致动器及其制造方法技术

一种包括叠层的致动器，该叠层包括：弹性体层；以及设置在弹性体层两侧上的弹性电极，其中叠层至少在一个方向上承受50％或更大的预应变。

Actuator and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】致动器及其制造方法
本技术涉及一种致动器以及一种制造该致动器的方法。
技术介绍
已知致动器的低压驱动需要薄膜堆叠技术。专利文献1提出了一种用于沉积薄膜同时使弹性体承受预应变来控制弹性体运动方向的技术。专利文献2提出了一种通过卷绕介电弹性体片来生产叠层的技术，该介电弹性体片通过涂覆工艺形成了数十μm的厚度。引用列表专利文献专利文献1：JP2003-506858T专利文献2：JP2005-312230A
技术实现思路
技术问题本专利技术的目的是提供一种具有低驱动电压的致动器以及一种制造该致动器的方法。问题的解决方案实现上述目的的第一种技术涉及一种致动器，其包括：叠层，该叠层包括：弹性体层；以及设置在弹性体层每个表面上的弹性电极，其中该叠层至少在一个方向上承受50％或更大的预应变。第二种技术涉及一种制造致动器的方法，该方法包括：将电极和弹性体交替堆叠以形成叠层；以及在一个方向上拉伸形成的叠层。本专利技术的有利效果本技术可以减小致动器的驱动电压。应该指出的是这里描述的有利效果并不必要是受限的，可以获得本说明书中描述的任意有利效果或者不同于这些有利效果的有利效果。附图说明图1A是根据本技术的第一实施方式的致动器的示例性结构的透视图。图1B是处于预应变释放状态中的图1A的致动器的透视图。图2是根据本技术的第一实施方式的一种修改的致动器的示例性结构的透视图。图3是根据本技术的第二实施方式的致动器的示例性结构的横截面视图。图4A是叠层的示例性结构的侧视图。图4B是沿着图4A中的线IVB-IVB的横截面视图。图5是根据本技术的第三实施方式的扬声器的示例性结构的透视图。图6是根据本技术的第四实施方式的扬声器的示例性结构的透视图。图7是示出了根据本技术的第五实施方式的内窥镜模块的示例性配置的框图。图8是示出了叠层的拉伸量、体积电阻率和薄膜厚度之间的关系的图表。图9是根据本技术的第六实施方式的致动器在高度方向上的横截面视图。图10是根据本技术的第六实施方式的致动器在与高度方向垂直的方向上的横截面视图。图11A是根据本技术的第七实施方式的致动器的示例性结构的平面视图。图11B是沿着图11A中的线XIB-XIB的横截面视图。图12是根据本技术的第八实施方式的触觉演示装置的示例性结构的平面视图。图13A和13B分别示出了根据本技术的第八实施方式的触觉演示装置的示例性操作的侧视图。图14是根据本技术的第八实施方式的一种修改的触觉演示装置的示例性结构的平面视图。图15是根据本技术的第九实施方式的机器人的示例性结构的示意图。图16A是示出了生产样本5-1到5-5的致动器的步骤的平面视图。图16B是示出了生产样本6-1到6-5的致动器的步骤的平面视图。图17A是示出了生产样本5-1到5-5以及6-1到6-5的致动器的步骤的平面视图。图17B是沿着图17A中的线XVIIB-XVIIB的横截面视图。图18A是示出了生产样本5-1到5-5以及6-1到6-5的致动器的步骤的平面视图。图18B是沿着图18A中的线XVIIB-XVIIB的横截面视图。图19A是施加电压时样本5-1到5-5以及6-1到6-5的致动器的平面视图。图19B是沿着图19A中的线XIXB-XIXB的横截面视图。图20A是示出了双轴拉伸比率与刚度之间的关系的图表。图20B是示出了双轴拉伸比率与介质击穿强度之间的关系的图表。图21A是示出了单轴拉伸比率与刚度之间的关系的图表。图21B是示出了单轴拉伸比率与介质击穿强度之间的关系的图表。图22A是示出了生产样本7-1到7-3的致动器的步骤的平面视图。图22B是沿着图22A中的线XXIIB-XXIIB的横截面视图。图23A是示出了生产样本7-1到7-3的致动器的步骤的平面视图。图23B是沿着图23A中的线XXIIIB-XXIIIB的横截面视图。图24是示出了样本7-1到7-3中使用的纳米碳的类型与电阻率之间的关系的图表。图25A是示出了用于评估样本8-1到8-4的致动器的传导率的方法的平面视图。图25B是沿着图25A中的线XXVB-XXVB的横截面视图。图26A是示出了用于评估样本8-1到8-4的致动器的传导率的方法的平面视图。图26B是沿着图26A中的线XXVIB-XXVIB的横截面视图。图27A是示出了用于评估样本8-1到8-4的致动器的传导率的方法的平面视图。图27B是沿着图27A中的线XXVIIB-XXVIIB的横截面视图。图28A是示出了用于评估样本8-1到8-4的致动器的传导率的方法的平面视图。图28B是沿着图28A中的线XXVIIIB-XXVIIIB的横截面视图。图29A是示出了拉伸比率与电阻率之间的关系的图表。图29B是示出了由拉升造成的面积变化与电阻率之间的关系的图表。图30A是示出了双轴拉伸比率与介质击穿强度之间的关系的图表。图30B是示出了双轴拉伸比率与面积变化之间的关系的图表。具体实施方式在本技术中，叠层至少在一个方向上承受50％或更大的预应变。更具体地，叠层在一个方向或两个方向上承受50％或更大的预应变。在叠层在两个方向上承受预应变的情况下，一个方向上的预应变可以与另一个方向上的预应变相同或不同。在叠层在两个方向上承受预应变的情况下，其中一个方向可以与另一个方向正交或者不正交。叠层的形状示例包括但不局限于平坦形状、管状形状诸如圆管状、螺旋形形状、球形形状、弯曲形状等。弯曲形状的示例包括但不局限于部分球形形状、部分圆柱形形状等等。叠层主表面的形状示例包括但不局限于圆形、椭圆形、多边形(例如四边形、六边形、八边形等)以及不规则形状。将按照下面的顺序描述本技术的实施方式。1第一实施方式(示例性致动器)2第二实施方式(示例性致动器)3第三实施方式(示例性扬声器)4第四实施方式(示例性扬声器)5第五实施方式(示例性内窥镜模块)6第六实施方式(示例性致动器)7第七实施方式(示例性致动器)8第八实施方式(示例性触觉演示装置)9第九实施方式(示例性机器人)<1第一实施方式>【致动器的结构】根据本技术的第一实施方式的致动器10是所谓的介电弹性体致动器。如图1A中所示，致动器10包括具有矩形薄片形状的叠层11。叠层11包括多个弹性电极11a和多个弹性弹性体层(介电层)11b。电极11a和弹性体层11b在叠层11的厚度方向上交替彼此堆叠。该第一实施方式示出了叠层11的主要表面是矩形的情形，但是叠层11的主要表面并不局限于这种形状。在下面的描述中，与叠层11的主要表面的两对相对的侧面中的其中一对平行的方向称作x轴方向(第一方向)，与另一对平行的方向称作y轴方向(第二方向)。根据第一实施方式的致动器10安装在例如诸如人造肌肉和内窥镜之类的医疗装置、工业装置、人造色素体、天线、电子装置、声换能器(扬声器等)、康复装置、机器人、机器服、微型装置、振动装置(触觉演示装置等)、图像稳定模块或振荡器中。电子装置的示例包括但不限于个人计算机、移动装置、移动电话、平板电脑、显示器、成像装置、音频装置、游戏装置等。致动器10可以优选地由100V或更大以及4kV或更小的驱动电压驱动。如下所述，弹性体层11b可以在用于制造根据第一实施方式的致动器的方法中变薄，因为在成型之后要在x轴方向和y轴方向上拉伸叠层11。因此，致动器10可以由如上所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种致动器，包括：叠层，包括：弹性体层；和设置在所述弹性体层的每个表面上的弹性的电极，其中所述叠层至少在一个方向上承受50％或更大的预应变。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 JP 2016-2574451.一种致动器，包括：叠层，包括：弹性体层；和设置在所述弹性体层的每个表面上的弹性的电极，其中所述叠层至少在一个方向上承受50％或更大的预应变。2.根据权利要求1所述的致动器，其中所述弹性体层具有10MPa或更小的杨氏模量，所述弹性体层具有200％或更大的断裂应变。3.根据权利要求1所述的致动器，其中预应变释放状态中的所述电极具有500μm或更小的平均厚度，在所述叠层承受100％或更大的应变的情况下，所述电极具有10MΩ·cm或更小的体积电阻率。4.根据权利要求1所述的致动器，其中所述电极包含导电填料或导电聚合物中的至少一种。5.根据权利要求4所述的致动器，其中所述电极还包含弹性体。6.根据权利要求4所述的致动器，其中所述导电填料包含碳基填料、金属基填料、金属氧化物基填料或者金属涂层填料中的至少一种。7.根据权利要求1所述的致动器，其中所述电极包含导电填料，所述导电填料承载在所述弹性体层的表面上。8.根据权利要求1所述的致动器，其中所述电极是固体、胶体或液体。9.根据权利要求1所述的致动器，其中所述电极包含弹性离子导电材料和电解质。10.根据权利要求1所述的致动器，其中所述电极包含悬胶以及导电填料或导电聚合物中的至少一种。11.根据权利要求1所述的致动器，其中所述电极和所述弹性体层交替且重复地堆叠。12.根据权利要求1所述的致动器，其中所述电极的一部分具有超过10MPa的杨氏模量。13.根据权利要求1所述的致动器，其中所述弹性体层与所述电极之间的界面经受附着力...

【专利技术属性】
技术研发人员：中丸啓，石川博一，堺健太郎，中田哲博，若菜和仁，后藤義夫，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP