JP2019156923A - ゲル状組成物形成用溶液,前記ゲル状組成物形成用溶液から形成されるゲル状組成物から構成される高分子アクチュエータ用の電極層及び電解質層,並びに,該電極層及び該電解質層で構成された高分子アクチュエータ - Google Patents
ゲル状組成物形成用溶液,前記ゲル状組成物形成用溶液から形成されるゲル状組成物から構成される高分子アクチュエータ用の電極層及び電解質層,並びに,該電極層及び該電解質層で構成された高分子アクチュエータ Download PDFInfo
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Abstract
Description
本発明の高分子アクチュエータ10は,一対の電極層12,12’と,該一対の電極層12,12’の間に挟まれた電解質層11の3層から構成される。
本発明の電解質層11は,本発明のゲル状組成物形成用溶液1より形成されるゲル状組成物から構成される。
本発明の電極層12,12’は,電気伝導性を有するものであれば,めっきやスパッタ,蒸着等で形成された薄い金属層(金属薄膜)等であっても良く,特に限定はされないが,上述した電解質層11と同様に,本発明のゲル状組成物形成用溶液1より形成されるゲル状組成物から構成されるものであることが好ましい。
電解質層11と電極層12,12’を構成するゲル状組成物は,ゲル状組成物形成用溶液1を例えば,塗布・乾燥(加熱共重合)させることにより得られる。
以下,本発明の実施例について設明するが,本発明はこれらに限定されない。
前記DMF溶液(高沸点溶剤23)と前記ケッチェンブラック(導電性材料26)を投入し分散機マゼルスター(自転公転)にて分散し,さらに,前記アクリル酸ブチル2-エチルヘキシルオリゴマー(軟化剤25)と前記VPB(ビニロン繊維,クラレ社製。繊維片24)を加え,前記分散機マゼルスターで均一化した混合物を生成する。次いで,該混合物を羽根式撹拌機にて撹拌しつつ前記EMI−TFSI(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド,イオン液体21)を加え分散する。そして,前記羽根式撹拌機にて撹拌しつつナフィオン水溶液(ポリマー22)をさらに投入し分散液を得る。該分散液を,前記分散機マゼルスターにて分散及び脱泡して,電極層(ゲル状組成物)形成用溶液1b(成膜剤)を得る。
DMF溶液(高沸点溶剤23)とシリカ粉(添加剤28)を投入し分散機マゼルスター(自転公転)にて分散し,さらに,アクリル酸ブチル2-エチルヘキシルオリゴマー(軟化剤25)とVPB(ビニロン繊維,クラレ社製。繊維片24)を加え前記分散機マゼルスターで均一化した混合物を生成する。次いで,該混合物を羽根式撹拌機にて撹拌しつつ前記EMI−TFSI(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド,イオン液体21)を加え分散する。そして,前記羽根式撹拌機にて撹拌しつつナフィオン水溶液(ポリマー22)をさらに投入し分散液を得る。該分散液を,前記分散機マゼルスターにて分散及び脱泡して,電解質層(ゲル状組成物)形成用溶液1a(成膜剤)を得る。
まず,電極層12を得るため,縦横5倍延伸ポリエステルフイルム(東レ製)厚み70μmの上面に前記電極層(ゲル状組成物)形成用溶液1bを,ロールバーにて仕上がり固形分厚み150μmとなるように約wet厚み1250μm(固形分約12%)塗布して,熱風加熱炉に温度80℃/30minで1次の半乾燥を得た後,該半乾燥の電極層12の上面に前記電解質層(ゲル状組成物)形成用溶液1aをロールバーにて仕上がり固形分厚み150μmとなるように約wet厚み1250μm(固形分約12%)塗布し,再び熱風加熱炉に温度80℃/30minで2次の半乾燥を得る。
実施例2の高分子アクチュエータ10は,本発明のゲル状組成物形成用溶液1より電解質層11及び電極層12,12’が形成され,該電解質層11の表面及び裏面に一対の該電極層12,12’が設置されたものである。
前記DMF溶液(高沸点溶剤23)と前記ケッチェンブラック(導電性材料26)を投入し分散機マゼルスター(自転公転)にて分散し,さらに,前記VPB(ビニロン繊維,クラレ社製。繊維片24)を加え,前記分散機マゼルスターで均一化した混合物を生成する。次いで,該混合物を羽根式撹拌機にて撹拌しつつ前記EMI−TFSI(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド,イオン液体21)を加え分散する。そして,前記羽根式撹拌機にて撹拌しつつナフィオン水溶液(ポリマー22)をさらに投入し分散液を得る。該分散液を,前記分散機マゼルスターにて分散及び脱泡して,電極層(ゲル状組成物)形成用溶液1b(成膜剤)を得る。
DMF溶液(高沸点溶剤23)とシリカ粉(添加剤28)を投入し分散機マゼルスター(自転公転)にて分散し,さらに,VPB(ビニロン繊維,クラレ社製。繊維片24)を加え前記分散機マゼルスターで均一化した混合物を生成する。次いで,該混合物を羽根式撹拌機にて撹拌しつつ前記EMI−TFSI(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド,イオン液体21)を加え分散する。そして,前記羽根式撹拌機にて撹拌しつつナフィオン水溶液(ポリマー22)をさらに投入し分散液を得る。該分散液を,前記分散機マゼルスターにて分散及び脱泡して,電解質層(ゲル状組成物)形成用溶液1a(成膜剤)を得る。
まず,電極層12を得るため,縦横5倍延伸ポリエステルフイルム(東レ製)厚み70μmの上面に前記電極層(ゲル状組成物)形成用溶液1bを,ロールバーにて仕上がり固形分厚み150μmとなるように約wet厚み1250μm(固形分約12%)塗布して,熱風加熱炉に温度80℃/30minで1次の半乾燥を得た後,半乾燥の電極層12の上面に前記電解質層(ゲル状組成物)形成用溶液1aをロールバーにて仕上がり固形分厚み150μmとなるように約wet厚み1250μm(固形分約12%)塗布し,再び熱風加熱炉に温度80℃/30minで2次の半乾燥を得る。
比較例の高分子アクチュエータは,ゲル状の電解質層の表面及び裏面に,ゲル状の電極層を形成した高分子アクチュエータである。
前記IPA(カーボン分散液,沸点80℃)と前記ケッチェンブラック(導電性材料26)を投入し分散機マゼルスター(自転公転)にて分散し均一化した混合物を生成する。次いで,該混合物を羽根式撹拌機にて撹拌しつつ前記EMI−TFSI(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド,イオン液体21)を加え分散する。そして,前記羽根式撹拌機にて撹拌しつつナフィオン水溶液(ポリマー22)をさらに投入し分散液を得る。該分散液を,前記分散機マゼルスターにて分散及び脱泡して,電極層形成用溶液(成膜剤)を得る。
IPA(カーボン分散液,沸点80℃)とシリカ粉(添加剤28)を投入し分散機マゼルスター(自転公転)にて分散し均一化した混合物を生成する。次いで,該混合物を羽根式撹拌機にて撹拌しつつ前記EMI−TFSI(1-エチル-3-メチルイミダゾリウム・ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド,イオン液体21)を加え分散する。そして,前記羽根式撹拌機にて撹拌しつつナフィオン水溶液(ポリマー22)をさらに投入し分散液を得る。該分散液を,前記分散機マゼルスターにて分散及び脱泡して,電解質層形成用溶液(成膜剤)を得る。
前記電極層を得るため,電極層形成用溶液(成膜剤)を,縦横5倍延伸ポリエステルフィルム(東レ製)厚み70μmの上面にロールバーにて仕上がり固形分厚み150μmとなるように約wet厚み1250μm(固形分約12%)塗布し,熱風加熱炉に温度80℃/30minで1次の半乾燥を得たが亀裂が生じた。
1a 電解質層(ゲル状組成物)形成用溶液
1b 電極層(ゲル状組成物)形成用溶液
10 高分子アクチュエータ
11 電解質層
12,12’ 電極層
21 イオン液体
21a イオン液体21のカチオン種
22 ポリマー
22a ポリマー22のアニオン部位
23 高沸点溶剤
24 繊維片
25 軟化剤
26 導電性材料
28 添加剤
41 従来の電解質層
42 従来の電極層
51 金属製電極
52 金属製電極
55 レーザー変位計
57 ロードセル
58 検出部
Claims (18)
- イオン液体と,
前記イオン液体と共にゲルを構成するポリマーの前駆体と,
水より高沸点の高沸点溶剤と,
繊維片と,を含有するゲル状組成物形成用溶液。 - 前記高沸点溶剤の沸点が前記ポリマーの重合開始温度以上であることを特徴とする請求項1記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記高沸点溶剤の沸点が,250度を超えないことを特徴とする請求項1又は2記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記高沸点溶剤が,ジメチルホルムアミドを主成分とすることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記ポリマーがフッ素系イオン交換樹脂であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記イオン液体がイミダゾリウム化合物であることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記繊維片が,ナイロン系,PVA系,レーヨン,アクリル系,ポリエステル系又は,オレフィン系の繊維であることを特徴とする請求項1〜6いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記繊維片の径が,1〜100デニールであることを特徴とする請求項1〜7いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記繊維片の長さが,1〜10mmであることを特徴とする請求項1〜8いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- アクリル系オリゴマー,アクリルウレタン系オリゴマー,ポリエステルアクリレート系オリゴマー,エポキシアクリレート系オリゴマー又は,ウレタン系オリゴマーを主成分とする軟化剤を含有することを特徴とする請求項1〜9いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 弱酸性物質からなる添加剤を含有することを特徴とする請求項1〜10いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記添加剤がシリカであることを特徴とする請求項11記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 導電性材料を含有することを特徴とする請求項1〜12いずれか1項記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 前記導電性材料が,カーボンブラックであることを特徴とする請求項13記載のゲル状組成物形成用溶液。
- 請求項1〜12いずれか1項に記載のゲル状組成物形成用溶液により形成されるゲル状組成物から構成される高分子アクチュエータ用の電解質層。
- 請求項13又は14に記載のゲル状組成物形成用溶液により形成されるゲル状組成物から構成される高分子アクチュエータ用の電極層。
- 請求項15に記載の電解質層と,該電解質層の厚み方向の両面に一対に設けられた導電性を有する電極層とを備え,該一対の電極層間の電圧に応じて屈曲変形する高分子アクチュエータ。
- 前記電極層が請求項16に記載の電極層であることを特徴とする請求項17記載の高分子アクチュエータ。
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JP2006288040A (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | アクチュエータ素子およびその製造方法 |
JP2013034368A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-02-14 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | カーボンナノファイバーアクチュエータ |
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