とエラストマー154とは共重合しているので、樹脂172とエラストマー154とは分子同士で結合している。樹脂172は、Y軸方向に沿ったシリンダー構造であるので、樹脂172のY軸方向に沿った寸法は長く、当該寸法全体でエラストマー154を拘束できる。このため、樹脂172は、エラストマー154のY軸方向の変形を強く拘束できる。   The resin 172 has a higher elastic modulus than the elastomer 154. Therefore, the amount of elongation of the resin 172 when the same stress is applied is smaller than that of the elastomer 154. Further, since the resin 172 and the elastomer 154 are copolymerized, the resin 172 and the elastomer 154 are bonded to each other with molecules. Since the resin 172 has a cylinder structure along the Y-axis direction, the dimension along the Y-axis direction of the resin 172 is long, and the elastomer 154 can be constrained over the entire dimension. For this reason, the resin 172 can strongly restrain the deformation of the elastomer 154 in the Y-axis direction.

同様に、樹脂172は、X軸方向に沿った幅でエラストマー154のX軸方向に伸長を抑制しようとする。しかし、樹脂172は、X軸方向に分離して並んでいるので、エラストマー154のX軸方向の伸長に従って、樹脂172は、X軸方向に移動する。このため、樹脂172は、エラストマー154を拘束できず、樹脂172は、エラストマー154のX軸方向の変形を拘束できない。   Similarly, the resin 172 tries to suppress expansion in the X-axis direction of the elastomer 154 with a width along the X-axis direction. However, since the resins 172 are separated and arranged in the X-axis direction, the resin 172 moves in the X-axis direction as the elastomer 154 extends in the X-axis direction. For this reason, the resin 172 cannot restrain the elastomer 154, and the resin 172 cannot restrain deformation of the elastomer 154 in the X-axis direction.

このように、異方性エラストマー170において、Y軸方向に沿ったシリンダー構造の樹脂172は、エラストマー154のY軸方向の変形を拘束するが、X軸方向の変形を拘束しない。これにより、異方性エラストマー170の変形の異方性が発現される。   As described above, in the anisotropic elastomer 170, the resin 172 having a cylinder structure along the Y-axis direction restrains deformation of the elastomer 154 in the Y-axis direction but does not restrain deformation in the X-axis direction. Thereby, the anisotropy of deformation of the anisotropic elastomer 170 is expressed.

さらに、Y軸方向に延伸した異方性エラストマー170を、樹脂172のガラス転移温度より高い温度であって、エラストマー154の融点よりも低い温度でアニール処理する。アニール処理により、エラストマー154および樹脂172を構成する高分子主鎖が流動して、エラストマー154とシリンダー構造を形成した樹脂172とがより明確に相分離する。これにより、樹脂172の明確な相分離構造が形成され、樹脂172から形成されるシリンダー構造が完成する。   Further, the anisotropic elastomer 170 stretched in the Y-axis direction is annealed at a temperature higher than the glass transition temperature of the resin 172 and lower than the melting point of the elastomer 154. By the annealing treatment, the polymer main chain constituting the elastomer 154 and the resin 172 flows, and the elastomer 154 and the resin 172 having the cylinder structure are more clearly phase-separated. Thereby, a clear phase separation structure of the resin 172 is formed, and a cylinder structure formed from the resin 172 is completed.

また、異方性エラストマー170において、エラストマー154は、異方性エラストマー170の全重量に対して、90から50重量%で含まれることが好ましく、樹脂172は、異方性エラストマー170の全重量に対して、10から50重量%で含まれることが好ましい。樹脂172の含有量が10重量%より少なくなると、異方性エラストマー170の異方性が低くなる。また、樹脂172の含有量が50重量%より多くなると、エラストマー154の弾性率が高くなり、柔軟性を低下させる。そして、エラストマー154の柔軟性が低下した結果、予め定められた一定電圧を印加した場合の、異方性エラストマー170の伸長量が減少し、誘電エラストマーアクチュエータの出力は低下する。   Further, in the anisotropic elastomer 170, the elastomer 154 is preferably included at 90 to 50% by weight with respect to the total weight of the anisotropic elastomer 170, and the resin 172 is included in the total weight of the anisotropic elastomer 170. On the other hand, it is preferably contained at 10 to 50% by weight. When the content of the resin 172 is less than 10% by weight, the anisotropy of the anisotropic elastomer 170 is lowered. On the other hand, when the content of the resin 172 is more than 50% by weight, the elastic modulus of the elastomer 154 increases and the flexibility decreases. As a result of the decrease in flexibility of the elastomer 154, the amount of expansion of the anisotropic elastomer 170 when a predetermined constant voltage is applied decreases, and the output of the dielectric elastomer actuator decreases.

また、樹脂172は、なるべく高い誘電率を有する樹脂であることが好ましい。樹脂172が高い誘電率を有することで、異方性エラストマー170全体の誘電率を高めることができる。これにより、異方性エラストマー170を誘電アクチュエータに用いた場合であって、異方性エラストマー170に予め定められた一定の電圧を印加した場合に、誘電率が低い異方性エラストマーを用いた場合よりも、大きく伸長させることができ、高い出力が得られる。例えば、樹脂172の比誘電率は、2〜8であってよい。   The resin 172 is preferably a resin having a dielectric constant as high as possible. Since the resin 172 has a high dielectric constant, the dielectric constant of the entire anisotropic elastomer 170 can be increased. Accordingly, when the anisotropic elastomer 170 is used for a dielectric actuator, and when a predetermined voltage is applied to the anisotropic elastomer 170, an anisotropic elastomer having a low dielectric constant is used. Can be greatly expanded, and a high output can be obtained. For example, the relative dielectric constant of the resin 172 may be 2-8.

図6(a)は、他の異方性エラストマー180の変形前の状態を示す断面図である。図6(a)、図6(b)において、左上の矢印で示すX方向、Y方向を異方性エラストマー180のX軸方向、Y軸方向とし、紙面奥側方向をZ軸方向とする。図6(a)に示した異方性エラストマー180は、矩形状であってシート状である。異方性エラストマー180は、エラストマー156と、複数の異方性物質182とを含む。また、異方性物質182は、矩形状である。異方性物質182は、異方性物質182の長手方向がY軸方向に沿うようにY軸方向に交差する他方向であるX方向に並べてエラストマー156の内部に配置されている。なお、図6(a)に示した場合において、Y軸方向は、一方向の一例であり、X軸方向は、一方向に交差する他方向の一例である。   FIG. 6A is a cross-sectional view showing a state before another anisotropic elastomer 180 is deformed. 6A and 6B, the X direction and the Y direction indicated by the upper left arrows are the X axis direction and the Y axis direction of the anisotropic elastomer 180, and the back side direction of the paper is the Z axis direction. The anisotropic elastomer 180 shown in FIG. 6A is rectangular and sheet-like. The anisotropic elastomer 180 includes an elastomer 156 and a plurality of anisotropic materials 182. The anisotropic material 182 has a rectangular shape. The anisotropic material 182 is arranged in the elastomer 156 side by side in the X direction which is the other direction intersecting the Y axis direction so that the longitudinal direction of the anisotropic material 182 is along the Y axis direction. In the case shown in FIG. 6A, the Y-axis direction is an example of one direction, and the X-axis direction is an example of another direction that intersects with one direction.

エラストマー156は、誘電性を有する。したがって、エラストマー156は、電圧を印加することによって変形される。エラストマー156は、誘電性を有していれば、合成ゴム系エラストマーであってもよく、天然ゴム系エラストマーであってもよい。合成ゴム系エラストマーとしては、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。また、これらのエラストマーは、1種類または2種類以上で混合して用いることもできる。また、天然ゴム系エラストマーとしては、天然ゴムなどを挙げることができる。   The elastomer 156 has a dielectric property. Accordingly, the elastomer 156 is deformed by applying a voltage. The elastomer 156 may be a synthetic rubber elastomer or a natural rubber elastomer as long as it has dielectric properties. Examples of the synthetic rubber elastomer include isoprene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, chloroprene rubber, butyl rubber, ethylene propylene rubber, silicone rubber, and fluorine rubber. These elastomers can be used alone or in combination of two or more. Moreover, natural rubber etc. can be mentioned as a natural rubber-type elastomer.

異方性物質182としては、エラストマー156よりも弾性率が高い、金属繊維、ガラス繊維および樹脂繊維が挙げられる。金属繊維としては、塑性加工、溶融紡糸法およびCVD法で製造されたステンレス繊維、アルミニウム繊維、鉄繊維、ニッケル繊維、銅繊維等を挙げることができる。また、ガラス繊維としては、ガラスを融解した後、牽引して繊維状にしたガラス繊維を用いることができる。また、樹脂繊維としては、種々の熱可塑性および熱硬化性樹脂から製造される樹脂繊維が挙げられるが、耐熱性、柔軟性、高強度であることからアラミド繊維を用いることが好ましい。ここで、金属繊維、ガラス繊維および樹脂繊維は、フィラーの一例であり、異方性物質182は、これらの繊維を少なくとも1つ含む。   Examples of the anisotropic substance 182 include metal fibers, glass fibers, and resin fibers that have a higher elastic modulus than the elastomer 156. Examples of the metal fibers include stainless steel fibers, aluminum fibers, iron fibers, nickel fibers, and copper fibers manufactured by plastic working, melt spinning, and CVD. Moreover, as glass fiber, after melting glass, glass fiber pulled to be fibrous can be used. Examples of the resin fiber include resin fibers produced from various thermoplastic and thermosetting resins, but it is preferable to use an aramid fiber because of its heat resistance, flexibility, and high strength. Here, the metal fiber, the glass fiber, and the resin fiber are examples of fillers, and the anisotropic substance 182 includes at least one of these fibers.

図6(b)は、他の異方性エラストマー180の変形後の状態を示す断面図である。Z軸プラス方向から異方性エラストマー180を圧縮するように応力160と、応力162とが加えられ、Z軸方向の体積が減少した場合に、図6(b)に示したように、異方性エラストマー180は、X軸方向に大きく伸長し、Y軸方向にはほとんど伸長しない。   FIG. 6B is a cross-sectional view showing a state after deformation of another anisotropic elastomer 180. When the stress 160 and the stress 162 are applied so as to compress the anisotropic elastomer 180 from the positive direction of the Z-axis and the volume in the Z-axis direction is reduced, as shown in FIG. The elastic elastomer 180 extends greatly in the X-axis direction and hardly extends in the Y-axis direction.

異方性物質182は、エラストマー156よりも高い弾性率を有する。したがって、同じ応力を加えられた場合における異方性物質182の伸長量は、エラストマー156より小さい。また、異方性物質182とエラストマー156とは接合されている。なお、接合の一例は、接着剤による接着である。異方性物質182は、長手方向がY軸方向に沿うように配置されているので、異方性物質182は、Y軸方向沿った長さでエラストマー156のY軸方向の変形を拘束する。異方性物質182のY軸方向に沿った長さは長いので、異方性物質182は、エラストマー156のY軸方向の変形を強く拘束する。   The anisotropic material 182 has a higher elastic modulus than the elastomer 156. Therefore, the amount of extension of the anisotropic material 182 when the same stress is applied is smaller than that of the elastomer 156. Further, the anisotropic substance 182 and the elastomer 156 are joined. An example of joining is adhesion using an adhesive. Since the anisotropic material 182 is arranged so that the longitudinal direction is along the Y-axis direction, the anisotropic material 182 restrains deformation of the elastomer 156 in the Y-axis direction by the length along the Y-axis direction. Since the anisotropic material 182 has a long length along the Y-axis direction, the anisotropic material 182 strongly restrains deformation of the elastomer 156 in the Y-axis direction.

同様に、異方性物質182は、X軸方向に沿った長さでエラストマー156のX軸方向の変形を拘束しようとする。しかし、異方性物質182は、X軸方向に分離して並んでいるので、エラストマー156のX軸方向の伸長に従って、異方性物質182は、X軸方向に移動する。このため、異方性物質182は、エラストマー156を拘束できず、異方性物質182は、エラストマー156のX軸方向の変形を拘束できない。   Similarly, the anisotropic substance 182 tends to constrain deformation of the elastomer 156 in the X-axis direction by a length along the X-axis direction. However, since the anisotropic substances 182 are arranged separately in the X-axis direction, the anisotropic substances 182 move in the X-axis direction as the elastomer 156 extends in the X-axis direction. For this reason, the anisotropic substance 182 cannot restrain the elastomer 156, and the anisotropic substance 182 cannot restrain the deformation of the elastomer 156 in the X-axis direction.

このように、異方性エラストマー180において、異方性物質182は、エラストマー156のY軸方向の変形を拘束し、X軸方向の変形を拘束しない。これにより、異方性エラストマー180の変形の異方性が発現する。   Thus, in the anisotropic elastomer 180, the anisotropic substance 182 restricts deformation of the elastomer 156 in the Y-axis direction and does not restrict deformation in the X-axis direction. Thereby, the anisotropy of deformation of the anisotropic elastomer 180 appears.

また、異方性物質182は、エラストマー156に内包されている。異方性物質182を、エラストマー156に内包させることによって、Y軸方向に沿った方向における異方性物質182とエラストマー156との接着界面の面積は増加する。接着界面によりエラストマー156の変形が拘束される。したがって、エラストマー156に異方性物質182を内包させることで、異方性エラストマー180の変形を強く拘束できる。   Further, the anisotropic substance 182 is included in the elastomer 156. By including the anisotropic substance 182 in the elastomer 156, the area of the bonding interface between the anisotropic substance 182 and the elastomer 156 in the direction along the Y-axis direction increases. The deformation of the elastomer 156 is constrained by the adhesive interface. Therefore, the deformation of the anisotropic elastomer 180 can be strongly restrained by including the anisotropic substance 182 in the elastomer 156.

異方性物質182をエラストマー126に内包させると、X軸方向に沿った方向における異方性物質182との接着界面の面積も増える。しかしながら、X軸方向に沿った方向における接着界面の面積の増加量は、Y軸方向に沿った方向における接着界面の面積の増加量より少ない。そのため、異方性物質182をエラストマー156に内包することで、Y軸方向に沿った方向における異方性物質182とエラストマー156との接着界面の面積と、X軸方向に沿った方向における異方性物質182とエラストマー156との接着界面の面積との差を大きくできる。これにより、異方性物質182は、Y軸方向に沿った方向に、エラストマー156の変形を強く拘束できる。このように、異方性物質182をエラストマー156に内包することによって、異方性エラストマー180の変形の異方性を高めることができる。   When the anisotropic substance 182 is included in the elastomer 126, the area of the adhesive interface with the anisotropic substance 182 in the direction along the X-axis direction also increases. However, the increase amount of the area of the adhesion interface in the direction along the X-axis direction is smaller than the increase amount of the area of the adhesion interface in the direction along the Y-axis direction. Therefore, by including the anisotropic substance 182 in the elastomer 156, the area of the bonding interface between the anisotropic substance 182 and the elastomer 156 in the direction along the Y-axis direction and the anisotropic direction in the direction along the X-axis direction are obtained. The difference between the area of the adhesive interface between the conductive material 182 and the elastomer 156 can be increased. Thereby, the anisotropic substance 182 can strongly restrain the deformation of the elastomer 156 in the direction along the Y-axis direction. Thus, by including the anisotropic substance 182 in the elastomer 156, the anisotropy of deformation of the anisotropic elastomer 180 can be increased.

図7(a)は、他の異方性エラストマー184の変形前の状態を示す断面図である。図7(a)において、図6(a)(b)と同じ要素には、同じ参照番号を付して、重複する説明を省略する。また、図7(a)、図7(b)において、左上の矢印で示すX方向、Y方向を異方性エラストマー184のX軸方向、Y軸方向とし、紙面奥側方向をZ軸方向とする。図7(a)に示した異方性エラストマー184は、異方性物質182よりもY軸方向の長さがおよそ半分となった短い異方性物質186を含む。なお、異方性物質186と異方性物質182とは、Y軸方向に沿った長さは異なるが、他の構成は同じであるので、他の説明は省略する。   FIG. 7A is a cross-sectional view showing a state before another anisotropic elastomer 184 is deformed. In FIG. 7A, the same elements as those in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the X direction and the Y direction indicated by the upper left arrows are the X axis direction and the Y axis direction of the anisotropic elastomer 184, and the back side direction of the paper is the Z axis direction. To do. The anisotropic elastomer 184 shown in FIG. 7A includes a short anisotropic material 186 whose length in the Y-axis direction is approximately half that of the anisotropic material 182. Note that the anisotropic substance 186 and the anisotropic substance 182 have different lengths along the Y-axis direction, but other configurations are the same, and thus other descriptions are omitted.

図7(b)は、他の異方性エラストマー184の変形後の状態を示す断面図である。異方性物質182を異方性物質186に代えると、上述したように、Y軸方向に沿った方向における異方性物質186の長さは、およそ半分となる。このため、Y軸方向に沿った方向における異方性物質186とエラストマー156との接着界面の面積とX軸方向に沿った方向における異方性物質186とエラストマー156との接着界面の面積との差は、異方性物質182を用いた場合に比べて小さくなるので、Y軸方向に沿った方向に、エラストマー156の変形を強く拘束できなくなる。このように、異方性物質186のY軸方向に沿った長さを短くすると、異方性エラストマー184の変形の異方性は低下する。   FIG. 7B is a cross-sectional view showing a state after another anisotropic elastomer 184 is deformed. When the anisotropic material 182 is replaced with the anisotropic material 186, as described above, the length of the anisotropic material 186 in the direction along the Y-axis direction is approximately halved. Therefore, the area of the adhesion interface between the anisotropic substance 186 and the elastomer 156 in the direction along the Y-axis direction and the area of the adhesion interface between the anisotropic substance 186 and the elastomer 156 in the direction along the X-axis direction are Since the difference is smaller than when the anisotropic substance 182 is used, the deformation of the elastomer 156 cannot be strongly restrained in the direction along the Y-axis direction. Thus, when the length of the anisotropic substance 186 along the Y-axis direction is shortened, the anisotropy of deformation of the anisotropic elastomer 184 is lowered.

なお、1つの異方性物質186のY軸方向に沿った方向の長さと、X軸方向に沿った方向の長さが異なる場合には、Y軸方向に沿った方向における異方性物質186とエラストマー156との接着界面の面積と、X軸方向に沿った方向における異方性物質186とエラストマー156との接着界面の面積は異なる。接着界面の面積が広い方が、異方性物質186は、エラストマーの変形をより強く拘束するので、1つの異方性物質186のY軸方向に沿った方向の長さとX軸方向に沿った方向の長さとが同じでない場合には、異方性エラストマー184の変形の異方性が発現する。   In addition, when the length in the direction along the Y-axis direction of one anisotropic substance 186 is different from the length in the direction along the X-axis direction, the anisotropic substance 186 in the direction along the Y-axis direction is different. The area of the adhesive interface between the elastomer 156 and the area of the adhesive interface between the anisotropic substance 186 and the elastomer 156 in the direction along the X-axis direction are different. When the area of the bonding interface is larger, the anisotropic material 186 more strongly restrains the deformation of the elastomer. Therefore, the length of the one anisotropic material 186 along the Y-axis direction and along the X-axis direction. When the direction length is not the same, deformation anisotropy of the anisotropic elastomer 184 appears.

実施例1および実施例2について。
異方性エラストマー170の一例として、クラレ社製のセプトン(登録商標)SEPS2002を用いた。セプトン(登録商標)SEPS2002は、ポリスチレンブロックと、柔軟なポリオレフィン構造のエラストマーブロックで構成された熱可塑性エラストマーであり、ポリスチレン−ポリエチレンプロピレンブロック−ポリスチレンから構成されるブロック共重合体である。
About Example 1 and Example 2.
As an example of the anisotropic elastomer 170, Kuraray Septon (registered trademark) SEPS2002 was used. Septon (registered trademark) SEPS2002 is a thermoplastic elastomer composed of a polystyrene block and an elastomer block having a flexible polyolefin structure, and is a block copolymer composed of polystyrene-polyethylenepropylene block-polystyrene.

この場合、異方性エラストマー170の樹脂172は、ポリスチレンである。また、異方性エラストマー170のエラストマー154は、ポリエチレンプロピレンである。この異方性エラストマーを第1ブロック共重合体と称する。ポリスチレンの引張強さは、36〜52MPaであり、ポリエチレンプロピレンの引張強さは、5〜20MPaである。弾性率の値は、明記されていないものの、切断時の伸びは、ポリスチレンが1.2〜2.5%であるのに対し、ポリエチレンプロピレンの伸びは、100〜800%であり、ポリスチレンと比較して、ポリエチレンプロピレンは変形しやすいことがわかる。弾性率は、変形のしにくさを示す物性値であることから、ポリスチレンの弾性率は、ポリエチレンプロピレンより高いことが分かる。また、ポリスチレンとポリエチレンプロピレンとは、互いに相溶せずに相分離する。さらに、ポリエチレンプロピレンは、比誘電率3.1〜3.4の誘電体であり、ポリスチレンは、比誘電率2.4〜3.1の誘電体である。   In this case, the resin 172 of the anisotropic elastomer 170 is polystyrene. The elastomer 154 of the anisotropic elastomer 170 is polyethylene propylene. This anisotropic elastomer is referred to as a first block copolymer. The tensile strength of polystyrene is 36 to 52 MPa, and the tensile strength of polyethylene propylene is 5 to 20 MPa. Although the value of the elastic modulus is not specified, the elongation at the time of cutting is 1.2 to 2.5% for polystyrene, whereas the elongation of polyethylene propylene is 100 to 800%, compared with polystyrene. Thus, it is understood that polyethylene propylene is easily deformed. Since the elastic modulus is a physical property value indicating the difficulty of deformation, it can be seen that the elastic modulus of polystyrene is higher than that of polyethylene propylene. In addition, polystyrene and polyethylenepropylene are phase-separated without being mutually compatible. Furthermore, polyethylene propylene is a dielectric having a relative dielectric constant of 3.1 to 3.4, and polystyrene is a dielectric having a relative dielectric constant of 2.4 to 3.1.

図8は、一方向に延伸した後にアニール処理した第1ブロック共重合体の断面TEM(透過型電子顕微鏡)写真である。まず、断面TEM写真を撮影したサンプルの作成方法について説明する。   FIG. 8 is a cross-sectional TEM (transmission electron microscope) photograph of the first block copolymer annealed after being stretched in one direction. First, a method for creating a sample obtained by taking a cross-sectional TEM photograph will be described.

第1ブロック共重合体のペレット15gをトルエン35gに添加して、室温の温度条件下で一晩撹拌して第1ブロック共重合体をトルエンに溶解させて、第1ブロック共重合体の30wt%トルエン溶液を作成した。この溶液をテフロン(登録商標)シート上でキャスト成膜した。その後、室温の温度条件下で1日以上乾燥させ、膜厚約200μmの柔軟なフィルムを得た。次に、フィルム状の第1ブロック共重合体を100℃の温度条件下でY軸方向に3.5倍の延伸倍率で延伸した。延伸後、140℃の温度条件下で5時間アニール処理を行い、TEM写真を撮影したサンプルを作成した。   15 g of the first block copolymer pellets were added to 35 g of toluene, and the mixture was stirred overnight at room temperature to dissolve the first block copolymer in toluene. A toluene solution was made. This solution was cast on a Teflon (registered trademark) sheet. Thereafter, the film was dried for 1 day or more at room temperature to obtain a flexible film having a thickness of about 200 μm. Next, the film-like first block copolymer was stretched at a stretch ratio of 3.5 times in the Y-axis direction under a temperature condition of 100 ° C. After stretching, annealing was performed for 5 hours under a temperature condition of 140 ° C., and a sample in which a TEM photograph was taken was created.

次に、第1ブロック共重合体フィルムの断面の作成について説明する。アニール処理後の第1ブロック共重合体を、ミクロトームを用いて、Y軸方向に交差する面で切削した。切削は、−150℃の環境下で凍結切削した。そして、切削して作成した断面を、TEMを用いて観察した。   Next, creation of a cross section of the first block copolymer film will be described. The first block copolymer after the annealing treatment was cut using a microtome at a surface intersecting the Y-axis direction. The cutting was performed by freezing in an environment of −150 ° C. And the cross section created by cutting was observed using TEM.

図8に示したTEM写真において、白い領域は、ポリエチレンプロピレンブロックであり、黒い領域は、スチレンブロックである。図8に示したように、延伸してアニール処理した第1ブロック共重合体の内部には、ポリスチレンブロックにより形成された直径10nmの円筒形状のシリンダー構造が形成されていることが分かる。   In the TEM photograph shown in FIG. 8, the white area is a polyethylene propylene block, and the black area is a styrene block. As shown in FIG. 8, it can be seen that a cylindrical cylinder structure having a diameter of 10 nm formed of polystyrene blocks is formed in the first block copolymer that has been stretched and annealed.

表1は、第1ブロック共重合体の延伸条件、アニール条件および引張方向を示す表である。実施例1は、キャスト成膜により作成したフィルム状の第1ブロック共重合体を、100℃の条件下でY軸方向に3.5倍の延伸倍率で延伸した後、140℃の温度条件下で1時間アニール処理を行った第1ブロック共重合体である。また、実施例2は、TEM写真を撮影したサンプルと同じ処理をした第1ブロック共重合体である。比較例1は、延伸もアニール処理も行っていないフィルム状の第1ブロック共重合体である。
Table 1 is a table showing the stretching conditions, annealing conditions, and tensile directions of the first block copolymer. In Example 1, a film-like first block copolymer prepared by cast film formation was stretched at a stretching ratio of 3.5 times in the Y-axis direction at 100 ° C., and then at a temperature condition of 140 ° C. The first block copolymer that was annealed for 1 hour. Moreover, Example 2 is the 1st block copolymer which performed the same process as the sample which image | photographed the TEM photograph. Comparative Example 1 is a film-like first block copolymer that has not been stretched or annealed.

表1に示している引張方向およびサンプルNoは、図9に対応している。例えば、比較例1におけるX軸方向またはY軸方向の変位と引張力との関係を示したプロファイルは、図9におけるプロファイル1−1であることを示している。   The tensile direction and sample No. shown in Table 1 correspond to FIG. For example, the profile showing the relationship between the displacement in the X-axis direction or the Y-axis direction and the tensile force in Comparative Example 1 is the profile 1-1 in FIG.

同様に、実施例1におけるX軸方向に引っ張った場合の変位と引張力との関係を示したプロファイルが、図9におけるプロファイル1−2であり、Y軸方向に引っ張った場合の変位と引張力との関係を示すプロファイルが図9におけるプロファイル1−3であることを示している。また、実施例2におけるX軸方向に引っ張った場合の変位と引張力との関係を示すプロファイルが、図9におけるプロファイル1−4であり、Y軸方向に引っ張った場合の変位と引張力との関係を示すプロファイルが図9におけるプロファイル1−5であることを示している。   Similarly, the profile showing the relationship between the displacement and tensile force when pulled in the X-axis direction in Example 1 is the profile 1-2 in FIG. 9, and the displacement and tensile force when pulled in the Y-axis direction. 9 indicates that the profile 1-3 in FIG. Moreover, the profile which shows the relationship between the displacement at the time of pulling in the X-axis direction and the tensile force in Example 2 is the profile 1-4 in FIG. 9, and the displacement and the tensile force in the case of pulling in the Y-axis direction are as follows. The profile indicating the relationship is the profile 1-5 in FIG.

図9は、第1ブロック共重合体の変位と引張力との関係を示すグラフである。図9において、縦軸は、引張力を示しており、単位は[N]である。また、横軸は、関係式(1)で算出されるひずみ量を示しており、単位は[%]である。また、測定サンプルは、フィルム状の第1ブロック共重合体から幅10mm、長さ25mmの試験片を切り出し、長さ方向の上下7.5mmの部分をチャッキングしてチャック間距離を15mmとし、引っ張り速度50mm/minの条件で、ひずみ量に対する引張力を測定した。なお、引張力の測定は、ミネベア社製の荷重測定器LTS1kNB‐S50を用いて行った。   FIG. 9 is a graph showing the relationship between displacement and tensile force of the first block copolymer. In FIG. 9, the vertical axis indicates the tensile force, and the unit is [N]. Further, the horizontal axis indicates the strain amount calculated by the relational expression (1), and the unit is [%]. In addition, the measurement sample was cut from a test piece having a width of 10 mm and a length of 25 mm from the film-like first block copolymer, chucking the upper and lower portions of 7.5 mm in the length direction, and the chuck distance was 15 mm, The tensile force with respect to the strain amount was measured under the condition of a pulling speed of 50 mm / min. The tensile force was measured using a load measuring device LTS1kNB-S50 manufactured by Minebea.

実施例1の第1ブロック共重合体は、Y軸方向に延伸されているので、Y軸方向に沿ってポリスチレンで構成される円筒状のシリンダー構造が形成されている。したがって、Y軸方向にひずみ量を生じさせるための引張力を示すプロファイル1−3は、X軸方向にひずみ量を生じさせるための引張力を示すプロファイル1−2を常に上回っており、Y軸方向にX軸方向と同じひずみ量を生じさせるためには、X軸方向よりも高い引張力が必要であることを示している。すなわち、実施例1の第1ブロック共重合体は、X軸方向にはひずみやすいが、Y軸方向にはひずみづらいことを示しており、これは、変形の異方性が発現することを示すものである。   Since the 1st block copolymer of Example 1 is extended | stretched in the Y-axis direction, the cylindrical cylinder structure comprised with a polystyrene is formed along the Y-axis direction. Therefore, the profile 1-3 indicating the tensile force for generating the strain amount in the Y-axis direction always exceeds the profile 1-2 indicating the tensile force for generating the strain amount in the X-axis direction. In order to generate the same strain amount in the direction as in the X-axis direction, a higher tensile force than in the X-axis direction is required. That is, the first block copolymer of Example 1 is apt to be distorted in the X-axis direction but is not easily distorted in the Y-axis direction, which indicates that deformation anisotropy is developed. Is.

実施例2の第1ブロック共重合体は、実施例1の第1ブロック共重合体に対してアニール時間が異なる。具体的には、実施例1の第1ブロック共重合体は、アニール処理として140℃の温度条件下で1時間行っているのに対し、実施例2においては、アニール処理を140℃の温度条件下にて5時間行っている。   The first block copolymer of Example 2 has a different annealing time from the first block copolymer of Example 1. Specifically, the first block copolymer of Example 1 is subjected to an annealing treatment at 140 ° C. for 1 hour, whereas in Example 2, the annealing treatment is performed at a temperature of 140 ° C. 5 hours underneath.

図9に示すように、Y軸方向における、実施例2のひずみ量に対する引張力を示すプロファイル1−5は、実施例1におけるプロファイル1−3を上回っている。これにより、第1ブロック共重合体のアニール処理時間を長くすることによって、実施例2の第1ブロック共重合体は、実施例1の第1ブロック共重合体よりも、Y軸方向の変形を強く拘束していることが分かる。   As shown in FIG. 9, the profile 1-5 indicating the tensile force with respect to the strain amount of Example 2 in the Y-axis direction exceeds the profile 1-3 of Example 1. Thus, by increasing the annealing time of the first block copolymer, the first block copolymer of Example 2 is more deformed in the Y-axis direction than the first block copolymer of Example 1. It can be seen that they are strongly restrained.

ポリスチレンおよびポリエチレンプロピレンはいずれも非結晶性であり、非晶状態となっている。また、ポリスチレンのガラス転移点は約100℃であり、ポリエチレンプロピレンのガラス転移点は約−50℃である。また、エチレンプロピレンの融点は、約150℃であり、ポリスチレンの融点は約230℃である。つまり、140℃というアニール処理温度は、ポリスチレンおよびポリエチレンプロピレンのTgより高い温度であって、ポリスチレンおよびポリエチレンプロピレンの融点より低い温度である。アニール温度は、融点よりも低い温度なので、フィルム状の第1ブロック共重合体の形状は、大きく変化しない。しかしながら、140℃というアニール処理温度は、ポリスチレンおよびポリエチレンプロピレンのTgより高い温度なので、ポリスチレンおよびポリエチレンプロピレンの主鎖は、アニール処理により加えられる熱により流動する。このため、成膜時においては、部分的に混ざり合っていたポリスチレンとポリエチレンプロピレンは、当該流動によって相分離が促進される。これにより、ポリスチレンの明確な相分離構造が形成され、ポリスチレンから形成される円筒形状のシリンダー構造が完成する。そして、完成されたポリスチレンのシリンダー構造によって、第1ブロック共重合体のY軸方向の変形が強く拘束されたものと考えられる。   Both polystyrene and polyethylenepropylene are amorphous and are in an amorphous state. Moreover, the glass transition point of polystyrene is about 100 ° C., and the glass transition point of polyethylene propylene is about −50 ° C. The melting point of ethylene propylene is about 150 ° C., and the melting point of polystyrene is about 230 ° C. That is, the annealing temperature of 140 ° C. is a temperature higher than the Tg of polystyrene and polyethylene propylene and lower than the melting point of polystyrene and polyethylene propylene. Since the annealing temperature is lower than the melting point, the shape of the film-like first block copolymer does not change greatly. However, since the annealing temperature of 140 ° C. is higher than the Tg of polystyrene and polyethylene propylene, the main chain of polystyrene and polyethylene propylene flows due to the heat applied by the annealing treatment. For this reason, at the time of film formation, the phase separation of the partially mixed polystyrene and polyethylene propylene is promoted by the flow. Thereby, a clear phase separation structure of polystyrene is formed, and a cylindrical cylinder structure formed of polystyrene is completed. It is considered that the deformation of the first block copolymer in the Y-axis direction is strongly constrained by the completed polystyrene cylinder structure.

比較例1の第1ブロック共重合体は、一方向に延伸しておらず、また、アニール処理もしていない。したがって、比較例1の第1ブロック共重合体には、ポリスチレンから構成される円筒形状のシリンダー構造が形成されていない。そのため、ポリエチレンプロピレンの変形を拘束できないので、X軸方向におけるひずみ量に対する引張力と、Y軸方向におけるひずみ量に対する引張力を示すプロファイル1−1は同じとなり、比較例1の第1ブロック共重合体には、変形の異方性が発現しない。   The first block copolymer of Comparative Example 1 is not stretched in one direction and is not annealed. Therefore, the first block copolymer of Comparative Example 1 is not formed with a cylindrical cylinder structure made of polystyrene. Therefore, since the deformation of polyethylene propylene cannot be constrained, the profile 1-1 indicating the tensile force with respect to the strain amount in the X-axis direction and the tensile force with respect to the strain amount in the Y-axis direction are the same. The coalescence does not develop deformation anisotropy.

このように、ポリエチレンプロピレンと、ポリエチレンプロピレンと相分離し、ポリエチレンプロピレンとブロック共重合体を構成し、ポリエチレンプロピレンよりも弾性率が高いポリスチレンとを有する第1ブロック共重合体は、一方向であるY軸方向に延伸されることで、Y軸方向に沿って延び、かつY軸方向に交差する他方向であるX軸方向に並んで、第1ブロック共重合体の内部に配置され、ポリスチレンで構成された円筒形状のシリンダー構造が形成される。このシリンダー構造は、Y軸方向におけるポリエチレンプロピレンの変形を拘束するが、X軸方向におけるポリエチレンプロピレンの変形を拘束しないので、第1ブロック共重合体に変形の異方性を発現させる。   Thus, the 1st block copolymer which has polyethylene propylene and a phase-separation with polyethylene propylene, comprises polyethylene propylene and a block copolymer, and has a higher elastic modulus than polyethylene propylene is unidirectional. By extending in the Y-axis direction, it extends along the Y-axis direction and is aligned in the X-axis direction, which is the other direction that intersects the Y-axis direction, and is disposed inside the first block copolymer. A structured cylindrical cylinder structure is formed. This cylinder structure constrains the deformation of polyethylene propylene in the Y-axis direction, but does not constrain the deformation of polyethylene propylene in the X-axis direction, thereby causing the first block copolymer to exhibit deformation anisotropy.

そして、ポリスチレンから構成されたシリンダー構造は、図8に示したように第1ブロック共重合体内部全体に渡って形成される。第1ブロック共重合体の内部全体に渡って形成された円筒形状のシリンダー構造によって、ポリエチレンプロピレンの変形を拘束できるので、第1ブロック共重合体に変形の異方性を確実に発現させることができる。   And the cylinder structure comprised from polystyrene is formed over the inside of a 1st block copolymer as shown in FIG. Since the deformation of polyethylene propylene can be constrained by the cylindrical cylinder structure formed over the entire interior of the first block copolymer, the first block copolymer can surely exhibit deformation anisotropy. it can.

さらに、第1ブロック共重合体をポリスチレンのガラス転移温度よりも高い温度であって、ポリエチレンプロピレンの融点よりも低い温度でアニール処理を行う。これにより、プリスチレンで構成された円筒形状のシリンダー構造を完全にできる。これにより、当該シリンダー構造によって、シリンダー構造が伸びる方であるY軸方向の変形を強く拘束でき、変形の異方性を高めることができる。   Further, the first block copolymer is annealed at a temperature higher than the glass transition temperature of polystyrene and lower than the melting point of polyethylene propylene. Thereby, the cylindrical cylinder structure comprised with prestyrene can be completed. Thereby, by the said cylinder structure, the deformation | transformation of the Y-axis direction which is the direction where a cylinder structure is extended can be restrained strongly, and the anisotropy of a deformation | transformation can be raised.

なお、エラストマーのガラス転移温度は、エラストマーより弾性率の高い樹脂のガラス転移温度より低いので、アニール温度を樹脂のガラス転移温度より高いことを規定すれば、エラストマーのガラス転移温度よりも高い温度であることも規定できる。また、同様にエラストマーの融点は、エラストマーより弾性率の高い樹脂の融点より低いので、アニール温度を、エラストマーの融点よりも低いことを規定すれば、樹脂の融点よりも低い温度であることも規定できる。   Since the glass transition temperature of the elastomer is lower than the glass transition temperature of the resin having a higher modulus of elasticity than the elastomer, if the annealing temperature is specified to be higher than the glass transition temperature of the resin, the glass transition temperature is higher than the glass transition temperature of the elastomer. It can also be specified. Similarly, since the melting point of the elastomer is lower than the melting point of the resin having a higher elastic modulus than the elastomer, if the annealing temperature is specified to be lower than the melting point of the elastomer, it is also specified that the temperature is lower than the melting point of the resin. it can.

実施例3から実施例10について。
表2は、エラストマー複合体の変形特性を示す表である。図6に示した異方性エラストマー180の一例として、合成ゴム系エラストマーに矩形状のアラミド繊維として東レデュポン社製のケブラー撚糸を内包するエラストマー複合体を用いた。実施例3から実施例9において、異方性エラストマー180の異方性物質182は、異方形状である矩形のアラミド繊維であり、エラストマー156は、スチレンブタジエンゴムである旭化成社製のタフテック(登録商標)M1943である。アラミド繊維の引張強さは、約2920MPaであり、タフテック(登録商標)M1943の引張強さは、15.6MPaである。弾性率の値は、明記されていないものの、アラミド繊維と比較して、タフテック(登録商標)M1943は変形しやすいことがわかる。弾性率は、変形のしにくさを示す物性値であることから、アラミド繊維の弾性率は、タフテック(登録商標)M1943より高いことが分かる。なお、以後、上記エラストマー156を、第1合成ゴム系エラストマーと称する。
About Example 3 to Example 10.
Table 2 shows the deformation characteristics of the elastomer composite. As an example of the anisotropic elastomer 180 shown in FIG. 6, an elastomer composite in which a synthetic rubber-based elastomer includes Kevlar twisted yarn manufactured by Toray DuPont as rectangular aramid fibers is used. In Example 3 to Example 9, the anisotropic material 182 of the anisotropic elastomer 180 is a rectangular aramid fiber having an anisotropic shape, and the elastomer 156 is Tuftec (registered by Asahi Kasei Corporation), which is a styrene butadiene rubber. Trademark) M1943. The tensile strength of the aramid fiber is about 2920 MPa, and the tensile strength of Tuftec (registered trademark) M1943 is 15.6 MPa. Although the value of the elastic modulus is not specified, it can be seen that Tuftec (registered trademark) M1943 is more easily deformed than the aramid fiber. Since the elastic modulus is a physical property value indicating the difficulty of deformation, it can be seen that the elastic modulus of the aramid fiber is higher than that of Tuftec (registered trademark) M1943. Hereinafter, the elastomer 156 is referred to as a first synthetic rubber elastomer.

実施例3に示す異方性エラストマー複合体は、エラストマー内部に矩形のアラミド繊維を内包するエラストマー複合体である。エラストマー複合体の構成は、厚さ200μmの第1合成ゴム系エラストマーの上面全体に、長手方向をY軸方向に沿うように、アラミド繊維をX軸方向に並べて配置した。そして、その上から厚さ200μmの第1合成ゴム系エラストマーを重ねてエラストマー複合体を作成した。   The anisotropic elastomer composite shown in Example 3 is an elastomer composite in which rectangular aramid fibers are encapsulated inside the elastomer. In the configuration of the elastomer composite, aramid fibers were arranged in the X-axis direction so that the longitudinal direction was along the Y-axis direction over the entire upper surface of the first synthetic rubber-based elastomer having a thickness of 200 μm. And the 1st synthetic rubber-type elastomer with a thickness of 200 micrometers was piled up from that, and the elastomer composite was created.

実施例3に示す異方性エラストマー複合体を、圧縮治具を用いて10分間クランプし、その状態を確認した(印加圧縮力:8kN)。その結果を表2の圧縮特性のひずみ量欄に示している。なお、ひずみ量は、関係式(1)を用いて算出し、X軸方向に沿った方向のひずみ量をε欄に、Y軸方向に沿った方向のひずみ量をε欄に示している。また、ひずみ比欄には、以下の関係式(2)で算出される値を記録した。 The anisotropic elastomer composite shown in Example 3 was clamped for 10 minutes using a compression jig, and the state was confirmed (applied compression force: 8 kN). The result is shown in the strain amount column of compression characteristics in Table 2. The strain amount is calculated using the relational expression (1). The strain amount in the direction along the X-axis direction is shown in the ε X column, and the strain amount in the direction along the Y-axis direction is shown in the ε Y column. Yes. Moreover, the value calculated by the following relational expression (2) was recorded in the strain ratio column.

ひずみ比=ε/ε・・・(2) Strain ratio = ε X / ε Y (2)

実施例3において、X軸方向のひずみ量εは94%であり、Y軸方向のひずみ量εは13%であった。また、ひずみ比は、関係式(2)にεおよびεを代入し算出したところ7.5であった。 In Example 3, the strain amount ε X in the X-axis direction was 94%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 13%. The strain ratio was 7.5 when calculated by substituting ε X and ε Y into the relational expression (2).

実施例4は、エラストマーの厚みを410μmとした以外は、実施例3と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。実施例4において、X軸方向のひずみ量εは186%であり、Y軸方向のひずみ量εは90%であった。また、ひずみ比は、2.1であった。 In Example 4, the measurement of the strain amount and the strain ratio were calculated under the same conditions as in Example 3 except that the thickness of the elastomer was 410 μm. In Example 4, the strain amount ε X in the X-axis direction was 186%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 90%. The strain ratio was 2.1.

実施例5は、印加圧縮力を下げたこと(印加圧縮力:1kN未満)以外は、実施例4と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。実施例5において、X軸方向のひずみ量εは110%であり、Y軸方向のひずみ量εは22%であった。また、ひずみ比は、5.1であった。 In Example 5, the strain amount was measured and the strain ratio was calculated under the same conditions as in Example 4 except that the applied compressive force was lowered (applied compressive force: less than 1 kN). In Example 5, the strain amount ε X in the X-axis direction was 110%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 22%. The strain ratio was 5.1.

実施例6は、エラストマーとして、柔軟なスチレンブタジエンゴムである旭化成社製タフテック(登録商標)L521を用いた。なお、測定規格ISO7619に則して、デュロメータタイプAで測定したタフテック(登録商標)L521の硬さは39であり、同じ測定規格で測定した第1合成ゴム系エラストマーの硬さは67である。またエラストマーの厚みを400μmとしたこと以外は、実施例4と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。実施例6において、X軸方向のひずみ量εは213%であり、Y軸方向のひずみ量εは112%であった。また、ひずみ比は、1.9であった。なお、以後、上記エラストマーを第2合成ゴム系エラストマーと称する。 In Example 6, Tuftec (registered trademark) L521 manufactured by Asahi Kasei Corporation, which is a flexible styrene butadiene rubber, was used as the elastomer. In addition, according to the measurement standard ISO7619, the hardness of Tuftec (registered trademark) L521 measured by durometer type A is 39, and the hardness of the first synthetic rubber-based elastomer measured by the same measurement standard is 67. Moreover, the measurement of the strain amount and the strain ratio were calculated under the same conditions as in Example 4 except that the thickness of the elastomer was 400 μm. In Example 6, the strain amount ε X in the X-axis direction was 213%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 112%. The strain ratio was 1.9. Hereinafter, the elastomer is referred to as a second synthetic rubber elastomer.

実施例7は、印加圧縮力を下げたこと以外は、実施例6と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。実施例7において、X軸方向のひずみ量εは156%であり、Y軸方向のひずみ量εは35%であった。また、ひずみ比は、4.5であった。 In Example 7, the measurement of the strain amount and the strain ratio were calculated under the same conditions as in Example 6 except that the applied compressive force was reduced. In Example 7, the strain amount ε X in the X-axis direction was 156%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 35%. The strain ratio was 4.5.

実施例8は、エラストマーを第2合成ゴム系エラストマーとし、エラストマーの厚みを250μmとした以外は、実施例3と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。実施例8において、X軸方向のひずみ量εは153%であり、Y軸方向のひずみ量εは16%であった。また、ひずみ比は、9.8であった。 In Example 8, the amount of strain and the strain ratio were calculated under the same conditions as in Example 3 except that the elastomer was a second synthetic rubber elastomer and the thickness of the elastomer was 250 μm. In Example 8, the strain amount ε X in the X-axis direction was 153%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 16%. The strain ratio was 9.8.

実施例9は、エラストマーを長鎖長の変性シリコーンの側鎖に、金属化合物を導入したエラストマー(表2中「エラストマー超低弾性」と示す)とし、エラストマーの厚みを100μm(10μm/80μm/10μm構成)とした以外は、実施例3と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。実施例9において、X軸方向のひずみ量εX1.9%であり、Y軸方向のひずみ量εYは0.2%であった。また、ひずみ比は、9.5であった。   In Example 9, an elastomer is an elastomer in which a metal compound is introduced into a side chain of a modified silicone having a long chain length (shown as “elastomer ultra-low elasticity” in Table 2), and the thickness of the elastomer is 100 μm (10 μm / 80 μm / 10 μm). The amount of strain and the strain ratio were calculated under the same conditions as in Example 3 except that the configuration was changed. In Example 9, the strain amount εX 1.9% in the X-axis direction and the strain amount εY in the Y-axis direction were 0.2%. The strain ratio was 9.5.

実施例10は、エラストマーを長鎖長の変性シリコーンの側鎖に、金属化合物を導入したエラストマーとし、エラストマーの厚みを80μm(10μm/60μm/10μm構成)とした以外は、実施例3と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。実施例10において、X軸方向のひずみ量εX3.9%であり、Y軸方向のひずみ量εYは0.2%であった。また、ひずみ比は、19.5と最も大きな値を示した。   Example 10 was the same as Example 3 except that the elastomer was an elastomer in which a metal compound was introduced into the side chain of a long-chain-modified silicone, and the thickness of the elastomer was 80 μm (10 μm / 60 μm / 10 μm configuration). Thus, the strain amount was measured and the strain ratio was calculated. In Example 10, the strain amount εX 3.9% in the X-axis direction and the strain amount εY in the Y-axis direction were 0.2%. Moreover, the strain ratio showed the largest value of 19.5.

参考例1は、エラストマーを第1合成ゴム系エラストマーとし、エラストマーの厚みを500μm、アラミド繊維を200μmとし、アラミド繊維をエラストマーの片側に設けたこと以外は、実施例3と同じ条件で、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。参考例1において、X軸方向のひずみ量εは58%であり、Y軸方向のひずみ量εは14%であった。また、ひずみ比は、4.1であった。 In Reference Example 1, the first synthetic rubber elastomer is used as the elastomer, the thickness of the elastomer is 500 μm, the aramid fiber is 200 μm, and the aramid fiber is provided on one side of the elastomer. And the strain ratio were calculated. In Reference Example 1, the strain amount ε X in the X-axis direction was 58%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 14%. The strain ratio was 4.1.

比較例2として、500μmの第1合成ゴム系エラストマーを用いて、実施例3と同じ圧縮力で圧縮させて、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。比較例1において、X軸方向のひずみ量εは88%であり、Y軸方向のひずみ量εは、87%であった。また、ひずみ比は、1であった。 As Comparative Example 2, a first synthetic rubber elastomer having a thickness of 500 μm was used to compress the sample with the same compressive force as in Example 3, and a strain amount measurement and a strain ratio were calculated. In Comparative Example 1, the strain amount ε X in the X-axis direction was 88%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 87%. The strain ratio was 1.

比較例3として、420μmの第2合成ゴム系エラストマーを用いて、実施例3と同じ圧縮力で圧縮させて、ひずみ量の測定およびひずみ比を算出した。比較例2において、X軸方向のひずみ量εは108%であり、Y軸方向のひずみ量εは、102%であった。また、ひずみ比は、1.1であった。 As Comparative Example 3, a 420 μm second synthetic rubber-based elastomer was used for compression with the same compressive force as in Example 3, and the strain amount was measured and the strain ratio was calculated. In Comparative Example 2, the strain amount ε X in the X-axis direction was 108%, and the strain amount ε Y in the Y-axis direction was 102%. The strain ratio was 1.1.

ひずみ比は、変形しやすいX軸方向のひずみ量εを、変形しにくいY軸方向のひずみ量εで除していることから、エラストマー複合体の変形異方性能の高さを直接的に示す値である。実施例3から10に示したエラストマー複合体のひずみ比は、何れも1より大きな値となっており、変形の異方性が発現している。その中で、最も高いひずみ比が算出されたのは、実施例10であった。このことから、エラストマーの弾性率は低いことが好ましいことがわかる。 The strain ratio is obtained by dividing the strain amount ε X in the X-axis direction, which is easily deformed, by the strain amount ε Y in the Y-axis direction, which is difficult to deform. It is a value shown in. The strain ratios of the elastomer composites shown in Examples 3 to 10 are all larger than 1, and the deformation anisotropy is expressed. Among them, the highest strain ratio was calculated in Example 10. From this, it can be seen that the elastic modulus of the elastomer is preferably low.

このように、実施例3から実施例10に示したエラストマー複合体は、スチレンブタジエンゴムである第1合成ゴム系エラストマーまたは第2合成ゴム系エラストマーと、スチレンブタジエンゴムよりも弾性率が高い異方形状のアラミド繊維とを含み、長手方向をY軸方向に沿うように、アラミド繊維をX軸方向に並べて、スチレンブタジエンゴムの内部に配置される。このようなエラストマー複合体において、アラミド繊維は、スチレンブタジエンゴムの内部において、X軸方向よりもY軸方向の変形を強く拘束する。これにより、アラミド繊維は、スチレンブタジエンゴムの内部においてスチレンブタジエンゴムの変形を拘束できるので、変形の異方性を確実に発現させることができる。   As described above, the elastomer composites shown in Examples 3 to 10 are the first synthetic rubber-based elastomer or the second synthetic rubber-based elastomer, which is styrene butadiene rubber, and an anisotropic material having a higher elastic modulus than styrene butadiene rubber. The aramid fibers are arranged in the X-axis direction so that the longitudinal direction is along the Y-axis direction, and disposed inside the styrene-butadiene rubber. In such an elastomer composite, the aramid fibers restrain the deformation in the Y-axis direction more strongly than the X-axis direction inside the styrene-butadiene rubber. Thereby, since an aramid fiber can restrain a deformation | transformation of a styrene butadiene rubber inside a styrene butadiene rubber, the anisotropy of a deformation | transformation can be expressed reliably.

また、実施例1および実施例2に示した第1ブロック共重合体と、実施例3から実施例10に示したエラストマー複合体は、誘電性を有する。したがって、第1ブロック共重合体およびエラストマー複合体を正極および負極にそれぞれ接続された二枚の電極で挟み込むことで、誘電エラストマーアクチュエータを構成できる。   Further, the first block copolymer shown in Example 1 and Example 2 and the elastomer composite shown in Example 3 to Example 10 have dielectric properties. Accordingly, the dielectric elastomer actuator can be configured by sandwiching the first block copolymer and the elastomer composite between the two electrodes connected to the positive electrode and the negative electrode, respectively.

例えば、第1ブロック共重合体を用いた場合において、第1ブロック共重合体をY軸方向に延伸することによって、Y軸方向に延びたシリンダー構造を、X軸方向に並べて形成させた場合に、二枚の電極による電圧の印加方向は、Y軸方向およびX軸方向に交差するZ軸方向とする。Z軸方向の体積減少によるY軸方向の変形は、シリンダー構造により拘束されるので、X軸方向の変形量を増やすことができる。これにより、誘電エラストマーアクチュエータのX軸方向の出力を増大させることができる。   For example, in the case where the first block copolymer is used, when the first block copolymer is stretched in the Y-axis direction, the cylinder structure extending in the Y-axis direction is formed side by side in the X-axis direction. The voltage application direction by the two electrodes is the Z-axis direction that intersects the Y-axis direction and the X-axis direction. Since deformation in the Y-axis direction due to volume reduction in the Z-axis direction is constrained by the cylinder structure, the amount of deformation in the X-axis direction can be increased. Thereby, the output in the X-axis direction of the dielectric elastomer actuator can be increased.

なお、エラストマー複合体を用いた場合においても、同様の効果が得られる。すなわち、アラミド繊維の長手方向をY軸方向に沿ってX軸方向に並べて配置した場合において、Z軸方向から電圧を印加することで、X軸方向の変形量を増やすことができる。これにより、誘電エラストマーアクチュエータのX軸方向の出力を増大させることができる。   The same effect can be obtained when an elastomer composite is used. That is, when the longitudinal direction of the aramid fibers is arranged in the X-axis direction along the Y-axis direction, the amount of deformation in the X-axis direction can be increased by applying a voltage from the Z-axis direction. Thereby, the output in the X-axis direction of the dielectric elastomer actuator can be increased.

さらに、実施例1から実施例10に示した異方性エラストマーは、平面加工が容易にできるので、二枚の電極で挟み込んだ誘電エラストマーアクチュエータにおいても、平面性を維持できる。このため、誘電エラストマーアクチュエータの出力を増大させる目的で、複数の誘電エラストマーアクチュエータを積層した場合においても、各アクチュエータ間に隙間を生じさせることなく積層できる。これにより、生じた隙間により絶縁破壊が発生してしまうことを防止できる。   Furthermore, since the anisotropic elastomers shown in Examples 1 to 10 can be easily flattened, even in a dielectric elastomer actuator sandwiched between two electrodes, flatness can be maintained. For this reason, even when a plurality of dielectric elastomer actuators are laminated for the purpose of increasing the output of the dielectric elastomer actuator, the dielectric elastomer actuators can be laminated without causing a gap. Thereby, it is possible to prevent dielectric breakdown from occurring due to the generated gap.

本実施形態において説明した誘電エラストマーアクチュエータは、身体の動作を補助する補助用具に用いることができる。補助用具は、例えば、アクチュエータが衣服等に取り付けられたアシストスーツであってよい。そのような補助用具についてここで説明する。   The dielectric elastomer actuator described in the present embodiment can be used as an auxiliary device that assists the movement of the body. The assisting device may be, for example, an assist suit in which an actuator is attached to clothes or the like. Such an auxiliary tool will now be described.

図10は、補助用具10を装着したユーザの正面図である。図11は、補助用具10を装着したユーザの背面図である。図10に矢印で示す上下左右を補助用具10の上下左右方向とする。また、ユーザから見て前後を、補助用具10の前後方向とする。   FIG. 10 is a front view of a user wearing the auxiliary tool 10. FIG. 11 is a rear view of the user wearing the auxiliary tool 10. The up, down, left and right directions indicated by arrows in FIG. Further, the front and rear directions viewed from the user are the front and rear directions of the auxiliary tool 10.

ユーザは、上半身にシャツ80を着るとともに、下半身にズボン82を履いているとする。また、ズボン82の胴体の腰部分には、ベルト84が巻かれている。ベルト84は、胴体の前面に配されるバックル86を有する。シャツ80の上部は、肩からずれないように形成されている。ズボン82の裾は、足首からずれないように絞られている。尚、シャツ80及びズボン82の内面が、ユーザの体と密着するダイビングスーツのような構成であってもよい。シャツ80、ズボン82、及び、ベルト84は、身体に取り付ける装着部の一例である。更に、ベルト84は、身体に固定されている装着部の部分の一例である。   It is assumed that the user wears a shirt 80 on the upper body and wears trousers 82 on the lower body. A belt 84 is wound around the waist of the body of the trousers 82. The belt 84 has a buckle 86 disposed on the front surface of the body. The upper part of the shirt 80 is formed so as not to deviate from the shoulder. The hem of the pants 82 is narrowed so as not to be displaced from the ankle. The inner surface of the shirt 80 and the trousers 82 may be configured like a diving suit that is in close contact with the user's body. The shirt 80, the trousers 82, and the belt 84 are an example of a mounting portion that is attached to the body. Furthermore, the belt 84 is an example of the portion of the mounting portion that is fixed to the body.

補助用具10は、ユーザの身体の動作を補助する。図10及び図11に示すように、補助用具10は、前右人工筋肉部12と、前左人工筋肉部14と、後右人工筋肉部16と、後左人工筋肉部18と、電源部20と、検出部の一例である右検出部22及び左検出部24と、装着検出部26と、制御部28とを備える。   The auxiliary tool 10 assists the movement of the user's body. As shown in FIGS. 10 and 11, the auxiliary device 10 includes an anterior right artificial muscle portion 12, an anterior left artificial muscle portion 14, a posterior right artificial muscle portion 16, an posterior left artificial muscle portion 18, and a power supply portion 20. And a right detection unit 22 and a left detection unit 24, which are examples of the detection unit, a mounting detection unit 26, and a control unit 28.

前右人工筋肉部12は、前右アクチュエータ30と、一対の前右取付部32と、電力配線34とを備える。   The front right artificial muscle portion 12 includes a front right actuator 30, a pair of front right attachment portions 32, and a power wiring 34.

前右アクチュエータ30は、上下方向に延びるように形成されている。前右アクチュエータ30の上下方向、即ち、長手方向の一端は、右足の上方であって、ベルト84及びユーザの腰の上方のシャツ80の前面に配置されている。前右アクチュエータ30の長手方向の他端は、右足の膝の下方のズボン82の前面に配置されている。前右アクチュエータ30は、ユーザの胴体の腰及び膝の関節を跨ぐように設けられている。   The front right actuator 30 is formed to extend in the vertical direction. One end of the front right actuator 30 in the up-down direction, that is, the longitudinal direction, is disposed on the front surface of the shirt 80 above the right foot and above the belt 84 and the waist of the user. The other end in the longitudinal direction of the front right actuator 30 is disposed on the front surface of the trousers 82 below the knee of the right foot. The front right actuator 30 is provided so as to straddle the waist and knee joints of the user's torso.

前右アクチュエータ30は、電圧が印加されると伸縮する、図1及び図2で説明したアクチュエータ110により実現されてよい。前右アクチュエータ30は、電圧が印加されると、上下方向、即ち、長手方向に伸縮する。これにより、前右アクチュエータ30は、収縮することにより、歩くとき等のユーザの右足の上昇を補助する。   The front right actuator 30 may be realized by the actuator 110 described in FIGS. 1 and 2 that expands and contracts when a voltage is applied. When a voltage is applied, the front right actuator 30 expands and contracts in the vertical direction, that is, in the longitudinal direction. As a result, the front right actuator 30 contracts to assist the user's right leg ascending when walking.

一対の前右取付部32は、前右アクチュエータ30の伸縮方向の両端を服に取り付ける。一方の前右取付部32は、前右アクチュエータ30の上端部に設けられ、シャツ80の前面に取り付けられている。尚、前右アクチュエータ30の上端部は、一方の前右取付部32を介して、伸縮力により動きにくいベルト84に取り付けられていてもよい。このように、身体に固定されたベルト84に取り付けることにより、前右取付部32は、伸縮時の支点となる前右アクチュエータ30の上端部を確実に支持できる。他方の前右取付部32は、前右アクチュエータ30の下端部に設けられ、ズボン82の前面に取り付けられている。前右取付部32は、ボタン、ファスナー、面ファスナー等によってシャツ80またはズボン82に、前右アクチュエータ30とともに取り外し可能に取り付けられている。一対の前右取付部32の一部は、ゴム等の弾性部材で構成することが好ましい。   The pair of front right attachment portions 32 attaches both ends of the front right actuator 30 in the expansion / contraction direction to clothes. One front right attachment portion 32 is provided at the upper end portion of the front right actuator 30 and attached to the front surface of the shirt 80. Note that the upper end portion of the front right actuator 30 may be attached to the belt 84 that is difficult to move due to the stretching force via the one front right attachment portion 32. Thus, by attaching to the belt 84 fixed to the body, the front right attachment portion 32 can reliably support the upper end portion of the front right actuator 30 that becomes a fulcrum during expansion and contraction. The other front right attachment portion 32 is provided at the lower end portion of the front right actuator 30 and attached to the front surface of the pants 82. The front right attachment portion 32 is detachably attached to the shirt 80 or the trousers 82 together with the front right actuator 30 by a button, a fastener, a hook-and-loop fastener, or the like. Part of the pair of front right mounting portions 32 is preferably made of an elastic member such as rubber.

電力配線34の一端は、上側の前右取付部32を介して、前右アクチュエータ30と電気的に接続されている。電力配線34の他端は、電源部20に接続されている。これにより、電力配線34は、前右アクチュエータ30と電源部20とを電気的に接続する。   One end of the power wiring 34 is electrically connected to the front right actuator 30 via the upper front right mounting portion 32. The other end of the power wiring 34 is connected to the power supply unit 20. As a result, the power wiring 34 electrically connects the front right actuator 30 and the power supply unit 20.

前左人工筋肉部14、後右人工筋肉部16及び後左人工筋肉部18は、前右人工筋肉部12と同様の構成を有するので、異なる点以外は説明を省略する。   Since the front left artificial muscle part 14, the rear right artificial muscle part 16, and the rear left artificial muscle part 18 have the same configuration as the front right artificial muscle part 12, their description is omitted except for the differences.

前左人工筋肉部14は、前左アクチュエータ36と、一対の前左取付部38と、電力配線40とを備える。前左アクチュエータ36は、一対の前左取付部38によって、腰の上方のシャツ80の前面から左足の膝の下方にわたってズボン82の前面に取り付けられている。尚、前左アクチュエータ36の一端は、伸縮力により動きにくいベルト84に取り付けてもよい。前左アクチュエータ36は、収縮することにより、歩くとき等のユーザの左足の上昇を補助する。電力配線40は、前左アクチュエータ36と電源部20とを電気的に接続する。   The front left artificial muscle portion 14 includes a front left actuator 36, a pair of front left attachment portions 38, and a power wiring 40. The front left actuator 36 is attached to the front surface of the trousers 82 from the front surface of the shirt 80 above the waist to the lower part of the knee of the left foot by a pair of front left mounting portions 38. Note that one end of the front left actuator 36 may be attached to the belt 84 that is difficult to move due to the expansion and contraction force. The front left actuator 36 contracts to assist the user's left leg ascending when walking. The power wiring 40 electrically connects the front left actuator 36 and the power supply unit 20.

後右人工筋肉部16は、後右アクチュエータ42と、一対の後右取付部44と、電力配線46とを備える。後右アクチュエータ42は、一対の後右取付部44によって、右足の付け根のズボン82の後面から右足の膝の下方の足首近傍にわたってズボン82の後面に取り付けられている。後右アクチュエータ42は、ベルト84及びシャツ80等に取り付けてもよい。また、後右アクチュエータ42は、膝下までの長さであってもよい。後右アクチュエータ42は、ズボン82のポケット88の内部に配置されている。ポケット88は、後右アクチュエータ42の伸縮とともに、伸縮できる材料が好ましい。これにより、ポケット88が後右アクチュエータ42の伸縮の妨げとなることを防ぐことができる。また、ポケット88が伸縮方向と交差する方向の後右アクチュエータ42の変形を防ぐことができる。後右アクチュエータ42は、収縮することにより、ボールを蹴るとき等のユーザの右足の上昇を補助する。電力配線46は、ベルト84の裏に配置された配線を介して、後右アクチュエータ42と電源部20とを電気的に接続する。   The rear right artificial muscle portion 16 includes a rear right actuator 42, a pair of rear right attachment portions 44, and a power wiring 46. The rear right actuator 42 is attached to the rear surface of the trouser 82 by a pair of rear right attachment portions 44 from the rear surface of the trouser 82 at the base of the right foot to the vicinity of the ankle below the knee of the right foot. The rear right actuator 42 may be attached to the belt 84, the shirt 80, or the like. Further, the rear right actuator 42 may have a length up to below the knee. The rear right actuator 42 is disposed inside the pocket 88 of the trousers 82. The pocket 88 is preferably made of a material that can expand and contract with the expansion and contraction of the rear right actuator 42. Thereby, it can be prevented that the pocket 88 hinders the expansion and contraction of the rear right actuator 42. Further, it is possible to prevent the rear right actuator 42 from being deformed in the direction in which the pocket 88 intersects the expansion / contraction direction. The rear right actuator 42 contracts to assist the user's right foot ascending when kicking the ball. The power wiring 46 electrically connects the rear right actuator 42 and the power supply unit 20 via a wiring disposed on the back of the belt 84.

後左人工筋肉部18は、後左アクチュエータ48と、一対の後左取付部50と、電力配線52とを備える。後左アクチュエータ48は、一対の後左取付部50によって、左足の付け根のズボン82の後面から左足の膝の下方の足首近傍にわたってズボン82の後面に取り付けられている。後左アクチュエータ48は、ベルト84及びシャツ80等に取り付けてもよい。また、後左アクチュエータ48は、膝下までの長さであってもよい。ポケット88は、後左アクチュエータ48の伸縮とともに、伸縮できる材料が好ましい。後左アクチュエータ48は、ズボン82のポケット88の内部に配置されている。後左アクチュエータ48は、収縮することにより、ボールを蹴るとき等のユーザの左足の上昇を補助する。電力配線52は、ベルト84の裏に配置された配線を介して、後左アクチュエータ48と電源部20とを電気的に接続する。   The rear left artificial muscle portion 18 includes a rear left actuator 48, a pair of rear left attachment portions 50, and a power wiring 52. The rear left actuator 48 is attached to the rear surface of the trouser 82 by a pair of rear left mounting portions 50 from the rear surface of the trouser 82 at the base of the left foot to the vicinity of the ankle below the knee of the left foot. The rear left actuator 48 may be attached to the belt 84 and the shirt 80. Further, the rear left actuator 48 may have a length up to below the knee. The pocket 88 is preferably made of a material that can expand and contract with the expansion and contraction of the rear left actuator 48. The rear left actuator 48 is disposed inside the pocket 88 of the trousers 82. The rear left actuator 48 assists in raising the user's left foot when kicking the ball by contracting. The power wiring 52 electrically connects the rear left actuator 48 and the power supply unit 20 via a wiring disposed on the back of the belt 84.

電源部20は、ベルト84のバックル86に設けられている。電源部20は、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48と電力を供給可能に電気的に接続されている。電源部20は、図1及び図2の電源120に対応するものであってよい。   The power supply unit 20 is provided on the buckle 86 of the belt 84. The power supply unit 20 is electrically connected to the front right actuator 30, the front left actuator 36, the rear right actuator 42, and the rear left actuator 48 so as to be able to supply power. The power supply unit 20 may correspond to the power supply 120 of FIGS. 1 and 2.

右検出部22は、ユーザの右足の膝の近傍に設けられている。右検出部22は、ユーザの右足の動きに対応する加速度を検出する。右検出部22の一例は、3軸加速度センサである。右検出部22は、配線54を介して、制御部28と電気的に接続されている。右検出部22は、ユーザの右足の動き及び加速度に対応する右加速度信号を制御部28へと出力する。右加速度信号は、検出信号の一例である。   The right detection unit 22 is provided in the vicinity of the knee of the user's right foot. The right detection unit 22 detects an acceleration corresponding to the movement of the user's right foot. An example of the right detection unit 22 is a triaxial acceleration sensor. The right detection unit 22 is electrically connected to the control unit 28 via the wiring 54. The right detection unit 22 outputs a right acceleration signal corresponding to the movement and acceleration of the user's right foot to the control unit 28. The right acceleration signal is an example of a detection signal.

左検出部24は、ユーザの左足の膝の近傍に設けられている。左検出部24は、3軸加速度センサであって、ユーザの左足の動きに対応する加速度を検出する。左検出部24は、ユーザの左足の動き及び加速度に対応する左加速度信号を、配線56を介して制御部28へと出力する。左加速度信号は、検出信号の一例である。   The left detection unit 24 is provided in the vicinity of the knee of the user's left foot. The left detection unit 24 is a three-axis acceleration sensor, and detects an acceleration corresponding to the movement of the user's left foot. The left detection unit 24 outputs a left acceleration signal corresponding to the movement and acceleration of the user's left foot to the control unit 28 via the wiring 56. The left acceleration signal is an example of a detection signal.

装着検出部26は、ベルト84のバックル86に設けられている。装着検出部26の一例は、圧力センサである。装着検出部26は、ベルト84の装着を判定する圧力を検出する。装着検出部26は、制御部28と電気的に接続されている。装着検出部26は、ベルト84がユーザに装着されて、ベルト84に圧力が作用すると、当該圧力に対応する圧力信号を制御部28に出力する。   The attachment detection unit 26 is provided on the buckle 86 of the belt 84. An example of the attachment detection unit 26 is a pressure sensor. The attachment detection unit 26 detects pressure for determining attachment of the belt 84. The attachment detection unit 26 is electrically connected to the control unit 28. When the belt 84 is worn by the user and pressure is applied to the belt 84, the attachment detection unit 26 outputs a pressure signal corresponding to the pressure to the control unit 28.

制御部28は、補助用具10の制御全般を司る。制御部28の一例は、コンピュータである。制御部28は、図1および図2におけるスイッチ130および制御部132に対応するものであってよい。   The control unit 28 governs overall control of the auxiliary tool 10. An example of the control unit 28 is a computer. The control unit 28 may correspond to the switch 130 and the control unit 132 in FIGS. 1 and 2.

図12は、補助用具10の制御系を説明するブロック図である。図12に示すように、制御部28は、処理部60と、格納部62とを備える。処理部60は、格納部62に格納された補助用具制御プログラムを読み込むことにより、取得部64、判定部66、及び、電源制御部68として機能する。   FIG. 12 is a block diagram illustrating a control system of the auxiliary tool 10. As illustrated in FIG. 12, the control unit 28 includes a processing unit 60 and a storage unit 62. The processing unit 60 functions as an acquisition unit 64, a determination unit 66, and a power supply control unit 68 by reading the auxiliary tool control program stored in the storage unit 62.

取得部64は、右検出部22及び左検出部24から右加速度信号及び左加速度信号を取得する。取得部64は、装着検出部26から圧力信号を取得する。取得部64は、取得した加速度信号及び圧力信号を判定部66へと出力する。   The acquisition unit 64 acquires a right acceleration signal and a left acceleration signal from the right detection unit 22 and the left detection unit 24. The acquisition unit 64 acquires a pressure signal from the mounting detection unit 26. The acquisition unit 64 outputs the acquired acceleration signal and pressure signal to the determination unit 66.

判定部66は、取得部64から右加速度信号及び左加速度信号を取得する。判定部66は、右加速度信号に基づいて右足の速度である右速度を算出する。判定部66は、算出した右速度の正負から右足の移動方向、速さ及び停止を判定する。判定部66は、算出した右速度を積算することにより、右足が最も上昇した位置である右最上位置を検出する。判定部66は、左加速度信号から左足の速度である左速度を算出する。判定部66は、左速度から左足の移動方向、速さ、及び、停止を判定する。判定部66は、算出した左速度を積算することによって、左足が最も上昇した位置である左最上位置を検出する。判定部66は、検出した右最上位置及び左最上位置を格納部62に格納する。   The determination unit 66 acquires the right acceleration signal and the left acceleration signal from the acquisition unit 64. The determination unit 66 calculates the right speed that is the speed of the right foot based on the right acceleration signal. The determination unit 66 determines the moving direction, speed, and stop of the right foot from the sign of the calculated right speed. The determination unit 66 integrates the calculated right speed to detect the right uppermost position, which is the position where the right foot is most raised. The determination unit 66 calculates a left speed that is the speed of the left foot from the left acceleration signal. The determination unit 66 determines the moving direction, speed, and stop of the left foot from the left speed. The determination unit 66 integrates the calculated left speed to detect the left uppermost position, which is the position where the left foot is most raised. The determination unit 66 stores the detected right uppermost position and left uppermost position in the storage unit 62.

判定部66は、取得部64から圧力信号を取得する。判定部66は、圧力信号からベルト84に作用している圧力を検出して、ベルト84がユーザに装着されているか、または、装着されていないかを判定する。判定部66は、ベルト84が装着されていると判定すると、右加速度信号及び左加速度信号に基づいて検出した右足及び左足の上昇、下降、停止を示す右移動信号及び左移動信号を電源制御部68へと出力する。右移動信号及び左移動信号に上昇、下降の速さを含めてもよい。   The determination unit 66 acquires a pressure signal from the acquisition unit 64. The determination unit 66 detects the pressure acting on the belt 84 from the pressure signal, and determines whether the belt 84 is worn by the user or not. When the determination unit 66 determines that the belt 84 is attached, the power control unit outputs the right movement signal and the left movement signal indicating the rising, lowering, and stopping of the right foot and the left foot detected based on the right acceleration signal and the left acceleration signal. Output to 68. The speed of ascending and descending may be included in the right movement signal and the left movement signal.

電源制御部68は、ベルト84が装着された場合、判定部66が右加速度信号及び左加速度信号に基づいて検出した右移動信号及び左移動信号によって、電源部20を制御する。これにより、電源部20は、ベルト84が装着された場合に、前右アクチュエータ30、前左アクチュエータ36、後右アクチュエータ42及び後左アクチュエータ48のいずれかに電力を供給、または、電力の供給を停止する。   When the belt 84 is attached, the power supply control unit 68 controls the power supply unit 20 based on the right movement signal and the left movement signal detected by the determination unit 66 based on the right acceleration signal and the left acceleration signal. Thus, when the belt 84 is attached, the power source unit 20 supplies power to the front right actuator 30, the front left actuator 36, the rear right actuator 42, and the rear left actuator 48, or supplies power. Stop.

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。   As mentioned above, although this invention was demonstrated using embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications or improvements can be added to the above-described embodiment. It is apparent from the scope of the claims that the embodiments added with such changes or improvements can be included in the technical scope of the present invention.

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。   The order of execution of each process such as operations, procedures, steps, and stages in the apparatus, system, program, and method shown in the claims, the description, and the drawings is particularly “before” or “prior to”. It should be noted that the output can be realized in any order unless the output of the previous process is used in the subsequent process. Regarding the operation flow in the claims, the description, and the drawings, even if it is described using “first”, “next”, etc. for convenience, it means that it is essential to carry out in this order. It is not a thing.

10 補助用具、12 前右人工筋肉部、14 前左人工筋肉部、16 後右人工筋肉部、18 後左人工筋肉部、20 電源部、22 右検出部、24 左検出部、26 装着検出部、28 制御部、30 前右アクチュエータ、32 前右取付部、34 電力配線、36 前左アクチュエータ、38 前左取付部、40 電力配線、42 後右アクチュエータ、44 後右取付部、46 電力配線、48 後左アクチュエータ、50 後左取付部、52 電力配線、54 配線、56 配線、60 処理部、62 格納部、64 取得部、66 判定部、68 電源制御部、80 シャツ、82 ズボン、84 ベルト、86 バックル、88 ポケット、110 アクチュエータ、120 電源、122、124 電極、126 エラストマー、130 スイッチ、132 制御部、150 等方性エラストマー、152、170、180、184 異方性エラストマー、154、156 エラストマー、160、162 応力、172 樹脂、182、186 異方性物質   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Auxiliary tool, 12 Front right artificial muscle part, 14 Front left artificial muscle part, 16 Rear right artificial muscle part, 18 Rear left artificial muscle part, 20 Power supply part, 22 Right detection part, 24 Left detection part, 26 Wearing detection part 28 control unit, 30 front right actuator, 32 front right mounting part, 34 power wiring, 36 front left actuator, 38 front left mounting part, 40 power wiring, 42 rear right actuator, 44 rear right mounting part, 46 power wiring, 48 Rear left actuator, 50 Rear left mounting section, 52 Power wiring, 54 wiring, 56 wiring, 60 Processing section, 62 Storage section, 64 Acquisition section, 66 Determination section, 68 Power supply control section, 80 Shirt, 82 Trousers, 84 Belt , 86 Buckle, 88 Pocket, 110 Actuator, 120 Power, 122, 124 Electrode, 126 Elastomer, 130 Switch 132 control unit, 150 isotropic elastomers, 152,170,180,184 anisotropic elastomer, 154,156 elastomer, 160,162 stress, 172 resin, 182, 186 anisotropy material

Claims (13)

弾性を有し、電圧を印加することにより変形させられる第1の物質と、
前記第1の物質よりも弾性率が高い第2の物質と、
を含み、
前記第2の物質は、一方向に沿って延び、かつ、前記一方向に交差する他方向に並んで前記第1の物質の内部に配置されており、
外力を受けて前記第1の物質が変形する場合に、前記第2の物質に前記変形が抑制されることによって、変形の異方性が発現する異方性エラストマー。
A first material having elasticity and being deformed by applying a voltage;
A second material having a higher modulus of elasticity than the first material;
Including
The second substance extends along one direction and is arranged inside the first substance along the other direction intersecting the one direction,
An anisotropic elastomer that exhibits deformation anisotropy by suppressing the deformation of the second substance when the first substance is deformed by an external force.
前記第1の物質の比誘電率は2〜8である、
請求項1に記載の異方性エラストマー。
The relative dielectric constant of the first material is 2-8.
The anisotropic elastomer according to claim 1.
前記第2の物質は、前記第1の物質と相分離し、少なくとも一部分において、前記第1の物質とブロック共重合体を構成する樹脂である請求項1または2に記載の異方性エラストマー。   3. The anisotropic elastomer according to claim 1, wherein the second substance is a resin that phase-separates from the first substance and forms a block copolymer with the first substance at least in part. 前記第1の物質の比誘電率が、前記第2の物質の比誘電率以下である請求項3に記載の異方性エラストマー。   The anisotropic elastomer according to claim 3, wherein a relative dielectric constant of the first substance is equal to or less than a relative dielectric constant of the second substance. 前記第1の物質および前記第2の物質は、前記一方向に延伸された後に、アニール処理される請求項4に記載の異方性エラストマー。   The anisotropic elastomer according to claim 4, wherein the first material and the second material are annealed after being stretched in the one direction. 前記アニール処理の温度は、前記樹脂のガラス転移温度より高い温度であって、前記第1の物質の融点よりも低い温度である請求項5に記載の異方性エラストマー。   The anisotropic elastomer according to claim 5, wherein a temperature of the annealing treatment is higher than a glass transition temperature of the resin and lower than a melting point of the first substance. 前記樹脂は、結晶性を有する請求項3から6の何れか1項に記載の異方性エラストマー。   The anisotropic elastomer according to claim 3, wherein the resin has crystallinity. 前記第1の物質は、エラストマーであり、前記第2の物質は、前記一方向に沿って配向された異方性フィラーである請求項1から7のいずれか1項に記載の異方性エラストマー。   The anisotropic elastomer according to any one of claims 1 to 7, wherein the first substance is an elastomer, and the second substance is an anisotropic filler oriented along the one direction. . 前記異方性フィラーは、金属繊維、ガラス繊維および樹脂繊維の少なくとも1つを含む請求項8に記載の異方性エラストマー。   The anisotropic elastomer according to claim 8, wherein the anisotropic filler includes at least one of metal fiber, glass fiber, and resin fiber. 前記異方性フィラーは、アラミド繊維である請求項9に記載の異方性エラストマー。   The anisotropic elastomer according to claim 9, wherein the anisotropic filler is an aramid fiber. 請求項1から10の何れか1項に記載の異方性エラストマーと、
前記異方性エラストマーに電圧を印加する電極と、
を含み、
前記電極による電圧の印加方向は、前記一方向と、前記他方向に交差する方向である誘電エラストマーアクチュエータ。
An anisotropic elastomer according to any one of claims 1 to 10,
An electrode for applying a voltage to the anisotropic elastomer;
Including
The dielectric elastomer actuator, wherein a voltage application direction by the electrode is a direction intersecting the one direction and the other direction.
身体の動作を補助する補助用具であって、
身体に取り付ける装着部と、
請求項11に記載の誘電エラストマーアクチュエータと、
前記誘電エラストマーアクチュエータを前記装着部に取り付ける取付け部と、
を備える補助用具。
An auxiliary device for assisting in the movement of the body,
A mounting part to be attached to the body,
The dielectric elastomer actuator of claim 11;
A mounting portion for attaching the dielectric elastomer actuator to the mounting portion;
Auxiliary tool comprising
弾性を有し、電圧を印加することにより変形させられる第1の物質と、
前記第1の物質よりも弾性率の高い第2の物質と、
を含み、
前記第1の物質および前記第2の物質とを一方向に延伸する段階と、
前記第1の物質および前記第2の物質とをアニール処理する段階と、
を含む、異方性エラストマーの製造方法。
A first material having elasticity and being deformed by applying a voltage;
A second material having a higher modulus of elasticity than the first material;
Including
Stretching the first material and the second material in one direction;
Annealing the first material and the second material;
A method for producing an anisotropic elastomer, comprising:
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