致动器.pdf

《致动器.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《致动器.pdf（18页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。

1、(10)申请公布号 CN 103998777 A (43)申请公布日 2014.08.20 C N 1 0 3 9 9 8 7 7 7 A (21)申请号 201280062615.6 (22)申请日 2012.12.17 2011-276803 2011.12.19 JP F03G 7/00(2006.01) (71)申请人松下电器产业株式会社 地址日本大阪府 (72)发明人平冈牧 保罗费奥里尼 本乔恩范德卡斯蒂尔 (74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人潘剑颖 (54) 发明名称 致动器 (57) 摘要 为了解决在层之间产生空隙的问题，本发明 提供了一种致动器。

2、，包括：导电聚合物层31；环境 温度熔盐层35；以及相对电极层34；其中，环境温 度熔盐层35被插入在导电聚合物层31与相对电 极层34之间，环境温度熔盐层35包括在其内侧的 粘合层33；粘合层33的一个表面粘合到导电聚合 物层31；并且粘合层33的另一表面粘合到相对电 极层34。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2014.06.18 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2012/083177 2012.12.17 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2013/094713 EN 2013.06.27 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书7页 附。

3、图8页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书7页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103998777 A CN 103998777 A 1/2页 2 1.一种致动器，包括： 导电聚合物层31； 环境温度熔盐层35；以及 相对电极层34；其中， 所述环境温度熔盐层35被插入在所述导电聚合物层31与所述相对电极层34之间， 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的粘合层33； 所述粘合层33的一个表面粘合到所述导电聚合物层31；以及 所述粘合层33的另一个表面粘合到所述相对电极层34。 2.根据权利要求1所述的致动器，其中， 所述环境温度熔盐层35包括。

4、在其内部的多个粘合层33；以及 当在透视顶视图中观察时，所述多个粘合层33散布在所述环境温度熔盐层35中。 3.一种用于驱动致动器的方法，所述方法包括： (a)制备所述致动器，所述致动器包括： 导电聚合物层31； 环境温度熔盐层35；以及 相对电极层34；其中， 所述环境温度熔盐层35被插入在所述导电聚合物层31与所述相对电极层34之间， 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的粘合层33； 所述粘合层33的一个表面粘合到所述导电聚合物层31；以及 所述粘合层33的另一个表面粘合到所述相对电极层34； (b)将负电压和正电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以增加 所述导电聚合物。

5、层31的厚度；以及 (c)将正电压和负电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以减小 所述导电聚合物层31的厚度。 4.根据权利要求3所述的方法，其中， 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的多个粘合层33；以及 当在透视顶视图中观察时，所述多个粘合层33散布在所述环境温度熔盐层35中。 5.一种用于控制流过流通道8的流体的流动的方法，所述方法包括： (a)制备所述致动器，所述致动器包括： 导电聚合物层31； 环境温度熔盐层35；以及 相对电极层34；其中， 所述环境温度熔盐层35被插入在所述导电聚合物层31与所述相对电极层34之间， 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的粘合层3。

6、3； 所述粘合层33的一个表面粘合到所述导电聚合物层31；以及 所述粘合层33的另一个表面粘合到所述相对电极层34； (b)将正电压和负电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以通过 增加所述导电聚合物层31的厚度来停止流过所述流通道8的流体的流动；以及 (c)将负电压和正电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以通过 权 利 要 求 书CN 103998777 A 2/2页 3 减小所述导电聚合物层31的厚度来使所述流体流过所述流通道8。 6.根据权利要求5所述的方法，其中， 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的多个粘合层33；以及 当在透视顶视图中观察时，所。

7、述多个粘合层33散布在所述环境温度熔盐层35中。 7.根据权利要求5所述的方法，其中， 所述致动器1设置在基板9上； 在所述步骤(b)中，使所述致动器1的底面与所述致动器1接触；以及 在所述步骤(c)中，使所述致动器1的所述底面与所述致动器1分离。 权 利 要 求 书CN 103998777 A 1/7页 4 致动器 技术领域 0001 本发明涉及致动器。 背景技术 0002 专利文献1公开了一种致动器，包括：导电聚合物层、环境温度熔盐层和电极层。 更具体地，参见专利文献1中包括的图13B。 0003 图1示出了非专利文献1中示出的致动器1的示意性横截面图。致动器1包括层 压层21。图1中所示。

8、的致动器1包括两个层压层21a-21b。 0004 层压层21a包括导电聚合物层31、相对电极层34和环境温度熔盐层35。图1中 所示的层压层21a包括第一导电聚合物层31a、第一环境温度熔盐层35a、相对电极层34、第 二环境温度熔盐层35b和第二导电聚合物层31b。 0005 支撑层32形成在层压层21a的正面和反面上。更具体地，第一支撑层32a和第二 支撑层32b分别形成在层压层21a的正面和反面上。 0006 层压层21a(在下文中称作“第一层压层21a”)堆叠且层压在层压层21b(在下文 中称作“第二层压层21b”)上。粘合膜36被插入在两个层压层21a与21b之间。粘合膜 36被插。

9、入在第一层压层21a中包含的第二支撑层32b与第二层压层21b中包含的第一支撑 层32a之间以将这些层相互粘合。 0007 每一个导电聚合物层31电连接到在致动器1的一侧上设置的第一电极26。每一 个相对电极层34电连接到在致动器1的另一侧上设置的第二电极27。 0008 引用列表 0009 专利文献 0010 专利文献1美国专利No.7,679,268(对应于日本专利No.3959104) 0011 非专利文献 0012 非专利文献1M.Hiraoka et al.HIGH PRESSURE PUMP AS LAB ON CHIP COMPONENT FOR MICRO-FLUIDIC IN。

10、TEGRATED SYSTEM，IEEE MEMS2011Technical Journal， 1139-1142 发明内容 0013 技术问题 0014 通过第一电极26和第二电极27，负电压和正电压被分别施加到导电聚合物层31 和相对电极层34。当施加该电压差时，导电聚合物层31的厚度增加。这是因为阳离子从环 境温度熔盐层35移动到导电聚合物层31。 0015 然后，正电压和负电压被分别施加到导电聚合物层31和相对电极层34。当施加该 电压差时，导电聚合物层31的厚度减小以使致动器1返回其原始状态。这是因为阳离子从 导电聚合物层31移动到环境温度熔盐层35。致动器1以这种方式操作。 001。

11、6 然而，如图2中所示，当导电聚合物层31的厚度的增加和减小重复时，在这些层之 说 明 书CN 103998777 A 2/7页 5 间产生了空隙。由于该空隙，阳离子难以在导电聚合物层31与环境温度熔盐层35之间移 动。因此，致动器1不能操作。 0017 本发明的目的是提供解决该问题的致动器。 0018 问题的解决方案 0019 涉及下面的项1至6的本发明解决了上面提到的问题。 0020 1.一种致动器，包括： 0021 导电聚合物层31； 0022 环境温度熔盐层35；以及 0023 相对电极层34；其中， 0024 所述环境温度熔盐层35被插入在所述导电聚合物层31与所述相对电极层34之 。

12、间， 0025 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的粘合层33； 0026 所述粘合层33的一个表面粘合到所述导电聚合物层31；以及 0027 所述粘合层33的另一个表面粘合到所述相对电极层34。 0028 2.根据项1所述的致动器，其中， 0029 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的多个粘合层33；以及 0030 当在透视顶视图中观察时，所述多个粘合层33散布在所述环境温度熔盐层35中。 0031 3.一种用于驱动致动器的方法，所述方法包括： 0032 (a)制备所述致动器，所述致动器包括： 0033 导电聚合物层31； 0034 环境温度熔盐层35；以及 0035 相对电极层34；其中，。

13、 0036 所述环境温度熔盐层35被插入在所述导电聚合物层31与所述相对电极层34之 间， 0037 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的粘合层33； 0038 所述粘合层33的一个表面粘合到所述导电聚合物层31；以及 0039 所述粘合层33的另一个表面粘合到所述相对电极层34； 0040 (b)将负电压和正电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以 增加所述导电聚合物层31的厚度；以及 0041 (c)将正电压和负电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以 减小所述导电聚合物层31的厚度。 0042 4.根据项3所述的方法，其中， 0043 所述环境温度熔盐。

14、层35包括在其内部的多个粘合层33；以及 0044 当在透视顶视图中观察时，所述多个粘合层33散布在所述环境温度熔盐层35中。 0045 5.一种用于控制流过流通道8的流体的流动的方法，所述方法包括： 0046 (a)制备所述致动器，所述致动器包括： 0047 导电聚合物层31； 0048 环境温度熔盐层35；以及 0049 相对电极层34；其中， 说 明 书CN 103998777 A 3/7页 6 0050 所述环境温度熔盐层35被插入在所述导电聚合物层31与所述相对电极层34之 间， 0051 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的粘合层33； 0052 所述粘合层33的一个表面粘合到所述。

15、导电聚合物层31；以及 0053 所述粘合层33的另一个表面粘合到所述相对电极层34； 0054 (b)将正电压和负电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以 通过增加所述导电聚合物层31的厚度来停止流过所述流通道8的流体的流动；以及 0055 (c)将负电压和正电压分别施加到所述导电聚合物层31和所述相对电极层34，以 通过减小所述导电聚合物层31的厚度来使所述流体流过所述流通道8。 0056 6.根据项5所述的方法，其中， 0057 所述环境温度熔盐层35包括在其内部的多个粘合层33；以及 0058 当在透视顶视图中观察时，所述多个粘合层33散布在所述环境温度熔盐层35中。。

16、 0059 7.根据项5所述的方法，其中， 0060 所述致动器1设置在基板9上； 0061 在所述步骤(b)中，使所述致动器1的底面与所述致动器1接触；以及 0062 在所述步骤(c)中，使所述致动器1的所述底面与所述致动器1分离。 0063 本发明的有利效果 0064 在根据本发明的致动器中，粘合层33防止了在层之间产生引起致动器故障的空 隙。 附图说明 0065 图1 0066 图1示出了传统致动器的横截面图。 0067 图2 0068 图2示出了传统致动器的横截面图。 0069 图3 0070 图3示出了根据实施例的致动器的横截面图。 0071 图4 0072 图4示出了根据实施例的致。

17、动器的横截面图。 0073 图5 0074 图5示出了根据实施例的阀的横截面图。 0075 图6A 0076 图6A示出了根据实施例用于制造致动器的方法的一个步骤中的横截面图。 0077 图6B 0078 图6B示出了图6A之后的步骤中的横截面图。 0079 图6C 0080 图6C示出了图6B之后的步骤中的横截面图。 0081 图6D 0082 图6D示出了图6C之后的步骤中的横截面图。 说 明 书CN 103998777 A 4/7页 7 0083 图7A 0084 图7A示出了根据实施例用于制造致动器的方法的一个步骤中的横截面图。 0085 图7B 0086 图7B示出了图6D之后的步骤。

18、中的横截面图。 0087 图7C 0088 图7C示出了图7A之后的步骤中的横截面图。 0089 图7D 0090 图7D示出了图7B和图7C之后的步骤中的横截面图。 0091 图8A 0092 图8A示出了图7D之后的步骤中的横截面图。 0093 图8B 0094 图8B示出了图8A之后的步骤中的横截面图。 0095 图8C 0096 图8C示出了图8B之后的步骤中的横截面图。 0097 图8D 0098 图8D示出了图8C之后的步骤中的横截面图。 0099 图9 0100 图9示出了环境温度熔盐层35的内部的透视顶视图。 具体实施方式 0101 在下文中，将描述本发明的实施例。在下面的描述。

19、中，通过相同的附图标记指定相 同的组件，因此省略重复描述。 0102 如图3中所示，粘合层33被添加到致动器1中包含的环境温度熔盐层35。换言 之，环境温度熔盐层35在其内部包括粘合层33。粘合层33可以具有电绝缘特性。 0103 粘合层33的一个表面粘合到导电聚合物层31。粘合层33的另一个表面粘合到相 对电极层34。粘合层33的数量可以为一个或更多个。 0104 通过第一电极26和第二电极27，负电压和正电压被分别施加到导电聚合物层31 和相对电极层34。如图4中所示，当施加该电压差时，导电聚合物层31的厚度在导电聚合 物层31的法线方向上增加。然后，当正电压和负电压被分别施加到导电聚合物。

20、层31和相 对电极层34时，导电聚合物层31的厚度减小以使致动器1返回到如图3中所示的原始状 态。 0105 与图2中所示的情况不同，由于粘合层33而不会产生空隙。 0106 如图4中所示，优选的是，导电聚合物层31、支撑层32和粘合膜36均具有柔性以 跟随导电聚合物层31的增加和减小。 0107 如图9中所示，当在透视顶视图中观察环境温度熔盐层35时，优选地，多个粘合层 33被放置为散布在环境温度熔盐层35的内部。 0108 导电聚合物层31的适合材料的示例是聚吡咯/双(三氟甲基)酰亚胺。 0109 适合的粘合层33的示例是基于环氧化物的粘合剂。 0110 环境温度熔盐层35的适合材料的示例。

21、是1-乙基-3-甲基咪唑/双(三氟甲基) 说 明 书CN 103998777 A 5/7页 8 酰亚胺。 0111 相对电极层34的适合材料的示例是聚吡咯/十二烷基苯磺酸。 0112 然后，将描述用于使用致动器1控制流体流动的方法。 0113 如图5中所示，在基板9上布置两个壁4。致动器1固定在这两个壁4之间。在基 板9与致动器1的底面之间形成流通道8。代替图5中所示的示例，在基板的表面上形成槽 以在基板上提供流通道。注意，图5未示出致动器1的细节，例如，导电聚合物层31。 0114 负电压和正电压被分别施加到导电聚合物层31和相对电极层34上，以增加导电 聚合物层31的厚度。因为使致动器1的。

22、底面与基板9接触，因此流过流通道8的流体的流 动停止。 0115 然后，正电压和负电压被分别施加到导电聚合物层31和相对电极层34，以减小导 电聚合物层31的厚度。因为导电聚合物层31的底面与基板分离，因此流体流过流通道8。 0116 (示例) 0117 下面的示例更详细地描述了本发明。 0118 (示例1) 0119 如图6A中所示，制备导电聚合物层31。根据在非专利文献1中公开的方法使用由 1-乙基-3-甲基咪唑/双(三氟甲基)酰亚胺(在下文中称作“EMI/TFSI”)组成的离子 液体作为溶剂制造该导电聚合物层31。用于制造导电聚合物层31的化学试剂是从Sigma Aldrich公司购买的。

23、。 0120 导电聚合物层31是由聚吡咯/双(三氟甲基)酰亚胺(在下文中称作“PPy/ TFSI”)形成的。导电聚合物层31的长度为20毫米、宽度为20毫米、厚度为70微米。 0121 然后，如图6B中所示，支撑层32形成在导电聚合物层31上。更具体地，通过溅射 将由钨和钛构成的合金层(厚度：20纳米)形成在导电聚合物层31上。然后，通过溅射堆 叠厚度为150纳米的金层。通过这种方式，形成支撑层32。 0122 如图6C中所示，使用基于环氧化物的粘合剂(从Namics公司购买的)，以两个支 撑层32彼此面对的方式粘合均具有支撑层32的两个导电聚合物层31。该粘合剂对应于粘 合膜36。接下来，使。

24、用YAG激光设备切割导电聚合物层31的两个侧端，如图6D中所示。 0123 同时，制备相对电极层34，如图7A中所示。通过与导电聚合物层31的方式类似的 方式来制造该相对电极层34。 0124 相对电极层34是由聚吡咯/十二烷基苯磺酸(在下文中称作“PPy/DBS”)形成 的。 0125 然后，如图7B中所示，粘合层33形成在导电聚合物层31上。与图7B的情况类似， 粘合层33也形成在相对电极层34上，如图7C中所示。下面将描述形成粘合层33的细节。 0126 通过丝网印刷法形成每一个粘合层33。在丝网印刷法中，使用与图9相对应的镍 掩模(厚度：20微米)。该掩模具有多个圆形通孔。每一个圆形通。

25、孔的半径为40微米。在 两个相邻通孔的中心之间插入的距离为260微米。 0127 通过丝网印刷法将液体粘合剂施于导电聚合物层31和相对电极层34上。然后， 使粘合剂在保持在120摄氏度的烤箱中暂时弯曲1分钟。在该阶段，粘合层33的半径为45 至50微米，并且高度约为16微米。 0128 然后，交替堆叠图7B中所示的多个导电聚合物层31和图7C中所示的多个相对电 说 明 书CN 103998777 A 6/7页 9 极层34以形成如图7D中所示的层压结构。 0129 将250克的砝码放置在层压结构的顶面上。然后，使层压结构在维持在120摄氏 度的烤箱中保持9分钟，以使粘合剂完全固化。此后，从顶面。

26、上移除砝码。 0130 将银膏施于由此获得的层压结构的两侧，以形成第一电极26和第二电极27，如图 8A中所示。第一电极26电连接到导电聚合物层31。第二电极27电连接到相对电极层34。 0131 然后，如图8B中所示，将层压结构放置在壳20中。然后，使用粘合剂(从Namics 公司购买的)将板22和橡胶片23固定在层压结构的底面上。板22是由厚度为0.5毫米 的石英玻璃板形成的。橡胶片23是由厚度为0.1毫米的硅橡胶片形成的。 0132 如图8C中所示，使用粘合剂(从Huntsman Advanced Materials购买的，商号： Araldite Standard)将盖24固定到壳20。

27、。盖24是由石英玻璃构成。使用粘合剂(从 Namics公司购买的)将层压结构固定到盖24。 0133 最后，如图8D中所示，通过形成在盖子24中的通孔25将EMI/TFSI环境温度熔盐 (从Sigma Aldrich公司购买的)注入壳20中。使用该EMI/TFSI环境温度熔盐来填充壳 20。通过这种方式，形成环境温度熔盐层35。 0134 通过第一电极26和第二电极27，在导电聚合物层31与对电极34之间施加电压 差。更具体地，在导电聚合物层31与对电极34之间交替地施加循环偏置电压-3.0伏特 (持续100秒)和+3.7伏特(持续120秒)十小时。十小时之后，在层之间不会观测到空 隙。 01。

28、35 (比较示例) 0136 除了不形成粘合层33之外，与该示例的情况类似地形成致动器。接下来，与该示 例类似地将脉冲波施加到该致动器。然而，在施加脉冲波之后，在层之间观测到空隙。 0137 工业实用性 0138 根据本发明的致动器可以在生物传感器中使用。 0139 附图标记列表 0140 1：致动器 0141 21：层压层 0142 21a：第一层压层 0143 21b：第二层压层 0144 26：第一电极 0145 27：第二电极 0146 31：导电聚合物层 0147 31a：第一导电聚合物层 0148 31b：第二导电聚合物层 0149 32：支撑层 0150 32a：第一支撑层 01。

29、51 32b：第二支撑层 0152 33：粘合层 0153 34：相对电极层 0154 35：环境温度熔盐层 说 明 书CN 103998777 A 7/7页 10 0155 36：粘合膜 0156 4：壁 0157 8：流通道 0158 9：基板 0159 11：阀 0160 20：壳 0161 22：平板 0162 23：橡胶板 0163 24：盖 0164 25：通孔 说 明 书CN 103998777 A 10 1/8页 11 图1 说 明 书 附 图CN 103998777 A 11 2/8页 12 图2 说 明 书 附 图CN 103998777 A 12 3/8页 13 图3 说 明 书 附 图CN 103998777 A 13 4/8页 14 图4 说 明 书 附 图CN 103998777 A 14 5/8页 15 图5 图6A 图6B 说 明 书 附 图CN 103998777 A 15 6/8页 16 图6C 图6D 图7A 图7B 图7C 图7D 说 明 书 附 图CN 103998777 A 16 7/8页 17 图8A 图8B 图8C 图8D 说 明 书 附 图CN 103998777 A 17 8/8页 18 图9 说 明 书 附 图CN 103998777 A 18 。