JP4837794B1 - 駆動性能及び耐久性が改善されたトランスデューサー用電場応答性高分子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】2つの柔軟な電極240によって挟まれたエラストマー膜220から構成され、電極240が導電性フィラーとしてカーボンナノチューブを含有しており、エラストマー膜220と電極240との間の少なくともエラストマー膜の端部近傍に補強膜230が設けられており、エラストマー膜220の端部近傍に位置する補強膜230の厚さがエラストマー膜220の端部に近づくほど肉厚に形成されていることにより前記課題を解決する。
なおトランスデューサーとは、電気的エネルギーと機械的エネルギーの相互変換を行うことを意味し、電気エネルギーを機械エネルギーに変換する代表的なデバイスとしてはアクチュエータが、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換する代表的なデバイスとしては発電デバイスが挙げられる。
【選択図】図2
Description
さらに、エラストマー膜の厚みが端部に近づくほど肉厚に形成されていることによって、前述と同様、電極の縁端部において電場集中が起こり、絶縁破壊が起きやすいと言う、いわゆるエッジ効果(edge effect)による放電現象を効果的に防止し、エラストマー膜の破損を防止することができるとともに、バイアス電圧を高くすることができ、結果として駆動性能または、発電性能及び耐久性が格段に向上する。また、前述の補強膜と組み合わせることによって、エッジ効果による放電現象をより効果的に防止することができる。
[参考例1]
[参考例2]
[参考例3]
(本発明のトランスデューサー用電場応答性高分子の第1使用形態:平面タイプ)
図7は、電場応答性高分子700を機械的エネルギーを伝達するための構造部760と構造部の固定部750との間に平面状に張架して使用する、いわゆる平面タイプの使用形態を示している。
(本発明のトランスデューサー用電場応答性高分子の第2使用形態:ダイアフラムタイプ)
図8は、電場応答性高分子800を円周状の構造部の固定部850と中心に置かれた円形の構造部860との間に張架して使用する、いわゆるダイアフラムタイプの使用形態を示している。このタイプは、2枚の電極840間に電圧を掛けることにより、固定部850と構造部860との相対的な位置関係を変化させる。なお、図8において、符号820及び830で示した部材は、電場応答性高分子800の主材であるエラストマー膜と補強膜を示している。このタイプのアクチュエータは、例えば、スピーカーやマッサージ機のバイブレータなどに利用することができる。発電デバイスとしては、例えば、床などに敷き詰めることで、人や動物、乗り物などの動きによる発電に利用できる。
(本発明のトランスデューサー用電場応答性高分子の第3使用形態:ロールタイプ)
図9は、電場応答性高分子900を離間して配設された円柱状の構造部960と構造部の固定部950との間に円筒状に張架して使用する、いわゆるロールタイプの使用形態を示している。このタイプは、2枚の電極940間に電圧を掛けることにより固定部950と構造部960との距離を変化させる。また、2枚セットの電極を1組以上用いることにより、曲げることも可能である。なお、図9において、符号920及び930で示した部材は、電場応答性高分子900の主材であるエラストマー膜及び補強膜を示している。このタイプのアクチュエータは、例えば、義足のアクチュエータや産業用ロボットのアクチュエータなどに利用することができる。発電デバイスとしては、例えば、乗り物などの走行中の振動による発電などに利用できる。
120、220、320、420、520、620、720、820、920・・・ エラストマー膜
230、330、630、730、830、930 ・・・ 補強膜
530 ・・・ 保護膜
140、240、340、440、540、640、740、840、940・・・ 電極
150 ・・・ カーボンナノチューブ
750、850、950 ・・・ 固定部
760、860、960 ・・・ 構造部
Claims (5)
- 2つの柔軟な電極によって挟まれたエラストマー膜から構成されたトランスデューサー用電場応答性高分子において、
前記エラストマー膜の厚みが端部に近づくほど肉厚に形成されており、かつ、
前記電極が導電性フィラーとしてカーボンナノチューブを含有していることを特徴とするトランスデューサー用電場応答性高分子。 - 前記エラストマー膜と電極との間の少なくともエラストマー膜の端部近傍に補強膜が設けられていることを特徴とする請求項1に記載のトランスデューサー用電場応答性高分子。
- 前記エラストマー膜の端部近傍に位置する補強膜の厚さがエラストマー膜の端部に近づくほど肉厚に形成されていることを特徴とする請求項2に記載のトランスデューサー用電場応答性高分子。
- 前記電極のエラストマー膜と接触している面と反対側の面を覆うように保護膜が設けられていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載のトランスデューサー用電場応答性高分子。
- 前記電極間にバイアス電圧として高電圧が印加されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載されたトランスデューサー用電場応答性高分子。
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