[发明专利]高分子驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及一种在电极间赋予电位差时产生变形的驱动器，特别是涉及一种伴随电场引起的离子的移动而产生变形的高分子驱动器。

背景技术

作为可以在空气中或真空中工作的驱动器元件，专利文献1提出了一种使用碳纳米管和离子液体的凝胶作为导电性的具有伸缩性的活性层的驱动器。

在现有的方法中，特别是在纳米管的含量多的情况下，碳纳米管和聚合物、离子液体难以均匀混合，这成为驱动器性能下降的原因。特别是在产生大的位移及驱动力方面存在极限。

专利文献1：日本特开2005-176428号公报

专利文献2：日本特开2008-34268号公报

发明内容

发明解决的课题

本发明的目的在于提供一种高分子驱动器，其通过碳纳米管和碳纳米角的适当的配合比，能够产生比以往更大的驱动力及位移量。

解决课题的方法

本发明的高分子驱动器是由包含离子液体、聚合物及碳纳米粒子的一对电极层、以及设置在所述一对电极层之间的电解质层形成的，其特征在于，

所述碳纳米粒子是混合碳纳米管(以下称为CNT)和碳纳米角(以下称为CNH)而成的，

相对于所述一对电极层中所含的离子液体、聚合物及碳纳米粒子的总重量，所述碳粒子为25重量％以上80重量％以下，而且所述碳粒子中所含的所述CNT与所述CNH的配合比在(CNT)∶(CNH)＝1∶1～3∶1的范围，所述聚合物为17.7重量％以上30.2重量％以下。

特别优选所述CNT和所述CNH的配合比为2∶1。

在本发明中，通过将包含离子液体、聚合物及碳纳米粒子的一对电极层的配合比设定在适当的范围内，可以得到发挥比以往更大的产生力和较大位移量的高分子驱动器。

发明效果

根据本发明的高分子驱动器，可以产生比以往更大的驱动力及位移量。

具体实施方式

图1(A)是用于说明高分子驱动器的基本原理的剖面图，(B)是表示高分子驱动器的驱动状态的剖面图。

首先，对高分子驱动器的基本构成进行说明。

图1(A)(B)为离子导电型的高分子驱动器1，其由将电解质层2、设置在该电解质层2的一面上的第1电极层3和设置在电解质层2的另一面上的第2电极层4层叠而成的层叠体1A这样的三层构成。

电解质层2为可以进行离子交换的树脂层，是使阳离子交换树脂浸渍在作为电解质的电解液中而得的层。阳离子交换树脂是在聚乙烯、聚苯乙烯、氟树脂等上导入磺酸基、羧基等亲水性官能团而成的树脂。电解液为含有盐的极性有机溶剂或后述的离子液体等。另外，电解质层2也可以为在聚偏氟乙烯等基础聚合物中混入离子液体而形成的凝胶状的层。

在第1电极层3及第2电极层4中，使用碳纳米粒子、聚合物及离子液体。碳纳米粒子是混合碳纳米管(CNT)和碳纳米角(CNH)而得到的。如下所述，碳纳米粒子相对于总重量(碳纳米粒子+离子液体+聚合物)的配合比(重量比)的下限为25重量％，上限为80重量％。

如以下的实施例所示，碳纳米粒子中所含的碳纳米管(CNT)和碳纳米角(CNH)的配合比的适当的范围为(CNT)∶(CNH)＝1∶1～3∶1，优选为2∶1，更优选为42∶23。为这样的配合比时，作为驱动器的特性显著改善。

本发明中使用的离子液体(Ionic Liquid；IL)也可以称为常温熔融盐或简单地称为熔融盐等，是在包括常温(室温)在内的广泛的温度区域中呈现熔融状态的盐。例如为在0℃、优选-20℃、更优选-40℃条件下呈现熔融状态的盐。另外，本发明中使用的离子液体优选离子导电性高的离子液体。

在本发明中，可以使用各种公知的离子液体，但优选在常温(室温)或接近常温的温度下呈现液体状态的稳定的离子液体。

作为本发明中优选使用的离子液体，可以举出下述通式(I)～(IV)表示的阳离子(优选咪唑鎓离子、季铵离子)和阴离子(X^-)组成的离子液体。

在上述式(I)～(IV)中，R表示碳原子数1～12的直链或具有支链的烷基或包含醚键且碳和氧的合计数为3～12的直链或具有支链的烷基，在式(I)中，R¹表示碳原子数为1～4的直链或具有支链的烷基或氢原子。在式(I)中，R和R¹优选不同。在式(III)及(IV)中，x分别为1～4的整数。