超分子構造に基づく導電性高分子アクチュエータ

基于超分子结构的导电聚合物致动器

基本信息

  • 批准号：
    11J09342
  • 负责人：
    富永 和生
  • 金额：
    $ 0.45万
  • 依托单位：
    Kyushu Institute of Technology
  • 依托单位国家：
    日本
  • 项目类别：
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份：
    2011
  • 资助国家：
    日本
  • 起止时间：
    2011 至 2012
  • 项目状态：
    已结题

项目摘要

導電性高分子アクチュエータには長期安定性が必要であり、中でも特に重要な問題である電気化学クリープ現象は、電気化学刺激を受ける事でクリープが促進されてしまう現象である.この電気化学クリープは温度、負荷により増加する事が今回の実験で明らかとなった.さらに温度変化において、高温状態ではエントロピー弾性が発現し、高分子の熱運動が電気化学刺激との相互作用で発生する現象だとわかった.さらに、伸縮運動を行う際、電気化学活性層というモデルを立てる事で、電気化学反応部と伸縮率の関係を示した.その結果膜全体の約25%が電気化学活性となる事で最大伸縮量を示す事が判った.このような結果から電気化学クリープ抑制のため、架橋分子の導入というシンプルな方法でこれらを解決することができた.架橋分子の合成には、導電性高分子アクチュエータの主鎖に使用しているピロールから架橋分子であるジピロロアルカンを新規に合成し導入する事で電気化学クリープの抑制を可能とした.しかし、架橋ポリピロールは、ジピロロアルカンにより実効共役長を減少させてしまう事となり、導電率の低下、注入電荷量の低下に伴う伸縮率の低下という問題を引き起こした.そこでポリエチレンジオキシチオフェンを主骨格にチオフェンを架橋分子としたジチエノアルカンを導入した新規架橋導電性高分子アクチュエータを開発した.ポリエチレンジオキシチオフェンのみのアクチュエータの性能はピロールを遥かにしのぐ安定性動作を示した.さらに荷重の増加による伸縮率の増大というこれまでにない新たな現象の発見にも至った.このようなポリエチレンジオキシチオフェンを使用した新規架橋導電性高分子アクチュエータは電気化学クリープの抑制はもちろん、負荷に対する伸縮率の安定動作をも可能にした.本研究により電気化学クリープ現象の特性解明さらに抑制方法と安定な導電性高分子アクチュエータの分子設計の指針を示した.
Conductivity polymer ア ク チ ュ エ ー タ に は long-term stability が necessary で あ り, medium で も に important な problem で あ る electric chemical ク 気 リ ー は プ phenomenon, electric chemical stimulation を 気 け る matter で ク リ ー プ が promote さ れ て し ま う phenomenon で あ る. こ の electric chemical ク 気 リ ー プ は temperature, load に よ り raised plus す が る things today back の be 験 で Ming ら か と な っ た. さ ら に temperature variations change に お い て, high temperature state で は エ ン ト ロ ピ ー 弾 sex が 発 し now, polymer の が electric thermal motion 気 chemical stimulus と の interaction で 発 raw す る phenomenon だ と わ か っ た. さ ら に, telescopic motion を う interstate, electricity 気 chemical activity layer と い う モ デ ル を made て で る, と expansion rate of electrode 気 chemical anti 応 の masato is を shown し た. そ Film all の の results about 25% が electric 気 chemical activity と な る matter で biggest を expansion amount shown す matter が convicted っ た. こ の よ う な results か ら electric chemical ク 気 リ ー プ inhibit の た め, bridging molecular の import と い う シ ン プ ル な method で こ れ ら を solve す る こ と が で き た. Bridging molecules の synthetic に は, conductive polymer ア ク チ ュ エ ー タ の master lock に use し て い る ピ ロ ー ル か ら bridging molecules で あ る ジ ピ ロ ロ ア ル カ ン を new rules に synthetic し import す る matter で electric chemical ク 気 リ ー プ の may inhibit を と し た. し か し, bridging ポ リ ピ ロ ー ル は, ジ ピ ロ ロ ア ル カ ン に よ り be sharper long を reduce total service さ せ て し ま う matter と な り の is low, conductive rate, injected charge low の に with う expansion rate low の と い う problem を lead き up こ し た. そ こ で ポ リ エ チ レ ン ジ オ キ シ チ オ フ ェ ン を primary bone に チ オ フ ェ ン を bridging molecules と し た ジ チ エ ノ ア ル カ ン を import し た new rules bridging conductivity polymer ア ク チ ュ エ ー タ を open 発 し た. ポ リ エ チ レ ン ジ オ キ シ チ オ フ ェ ン の み の ア ク チ ュ エ ー タ の performance は ピ ロ ー ル を remote か に し の ぐ stability action を shown し た. さ ら に load の raised plus に よ る の expansion rate raised large と い う こ れ ま で に な い new た な phenomenon の 発 see に も to っ た. こ の よ う な ポ リ エ チ レ ン ジ オ キ シ チ オ フ ェ ン を use し た conductive new rules bridging High molecular ア ク チ ュ エ ー タ は electric chemical ク 気 リ ー プ の inhibit は も ち ろ ん, load に す seaborne る の expansion rate stable action を も may に し た. This study に よ り electric chemical ク 気 リ ー プ phenomenon の features interpret さ ら に suppression method と settle な conductivity polymer ア ク チ ュ エ ー タ の の pointer を molecular design in し た.

项目成果

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专利数量（0）
Suppression of electrochemical creep by cross-link in polypyrrole soft actuators
通过聚吡咯软执行器中的交联抑制电化学蠕变
  • DOI：
    10.1016/j.phpro.2011.05.028
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
    Physics Procedia
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    藤本教寛;小林達夫;三浦貴司;西脇健二;坂本眞人;T. Morisaku and H. Yui;三浦貴司;Kazuo Tominaga
  • 通讯作者：
    Kazuo Tominaga
Electrochemical Actuation and Creeping of Porous Polypyrrole Film in Ionic Liquids
离子液体中多孔聚吡咯薄膜的电化学驱动和蠕变
  • DOI：
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    K. Tominaga;T. Sinonome;and K. Kaneto
  • 通讯作者：
    and K. Kaneto
Electrochemical Generated Strains Of Polypyrrole film in Ionic Liquids
离子液体中聚吡咯薄膜电化学产生的应变
  • DOI：
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    森作俊紀;城戸優梨子;由井宏治;三浦貴司;Kazuo Tominaga
  • 通讯作者：
    Kazuo Tominaga
導電性高分子アクチュエータのクリープ現象
导电聚合物致动器的蠕变现象
  • DOI：
  • 发表时间：
    2011
  • 期刊：
  • 影响因子：
    0
  • 作者：
    富永和生;濱井克圭;高嶋授;金藤敬一
  • 通讯作者：
    金藤敬一
Cross-linker effects on electrochemical creep in polypyrrole soft actuators
交联剂对聚吡咯软执行器电化学蠕变的影响
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富永 和生其他文献

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