以提供一种即使离子液体从电极层表面渗出时也能够使高分子促动器的电极层和端子部之间的导通性良好的高分子促动器装置为目的。该高分子促动器装置具有:高分子促动器(10),具有电解质层(11)及设置在电解质层(11)的厚度方向的两面上的一对电极层(12)、(13),当在所述一对电极层之间付与电压时弯曲;以及端子部(16)、(17),用于向所述高分子促动器(10)付与电压,所述高分子促动器(10)具有变形部(18)和支承部(14),在作为所述高分子促动器(10)的所述支承部(14)的负极侧的第一电极层(12)和端子部(16)之间夹着导电性多孔材料(20)。
1.一种高分子促动器装置,具有:高分子促动器,具有电解质层及设置在所述电解质层的厚度方向的两面上的一对电极层,在对所述一对电极层之间赋予电压时弯曲;以及端子部,用于向所述高分子促动器赋予电压,该高分子促动器装置的特征在于:所述高分子促动器具有变形部和支承部,在所述高分子促动器的所述支承部的至少一方的电极层和所述端子部之间夹着导电性多孔材料。
2.根据权利要求1记载的高分子促动器装置,其特征在于,在负极侧的所述端子部和所述电极层之间,夹着所述导电性多孔材料。
3.根据权利要求1记载的高分子促动器装置,其特征在于,在向所述一对电极层之间施加电压后所述高分子促动器弯曲时,在朝向外侧的电极层和所述端子部之间夹着所述导电性多孔材料。
4.根据权利要求1记载的高分子促动器装置,其特征在于,在双方的所述电极层和所述端子部之间夹着所述导电性多孔材料。
5.根据权利要求1记载的高分子促动器装置,其特征在于,所述导电性多孔材料设置在从所述支承部到所述变形部的电极层表面。
6.根据权利要求5记载的高分子促动器装置,其特征在于,与设置在所述支承部的所述导电性多孔材料相比,设置在所述变形部的所述导电性多孔材料受到外力更容易变形。
7.根据权利要求6记载的高分子促动器装置,其特征在于,xa0设置在所述变形部的所述导电性多孔材料的厚度比设置在所述支承部的所述导电性多孔材料的厚度薄。
8.根据权利要求6记载的高分子促动器装置,其特征在于,设置在所述变形部的所述导电性多孔材料的空隙率比设置在所述支承部的所述导电性多孔材料的空隙率大。xa0技术领域
本发明涉及一种具有电解质层和设置在电解质层的两面的一对电极层,并且如果在一对电极层之间付与电压就弯曲的高分子促动器。
背景技术
在下列专利文献中,公开了涉及高分子促动器的发明。高分子促动器具有电解质层和设置在电解质层的两面的一对电极层。而且,如果在一对电极层之间付与电压,则能够使高分子促动器弯曲。现有技术文献(专利文献)专利文献1:日本特开2008-148452号公报专利文献2:日本特开2008-211918号公报
发明内容
发明所要解决的课题但是,可知,如果用DC驱动或周期非常长的电压波形驱动高分子促动器,则伴随着在电解质层和电极层之间移动的离子的活动,有时离子液体会从电极层表面渗出。这样,当离子液体从电极层表面渗出时,对高分子促动器付与电压的端子部和电极层之间的导通性将恶化,高分子促动器的工作将下降,最坏的时候,会有高分子促动器不工作的问题。另外,由于离子液体从电极层表面渗出,有时会产生对高分子促动器的周边部分的腐蚀或氧化、绝缘破坏等不良影响。另外,可知,离子液体的渗出现象是在使高分子促动器向某一方向弯曲时,特别的,只从一方的电极层表面产生,从另一方的电极层表面几乎不产生。因此,本发明解决上述现有技术的课题,特别是以提供一种即使离子液体从电极层表面渗出时也能够使高分子促动器的电极层和端子部之间的导通性良好的高分子促动器装置为目的。用于解决问题的手段本发明的高分子促动器装置具有:高分子促动器,具有电解质层及设置在所述电解质层的厚度方向的两面的一对电极层,在对所述一对电极层之间付与电压时弯曲;以及端子部,用于对所述高分子促动器付与电压,其特征在于:所述高分子促动器具有变形部和支承部,在所述高分子促动器的所述支承部的至少一方的电极层和所述端子部之间夹着导电性多孔材料。由此,能够通过导电性多孔材料来吸收从电极层表面渗出的离子液体,能够使高分子促动器的电极层和端子部之间的导通性良好。另外,能够抑制对于端子部或端子部周边的腐蚀等不良影响。在本发明中,较为理想的是,在负极侧的所述端子部和所述电极层之间夹着所述导电性多孔材料。另外,在本发明中,较为理想的是,在向所述一对电极层之间施加电压后所述高分子促动器弯曲时,在朝向外侧的电极层和所述端子部之间夹着所述导电性多孔材料。在阳离子由于施加电压而移动的负极侧或在弯曲时膨胀较大的外侧的电极层,容易发生离子液体的渗出现象。因此,通过在朝向负极侧的电极层侧或朝向弯曲时的外侧的电极层侧设置导电性多孔材料,能够有效地使高分子促动器的电极层和端子部之间的导通性良好。另外,在本发明中,较为理想的是,在双方所述电极层和所述端子部之间夹着所述导电性多孔材料。由此,能够通过导电性多孔材料妥当地吸收从各电极层表面渗出的离子液体,能够使高分子促动器的电极层和端子部之间的导通性良好。这样,在双方向设置导电性多孔材料的方式,例如有时在双方向上进行DC驱动的情况下或以低频率进行AC驱动的情况下或者在离子液体渗出的电极层侧不明时是有效的。另外,在本发明中,较为理想的是,所述导电性多孔材料设置在从所述支承部到所述变形部的电极层表面。由此,能够通过导电性多孔材料吸收从变形部的电极层表面渗出的离子液体,能够更有效地抑制对于高分子促动器的周边部分的腐蚀等不良影响。另外,在高分子促动器从动作状态返回到非动作状态时,例如如果在电极层之间提供反向电位,则能够在某种程度上使被导电性多孔材料吸收的离子液体再返回到高分子促动器内部,所以即使反复的使用也能够抑制高分子促动器的特性退化。另外,在本发明中,较为理想的是,与设置在所述支承部的所述导电性多孔材料相比,设置在所述变形部的所述导电性多孔材料受到通过外力更容易变形。例如,设置在所述变形部的所述导电性多孔材料的厚度比设置在所述支承部的所述导电性多孔材料的厚度薄是优选的。或者,设置在所述变形部的所述导电性多孔材料的空隙率比设置在所述支承部的所述导电性多孔材料的空隙率大是优选的。发明的效果根据本发明的高分子促动器,能够使高分子促动器的电极层和端子部之间的导通性良好。而且,能够抑制对于端子部或端子部周边的腐蚀等不良影响。
附图说明
图1是从厚度方向切断第一实施方式的高分子促动器装置的纵剖视图。图2是从厚度方向切断第二实施方式的高分子促动器装置的纵剖视图。图3是从厚度方向切断第三实施方式的高分子促动器装置的纵剖视图。图4是替换了图1至图3中支承部相对于高分子促动器的位置的实施方式的高分子促动器装置的纵剖视图。
具体实施方式
图1是从厚度方向切断第一实施方式的高分子促动器装置的纵剖视图剖视图,图2是从厚度方向切断第二实施方式的高分子促动器装置的纵剖视图剖视图,图3是从厚度方向切断第三实施方式的高分子促动器装置的纵剖视图。本实施方式的高分子促动器10具有电解质层11、在电解质层11的厚度方向(Z方向)的两侧表面上形成的电极层12、13。在本实施方式中,能够提示包括电解质层11和电极层12、13的高分子促动器10,该电解质层11具有离子液体和基础聚合物,该电极层12、13具有碳纳米管等导电性填充料、离子液体及基本聚合物。作为基本聚合物,能够提示聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。如图1所示,由电解质层11和在电解质层11的两个表面上具有电极层12、13的剖面结构形成的高分子促动器10,是长度方向(Y方向)的尺寸与宽度方向(X方向)的尺寸及厚度方向(Z方向)的尺寸长的长方形状。如图1所示,例如在高分子促动器10的Y方向的一端部是支承部14,固定支承在固定部15上。而且,设置在固定部15的表面的端子部16、17和高分子促动器10的支承部14的电极层12、13电连接。另外,在图1中,通过固定部15固定支承高分子促动器10,在固定部15表面上通过涂层或电镀等形成端子部16、17,但是,例如也可以是通过金属板形成端子部16、17并通过端子部16、17固定支承高分子促动器10的方式。在其他的实施方式中也一样。如果在构成高分子促动器10的电极层12、13之间施加电压,则在第一电极层12侧和第二电极层13侧,会产生膨胀差,产生弯曲应力,从固定部15在Y方向上较长地突出的变形部18例如向上方向弯曲。“在图1所示的实施方式中,端子部16是负极,端子部17是正极。因此,电解质层11内的阳离子由于施加电压而向第一电极层12侧移动。此时,如果假定阳离子比阴离子大,则在偏向第一电极层12侧的位置体积将膨胀。即,在第一电极层12侧产生膨胀应力并基于该膨胀应力发生膨胀应变,因此对高分子促动器10生产弯曲应力,如图1所示,高分子促动器10向上方弯曲。弯曲时,如图1所示,作为负极侧的第一电极层12侧变为外侧。当长时间保持此弯曲状态时,有时离子液体会被挤压到外侧并从第一电极层12的表面渗出。在本实施方式中,如图1所示,在高分子促动器10的支承部14的第一电极层12和端子部16之间夹着导电性多孔材料20。由此,即使离子液体从第一电极层12的表面渗出也能够通过导电性多孔材料20来吸收,能够良好地保持第一电极层12和端子部16之间的导电性。另外,因为能够抑制离子液体渗出到端子部16,所以能够抑制端子部16或端子部周边的腐蚀、氧化、绝缘破坏等不良影响。导电性多孔材料20也可以以片状形成或者通过涂敷等在端子部16的表面或第一电极层12的表面直接形成。另外,导电性多孔材料20与有无粘接性无关。当导电性多孔材料20没有粘接能力时,可以将导电性粘接剂涂敷在导电性多孔材料20和端子部16之间或导电性多孔材料20和第一电极层12之间,也可以是在夹着导电性多孔材料20的状态下,在第一电极层12和端子部16之间稍微施加压力来保持的方式。另外,当使用形成为片状的物体作为导电性多孔材料20时,通过在向各个方向拉伸10%左右的状态下粘贴,能够不大幅破坏导电性而使孔扩大从而有效地利用多孔性。对于导电性多孔材料20,可以例示出丙烯酸类导电粘接片(例如,索尼化工与信息元件公司的型号T4420W)、导电硅橡胶(例如信越化学工业株式会社的EC系列)、导电性环氧树脂、在导电硅(例如GE东芝硅株式会社的KE16-508)中添加硅发泡剂的物质、将科琴黑(例如Ketjenxa0Blackxa0International株式会社制)与溶剂及树脂粘接剂一起涂敷在多孔树脂(聚四氟乙烯(PTFE)及聚偏氟乙烯(PVDF))或者多孔纤维素上的物质,或者多孔导电性高分子等。在图2所示的实施方式中,将导电性多孔材料20a延伸设置成达到变形部18的第一电极层12的表面。由此,能够通过导电性多孔材料20a吸收从变形部18的第一电极层12表面渗出的离子液体,能够有效地抑制对于高分子促动器10的周边部分的腐蚀等不良影响。另外,在高分子促动器10从动作状态(参照图1所示的虚线的弯曲状态)返回到非动作状态时,例如,如果在电极层12、13之间提供反向电位,则能够在某种程度上使被导电性多孔材料20吸收的离子液体再返回到电解质层11内部,所以即使通过反复的使用也能够抑制高分子促动器10的特性劣化。另外,如图2所示,较为理想的是,使设置在变形部18的导电性多孔材料20a的厚度H1形成得比设置在支承部14的导电性多孔材料20b的厚度H2薄。由此,导电性多孔材料20a难以阻碍变形部18的动作,能够使变形部18恰当地弯曲。导电性多孔材料20a的厚度H1是5μm至20μm左右,导电性多孔材料20b的厚度H2是50μm至200μm左右。另外,通过使设置在变形部18的导电性多孔材料20a的空隙率比设置在支承部14的导电性多孔材料20b的空隙率大,能够使导电性多孔材料20a低刚性化,因此导电性多孔材料20a难以阻碍变形部18的动作,能够使变形部18恰当地弯曲。此时,能够使设置在变形部18的导电性多孔材料20a膜厚和设置在支承部14的导电性多孔材料20b的膜厚为相同程度。空隙率的调整可以通过调整孔数或孔径来进行。接着,在图3所示的实施方式中,不仅高分子促动器10的支承部14的第一电极层12和端子部16之间夹着导电性多孔材料20,而且第二电极层13和端子部17之间也夹着导电性多孔材料20。由此,如离子液体不仅第一电极层12表面渗出,也从第二电极层13表面渗出时,或者如离子液体是从第一电极层12、第二电极层13中的哪一侧渗出不明时,能够良好地保持各电极层12、13和端子部16、17之间的导电性。如上所述,离子液体有时从当变形部18弯曲时变为外侧的负极侧的第一电极层12渗出。此时,离子液体不从作为正极侧的第二电极层13渗出(或者,渗出量极少)。因此,当如DC驱动时,只要如图1或图2所示那样,仅在成为负极的第一电极层12和端子部16之间夹着导电性多孔材料20就足够了,但是在如图3所示那样进行AC驱动,调换电极层的极性,并使高分子促动器10的变形部18在图示上侧和图示下侧交替弯曲变形时,离子液体有时从第一电极层12的表面及第二电极层13的表面双方渗出。因此,如图3所示,通过不仅在第一电极层12和端子部16之间夹有导电性多孔材料20,也在第二电极层13和端子部17之间夹着导电性多孔材料20,由此即使离子液体从各电极层12、13的表面渗出,也能够良好地保持双方电极层12、13和端子部16、17之间的导电性。另外,如上所述,当进行AC驱动时,位于端子部16之间的导电性多孔材料20吸收在第一电极层12是负极时渗出的离子液体,但该吸收到的离子液体在第一电极层12变为正极后会某种程度地返回到高分子促动器10内。而且通过如图2那样将导电性多孔材料20设置为到达变形部18,即在图3中,通过在变形部18的上下(在第一电极层12和第二电极层13的每个表面)设置导电性多孔材料20,由此即使通过AC驱动的反复也能够抑制高分子促动器10的特性劣化。例如当有时在双方向上进行DC驱动的情况下或以低频率进行AC驱动的情况下,在渗出离子液体的电极层侧不明的时,图3的结构是有效的。在图1至图3所示的实施方式中,任一个都是以高分子促动器10的某一方的端部作为支承部14来进行固定支承的方式,但是,例如也可以如图4那样,在高分子促动器10的大致中间位置设置固定部15,在高分子促动器10两侧成为变形部18、18的方式(蝶形),该固定部15在表面上具有端子部16、17,。另外,代替如上所述,电解质层11也可以是包含离子交换树脂、含有盐的分极性有机溶媒或作为离子液体的液状有机化合物的物品。例如,离子交换树脂是阳离子交换树脂。由此,阴离子被固定,阳离子能够自由移动。作为阳离子交换树脂,较为理想的是能够使用在聚乙烯、聚苯乙烯、氟树脂等树脂中导入磺基、羧基等官能团的物质。另外,电极层12、13,可以形成为使与电解质层11相同的树脂结构中混合导电性填充料的结构。作为导电性填充料,可以提示出碳纳米管或碳纳米纤维等。例如,通过将电解质片和夹着导电填充料的电极层片重合可以形成三层结构薄膜的高分子促动器10。另外,在所述的结构,作为负极的第一电极层12在变形部18弯曲时位于外侧,但并不是仅限定于此方式。符号说明10xa0高分子促动器,11xa0电解质层,12xa0第一电极层,13xa0第二电极层,14xa0支承部,15xa0固定部,16、17xa0端子部,18xa0变形部,20、20a、20bxa0导电性多孔材料。