JPH06141570A - Actuator - Google Patents

Actuator

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JPH06141570A
JPH06141570A JP32837492A JP32837492A JPH06141570A JP H06141570 A JPH06141570 A JP H06141570A JP 32837492 A JP32837492 A JP 32837492A JP 32837492 A JP32837492 A JP 32837492A JP H06141570 A JPH06141570 A JP H06141570A
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JP
Japan
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particles
electric field
actuator
electrode plate
polymer
Prior art date
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JP32837492A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kuramochi
浩 倉持
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POLYTEC DESIGN KK
Polytec Design KK
Original Assignee
POLYTEC DESIGN KK
Polytec Design KK
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Publication date
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Priority to JP32837492A priority Critical patent/JPH06141570A/en
Publication of JPH06141570A publication Critical patent/JPH06141570A/en
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  • Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)

Abstract

PURPOSE:To allow precise control while enhancing response by providing a soft and highly elastic polymeric porous member having continuous small holes internally diffused with particles being polarized under function of electric field, and a pair of electrode plates being fixed to sandwich the polymeric porous member. CONSTITUTION:Upon application of voltage of 1500V to an actuator, an electric field E is established between an electrode plate 5, i.e., a positive pole plate 5a, and an electrode plate 6, i.e., a negative pole plate 6b. Consequently, positive and negative charges 31a, 31b in lead titanate zirconate particles 3 are shifted relatively and instantaneously toward the negative and positive pole plate sides 6a, 5a, respectively. In other words, polarization takes place and electrostatic attraction functions between the lead titanate zirconate particles 3 along the electric field E. Consequently, the air is pushed out from small continuous holes 4 thus contracting a polymeric porous member 1 composed of soft polynorbornene rubber 2. When voltage is removed, polarization disappears and the polymeric porous body 1 is recovered to the initial shape.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、電界の作用によって縮
み−戻りの直線運動を実現する、高分子多孔体を基材に
用いたアクチュエータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator using a polymer porous body as a base material, which realizes a contraction-return linear motion by the action of an electric field.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクチュエータは、非機械的エネルギー
を機械的エネルギーに変換する役目を果たすものであ
り、従来、電気エネルギーを利用した電気モータ、油圧
エネルギーを利用した油圧モータ、油圧シリンダ、空気
圧エネルギーを利用した空気圧モータ、空気圧シリンダ
などによって回転運動または直線運動が実現されてい
る。
2. Description of the Related Art An actuator plays a role of converting non-mechanical energy into mechanical energy. Conventionally, an actuator uses an electric motor that uses electric energy, a hydraulic motor that uses hydraulic energy, a hydraulic cylinder, and pneumatic energy. A rotary motion or a linear motion is realized by the pneumatic motor, pneumatic cylinder, etc. used.

【0003】しかし、前記に示した従来のアクチュエー
タのうち、電気エネルギーを利用した電気モータは精密
な制御が可能であるが、速応性に欠け、また、油圧エネ
ルギーを利用した油圧モータ、油圧シリンダは強力では
あるが、速応性、精密性に欠け、さらに、空気圧エネル
ギーを利用した空気圧モータ、空気圧シリンダは速応性
はあるが微細な調節が困難であるというように、それぞ
れ一長一短を有するため、用途に応じて適宜使いわける
必要がある。また、油圧および空気圧アクチュエータに
ついては稼働時における騒音の問題があり、また、油圧
式については廃油処理、火災の危険性などの問題も抱え
ている。さらに、これら従来のアクチュエータはすべて
剛体機械であり、柔軟性に欠け、また、内部構造が複雑
で、一部の電気モータを除けば一般に大型で重量が大き
い。しかも、たとえば油圧アクチュエータにおける、油
を圧縮するための油圧ポンプを駆動する電動機など、ア
クチュエータ本体以外の周辺機器が必要であり、その初
期投資コストおよびランニングコストも大きい。
However, among the conventional actuators shown above, the electric motor utilizing electric energy can be precisely controlled, but lacks quick response, and the hydraulic motor and hydraulic cylinder utilizing hydraulic energy are not suitable. Although it is powerful, it lacks quick response and precision.Furthermore, pneumatic motors and pneumatic cylinders that use pneumatic energy have both advantages and disadvantages, such as quick response but difficult fine adjustment. It is necessary to use them properly. Further, the hydraulic and pneumatic actuators have a problem of noise during operation, and the hydraulic type has problems such as waste oil treatment and fire risk. Furthermore, all of these conventional actuators are rigid machines, lack flexibility, have complicated internal structures, and are generally large and heavy except for some electric motors. Moreover, peripheral equipment other than the actuator body, such as an electric motor for driving a hydraulic pump for compressing oil in a hydraulic actuator, is required, and its initial investment cost and running cost are high.

【0004】そのため近年になって、従来の剛体機械と
してのアクチュエータとは一転して、筋肉のような、柔
軟性に優れた高分子材料によるアクチュエータに着目さ
れるようになり、高分子ゲルをマトリックス材とした、
pH、電圧、温度、溶媒などの変化によって収縮、膨
張、または屈曲運動をするアクチュエータの開発がなさ
れている。しかし、応答が遅い、体積変化または運動量
が小さい、所定の溶媒中でないと作動しないなど解決す
べき様々な問題点が残っており、実用化には至っていな
い。
Therefore, in recent years, in contrast to the conventional actuator as a rigid machine, attention has been paid to an actuator made of a polymer material having excellent flexibility such as muscle, and a polymer gel is used as a matrix. Made of wood
An actuator that contracts, expands, or bends depending on changes in pH, voltage, temperature, solvent, etc. has been developed. However, there are various problems to be solved, such as slow response, small volume change or small momentum, and operation only in a predetermined solvent, which has not been put to practical use.

【0005】本発明は、これら諸問題を解決するために
なされたもので、一対の電極板で挟持された、内部に電
界の作用によって分極が生じる粒子を分散してなる高分
子多孔体を用いて、電気制御による速応性に優れた、高
精度の縮み−戻り運動を実現し、しかも、構造が極めて
簡単で、軽量で小型化が可能であり、使い易く安全で、
騒音の心配もなく、周辺機器も必要とせず、さらに、柔
軟性を有するためこれを活かした有効な用途が期待でき
るアクチュエータを提供することを目的とする。
The present invention has been made in order to solve these various problems, and uses a polymer porous body sandwiched by a pair of electrode plates, in which particles which are polarized by the action of an electric field are dispersed. It realizes highly precise contraction-return movement with excellent responsiveness by electric control, and has an extremely simple structure, lightweight and compact size, easy to use and safe,
It is an object of the present invention to provide an actuator that does not require noise, requires no peripheral equipment, and has flexibility and is expected to have an effective application.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によるアクチュエ
ータは、電界の作用によって分極が生じる粒子を内部に
分散させた、連続細孔を形成してなる柔軟で弾性に優れ
た高分子多孔体、および、該高分子多孔体を挟持するよ
うに取り付けられた、電気的に接続された一対の電極板
を有してなる。
An actuator according to the present invention is a flexible and highly elastic polymer porous body having continuous pores in which particles that are polarized by the action of an electric field are dispersed, and , A pair of electrically connected electrode plates mounted so as to sandwich the porous polymer body.

【0007】前記電界の作用によって分極が生じる粒子
は、具体的に以下の物質からなる。 (イ)高誘電率物質 (ロ)イオン交換樹脂 (ハ)内部に金属塩をイオン状態で含有した高分子材料 (ニ)固体電解質 粒径は数μm〜1mm程度が適当とされる。
The particles whose polarization is caused by the action of the electric field are specifically made of the following substances. (A) High dielectric constant substance (b) Ion exchange resin (c) Polymer material containing metal salt in ionic state inside (d) Solid electrolyte Particle size of several μm to 1 mm is suitable.

【0008】前記高分子多孔体は、連続細孔を形成して
なる柔軟な弾性体であり、内部には前記の分極性粒子が
微小な間隔をもって分散している。該高分子多孔体の作
製方法は、まず、柔軟で弾性に優れた熱可塑性エラスト
マーまたはゴムをマトリックス材として、内部に前記分
極性粒子と食塩を均一に分散させ、成形または架橋を行
う。その後、水で煮沸して、高分子体に含まれる食塩を
溶かして取り除き、微細な連続細孔を形成する。但し、
連続細孔の形成方法は、前記のように食塩/水を用いる
ほか、高分子体に影響を与えないものであれば他の粒子
/その良溶媒を用いてもよく、また、重曹などの発砲剤
を使用するなど、従来の方法に準ずるものとする。該高
分子多孔体における気孔率は30〜80vol%程度が
適当であり、添加する食塩の量によって調整する。分極
性粒子の配合量は、ベースポリマー100容量部に対し
30〜200容量部程度が適当である。なお、ベースポ
リマーの種類は、分極性粒子を効果的に分極させる目的
において、比較的誘電率の低いものを選択するのが好ま
しい。
The polymer porous body is a flexible elastic body formed by forming continuous pores, and the polarizable particles are dispersed in the interior at minute intervals. In the method for producing the polymeric porous body, first, a thermoplastic elastomer or rubber having flexibility and excellent elasticity is used as a matrix material, the polarizable particles and salt are uniformly dispersed therein, and molding or crosslinking is performed. Then, it is boiled with water to dissolve and remove the salt contained in the polymer to form fine continuous pores. However,
As a method for forming continuous pores, in addition to the use of salt / water as described above, other particles / good solvent thereof may be used as long as they do not affect the polymer, and firing of baking soda or the like is also possible. A conventional method, such as the use of agents, shall be applied. The porosity of the polymer porous body is appropriately about 30 to 80 vol% and is adjusted according to the amount of added salt. An appropriate amount of the polarizable particles to be blended is about 30 to 200 parts by volume per 100 parts by volume of the base polymer. The type of the base polymer is preferably selected to have a relatively low dielectric constant for the purpose of effectively polarizing the polarizable particles.

【0009】[0009]

【作用】本発明によるアクチュエータは、電圧が与えら
れていない状態においては、本アクチュエータを構成す
る高分子多孔体内部に分散している分極性粒子は分極を
生じておらず、すなわち、電気的中性を保っており、ア
クチュエータ本体に運動は起こらない。
In the actuator according to the present invention, when no voltage is applied, the polarizable particles dispersed inside the polymer porous body constituting the present actuator do not generate polarization, that is, when the electric intermediate The actuator body does not move.

【0010】しかし、本アクチュエータに電圧が与えら
れると、前記分極性粒子において正の電極板側に負電
荷、負の電極板側に正電荷が瞬時に現れ、すなわち、分
極が生じ、その結果、分極性粒子間において、電界方向
に沿った静電引力がはたらく。該静電引力は電圧の大き
さに応じて変化する。マトリックス材となるゴムまたは
熱可塑性エラストマーは、柔軟性に優れた、連続細孔か
らなる多孔体であるため、分極性粒子間に電界方向の静
電引力が生じると、細孔内の空気が外部へ押し出されて
容易に圧縮変形する。その限界圧縮変形量は、細孔を持
たない弾性体または、細孔内の空気の逃げ場がない独立
細孔からなる多孔体に比べ、極めて大きい。
However, when a voltage is applied to the present actuator, in the polarizable particles, a negative charge instantly appears on the positive electrode plate side and a positive charge appears on the negative electrode plate side, that is, polarization occurs, and as a result, An electrostatic attraction along the direction of the electric field works between the polarizable particles. The electrostatic attraction changes according to the magnitude of voltage. The rubber or thermoplastic elastomer that serves as the matrix material is a porous material that has excellent flexibility and is composed of continuous pores. Therefore, when an electrostatic attractive force in the direction of the electric field is generated between the polarizable particles, the air inside the pores is exposed to the outside. It is pushed out and easily deforms by compression. The critical compression deformation amount is extremely larger than that of an elastic body having no pores or a porous body having independent pores having no escape place for air in the pores.

【0011】次いで、本アクチュエータに与えている電
圧を除去すると、分極性粒子の分極が瞬時になくなり、
すなわち、該分極性粒子間の静電引力が消えるため、優
れた形状復元性を有する該高分子多孔体は再び初期の形
状に戻る。
Next, when the voltage applied to this actuator is removed, the polarization of the polarizable particles disappears instantly,
That is, since the electrostatic attraction between the polarizable particles disappears, the polymer porous body having excellent shape restoring property returns to the initial shape again.

【0012】このような運動を引き起こす要因である分
極性粒子の分極は、電界の作用に対する可逆的な現象
で、応答性が非常に速い。また、分極によってもたらさ
れる粒子間の静電引力は、電圧の大きさに応じて変化す
るものであり、したがって、本アクチュエータは、速応
性に優れた、精度の高い縮み−戻り運動を実現し、しか
も、与える電圧の大きさによって運動量を制御し、運動
速度を可変することが可能となる。
The polarization of polarizable particles, which is a factor that causes such movement, is a reversible phenomenon to the action of an electric field, and its response is very fast. In addition, the electrostatic attraction between particles caused by polarization changes according to the magnitude of the voltage, and therefore the present actuator realizes highly accurate contraction-return motion with excellent responsiveness, In addition, it is possible to control the amount of exercise according to the magnitude of the applied voltage and change the exercise speed.

【0013】[0013]

【実施例】以下、本発明の実施例について説明するが、
これにより限定されるものではない。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below.
It is not limited by this.

【0014】第1図から第2図までは、本発明の第一実
施例を示す。
1 to 2 show a first embodiment of the present invention.

【0015】この実施例において、微細な連続細孔4を
有した高分子多孔体1は、ポリノルボーネンゴム2をマ
トリックスとして、内部に高誘電率物質であるチタン酸
ジルコニウム酸鉛粒子3を分散させてなり、電気的に接
続された一対の電極板5、6が該高分子多孔体1を挟持
するように取り付けられている。
In this embodiment, a polymeric porous body 1 having fine continuous pores 4 has a polynorbornene rubber 2 as a matrix and has lead zirconate titanate particles 3 as a high dielectric constant substance dispersed therein. A pair of electrode plates 5 and 6 electrically connected to each other are attached so as to sandwich the porous polymer body 1.

【0016】前記高分子多孔体1の作製方法は以下の通
りである。ます、ポリノルボーネンゴム2としてノーソ
レックス(日本ゼオン社製)を使用し、架橋剤、軟化剤
を混合した該ゴム原料をトルエンに溶かして20vol
%溶液とする。次いで、該溶液に粒径数μmのチタン酸
ジルコニウム酸鉛粒子3と、粒径30μm程度の食塩を
添加、混合する。配合の比率は、ポリノルボーネンゴム
2を20vol%、チタン酸ジルコニウム酸鉛粒子3を
20vol%、食塩を60vol%とする。トルエンに
溶解しないチタン酸ジルコニウム酸鉛粒子3および食塩
の粒子が前記ポリノルボーネンゴム2の溶液中に均一に
分散した状態を保持しながら、平板上に流して1mmの
厚さに延ばし、その後、室温で一昼夜乾燥してトルエン
を揮散させ、0.5mm厚のシート状とする。次いで、
10cm×10cmの該ゴムシートを200枚重ね、1
60℃で10分間加熱し、ゴムを架橋させるとともに、
シート同士を充分に密着させる。こうしてできた10c
m角の高分子体を70℃の水で4時間煮て、含有する食
塩を充分に溶かし出すと、食塩のあった部分が微細な連
続細孔4として形成された、気孔率60vol%の前記
高分子多孔体1が得られる。
The method for producing the polymeric porous body 1 is as follows. Nosolex (manufactured by Zeon Corporation) is used as the polynorbornene rubber 2, and the rubber raw material mixed with a crosslinking agent and a softening agent is dissolved in toluene to obtain 20 vol.
% Solution. Next, lead zirconate titanate particles 3 having a particle size of several μm and salt having a particle size of about 30 μm are added to and mixed with the solution. The compounding ratio is 20% by volume of polynorbornene rubber 2, 20% by volume of lead zirconate titanate particles 3, and 60% by volume of salt. While maintaining the state where the lead zirconate titanate particles 3 and the sodium chloride particles which are not dissolved in toluene are uniformly dispersed in the solution of the polynorbornene rubber 2, they are poured onto a flat plate and extended to a thickness of 1 mm, and then, It is dried at room temperature for a whole day and night, and toluene is volatilized to form a 0.5 mm thick sheet. Then
200 sheets of 10 cm × 10 cm rubber sheets are overlaid, 1
Heat at 60 ° C for 10 minutes to crosslink the rubber and
Adhere the sheets to each other sufficiently. 10c made in this way
When the m-square polymer was boiled in water at 70 ° C. for 4 hours to sufficiently dissolve the salt contained therein, the salt-containing portion was formed as fine continuous pores 4 having a porosity of 60 vol%. The polymer porous body 1 is obtained.

【0017】次に、本実施例の作動を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0018】第1図のように、本アクチュエータに電圧
が与えられていない状態においては、高分子多孔体1内
部に分散しているチタン酸ジルコニウム酸鉛粒子3は分
極を生じておらす、すなわち、電気的中性を保ってお
り、アクチュエータ本体に運動は起こらない。
As shown in FIG. 1, when no voltage is applied to this actuator, the lead zirconate titanate particles 3 dispersed inside the polymer porous body 1 are polarized, that is, , It keeps electrical neutrality and no movement occurs in the actuator body.

【0019】しかし、本アクチュエータに1500Vの
電圧が与えられ、電極板5が正極板5a、電極板6が負
極板6bとなって前者から後者へ電界Eが生じると、第
2図に示すように、瞬時にして、チタン酸ジルコニウム
酸鉛粒子3のにおける負電荷31bの位置が正極板5a
側に、正電荷31aの位置が負極板6a側に相対的にず
れて、すなわち、分極が生じ、分極した該チタン酸ジル
コニウム酸鉛粒子3間において電界Eに沿った静電引力
がはたらく。そして、該静電引力により、連続細孔4内
の空気は外部へ押し出され、柔軟なポリノルボーネンゴ
ム2からなる高分子多孔体1は収縮率約15%の圧縮変
形をする。
However, when a voltage of 1500 V is applied to this actuator and the electrode plate 5 becomes the positive electrode plate 5a and the electrode plate 6 becomes the negative electrode plate 6b, an electric field E is generated from the former to the latter, as shown in FIG. Instantly, the position of the negative charge 31b in the lead zirconate titanate particles 3 is changed to the positive electrode plate 5a.
On the side, the position of the positive charge 31a is relatively displaced to the side of the negative electrode plate 6a, that is, polarization occurs, and electrostatic attraction along the electric field E acts between the polarized lead zirconate titanate particles 3. Then, due to the electrostatic attraction, the air in the continuous pores 4 is pushed out, and the polymer porous body 1 made of the flexible polynorbornene rubber 2 is compressed and deformed with a shrinkage ratio of about 15%.

【0020】次いで、本アクチュエータに与えている電
圧を除去すると、チタン酸ジルコニウム酸鉛粒子3の分
極がなくなり、すなわち、該チタン酸ジルコニウム酸鉛
粒子3間の静電引力が消えるため、優れた形状復元性を
有する該高分子多孔体1は再び初期の形状に戻る。
Next, when the voltage applied to the present actuator is removed, the polarization of the lead zirconate titanate particles 3 disappears, that is, the electrostatic attraction between the lead zirconate titanate particles 3 disappears, so that an excellent shape is obtained. The polymer porous body 1 having the restoring property returns to the initial shape again.

【0021】第3図および第4図は、本発明の第二実施
例を示す。
3 and 4 show a second embodiment of the present invention.

【0022】この実施例において、微細な連続細孔10
を有した高分子多孔体7は、シリコーンゴム8をマトリ
ックスとして、内部に陰イオン交換樹脂粒子9を分散さ
せてなり、電気的に接続された一対の電極板11、12
が該高分子多孔体7を挟持するように取り付けられてい
る。
In this embodiment, fine continuous pores 10
The polymer porous body 7 having the above has a pair of electrically connected electrode plates 11 and 12 in which anion exchange resin particles 9 are dispersed in a silicone rubber 8 as a matrix.
Are attached so as to sandwich the polymer porous body 7.

【0023】前記高分子多孔体7の作製方法は以下の通
りである。シリコーンゴム8として、二液型液状シリコ
ーンゴムSE−6744・A液B液(東レ・ダウコーニ
ング・シリコーン社製)を使用し、陰イオン交換樹脂粒
子9としては、粒径500μm程度のダイヤイオンSA
10A(三菱化成工業社製)を使用する。該陰イオン交
換樹脂粒子9はスチレン系の高分子基体にイオン交換基
を結合してなり、該陰イオン交換基9は、移動できない
正の固定イオン91aと、解離性のある負の対立イオン
91bからなる。該陰イオン交換樹脂粒子9は、水分の
存在の下、対立イオン91bを解離して電気二重層を構
成する。まず、前記液状シリコーンゴム・A、B液を混
合してなるゴム原料に、含水率1%に調節された陰イオ
ン交換樹脂粒子9と、粒径30μm程度の食塩を添加、
混合する。配合の比率は、シリコーンゴム8を20vo
l%、陰イオン交換樹脂粒子9を20vol%、食塩を
60vol%とする。陰イオン交換樹脂粒子9と食塩の
粒子が液状のシリコーンゴム8の中に均一に分散した状
態を保持しながら、平板上に流して1mmの厚さに延ば
し、その後、75℃で10分間加熱して半架橋させる。
次いで、10cm×10cmの該ゴムシートを100枚
重ね、120℃で5分間加熱し、ゴムを完全に架橋させ
るとともに、シート同士を充分に密着させる。こうして
できた10cm角の高分子体を70℃の水で4時間煮
て、含有する食塩を充分に溶かし出すと、食塩のあった
部分が微細な連続細孔10として形成された、気孔率6
0ovl%の前記高分子多孔体7が得られる。
The method for producing the porous polymer body 7 is as follows. Two-component liquid silicone rubber SE-6744 / A liquid B (manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) is used as the silicone rubber 8, and the anion exchange resin particles 9 are diamond ion SA having a particle size of about 500 μm.
10A (manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) is used. The anion exchange resin particles 9 are formed by binding an ion exchange group to a styrene-based polymer substrate, and the anion exchange group 9 has a fixed immobile ion 91a that cannot move and a negative counterion 91b that has a dissociative property. Consists of. The anion exchange resin particles 9 dissociate the counterions 91b in the presence of water to form an electric double layer. First, an anion exchange resin particle 9 adjusted to have a water content of 1% and salt having a particle diameter of about 30 μm are added to a rubber raw material obtained by mixing the liquid silicone rubbers A and B.
Mix. The compounding ratio is 20 vo of silicone rubber 8.
1%, anion exchange resin particles 9 are 20 vol%, and salt is 60 vol%. While keeping the anion-exchange resin particles 9 and salt particles uniformly dispersed in the liquid silicone rubber 8, pour on a flat plate to extend the thickness to 1 mm, and then heat at 75 ° C. for 10 minutes. To semi-crosslink.
Next, 100 sheets of 10 cm × 10 cm rubber sheets are overlaid and heated at 120 ° C. for 5 minutes to completely crosslink the rubber and to bring the sheets into close contact with each other. The 10 cm square polymer thus formed was boiled in water at 70 ° C. for 4 hours to sufficiently dissolve the salt contained therein, and the salt-containing portion was formed as fine continuous pores 10. Porosity 6
The polymer porous body 7 of 0 ovl% is obtained.

【0024】次に、本実施例の作動を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0025】第3図のように、本アクチュエータに電圧
が与えられていない状態においては、高分子多孔体7内
部に分散している陰イオン交換樹脂粒子9は分極を生じ
ておらず、すなわち、電気的中性を保っており、アクチ
ュエータ本体に運動は起こらない。
As shown in FIG. 3, when no voltage is applied to this actuator, the anion-exchange resin particles 9 dispersed inside the porous polymer body 7 are not polarized, that is, It maintains electrical neutrality, and no movement occurs in the actuator body.

【0026】しかし、本アクチュエータに1500Vの
電圧が与えられ、電極板11が正極板11a、電極板1
2が負極板12bとなって前者から後者へ電界Eが生じ
ると、第4図に示すように、瞬時にして陰イオン交換樹
脂粒子9における負の対立イオン91bが正極板11a
側に移動して、すなわち、分極が生じ、分極した該陰イ
オン交換樹脂粒子9間において電界Eに沿った静電引力
がはたらく。そして、該静電引力により、連続細孔10
内の空気は外部へ押し出され、柔軟なシリコーンゴム8
からなる高分子多孔体1は収縮率約20%の圧縮変形を
する。
However, a voltage of 1500 V is applied to the present actuator, and the electrode plate 11 becomes the positive electrode plate 11a and the electrode plate 1
When 2 becomes the negative electrode plate 12b and an electric field E is generated from the former to the latter, as shown in FIG. 4, the negative counterions 91b in the anion exchange resin particles 9 are instantly changed to the positive electrode plate 11a.
That is, polarization is generated by moving to the side, and electrostatic attraction along the electric field E acts between the polarized anion exchange resin particles 9. Then, due to the electrostatic attraction, the continuous pores 10
The air inside is pushed out and the flexible silicone rubber 8
The polymer porous body 1 made of is subjected to compressive deformation with a shrinkage ratio of about 20%.

【0027】第5図および第6図は、本発明の第三実施
例を示す。
5 and 6 show a third embodiment of the present invention.

【0028】この実施例において、微細な連続細孔18
を有した高分子多孔体13は、熱可塑性のSEPSエラ
ストマー14をマトリックスとして、内部に分極性ウレ
タンゴム粒子15を分散させてなり、電気的に接続され
た一対の電極板19、20が該高分子多孔体13を挟持
するように取り付けられている。前記分極性ウレタンゴ
ム粒子15は、ウレタンゴム16の中にアルカリ金属塩
であるチオシアン酸カリウムをイオン状態で含有、すな
わち、正のカリウムイオン17aおよび負のチオシアン
酸イオン17bを含有させてなる。
In this embodiment, fine continuous pores 18
The polymer porous body 13 having a structure in which polarizable urethane rubber particles 15 are dispersed in a thermoplastic SEPS elastomer 14 as a matrix has a pair of electrode plates 19 and 20 electrically connected to each other. It is attached so as to sandwich the molecular porous body 13. The polarizable urethane rubber particles 15 are composed of urethane rubber 16 containing potassium thiocyanate, which is an alkali metal salt, in an ionic state, that is, positive potassium ions 17a and negative thiocyanate ions 17b.

【0029】前記分極性ウレタンゴム粒子15は、ウレ
タンゴム16として、タケネートL−2705(武田薬
品工業社製)を使用し、このゴム原料にチオシアン酸カ
リウムを炭酸プロピレンに溶かして添加、均一に混合
し、しかる後、硬化剤をを加えて硬化させ、それを粉砕
して粒径300μm程度の粒子状に調整して得られる。
配合の比率は、ウレタンゴム22を32vol%、チオ
シアン酸カリウムを3vol%、炭酸プロピレンを60
vol%とする。炭酸プロピレンは誘電率が高いため、
チオシアン酸カリウムを溶解、すなわち、イオン状態に
し易く、また、ウレタンゴム16と相溶性があるため該
ゴム内に浸透し易く、さらに、沸点が高く揮発しにくい
ため、浸透した状態が保持される。
For the polarizable urethane rubber particles 15, Takenate L-2705 (manufactured by Takeda Pharmaceutical Co., Ltd.) is used as the urethane rubber 16, potassium thiocyanate is dissolved in propylene carbonate and added to this rubber raw material, and mixed uniformly. After that, a curing agent is added to cure the mixture, and the mixture is pulverized to obtain particles having a particle size of about 300 μm.
The compounding ratio of urethane rubber 22 is 32 vol%, potassium thiocyanate is 3 vol%, and propylene carbonate is 60 vol.
vol%. Since propylene carbonate has a high dielectric constant,
Potassium thiocyanate is easily dissolved, that is, in an ionic state, and because it is compatible with the urethane rubber 16, it easily penetrates into the rubber. Further, since it has a high boiling point and is hard to volatilize, the permeated state is maintained.

【0030】前記分極性ウレタンゴム粒子15を内部に
分散させてなる高分子多孔体13の作製方法は以下の通
りである。SEPSエラストマー14として、セプトン
2003(クラレ社製)を使用する。ペレット状である
該原料ポリマーをトルエンに溶かして20vol%溶液
とし、次いで、該溶液に前記分極性ウレタンゴム粒子1
5と粒径30μm程度の食塩を添加、混合する。配合の
比率は、SEPSエラストマー14を20ovl%、分
極性ウレタンゴム粒子15を20ovl%、食塩を60
vol%とする。トルエンに溶解しない分極性ウレタン
ゴム粒子15および食塩の粒子が前記SEPSエラスト
マー14の溶液中に均一に分散した状態を保持しなが
ら、平板上に流して1mmの厚さに延ばし、その後、室
温で一昼夜乾燥してトルエンを揮散させ、0.5mm厚
のシート状に固める。次いで、10cm×10cmの該
シートを200枚重ね、200℃で5分間加熱してシー
ト同士充分に密着させる。こうしてできた10cm角の
高分子体を70℃の水で4時間煮て、含有する食塩を充
分に溶かし出すと、食塩のあった部分が微細な連続細孔
18として形成された、気孔率60vol%の前記高分
子多孔体13が得られる。
The method for producing the polymer porous body 13 having the polarizable urethane rubber particles 15 dispersed therein is as follows. Septon 2003 (manufactured by Kuraray Co., Ltd.) is used as the SEPS elastomer 14. The raw material polymer in the form of pellets was dissolved in toluene to obtain a 20 vol% solution, and then the polarizable urethane rubber particles 1 were added to the solution.
5 and salt having a particle size of about 30 μm are added and mixed. The compounding ratio is 20 ovl% of SEPS elastomer 14, 20 ovl% of polarizable urethane rubber particles 15, and 60% of salt.
vol%. While maintaining the state where the polarizable urethane rubber particles 15 and salt particles that do not dissolve in toluene are uniformly dispersed in the solution of the SEPS elastomer 14, they are poured onto a flat plate and extended to a thickness of 1 mm, and then at room temperature for a whole day and night. After drying, the toluene is volatilized and solidified into a sheet having a thickness of 0.5 mm. Then, 200 sheets of 10 cm × 10 cm are piled up and heated at 200 ° C. for 5 minutes to bring the sheets into close contact with each other. The 10 cm square polymer thus prepared was boiled in water at 70 ° C. for 4 hours to sufficiently dissolve the salt contained therein, and the salt-containing part was formed as fine continuous pores 18 with a porosity of 60 vol. % Of the polymer porous body 13 is obtained.

【0031】次に、本実施例の作動を説明する。Next, the operation of this embodiment will be described.

【0032】第5図のように、本アクチュエータに電圧
が与えられていない状態においては、高分子多孔体13
内部に分散している分極性ウレタンゴム粒子15は分極
を生じておらず、すなわち、電気的中性を保っており、
アクチュエータ本体に運動は起こらない。
As shown in FIG. 5, when no voltage is applied to the actuator, the porous polymer body 13 is used.
The polarizable urethane rubber particles 15 dispersed inside have no polarization, that is, maintain electrical neutrality,
No movement occurs in the actuator body.

【0033】しかし、本アクチュエータに500Vの電
圧が与えられ、電極板19が正極板19a、電極板20
が負極板20bとなって前者から後者ヘ電界Eが生じる
と、第6図に示すように、瞬時にして、分極性ウレタン
ゴム粒子15内の負のチオシアン酸イオン17bが正極
板19a側に、正のカリウムイオン17aが負極板20
b側に移動して、すなわち分極が生じ、該分極性ウレタ
ンゴム粒子15間において電界Eに沿った静電引力がは
たらく。そして、該静電引力により、連続細孔18内の
空気は外部へ押し出され、柔軟なSEPSエラストマー
14からなる高分子多孔体13は収縮率約25%の圧縮
変形をする。
However, a voltage of 500 V is applied to this actuator, and the electrode plate 19 becomes the positive electrode plate 19a and the electrode plate 20.
When the electric field E is generated from the former to the latter as the negative electrode plate 20b, as shown in FIG. 6, the negative thiocyanate ions 17b in the polarizable urethane rubber particles 15 are instantly moved to the positive electrode plate 19a side, as shown in FIG. The positive potassium ion 17a is the negative electrode plate 20.
It moves to the side b, that is, polarization occurs, and an electrostatic attractive force along the electric field E acts between the polarizable urethane rubber particles 15. Then, due to the electrostatic attraction, the air in the continuous pores 18 is extruded to the outside, and the polymeric porous body 13 made of the flexible SEPS elastomer 14 is compressed and deformed with a shrinkage rate of about 25%.

【0034】本発明による第四実施例は、前記第三実施
例の分極性ウレタンゴム粒子15に代わって、固体電解
質である粒径数μmのRbCu16Cl15粒子
を用いている以外は、該第三実施例と同様の構成をな
す。作製方法も同様である。
In the fourth embodiment of the present invention, the polarizable urethane rubber particles 15 of the third embodiment are replaced with Rb 4 Cu 16 Cl 15 I 7 particles having a particle size of several μm, which are solid electrolytes. Except for this, the configuration is similar to that of the third embodiment. The manufacturing method is also the same.

【0035】本実施例のアクチュエータに1500Vの
電圧が与えられると、RbCu Cl15粒子
はイオン伝導により分極が生じ、該RbCu16Cl
15粒子間において電界Eに沿った静電引力がはた
らく。該静電引力によって、本アクチュエータの高分子
多孔体は収縮率約25%の圧縮変形をする。
When a voltage of 1500 V is applied to the actuator of this embodiment, the Rb 4 Cu 1 6 Cl 15 I 7 particles are polarized by ionic conduction and the Rb 4 Cu 16 Cl is generated.
The electrostatic attraction along the electric field E acts between the 15 I 7 particles. Due to the electrostatic attraction, the polymer porous body of the present actuator is compressed and deformed with a contraction rate of about 25%.

【0036】以上、本発明の具体的な実施例を説明した
が、分極性粒子の種類や高分子多孔体の成分および製法
は、各実施例に記載したものに限られない。なお、分極
性粒子の種類や高分子多孔体の成分および製法、また、
各構成物の大きさによって、同一電圧に対する運動出力
は異なるもので、使用目的に応じて選定する。
Although specific examples of the present invention have been described above, the types of polarizable particles, the components of the porous polymer and the manufacturing method are not limited to those described in each example. In addition, the types of polarizable particles, the components of the porous polymer and the manufacturing method,
The motion output for the same voltage varies depending on the size of each component, and should be selected according to the purpose of use.

【0037】このように、本発明によるアクチュエータ
は、電気制御により縮み−戻りの直線運動を実現するも
のであり、 (イ)速応性に優れ、精密な制御が可能である。 (ロ)構造が簡単、軽量で小型化が可能であり、また、
使い易く安全で、信頼性が高く、騒音の心配もない。 (ハ)周辺機器を必要としない。 (ニ)ゴムまたは熱可塑性エラストマーをマトリックス
材としたアクチュエータであり、従来品とは違って柔軟
性を有するため、これを活かした有効な用途が期待でき
る。 等の優れた効果が得られるものである。
As described above, the actuator according to the present invention realizes the linear movement of contraction-return by electric control, and (a) is excellent in quick response and can be precisely controlled. (B) The structure is simple, lightweight and can be downsized, and
Easy to use, safe, reliable, and noise-free. (C) Peripheral equipment is not required. (D) An actuator that uses rubber or a thermoplastic elastomer as a matrix material, and has flexibility unlike conventional products, so that it can be expected to be effectively used by taking advantage of this. And so on.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明による第一実施例の、電界を作用させて
いない状態の原理説明図である。
FIG. 1 is a principle explanatory diagram of a first embodiment according to the present invention in a state where no electric field is applied.

【図2】該第一実施例の、電界を作用させた状態の原理
説明図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of the first embodiment in a state where an electric field is applied.

【図3】本発明による第二実施例の、電界を作用させて
いない状態の原理説明図である。
FIG. 3 is a principle explanatory diagram of a second embodiment according to the present invention in a state where no electric field is applied.

【図4】該第二実施例の、電界を作用させた状態の原理
説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the principle of a state in which an electric field is applied in the second embodiment.

【図5】本発明による第三実施例の、電界を作用させて
いない状態の原理説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view of the principle of the third embodiment according to the present invention when no electric field is applied.

【図6】該第三実施例の、電界を作用させた状態の原理
説明図である。
FIG. 6 is an explanatory view of the principle of a state in which an electric field is applied in the third embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

E 電界 1 高分子多孔体 2 ポリノルボーネンゴム 3 チタン酸ジルコニウム酸鉛粒子 31a 正電荷 31b 負電荷 4 連続細孔 5 電極板 5a 正極板 6 電極板 6b 負極板 7 高分子多孔体 8 シリコーンゴム 9 陰イオン交換樹脂粒子 91a 正の固定イオン 91b 負の対立イオン 10 連続細孔 11 電極板 11a 正極板 12 電極板 12b 負極板 13 高分子多孔体 14 SEPSエラストマー 15 分極性ウレタンゴム粒子 16 ウレタンゴム 17a 正のカリウムイオン 17b 負のチオシアン酸イオン 18 連続細孔 19 電極板 19a 正極板 20 電極板 20b 負極板 E Electric field 1 Polymeric porous body 2 Polynorbornene rubber 3 Lead zirconate titanate particles 31a Positive charge 31b Negative charge 4 Continuous pores 5 Electrode plate 5a Positive electrode plate 6 Electrode plate 6b Negative electrode plate 7 Polymeric porous body 8 Silicone rubber 9 Anion exchange resin particles 91a Positive fixed ions 91b Negative counter ions 10 Continuous pores 11 Electrode plate 11a Positive electrode plate 12 Electrode plate 12b Negative electrode plate 13 Polymeric porous body 14 SEPS elastomer 15 Polar polar urethane rubber particles 16 Urethane rubber 17a Positive Ions of potassium 17b Negative thiocyanate ions 18 Continuous pores 19 Electrode plate 19a Positive electrode plate 20 Electrode plate 20b Negative electrode plate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】電界の作用によって分極が生じる粒子を内
部に分散させた、連続細孔を形成してなる柔軟で弾性に
優れた高分子多孔体、および、該高分子多孔体を挟持す
るように取り付けられた、電気的に接続された一対の電
極板を有してなるアクチュエータ。
1. A flexible and highly elastic polymer porous body having continuous pores in which particles that are polarized by the action of an electric field are dispersed, and a porous polymer body for sandwiching the polymer porous body. An actuator having a pair of electrically connected electrode plates attached to the.
【請求項2】前記電界の作用によって分極を生じる粒子
は、高誘電率物質からなる請求項1記載のアクチュエー
タ。
2. The actuator according to claim 1, wherein the particles that generate polarization by the action of the electric field are made of a high dielectric constant material.
【請求項3】前記電界の作用によって分極を生じる粒子
は、イオン交換樹脂からなる請求項1記載のアクチュエ
ータ。
3. The actuator according to claim 1, wherein the particles that generate polarization by the action of the electric field are made of an ion exchange resin.
【請求項4】前記電界の作用によって分極を生じる粒子
は、内部に金属塩をイオン状態で含有した高分子材料か
らなる請求項1記載のアクチュエータ。
4. The actuator according to claim 1, wherein the particles that generate polarization by the action of the electric field are made of a polymer material containing a metal salt in an ionic state.
【請求項5】前記電界の作用によって分極を生じる粒子
は、固体電解質からなる請求項1記載のアクチュエー
タ。
5. The actuator according to claim 1, wherein the particles that generate polarization by the action of the electric field are made of a solid electrolyte.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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