JPS63223045A - 多孔性高分子材料 - Google Patents
多孔性高分子材料Info
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- JPS63223045A JPS63223045A JP5760187A JP5760187A JPS63223045A JP S63223045 A JPS63223045 A JP S63223045A JP 5760187 A JP5760187 A JP 5760187A JP 5760187 A JP5760187 A JP 5760187A JP S63223045 A JPS63223045 A JP S63223045A
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Landscapes
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Prostheses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）発明の目的
［産業上の利用分野］
この発明は、人工筋肉として、ロボットや義肢、医療福
祉機器等の駆動源として用い得る、可逆伸縮性の多孔性
高分子材料に関するものである。
祉機器等の駆動源として用い得る、可逆伸縮性の多孔性
高分子材料に関するものである。
［従来の技術］
可逆伸縮性高分子材料は、ゴムのように、引張り力・圧
縮力に対して伸縮し、力を除去すると形状が復元するも
のであり、これらの中には化学的な環境条件、例えばＰ
Ｈ（水素イオン濃度）の変化により形態・構造が可逆的
に変化して収縮或いは膨潤するという性質を有するもの
がある。これらは単に弾力・強度があるだけでなくＰＨ
等の化学エネルギーから力学エネルギーへの変換機能を
有するため、Ｐ Ｈ８の化学的信号により作動する駆動
源、いわゆるメカノケミカルアクチュエータとして用い
得ることが知られている。
縮力に対して伸縮し、力を除去すると形状が復元するも
のであり、これらの中には化学的な環境条件、例えばＰ
Ｈ（水素イオン濃度）の変化により形態・構造が可逆的
に変化して収縮或いは膨潤するという性質を有するもの
がある。これらは単に弾力・強度があるだけでなくＰＨ
等の化学エネルギーから力学エネルギーへの変換機能を
有するため、Ｐ Ｈ８の化学的信号により作動する駆動
源、いわゆるメカノケミカルアクチュエータとして用い
得ることが知られている。
従来知られたメカノケミカルアクチュエータの主材料と
して用い得るメカノケミカル高分子材料としでは、本件
出願人の昭和６０年特許願第２５４０４２号、同第２５
４０４３号に記載した技術がある。
して用い得るメカノケミカル高分子材料としでは、本件
出願人の昭和６０年特許願第２５４０４２号、同第２５
４０４３号に記載した技術がある。
これらは、酸−アルカリ、或いは水−アルコール、或い
は水−アセトン等、ＰＨの異なる溶媒の組合せを用意し
て一方から他方へと溶媒を交換することにより、可逆的
に伸縮する特性を有し、かつ、’ｌ０Ｋｙ／ｄ以上の充
分な引張り強度と応答性を有しており、小型高効率のア
クチュエータ材料として好適に使用し得る可逆伸縮性高
分子材料を提供している。
は水−アセトン等、ＰＨの異なる溶媒の組合せを用意し
て一方から他方へと溶媒を交換することにより、可逆的
に伸縮する特性を有し、かつ、’ｌ０Ｋｙ／ｄ以上の充
分な引張り強度と応答性を有しており、小型高効率のア
クチュエータ材料として好適に使用し得る可逆伸縮性高
分子材料を提供している。
［発明が解決しようとする問題点］
しかし、従来は、これらの材料を単に繊維状或いは膜状
に成形して使用していたため、これらの繊維を束にし、
若しくは積層して所定の太さ若しくは厚さの７クブユエ
ータとした場合、それらの繊維若しくは膜は互いに密着
した状態となるために、前記溶媒の浸透に時間を要する
問題があり、溶媒を速やかに浸透させ、伸縮運動の即応
性を向上させる技術の開発が望まれていた。
に成形して使用していたため、これらの繊維を束にし、
若しくは積層して所定の太さ若しくは厚さの７クブユエ
ータとした場合、それらの繊維若しくは膜は互いに密着
した状態となるために、前記溶媒の浸透に時間を要する
問題があり、溶媒を速やかに浸透させ、伸縮運動の即応
性を向上させる技術の開発が望まれていた。
この発明は上記の如き事情に鑑みてなされたものであっ
て、充分な引張り強度と連応性を有し、小型高効率のア
クチュエータの材料として好適に使用し得る可逆伸縮性
高分子材料を提供することを目的としている。
て、充分な引張り強度と連応性を有し、小型高効率のア
クチュエータの材料として好適に使用し得る可逆伸縮性
高分子材料を提供することを目的としている。
（ロ）発明の構成
Ｅ問題を解決するための手段］
この目的に対応して、この発明の多孔性高分子材料は、
分子量が３万以上のポリビニルアルコールの１０乃至５
０重ｍｍ水溶液（Ａ）に、分子量が５万以上の酸性の高
分子電解質の１０乃至５０重量％の水溶液（Ｂ）と、分
子量が５万以上の塩基性の高分子電解質の１０乃至５０
重量％の水溶液（Ｃ）のうちの一方若しくは両方を混合
した混合材料（Ｄ）を、零下１０℃乃至零下２００℃の
環境下で凍結することと常温で解凍することとを１回乃
至２０回繰返すことにより得られる可逆伸縮性高分子材
料（Ｅ）であって、厚さ１０μｍ乃至５００μｍの膜状
をなしかつ膜厚方向に貫通する直径２μｍ乃至５Ｑ−μ
雇の多数の貫通孔をもつことを特徴としている。
分子量が３万以上のポリビニルアルコールの１０乃至５
０重ｍｍ水溶液（Ａ）に、分子量が５万以上の酸性の高
分子電解質の１０乃至５０重量％の水溶液（Ｂ）と、分
子量が５万以上の塩基性の高分子電解質の１０乃至５０
重量％の水溶液（Ｃ）のうちの一方若しくは両方を混合
した混合材料（Ｄ）を、零下１０℃乃至零下２００℃の
環境下で凍結することと常温で解凍することとを１回乃
至２０回繰返すことにより得られる可逆伸縮性高分子材
料（Ｅ）であって、厚さ１０μｍ乃至５００μｍの膜状
をなしかつ膜厚方向に貫通する直径２μｍ乃至５Ｑ−μ
雇の多数の貫通孔をもつことを特徴としている。
以下、この発明の詳細を一実施例を示す図面について説
明する。
明する。
第１図において１は多孔性高分子材料である。
多孔性高分子材料１は可逆伸縮性材料（Ｅ）であり、厚
さｔの膜状をなす。厚さｔとしては１０μｍ〜５００μ
ｍが適当である。また、多孔性高分子材料１には、厚み
方向に表裏を貫通する無数の貫通孔２が並列して形成さ
れている。貫通孔２の孔径ｄとしては２μ７ＦＬ〜５０
μｍのｔより小さい値が適当である。
さｔの膜状をなす。厚さｔとしては１０μｍ〜５００μ
ｍが適当である。また、多孔性高分子材料１には、厚み
方向に表裏を貫通する無数の貫通孔２が並列して形成さ
れている。貫通孔２の孔径ｄとしては２μ７ＦＬ〜５０
μｍのｔより小さい値が適当である。
また、貫通孔２の形状としては、第１図に示すような前
記の横断面円形のものの他に、第２図に示す多孔性高分
子材料１′の貫通孔２ａのように、横断面がスリット状
のものでもよい。この場合には、スリット状のａ通孔２
ａの孔サイズは長さＬが１０〜５００μｍ１幅Ｗが５〜
５０μｍ、横方向孔間隔ｒが５〜５０μｍ１縦方向孔間
隔Ｒが１０〜１００μｍが好ましい。
記の横断面円形のものの他に、第２図に示す多孔性高分
子材料１′の貫通孔２ａのように、横断面がスリット状
のものでもよい。この場合には、スリット状のａ通孔２
ａの孔サイズは長さＬが１０〜５００μｍ１幅Ｗが５〜
５０μｍ、横方向孔間隔ｒが５〜５０μｍ１縦方向孔間
隔Ｒが１０〜１００μｍが好ましい。
このような第１図に示す多孔性高分子材料１を製造する
方法としては、例えば、径ｄの多数のビン状突起を垂直
に相互に平行に、相互間距離Ωになるように形成した平
坦なガラス板、ガラスセラミック板、感光性樹脂板等の
表面に前記混合材料（Ｅ）を所定の厚みに例えば１０μ
ＴｒＬ〜５００μｍの厚みに塗布し、零下１５℃〜零下
２００℃の環境下で凍結した後、常温で解凍する操作を
１０回以上繰返した侵、解凍後風乾する等の方法をとる
ことができる。
方法としては、例えば、径ｄの多数のビン状突起を垂直
に相互に平行に、相互間距離Ωになるように形成した平
坦なガラス板、ガラスセラミック板、感光性樹脂板等の
表面に前記混合材料（Ｅ）を所定の厚みに例えば１０μ
ＴｒＬ〜５００μｍの厚みに塗布し、零下１５℃〜零下
２００℃の環境下で凍結した後、常温で解凍する操作を
１０回以上繰返した侵、解凍後風乾する等の方法をとる
ことができる。
第２図に示すスリット状の貫通孔２ａをもつ多孔性高分
子材料１′を製造するときは径ｄのビン状突起の代りに
、厚みＷの片状突起を用いればよい。
子材料１′を製造するときは径ｄのビン状突起の代りに
、厚みＷの片状突起を用いればよい。
［作用・効果］
このように構成された多孔性高分子材料１においては、
アクチュエータを作るために複数の多孔性高分子材料１
ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を積層しても溶媒は多孔性高分
子材料１ａの貫通孔２を通って容易に多孔性高分子材料
１ａ、１ｂ相互間の隙間に達し、更に多孔性高分子材料
１ｂの貫通孔２（第２図に示す多孔性高分子材料１′の
場合は貫通孔２ａ）を通って他の多孔性高分子材料１ｃ
との隙間に達し、こうして次々に多孔性高分子材料の貫
通孔に浸透し、これによってと溶媒の浸透性が大幅に向
上する。
アクチュエータを作るために複数の多孔性高分子材料１
ａ、１ｂ、１ｃ、・・・を積層しても溶媒は多孔性高分
子材料１ａの貫通孔２を通って容易に多孔性高分子材料
１ａ、１ｂ相互間の隙間に達し、更に多孔性高分子材料
１ｂの貫通孔２（第２図に示す多孔性高分子材料１′の
場合は貫通孔２ａ）を通って他の多孔性高分子材料１ｃ
との隙間に達し、こうして次々に多孔性高分子材料の貫
通孔に浸透し、これによってと溶媒の浸透性が大幅に向
上する。
これに従って、これら多孔性高分子材料１ａ。
１ｂ、１ｃ、・・・の収縮運動が起るから、アクチュエ
ータの応答性は極めて優れたものとなる。孔２の形成に
あたり可逆伸縮性材料（Ｅ）のポリマーの鎖構造を切断
しないから孔の形成により引張り強さにおいて劣化しな
い。
ータの応答性は極めて優れたものとなる。孔２の形成に
あたり可逆伸縮性材料（Ｅ）のポリマーの鎖構造を切断
しないから孔の形成により引張り強さにおいて劣化しな
い。
溶媒の交換に際して浸透した一方の溶媒を絞り出すとき
にも、溶媒は貫通孔２を通って速やかに絞り出され、他
方の溶媒に浸されるや瞬時にこれが浸透するから、０．
５、秒へ３秒程度で応答可能であり、従来に比して応答
時間を格段に短縮することができる。
にも、溶媒は貫通孔２を通って速やかに絞り出され、他
方の溶媒に浸されるや瞬時にこれが浸透するから、０．
５、秒へ３秒程度で応答可能であり、従来に比して応答
時間を格段に短縮することができる。
第２図に示す多孔性高分子材料１′では更に応答時間を
短縮し得る。
短縮し得る。
以上の説明か、ら明らかな通り、この発明によれば充分
な引張り強度と連応性を有し、小型高効率の７クチユエ
ータの材料として好適に使用し得る可逆伸縮性高分子材
料を得ることができる。
な引張り強度と連応性を有し、小型高効率の７クチユエ
ータの材料として好適に使用し得る可逆伸縮性高分子材
料を得ることができる。
［実験例］
分子団が７５０００のポリビニールアルコールの７．６
重量％水溶液（Ａ）に分子蟻が１７万の酸性の高分子電
解質の１．９重量％の水溶液（Ｂ）と、分子Ｍが６００
００の塩基性の高分子電解質の１．５座ｆｆｉ％の水溶
液（Ｃ）を混合した混合材料（Ｄ）を多数の突起を形成
した感光性樹脂板上に塗布し、−５０℃の環境下で凍結
することと常温で解凍することとを１０回繰返した後、
風乾して多孔性高分子材料を得た。こうして得られた多
孔性高分子材料は 厚さがｔ：１００μｍ１ 孔サイズＷＸＬ ： ２０ｘ２２０μｍ。
重量％水溶液（Ａ）に分子蟻が１７万の酸性の高分子電
解質の１．９重量％の水溶液（Ｂ）と、分子Ｍが６００
００の塩基性の高分子電解質の１．５座ｆｆｉ％の水溶
液（Ｃ）を混合した混合材料（Ｄ）を多数の突起を形成
した感光性樹脂板上に塗布し、−５０℃の環境下で凍結
することと常温で解凍することとを１０回繰返した後、
風乾して多孔性高分子材料を得た。こうして得られた多
孔性高分子材料は 厚さがｔ：１００μｍ１ 孔サイズＷＸＬ ： ２０ｘ２２０μｍ。
横方向孔間隔ｒ：２０μｍ１
縦方向孔間隔Ｒ：３０μ扉であった。
この多孔性高分子材料をアセトンと水の交換によって収
縮伸長速度を測定した。測定結果は第３図に示す通りで
あって、アセトン中で２．３秒で十分に収縮し、これを
水中に入れると１．０５秒で十分に伸長し、収縮−伸長
速度が極めて早いことが分った。
縮伸長速度を測定した。測定結果は第３図に示す通りで
あって、アセトン中で２．３秒で十分に収縮し、これを
水中に入れると１．０５秒で十分に伸長し、収縮−伸長
速度が極めて早いことが分った。
［他の実施例］
前記実施例で、厚み方向に貫通する貫通孔２は互いに平
行に並列に形成されていたが、この他に厚み方向に貫通
する貫通孔が互いに厚みの中で連結し、海綿状をなすよ
うにしてもよい。
行に並列に形成されていたが、この他に厚み方向に貫通
する貫通孔が互いに厚みの中で連結し、海綿状をなすよ
うにしてもよい。
このような多孔性高分子材料においては厚みの中で広が
りの方向に連結する貫通孔により、材料（Ｅ）内で溶媒
の浸透するべき距離が、厚み方向では平均的にｔより小
さくなり、応答性が向上する。
りの方向に連結する貫通孔により、材料（Ｅ）内で溶媒
の浸透するべき距離が、厚み方向では平均的にｔより小
さくなり、応答性が向上する。
第１図はこの発明の一実施例に係わる多孔性高分子材料
を示す斜視説明図、及び第２図はこの発明の他の実施例
に係わる多孔性高分子材料を示す平面説明図、及び第３
図は多孔性高分子材料の収縮−伸長速度を示すグラフで
ある。 １．１ａ、１ｂ、１ｃ・・・多孔性高分子材料２・・・
貝通孔
を示す斜視説明図、及び第２図はこの発明の他の実施例
に係わる多孔性高分子材料を示す平面説明図、及び第３
図は多孔性高分子材料の収縮−伸長速度を示すグラフで
ある。 １．１ａ、１ｂ、１ｃ・・・多孔性高分子材料２・・・
貝通孔
Claims (1)
- 分子量が３万以上のポリビニルアルコールの１０乃至
５０重量％水溶液（Ａ）に、分子量が５万以上の酸性の
高分子電解質の１０乃至５０重量％の水溶液（Ｂ）と、
分子量が５万以上の塩基性の高分子電解質の１０乃至５
０重量％の水溶液（Ｃ）のうちの一方若しくは両方を混
合した混合材料（Ｄ）を、零下１０℃乃至零下２００℃
の環境下で凍結することと常温で解凍することとを１回
乃至２０回繰返すことにより得られる可逆伸縮性高分子
材料（Ｅ）であって、厚さ１０μｍ乃至５００μｍの膜
状をなしかつ膜厚方向に貫通する直径２μｍ乃至５０μ
ｍの多数の貫通孔をもつことを特徴とする多孔性高分子
材料
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62057601A JPH0674344B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 多孔性高分子材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62057601A JPH0674344B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 多孔性高分子材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63223045A true JPS63223045A (ja) | 1988-09-16 |
| JPH0674344B2 JPH0674344B2 (ja) | 1994-09-21 |
Family
ID=13060374
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62057601A Expired - Lifetime JPH0674344B2 (ja) | 1987-03-12 | 1987-03-12 | 多孔性高分子材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0674344B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2227020A (en) * | 1988-12-05 | 1990-07-18 | Bridgestone Corp | Mechanochemical actuator |
| CN113024978A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 贵州省材料产业技术研究院 | 一种微孔pva复合材料及制备方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528071A (en) * | 1975-07-08 | 1977-01-21 | Kuraray Co | Method of producing polyvinyl alcohol film |
| JPS5571532A (en) * | 1978-11-24 | 1980-05-29 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Method of manufacturing polyvinyl alcohol series sponge- like molded body |
| JPS57159826A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-02 | Nippon Oil Co Ltd | Production of porous sheetlike gel |
-
1987
- 1987-03-12 JP JP62057601A patent/JPH0674344B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS528071A (en) * | 1975-07-08 | 1977-01-21 | Kuraray Co | Method of producing polyvinyl alcohol film |
| JPS5571532A (en) * | 1978-11-24 | 1980-05-29 | Shin Etsu Chem Co Ltd | Method of manufacturing polyvinyl alcohol series sponge- like molded body |
| JPS57159826A (en) * | 1981-03-30 | 1982-10-02 | Nippon Oil Co Ltd | Production of porous sheetlike gel |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2227020A (en) * | 1988-12-05 | 1990-07-18 | Bridgestone Corp | Mechanochemical actuator |
| CN113024978A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-25 | 贵州省材料产业技术研究院 | 一种微孔pva复合材料及制备方法 |
| CN113024978B (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-12 | 贵州省材料产业技术研究院 | 一种微孔pva复合材料及制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0674344B2 (ja) | 1994-09-21 |
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