APPLICATION TO ACTUATORS WITH LOW ELECTRIC OPERATION USING ELECTRICSTRICTION OF FULLERENOL DOPED PUE

富勒烯醇掺杂 PUE 的电致动器在低电操作执行器中的应用

• 批准号: 11650337
• 负责人: KYOKANE Jun
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: NARA NATIONAL COLLEGE OF TECHNOLOGY
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11650337/
• 关键词: Polymer Gel; Polyurethane Elastomer; Electrostriction Effect; Fullerenol; Actuator; Low Voltage Operation; Piezoelectric Effect

The results of this research are summarized as follows.1. The polyurethane elastomer (PUE) films similar to polymer gets have been found to show the electrostriction effect. We proposed the application to moving devices such as an actuator utilizing the electrostriction effect of PUE films.2. The actuators are monomorph type fabricated by PUE film and two kinds of metal electrodes of the different thickness. Since these actuators work at high voltage more than 1 KV, we controlled the structure of films by doping C_<60> derivatives (fullerenol) into PUE so that the actuators could operate under a low voltage.3. The bends of fullerenol doped PUE actuators and non-doped PUE actuators varied at the square of an electric field. Also, the bend depends on thickness of electrodes, when the metal electrode were thinning until 200 nm, all of samples were bent in the direction of cathode electrode independent of metal materials. They showed polarity effect.4. The bends of fullerenol doped actuators were larger than that of non-doped actuators and the working voltage was also small.5. The force of fullerenol doped actuators increased in proportion to an electric field. It was clear that the induced forces of these actuators strongly depend on the thickness of PUE films. It was cleared that the fullerenol doped PUE films appeared the piezoelectric effect.

本研究的研究结果如下： 1．与聚合物类似的聚氨酯弹性体（PUE）薄膜已被发现表现出电致伸缩效应。我们提出利用PUE薄膜的电致伸缩效应将其应用于执行器等移动装置。 2．该执行器是由PUE薄膜和两种不同厚度的金属电极制成的单晶型。由于这些执行器工作在1KV以上的高压下，我们通过在PUE中掺杂C_<60>衍生物（富勒烯醇）来控制薄膜的结构，使执行器可以在低电压下工作。 3．富勒烯醇掺杂的 PUE 致动器和非掺杂的 PUE 致动器的弯曲度随电场的平方变化。此外，弯曲取决于电极的厚度，当金属电极减薄至200 nm时，所有样品都沿阴极方向弯曲，与金属材料无关。它们表现出极性效应。 4．富勒醇掺杂致动器的弯曲度比非掺杂致动器大，工作电压也小。 5．富勒醇掺杂致动器的力与电场成比例增加。很明显，这些执行器的感应力很大程度上取决于 PUE 薄膜的厚度。结果表明，富勒烯醇掺杂的PUE薄膜出现了压电效应。

项目成果

H.Sawada,D.Tamada,K.Lee,T.Kawase,Y.Hayakawa,M.Baba and J.Kyokane: "Synthesis and Properties of Novel Fluoroalkyl End-Capped Oligomers Containing Phosphorus Segments"Journal of Applied Polymer Science. 79巻. 228-245 (2000)

H. Sawada、D. Tamada、K. Lee、T. Kawase、Y. Hayakawa、M. Baba 和 J. Kyokane：“含磷片段的新型氟烷基封端低聚物的合成和性能”《应用聚合物科学》杂志 79。卷 228-245 (2000)

京兼純、浦西大裕、上田敦: "フラレノール添加PUEの電歪効果と低電界駆動アクチュエータ"電気材料技術雑誌. 8・1. 18-24 (1999)

Jun Kyokane、Daihiro Urasishi、Atsushi Ueda：“添加富勒烯醇的 PUE 和低电场驱动致动器的电致伸缩效应”电气材料技术杂志 8・1（1999 年）。

寺沢直弘、沢田英夫、京兼純 他: "ペルフルオロアルカンおよびペルフルオロジアセチレンLB膜の表面と電気的性質"日本油化学会誌. 48・12. 1385-1389 (1999)

Naohiro Terasawa、Hideo Sawada、Jun Kyokane 等：“全氟烷烃和全氟二乙炔 LB 膜的表面和电性能”日本石油化学会杂志 48・12（1999 年）。

J.Kyokane, T.Tokugi, D.Uranishi, T.Ueda and K.Yoshino: "Application to actuators of fullerenol doped polyurethane elastomer (PUE)"International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals (ICSM'2000), Gastein, Austria. (2000)

J.Kyokane、T.Tokugi、D.Uranishi、T.Ueda 和 K.Yoshino：“富勒烯醇掺杂聚氨酯弹性体 (PUE) 执行器的应用”合成金属科学与技术国际会议 (ICSM2000)，Gastein，

京兼純,浦西大祐 他: "フラレノール添加PUEの電歪効果と低電界駆動アクチュエータへの応用"第31回電気電子絶縁材料システムシンポジウム予稿集. P-21. 273-276 (1999)

Jun Kyokane、Daisuke Uranishi 等人：“富勒烯醇掺杂 PUE 的电致伸缩效应及其在低电场驱动致动器中的应用”第 31 届电气和电子绝缘材料系统研讨会论文集 P-21（1999 年）。