誘電エラストマーのソースを表示

{{出典の明記|date=2012年9月}}
'''誘電性エラストマー''' （ゆうでんせいエラストマー）は、[[電場]]により大きな[[ひずみ]]（400%を超える）を生成する[[エラストマー]]である。[[マクスウェルの応力テンソル|マクスウェル応力]]を利用して[[電気エネルギー]]を直接[[運動エネルギー]]に変換することができる。誘電性エラストマーは、軽量で高い[[弾性エネルギー]]密度を持つ。誘電性エラストマーの電場駆動では、[[電流]]値はnAからμAの範囲で、熱損失がほとんどない。駆動電場は高い（数千ボルト）が、[[エネルギー効率]]は高い。現在のところ、大変形を誘起するのに適している。逆に外部から力を加えて変形させ、発電に使用されることもある。実際に[[運動量]]として取り出す機構については今も研究中であり、様々な構想が存在する。

==原理==
誘電性エラストマーは二枚の電極に挟まれている柔らかいコンデンサーである。
電圧<math>U</math>が印加されると、クーロン力により<math>p_{el}</math> が生じる。したがってエラストマーは圧縮される。静電気力<math>p_{el}</math>の二倍である電極間圧力<math>p_{eq}</math>は、次式で求められる。
<center><math>p_{eq}=\varepsilon_0\varepsilon_r\frac{U^2}{z^2}</math></center>
ここで<math>\varepsilon_0</math>は真空の誘電率。<math>\varepsilon_r</math>はエラストマーの誘電率。<math>z</math>はエラストマーフィルムの厚さ。

==材料==
エラストマー材料はシリコン系かアクリル系が使われることが多い。要件は以下のとおり。

*材料は低剛性である必要がある（大きな歪みを生むため）
*誘電率が高くなければならない
*絶縁破壊強度が高い

また、電極はエラストマーと常に接触している必要がある。電極は（金属電極、黒鉛粉末、シリコーンオイルとグラファイト混合物）などが用いられる。

==機構==
*額内面型アクチュエータ
二つの電極を誘電性エラストマーでコーティングしたもの。典型的には額縁様構造物でフィルムの周りを支持する。例として拡大する円。積層することもある。

*円筒アクチュエータ
コーティングされたエラストマーフィルムを円筒に巻き付けたもの。電圧を印加すると軸方向に力がかかり、伸張する。円筒アクチュエータは圧縮バネに巻き付けたり、あるいはコア無しでも用いることができる。円筒アクチュエータはマイクロロボットや弁に使われる。

*ダイヤフラムアクチュエータ
平面的な構造として作られるが、z軸方向に力がかかる。一般的なダイヤフラムの膜自身がアクチュエータとして機能する。

*シェル型アクチュエータ
エラストマーフィルムの特定の場所に複数の電極を取り付けたアクチュエータ。電圧を加えるとフィルムは複雑な三次元構造をとる。空気や水を介して車両の推進などに用いることができる。例えば飛行船など。

*積層アクチュエータ
面型アクチュエータを積層することで変形と力を大きくすることが出来る。特に短縮アクチュエータを造ることが出来る。

*厚みアクチュエータ
力と変位がz方向にかかるアクチュエータ。通常、z方向の変位を増加させるために積層されている平坦な膜である。

<!-- == 脚注 ==
{{脚注ヘルプ}}
{{Reflist}} -->
<!-- == 参考文献 == -->
== 関連項目 ==
<!-- {{Commonscat|Dielectric elastomers}} -->
* [[エラストマー]]
* [[人工筋肉]]

== 外部リンク ==
* {{Cite web|和書
|author = [[平井利博]]
|date = 2008-07-22
|url = http://www.japanprize.jp/data/seminar/200807hirai_ppt.pdf
|title = 進化する人工筋肉―ロボット、人工臓器、医療まで―
|format = PDF
|work = 
|publisher = 国際科学技術財団講演
|accessdate = 2012-09-06
}}

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[[Category:材料]]
[[Category:有機高分子]]
[[Category:エラストマー]]
[[nl:Slimme materialen]]