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コロッサル誘電性を持つゲル状ポリマーデバイス及びその製造方法 コモンズ

国内特許コード P120007812
整理番号 N11136
掲載日 2012年7月20日
出願番号 特願2012-055892
公開番号 特開2013-192333
登録番号 特許第5946299号
出願日 平成24年3月13日(2012.3.13)
公開日 平成25年9月26日(2013.9.26)
登録日 平成28年6月10日(2016.6.10)
発明者
  • 平井 利博
出願人
  • 国立大学法人信州大学
発明の名称 コロッサル誘電性を持つゲル状ポリマーデバイス及びその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】新しい用途に応用できるコロッサル誘電性を持つゲル状高分子材料を用いたゲル状ポリマーデバイス及びその製造方法を提供する。
【解決手段】コロッサル誘電性を持つゲル状高分子材料2と、そのゲル状高分子材料2に低周波のバイアス電圧を印加する電極3,3とを有するゲル状ポリマーデバイス1により、上記課題を解決した。ゲル状高分子材料2を構成する絶縁性高分子化合物としては、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリケトン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリnブチルアクリレート、セルロース、羊毛等の群から選ばれるいずれか1又は2以上の高分子化合物を挙げることができる。また、ゲル状高分子材料2の比誘電率が1Hzで1000以上、10Hzで100以上である。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


ポリ塩化ビニル(PVC)は、低誘電性の絶縁高分子樹脂として広く使われている。また、PVCに可塑剤を添加した柔軟な高分子材料であるPVC可塑化柔軟体(以下「可塑化PVC」という。)も、テープ、チューブ、壁紙等、広範な分野で多様な用途に利用されている。可塑剤もまた、低誘電率の化学物質である。PVC樹脂及び可塑化PVCのいずれも、低誘電率材料として優れた性能を持ち、多くの用途展開が図られてきた。そして、これらの材料は、電場印加に対して安定した絶縁性等を持つことが期待さている材料である。一方、これらの材料は、外部からの電場等の刺激に対して自律的に応答することは全く期待されていない。



電場に応答して自律的に駆動する素材としては、一般に、イオン伝導性高分子(高分子電解質)等のように、電場に応答することが自明の素材が知られている。しかし、イオン伝導性高分子を用いた駆動素子は、低電場で駆動するものの、変形の様式(主に屈曲変形)が限定される上、電流によるエネルギー損失が大きいために充分な性能(応力、速度等)を得ることが困難である。



また、導電性高分子も駆動素子の材料として応用されている。この導電性高分子も電場に応答することが知られており、非対称な媒質の吸着等を活用した駆動素子も開発され、注目を集めている。しかし、イオン伝導性高分子の場合と同様、電流による発熱等のエネルギー損失等が避けられず、耐久性等で実用的な駆動素子にはなり得ていない。



本発明者は、低誘電率の可塑化PVCが、常識に反して、極めて特異的な大変形を電場印加により生じることを見出し、駆動素子への応用を検討している(特許文献1及び非特許文献1を参照)。

産業上の利用分野


本発明は、コロッサル誘電性(巨大誘電性ともいう。)を持つゲル状ポリマーデバイス(高分子素子)及びその製造方法に関し、更に詳しくは、微細アクチュエータ素子、自律応答性変形材料、ソフトチャック、微細部品搬送機能材、ミクロスイッチ、マイクロバルブ、マイクロポンプ、マイクロソフト伸縮アクチュエータ、マイクロフィンガー、変形センサー、圧力センサーアクチュエータ等に利用できるゲル状ポリマーデバイス及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
コロッサル誘電性を持ち、比誘電率が1Hzで1000以上、10Hzで100以上のゲル状高分子材料と、該ゲル状高分子材料に低周波のバイアス電圧を印加する電極とを有することを特徴とするゲル状ポリマーデバイス。

【請求項2】
前記ゲル状高分子材料を構成する絶縁性高分子化合物が、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリケトン、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリnブチルアクリレート、セルロース及び羊毛の群から選ばれるいずれか1又は2以上の高分子化合物である、請求項1に記載のゲル状ポリマーデバイス。

【請求項3】
絶縁性高分子化合物をゲル状にしてコロッサル誘電性を持ち、比誘電率が1Hzで1000以上、10Hzで100以上のゲル状高分子材料を準備する工程と、該ゲル状高分子材料に低周波のバイアス電圧を印加するための電極を形成する工程と、を有することを特徴とするゲル状ポリマーデバイスの製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012055892thum.jpg
出願権利状態 登録
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