專(zhuān)利名稱(chēng)：高分子促動(dòng)器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有電解質(zhì)層和設(shè)置在電解質(zhì)層的兩面的一對(duì)電極層，并且如果在一對(duì)電極層之間付與電壓就彎曲的高分子促動(dòng)器。
背景技術(shù)：
在下列專(zhuān)利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了涉及高分子促動(dòng)器的發(fā)明。高分子促動(dòng)器具有電解質(zhì)層和設(shè)置在電解質(zhì)層的兩面的一對(duì)電極層。而且，如果在一對(duì)電極層之間付與電壓，則能夠使高分子促動(dòng)器彎曲?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)(專(zhuān)利文獻(xiàn))專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2008-148452號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2008-211918號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，可知，如果用DC驅(qū)動(dòng)或周期非常長(zhǎng)的電壓波形驅(qū)動(dòng)高分子促動(dòng)器，則伴隨著在電解質(zhì)層和電極層之間移動(dòng)的離子的活動(dòng)，有時(shí)離子液體會(huì)從電極層表面滲出。這樣，當(dāng)離子液體從電極層表面滲出時(shí)，對(duì)高分子促動(dòng)器付與電壓的端子部和電極層之間的導(dǎo)通性將惡化，高分子促動(dòng)器的工作將下降，最壞的時(shí)候，會(huì)有高分子促動(dòng)器不工作的問(wèn)題。另外，由于離子從電極層表面滲出，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生對(duì)高分子促動(dòng)器的周邊部分的腐蝕或氧化、絕緣破壞等不良影響。另外，可知，離子的滲出現(xiàn)象是在使高分子促動(dòng)器向某一方向彎曲時(shí)，特別的，只從一方的電極層表面產(chǎn)生，從另一方的電極層表面幾乎不產(chǎn)生。因此，本發(fā)明解決上述現(xiàn)有技術(shù)的課題，特別是以提供一種即使離子從電極層表面滲出時(shí)也能夠使高分子促動(dòng)器的電極層和端子部之間的導(dǎo)通性良好的高分子促動(dòng)器裝置為目的。用于解決問(wèn)題的手段本發(fā)明的高分子促動(dòng)器裝置具有高分子促動(dòng)器，具有電解質(zhì)層及設(shè)置在所述電解質(zhì)層的厚度方向的兩面的一對(duì)電極層，在對(duì)所述一對(duì)電極層之間付與電壓時(shí)彎曲；以及端子部，用于對(duì)所述高分子促動(dòng)器付與電壓，其特征在于所述高分子促動(dòng)器具有變形部和支承部，在所述高分子促動(dòng)器的所述支承部的至少一方的電極層和所述端子部之間夾著導(dǎo)電性多孔材料。由此，能夠通過(guò)導(dǎo)電性多孔材料來(lái)吸收從電極層表面滲出的離子，能夠使高分子促動(dòng)器的電極層和端子部之間的導(dǎo)通性良好。另外，能夠抑制對(duì)于端子部或端子部周邊的腐蝕等不良影響。
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在本發(fā)明中，較為理想的是，在負(fù)極側(cè)的所述端子部和所述電極層之間夾著所述導(dǎo)電性多孔材料。另外，在本發(fā)明中，較為理想的是，在向所述一對(duì)電極層之間施加電壓后所述高分子促動(dòng)器彎曲時(shí)，在朝向外側(cè)的電極層和所述端子部之間夾著所述導(dǎo)電性多孔材料。在陽(yáng)離子由于施加電壓而移動(dòng)的負(fù)極側(cè)或在彎曲時(shí)膨脹較大的外側(cè)的電極層，容易發(fā)生離子的滲出現(xiàn)象。因此，通過(guò)在朝向負(fù)極側(cè)的電極層側(cè)或朝向彎曲時(shí)的外側(cè)的電極層側(cè)設(shè)置導(dǎo)電性多孔材料，能夠有效地使高分子促動(dòng)器的電極層和端子部之間的導(dǎo)通性良好。另外，在本發(fā)明中，較為理想的是，在雙方所述電極層和所述端子部之間夾著所述導(dǎo)電性多孔材料。由此，能夠通過(guò)導(dǎo)電性多孔材料妥當(dāng)?shù)匚諒母麟姌O層表面滲出的離子， 能夠使高分子促動(dòng)器的電極層和端子部之間的導(dǎo)通性良好。這樣，在雙方向設(shè)置導(dǎo)電性多孔材料的方式，例如有時(shí)在雙方向上進(jìn)行DC驅(qū)動(dòng)的情況下或以低頻率進(jìn)行AC驅(qū)動(dòng)的情況下或者在離子滲出的電極層側(cè)不明時(shí)是有效的。另外，在本發(fā)明中，較為理想的是，所述導(dǎo)電性多孔材料設(shè)置在從所述支承部到所述變形部的電極層表面。由此，能夠通過(guò)導(dǎo)電性多孔材料吸收從變形部的電極層表面滲出的離子，能夠更有效地抑制對(duì)于高分子促動(dòng)器的周邊部分的腐蝕等不良影響。另外，在高分子促動(dòng)器從動(dòng)作狀態(tài)返回到非動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，例如如果在電極層之間提供反向電位，則能夠在某種程度上使被導(dǎo)電性多孔材料吸收的離子再返回到高分子促動(dòng)器內(nèi)部，所以即使反復(fù)的使用也能夠抑制高分子促動(dòng)器的特性退化。另外，在本發(fā)明中，較為理想的是，與設(shè)置在所述支承部的所述導(dǎo)電性多孔材料相比，設(shè)置在所述變形部的所述導(dǎo)電性多孔材料受到通過(guò)外力更容易變形。例如，設(shè)置在所述變形部的所述導(dǎo)電性多孔材料的厚度比設(shè)置在所述支承部的所述導(dǎo)電性多孔材料的厚度薄是優(yōu)選的?；蛘撸O(shè)置在所述變形部的所述導(dǎo)電性多孔材料的空隙率比設(shè)置在所述支承部的所述導(dǎo)電性多孔材料的空隙率大是優(yōu)選的。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的高分子促動(dòng)器，能夠使高分子促動(dòng)器的電極層和端子部之間的導(dǎo)通性良好。而且，能夠抑制對(duì)于端子部或端子部周邊的腐蝕等不良影響。


圖1是從厚度方向切斷第一實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器裝置的縱剖視圖。圖2是從厚度方向切斷第二實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器裝置的縱剖視圖。圖3是從厚度方向切斷第三實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器裝置的縱剖視圖。圖4是替換了圖1至圖3中支承部相對(duì)于高分子促動(dòng)器的位置的實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器裝置的縱剖視圖。
具體實(shí)施例方式圖1是從厚度方向切斷第一實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器裝置的縱剖視圖剖視圖，圖 2是從厚度方向切斷第二實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器裝置的縱剖視圖剖視圖，圖3是從厚度方向切斷第三實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器裝置的縱剖視圖。
本實(shí)施方式的高分子促動(dòng)器10具有電解質(zhì)層11、在電解質(zhì)層11的厚度方向(Z方向)的兩側(cè)表面上形成的電極層12、13。在本實(shí)施方式中，能夠提示包括電解質(zhì)層11和電極層12、13的高分子促動(dòng)器10， 該電解質(zhì)層11具有離子液體和基礎(chǔ)聚合物，該電極層12、13具有碳納米管等導(dǎo)電性填充料、離子液體及基本聚合物。作為基本聚合物，能夠提示聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。如圖1所示，由電解質(zhì)層11和在電解質(zhì)層11的兩個(gè)表面上具有電極層12、13的剖面結(jié)構(gòu)形成的高分子促動(dòng)器10，是長(zhǎng)度方向(Y方向)的尺寸與寬度方向(X方向)的尺寸及厚度方向(Z方向)的尺寸長(zhǎng)的長(zhǎng)方形狀。如圖1所示，例如在高分子促動(dòng)器10的Y方向的一端部是支承部14，固定支承在固定部15上。而且，設(shè)置在固定部15的表面的端子部16、17和高分子促動(dòng)器10的支承部 14的電極層12、13電連接。另外，在圖1中，通過(guò)固定部15固定支承高分子促動(dòng)器10，在固定部15表面上通過(guò)涂層或電鍍等形成端子部16、17，但是，例如也可以是通過(guò)金屬板形成端子部16、17并通過(guò)端子部16、17固定支承高分子促動(dòng)器10的方式。在其他的實(shí)施方式中也一樣。如果在構(gòu)成高分子促動(dòng)器10的電極層12、13之間施加電壓，則在第一電極層12 側(cè)和第二電極層13側(cè)，會(huì)產(chǎn)生膨脹差，產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，從固定部15在Y方向上較長(zhǎng)地突出的變形部18例如向上方向彎曲?！霸趫D1所示的實(shí)施方式中，端子部16是負(fù)極，端子部17是正極。因此，電解質(zhì)層 11內(nèi)的陽(yáng)離子由于施加電壓而向第一電極層12側(cè)移動(dòng)。此時(shí)，如果假定陽(yáng)離子比陰離子大，則在偏向第一電極層12側(cè)的位置體積將膨脹。即，在第一電極層12側(cè)產(chǎn)生膨脹應(yīng)力并基于該膨脹應(yīng)力發(fā)生膨脹應(yīng)變，因此對(duì)高分子促動(dòng)器10生產(chǎn)彎曲應(yīng)力，如圖1所示，高分子促動(dòng)器10向上方彎曲。彎曲時(shí)，如圖1所示，作為負(fù)極側(cè)的第一電極層12側(cè)變?yōu)橥鈧?cè)。當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間保持此彎曲狀態(tài)時(shí)，有時(shí)離子液體會(huì)被擠壓到外側(cè)并從第一電極層12的表面滲出。在本實(shí)施方式中，如圖1所示，在高分子促動(dòng)器10的支承部14的第一電極層12 和端子部16之間夾著導(dǎo)電性多孔材料20。由此，即使離子液體從第一電極層12的表面滲出也能夠通過(guò)導(dǎo)電性多孔材料20來(lái)吸收，能夠良好地保持第一電極層12和端子部16之間的導(dǎo)電性。另外，因?yàn)槟軌蛞种齐x子液體滲出到端子部16，所以能夠抑制端子部16或端子部周邊的腐蝕、氧化、絕緣破壞等不良影響。導(dǎo)電性多孔材料20也可以以片狀形成或者通過(guò)涂敷等在端子部16的表面或第一電極層12的表面直接形成。另外，導(dǎo)電性多孔材料20與有無(wú)粘接性無(wú)關(guān)。當(dāng)導(dǎo)電性多孔材料20沒(méi)有粘接能力時(shí)，可以將導(dǎo)電性粘接劑涂敷在導(dǎo)電性多孔材料20和端子部16之間或?qū)щ娦远嗫撞牧?0和第一電極層12之間，也可以是在夾著導(dǎo)電性多孔材料20的狀態(tài)下， 在第一電極層12和端子部16之間稍微施加壓力來(lái)保持的方式。另外，當(dāng)使用形成為片狀的物體作為導(dǎo)電性多孔材料20時(shí)，通過(guò)在向各個(gè)方向拉伸10%左右的狀態(tài)下粘貼，能夠不大幅破壞導(dǎo)電性而使孔擴(kuò)大從而有效地利用多孔性。對(duì)于導(dǎo)電性多孔材料20，可以例示出丙烯酸類(lèi)導(dǎo)電粘接片(例如，索尼化工與信息元件公司的型號(hào)T4420W)、導(dǎo)電硅橡膠(例如信越化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社的EC系列)、導(dǎo)電性環(huán)氧樹(shù)脂、在導(dǎo)電硅(例如GE東芝硅株式會(huì)社的KE16-508)中添加硅發(fā)泡劑的物質(zhì)、將科琴黑(例如Ketjen Black International株式會(huì)社制)與溶劑及樹(shù)脂粘接劑一起涂敷在多孔樹(shù)脂(聚四氟乙烯(PTFE)及聚偏氟乙烯(PVDF))或者多孔纖維素上的物質(zhì)，或者多孔導(dǎo)電性高分子等。在圖2所示的實(shí)施方式中，將導(dǎo)電性多孔材料20a延伸設(shè)置成達(dá)到變形部18的第一電極層12的表面。由此，能夠通過(guò)導(dǎo)電性多孔材料20a吸收從變形部18的第一電極層 12表面滲出的離子液體，能夠有效地抑制對(duì)于高分子促動(dòng)器10的周邊部分的腐蝕等不良影響。另外，在高分子促動(dòng)器10從動(dòng)作狀態(tài)(參照?qǐng)D1所示的虛線(xiàn)的彎曲狀態(tài))返回到非動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，例如，如果在電極層12、13之間提供反向電位，則能夠在某種程度上使被導(dǎo)電性多孔材料20吸收的離子液體再返回到電解質(zhì)層11內(nèi)部，所以即使通過(guò)反復(fù)的使用也能夠抑制高分子促動(dòng)器10的特性劣化。另外，如圖2所示，較為理想的是，使設(shè)置在變形部18的導(dǎo)電性多孔材料20a的厚度Hl形成得比設(shè)置在支承部14的導(dǎo)電性多孔材料20b的厚度H2薄。由此，導(dǎo)電性多孔材料20a難以阻礙變形部18的動(dòng)作，能夠使變形部18恰當(dāng)?shù)貜澢?。?dǎo)電性多孔材料20a的厚度Hl是5μπι至20μπι左右，導(dǎo)電性多孔材料20b的厚度H2是50 μ m至200 μ m左右。另外，通過(guò)使設(shè)置在變形部18的導(dǎo)電性多孔材料20a的空隙率比設(shè)置在支承部14 的導(dǎo)電性多孔材料20b的空隙率大，能夠使導(dǎo)電性多孔材料20a低剛性化，因此導(dǎo)電性多孔材料20a難以阻礙變形部18的動(dòng)作，能夠使變形部18恰當(dāng)?shù)貜澢?。此時(shí)，能夠使設(shè)置在變形部18的導(dǎo)電性多孔材料20a膜厚和設(shè)置在支承部14的導(dǎo)電性多孔材料20b的膜厚為相同程度?？障堵实恼{(diào)整可以通過(guò)調(diào)整孔數(shù)或孔徑來(lái)進(jìn)行。接著，在圖3所示的實(shí)施方式中，不僅高分子促動(dòng)器10的支承部17的第一電極層 12和端子部16之間夾著導(dǎo)電性多孔材料20，而且第二電極層13和端子部17之間也夾著導(dǎo)電性多孔材料20。由此，如離子液體不僅第一電極層12表面滲出，也從第二電極層13表面滲出時(shí)， 或者如離子液體是從第一電極層12、第二電極層13中的哪一側(cè)滲出不明時(shí)，能夠良好地保持各電極層12、13和端子部16、17之間的導(dǎo)電性。如上所述，離子液體有時(shí)從當(dāng)變形部18彎曲時(shí)變?yōu)橥鈧?cè)的負(fù)極側(cè)的第一電極層 12滲出。此時(shí)，離子液體不從作為正極側(cè)的第二電極層13滲出(或者，滲出量極少)。因此，當(dāng)如DC驅(qū)動(dòng)時(shí)，只要如圖1或圖2所示那樣，僅在成為負(fù)極的第一電極層12和端子部 16之間夾著導(dǎo)電性多孔材料20就足夠了，但是在如圖3所示那樣進(jìn)行AC驅(qū)動(dòng)，調(diào)換電極層的極性，并使高分子促動(dòng)器10的變形部18在圖示上側(cè)和圖示下側(cè)交替彎曲變形時(shí)，離子液體有時(shí)從第一電極層12的表面及第二電極層13的表面雙方滲出。因此，如圖3所示，通過(guò)不僅在第一電極層12和端子部16之間夾有導(dǎo)電性多孔材料20，也在第二電極層13和端子部17之間夾著導(dǎo)電性多孔材料20，由此即使離子液體從各電極層12、13的表面滲出，也能夠良好地保持雙方電極層12、13和端子部16、17之間的導(dǎo)電性。另外，如上所述，當(dāng)進(jìn)行AC驅(qū)動(dòng)時(shí)，位于端子部16之間的導(dǎo)電性多孔材料20吸收在第一電極層12是負(fù)極時(shí)滲出的離子液體，但該吸收到的離子液體在第一電極層12變?yōu)檎龢O后會(huì)某種程度地返回到高分子促動(dòng)器10內(nèi)。而且通過(guò)如圖2那樣將導(dǎo)電性多孔材料 20設(shè)置為到達(dá)變形部18，即在圖3中，通過(guò)在變形部18的上下(在第一電極層12和第二
6電極層13的每個(gè)表面)設(shè)置導(dǎo)電性多孔材料20，由此即使通過(guò)AC驅(qū)動(dòng)的反復(fù)也能夠抑制高分子促動(dòng)器10的特性劣化。例如當(dāng)有時(shí)在雙方向上進(jìn)行DC驅(qū)動(dòng)的情況下或以低頻率進(jìn)行AC驅(qū)動(dòng)的情況下， 在滲出離子液體的電極層側(cè)不明的時(shí)，圖3的結(jié)構(gòu)是有效的。在圖1至圖3所示的實(shí)施方式中，任一個(gè)都是以高分子促動(dòng)器10的某一方的端部作為支承部14來(lái)進(jìn)行固定支承的方式，但是，例如也可以如圖4那樣，在高分子促動(dòng)器10 的大致中間位置設(shè)置固定部15，在高分子促動(dòng)器10兩側(cè)成為變形部18、18的方式(蝶形)， 該固定部15在表面上具有端子部16、17，。另外，代替如上所述，電解質(zhì)層11也可以是包含離子交換樹(shù)脂、含有鹽的分極性有機(jī)溶媒或作為離子液體的液狀有機(jī)化合物的物品。例如，離子交換樹(shù)脂是陽(yáng)離子交換樹(shù)脂。由此，陰離子被固定，陽(yáng)離子能夠自由移動(dòng)。作為陽(yáng)離子交換樹(shù)脂，較為理想的是能夠使用在聚乙烯、聚苯乙烯、氟樹(shù)脂等樹(shù)脂中導(dǎo)入磺基、羧基等官能團(tuán)的物質(zhì)。另外，電極層12、13，可以形成為使與電解質(zhì)層11相同的樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中混合導(dǎo)電性填充料的結(jié)構(gòu)。作為導(dǎo)電性填充料，可以提示出碳納米管或碳納米纖維等。例如，通過(guò)將電解質(zhì)片和夾著導(dǎo)電填充料的電極層片重合可以形成三層結(jié)構(gòu)薄膜的高分子促動(dòng)器10。另外，在所述的結(jié)構(gòu)，作為負(fù)極的第一電極層12在變形部18彎曲時(shí)位于外側(cè)，但并不是僅限定于此方式。符號(hào)說(shuō)明10高分子促動(dòng)器，11電解質(zhì)層，12第一電極層，13第二電極層，14 支承部，15 固定部，16、17 端子部，18 變形部，20,20a,20b 導(dǎo)電性多孔材料。
權(quán)利要求
1.一種高分子促動(dòng)器裝置，具有高分子促動(dòng)器，具有電解質(zhì)層及設(shè)置在所述電解質(zhì)層的厚度方向的兩面上的一對(duì)電極層，在對(duì)所述一對(duì)電極層之間付與電壓時(shí)彎曲；以及端子部，用于向所述高分子促動(dòng)器付與電壓，該高分子促動(dòng)器裝置的特征在于所述高分子促動(dòng)器具有變形部和支承部，在所述高分子促動(dòng)器的所述支承部的至少一方的電極層和所述端子部之間夾著導(dǎo)電性多孔材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高分子促動(dòng)器裝置，其特征在于，在負(fù)極側(cè)的所述端子部和所述電極層之間，夾著所述導(dǎo)電性多孔材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高分子促動(dòng)器裝置，其特征在于，在向所述一對(duì)電極層之間施加電壓后所述高分子促動(dòng)器彎曲時(shí)，在朝向外側(cè)的電極層和所述端子部之間夾著所述導(dǎo)電性多孔材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高分子促動(dòng)器裝置，其特征在于，在雙方的所述電極層和所述端子部之間夾著所述導(dǎo)電性多孔材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的高分子促動(dòng)器裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電性多孔材料設(shè)置在從所述支承部到所述變形部的電極層表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求5記載的高分子促動(dòng)器裝置，其特征在于，與設(shè)置在所述支承部的所述導(dǎo)電性多孔材料相比，設(shè)置在所述變形部的所述導(dǎo)電性多孔材料受到外力更容易變形。
7.根據(jù)權(quán)利要求6記載的高分子促動(dòng)器裝置，其特征在于，設(shè)置在所述變形部的所述導(dǎo)電性多孔材料的厚度比設(shè)置在所述支承部的所述導(dǎo)電性多孔材料的厚度薄。
8.根據(jù)權(quán)利要求6記載的高分子促動(dòng)器裝置，其特征在于，設(shè)置在所述變形部的所述導(dǎo)電性多孔材料的空隙率比設(shè)置在所述支承部的所述導(dǎo)電性多孔材料的空隙率大。
全文摘要
以提供一種即使離子從電極層表面滲出時(shí)也能夠使高分子促動(dòng)器的電極層和端子部之間的導(dǎo)通性良好的高分子促動(dòng)器裝置為目的。該高分子促動(dòng)器裝置具有高分子促動(dòng)器(10)，具有電解質(zhì)層(11)及設(shè)置在電解質(zhì)層(11)的厚度方向的兩面上的一對(duì)電極層(12)、(13)，當(dāng)在所述一對(duì)電極層之間付與電壓時(shí)彎曲；以及端子部(16)、(17)，用于向所述高分子促動(dòng)器(10)付與電壓，所述高分子促動(dòng)器(10)具有變形部(18)和支承部(14)，在作為所述高分子促動(dòng)器(10)的所述支承部(14)的負(fù)極側(cè)的第一電極層(12)和端子部(16)之間夾著導(dǎo)電性多孔材料(20)。
文檔編號(hào)H02N11/00GK102342013SQ201080010240
公開(kāi)日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2010年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月26日
發(fā)明者高橋功 申請(qǐng)人:阿爾卑斯電氣株式會(huì)社