2001 Fiscal Year Annual Research Report
伸縮性ポリピロール電極を用いた高分子曲げ電歪アクチュエータ
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13750268
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
渡辺 真志 信州大学, 繊維学部, 助手 (90301209)
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| Keywords | アクチュエータ / 人工筋肉 / ポリウレタン / ポリピロール / 曲げ電歪 / 電歪 |
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| Research Abstract |
ポリウレタンアクチュエータ用の電極として、シワのよったポリピロール電極を作製した。この電極は次の2つの特徴を有する。(1)引き延ばしてもシワが伸びるだけなので導電性の低下が少ない。(2)伸縮が容易な電極であるためアクチュエータの動きを阻害しにくい。このようなシワのよったポリピロール電極は、ピロールの化学重合によってポリウレタン膜表面上に堆積させて得た。このとき、ポリウレタン膜は延伸状態にして行った。このようにして行なうと、ポリピロールの堆積後、ポリウレタン膜の延伸を解除してやればポリピロールにシワが形成される。
実験の結果、このポリピロール電極は、40%以下の延伸率ではほとんど導電性の低下が見られなかった。また、アクチュエータの変形量を改善する効果が確認され、従来の蒸着による金電極にくらべ(あるいはシワのないポリピロール電極にくらべ)、約2倍の変形量が達成できた。加えて、ポリウレタンに塩をドーピングすることにより、さらなる性能向上が出来た。塩としては、種々検討した結果、酢酸ナトリウムが最適であることを見出した。このドーピングでは、ドーピングしない場合にくらべ、約2〜3倍の変形量が見られた。
上述のような、シワをつけることによる電極の伸縮性の改善、および、ポリウレタンへの酢酸ナトリウムのドーピングによる改善は、同時に行なうと相乗効果が見られ、大幅なアクチュエータの性能改善ができた。結果として、試作した短冊状のアクチュエータ(25mm×5mm、厚さ0.2mm)に対して1000ボルトの電圧を印加すると、曲率半径は7mmという小さな値となり(つまり大きな屈曲変形が得られた)、その応答時間は0.2秒という高速度を示した。
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