KR100599550B1 - 전왜 폴리머의 팽창력을 수축력으로 변환하는 다층 폴리머액추에이터 - Google Patents

전왜 폴리머의 팽창력을 수축력으로 변환하는 다층 폴리머액추에이터 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전왜 폴리머의 팽창력을 수축력으로 변환하는 다층 폴리머 액추에이터에 관한 것으로서, 수직으로 적층된 다수의 전왜 폴리머층과; 상기 다수의 전왜 폴리머층 사이에 교대로 개재되는 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층과; 상기 제1 전극층 및 제2 전극층에 각각 전기적으로 연결되어 상기 전왜 폴리머층을 전왜 변형시키기 위한 전압이 인가되는 도체부와; 상기 다수의 전왜 폴리머층, 제1 전극층 및 제2 전극층으로 이루어진 폴리머 적층체의 최상단 및 최하단에 접하여 이를 지지하는 두 개의 지지 플레이트와; 상기 두 개의 지지 플레이트를 연결하여 플레이트간 거리를 유지하며 상기 다수의 전왜 폴리머층이 전왜 변형되어 측면으로 팽창할 때 그 외주를 따라 만곡되어 상기 플레이트간 거리를 단축시키는 연결 수단을 포함한다. 이 때, 상기 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층은 그 외주가 상기 전왜 폴리머층의 외주와 일치하며, 수직 방향으로 제1 전극층 및 제2 전극층 상호간에 중첩되지 않는 비전극 영역이 각각 형성된다. 본 발명에 따르면, 지지 플레이트와 이를 연결하는 연결 수단을 통해 폴리머 액추에이터의 측면 팽창력을 수축력으로 변환할 수 있으며, 특히 지지 플레이트가 전왜 폴리머층을 상하에서 수직으로 지지함에 따라 전압 인가시 전왜 폴리머층의 중심이 부풀어 오르는 현상을 효과적으로 억제하여, 측면 팽창을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.
폴리머, 전왜, 전기활성, 액추에이터, polymer, electrostrictive, actuator, EAP, 인공근육, 다층, 유전 탄성체, 전극, 적층체

Description

전왜 폴리머의 팽창력을 수축력으로 변환하는 다층 폴리머 액추에이터{MULTI-LAYER POLYMER ACTUATOR FOR CONVERTING EXPANSIVE FORCES OF ELECTROSTRCTIVE POLYMERS INTO CONTRACTIVE FORCES}
도 1은 유전 탄성체를 이용한 폴리머 액추에이터의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개념도.
도 2는 종래 기술에 따라 다층 구조를 위한 전극 형상이 마련된 단층 폴리머 액추에이터의 평면도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 폴리머 액추에이터의 단층(single layer) 구조도.
도 4a는 도 3의 단층 폴리머 구조를 확장한 다층 폴리머 적층체의 조립도.
도 4b는 도 4a의 다층 폴리머 적층체에 연결 도체를 삽입하여 제1 전극 및 제2 전극을 각각 연결한 상태도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 폴리머 액추에이터의 사시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 폴리머 액추에이터의 전압 인가 전후 상태를 도시한 측단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 전왜 폴리머층(폴리머 필름) 15 : 경계 영역
20 : 제1 전극 30 : 제2 전극
25, 35 : 비전극 영역 40 : 다층 폴리머 적층체
50, 50' : 연결 도체 60 : 지지 프레임
62 : 와이어 연결구 64, 64' : 연결 도체용 관통홀
70 : 와이어
본 발명은 폴리머 액추에이터에 관한 것으로서, 보다 구체적으로 전왜 폴리머의 팽창력을 기계적으로 변환하여 수축력을 발생시키는 다층 폴리머 액추에이터에 관한 것이다.
지금까지 모터 또는 솔레노이드 등을 이용한 액추에이터가 다양한 분야에서 활용되고 있으나, 이러한 액추에이터 기술을 예컨대, 인간형 로봇(humanoid)의 관절에 적용하기 위해서는 다수의 액추에이터를 집적해야 하는 어려움뿐만 아니라, 상대적으로 낮은 동작 주파수에서 고밀도의 출력을 실현해야 되는 문제점 등이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 예컨대, 형상 기억 합금(shape memory alloy), 압전 재료(piezo material) 등을 이용하여 액추에이터를 구현하는 기술이 제안되어 있으나, 각각의 단점으로 인하여 아직까지는 보편화되지 않고 있다. 예컨 대, 압전 재료는 응답 속도 및 효율 측면에서 우수하지만, 동작 변위가 매우 작은 문제점을 가지고 있다. 이와 반대로, 형상 기억 합금의 경우에는, 신축 변위는 충분하지만, 응답 속도 및 효율이 기대에 못 미치고 있다.
이에 따라, 최근에는 전기활성 폴리머(EAP; Electroactive Polymer)를 이용한 폴리머 액추에이터 기술에 관한 관심이 증대되고 있다. 이러한 폴리머 액추에이터의 재료로는 전기장에 의해 전왜 변형(electrostrictive strain)이 유발되는 전왜 폴리머, 전기장이 가해질 때 폴리머 내부에 이온 편류가 발생하여 변형이 발생하는 폴리머 젤, 이온 박막, 및 도전성 폴리머 등이 있다.
도 1은 유전 탄성체를 이용한 폴리머 액추에이터의 동작 원리를 개략적으로 설명하기 위한 개념도이다.
도 1의 (a)를 참조하면, 폴리머 필름(10)은 실리콘 또는 우레탄 계열의 유전 탄성체(dielectric elastomer)로서, 통상 전왜 폴리머라 칭한다. 폴리머 필름(10)의 단면 두께는 통상 20 내지 40 마이크론(㎛)이다. 그리고, 이러한 폴리머 필름의 상단 및 하단에는 서로 다른 전압이 인가되는 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)이 각각 도포되며, 전극 재료로는 탄소(Carbon)가 주로 사용된다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 이러한 폴리머 액추에이터에 전압(V)을 인가하여 양 전극(20, 30)에 전위차를 유발하면, 전왜 변형(electrostrictive strain)이 유발되어 폴리머 필름(10)이 평면 방향(도 1의 XY 평면)으로 팽창한다. 이 때, 폴리머 필름(10)의 체적은 전압 인가 전후에 변화가 없으며, 폴리머 필름의 두께(Z축 방향)는 표면적의 증가에 반비례하여 감소한다.
그런데, 이러한 단층 폴리머 액추에이터의 변위 및 팽창력은 전압을 증가시키더라도 제한적이며, 전왜 변형을 위해 인가되는 전압은 통상 6 kV 정도의 고전압이 요구된다. 이를 해결하고자 여러 장의 유전 탄성체 및 전극을 순차적으로 적층한 다층 폴리머 구조의 액추에이터가 제안되어 있다.
다층 폴리머 액추에이터를 구성하기 위해서는 전술한 바와 같이, 유전 탄성체와 전극을 순차적으로 적층하여야 하며, 적층이 완료된 상태에서 각 전극에는 교대로 전압을 인가하여 전위차를 발생시킨다. 한편, 도 1과 같이 전극이 구성된 단층 폴리머 액추에이터를 적층한 경우에는, 내부에 형성된 각 전극에 교대로 전압을 인가하기가 용이하지 않다. 따라서, 각 전극에 교대로 전압을 인가하기 위한 별도의 전극 형상이 요구된다.
도 2는 종래 기술에 따라 다층 구조를 위한 전극 형상이 마련된 단층 폴리머 액추에이터의 평면도이다.
도 2를 참조하면, 원형의 폴리머 필름(10)의 상단 및 하단에 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)이 코팅되어 있으며, 이들 전극은 폴리머 필름의 반경보다 작은 반경의 원형부와, 서로 반대 방향으로 연장된 연장부가 일체로 형성되어 있다. 그리고, 폴리머 필름(10)에는 전극 재료가 코팅되지 않은 경계 영역(15)이 존재한다.
이러한 단층 구조에 기초하여, 다수의 폴리머 필름층 사이에 전술한 형상의 제1 전극 및 제2 전극을 교대로 배치함으로써 다층 폴리머 액추에이터를 제조할 수 있다. 이어서, 제1 전극 및 제2 전극의 각 연장부에 대하여 상방에서 수직으로 핀을 삽입하여 폴리머 필름의 두께 방향을 따라 홀을 형성하고, 당해 홀에 연결 도체 등을 삽입함으로써, 서로 반대 방향에 형성된 연장부를 통해 제1 전극 및 제2 전극에 각기 다른 전압을 인가할 수 있다. 이 경우, 전왜 변형을 위해 인가되는 전압을 예컨대, 3 kV 정도로 낮출 수 있는 효과가 있다.
그런데, 도 2의 구성에 따르면, 폴리머 필름의 주연을 따라 전극 재료가 코팅되지 않은 경계 영역(15)이 존재하기 때문에, 제1 전극 및 제2 전극에 전위차가 유발될 때 전극 영역(즉, 제1 전극 및 제2 전극이 중첩되는 영역)은 반경 방향으로 팽창하지만, 경계 영역(15)은 거의 팽창하지 않는다. 따라서, 이러한 전극 형상의 다층 폴리머 액추에이터는 경계 영역으로 인하여 전압 인가시 전극 영역이 측면으로 팽창하더라도 폴리머 필름의 외주(외연)에는 팽창력만이 제대로 전달되지 않는 문제점이 있다.
한편, 인간 근육은 수축 변형을 통한 수축력을 발생한다. 그런데, 전술한 폴리머 액추에이터는 측면 팽창에 비하여 폴리머 필름의 두께 방향 수축은 미미하다. 따라서, 이러한 폴리머 액추에이터를 이용하여, 인간 근육을 모방한 인공 근육을 구현하기 위해서는, 폴리머 액추에이터의 측면 팽창력을 수축력으로 변환하기 위한 장치가 요구된다 할 것이다.
전술한 문제점을 해결하고자, 본 발명은 폴리머 액추에이터의 측면 팽창력을 수축력으로 변환하기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있으며, 더 나아가 보다 큰 수축력을 얻기 위해 다층 폴리머 액추에이터를 구현함에 있어서 효율적인 전극 구조를 제공하는 데 또 다른 목적이 있다.
전술한 목적을 달성하고자, 본 발명의 제1 측면에 따르면, 전왜 폴리머의 팽창력을 수축력으로 변환하는 다층 폴리머 액추에이터가 제공되며, 수직으로 적층된 다수의 전왜 폴리머층과; 상기 다수의 전왜 폴리머층 사이에 교대로 개재되는 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층과; 상기 제1 전극층 및 제2 전극층에 각각 전기적으로 연결되어 상기 전왜 폴리머층을 전왜 변형시키기 위한 전압이 인가되는 도체부와; 상기 다수의 전왜 폴리머층, 제1 전극층 및 제2 전극층으로 이루어진 폴리머 적층체의 최상단 및 최하단에 접하여 이를 지지하는 두 개의 지지 플레이트와; 상기 두 개의 지지 플레이트를 연결하여 플레이트간 거리를 유지하며 상기 다수의 전왜 폴리머층이 전왜 변형되어 측면으로 팽창할 때 그 외주를 따라 만곡되어 상기 플레이트간 거리를 단축시키는 연결 수단을 포함한다.
이 때, 상기 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층은 그 외주가 상기 전왜 폴리머층의 외주와 일치하며, 수직 방향으로 상기 제1 전극층과 제2 전극층 간에 상호 중첩되지 않는 비전극 영역이 각각 형성되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 상기 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층의 비전극 영역은 상기 전왜 폴리머층의 외주에 접하여 내측으로 요입된 리세스 형태로 형성될 수 있다.
그리고, 상기 도체부는, 상기 제2 전극층의 비전극 영역 내부를 수직으로 관통하여 상기 제1 전극층을 전기적으로 연결하는 제1 연결 도체와, 상기 제1 전극층의 비전극 영역 내부를 수직으로 관통하여 상기 제2 전극층을 전기적으로 연결하는 제2 연결 도체를 포함할 수 있다.
또한, 상기 연결 수단은 상기 두 개의 지지 플레이트를 연결하는 비탄성 와이어인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 다수의 전왜 폴리머층의 미팽창 상태에서 상기 폴리머 적층체의 최상단 및 최하단 사이의 거리가 유지되도록 상기 두 개의 지지 플레이트를 연결할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하며, 도면 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일하거나 유사한 구성 요소를 지칭하고 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다층 폴리머 액추에이터의 단층(single layer) 구조를 도시한 것이다.
도시된 바와 같이, 원형의 전왜 폴리머층(10)의 상단 및 하단에 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)이 원형으로 코팅되어 있으며, 이들 전극의 반경은 폴리머 필름의 반경과 일치한다. 즉, 전왜 폴리머층(10)의 외주와 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)의 외주가 일치한다.
또한, 제1 전극(20) 및 제2 전극(30)에는 전극 재료가 코팅되지 않은 비전극 영역(25, 35)이 존재하며, 당해 전왜 폴리머층(10)의 외주에 접하여 내측으로 요입된 리세스의 형태를 취하고 있다. 이들 비전극 영역(25, 35)은 원형의 전왜 폴리머층(10)의 상단 및 하단에 대하여 수직 방향(두께 방향)에서 바라볼 때 제1 전극 및 제2 전극 상호간에 중첩되지 않도록 위치하며, 바람직하게는 폴리머 필름의 중심을 기준으로 상호 대향하도록 배치할 수 있다.
도 4a는 도 3의 단층 폴리머 액추에이터를 기본 구조로 하여 이를 확장한 다층 폴리머 적층체(40)를 구성하기 위한 조립도이다.
도시된 바와 같이, 다수의 원형 전왜 폴리머층(10)이 수직으로 적층되고, 이들 폴리머층 사이에 다수의 제1 전극층(20) 및 제2 전극층(30)이 교대로 개재된다. 그리고, 이들 전극층(20, 30)은 수직으로 전극층 상호간에 중첩되지 않는 비전극 영역(25, 35)을 각각 구비하며, 이는 도 3에서 설명한 바와 같다.
이러한 다층 폴리머 적층체(40)를 실제로 제작함에 있어서, 전왜 폴리머층을 층별로 한장씩 적층하면서 각각에 전극층을 도포할 수 있으나, 예컨대, 10층 단위로 적층체를 제작하고 이어서 단위 적층체를 상하 수직으로 결합하여 보다 다층의 적층체를 구성하는 것이 바람직하다.
도 4b는 도 4a의 다층 폴리머 적층체(40)에 연결 도체(50, 50')를 삽입하여 제1 전극 및 제2 전극을 각각 전기적으로 연결한 상태도이다.
도시된 바와 같이, 비전극 영역(25, 35)이 형성된 제1 전극층(20) 및 제2 전극층(30) 구조에 따라, 제2 전극층의 비전극 영역 (35) 내부를 수직으로 관통하여 제1 연결 도체(50)를 삽입함으로써, 수직으로 적층된 다수의 제1 전극층(20)을 연결할 수 있다. 마찬가지로, 상기 제1 전극층의 비전극(25) 내부를 수직으로 관통하여 제2 연결 도체(50')를 삽입함으로써, 복수의 제2 전극층(30)을 제2 연결 도체에 접속할 수 있다. 이 때, 비전극 영역(25, 35)을 사전에 연결 도체(50, 50')의 수직 단면보다 넓게 형성함으로써, 제1 전극 및 제2 전극 사이의 단락을 방지할 수 있음을 이해할 것이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다층 폴리머 액추에이터의 사시도이다.
도 5a에 도시된 바와 같이, 전술한 도 4a 및 도 4b의 다층 폴리머 적층체(40)의 상단 및 하단에 이를 지지하는 두 개의 지지 플레이트(60)가 설치되어 있으며, 이에 따라 지지 플레이트(60)는 다층 폴리머 적층체(40)의 최상단 및 최하단 폴리머층(도 4b의 10)에 접한다.
지지 플레이트(60)는 다층 폴리머의 외주보다 더 넓은 원판 형상을 취하고 있으며, 주연을 따라 복수개의 와이어 연결구(62)가 형성되어 있다. 와이어 연결구(62)에는 상기 두 개의 지지 플레이트(60)를 지지하는 와이어(70)가 연결되어, 플레이트간 거리를 일정하게 유지한다. 와이어(70)에 의해 연결되는 지지 플레이트간 거리는 와이어의 장력이 다층 폴리머 적층체에 인가되지 않도록, 전압 미인가 상태에서 다층 폴리머 적층체(40)의 높이, 즉, 다층 폴리머 적층체의 최상단 및 최하단 사이의 거리로 설정하는 것이 바람직하다.
와이어(70)는 다층 폴리머 적층체(40)에 적층된 복수개의 전왜 폴리머층이 전왜 변형되어 측면으로 팽창할 때(도 5의 상방 및 하방에 해당함), 전왜 폴리머층의 외주를 따라 만곡됨으로써 상기 플레이트간 거리를 단축시킨다. 즉, 와이어(70)의 만곡 변형에 의하여 전왜 폴리머층의 측면 팽창력이 수직 수축력으로 변환되며, 이를 위하여 비탄성, 즉 비신축성 와이어를 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 와이어를 대신하여, 선이 아닌 면(面) 형태로 다층 폴리머 적층체의 외주를 둘러싸면서 양 지지플레이트를 연결하는 비탄성 연결 부재(연결 수단)를 사용할 수 있으며, 이러한 면상 부재의 만곡 변형에 의하여 측면 팽창력을 수직 수축력으로 변환할 수 있다.
또한, 지지 플레이트(60)에는 다층 폴리머 적층체(40) 내부에 형성된 비전극 영역(도 4b의 25, 35)에 대응하는 위치에 연결 도체용 관통홀(64, 64')이 형성되어 있다. 따라서, 도 4b에서 기 설명한 바와 같이, 지지 플레이트(60)의 조립이 완료된 상태에서 제1 전극 및 제2 전극에 각각 전압을 인가하기 위한 연결 도체, 예컨대, 리드선을 삽입할 수 있다.
한편, 도 5b는 전압이 미인가된 상태에서 와이어가 폴리머 적층체의 외주에 접하도록 와이어 연결구(62)가 배치되어 있으며, 이에 따라 전압 인가와 동시에 와이어 만곡이 일어날 수 있다.
도 6은 도 5a에 도시된 다층 폴리머 액추에이터의 측단면도로서, 전압 인가전의 상태 (a) 및 전압 인가후의 상태 (b)가 각각 도시되어 있다.
먼저, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 제1 연결도체(50) 및 제2 연결도체(50')에 전압이 인가되지 않으면, 제1 전극(20) 및 제2 전극(30) 사이에 전위차가 발생하지 않기 때문에 전왜 폴리머층(10)은 전왜 변형이 일어나지 않는다.
이어서, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이, 제1 연결도체(50) 및 제2 연결도체(50')에 전압이 인가되어 제1 전극(20) 및 제2 전극(30) 사이에 전위차가 발생하면, 전왜 폴리머층(10)이 전왜 변형을 일으킨다. 즉, 전왜 폴리머층(10)은 평면 방향으로 측면 팽창하고(도 6의 상방 및 하방에 해당함), 그 두께도 함께 감소한다. 그러나, 단일 폴리머층의 두께가 감소한 것만으로는 원하는 수축력을 얻을 수 없다.
그런데, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 일정 길이의 와이어(70)가 지 지 플레이트(60) 사이를 구속하고 있기 때문에, 전왜 폴리머층(10)이 측면으로 팽창하여 와이어(70)가 일정 시점에서 다층 폴리머 적층체(40)의 외주에 접하게 된다. 이어서, 전왜 폴리머층의 측면 팽창이 더 진행하면 와이어의 만곡이 일어나며, 이에 따라 플레이트 간 거리는 감축된다. 이와 같이 플레이트간 거리의 감축을 통해 보다 큰 수축력을 발생시킬 수 있다.
한편, 와이어(70)가 다층 폴리머 적층체(또는 전왜 폴리머층)의 외주에 접하는 시점과 관련하여, 도 5a에 도시된 바와 같이 다층 폴리머 적층체의 외주로부터 일정한 간격을 두고 와이어 연결구(62)를 배치하여 일정 시점이후부터 와이어의 만곡이 일어나도록 할 수 있다. 대안으로서, 전압이 미인가된 상태에서 도 5b에 도시된 바와 같이 와이어가 폴리머 적층체의 외주에 접하도록 와이어 연결구(62)를 배치하여 전압 인가와 동시에 와이어 만곡이 일어나도록 할 수 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 여타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 예컨대, 본 발명에서는 원형의 폴리머 적층체를 예시하였으나, 폴리머층의 평면 형태는 정방형 또는 여타의 형태로 자유롭게 변경할 수 있다. 다만, 측면 전체에 걸쳐 동일한 팽창력을 유도하고, 이를 효과적으로 수축력으로 변환하기 위해서는 원형의 다층 폴리머 적층체가 바람직할 것이다. 따라서, 본 발명의 보호 범위는 이하의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 지지 플레이트와 이를 연결하는 와이어를 통해 폴리머 액추에이터의 측면 팽창력을 수축력으로 변환할 수 있으며, 특히 지지 플레이트가 전왜 폴리머층을 상하에서 수직으로 지지함에 따라 전압 인가시 전왜 폴리머층의 중심이 부풀어 오르는 현상을 효과적으로 억제하여, 측면 팽창을 보다 효과적으로 유도할 수 있다.
또한, 다층 폴리머 액추에이터에서 복수개의 전극과 연결 도체를 연결하기 위한 구조를 돌출시키지 아니하고, 전극의 외주로부터 요입된 비전극 영역을 통해 전극을 연결토록 형성함으로써, 종래 기술에서 문제된 전극과 폴리머층의 경계 영역을 제거하여 전극 및 폴리머층의 외주를 서로 일치하게 제작할 수 있으며, 이에 따라 폴리머층의 측면 팽창력이 외주로 보다 용이하게 전달될 수 있다.

Claims (9)

  1. 전왜 폴리머의 팽창력을 수축력으로 변환하는 다층 폴리머 액추에이터로서,
    수직으로 적층된 다수의 전왜 폴리머층과,
    상기 다수의 전왜 폴리머층 사이에 교대로 개재되는 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층과,
    상기 다수의 전왜 폴리머층, 제1 전극층 및 제2 전극층으로 이루어진 폴리머 적층체의 최상단 및 최하단에 접하는 두 개의 지지 플레이트와,
    상기 두 개의 지지 플레이트를 연결하여 플레이트간 거리를 유지하며, 상기 다수의 전왜 폴리머층이 전왜 변형되어 측면으로 팽창할 때 그 외주를 따라 만곡되어 상기 플레이트간 거리를 단축시키는 연결 수단
    을 포함하는 다층 폴리머 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층에 각각 전기적으로 연결되어, 상기 전왜 폴리머층을 전왜 변형시키기 위한 전압이 인가되는 도체부
    를 더 포함하는 다층 폴리머 액추에이터.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 다수의 제1 전극층 및 제2 전극층은 그 외주가 상기 전왜 폴리머층의 외주와 일치하며, 수직 방향으로 상기 제1 전극층과 제2 전극층 상호간에 중첩되지 않는 비전극 영역이 각각 형성되는 것인 다층 폴리머 액추에이터.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 전극층 및 제2 전극층의 비전극 영역은 상기 전왜 폴리머층의 외주에 접하여 내측으로 요입된 리세스인 다층 폴리머 액추에이터.
  5. 제3항에 있어서, 상기 도체부는
    상기 제2 전극층의 비전극 영역 내부를 수직으로 관통하여 상기 다수의 제1 전극층을 전기적으로 연결하는 제1 연결 도체와,
    상기 제1 전극층의 비전극 영역 내부를 수직으로 관통하여 상기 다수의 제2 전극층을 전기적으로 연결하는 제2 연결 도체
    를 포함하는 것인 다층 폴리머 액추에이터.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결 수단은 상기 두 개의 지지 플레이트를 연결하는 비탄성 와이어인 다층 폴리머 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결 수단은 상기 다수의 전왜 폴리머층의 미팽창 상태에서 상기 폴리 머 적층체의 최상단 및 최하단 사이의 거리가 유지되도록 상기 두 개의 지지 플레이트를 연결하는 것인 다층 폴리머 액추에이터.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 다수의 전왜 폴리머층은 원형인 다층 폴리머 액추에이터.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결 수단은 상기 폴리머 적층체의 외주를 둘러싸면서 상기 두 개의 지지 플레이트를 연결하는 비탄성 면상 부재인 다층 폴리머 액추에이터.
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