[发明专利]致动器

说明书

技术领域

本申请总体上涉及聚合物致动器，具体地涉及根据所施加的电场弯曲或变形的聚合物致动器。

背景技术

使用离子导电聚合物(离子交换树脂)的聚合物致动器由于例如其重量轻且产生的力大而作为新的致动器吸引了众多关注。通常地，聚合物致动器具有布置于离子导电聚合物层的两个表面上的电极层，所述离子导电聚合物层通过在离子导电聚合物(离子交换树脂)膜中容纳离子导电介质(例如水或类似物)和离子而形成。在聚合物致动器中，通过在一对电极层之间施加电压，离子在离子导电聚合物层内移动，如此离子导电聚合物层弯曲或变形。

然而，这样的聚合物致动器以水作为离子导电介质，因此存在若水蒸发干则无法操作的问题。因此，相关技术中提出了各种使用离子液体(ionicliquid)的聚合物致动器(参见，例如日本专利早期公开公报No.2007-143300，下文称为专利文件1，日本专利早期公开公报No.2007-329334，即专利文件2，日本专利早期公开公报No.2008-086185，即专利文件3，日本专利早期公开公报No.2008-251697，即专利文件4)。离子液体是常温下为液体形态的盐，是不可蒸发的。因此，可通过使用这种离子液体来提高可靠性。

进一步地，在专利文件1和2中描述的聚合物致动器具有通过在离子导电聚合物膜的两个表面上施加合成物所形成的电极层，所述合成合物通过将碳粉分散到离子导电聚合物中而获得。如此，以离子导电聚合物和碳粉形成电极层可提高生产率并减少制造成本。

然而，上述描述的现有技术存在这样的问题。现有的如专利文件1-4中所述的使用离子液体的聚合物致动器不需要采用例如水或类似物的离子导电介质，因此这种现有的聚合物致动器的应用范围可扩大。另一方面，这种现有的聚合物致动器具有较小的变形量和较低的操作效率。

发明内容

因此，需要提供一种具有高效率和大变形量的聚合物致动器。

根据本发明的一个实施例的致动器，包括：离子导电聚合物层，包括离子导电聚合物；一对电极层，布置在所述离子导电聚合物层的两个表面上；和离子液体，包含在所述离子导电聚合物层和电极层中，其中，所述电极层包含至少离子导电聚合物和碳粉，并且包括在所述电极层的内侧和外侧上的碳粉的种类彼此不同。

在本发明中，电极层通过离子导电聚合物和碳粉形成，并且在电极层的内侧(离子导电聚合物层一侧)和外侧之间碳粉的种类变化。因此，在内侧和外侧之间的膨胀量不同。因此，当在电极层之间施加电压时，电极层膨胀，在内侧和外侧之间不会发生斥力，因此可获得大的变形量。

在致动器中的电极层可具有位于内侧的碳粉与位于外侧的碳粉彼此混合的区域，并且碳粉之间的比例逐渐变化。

另外，例如，位于所述电极层的内侧上的碳粉可具有比位于外侧上的碳粉更小的比表面积(specific surface area)。

在这种情况下，例如，所述电极层中的碳粉的比表面积可随着距离离子导电聚合物层的距离增加而增加。

另外，例如，位于所述电极层的内侧上的碳粉可比位于所述外侧上的碳粉具有更大的粒度。

在这种情况下，位于所述电极层内的碳粉的粒度可随着距离离子导电聚合物层的距离增加而减小。

另外，例如，金属导电层可布置在每个电极层上。

根据本发明，包括在电极层的内侧和外侧上的碳粉的种类变化，并且因此可获得具有高的效率和大的变形量的聚合物致动器。

附图说明

图1是示意性示出根据本发明的第一实施例的致动器的结构的截面图。

图2A是示意性示出没有电压施加到致动器1上的状态下的致动器1的截面图，图2B是示意性示出致动器1的一个电极层5b的状态的截面图。

图3A是示意性示出弯曲状态下的致动器1的截面图，图3B是示意性示出致动器1的一个电极层5b的状态的截面图。

图4A、4B、4C是示意性示出图1所述的致动器1的操作的截面图，图4A示出了没有施加电压的状态，图4B示出了离子由于施加电压而移动的状态，图4C示出了离子由于施加电压而移动并且达到饱和的状态。

图5A、5B、5C是示意性示出现有致动器的操作的截面图，图5A示出了没有施加电压的状态，图5B示出了离子由于施加电压而移动的状态，图5C示出了离子由于施加电压而移动并且达到饱和的状态。

图6示意性示出了根据本发明的变形例的致动器的结构的截面图。

具体实施方式

下面参照附图详细描述本发明的优选实施例。应注意，本发明不限于下面所示的各个实施例。下面根据下述顺序进行说明。