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ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ

国内特許コード P110005825
整理番号 S2009-0483-N0
掲載日 2011年10月11日
出願番号 特願2009-081336
公開番号 特開2010-233429
登録番号 特許第4936405号
出願日 平成21年3月30日(2009.3.30)
公開日 平成22年10月14日(2010.10.14)
登録日 平成24年3月2日(2012.3.2)
発明者
  • 京兼 純
  • 加藤 哲司
出願人
  • 独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称 ポリウレタンエラストマー・アクチュエータ
発明の概要

【課題】 大気中駆動型のポリウレタンエラストマー(PUE)・アクチュエータに関し、従来よりさらに低電圧駆動が可能であるものを提供することである。
【解決手段】 PUEアクチュエータを構成するPUEに、カチオン成分として窒素元素を含むイオン性液体を添加することである。さらには、前記窒素元素を含むカチオン成分が脂肪族系であるカチオン、なかでも直鎖型アルキル置換第4級アンモニウムであることを好ましい。また前記イオン性液体とともにカーボンナノチューブ(CNT)などの導電性ナノカーボンを添加することも好ましい。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


現在、外部からの刺激、例えば、溶媒置換、温度変化、光照射、電場等により、非線形に体積相転移を起こす高分子ゲルの性質を利用して駆動するアクチュエータや駆動力を検出するセンサが提案されている。高分子ゲルを利用したアクチュエータは比較的大きな変形を伴うが、その一方、基本的には電解溶媒中でのゲルの膨潤と収縮挙動のため、応答速度や耐久性が低く、劣化などの問題がある。また、かかる高分子ゲルアクチュエータを駆動するには水等の溶剤が必要不可欠であり、大気中での駆動が困難であった。



そこで、かかる高分子ゲルや導電性高分子を利用したアクチュエータに代わる、無溶媒型の大気中で駆動が可能となる新たな高分子材料として、ポリウレタンエラストマー(以下「PUE」と記載する。)を用いた大気中駆動型のポリウレタンエラストマー・アクチュエータ(以下「PUEアクチュエータ」と記載する。)が提案されている。



ただし、PUEアクチュエータは、屈曲のための駆動電圧が数KV程度と高いため、実用化には更なる駆動電圧の低下が求められている。そこで駆動電圧を低下させるために、様々なアプローチがなされている。例えば特許文献1では、硬化剤としてフラレノールを導入したPUEを用いることで、1KV以下の低電圧であっても効果的に駆動できるPUEアクチュエータが得られることが報告されている。しかしながら、実用化の水準としてはまだ満足できるものではなく、更なる低電圧駆動のPUEアクチュエータが求められている。

産業上の利用分野


本発明は、ポリウレタンエラストマーを用いたポリウレタンエラストマー・アクチュエータに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
アクチュエータを構成するポリウレタンエラストマーとして、カチオン成分に窒素元素を含むイオン性液体を含有するポリウレタンエラストマーを用いたことを特徴とするポリウレタンエラストマー・アクチュエータ。

【請求項2】
前記イオン性液体の窒素元素を含むカチオン成分が、脂肪族系カチオンである請求項1記載のポリウレタンエラストマー・アクチュエータ。

【請求項3】
前記イオン性液体の窒素元素を含むカチオン成分が、直鎖型アルキル置換第4級アンモニウムカチオンである請求項2記載のポリウレタンエラストマー・アクチュエータ。

【請求項4】
前記ポリウレタンエラストマーに対する前記イオン性液体の添加量が、1~5重量%である請求項1~3いずれかの項に記載のポリウレタンエラストマー・アクチュエータ。

【請求項5】
前記ポリウレタンエラストマーとして、さらに導電性ナノカーボンを含有するポリウレタンエラストマーを用いた請求項1~4いずれかの項に記載のポリウレタンエラストマー・アクチュエータ。
産業区分
  • 発電、電動
  • 高分子化合物
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2009081336thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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