致动器、液晶弹性体和液晶弹性体的制造方法技术

本发明专利技术的课题是提供，可获得大的生成力和大的变位量的、使用液晶弹性体的致动器。本发明专利技术的解决方法是一种致动器，其具备一对电极和夹在一对电极之间的液晶弹性体，其中，液晶弹性体可以通过液晶单体与交联剂的聚合得到，且交联剂是化学式(I)所示的化合物。(式(I)中，R1和R3分别独立地为氢原子或甲基，x和y分别独立地表示1以上且10以下的整数，R2由化学式(II)表示。)(式(II)中，X1表示碳原子数为1～2的亚烷基，X2和X3分别独立地表示氢原子或亚烷基，或者X2与X3结合起来表示形成了环状结构的环烷烃，数学式(1)成立。)0.1≤B/A≤0.2式(1)(式(1)中，A是液晶单体的摩尔数，B是交联剂的摩尔数。)

Actuator, liquid crystal elastomer and manufacturing method of liquid crystal elastomer

The subject of the invention is to provide an actuator capable of obtaining large generating force and large displacement and using liquid crystal elastomers. The solution of the present invention is an actuator with a pair of electrodes and a liquid crystal elastomer sandwiched between a pair of electrodes, in which the liquid crystal elastomer can be obtained by polymerization of a liquid crystal monomer and a crosslinker, and the crosslinker is a chemical (I) compound. In formula (I), R1 and R3 independently represent more than 1 and 10 of the integers independently of the hydrogen atom or methyl group, X and Y respectively, and R2 is expressed by chemical formula (II). In (II) (II), X1 represents a alkyl number of 1~2 carbon atoms, and X2 and X3 independently represent hydrogen atoms or alkyl groups, or X2 and X3 are combined to form cyclic alkanes, and the mathematical formula (1) is established. 0.1 (B/A) less than 0.2 (1) (type 1), A is the molar number of the liquid crystal monomer, and B is the molar number of the crosslinking agent. )

【技术实现步骤摘要】
致动器、液晶弹性体和液晶弹性体的制造方法
本公开涉及致动器、液晶弹性体和液晶弹性体的制造方法。
技术介绍
近年来，随着用于产业、福利看护等的机器人、人造肌肉、医疗设备、再生医疗等的发展，从对人类的安全性、对人类的亲近性这样的观点出发，期待轻量且柔软性高的软致动器的开发。提出了通过外部刺激(热、电场)的赋予、除去而发生变形的导电性高分子、介电弹性体、液晶弹性体等的聚合物致动器。其中，将由于外部刺激的赋予、除去而分子取向发生变化的液晶分子内包于聚合物网络内而得的液晶弹性体具有下述那样的特征：其应答速度快，在收缩时体积变化少，因此耐久性良好。专利文献1和非专利文献1～3中公开了：以由加热引起的形状变化计、实现了20％以上的变位的液晶弹性体。非专利文献4中制成吸收低分子的液晶使其膨润而成的凝胶状的液晶弹性体，尝试了降低驱动电压等。如此，致动器性能存在生成力(generationforce)、变位、应答速度、能量效率等多种评价项目，已经有提高各种各样的性能的报道。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-191117号公报非专利文献非专利文献1：Macromomecu1es，2001，34，5868非专利文献2：SensorsandActuators，2012，178，175非专利文献3：MacromolecularChemistryandPhysics，1999，200，312非专利文献4：MolecularCrystalsandLiquidCrystals，2007，447，127
技术实现思路
专利技术所要解决的课题然而，根据本申请专利技术者的研究可知，在非专利文献1～3所示的文献中，生成力低，作为致动器存在实用上的大问题。例如，在设想辅助人类运动的致动器的情况下，可以认为辅助人类的生物肌肉(0.3MPa)程度的生成力(0.2MPa)是必要的。即使在使用了上述非专利文献1～3所示的液晶弹性体的致动器中，也不能获得超过0.2MPa的生成力。此外，从致动器的实用化的观点出发，作为致动器的性能，不仅要求大的生成力，还要求大的变位量。因此，在本公开中，以提供可获得大的生成力和大的变位量的液晶弹性体为课题。用于解决课题的方法用于解决上述课题的本公开的致动器具备：一对电极，和夹在前述一对电极间的液晶弹性体。其中，前述液晶弹性体可以通过液晶单体与交联剂的聚合得到，前述交联剂是下述化学式(I)所示的化合物。(在上述化学式(I)中，R1和R3分别独立地表示氢原子或甲基，x和y分别独立地表示1以上且10以下的整数，R2由下述化学式(II)表示。)(上述化学式(II)中，X1表示碳原子数为1～2的亚烷基，X2和X3分别独立地表示氢原子或亚烷基，或者X2与X3结合起来表示形成了环状结构的环烷烃，以下的数学式(1)成立。)0.1≤B/A≤0.2式(1)(其中，上述式(1)中，A是前述液晶单体的摩尔数，B是前述交联剂的摩尔数。)专利技术效果根据本公开的某种实施方式的液晶弹性体，能够获得大的生成力和大的变位量。附图说明图1是本公开的实施方式涉及的致动器的示意图。附图标记说明1、3：电极，2：液晶弹性体膜，100：致动器。具体实施方式本公开包含以下的致动器、液晶弹性体和液晶弹性体的制造方法。本公开的一种方案的致动器具备：一对电极、和夹在前述一对电极间的液晶弹性体。其中，前述液晶弹性体可以通过液晶单体与交联剂的聚合得到，前述交联剂是下述化学式(I)所示的化合物。(上述化学式(I)中，R1和R3分别独立地为氢原子或甲基，x和y分别独立地表示1以上且10以下的整数，R2由下述化学式(II)表示。)(上述化学式(II)中，X1表示碳原子数为1～2的亚烷基，X2和X3分别独立地表示氢原子或亚烷基，或者X2与X3结合起来表示形成了环状结构的环烷烃，以下的数学式(1)成立。)0.1≤B/A≤0.2式(1)(其中，上述式(1)中，A是前述液晶单体的摩尔数，B是前述交联剂的摩尔数。)在某种实施方式中，前述液晶单体为下述化学式(III)所示的化合物。(上述化学式(III)中，R4为氢原子或甲基，z表示1以上且10以下的整数，Ar表示具有取代基的芳基。)本公开的一种方案的液晶弹性体可以通过液晶单体与交联剂的聚合得到，前述交联剂是下述化学式(I)所示的化合物。(上述化学式(I)中，R1和R3分别独立地为氢原子或甲基，x和y分别独立地表示1以上且10以下的整数，R2由下述化学式(II)表示。)(上述化学式(II)中，X1表示碳原子数为1～2的亚烷基，X2和X3分别独立地表示氢原子或亚烷基，或者X2与X3结合起来表示形成了环状结构的环烷烃，以下的数学式(1)成立。)0.1≤B/A≤0.2式(1)(其中，上述式(1)中，A是前述液晶单体的摩尔数，B是前述交联剂的摩尔数。)在某种实施方式中，前述液晶单体为下述化学式(III)所示的化合物。(上述化学式(III)中，R4为氢原子或甲基，z表示1以上且10以下的整数，Ar表示具有取代基的芳基。)本公开的一种方案的方法是制造液晶弹性体的方法，具备以下的工序：(a)使液晶单体与交联剂聚合的工序，其中，前述交联剂是下述化学式(I)所示的化合物。(上述化学式(I)中，R1和R3分别独立地为氢原子或甲基，x和y分别独立地表示1以上且10以下的整数，R2由下述化学式(II)表示。)(上述化学式(II)中，X1表示碳原子数为1～2的亚烷基，X2和X3分别独立地表示氢原子或亚烷基，或者X2与X3结合起来表示形成了环状结构的环烷烃，以下的数学式(1)成立。)0.1≤B/A≤0.2式(1)(其中，上述式(1)中，A是前述液晶单体的摩尔数，B是前述交联剂的摩尔数。)在某种实施方式中，前述液晶单体为下述化学式(III)所示的化合物。(上述化学式(III)中，R4为氢原子或甲基，z表示1以上且10以下的整数，Ar表示具有取代基的芳基。)本公开的致动器具备上述本公开的液晶弹性体，如果在一对电极间施加电压，则液晶分子以成为与电场方向(从一方的电极到另一方的电极方向)平行的方式进行分子取向。伴随液晶分子的分子取向，通过共价键与液晶分子结合的聚合物链追随液晶分子的取向变化并以变为与电场方向平行的方式进行变形。其结果是，本公开的液晶弹性体沿电场方向进行伸长变形，另一方面沿与电极面平行方向进行收缩变形。本公开的液晶弹性体以液晶分子的分子取向变化为驱动源进行变形，由于其具有高弹性的交联结构，因此能够获得大的生成力和大的变位量。因此，根据具备上述本公开的液晶弹性体作为电场应答膜的本公开的致动器，即使在电场变形时也能获得大的生成力和大的变位量。(实施方式)以下说明本公开的实施方式。(液晶弹性体)本公开的液晶弹性体是通过液晶单体(A)与交联剂(B)的聚合而获得的弹性体。液晶单体(A)由以下的化学式(III)表示。(上述化学式(III)中，R4为氢原子或甲基，z表示1以上且10以下的整数，Ar表示具有取代基的芳基。)化学式(III)中，关于Ar，也为了对液晶单体赋予偶极矩，优选具有电负性大的取代基的芳基。关于液晶单体(A)，例如是以下那样的结构式(A1)～(A5)所示的化合物，但不受这些例子特别限定。其中，优选具有电负性高的氰基、侧链具有介电各向异性大的液晶分子的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致动器，具备：一对电极，和夹在所述一对电极之间的液晶弹性体，其中，所述液晶弹性体可以通过液晶单体与交联剂的聚合而得到，并且所述交联剂是下述化学式(I)所示的化合物，

【技术特征摘要】
2016.10.20 JP 2016-2056941.一种致动器，具备：一对电极，和夹在所述一对电极之间的液晶弹性体，其中，所述液晶弹性体可以通过液晶单体与交联剂的聚合而得到，并且所述交联剂是下述化学式(I)所示的化合物，上述化学式(I)中，R1和R3分别独立地为氢原子或甲基，x和y分别独立地表示1以上且10以下的整数，R2由下述化学式(II)表示，上述化学式(II)中，X1表示碳原子数为1～2的亚烷基，X2和X3分别独立地表示氢原子或亚烷基，或者X2与X3结合起来表示形成了环状结构的环烷烃，以下的数学式(1)成立，0.1≤B/A≤0.2式(1)其中，上述式(1)中，A为所述液晶单体的摩尔数，B为所述交联剂的摩尔数。2.根据权利要求1所述的致动器，所述液晶单体为下述化学式(III)所示的化合物，上述化学式(III)中，R4为氢原子或甲基，z表示1以上且10以下的整数，Ar表示具有取代基的芳基。3.一种液晶弹性体，其可以通过液晶单体与交联剂的聚合得到，所述交联剂是下述化学式(I)所示的化合物，上述化学式(I)中，R1和R3分别独立地为氢原子或甲基，x和y分别独立地表示1以上且10以下的整数，R2由下述化学式(II)表示，上述化学式(II)中，X1表示碳原子数为1～2的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林直毅，田头健司，荒濑秀和，
申请(专利权)人：松下知识产权经营株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP