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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.

Conducting polymers are essential for long-term stability, especially important for electrochemistry and electrochemistry stimulation. The electrical chemistry of this kind increases in temperature and load. The phenomenon of temperature change, high temperature state, thermal motion of polymer, electric and chemical stimulation interaction occurs. The relationship between electro-chemical active layer and stretching rate is shown in this paper. About 25% of the total film is electrically and chemically active. The results of this study are as follows: 1. The method of introducing bridging molecules into the system is as follows: The synthesis of bridging molecules, the use of conductive polymers in the main chain, the synthesis of bridging molecules, the introduction of new methods for the suppression of electrochemistry The problem of reducing the total service length, lowering the conductivity, lowering the injected charge amount, and lowering the expansion ratio arises. A new type of conductive polymer was developed. The performance of the mobile phone is shown by the remote control of the mobile phone The increase of expansion ratio due to the increase of load and the occurrence of new phenomena. The use of new bridging conductive polymers to suppress electrical and chemical degradation is possible due to stable behavior of expansion and contraction rates under load. In this study, the characteristics of the electrochemistry phenomenon, the suppression methods and the molecular design guidelines of stable conductive polymers were studied.