高分子致動器及高分子致動器搭載設備制造技術

本發明專利技術尤其以提供一種改良支承部的結構且提高了致動器特性的高分子致動器為目的。該高分子致動器（１０）具有電解質層（１１）和在電解質層（１１）的兩面設置的一對電極（１２、１２），且在對所述一對電極（１２、１２）間施加電壓時產生變形，其中，所述高分子致動器（１０）具備支承部（１３）和變形部（１４），所述支承部（１３）處的所述電極（１２、１２）間的間隔比所述變形部（１４）處的所述電極（１２、１２）間的間隔大。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及在對電極間施加電位差時就產生變形的致動器，尤其涉及伴隨電場引 起的離子的移動產生變形的高分子致動器。
技術介紹
以往，作為高分子致動器之一，公知有具備離子交換樹脂層和在該離子交換樹脂 層的表面以相互絕緣的狀態形成的金屬電極層的離子傳導致動器(例如，下述專利文獻 1)。該高分子致動器通過在金屬電極層之間施加電位差而在離子交換樹脂層上產生彎曲及 變形，從而作為致動器發揮功能。另外，還公知有將由離子液體和碳素納米管構成的凝膠用于電極層的致動器(例 如，下述專利文獻2)。專利文獻1 日本特開平11-235064號公報專利文獻2 日本特開2005-176428號公報圖6示出由基底基板4的連接部如等夾持構成圖5所示的高分子致動器1的電 極3、3的上下面、將高分子致動器1的端部固定支承的狀態。然而，當這樣由基底基板4夾持高分子致動器1等而對高分子致動器1沿厚度方 向施加強壓力時，由于高分子致動器1由軟的材質構成，因此電極3及電解質層2被壓潰而 電極3、3的間隔T1變小。由于該間隔減小了的支承部的電場強度比變位動作部的電場強度 提高，因此離子移動容易集中，其結果是，產生伴隨動作變位量、變位的驅動力降低等問題。 并且，由于間隔Tl減少而絕緣性容易被損壞，且恒定的漏泄電流增加，產生消耗電力增加、 伴隨彎曲變位量及彎曲的驅動力降低等致動器特性降低的問題。
技術實現思路
因此，本專利技術用于解決上述現有的問題，尤其以提供一種改良支承部的結構且提 高了致動器特性的高分子致動器為目的。本專利技術提供一種高分子致動器，其具有電解質層和在所述電解質層的厚度方向的 兩面設置的一對電極，且在對所述一對電極間施加電壓時產生變形，所述高分子致動器的 特征在于，所述高分子致動器具備支承部和變形部，所述支承部處的所述電極間的間隔比所 述變形部處的所述電極間的間隔大。由此，在由基底基板的連接部夾持支承部而將支承部固定時等，即使對支承部沿 厚度方向作用有壓力，也能夠容易將支承部的電極間的間隔保持得比以往寬，能夠抑制向 支承部的無用的離子移動的集中、抑制漏泄電流的增加等。因此，與以往相比，能夠使伴隨 變位動作量、變位的驅動力變大，并且，能夠實現可減少消耗電力等致動器特性的提高。在本專利技術中，優選所述支承部處的所述電解質層的厚度比所述變形部處的所述電 解質層的厚度大。由此，即使沿厚度方向作用強壓力，也能夠通過簡單的方式更加有效地抑制電極間的間隔的減少，能夠實現致動器特性的提高。另外，在本專利技術中，優選所述支承部處的所述電極的厚度比所述變形部處的所述 電極的厚度大。由此，即使沿厚度方向作用強壓力，支承部的電極受到的力增加，支承部的 電解質層也難以被壓潰。因此，與以往相比，能夠有效地抑制向支承部的無用的離子移動的 集中、抑制電極間的間隔的減少，能夠更適當地實現致動器的特性的提高。另外，本專利技術提供具備所述高分子致動器的設備，其特征在于，通過利用導電固定 構件支承所述高分子致動器的所述支承部來固定所述高分子致動器，并且向所述電極通 電。以所述支承部的厚度尺寸比其未被固定的狀態下的厚度尺寸小的方式對所述支承部施 加壓力而進行支承。在本專利技術中，對支承部沿厚度方向施加壓力，即使電解質層及電極沿厚度方向被 略微壓潰，與以往相比，也能夠將支承部處的電極間的間隔保持得比以往大。因此，與以往 相比，能夠通過簡單的結構適當地實現致動器特性的提高。(專利技術效果)根據本專利技術的高分子致動器，在由基底基板的連接部夾持支承部而將支承部固定 時等，即使對支承部沿厚度方向作用有壓力，也能夠容易將支承部的電極間的間隔保持得 比以往寬，能夠抑制向支承部的無用的離子移動的集中、抑制漏泄電流的增加等。因此，與 以往相比，能夠使伴隨變位動作量、變位的驅動力變大，并且，能夠實現能夠減少消耗電力 等致動器特性的提高。具體實施例方式圖1是從厚度方向剖開本實施方式的高分子致動器的剖視圖，圖2是將圖1所示 的高分子致動器的支承部固定支承后的剖視圖。圖3、圖4是表示本實施方式的變形例的高 分子致動器的剖視圖。本實施方式的高分子致動器10具備電解質層11、在電解質層11的厚度方向的兩 側表面形成的電極12、12。電解質層11例如包括離子交換樹脂、含有鹽的分極性有機溶劑或作為離子液體 的液態有機化合物。離子交換樹脂優選為陽離子交換樹脂。由此，固定陰離子，且陽離子能 夠自由地移動。當使用陽離子交換樹脂時，優選將高分子致動器10的彎曲變位量形成得 大。作為陽離子交換樹脂，可以優選使用在聚乙烯、聚苯乙烯、氟樹脂等樹脂中導入磺基、羧 基的官能團而形成的樹脂。電極12、12通過鍍敷或濺射等在電解質層11的兩表面形成金或白金等電極材料 而形成。作為鍍敷，優選使用非電解鍍。或者，電極12、12也可以與電解質層11相同，在樹脂結構中混合導電性填料。作 為導電性填料，可以提示出碳素納米管或碳素納米纖維等。例如，通過將電解質板和裝入有 導電填料的電極板重疊，能夠形成三層結構薄膜的高分子致動器10。另外，作為另一具體例子，可以提示出由電解質層11和電極12、12構成的高分子 致動器10，其中電解質層11由離子液體和樹脂材料構成，電極12、12由碳素納米管等導電 性填料、離子液體及樹脂材料構成。作為樹脂材料，可以提示出聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基 丙烯酸甲酯(PMMA)等。在該具體例中，由于在電解質層11內不含有離子交換樹脂，因此陽離子及陰離子都成為能夠自由移動的狀態。對于本實施方式的電解質層11及電極12的材質、結構、制作方法等，沒有特別的 限定，只要是具備電解質層11和在其兩表面形成的電極12、12，并且在對一對電極12、12間 施加電壓時就發生彎曲等變位的高分子致動器即可，與電解質層11及電極12的方式無關。在對構成高分子致動器10的電極12、12間施加電壓時，由于電解質層11內的離 子移動等在電解質層11的上下產生溶脹差，并產生彎曲應力，從而例如圖2的虛線所示，變 形部14向上方彎曲。在圖2的例子中，電解質層11的下側的電極12為陰極，上側的電極 12為陽極。因離子移動在電極間產生溶脹差的原理通常不是一個，但代表性的原理主要原 因之一公知有由于陽離子與陰離子的半徑的差而在溶脹上產生差異。以下，說明本實施方式的高分子致動器10的特征的結構。如圖1所示，由具有電解質層11和在其兩表面形成的電極12、12的剖面結構形成 的高分子致動器10，為一體形成有支承部13和變形部14的結構。高分子致動器10為從支 承部13到變形部14的朝向長度方向(Y方向)的尺寸比朝向寬度方向(X方向)的尺寸及 朝向厚度方向(Z方向)的尺寸長的長方形狀。如圖1所示，支承部13處的電解質層11的厚度T2比變形部14處的電解質層11 的厚度T3厚。因此，支承部13處的電極12、12間的間隔( = T2)比變形部14處的電極 12、12間的間隔(=Τ3)大。因此，如圖2所示，通過基底基板15的連接部1 從電極12的上下夾持支承部 13，對支承部13沿寬度方向(Z方向)施加壓力，即使電解質層11及電極12沿厚度方向被 略微壓潰，與以往相比，也能夠將支承部13處的電極12、12間的間隔T4保持得比以往(參 照圖6)大。并且，如圖2所示，在將高分子致動器10的支承本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高分子致動器，其具有電解質層和在所述電解質層的厚度方向的兩面設置的一對電極，且在對所述一對電極間施加電壓時產生變形，所述高分子致動器的特征在于，　　所述高分子致動器具備支承部和變形部，所述支承部處的所述電極間的間隔比所述變形部處的所述電極間的間隔大。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP2008-1730342008年7月2日1.一種高分子致動器，其具有電解質層和在所述電解質層的厚度方向的兩面設置的一 對電極，且在對所述一對電極間施加電壓時產生變形，所述高分子致動器的特征在于，所述高分子致動器具備支承部和變形部，所述支承部處的所述電極間的間隔比所述變 形部處的所述電極間的間隔大。2.根據權利要求1所述的高分子致動器，其特征在于，所述支承部處的所述電解質層的厚度比所述變形部處的所述電解質層的厚度大。3...

【專利技術屬性】
技術研發人員：高橋功，
申請(專利權)人：阿爾卑斯電氣株式會社，
類型：發明
國別省市：JP