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2001 年度 実績報告書

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

研究課題

研究課題/領域番号 13750268
研究種目

奨励研究(A)

研究機関信州大学

研究代表者

渡辺 真志  信州大学, 繊維学部, 助手 (90301209)

キーワードアクチュエータ / 人工筋肉 / ポリウレタン / ポリピロール / 曲げ電歪 / 電歪
研究概要

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。

  • 研究成果

    (1件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (1件)

  • [文献書誌] Masashi Watanabe, et al.: "Ionic Polarization in Bending-electrostrictive Response of Polyurethane Films"Journal of Applied Physics. 90(12). 6316-6320 (2001)

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公開日: 2003-04-03   更新日: 2016-04-21  

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