JP5893625B2 - 電気活性高分子アクチュエータ - Google Patents

Description

ここで開示される発明は、一般的に、電気活性高分子アクチュエータに関する。特に、本発明は、局部的な面外作動を可能とする非対称レイヤ構造を具備するアクチュエータに関する。

また、本発明は、かかるアクチュエータを製造する方法に関する。

積層板（又は、サンドイッチ構造、又は、レイヤード材料）形状の誘電体アクチュエータは、急速に進化している技術分野に属している。単純な誘電体アクチュエータは、電気活性高分子層と静電力を印加するための電極対とを有し、これにより、接線方向及び／又は横断方向における高分子層の弾性変形を引き起こす。より高度な誘電体アクチュエータは、光反射層又は光反射防止層、テクスチャ強化層、導電層及び／又は熱伝導層などの機能的な追加層を含んでいてもよい。

印加された電場に誘電体アクチュエータが反応する態様は、不動態層の追加によって影響され得る。米国特許出願公開第２００８／０２８９９５２号として公開された出願は、１又は複数の不動態高分子層で被覆されたアクチュエータを有する積層板を開示している。不動態層は、アクチュエータによって不動態層に与えられたせん断力の作用下の作動場における変化に対して間接的に反応する。このため、本願の図１に示されるように、アクチュエータの電極Ｅ１，Ｅ２間の活性領域Ｄの膨張は、活性領域Ｄの境界に対応する隆起縁が積層板ＴＤＵの外部表面ＴＤＳ上に作り出されるように、不動態層ＰＬ１，ＰＬ２を引き伸ばす（ストレッチする）。（なお、電極Ｅ１，Ｅ２の大きさにおける目に見える違いは、当該タイプの全てのアクチュエータに対して共通する特徴ではないことに留意する。）上記ストレッチモードの動きを更に示すため、図２は、２つの電極２１０，２１１の間に配置されたＥＡＰ層２０２の上記部分の圧縮（ひいては圧縮に伴う平面の引き伸ばし）が、ポアソン効果によって、周囲の不動態層２０１，２０３の増幅された厚み収縮を、どのように引き起こすのかを示している。活性領域をより薄い形状に引き伸ばすことにより、隆起縁を作り出す材料が活性領域から供給されるため、かかる引き伸ばしは、全てのアプリケーションにおいて許容され得ない。

Koo, Jungらの「Development of soft-actuator-based wearable tactile display」（IEEE Trans. Robotics, vol. 24, no. 3 (June 2008), pp. 549-558）は、本願の図３によって示されるように、誘電体アクチュエータの一部がバックリング運動可能な誘電体アクチュエータを開示している。アクチュエータ３０２，３１０，３１１の活性領域３２０は、リジッド境界フレーム（図示省略）の内側に固定されるので、周囲の部分３２１と弾性接触しない。当該固定は、接線方向の膨張を制限し、代わりにアクチュエータを面外にたわませ、バックリングの好適な方向は、不動態層３０１の存在によって決定される。当該タイプのアクチュエータは、比較的大きいたわみ振幅を達成できる一方、一般的に、鋭い端部を作り出すことができないため、触覚アプリケーションにとっては理想的でない。さらに、バックリングモードのアクチュエータは、矩形又は丸みを帯びた形状などの対称的な形状で最も優れた性能を発揮することが分かっており、従って、不規則過ぎる電極形状とは相性がよくない。

本発明の目的は、これらの欠点を克服することであり、限られた範囲内でのみ面内において膨張しつつも比較的鋭い端部を作り出すための作動モードを有するアクチュエータを提供することである。他の目的は、かかるアクチュエータを製造するための効率的な方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、上記目的の少なくとも１つが、電気活性高分子（ＥＡＰ）層と、ＥＡＰ層の両側に配置された伸縮性電極構造とを有するアクチュエータによって達成される。

上記電極構造は、柔軟性のシート、板、グリッド、アドレス可能なマトリクス、アドレス可能な点アレイなどの形状を有していてもよい。当該電極構造は、少なくともＥＡＰ層と同程度に柔らかいという意味で伸縮性を有する。より正確には、当該電極構造の弾性係数（又はヤング係数）Ｙ_ｅｌ，１，Ｙ_ｅｌ，２は、ＥＡＰ層の弾性係数Ｙ_ＥＡＰよりも小さいか、ほぼ同じである。（異方性材料の場合、接線方向／面内の変形に対する弾性係数は、最も関連のある弾性係数である。）本発明によれば、アクチュエータは、アクチュエータの一方の側（即ち、伸縮性電極構造の一方）に固定され、且つ、アクチュエータにより引っ張られることによって弾性的に変形可能な不動態層を更に有し、当該不動態層は、全ての接線方向において機械的に一様（uniform）である。

アクチュエータへの不動態層の固定は、層間のせん断力を伝達することを主な目的としており、このため、特定の材料が、人工的な接着手段を用いて添加されてもよいが、材料の他の組み合わせの間の接着力は、２つの表面が接触されると直ぐに生じ得る。

電極構造がＥＡＰ層の活性領域に対して電圧を印加すると、活性領域は、横断方向に縮み、活性領域が大きくなる傾向がある。アクチュエータの一方の側が機械的に一様な（この一様性は、全ての側面方向において制限されない拡張可能性及び収縮可能性を含む）不動態層に固定されるため、アクチュエータは局部的な態様で変形する。より正確には、当該変形は、活性領域及び当該活性領域のごく周辺に局部的に集中するため、当該領域の内部は、元の位置にほぼ平行な向きを保ちながら面外へシフトされる。活性領域の境界及び境界周辺の区域は、厚さ方向においてある程度延びており、一般的には、積層板の面に対して非平行に配される。当該境界区域の曲げのおかげで、圧縮下のＥＡＰ層は、周囲の変形をほとんど伴わずに、平衡状態へ緩和され得る。換言すれば、電場によって誘発されるサイズ膨張は、活性領域に実質的に局部化され、当該サイズ膨張の大部分は、ＥＡＰ層の面から外側へ向かう境界区域の膨張によって吸収される。以下ではダックモード変形と呼ばれる、当該態様で変形可能なアクチュエータを供給することによって、本発明は、第１の目的を果たす。

特別な理論モデルを受け入れない場合、この局部化された面外変形を促進するメカニズムの１つは、（全ての３次元方向における）マクスウェルの応力が活性領域において生じるが活性領域を越えては生じないという事実であると考えられている。従って、電極端部が明確に定められた場合、鋭い端部がより容易に現れる。ＥＡＰ層は、不動態層に隣接していない自由電極に向かってより容易に膨張し、従って、電場が印加される積層板の緩和形態の凸側上に位置されるであろう。

本発明の利点は、小さいエネルギー消費で、有意な垂直振幅（深いトポグラフィー）を作り出すことにある。これは、厚み強化層を具備するストレッチモードのアクチュエータと比較して、より少量の材料が異動されるためである。これは、作動ストレッチモードのアクチュエータにおける厚み強化層が、緩和状態における厚みよりも小さい厚みを持つ形態へ変形されるという事実の結果である。強化層の両側は、互いに近づく。対照的に、本発明に従ったアクチュエータは、ほぼ単一の方向（横断方向）において境界区域を面外にシフトすることによってテクスチャ強化端部を作ることができるので、層の両側は互いにほぼ平行にずらされる。このため、本発明は、より低い局部的応力で動作しつつも、少なくとも触覚の観点から、比較に値するテクスチャ強化を達成するので、必要とされるピーク電圧が低くなり、ライフサイクルエネルギー消費が低減される。

本発明の他の利点は、米国特許出願公開第２００８／０２８９９５２号で開示されたタイプのアクチュエータと比較して、予歪みが与えられた（pre-strained）アクチュエータ薄膜の使用が必須でないということである。これは、製造を単純化する。予歪みは、ダックモード変形よりむしろ、ストレッチモード変形及び付随する隆起縁の形成に有利に働く。例えば、予歪みは、活性領域の境界周囲のＥＡＰ層を厚くすることに寄与し得る。

さらに、他の利点は、接線方向において伸縮性を有する電極の使用が必須でないことであり、ダックモードでは、不動態層を接線方向に引き伸ばすことによってではなく、不動態層の一部が落ち込むことによって、端部が作られる。これは、設計者に対してより大きな自由度を提供する。特に、電極が安定して供給されるので、実質的に引き伸ばされない表面、反射面が、アクチュエータ上に直接的に配置され得る。

より小さい曲げ剛性、即ち、より小さい剛性率及び厚みを有するアクチュエータ材料にとって、サイズ膨張は、通常、より局部化される。受動被覆（passive coating）の不均衡は、本発明の必須要素ではなく、ダックモード挙動の発生のための絶対条件ではない。むしろ、ダックモード挙動の発生は、積層板の全体的な構造における非対称性の存在によってもたらされる。例えば、二重の不動態層の一方が、比較的、横断方向により柔軟であり、これにより、二重の不動態層の一方の中へシフトする傾向のある活性領域を収容するのに適している場合、同様の挙動が、二重の不動態層によって囲まれたアクチュエータにおいて予期され得る。これと対照的に、テクスチャ強化されたストレッチモードの作動のためのデバイスは、大抵の場合、アクチュエータコアの両側に配置された同様の機械的特性を有する二重の不動態層を特徴とし、このため、デバイスの厚さ方向に亘ってほぼ対称な剛性勾配を保証することによって、曲げたわみが回避される。

第２の態様では、本発明は、上記第１の態様に従ったアクチュエータを製造するための方法を提供する。当該方法によって、作り出されるアクチュエータは、概念的に、別個に作り出される２以上の副積層板へ分割される。各副積層板は、１又は複数の層を有し、直接製造によって、又は、作成済みの材料を得ることによって、できる限り並列な別個の手順で供給される。副積層板の準備後、副積層板は、アクチュエータを形成するために合わせられる。積層は、機械的圧縮、化学的接着、熱はんだ又は音響はんだ、（ファンデルワールス力などによる）表面の自発的な接着の使用、あるいは、当該技術において周知の他の積層方法などによって行なわれてもよい。本発明の第２の目的に関して、当該方法は、副積層板の少なくとも１つが、複数の接着された層を含み、熱処理又は放射線処理された成分、熱硬化又は化学硬化された組織、予め引き伸ばされた（pre-stretched）層、予め引き伸ばされた（pre-stretched）基板を被覆することによって製造された層、あるいは、時間のかかる態様で製造された又は汚染を回避するために少なくとも１つの他の製造ステップから物理的に分けて製造される必要のある他の任意の成分を有する場合、特に効率を改善する。

ある実施形態では、アクチュエータは、ＥＡＰ層と、ＥＡＰ層の両側に配置された伸縮性電極構造と、アクチュエータの伸縮性電極構造の１つに直接固定された不動態層とを有する。このため、電極構造の１つのみが、ＥＡＰ層と不動態層との間に挟まれる。これは、アクチュエータが所望のダックモードで変形することを可能とする。前述のように、不動態層及び／又はアクチュエータの接線方向の膨張能力が、アクチュエータ内に存在する硬い又はリジッドな要素によって抑圧される場合バックリングモードが、促進されるであろう。

ある実施形態では、不動態層は、ＥＡＰ層よりも厚い。かかる設計のアクチュエータは、ダックモードで変形することが証明されている。

ある実施形態では、不動態層は、ＥＡＰ層よりも柔らかい。換言すれば、不動態層の弾性係数Ｙ_ｐは、ＥＡＰ層の弾性係数Ｙ_ＥＡＰよりも小さい。比Ｙ_ｐ／Ｙ_ＥＡＰは、最大でも１．１であり、例えば最大でも１であり、例えば最大でも０．７５であり、例えば最大でも０．５であり、例えば最大でも０．２５であり、例えば最大でも０．１である。当該実施形態は、作動において目立ったダックモードの挙動を達成するために、前述の実施形態と好適に組み合わせられてもよい。

ある実施形態では、不動態層は、最大でも０．５ＭＰａ、好ましくは最大でも０．４ＭＰａ、最も好ましくは最大でも約０．３ＭＰａの接線弾性係数を持つ。当該実施形態は、ダックモードで変形することが証明されている。

ある実施形態では、不動態層は、数ＧＰａの接線弾性係数と１．５ミクロンの厚みとを有する上部層を持つ。当該実施形態は、ダックモードで変形することが証明されている。

ある実施形態では、ＥＡＰ層は、アクリル、ポリ［スチレン−ｂ−（エチレン−ｃｏ−ブチレン）−ｂ−スチレン］、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、及び、シリコンゴムなどのシリコンから選択される少なくとも１つの材料を含む組成を有する。これらの材料は、ＥＡＰ材料として、実証済みの好適な特性を持つ。一例を挙げると、これらの材料は、０．５と等しいか、又は、０．５に近いポアソン比を持ち、これは、ほぼ非圧縮性の挙動を保証し、これにより、接線方向の収縮が横断方向の膨張とともに起こり、また、この逆も起こる。特に、これらの材料は、前述の実施形態における不動態層と組み合わせられた場合、ダックモードで振る舞うことが実験的に分かっている。

調整可能な反射器が、既に概説された実施形態における特徴と容易に組み合わせられ得る実施形態の他のグループを形成する。かかる実施形態の１つでは、不動態層は、光反射外面を持つ。反射面は、所定の波長範囲の電磁波を反射するように構成される。適切には、反射面は、測定又は画像化目的のために実質的に滑らかであるが、反射器が、ビーム操作、ビーム形成、熱放射の再方向付け、照明のための光集中などの目的で「非画像化光学系」として機能する場合、より粗い表面が適当である。反射器の形状は、積層板の電極間に印加される電圧を変えることによって調整可能であり、これは、かかる反射器が、幾つかの固定反射器と機能的に等価であることを意味する。特に、反射面の角度は、反射光線の形状（特に、反射光線の伝搬方向）が制御可能であるように調整され得る。この種類の調整可能な反射器は、例えば、球面又はパラボラ面などの凹面形状の上部表面を形成している、平らでない厚みを有する不動態層のおかげで、既に緩和状態にある曲線形を有していてもよい。

上記の反射外面は、（蒸着などによる）被覆によって、（反射粒子の混合などによる）不動態層の直接染色によって、又は、反射材料のシートを不動態層上に固定することによって、設けられ得る。反射材料のシートは、適用される場合、好ましくは重合体である。反射材料のシートは、金属化されたポリエチレンテレフタレートなどの、金属化されたポリエステル薄膜であってもよい。特に、アルミニウム被覆されたMylar（登録商標）又はSteinerfilmが使用され得る。適切には、不動態層の上に配置された反射層は、不動態層の機械的特性に対して制限された影響を持つ。例えば、反射層は、ダックモードの挙動を制限しないように、曲げられる程度に柔軟である。

ある実施形態では、調整可能な反射器は、アクチュエータの不動態層に設けられたテクスチャードパターン上に配置され、結果、テクスチャ化された反射器が実現される。アクチュエータの作動によって、反射器の形状ひいてはテクスチャードパターンが変化され得る。さらに、電極構造の形状は、反射器が、滑らかな形状となる非作動とテクスチャ化された形状となる作動との間で切り替えられることを可能とする。例えば、グリッド形状の電極構造は、反射器上に矩形の窪みのアレイを生じさせ得る。

透明で、できれば屈折性のアクチュエータは、アクチュエータが、所定の波長範囲の入射させる少なくとも１つの透明な部分を有する実施形態の更に他のグループを形成する。上記アクチュエータは、完全に透明であってもよいし、又は、専用の透明領域を持っていてもよい。上記アクチュエータの作動によって、不動態層は、減衰、屈折領域の主要点の位置、屈折領域の焦点距離、偏光、及び、散乱を含む、修正された光学的特性を得るために変形する。

ある実施形態では、不動態層は、屈折パターン又は屈折構造を有する。屈折パターンは、不動態層内に直接施された３次元パターンであってもよい。また、屈折パターンは、不動態層の上に取り付けられた、不動態層の屈折率とは異なる屈折率を持つ３次元の屈折体であってもよい。特に、当該屈折体は、球面レンズ又はフレネル型レンズなどのレンズであってもよい。

前述の材料の１つが使用される場合、不動態層の適切な厚さは、１０μｍから５ｍｍまでの範囲にあってもよいが、好ましくは１ｍｍを超えない。

なお、本発明は、請求項に記載の特徴の全ての可能な組み合わせに関することに留意すべきである。

本発明の、この態様及び他の態様が、本発明の実施形態を示す添付の図面を参照して、より詳細に説明されるであろう。
図１は、ストレッチモードでの動きのための、不動態層を具備する可能なアクチュエータを示している。 図２は、ストレッチモードでの動きのための、不動態層を具備する可能なアクチュエータを示している。 図３は、バックリングモードでの動きのための、予歪みを与えられた接線方向に膨張可能な一部と不動態層とを具備する可能なアクチュエータを示している。 図４は、ダックモードでの動きのための強化層が設けられた、本発明の実施形態に従ったアクチュエータを示している。 図５は、反射上部層が中間層によって不動態層に接着された、本発明の他の実施形態に従ったアクチュエータを示している。 図６は、反射上部層が不動態層上に配置された、本発明の他の実施形態に従ったアクチュエータを示している。 図７は、本発明の他の実施形態に従った可変の光学的特性を有する屈折アクチュエータを示している。 図面は、一般的に、正確な縮尺でないことが指摘される。他に指定のない限り、図面上の上方向及び下方向は、重力場と揃えられている必要はない。

図４は、本発明の実施形態に従ったアクチュエータの断面図である。電気活性高分子（ＥＡＰ）層４０２の両側に、ＥＡＰ層４０２に電場を印加するための、前述した特性を有する第１の電極グリッド４１０及び第２の電極グリッド４１１が配置されている。適切な電極材料は、カーボンブラック、単層又は多層カーボンナノチューブ、グラフェン、及び、軟質金属を含む。例えば、光学デバイスなどの透明性が要求されるアプリケーションでは、電極は、グラフェン、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、又は、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）で作られてもよい。電極４１０，４１１及びＥＡＰ層４０２は、アクチュエータコアを形成すると考えられている。当該アクチュエータは、アクチュエータコアの上側によって加えられたせん断力により作用されるために、第１の電極グリッド４１０に固定された不動態層４０１を更に有する。上記アクチュエータは、ゼロでない電場が、ＥＡＰ層４０２を薄い形状、且つ、非圧縮性により、より大きな表面領域に変形させる作動状態で示されている。次いで、アクチュエータは、図示される形状へ緩和され、ここで、表面領域の増大の一部が、境界区域のＥＡＰ層４０２の平面から外側へ向かう伸長によって吸収される。（電極グリッドの配置によって定められる）活性領域の境界区域に沿って比較的鋭い角が目立っており、この角は、不動態層４０１の表面上に型押し模様（エンボスパターン）を生じさせる。

図５は、本発明に従ったアクチュエータの他の実施形態の断面図である。ＥＡＰ層５０２が、ＥＡＰ層５０２の両側に配置され、且つ、電源ユニット５１０に接続された、アドレス可能な電極構造５０１，５０３を備えている。電極構造５０１，５０３は、各スイッチ５１１，５１３によって電圧源５１２の各極に個別に接続可能な舌形状の要素（図示省略）によって形成されてもよい。実施の際には、１５０Ｖから４０００Ｖまでの範囲の電圧が電極に印加されてもよい。電極構造５０１，５０３の舌形状の要素は、特定の向きで配置されてもよく、結果、スイッチ５１１，５１３を然るべき位置に設定することによって、任意の２つの舌（の投影）が交差する領域に電圧が加えられる。図５に示されるアクチュエータは、不動態層５０４と、接着層５０５と、反射被覆５０６とを更に有し、上面５０７は、調整可能な形状を具備する反射器として機能し得る。

図６は、図５のアクチュエータと幾つかの共通の特徴を有するアクチュエータの断面図である。１つの違いは、反射面６０６が、不動態層６０４上に固定された反射薄膜６０５によって形成されることである。好ましくは、異なるプロセスにおいて予め形成される、当該薄膜は、薄く、柔軟な高分子フォイルである。当該フォイルは、金属被覆されているか、又は、反射粒子を含んでいる。当該フォイルの厚さは、例えば、１．５μｍであってもよい。前述のように、本願出願時においてMylar又はSteinerfilmとして販売されているフォイルが、本願の目的のために使用されてもよい。なお、これらの両方の種類のフォイルが、専用の接着手段を用いずに、Silastic（登録商標）によく接着することに留意すべきである。また、他の実施形態では、これらの種類のフォイルは、上記と同様にダックモードを引き起こすＥＡＰ層６０２に直接的に取り付けられ得る。

最後に、本発明は、透明層を含むアクチュエータとして実現されてもよい。図７は、光学アプリケーションに適した屈折アクチュエータの断面図である。当該効果のため、ＥＡＰ層７０２は、予め引き伸ばされていない（non-prestretched）Dow Corning Nusil（登録商標）２１８６薄膜を含む。電極７０１，７０３は、ＥＡＰ層７０２に塗布された、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）ポリ（スチレンスルホナート））から作られ、ここで、湿潤が適切な界面活性剤によって維持される。モジュール式のフレネル型レンズ構造７０４は、適切なモールド上にDow Corning Nusil２１８６をドロップキャスティングすることによって別個に作られ、次いで、アクチュエータに固定される。レンズ構造７０４の形状は、アクチュエータを局部的に変形させるアクチュエータの一部、とりわけ、活性領域と不動態領域との間の（境界）領域に電圧を印加することによって変えられ得る。

当該技術の当業者は、本発明が、上記の好適な実施形態に決して限定されないことを理解する。一方、多くの修正及び変形が、添付の請求項の範囲内で可能である。例えば、本願に開示された実施形態は、材料を置き換えることによって、又は、他の層を加えることによって変形されてもよく、当該変形によっても、電圧を印加された場合、ダックモードのような挙動を示し得る。

（例）
これに限定されることはないが、本発明は、図５に示されるタイプのアクチュエータに関する例によって示されるであろう。

まず、８０μｍの厚さのNusil（登録商標）ＣＦ２１８６の薄膜が、例えば、テフロン（登録商標）板などの接着防止板の上に、混合したての成分を載せるドクターブレード法によって作られた。積層板のＥＡＰ層を形成する、この層は、６０℃で１時間加熱することで硬化された。次に、伸縮性電極が、ｎヘプタンのカーボンブラック（例えば、Monarch（登録商標）１０００）をパターン化されたスクリーンを通じてスクリーン印刷することによって、Nusil層の上に作られた。続いて、より厚くより柔らかい高分子（例えば、Silastic）が、ＥＡＰ層及び電極の上に、成形又はドクターブレード法により作られた。（空気中でSilasticが）重合化された後、当該層は、アクチュエーション層の弾性係数よりも低い弾性係数を有するテクスチャ強化層として機能する不動態層を形成した。ここで、Silasticは、約０．３ＭＰａの弾性係数を持つ一方、Nusilは、約１ＭＰａの弾性係数を持つ。触覚アプリケーションでは、当該層の厚さは、好ましくは、１００μｍから５ｍｍの間であった。より大きな柔軟度が好適である光学アプリケーションでは、当該層の厚さは、０．１μｍと１ｍｍとの間で選択された。最後に、反射面を生成するため、（１５ｎｍの）クロムが蒸着され、次いで、（１６０ｎｍの）アルミニウムが施された。クロム層は、柔らかい不動態層と反射性のアルミニウムとの間の接着層として機能した。

当該方法によって製造されたアクチュエータは、積層板の非対称性によって生じると考えられるダックモードで動作した。電場が印加される活性領域では、アクチュエータの表面が、（例えば、非活性領域によって定められる）アクチュエータの上面より下方に、最大で２００μｍ落ち込んだ。当該作動は、よく定義された領域で発生した。アクチュエータが、印加された電圧に対して速やかに応答することが観測された。アクチュエータは、１秒間あたり１０００作業サイクルを実行可能であった。

上記の例は、以下の点について変形されてもよい。

・ＥＡＰ層の厚さ：必要な駆動電圧を制限するため、一般的には、２００μｍより小さい厚みｄ_ｐが好ましいが、８０μｍとほぼ等しいか、又は、８０μｍよりも小さいｄ_ｐであってもよく、あるいは、４０μｍとほぼ等しいか、又は、４０μｍよりも小さいｄ_ｐであってもよい。

・ＥＡＰ材料の選択：代替材料としては、（３Ｍ（登録商標）のＶＨＢ（登録商標）４９０５又は４９１０などの）アクリル、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、及び、（Wacker（登録商標）のElastosil（登録商標）ＲＴ６２５、Dow CorningのＷＬ３０１０、ＷＬ５３３１、ＨＳ３、Sylgard（登録商標）１８６、１８４などの）幾つかのシリコンゴムがある。

・電極の形成：代替手段としては、例えば、平ら、波形、パターン化された、又は、穴の開いた、様々な伸縮性の形状を持つ電極系を生成するために、適切にパターン化されたポリジメチルシロキサン判に付着した「乾いた」カーボンブラック粒子を付与したり、又は、（できればイオン注入された）金属材料を用いたりすることが含まれる。

・反射材料の選択：アルミニウムの代わりに、貴金属が反射金属として用いられてもよいし、クロムが、同様の弾性特性及び／又は付着性を有する金属層によって置き換えられてもよい。

Claims (8)

1. 電気活性高分子層と、
   前記電気活性高分子層の両側に配置された伸縮性電極構造と、
   前記伸縮性電極構造の１つに固定された不動態層と、を有し、
   前記伸縮性電極構造は、前記電気活性高分子層の接線弾性係数Ｙ_ＥＡＰよりも小さいか、又は、等しい接線弾性係数Ｙ_ｅｌ，１，Ｙ_ｅｌ，２を持ち、
   前記不動態層は、アクチュエータの引っ張りによって弾性的に変形可能であり、全ての接線方向において機械的に一様であり、且つ、光反射外面を持ち、前記光反射外面は、前記不動態層に作られたテクスチャードパターン上に配置され、前記テクスチャードパターンの少なくとも１つの幾何学的特性は、前記不動態層の変形によって可変である、前記アクチュエータ。
2. 前記不動態層は、前記伸縮性電極構造の１つに直接固定される、請求項１記載のアクチュエータ。
3. 前記不動態層の厚さｄ_ｐは、前記電気活性高分子層の厚さｄ_ＥＡＰよりも大きいか、又は、等しい、請求項１記載のアクチュエータ。
4. 前記不動態層の接線弾性係数Ｙ_ｐと前記電気活性高分子層の接線弾性係数Ｙ_ＥＡＰとの比Ｙ_ｐ／Ｙ_ＥＡＰは、最大でも１．１である、請求項１記載のアクチュエータ。
5. 前記不動態層は、最大でも０．５ＭＰａの接線弾性係数Ｙ_ｐを持つ、請求項１記載のアクチュエータ。
6. 前記電気活性高分子層は、アクリル、ポリ［スチレン−ｂ−（エチレン−ｃｏ−ブチレン）−ｂ−スチレン］、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、及び、シリコンを含むグループから選択される材料を有する、請求項１記載のアクチュエータ。
7. 前記光反射外面は、前記不動態層に固定された少なくとも１つの金属化された高分子薄膜によって形成される、請求項１記載のアクチュエータ。
8. 前記不動態層の厚さｄ_ｐは、１０μｍ乃至５ｍｍの範囲にある、請求項１に記載のアクチュエータ。

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