JP2019041555A - Dielectric elastomer transducer - Google Patents

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正毅 千葉
Seiki Chiba
正毅 千葉
美紀夫 和氣
Mikio Wake
美紀夫 和氣
昌克 堀田
Masakatsu Hotta
昌克 堀田
大石　和弘
Kazuhiro Oishi
和弘 大石
五十嵐　実
Minoru Igarashi
実 五十嵐
池野　正行
Masayuki Ikeno
正行 池野
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Abstract

To provide a dielectric elastomer transducer which enables the increase in dielectric voltage.SOLUTION: A dielectric elastomer transducer A1 comprises: a dielectric elastomer layer 1; and a pair of electrode layers 2 on both sides of the dielectric elastomer layer 1. The dielectric elastomer layer 1 includes conductive particles of which the addition is 0.02 to 0.6 times of a critical addition y defined as described below. The critical addition y is an amount of the added conductive material that lowers its specific volume resistivity to 1% of a specific volume resistivity in a state in which the conductive particles are not added thereto.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、誘電エラストマー層を有しエネルギーを変換する誘電エラストマートランスデューサーに関する。   The present invention relates to a dielectric elastomer transducer having a dielectric elastomer layer for converting energy.

エネルギーの変換効率に優れたトランスデューサーとして、誘電エラストマー層を有する誘電エラストマートランスデューサーが注目されている。この誘電エラストマートランスデューサーは、誘電エラストマー層の変形（伸縮及び収縮）を利用して、任意のエネルギーを他のエネルギーに変換する。   As a transducer excellent in energy conversion efficiency, a dielectric elastomer transducer having a dielectric elastomer layer has attracted attention. This dielectric elastomer transducer uses the deformation (stretching and shrinking) of the dielectric elastomer layer to convert any energy into other energy.

たとえば、外力を受けた際の誘電エラストマー層の変形を用いて発電を行うことにより、力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する場合、誘電エラストマートランスデューサーは、発電素子として機能する。また、一対の電極に電荷を付与した際の誘電エラストマー層の変形を利用して駆動力を発揮させる場合、誘電エラストマートランスデューサーは、アクチュエーターとして機能する。このような発電用途や駆動用途においては、それぞれの機能を高める一方策として、一対の電極間の電圧を高めることが好ましい。これにより、発電効率を高めたり、駆動力を増強したりすることが可能となる。   For example, when mechanical energy is converted into electric energy by performing power generation using deformation of the dielectric elastomer layer when subjected to external force, the dielectric elastomer transducer functions as a power generation element. Further, when the driving force is exerted by utilizing the deformation of the dielectric elastomer layer when a charge is applied to the pair of electrodes, the dielectric elastomer transducer functions as an actuator. In such a power generation application or drive application, it is preferable to increase the voltage between the pair of electrodes as one measure for improving each function. As a result, it is possible to increase the power generation efficiency or increase the driving force.

しかしながら、誘電エラストマー層を十分に柔軟な変形を達成させるには、誘電エラストマー層の厚みは比較的薄いものが好ましい。このため、誘電エラストマー層の絶縁耐圧を十分に高めることが困難であった。   However, in order to achieve a sufficiently flexible deformation of the dielectric elastomer layer, the dielectric elastomer layer is preferably relatively thin. For this reason, it has been difficult to sufficiently increase the dielectric strength of the dielectric elastomer layer.

特開２００９−２６７４２９公報JP 2009-267429 A

本発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、絶縁耐圧を高めることが可能な誘電エラストマートランスデューサー提供することをその課題とする。   The present invention has been conceived under the circumstances described above, and an object of the present invention is to provide a dielectric elastomer transducer capable of increasing the withstand voltage.

本発明によって提供される誘電エラストマートランスデューサーは、誘電エラストマー層と、前記誘電エラストマー層を挟む一対の電極層と、を備える誘電エラストマートランスデューサーであって、前記誘電エラストマー層は、以下によって定義される限界添加量ｙの０．０２倍〜０．６倍の添加量とされた導電性粒子を含むことを特徴としている。限界添加量ｙは、その体積抵抗率が、導電性粒子が添加されていないときの体積抵抗率の１％に低下する導電性材料の添加量である。   The dielectric elastomer transducer provided by the present invention is a dielectric elastomer transducer comprising a dielectric elastomer layer and a pair of electrode layers sandwiching the dielectric elastomer layer, wherein the dielectric elastomer layer is defined by: It is characterized by containing conductive particles having an addition amount 0.02 to 0.6 times the limit addition amount y. The limit addition amount y is an addition amount of a conductive material whose volume resistivity is reduced to 1% of the volume resistivity when no conductive particles are added.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電性粒子は、カーボンブラックである。   In a preferred embodiment of the present invention, the conductive particles are carbon black.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記導電性粒子は、カーボンナノチューブである。   In a preferred embodiment of the present invention, the conductive particles are carbon nanotubes.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記一対の電極層は、前記導電性粒子を含む。   In a preferred embodiment of the present invention, the pair of electrode layers includes the conductive particles.

本発明の好ましい実施の形態においては、前記誘電エラストマー層と前記一対の電極とは、直接接している。   In a preferred embodiment of the present invention, the dielectric elastomer layer and the pair of electrodes are in direct contact with each other.

本発明によれば、前記誘電エラストマー層に、前記限界添加量ｘの０．０２倍〜０．６倍の添加量とされた導電性粒子を含むことにより、前記誘電エラストマー層の絶縁耐圧を高めることができる。   According to the present invention, the dielectric elastomer layer includes conductive particles whose addition amount is 0.02 to 0.6 times the limit addition amount x, thereby increasing the dielectric strength of the dielectric elastomer layer. be able to.

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。   Other features and advantages of the present invention will become more apparent from the detailed description given below with reference to the accompanying drawings.

本発明の第１実施形態に基づく誘電エラストマートランスデューサーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the dielectric elastomer transducer based on 1st Embodiment of this invention. 本発明における導電性粒子の添加量と誘電エラストマー層の体積抵抗率との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the addition amount of the electroconductive particle in this invention, and the volume resistivity of a dielectric elastomer layer. 本発明の第２実施形態に基づく誘電エラストマートランスデューサーを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the dielectric elastomer transducer based on 2nd Embodiment of this invention.

以下、本発明の好ましい実施の形態につき、図面を参照して具体的に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図１は、本発明の第１実施形態に基づく誘電エラストマートランスデューサーを示している。本実施形態の誘電エラストマートランスデューサーＡ１は、誘電エラストマー層１および一対の電極層２を備えている。誘電エラストマートランスデューサーＡ１は、種々のエネルギーを異種のエネルギーに変換するトランスデューサーである。誘電エラストマートランスデューサーＡ１の具体的用途としては、たとえば力学的エネルギーを電気エネルギーに変換する発電や、電気エネルギーを力学的エネルギーに変換するアクチュエーター等が挙げられる。   FIG. 1 shows a dielectric elastomer transducer according to a first embodiment of the present invention. The dielectric elastomer transducer A1 of this embodiment includes a dielectric elastomer layer 1 and a pair of electrode layers 2. The dielectric elastomer transducer A1 is a transducer that converts various kinds of energy into different kinds of energy. Specific applications of the dielectric elastomer transducer A1 include, for example, power generation that converts mechanical energy into electrical energy, actuators that convert electrical energy into mechanical energy, and the like.

なお、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の外形を規定する誘電エラストマー層１および一対の電極層２の形状は特に限定されず、たとえば円形状、矩形状等であってもよい。   The shapes of the dielectric elastomer layer 1 and the pair of electrode layers 2 that define the outer shape of the dielectric elastomer transducer A1 are not particularly limited, and may be, for example, circular or rectangular.

誘電エラストマー層１は、一対の電極層２に挟まれた層であり、弾性変形に富む層であることが望ましい。本実施形態の誘電エラストマー層１は、基材１０および導電性粒子１１からなる。   The dielectric elastomer layer 1 is a layer sandwiched between a pair of electrode layers 2 and is preferably a layer rich in elastic deformation. The dielectric elastomer layer 1 of the present embodiment includes a base material 10 and conductive particles 11.

基材１０は、エラストマー（ゴム状弾性を有する高分子化合物）のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。エラストマーの種類は、特に限定されないが、例えば、熱硬化性エラストマー、熱可塑性エラストマー及びエネルギー線硬化性エラストマー等である。   The base material 10 contains any one kind or two or more kinds of elastomers (polymer compounds having rubber-like elasticity). Although the kind of elastomer is not specifically limited, For example, they are a thermosetting elastomer, a thermoplastic elastomer, an energy-beam curable elastomer, etc.

熱硬化性エラストマーの種類は、特に限定されないが、例えば、天然ゴム、合成ゴム、シリコーンゴム系エラストマー、ウレタンゴム系エラストマー及びフッ素ゴム系エラストマー等である。   The type of thermosetting elastomer is not particularly limited, and examples thereof include natural rubber, synthetic rubber, silicone rubber elastomer, urethane rubber elastomer, and fluororubber elastomer.

熱可塑性エラストマーの種類は、特に限定されないが、例えば、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、アミド系エラストマー及びエステル系エラストマー等である。塩化ビニル系エラストマーは、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等である。   The type of the thermoplastic elastomer is not particularly limited, and examples thereof include a styrene elastomer, an olefin elastomer, a vinyl chloride elastomer, a urethane elastomer, an amide elastomer, and an ester elastomer. The vinyl chloride elastomer is, for example, polyvinyl chloride (PVC).

エネルギー線硬化性エラストマーは、任意のエネルギー線のうちのいずれか１種類又は２種類以上を用いて硬化されるエラストマーである。エネルギー線の種類は、特に限定されないが、例えば、電波、紫外線、可視光線及び赤外線等であり、より具体的には、電磁波エネルギー線及び高エネルギー線等である。エネルギー線のうちの光（波長＝２００ｎｍ〜７００ｎｍ）の光源は、例えば、超高圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、中圧水銀ランプ、低圧水銀ランプ、水銀蒸気アーク灯、キセノンアーク灯、カーボンアーク灯、メタルハライドランプ、蛍光灯、タングステンランプ、エキシマーランプ、殺菌灯、発光ダイオード及びＣＲＴ光源等である。中でも、波長が３００ｎｍ〜４５０ｎｍである光を発生させる超高圧水銀ランプ、水銀蒸気アーク灯、カーボンアーク灯及びキセノンアーク灯等が好ましい。電波は、産業科学医療用（ＩＳＭ）として電波法により定められた周波数帯や、欧米などで使われる915ＭＨｚ帯が挙げられる。高エネルギー線は、例えば、電子線、Ｘ線及び放射線等である。   The energy ray curable elastomer is an elastomer that is cured using any one or more of arbitrary energy rays. The type of energy rays is not particularly limited, and examples thereof include radio waves, ultraviolet rays, visible rays, and infrared rays, and more specifically, electromagnetic wave energy rays and high energy rays. The light source of the energy rays (wavelength = 200 nm to 700 nm) is, for example, an ultrahigh pressure mercury lamp, a high pressure mercury lamp, a medium pressure mercury lamp, a low pressure mercury lamp, a mercury vapor arc lamp, a xenon arc lamp, a carbon arc lamp, Metal halide lamps, fluorescent lamps, tungsten lamps, excimer lamps, germicidal lamps, light emitting diodes, CRT light sources, and the like. Among these, an ultrahigh pressure mercury lamp, a mercury vapor arc lamp, a carbon arc lamp, a xenon arc lamp, and the like that generate light having a wavelength of 300 nm to 450 nm are preferable. Examples of radio waves include the frequency band defined by the Radio Law for industrial science and medical use (ISM) and the 915 MHz band used in Europe and the United States. High energy rays are an electron beam, X-rays, radiation, etc., for example.

但し、誘電性エラストマー膜１は、上記したエラストマーと共に、他の材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいてもよい。この他の材料は、例えば、各種の添加剤等である。   However, the dielectric elastomer film 1 may contain any one kind or two or more kinds of other materials together with the above-described elastomer. Other materials are, for example, various additives.

導電性粒子１１は、基材１０に添加された添加物であり、導電性を有する粒子である。導電性粒子１１の種類は特に限定されず、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、Ａｌ、等を適宜選択できる。   The conductive particles 11 are additives added to the base material 10 and are conductive particles. The kind of the conductive particles 11 is not particularly limited, and carbon black, carbon nanotube, Al, and the like can be appropriately selected.

カーボンブラックは、一般的に粒子径が３〜５００ｎｍ程度の無定形炭素の一種である。本発明においては、誘電エラストマー層１への混合の便宜や後述の絶縁耐圧向上の観点から、たとえば粒子径が２０〜１００ｎｍ程度のカーボンブラックが用いられることが好ましい。   Carbon black is a kind of amorphous carbon generally having a particle size of about 3 to 500 nm. In the present invention, for example, carbon black having a particle diameter of about 20 to 100 nm is preferably used from the viewpoint of the convenience of mixing with the dielectric elastomer layer 1 and the improvement of the withstand voltage described later.

カーボンナノチューブは、炭素によって形成された六員環ネットワークを有する同軸管状の物質である。カーボンナノチューブの層構造としては、単層、二層、多層のものが挙げられる。また、後述する絶縁耐圧向上の観点から、カーボンナノチューブに任意の金属元素を添加した材料を採用してもよい。カーボンナノチューブの粒子径は、たとえば２０ｎｍ〜２０００ｎｍ程度である。   A carbon nanotube is a coaxial tubular material having a six-membered ring network formed by carbon. Examples of the layer structure of the carbon nanotube include single-layer, double-layer, and multi-layer structures. In addition, a material obtained by adding an arbitrary metal element to the carbon nanotube may be employed from the viewpoint of improving the withstand voltage described later. The particle diameter of the carbon nanotube is, for example, about 20 nm to 2000 nm.

Ａｌは、ナノ微粒子化したアルミニウム（Ａｌ）を用いることが好ましく、粒子径は２０ｎｍから５０００ｎｍであり、好ましくは、２０ｎｍ〜１００ｎｍである。   As the Al, nanoparticulated aluminum (Al) is preferably used, and the particle diameter is 20 nm to 5000 nm, preferably 20 nm to 100 nm.

本実施形態においては、誘電エラストマー層１に添加される導電性粒子１１の添加量は、以下に定義される限界添加量ｘの０．０２倍〜０．６倍の添加量が選択される。   In the present embodiment, the addition amount of the conductive particles 11 added to the dielectric elastomer layer 1 is selected from 0.02 to 0.6 times the limit addition amount x defined below.

限界添加量ｙは、その体積抵抗率が、導電性粒子が添加されていないときの体積抵抗率の１％に低下する導電性材料の添加量である。   The limit addition amount y is an addition amount of a conductive material whose volume resistivity is reduced to 1% of the volume resistivity when no conductive particles are added.

また、導電性粒子が添加されていないときの体積抵抗率を初期体積抵抗率（Ｒ０）と定義し、導電性粒子を限界添加量ｙまで加えたときの体積抵抗率を限界体積抵抗率（ＲＬ）と定義する。すなわちＲＬ＝Ｒ０・０．０１の関係となる。   Further, the volume resistivity when no conductive particles are added is defined as the initial volume resistivity (R0), and the volume resistivity when conductive particles are added up to the limit addition amount y is the limit volume resistivity (RL). ). That is, RL = R0 · 0.01.

限界体積抵抗率ＲＬは、たとえば、初期体積抵抗率Ｒ０を２．０×１０16Ω・ｃｍとした場合、２．０×１０14Ω・ｃｍである。なお、添加量の単位は任意に選択可能であり、たとえば重量％が選択される。 The limit volume resistivity RL is, for example, 2.0 × 10 14 Ω · cm when the initial volume resistivity R0 is 2.0 × 10 16 Ω · cm. In addition, the unit of the addition amount can be arbitrarily selected, and for example, wt% is selected.

一対の電極層２は、誘電エラストマー層１を挟んでおり、誘電エラストマー層１によって互いに絶縁された層である。本実施形態においては、電極層２は、誘電エラストマー層１に直接接している。   The pair of electrode layers 2 sandwich the dielectric elastomer layer 1 and are insulated from each other by the dielectric elastomer layer 1. In the present embodiment, the electrode layer 2 is in direct contact with the dielectric elastomer layer 1.

電極層２は、導電性を有するとともに、誘電エラストマー層１の弾性変形に追従しうる弾性変形が可能な材質によって形成される。電極層２の材質としては、たとえば、炭素材料、導電性高分子化合物及び金属材料等の導電性材料のうちのいずれか１種類又は２種類以上を含んでいる。炭素材料は、例えば、黒鉛、フラーレン、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）及びグラフェン等である。この炭素材料には、例えば、金属ドープ処理、金属内包処理及び金属鍍金処理等の処理のうちのいずれか１種類または２種類以上が施されていてもよい。導電性高分子化合物は、例えば、ポリアセチレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリベンゾチアゾールなどである。金属材料は、例えば、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）及びアルミニウム（Ａｌ）等であり、合金でもよい。但し、第１電極１の形成材料と第２電極２の形成材料とは、同じでもよいし、異なってもよい。本実施形態においては、電極層２の材質として、導電性高分子化合物が採用された場合を例に説明する。   The electrode layer 2 is formed of a material that is conductive and capable of elastic deformation that can follow the elastic deformation of the dielectric elastomer layer 1. As a material of the electrode layer 2, for example, one kind or two or more kinds of conductive materials such as a carbon material, a conductive polymer compound, and a metal material are included. Examples of the carbon material include graphite, fullerene, carbon nanotube (CNT), graphene, and the like. The carbon material may be subjected to any one type or two or more types of processing such as metal doping processing, metal inclusion processing, and metal plating processing, for example. Examples of the conductive polymer compound include polyacetylene, polythiophene, polypyrrole, polyphenylene, polyphenylene vinylene, and polybenzothiazole. Examples of the metal material include silver (Ag), gold (Au), and aluminum (Al), and may be an alloy. However, the forming material of the first electrode 1 and the forming material of the second electrode 2 may be the same or different. In the present embodiment, a case where a conductive polymer compound is employed as the material of the electrode layer 2 will be described as an example.

次に、誘電エラストマートランスデューサーＡ１の実施例について説明する。   Next, an example of the dielectric elastomer transducer A1 will be described.

本実施形態の実施例を表１に示す。実施例１は、導電性粒子１１としてカーボンブラックを用いた例である。実施例２は、導電性粒子１１としてカーボンナノチューブを用いた例である。実施例３は、導電性粒子１１として、Ａｌを用いた例である。実施例４は、アクリルゴムに導電性粒子１１としてカーボンブラックを用いた例である。   Examples of this embodiment are shown in Table 1. Example 1 is an example in which carbon black is used as the conductive particles 11. Example 2 is an example in which carbon nanotubes are used as the conductive particles 11. Example 3 is an example in which Al is used as the conductive particles 11. Example 4 is an example using carbon black as the conductive particles 11 in acrylic rubber.

実施例１〜４について、導電性粒子１１の添加量に応じた体積抵抗率の測定結果例を表１に示す。体積抵抗率は、成形圧力：７．８ＭＰａ（８０ｋｇｆ／ｃｍ2）で１２０℃×１０分間プレスキュアし、その後、２００℃×４時間ポストキュア（二次加硫）し、１００ｍｍ角、１ｍｍの試験用硬化物シートを作製し、ＪＩＳ Ｋ ６２４９：２００３未硬化及び硬化シリコーンゴムの試験方法 第21項：体積抵抗率試験 に準拠して測定した。なお、試験の種類は常態試験を用いた。また、測定装置として、ヒューレット・パッカー（株）製ＨＩＧＨ ＲＥＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＥＴＥＲ ４３２９Ａを使用し、ヒューレット・パッカード（株）製１６００８Ａ ＲＥＳＩＳＴＩＶＩＴＹ ＣＥＬＬ（主電極５０ｍｍφ、ガード電極７０ｍｍφ）を電極として、５００Ｖを電極間に印加し、１分後の抵抗値を読み取った。   Tables 1 to 4 show examples of measurement results of volume resistivity according to the addition amount of the conductive particles 11 in Examples 1 to 4. The volume resistivity is press-cured at 120 ° C. for 10 minutes at a molding pressure of 7.8 MPa (80 kgf / cm 2), and then post-cured (secondary vulcanization) at 200 ° C. for 4 hours for 100 mm square and 1 mm testing. A cured product sheet was prepared and measured according to JIS K 6249: 2003 Uncured and Cured Silicone Rubber Test Method Item 21: Volume resistivity test. Note that a normal test was used as the type of test. Moreover, as a measuring device, HIGH RESISTANCE METER 4329A made by Hewlett-Packard Co., Ltd. is used, and Hewlett-Packard Co., Ltd.'s 16008A RESISTIVITY CELL (main electrode 50 mmφ, guard electrode 70 mmφ) is applied between the electrodes. The resistance value after 1 minute was read.

Figure 2019041555
Figure 2019041555

＜実施例１＞
導電性粒子１１を添加しない場合のシリコーンＡを用いた誘電エラストマー層１の初期体積抵抗率Ｒ０が５×１０15Ω・ｃｍである。導電性粒子１１としてカーボンブラックを用いた場合、初期体積抵抗率Ｒ０の１％の体積抵抗率である限界体積抵抗率ＲＬとなる限界添加量ｙは、２５ｗ％であった。そして、導電性粒子１１の添加量を０．０２ｙ（下限添加量）とした場合、誘電エラストマー層１の体積抵抗率が６．３×１０15Ω・ｃｍであり、０．６ｙ（上限添加量）とした場合、５．３×１０15であった。また、下限添加量と上限添加量との間の値である添加量０．２５ｙの場合、体積抵抗率は、８．５×１０15Ω・ｃｍであった。したがって、導電性粒子１１の添加量を０．０２ｙ〜０．６ｙとすることにより、誘電エラストマー層１の体積抵抗率が５．３×１０15〜８．５×１０15Ω・ｃｍとなった。これは、誘電エラストマー層１に導電性粒子１１を上述の添加量で添加することにより、誘電エラストマー層１の絶縁耐圧を高める効果が発揮されたといえる。 <Example 1>
The initial volume resistivity R0 of the dielectric elastomer layer 1 using the silicone A when the conductive particles 11 are not added is 5 × 10 15 Ω · cm. When carbon black was used as the conductive particles 11, the limit addition amount y at which the limit volume resistivity RL was 1% of the initial volume resistivity R0 was 25 w%. And when the addition amount of the electroconductive particle 11 is 0.02y (lower limit addition amount), the volume resistivity of the dielectric elastomer layer 1 is 6.3 × 10 15 Ω · cm, and 0.6y (upper limit addition amount). ), It was 5.3 × 10 15 . Moreover, in the case of the addition amount 0.25y which is a value between the lower limit addition amount and the upper limit addition amount, the volume resistivity was 8.5 × 10 15 Ω · cm. Therefore, the volume resistivity of the dielectric elastomer layer 1 becomes 5.3 × 10 15 to 8.5 × 10 15 Ω · cm by setting the addition amount of the conductive particles 11 to 0.02 y to 0.6 y. . It can be said that the effect of increasing the withstand voltage of the dielectric elastomer layer 1 was exhibited by adding the conductive particles 11 to the dielectric elastomer layer 1 in the above-described addition amount.

＜実施例２＞
導電性粒子１１としてカーボンナノチューブを用いた場合の限界添加量ｙは、１．１ｗ％であった。そして、導電性粒子１１の添加量を０．０２ｙ〜０．６ｙとすることにより、誘電エラストマー層１の体積抵抗率が５．２×１０15〜１．１×１０16Ω・ｃｍとなった。本例においても、初期体積抵抗率Ｒ０に対して、誘電エラストマー層１の絶縁耐圧を高める効果が確認された。 <Example 2>
The limit addition amount y when carbon nanotubes were used as the conductive particles 11 was 1.1 w%. And the volume resistivity of the dielectric elastomer layer 1 became 5.2 * 10 < 15 > -1.1 * 10 < 16 > ohm * cm by making the addition amount of the electroconductive particle 11 0.02y-0.6y. . Also in this example, the effect of increasing the withstand voltage of the dielectric elastomer layer 1 was confirmed with respect to the initial volume resistivity R0.

＜実施例３＞
導電性粒子１１としてアルミを用いた場合の限界添加量ｙは、１．０ｗ％であった。そして、導電性粒子１１の添加量を０．０２ｙ〜０．６ｙとすることにより、誘電エラストマー層１の体積抵抗率が５．０×１０15〜１．０×１０16Ω・ｃｍとなった。本例においても、初期体積抵抗率Ｒ０に対して、誘電エラストマー層１の絶縁耐圧を高める効果が確認された。 <Example 3>
The limit addition amount y when aluminum was used as the conductive particles 11 was 1.0 w%. And the volume resistivity of the dielectric elastomer layer 1 became 5.0 * 10 < 15 > -1.0 * 10 < 16 > ohm * cm by making the addition amount of the electroconductive particle 11 0.02y-0.6y. . Also in this example, the effect of increasing the withstand voltage of the dielectric elastomer layer 1 was confirmed with respect to the initial volume resistivity R0.

＜実施例４＞
導電性粒子１１を添加しない場合のアクリルＡ（アクリルゴム）を用いた誘電エラストマー層１の初期体積抵抗率Ｒ０が１×１０10Ω・ｃｍである。導電性粒子１１としてカーボンブラックを用いた場合、限界添加量ｙは、１０ｗ％であった。そして、導電性粒子１１の添加量を０．０２ｙ〜０．６ｙとすることにより、誘電エラストマー層１の体積抵抗率が１．０×１０10〜６．０×１０10Ω・ｃｍとなった。本例においても、初期体積抵抗率Ｒ０に対して、誘電エラストマー層１の絶縁耐圧を高める効果が確認された。 <Example 4>
The initial volume resistivity R0 of the dielectric elastomer layer 1 using acrylic A (acrylic rubber) when the conductive particles 11 are not added is 1 × 10 10 Ω · cm. When carbon black was used as the conductive particles 11, the limit addition amount y was 10w%. Then, the addition amount of the conductive particles 11 by the 0.02Y～0.6Y, the volume resistivity of the dielectric elastomer layer 1 becomes 1.0 × 10 10 ~6.0 × 10 10 Ω · cm . Also in this example, the effect of increasing the withstand voltage of the dielectric elastomer layer 1 was confirmed with respect to the initial volume resistivity R0.

実施例１〜４に示すように、発明者の研究によれば、限界添加量ｙの０．０２〜０．６倍の添加量における体積抵抗率が、導電性粒子１１が添加されていない場合の誘電エラストマー層１の体積抵抗率である初期体積抵抗率Ｒ０よりも大きくなり、絶縁耐圧が向上するという知見が得られた。また、実施例４から、誘電エラストマー層１にシリコーンゴムを用いた場合に限らずアクリルゴムを用いた場合であっても同様であることが確認された。   As shown in Examples 1 to 4, according to the inventor's research, the volume resistivity at the addition amount of 0.02 to 0.6 times the limit addition amount y is when the conductive particles 11 are not added. The initial volume resistivity R0 which is the volume resistivity of the dielectric elastomer layer 1 is larger than the initial volume resistivity R0. In addition, it was confirmed from Example 4 that the same applies to the case where acrylic rubber is used in addition to the case where silicone rubber is used for the dielectric elastomer layer 1.

図２は、本発明の他の実施形態を示している。なお、これらの図において、上記実施形態と同一または類似の要素には、上記実施形態と同一の符号を付している。   FIG. 2 shows another embodiment of the present invention. In these drawings, the same or similar elements as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the above embodiment.

図２は、本発明の第２実施形態に基づく誘電エラストマートランスデューサーを示している。本実施形態の誘電エラストマートランスデューサーＡ２においては、電極層２の構成が上述した実施形態と異なっている。   FIG. 2 shows a dielectric elastomer transducer according to a second embodiment of the present invention. In the dielectric elastomer transducer A2 of the present embodiment, the configuration of the electrode layer 2 is different from the above-described embodiment.

本発明に係る誘電エラストマートランスデューサーは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る誘電エラストマートランスデューサーの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。   The dielectric elastomer transducer according to the present invention is not limited to the above-described embodiment. The specific configuration of each part of the dielectric elastomer transducer according to the present invention can be varied in design in various ways.

Ａ１，Ａ２：誘電エラストマートランスデューサー
１ ：誘電エラストマー層
２ ：電極層
１０ ：基材
１１ ：導電性粒子
２０ ：基材
２１ ：導電性粒子
ｙ ：限界添加量
Ｒ０ ：初期体積抵抗率
ＲＬ ：限界体積抵抗率 A1, A2: Dielectric elastomer transducer 1: Dielectric elastomer layer 2: Electrode layer 10: Substrate 11: Conductive particle 20: Substrate 21: Conductive particle y: Limit addition amount R0: Initial volume resistivity RL: Limit volume Resistivity

Claims (5)

誘電エラストマー層と、
前記誘電エラストマー層を挟む一対の電極層と、を備える誘電エラストマートランスデューサーであって、
前記誘電エラストマー層は、以下によって定義される限界添加量ｙの０．０２倍〜０．６倍の添加量とされた導電性粒子を含むことを特徴とする、誘電エラストマートランスデューサー。
限界添加量ｙは、その体積抵抗率が、導電性粒子が添加されていないときの体積抵抗率の１％に低下する導電性材料の添加量である。 A dielectric elastomer layer;
A pair of electrode layers sandwiching the dielectric elastomer layer, and a dielectric elastomer transducer comprising:
The dielectric elastomer transducer according to claim 1, wherein the dielectric elastomer layer includes conductive particles whose addition amount is 0.02 to 0.6 times the limit addition amount y defined by the following.
The limit addition amount y is an addition amount of a conductive material whose volume resistivity is reduced to 1% of the volume resistivity when no conductive particles are added. 前記導電性粒子は、カーボンブラックである、請求項１に記載の誘電エラストマートランスデューサー。   The dielectric elastomer transducer according to claim 1, wherein the conductive particles are carbon black. 前記導電性粒子は、カーボンナノチューブである、請求項１に記載の誘電エラストマートランスデューサー。   The dielectric elastomer transducer according to claim 1, wherein the conductive particles are carbon nanotubes. 前記一対の電極層は、前記導電性粒子を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の誘電エラストマートランスデューサー。   The dielectric elastomer transducer according to any one of claims 1 to 3, wherein the pair of electrode layers includes the conductive particles. 前記誘電エラストマー層と前記一対の電極とは、直接接している、請求項１ないし４のいずれかに記載の誘電エラストマートランスデューサー。   The dielectric elastomer transducer according to claim 1, wherein the dielectric elastomer layer and the pair of electrodes are in direct contact with each other.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020179483A1 (en) 2019-03-07 2020-09-10 旭化成株式会社 Polycarbonate diol and use thereof

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051748A (en) * 1983-08-31 1985-03-23 Taiho Kogyo Co Ltd Resin material having good electrical conductivity and friction characteristics
JPH0395296A (en) * 1990-03-26 1991-04-19 Taiho Kogyo Co Ltd Conductive slippery resin material
JPH05117446A (en) * 1991-10-29 1993-05-14 Nitto Boseki Co Ltd Polymer composition containing short fiber and method for controlling electrical resistance of polymer composition
JP2003506858A (en) * 1999-07-20 2003-02-18 エスアールアイ インターナショナル Electroactive polymer
JP2006290939A (en) * 2005-04-06 2006-10-26 Ntn Corp High dielectric elastomer composition
JP2007507562A (en) * 2003-09-29 2007-03-29 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Conductive thermoplastic composition, method of manufacture, and article derived from such composition
JP2013072063A (en) * 2011-09-29 2013-04-22 Tokai Rubber Ind Ltd Dielectric film, method for producing the same, and transducer using the same
JP2013177558A (en) * 2012-01-30 2013-09-09 Momentive Performance Materials Inc Resin composition with high dielectric insulation property
JP2014507492A (en) * 2010-12-14 2014-03-27 キャボット コーポレイション Method for controlling electrical resistivity in filler polymer compositions and related products
JP2016093043A (en) * 2014-11-09 2016-05-23 正毅 千葉 Dielectric elastomer transducer capable of up-sizing and long life

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6051748A (en) * 1983-08-31 1985-03-23 Taiho Kogyo Co Ltd Resin material having good electrical conductivity and friction characteristics
JPH0395296A (en) * 1990-03-26 1991-04-19 Taiho Kogyo Co Ltd Conductive slippery resin material
JPH05117446A (en) * 1991-10-29 1993-05-14 Nitto Boseki Co Ltd Polymer composition containing short fiber and method for controlling electrical resistance of polymer composition
JP2003506858A (en) * 1999-07-20 2003-02-18 エスアールアイ インターナショナル Electroactive polymer
JP2007507562A (en) * 2003-09-29 2007-03-29 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ Conductive thermoplastic composition, method of manufacture, and article derived from such composition
JP2006290939A (en) * 2005-04-06 2006-10-26 Ntn Corp High dielectric elastomer composition
JP2014507492A (en) * 2010-12-14 2014-03-27 キャボット コーポレイション Method for controlling electrical resistivity in filler polymer compositions and related products
JP2013072063A (en) * 2011-09-29 2013-04-22 Tokai Rubber Ind Ltd Dielectric film, method for producing the same, and transducer using the same
JP2013177558A (en) * 2012-01-30 2013-09-09 Momentive Performance Materials Inc Resin composition with high dielectric insulation property
JP2016093043A (en) * 2014-11-09 2016-05-23 正毅 千葉 Dielectric elastomer transducer capable of up-sizing and long life

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
浅田 泰司: "カーボン分散系導電性ゴム （２）導電性カーボンブラックの特性と応用", 日本ゴム協会誌, vol. 第５８巻第９号, JPN6021008817, 1985, pages 64 - 79, ISSN: 0004566398 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020179483A1 (en) 2019-03-07 2020-09-10 旭化成株式会社 Polycarbonate diol and use thereof

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