JP2009203304A - Method for producing actuator element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクチュエータ素子の製造方法に関する。さらに詳しくは、均一な膜厚のCNT電極を有するアクチュエータ素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing an actuator element. More specifically, the present invention relates to a method for manufacturing an actuator element having a CNT electrode having a uniform film thickness.
近年、低電圧で応答性にすぐれたイオン導電性アクチュエータが注目を集めている。かかるアクチュエータの代表的なものとして、イオン交換樹脂膜の両面に金属からなる電極を絶縁状態で形成した素子が挙げられ、このアクチュエータは、含水状態で電極間に電位差をかけることにより作動する。かかるアクチュエータを作製する方法としては、例えばフッ素系イオン交換樹脂に金錯体を無電解メッキすることにより、電極を形成する方法が提案されている。この方法では、無電解メッキを繰返すことでメッキ量を多くして、電極面積を大きくすることが可能であるものの、数日間の製造日数を要し、大量生産には向かないものであった。
アクチュエータ製造に要する時間を短縮する方法として、樹脂膜を挟んで金属塩溶液と還元剤溶液とを配し、金属塩溶液を樹脂膜に浸透させることにより、樹脂膜の還元剤溶液側の界面付近に金属を析出させて樹脂膜に電極を形成する電極形成方法が提案されているが、この方法をもってしても、大量生産を考慮すると未だ十分とはいえない。
また、従来の方法により得られるアクチュエータは、金属の樹脂への接着性が悪く、特に金属として金を用いた場合には、金と樹脂とが化学的な結合をもたず、アクチュエータのように変形する素子では、剥離や電極の割れといった耐久性が問題となる。ここで、柔軟な高分子材料と電極とを有するアクチュエータが提案されてはいるものの、このアクチュエータにあっても、金属として金を用いた場合には電極割れが指摘されており、長期安定性といった観点からの実用化に課題が残されている。 In addition, the actuator obtained by the conventional method has poor adhesion to metal resin, especially when gold is used as the metal, the gold and resin do not have a chemical bond, In an element that deforms, durability such as peeling and cracking of the electrode becomes a problem. Here, although an actuator having a flexible polymer material and an electrode has been proposed, even in this actuator, when gold is used as a metal, electrode cracking has been pointed out, and long-term stability, etc. Issues remain in practical application from the viewpoint.
かかる課題に対して、柔軟性を有する高分子材料からなるシート状体の両面に、カーボンナノファイバーをを主体とする電極を形成したアクチュエータが、下記特許文献３で提案されている。この特許文献では、電極の形成方法として、カーボンナノファイバーをエタノール等の溶媒中に分散してペースト状にして塗布する、粉末状のカーボンナノファイバーを樹脂の表面に均一に散布し、これをローラ等で押圧する、あるいは粉末状のカーボンナノファイバーを平坦な鉄板上に均一に散布しておき、この鉄板に電場を印加した後、鉄板上にゲル状のシリコーンを流し込んで固化するなどの方法が記載されている。
一方、カーボンナノファイバーの一種であるカーボンナノチューブ(CNT)は導電性に優れ、CNTと電解質溶液とを組み合わせることにより、アクチュエータとして作動することが報告されている。CNTは絡み合って存在しており、変形に強く電極材料としては好適であるものの、上記特許文献３記載のいずれの方法を用いた場合にも、CNTの絡み合った形状のため分散が困難であり、均一な電極を形成するのが難しいといった問題があった。
ここで、アクチュエータの電極を構成する素材としては、CNT、イオン液体およびポリマーからなる素材も提案されている(非特許文献２)。ここでもCNTの分散性を改善すべく、CNT、イオン液体およびポリマーの分散性を改善した提案がなされてはいるものの(特許文献４)、これら3種の物質を均一に分散させることは非常に困難であり、均一な膜厚を有する電極の形成には課題が残っている。
本発明の目的は、均一な膜厚を有するCNT電極の形成を可能とし、量産性および耐久性にすぐれたアクチュエータ素子の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an actuator element that enables formation of a CNT electrode having a uniform film thickness and is excellent in mass productivity and durability.
かかる本発明の目的は、塩基性高分子型分散剤を添加した非プロトン性溶媒中にCNTを分散させ、この溶媒中でイオン伝導性の膜を陽極として電圧を印加し、イオン伝導性膜上に形成させたCNT薄膜に電解質材料を含浸させてCNT電極を形成させ、アクチュエータ素子を製造する方法によって達成される。 The object of the present invention is to disperse CNTs in an aprotic solvent to which a basic polymer type dispersant is added, apply a voltage in the solvent using the ion conductive film as an anode, This is achieved by a method of manufacturing an actuator element by impregnating an electrolyte material into a CNT thin film formed in (1) to form a CNT electrode.
CNTをイオン交換樹脂膜またはイオン伝導性膜に電着させると、その形態から空隙を有するチューブのネットワークを形成する。このような電着法ではCNTを分散させた溶液を単に塗布するなどの方法とは異なり、均一な膜厚を有する薄膜を形成させることが可能であり、アクチュエータとして最適な電極構造を形成することを可能とさせる。 When CNTs are electrodeposited on an ion exchange resin film or ion conductive film, a tube network having voids is formed from the form. Unlike electrode coating methods such as simply applying a solution in which CNTs are dispersed, it is possible to form a thin film with a uniform film thickness, and form an optimal electrode structure as an actuator. Make it possible.
この電着法では、数分間程度の短時間で大面積の薄膜形成が可能なため、従来からの課題であった量産性を飛躍的に向上させることができる。また、CNT特有の絡まった構造を利用することができ、電解質材料を用いることによりそこに固定された電極を形成させることができるので、金属電極の場合の課題であった耐久性を向上させることができる。 In this electrodeposition method, a thin film having a large area can be formed in a short time of about several minutes, so that mass productivity, which has been a problem in the past, can be dramatically improved. In addition, the entangled structure peculiar to CNT can be used, and by using an electrolyte material, an electrode fixed thereto can be formed, so that the durability that was a problem in the case of a metal electrode can be improved. Can do.
さらに、電着法では、CNT全般に共通する課題であるCNTの均一な分散を必要とはしないため、単純な工程で均一な膜厚の電極を形成させることができる。 Furthermore, since the electrodeposition method does not require uniform dispersion of CNT, which is a problem common to all CNTs, an electrode having a uniform film thickness can be formed by a simple process.
イオン伝導性の膜としては、イオンを伝導する性質を有するものであれば特に限定されず、例えば(a)イオン交換樹脂膜や、(b)イオン液体およびポリマーから形成された膜などが用いられる。これらは、2つ以上のCNT電極を分離するセパレーターの役割を果たす。 The ion conductive film is not particularly limited as long as it has a property of conducting ions. For example, (a) an ion exchange resin film or (b) a film formed from an ionic liquid and a polymer is used. . These act as separators that separate two or more CNT electrodes.
(a)イオン交換樹脂膜としては、陽イオン交換樹脂膜、陰イオン交換樹脂膜、両性イオン交換樹脂膜のいずれも用いることができ、好ましくは陽イオン交換樹脂膜が用いられる。陽イオン交換樹脂膜としては、例えばポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基を導入したもの、好ましくはフッ素樹脂にスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入された陽イオン交換樹脂が挙げられる。 (a) As the ion exchange resin membrane, any of a cation exchange resin membrane, an anion exchange resin membrane, and an amphoteric ion exchange resin membrane can be used, and a cation exchange resin membrane is preferably used. As the cation exchange resin membrane, for example, a functional group such as sulfonic acid group or carboxyl group introduced into polyethylene, polystyrene, fluororesin or the like, preferably a functional group such as sulfonic acid group or carboxyl group is introduced into the fluororesin. And cation exchange resins.
イオン交換樹脂は、好ましくはその成形品表面を、サンドブラスト処理、サンドペーパー処理などの方法によって、粗面化処理を行った上で用いられることが好ましい。これによって、イオン交換樹脂と電極との接触面積が増加するので、アクチュエータの変位量を大きくすることが可能となる。 The ion exchange resin is preferably used after the surface of the molded article is subjected to a surface roughening treatment by a method such as sand blast treatment or sand paper treatment. As a result, the contact area between the ion exchange resin and the electrode increases, so that the amount of displacement of the actuator can be increased.
(b)イオン液体およびポリマーから形成された膜としては、イオン液体とポリマーの配合比(重量比)が、好ましくはイオン液体：ポリマー＝1：4〜4：1、さらに好ましくはイオン液体：ポリマー＝1：2〜2：1のものが用いられる。 (b) As a film formed from an ionic liquid and a polymer, the mixing ratio (weight ratio) of the ionic liquid and the polymer is preferably ionic liquid: polymer = 1: 4 to 4: 1, more preferably ionic liquid: polymer. = 1: 2 to 2: 1 are used.
イオン液体(ionic liquid)は、常温(室温)を含む幅広い温度域で溶融状態を呈する塩、例えば0℃、好ましくは-20℃、さらに好ましくは-40℃で溶融状態を呈する塩であり、常温溶融塩または単に溶融塩などとも称される。本発明では、好ましくはイオン導電性が高いもの、例えば下記の一般式(I)〜(IV)で表わされるカチオン(好ましくは、イミダゾリウムイオン、アンモニウムイオン)と、アニオン(X-)よりなるものが挙げられる。
［NRnH(4-n)］+ ［III］
［PRnH(4-n)］+ ［IV］
ここで、Rは炭素数1〜12の直鎖又は分枝を有するアルキル基またはエーテル結合を含み得、炭素数または炭素と酸素の合計数が3〜12の直鎖又は分枝を有するアルキル基またはエーテル結合含有アルキル基を示し、式［I］においてR1は炭素数1〜4の直鎖又は分枝を有するアルキル基または水素原子を示す。式［I］においては、RとR1は同一ではないことが好ましい。式［III］および［IV］において、nはそれぞれ1〜4の整数である。
An ionic liquid is a salt that exhibits a molten state in a wide temperature range including normal temperature (room temperature), for example, 0 ° C., preferably −20 ° C., more preferably a salt that exhibits a molten state at −40 ° C. Also referred to as molten salt or simply molten salt. In the present invention, preferably those having high ionic conductivity, for example, those comprising a cation (preferably imidazolium ion, ammonium ion) represented by the following general formulas (I) to (IV) and an anion (X − ) Is mentioned.
[NR n H (4-n) ] + [III]
[PR n H (4-n) ] + [IV]
Here, R may include a linear or branched alkyl group having 1 to 12 carbon atoms or an ether bond, and the linear or branched alkyl group having 3 to 12 carbon atoms or a total number of carbon and oxygen. Alternatively, it represents an ether bond-containing alkyl group, and in the formula [I], R 1 represents a linear or branched alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or a hydrogen atom. In the formula [I], R and R 1 are preferably not the same. In the formulas [III] and [IV], n is an integer of 1 to 4, respectively.
アニオン(X-)としては、テトラフルオロホウ酸イオン(BF4-)、BF3CF3-、BF3C2F5-、BF3C3F7-、BF3C4F9-、ヘキサフルオロリン酸イオン(PF6-)、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド酸イオン((CF3SO2)2N-)、過塩素酸イオン(ClO4-)、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)炭素酸イオン(CF3SO2)3C-)、トリフルオロメタンスルホン酸イオン(CF3SO3-)、ジシアンアミドイオン((CN)2N-)、トリフルオロ酢酸イオン(CF3COO-)、有機カルボン酸イオンおよびハロゲンイオンなどが例示できる。 Anion (X -) as the tetrafluoroborate ion (BF 4 -), BF 3 CF 3 -, BF 3 C 2 F 5 -, BF 3 C 3 F 7 -, BF 3 C 4 F 9 -, hexa fluorophosphate ion (PF 6 -), bis (trifluoromethanesulfonyl) imide ion ((CF 3 SO 2) 2 N-), perchlorate ion (ClO 4 -), tris (trifluoromethanesulfonyl) carbon acid ion (CF 3 SO 2 ) 3 C-), trifluoromethanesulfonate ion (CF 3 SO 3- ), dicyanamide ion ((CN) 2 N-), trifluoroacetate ion (CF 3 COO-), organic carbon Examples include acid ions and halogen ions.
イオン液体としては、導電率が0.1S/m以上であれば特に制限なく使用することができるが、上記組合せのうち、好ましくはカチオンが1-エチル-3-メチルイミダゾリウムイオン、〔N(CH3)(CH3)(C2H5)(C2H4OC2H4OCH3)〕+、アニオンがハロゲンイオン、テトラフルオロホウ酸イオンのものが挙げられる。なお、カチオンおよび／またはアニオンを2種以上使用し、融点をさらに下げることも可能である。 The ionic liquid can be used without particular limitation as long as the conductivity is 0.1 S / m or more. Among the above combinations, the cation is preferably 1-ethyl-3-methylimidazolium ion, [N (CH 3 ) (CH 3 ) (C 2 H 5 ) (C 2 H 4 OC 2 H 4 OCH 3 )] + , anions as halogen ions and tetrafluoroborate ions. In addition, it is possible to further lower the melting point by using two or more cations and / or anions.
ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体〔PVdF(HFP)〕などの水素原子を有するフッ素化オレフィンとパーフッ素化オレフィンとの共重合体、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)などの水素原子を有するフッ素化オレフィンのホモポリマー、パーフルオロスルホン酸/ポリテトラフルオロエチレン共重合体(Nafion(登録商標))、ポリ-2-ヒドロキシエチルメタクリレート(poly-HEMA)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)などのポリ(メタ)アクリレート類、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリアクリロニトリル(PAN)などが挙げられる。 Polymers include copolymers of fluorinated olefins and perfluorinated olefins having hydrogen atoms such as polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer [PVdF (HFP)], hydrogen atoms such as polyvinylidene fluoride (PVdF), etc. Fluorinated olefin homopolymers having a perfluorosulfonic acid / polytetrafluoroethylene copolymer (Nafion®), poly-2-hydroxyethyl methacrylate (poly-HEMA), polymethyl methacrylate (PMMA), etc. Examples include poly (meth) acrylates, polyethylene oxide (PEO), polyacrylonitrile (PAN), and the like.
イオン液体とポリマーとの配合に際しては、好ましくは親水性溶媒と疎水性溶媒とを任意の割合で混合した溶媒が用いられる。親水性溶媒としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどのカーボネート類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、メタノール、エタノールなどの炭素数1〜3の低級アルコール、アセトニトリルなどが挙げられ、また疎水性溶媒としては、4-メチルペンタン-2-オンなどの炭素数5〜10のケトン類、クロロホルム、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類、トルエン、ベンゼン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素類などが挙げられる。 In blending the ionic liquid and the polymer, a solvent obtained by mixing a hydrophilic solvent and a hydrophobic solvent in an arbitrary ratio is preferably used. Examples of hydrophilic solvents include dimethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate and other carbonates, tetrahydrofuran and other ethers, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and other ketones, methanol, ethanol C1-C3 lower alcohol such as acetonitrile, etc., and hydrophobic solvents include C5-C10 ketones such as 4-methylpentan-2-one, halogens such as chloroform and methylene chloride Hydrocarbons, aromatic hydrocarbons such as toluene, benzene and xylene, and aliphatic or alicyclic hydrocarbons such as hexane and cyclohexane.
イオン伝導性膜をイオン液体およびポリマーから形成させる場合には、これらをそれの可溶性溶媒に溶解し、ガラス、樹脂、金属などの基質上に塗布、印刷、押出し、キャスト、射出などの常法に従い形成することができる。 When an ion conductive membrane is formed from an ionic liquid and a polymer, these are dissolved in a soluble solvent and applied to a substrate such as glass, resin, metal, etc., followed by conventional methods such as coating, printing, extrusion, casting, and injection. Can be formed.
イオン伝導性膜上へのCNT薄膜の形成は、電着法を用いて行われる。具体的には、CNTを塩基性高分子分散剤を含有させた非プロトン性溶媒中に分散させたCNT分散溶液中に、陽極としてイオン伝導性膜を浸せきして電圧を印加することにより、イオン伝導性膜上へのCNT膜の形成が行われる。アクチュエータ素子の作製に当たってのイオン伝導性膜上へのCNT薄膜の形成は、イオン伝導性膜の両面など電極相互が絶縁状態となるように、少なくとも2箇所が必要とされる。 Formation of the CNT thin film on the ion conductive film is performed using an electrodeposition method. Specifically, by immersing the ion conductive membrane as an anode in a CNT dispersion solution in which CNTs are dispersed in an aprotic solvent containing a basic polymer dispersant, a voltage is applied by applying a voltage. A CNT film is formed on the conductive film. The formation of the CNT thin film on the ion conductive film in manufacturing the actuator element requires at least two places so that the electrodes are insulated from each other such as both surfaces of the ion conductive film.
塩基性高分子型分散剤としては、分子量が数千〜数万であり、エステルを有する構造のものであれば特に制限なく使用することができ、脂肪酸エステルなど、好ましくはポリエステル酸アマイドアミン塩が用いられる。実際には、市販品、例えば楠本化成製品ディスパロンDA-703-50、DA-705、DA-725、DA-234等が用いられる。この他、ポリエーテルリン酸エステルのアミン塩である同社製品ディスパロンDA-325等も用いられる。これらは、1〜20重量％、好ましくは3〜10重量％の割合で、非プロトン性溶媒中に添加されて用いられる。この使用割合がこれ以下では、本発明の目的が達成されず、一方これ以上の割合で用いられると、形成した薄膜中に塩基性高分子型分散剤が多量に付着することとなり、好ましくない。 As the basic polymer type dispersant, a molecular weight of several thousand to several tens of thousands can be used without particular limitation as long as it has an ester structure, and a fatty acid ester or the like, preferably a polyester acid amide amine salt is used. Used. In practice, commercially available products such as Enomoto Kasei products Disparon DA-703-50, DA-705, DA-725, DA-234 and the like are used. In addition, the company's product Disparon DA-325, which is an amine salt of polyether phosphate, is also used. These are used by being added to an aprotic solvent in a proportion of 1 to 20% by weight, preferably 3 to 10% by weight. If the use ratio is less than this, the object of the present invention is not achieved. On the other hand, if the use ratio is more than this, a large amount of the basic polymer type dispersant is adhered to the formed thin film, which is not preferable.
塩基性高分子型分散剤を添加した非プロトン性溶媒中に分散させたCNTの平均粒子径(湿式でのレーザー散乱法による50％粒子径)は、100〜1000nm、好ましくは500〜800nmに設定されることが好ましい。このような平均粒子径への調整は、ボールミルなどを用いても行われるが、好ましくは超音波ホモジナイザを用いて行われる。超音波ホモジナイザの代りに、超音波洗浄器を用いると、分散液中のカーボンナノチューブ凝集塊の平均粒子径は1000nm以上となり、またポット型ボールミルを用いると、カーボンナノチューブの破断などがみられることもある。 The average particle size (50% particle size by wet laser scattering method) of CNTs dispersed in an aprotic solvent with a basic polymer dispersant added is set to 100 to 1000 nm, preferably 500 to 800 nm. It is preferred that Such adjustment to the average particle diameter is also performed using a ball mill or the like, but is preferably performed using an ultrasonic homogenizer. If an ultrasonic cleaner is used instead of an ultrasonic homogenizer, the average particle diameter of the carbon nanotube aggregates in the dispersion will be 1000 nm or more, and if a pot-type ball mill is used, the carbon nanotubes may break. is there.
また、CNTとしては、単層ナノチューブ(SWNT)、多層ナノチューブ(MWNT)のいずれも用いることができるが、塩基性高分子型分散剤を添加した非プロトン性溶媒中に分散させたCNTの平均粒子径を100〜1000nmの範囲に設定した場合には、吸着量および吸着層中のカーボンナノチューブ重量割合をいずれも増加させることができる。このことは、吸着中に同時に吸着される塩基性高分子型分散剤の重量割合が減少し、その結果としてカーボンナノチューブの重量割合が増加することを意味し、カーボンナノチューブ吸着層の機能として求められる導電性が十分に得られ、電気抵抗を減少させるという効果を奏する。 As the CNT, either single-walled nanotubes (SWNT) or multi-walled nanotubes (MWNT) can be used, but the average particles of CNTs dispersed in an aprotic solvent with a basic polymer type dispersant added. When the diameter is set in the range of 100 to 1000 nm, both the adsorption amount and the carbon nanotube weight ratio in the adsorption layer can be increased. This means that the weight ratio of the basic polymer dispersant adsorbed simultaneously during the adsorption decreases, and as a result, the weight ratio of the carbon nanotubes increases, and is required as a function of the carbon nanotube adsorption layer. Conductivity is sufficiently obtained, and the effect of reducing electric resistance is achieved.
非プロトン性溶媒としては、芳香族炭化水素溶媒などが挙げられ、好ましくはキシレンまたはトルエンが用いられる。これらの非プロトン性溶媒は、CNTに対して一般に約100〜1000倍量程度用いられる。 Examples of the aprotic solvent include aromatic hydrocarbon solvents, and preferably xylene or toluene is used. These aprotic solvents are generally used in an amount of about 100 to 1000 times the amount of CNT.
CNT薄膜の形成は、CNTを塩基性高分子型分散剤を添加した非プロトン性溶媒中で、上記陽極に電圧を印加することにより陽極材上に付着(吸着)させることにより行われる。ここで、印加される電圧は、1〜1000V、好ましくは5〜500Vであり、印加電圧がこれより低い場合には、CNTの付着量が少なくなってしまい、一方これより大きい場合には、CNTの付着膜が不均一となり、かつ電力効率が悪化するため好ましくない。また、印加時間は必要とする製膜量により異なるが、例えば1〜3000秒、好ましくは30〜1000秒あるいは周期的に印加することも可能である。このとき、CNTの沈降を防ぐべく、分散溶液を攪拌しながら製膜することも行われる。また、製膜時にマスキングを行うことで、導電性が必要な部分にのみCNTを付着させることができる。 The CNT thin film is formed by adhering (adsorbing) CNT onto the anode material by applying a voltage to the anode in an aprotic solvent to which a basic polymer type dispersant is added. Here, the applied voltage is 1 to 1000 V, preferably 5 to 500 V. When the applied voltage is lower than this, the amount of CNT adhering decreases, whereas when the applied voltage is higher than this, the CNT This is not preferable because the deposited film becomes non-uniform and the power efficiency deteriorates. The application time varies depending on the amount of film formation required, but it can be applied, for example, for 1 to 3000 seconds, preferably 30 to 1000 seconds, or periodically. At this time, in order to prevent sedimentation of CNTs, the dispersion solution is also formed into a film while stirring. In addition, by performing masking during film formation, CNT can be attached only to portions that require electrical conductivity.
形成されたCNT薄膜には、電解質物質、好ましくはイオン伝導性膜と同一材料からなる電解質材料、例えばイオン交換樹脂含有溶液あるいはイオン液体およびポリマーを親水性溶媒と疎水性溶媒とからなる溶媒に分散させた溶液を塗布し、乾燥させることによって電解質物質の含浸が行われ、アクチュエータ素子が得られる。 In the formed CNT thin film, an electrolyte material, preferably an electrolyte material composed of the same material as the ion conductive membrane, for example, an ion exchange resin-containing solution or an ionic liquid and a polymer is dispersed in a solvent composed of a hydrophilic solvent and a hydrophobic solvent. The applied solution is applied and dried to impregnate the electrolyte material, thereby obtaining an actuator element.
次に、実施例について本発明を説明する。 Next, the present invention will be described with reference to examples.
実施例１
キシレン90mlにポリエステル酸アマイドアミン塩の50％キシレン溶液(楠本化成製品ディスパロンDA-703-50)10mlを加えた溶液に、多層CNT(日機装製品；繊維径10〜30nm、繊維長1〜100μm)500mgを添加し、BRANSON社製超音波ホモジナイザー(SONIFIER450)を用いて、300Wの超音波照射を12時間行い、多層CNT分散液を得た。得られた多層CNTの平均粒子径(湿式によるレーザー散乱により測定)は、600nmであった。
Example 1
Multilayer CNT (Nikkiso product; fiber diameter 10-30 nm, fiber length 1-100 μm) 500 mg to a solution of 90 ml of xylene with 10 ml of a 50% xylene solution of polyester acid amide amine salt (Tsubakimoto Chemicals Disparon DA-703-50) Was added, and 300 W ultrasonic irradiation was performed for 12 hours using an ultrasonic homogenizer (SONIFIER450) manufactured by BRANSON to obtain a multilayer CNT dispersion. The average particle diameter (measured by wet laser scattering) of the obtained multilayer CNT was 600 nm.
イオン交換樹脂膜(Du-Pont社製品Nafion 1135；膜厚89μm)を、♯1200の研磨紙を用いて研磨した後、純水に浸して超音波洗浄を3分間行って研磨粉を取り除くという一連の作業を3回行い、洗浄後のイオン交換樹脂膜を乾燥させた。得られたイオン交換樹脂膜を陽極とし、SUS鋼板を陰極として、上記多層CNT分散液中に電極間間隔が2cmとなるように各々設置して、200Vの電圧を3分間印加することによりイオン交換樹脂膜両面へのCNT電着処理製膜(製膜面積25cm2)を行った。作製したCNT薄膜を、走査型電子顕微鏡を用いて観察したところ、膜厚約20μmの均一なCNT薄膜が確認された。 An ion exchange resin membrane (Du-Pont product Nafion 1135; film thickness 89μm) is polished with # 1200 abrasive paper, then immersed in pure water and subjected to ultrasonic cleaning for 3 minutes to remove abrasive powder. The above operation was performed three times to dry the ion exchange resin membrane after washing. Using the obtained ion exchange resin membrane as the anode and the SUS steel plate as the cathode, each of them was placed in the multilayer CNT dispersion so that the distance between the electrodes was 2 cm, and ion exchange was performed by applying a voltage of 200 V for 3 minutes. CNT electrodeposition treatment film formation (film formation area 25 cm 2 ) on both surfaces of the resin film was performed. When the prepared CNT thin film was observed using a scanning electron microscope, a uniform CNT thin film having a thickness of about 20 μm was confirmed.
電着処理法によりイオン交換樹脂膜両面上に形成したCNT薄膜上に、電解質材料としてのパーフルオロスルホン酸／ポリテトラフルオロエチレン共重合体(Du-Pont社製品Nafion)の20重量％アルコール溶液をスポイトを用いて塗布し、乾燥を行った。これを0.1N水酸化ナトリウム水溶液中に24時間浸漬し、その後メタノール、純水の順にそれぞれ10分間浸漬したものを室温にて乾燥させて、イオン交換樹脂膜＋CNT電極を作製した。得られたイオン交換樹脂膜＋CNT電極を2×25mmの短冊状に切り出しアクチュエータ素子を得、これを上部10mmの位置を両極ともリード線につないで固定して、アクチュエータを作製した。 A 20% by weight alcohol solution of perfluorosulfonic acid / polytetrafluoroethylene copolymer (Du-Pont product Nafion) as the electrolyte material is deposited on the CNT thin film formed on both surfaces of the ion exchange resin membrane by the electrodeposition process. It apply | coated using the dropper and dried. This was immersed in an aqueous 0.1N sodium hydroxide solution for 24 hours, and then immersed in order of methanol and pure water for 10 minutes, respectively, and dried at room temperature to produce an ion exchange resin membrane + CNT electrode. The obtained ion exchange resin membrane + CNT electrode was cut into a 2 × 25 mm strip to obtain an actuator element, which was fixed by connecting both electrodes at the top 10 mm with lead wires.
比較例１
実施例１において、イオン交換樹脂膜上へのCNT電着処理製膜の代わりに、イオン交換樹脂膜上へ前記多層CNT分散液を塗布、乾燥することによりイオン交換樹脂膜上へのCNT薄膜の形成が行われたところ、目視にて電極にCNTの塊がみられた。
Comparative Example 1
In Example 1, instead of CNT electrodeposition treatment film formation on the ion exchange resin film, the multilayer CNT dispersion was applied to the ion exchange resin film and dried to form the CNT thin film on the ion exchange resin film. When the formation was performed, CNT clusters were visually observed on the electrode.
実施例１および比較例１で作製されたアクチュエータを純水中に保持し、リード線を介して0.2Hz、2Vの方形波を印加して、レーザー変位計を用いて固定端から10mmの変位量を測定したところ、実施例１では0.5mmであったのに対して、比較例１では0.1mmであった。また、比較例１のアクチュエータの破断面をSEMを用いて確認したことろ、CNT電極の膜厚が均一になっていないことが確認された。そのため、実施例１に比べて部分的に抵抗が大きくなる箇所があったものと推定される。 The actuator manufactured in Example 1 and Comparative Example 1 is held in pure water, a 0.2 Hz, 2 V square wave is applied via a lead wire, and a displacement amount of 10 mm from the fixed end using a laser displacement meter. Was measured to be 0.5 mm in Example 1, while 0.1 mm in Comparative Example 1. In addition, the fracture surface of the actuator of Comparative Example 1 was confirmed using SEM, and it was confirmed that the film thickness of the CNT electrode was not uniform. Therefore, it is presumed that there was a portion where the resistance partially increased as compared with Example 1.
実施例２
実施例１において、イオン交換樹脂膜の代わりにイオン液体およびポリマーからなるイオン伝導性膜が用いられ、イオン伝導性膜両面へのCNT製膜電着処理が行われた。このイオン伝導性膜は、エチルメチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート〔EMIBF4〕(関東化学製品)102gとポリフッ化ビニリデン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体〔PVdF(HFP)〕(Aldrich製品)113mgとを、プロピレンカーボネート〔PC〕0.7mlおよびメチルイソブチルケトン〔MIBK〕0.8mlからなる混合溶媒中に混合し、90℃、10分間の加熱を行ってPVdF(HFP)を溶解し、得られたイオン伝導性膜形成性溶液を冷却した後、ガラス上に塗布してべーカー式アプリケーターにて製膜を行い、90℃の真空にて24時間溶媒の乾燥行うことにより作製された。
Example 2
In Example 1, an ion conductive membrane made of an ionic liquid and a polymer was used instead of the ion exchange resin membrane, and CNT film deposition treatment was performed on both surfaces of the ion conductive membrane. This ion conductive membrane is composed of 102 g of ethylmethylimidazolium tetrafluoroborate (EMIBF 4 ) (Kanto Chemical) and 113 mg of polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF (HFP)) (Aldrich). Mixing in a mixed solvent consisting of 0.7 ml of carbonate [PC] and 0.8 ml of methyl isobutyl ketone [MIBK], heating at 90 ° C. for 10 minutes to dissolve PVdF (HFP), and forming the resulting ion conductive membrane The solution was cooled, then applied onto glass, formed into a film with a baker type applicator, and dried in a solvent at 90 ° C. for 24 hours.
次いで、電着法によりイオン伝導性膜両面上に形成したCNT薄膜上に、イオン伝導性膜形成性溶液をスポイトを用いて塗布し、90℃の真空にて24時間乾燥を行い、イオン伝導性膜＋CNT電極を作製した。得られたイオン伝導性膜＋CNT電極を2×25mmの短冊状に切り出してアクチュエータ素子を得、これを上部10mmの位置を両極ともリード線につないで固定して、アクチュエータを作製した。 Next, an ion conductive film-forming solution is applied onto the CNT thin film formed on both surfaces of the ion conductive film by electrodeposition using a dropper, and dried at 90 ° C. for 24 hours in a vacuum. A membrane + CNT electrode was prepared. The obtained ion conductive membrane + CNT electrode was cut into a 2 × 25 mm strip to obtain an actuator element, which was fixed by connecting both electrodes at the top 10 mm to lead wires.
比較例２
実施例２において、イオン伝導性膜＋CNT電極が次のように作製された。
CNT 87mgおよびEMIBF4 360mgとをメノウ乳鉢で練り合わせ、得られたCNTゲル39mgとPVdF(HFP)90mgとをPC 1mlおよびMIBK 1mlよりなる混合溶媒に混ぜて、90℃、10分間の加熱を行ってPVdF(HFP)を溶解し、得られたCNT混合溶液を冷却後、超音波洗浄器を用いて30分間超音波照射を行い、CNTを分散させCNT電極材料を得た。次いで、CNT電極材料をイオン伝導性膜にスパチュラを用いて塗布した後、90℃の真空にて24時間乾燥する工程を繰り返して行い、イオン伝導性膜＋CNT電極を作製した。
Comparative Example 2
In Example 2, an ion conductive membrane + CNT electrode was produced as follows.
CNT 87 mg and EMIBF 4 360 mg were kneaded in an agate mortar, 39 mg of the obtained CNT gel and PVdF (HFP) 90 mg were mixed in a mixed solvent consisting of 1 ml of PC and 1 ml of MIBK, and heated at 90 ° C. for 10 minutes. After dissolving PVdF (HFP) and cooling the obtained CNT mixed solution, ultrasonic irradiation was performed for 30 minutes using an ultrasonic cleaner to disperse the CNTs to obtain a CNT electrode material. Next, after applying the CNT electrode material to the ion conductive film using a spatula, the process of drying in a vacuum at 90 ° C. for 24 hours was repeated to produce an ion conductive film + CNT electrode.
実施例２および比較例２で作製されたアクチュエータを保持し、リード線を介して0.2Hz、2Vの方形波を印加して、レーザー変位計を用いて固定端から10mmの変位量を測定したところ、実施例２では0.2mmであったのに対して、比較例２では0.1mmであった。これは、実施例２のCNT電極は膜厚が均一であるのに対して、比較例２のCNT電極の膜厚が均一になっていないため、実施例２に比べて部分的に抵抗が大きくなる箇所があったものと推定される。 When the actuator manufactured in Example 2 and Comparative Example 2 was held, a square wave of 0.2 Hz and 2 V was applied via a lead wire, and a displacement amount of 10 mm from a fixed end was measured using a laser displacement meter. In Example 2, it was 0.2 mm, whereas in Comparative Example 2, it was 0.1 mm. This is because the film thickness of the CNT electrode of Example 2 is uniform, whereas the film thickness of the CNT electrode of Comparative Example 2 is not uniform, so the resistance is partially larger than that of Example 2. It is estimated that there was a place.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012235585A (en) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Sony Corp | Drive unit, lens module, image pickup unit, fuel cell, and ion exchange resin |
| KR101232747B1 (en) | 2009-12-03 | 2013-02-14 | 한국전자통신연구원 | Polymer Actuators Containing Graphene and Method for Preparing the Same |
| CN114849614A (en) * | 2022-05-24 | 2022-08-05 | 山东绿色海洋化工研究院有限公司 | Micro-reaction method for preparing higher halogenated aliphatic hydrocarbon by using micro-reaction system |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006129541A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Polymer actuator device |
| JP2007182356A (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Nok Corp | Method for forming carbon nanotube thin film |
| JP2007204682A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Daikin Ind Ltd | Actuator element |
| JP2007267471A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Sony Corp | Polymer actuator |
| JP2007329334A (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Univ Of Fukui | Polymer actuator and manufacturing method thereof |
| JP2008035682A (en) * | 2006-08-01 | 2008-02-14 | Sony Corp | Actuator and manufacturing method thereof |
-
2008
- 2008-02-27 JP JP2008045701A patent/JP2009203304A/en active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006129541A (en) * | 2004-10-26 | 2006-05-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Polymer actuator device |
| JP2007182356A (en) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Nok Corp | Method for forming carbon nanotube thin film |
| JP2007204682A (en) * | 2006-02-03 | 2007-08-16 | Daikin Ind Ltd | Actuator element |
| JP2007267471A (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-11 | Sony Corp | Polymer actuator |
| JP2007329334A (en) * | 2006-06-08 | 2007-12-20 | Univ Of Fukui | Polymer actuator and manufacturing method thereof |
| JP2008035682A (en) * | 2006-08-01 | 2008-02-14 | Sony Corp | Actuator and manufacturing method thereof |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101232747B1 (en) | 2009-12-03 | 2013-02-14 | 한국전자통신연구원 | Polymer Actuators Containing Graphene and Method for Preparing the Same |
| JP2012235585A (en) * | 2011-04-28 | 2012-11-29 | Sony Corp | Drive unit, lens module, image pickup unit, fuel cell, and ion exchange resin |
| CN114849614A (en) * | 2022-05-24 | 2022-08-05 | 山东绿色海洋化工研究院有限公司 | Micro-reaction method for preparing higher halogenated aliphatic hydrocarbon by using micro-reaction system |
| CN114849614B (en) * | 2022-05-24 | 2023-11-03 | 山东绿色海洋化工研究院有限公司 | Micro-reaction method for preparing higher halogenated aliphatic hydrocarbon by utilizing micro-reaction system |
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