JP4405824B2 - 筒状導電性高分子成形物とその製造方法及びこれを用いたアクチュエータ並びにその用途 - Google Patents
筒状導電性高分子成形物とその製造方法及びこれを用いたアクチュエータ並びにその用途 Download PDFInfo
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また、これらのアクチュエータの構造が、アクチュエータとしての伸縮率が3%以上のアクチュエータの場合には、作動部が小さくても十分な変位を取り出せるため、小型化が容易な面で特に有利であることを見出した。
本発明は、筒状の導電性高分子成形品である。以下、前記の本発明を第一の発明とする。
図1は、第一の発明である筒状の導電性高分子成形品10について第一の形態を斜め方向からみた図で、当該成形品の形状を模式に示した図である。本発明において筒状とは、その内部に上底と下底とに開口部を備え、上底の開口部から下底の開口部に通じる連通する空間部を備えた柱状の形状をいう。図1においては円筒状の例を示した。筒状の導電性高分子成形品は、形状として、耐圧力性、耐久性向上の観点からは円筒状が好ましく、アクチュエータとして使用する用途との関係で角柱筒形状とすることもできる。また、例えば内部の連通する空間部を円筒状とし、外側から見た形状を角柱筒状とすることもできる。耐圧力性の観点からは、中を空間にしない柱状の構造も考え得るが、内部が詰まっていると電解質との接触面が外部のみとなるため応答速度が遅くなる。更に、筒状にすることによって、耐圧力性、耐久性が向上するばかりでなく、後述する構成のアクチュエータの作動部として好適に使用できるものとなる利点も有する。
図2は、第一の発明である筒状の導電性高分子成形品20について第二の形態を表すものとして斜め方向からみた図を模式的に示したものである。この形態においては、導電性高分子成形品中に金属導線21を備えている。図2は金属導線がコイル状になって成形品に含有されている例を示したものである。金属導線は、電源より導電性高分子成形体の各部位に電圧を印加するための電気経路としても用いることができる。また、前記金属導線は、筒状の導電性高分子成型品の骨格としても機能することができるので、耐圧性がさらに良好であり、押圧用の作動部として好適に用いることができる。当該導電性高分子成型品をアクチュエータの作動部に用いた場合において、応答速度を速め、大きな伸縮率を確保するためには、導電性高分子成形品に全体に電圧をかけることが好ましい。よってこのような観点から、導電性高分子成型品に備えられている金属導線は、成形品中に含有されているのが望ましい。
本発明は、作動部、対極及び電解質を備えたアクチュエータであって、前記第一の発明である筒状の導電性高分子成形品で構成されているアクチュエータである。以下、前記の本発明を第二の発明とする。
図3は、第二の発明である筒状の導電性高分子成形品を用いたアクチュエータについて第一の形態を表すものとして斜め方向からみた図を模式的に示したものである。
本発明は、成形品中にコイル状の金属導線を備えている円筒形状の導電性高分子成形品の製造方法である。以下、図6を用いて製造方法を詳細に説明する。
化学式(1)(CnF(2n+1)SO2)(CmF(2m+1)SO2)N- (1)
(ここで、n及びmは任意の整数。)
で表されるパーフルオロアルキルスルホニルイミドイオンをアニオンとして含む電解液を用いることが好ましい。
本願の筒状導電性高分子成形品を作動部に用いたのアクチュエータは、人工筋肉、ロボットアームや義手に好適に使用することができる。また、マイクロサージェリー技術におけるピンセット、ハサミ、鉗子、スネア、レーザメス、スパチュラ、クリップなどの医療器具、検査や補修等を行なう各種センサー若しくは補修用工具など、健康器具、湿度計、湿度計コントロール装置、ソフトマニュピュレーター、水中バルブ、ソフト運搬装置などの工業用機器、金魚などの水中モービル、または動く釣り餌や推進ヒレなどのホビー用品などの水中で用いられる物品についても、本発明の導電性高分子成形品及び積層体を好適に使用することができる。
力を前記所定の押圧力に応じた配分比で前輪および後輪に伝達する押圧部、コイル挿入装置におけるプッシャ押圧ユニットの押圧部、粘着シール部品の剥離装置におけるシール部品の端部を該剥離紙から分離させるための押圧部、シート材の搬送張力を制御するダンサロール装置における前記係止部を押圧することにより前記支持アームを加圧する押圧部に用いることができる。
21 金属導線
30、40、50 アクチュエータ
31、41、51 作動部
32、42、52 電解質
33、43、53 対極
34、44、54 金属導線
35、45、55 電源
36 筐体
37 シャフト
58 保護部材
59 セパレーター
60 電解重合装置
61 コイル状の金属導線
62 電解液
63 対極
64 電源
Claims (16)
- 導電性高分子成形品で構成されているアクチュエータであって、
前記導電性高分子成形品が、筒状であり、
前記導電性高分子成形品が、導電性高分子と金属導線から形成され、
前記導電性高分子成形品の内部に、前記金属導線を備えており、
前記導電性高分子成形品が、伸縮性を有することを特徴とするアクチュエータ。 - 前記金属導線が、コイル状の金属導線であることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ。
- 少なくとも作動部、対極及び電解質を備えたアクチュエータであって、
前記作動部が、前記導電性高分子成形品で構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクチュエータ。 - 前記作動部の内側に前記対極及び前記電解質が設置してある請求項3に記載のアクチュエータ。
- 前記作動部の上底及び/または下底に保護部材を設けた請求項3又は4に記載のアクチュエータ。
- 前記作動部の内壁と対極の間にセパレーターを有する請求項3〜5のいずれかに記載されたアクチュエータ。
- 前記電解質が固体電解質である請求項3〜6のいずれかに記載されたアクチュエータ。
- 前記電解質が液体電解質またはゲル状電解質である請求項3〜7のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記導電性高分子成形品を形成する導電性高分子が、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、及び、ポリフェニレンからなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 前記電解質が、トリフルオロメタンスルホン酸イオン、中心原子に対してフッ素原子を複数含むアニオン及び炭素数3以下のスルホン酸塩、及び、パーフルオロアルキルスルホニルイミドイオンからなる群より少なくとも1以上選ばれた化合物を含むことを特徴とする請求項3〜9のいずれかに記載のアクチュエータ。
- アクチュエータとしての伸縮率が3%以上である請求項1〜10のいずれかに記載のアクチュエータ。
- 請求項1〜11のいずれかに記載のアクチュエータを用いた人工筋肉。
- 請求項1〜11のいずれかに記載のアクチュエータを駆動部に用いた装置であって、
前記装置が、位置決め装置、姿勢制御装置、昇降装置、搬送装置、移動装置、調節装置、調整装置、誘導装置、及び関節装置からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする装置。 - 請求項1〜11のいずれかに記載のアクチュエータを押圧部に用いた押圧装置。
- 請求項1〜11のいずれかに記載のアクチュエータを押圧部材に用いた装置であって、
前記装置が、視聴覚装置、触覚装置、加圧装置、握持装置、押出装置、折り曲げ装置、挟持装置、密着装置、及び当接装置からなる群より選択される少なくとも1種であることを特徴とする装置。 - 請求項1〜11のいずれかに記載のアクチュエータの製造方法であって、
前記導電性高分子が、電解重合により形成されたものであり、
前記導電性高分子が、前記金属導線上に、電解重合により形成されたものであることを特徴とするアクチュエータの製造方法。
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