KR20150002811A - 개선된 성능의 eap 트랜스듀서 - Google Patents

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KR20150002811A
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미경 유
시나 콴
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바이엘 머티리얼사이언스 아게
시나 콴
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Abstract

본 발명은 개선된 특성을 갖는 전기활성 중합체 ("EAP") 트랜스듀서를 제공한다. 이러한 개선은 필름 두께를 감소시키거나, 높은 유전 상수 또는 높은 전기장을 사용하지 않고 이루어지는 것이므로, 이러한 접근은 생성되는 유전체 필름의 신뢰도 및 물리적 특성에 역효과를 미치지 않는다. 이동성 전기 활성 첨가제를 전극 제제에 첨가하여 전기활성 중합체 트랜스듀서의 성능을 상당히 개선시킨다. 그러한 첨가제는 이온성일 필요가 없다. 전기 활성 첨가제는 보다 높은 성능의 장치, 활성 면적이 좁은 보다 작은 장치, 보다 낮은 전압/전력 가동 및 이들 향상된 성능의 조합을 구현할 수 있다.

Description

개선된 성능의 EAP 트랜스듀서 {EAP TRANSDUCERS WITH IMPROVED PERFORMANCE}
관련 출원
본 출원은 35 USC §119(e)에 의거하여 2012년 4월 12일 출원된 미국 가특허출원 61/623,112 "발명의 명칭: 개선된 성능의 EAP 트랜스듀서" 및 2012년 10월 4일 출원된 미국 가특허출원 61/709,369 "발명의 명칭: 개선된 성능의 EAP 트랜스듀서"에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 특허 문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 전기활성 중합체, 보다 구체적으로는 성능이 개선된 전기활성 중합체 ("EAP") 트랜스듀서를 제조하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.
오늘날 사용되고 있는 매우 다양한 장치는 전기 에너지를 기계적 에너지로 전환시키는 여러 종류의 액추에이터에 의존하고 있다. 역으로, 많은 종류의 발전 장치가 기계적 작용을 전기 에너지로 전환시켜 작용한다. 이러한 방식으로 기계적 에너지를 수확하는데 사용되기 때문에, 그러한 종류의 장치를 발전기라 할 수 있다. 마찬가지로, 구조가 진동 및 압력과 같은 물리적 자극을 측정 목적의 전기적 신호로 전환시키는데 사용되는 경우, 그러한 구조는 센서로 특징지워질 수 있다. 그러나, "트랜스듀서"란 용어는 그러한 장치의 어느 것이든 통칭적으로 이르는데 사용될 수 있다.
트랜스듀서를 제조함에 있어서, 여러 가지 설계상 고려의 결과 "전기활성 중합체"라고도 불리우는 고급 유전성 엘라스토머 재료를 선택하고 사용하는 것이 선호된다. 이러한 고려는 전력, 전력 밀도, 전력 전환/소비, 크기, 중량, 비용, 응답 시간, 듀티 사이클, 사용 요건 및 환경적 영향 등을 포함한다. 이와 같이, 여러 용도에서, 전기활성 중합체 기술은 압전, 형상-기억 합금, 및 모터 및 솔레노이드와 같은 전자기 장치를 이상적으로 대체한다.
전기활성 중합체 트랜스듀서는 얇은 엘라스토머 유전체 재료에 의해 분리되어 있는, 변형 특성을 갖는 두 개의 전극을 포함한다. 전극에 전압차가 걸릴 때, 반대로 하전된 전극은 서로 끌어당김으로써 그 사이의 중합체 유전체 층을 압착한다. 전극이 서로 더 가까이 끌어당겨짐에 따라 유전성 중합체 필름은 평면 방향으로 (X-축 및 Y-축을 따라) 팽창하여, 즉, 필름이 평면 내에서 변위(displacement)되어 얇아진다 (Z-축 성분의 수축). 전기활성 중합체 필름은 또한 필름 구조에 대하여 수직인 방향 (Z-축을 따라서)으로 운동하도록 구성될 수 있으며, 즉, 필름의 변위는 평면을 벗어나 이루어진다. 미국 특허 7,567,681은 그와 같은 평면을 벗어난 변위 (표면 변형 또는 두께 방식 왜곡)를 제공하는 전기활성 중합체 필름 구조를 개시하고 있다.
전기활성 중합체 필름의 재료 및 물리적 특성은 다양할 수 있으며, 트랜스듀서에 의해 유도되는 변형에 적합하도록 조절될 수 있다. 보다 구체적으로는, 중합체 필름과 전극 재료 간의 상대적 탄성, 중합체 필름과 전극 재료 간의 상대적 두께, 및/또는 중합체 필름 및/또는 전극 재료의 다양한 두께, 중합체 필름 및/또는 전극 재료의 물리적 패턴 (편재된 활성 및 불활성 영역을 제공), 전기활성 중합체 필름 전체에 부가된 장력 또는 예비-변형력, 필름에 인가된 전압 또는 유도된 커패시턴스의 양과 같은 인자들은 활성 모드에서 필름의 특징에 적합하도록 조절되고 변화될 수 있다.
필름을 단독으로 사용하거나 전기활성 중합체 액추에이터 중에 사용하는 것과 상관없이, 그러한 전기활성 중합체 필름의 장점을 이용하는 여러 가지 용도가 있다. 여러 용도 중의 한 가지는 전기활성 중합체 트랜스듀서를 사용자 인터페이스 장치에서 햅틱(haptic) 피드백 (사용자의 신체에 가해진 힘을 통하여 사용자와 정보 교환)을 생성하는 액추에이터로서 사용하는 것을 포함한다. 전형적으로는 사용자에 의해 개시된 힘에 응답하는 햅틱 피드백을 사용하는 사용자 인터페이스 장치가 많이 알려져 있다. 햅틱 피드백을 사용할 수 있는 사용자 인터페이스 장치의 예는 키보드, 키패드, 게임 콘트롤러, 리모트 콘트롤, 터치 스크린, 컴퓨터 마우스, 트랙볼, 스타일러스 스틱, 조이스틱 등을 포함한다. 사용자 인터페이스 표면은 장치로부터의 피드백 또는 정보에 관하여 사용자가 조작, 관여 및/또는 관찰하는 임의의 표면을 포함할 수 있다. 그러한 인터페이스 표면의 예는 키 (예를 들어, 키보드 상의 키), 게임 패드 또는 버튼, 디스플레이 스크린 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
이러한 종류의 인터페이스 장치에 의해 제공되는 햅틱 피드백은, 진동, 펄스, 반발력 등과 같은 물리적 감각의 형태이며, 사용자는 이를 직접적으로 (예를 들어, 스크린 터치를 통해), 간접적으로 (예를 들어, 지갑 또는 주머니 속에서 휴대폰이 진동할 때와 같이 진동 효과를 통하여), 또는 다른 방식으로 (예를 들어, 사용자에 의해 감지되는 압력 방해를 생성하는 움직이는 신체의 작용을 통하여) 감지한다. 스마트폰, 개인 미디어 플레이어, 휴대용 컴퓨터 장치, 휴대용 게임 시스템, 전자 리더기 등과 같은 소비자 전자 미디어 장치가 확대됨으로써 일부 소비자들이 전자 미디어 장치에서 개선된 햅틱 효과로 편의가 증대되거나 이를 원하는 상황이 올 수 있다. 그러나, 모든 전자 미디어 장치 모델에서 햅틱 성능을 확장시키는 것은 비용 증가 또는 장치 프로파일의 증대로 인하여 적절하지 않을 수 있다. 또한, 특정 전자 미디어 장치의 소비자들은 특정 활동을 위해 전자 미디어 장치의 햅틱 성능을 일시적으로 개선시키는 것을 원할 수 있다.
소비자 전자 미디어 장치 뿐만 아니라 다른 여러 가지 상업용 및 소비자용 기기에서 전기활성 중합체 트랜스듀서의 사용 증가는 개선된 성능의 전기활성 중합체 트랜스듀서를 제공할 필요성을 확실하게 한다.
<발명의 개요>
따라서, 본 발명은 개선된 특성을 갖는 전기활성 중합체 ("EAP") 트랜스듀서를 제공한다. 이러한 개선은 필름 두께를 감소시키는 일 없이 또는 유전 상수 또는 인가되는 전기장을 증가시키지 않고 이루어지는 것이므로, 이러한 방법은 생성되는 유전체 필름의 신뢰도 및 물리적 특성에 역효과를 미치지 않는다.
전극 조성물에 첨가되는 이동성 전기 활성 첨가제는 전기활성 중합체 트랜스듀서의 성능을 상당히 개선시킬 수 있다. 첨가제는 이온성일 필요가 없다. 이러한 전기 활성 첨가제를 사용함으로써 보다 높은 성능의 장치, 활성 면적이 좁은 보다 작은 장치, 보다 낮은 전압/전력 가동 및 이들 성능 향상의 조합을 구현할 수 있다. 특정 이론에 얽매이는 것을 원치 않지만, 본 발명의 발명자들은 이들 전기 활성 첨가제의 일부가 유전체 층으로 확산되어 들어가는 것으로 추측하였다. 이들 확산체는 특히 광- 또는 고온-노출 후에 유전체 층 재료의 관능기와 화학적으로 상호작용할 수 있다. 중합체 매트릭스와 전기 활성 첨가제 사이의 상호작용을 증가시키는 유전체 필름의 화학적 변형은 성능 및 장기 안정성을 향상시킬 수 있다. 전기 활성 첨가제 및 그의 단편의 존재 및 확산은 FTIR-ATR, NMR 및 라만(Raman) 맵핑과 같은 화학적 분석을 통해 추적될 수 있다. 전기 활성 첨가제 및 그의 단편의 확산성은 분자 크기, 및 또한 전하 또는 유도 전하에 관련될 수 있다. 전기 활성 첨가제 및 그의 단편은 유전체 매트릭스와 반응 또는 상호작용하여 그의 확산성을 제한하는 관능기를 가질 수 있다. 이에 의해 유전체 층 내에 성능을 향상시킬 수 있는 영구적 농도 구배를 생성할 수 있다.
전기 활성 첨가제 확산을 개질시키는 캡슐화 및 저항 발열을 감소시키는 버스 라인의 개선과 같은 장치 설계에 있어서의 변화는 노화 또는 주기적 가동시에 일어날 수 있는 성능 열화를 완화시키고, 장기 안정성을 향상시킬 수 있다. 보다 낮은 전기장에서 또는 가동 사이에 지속 시간을 주어 가동시킴으로써 장기 성능을 개선시킬 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 장점 및 이점은 하기 본원 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용으로부터 명백해질 것이다.
본 발명은 이하 도면과 관련하여 제한의 목적이 아니라 설명의 목적으로 기재될 것이다.
도 1은 60℃에서 5700 시간 동안의 노화 전 및 후에, 프레임리스 유전성 엘라스토머 장치의 75 Hz에서의 펄스 응답을 나타낸다.
도 2는 노화 전후의 프레임리스 유전성 엘라스토머 장치의 상대적 성능을 비교한 것이다.
도 3은 프레임리스 유전성 엘라스토머 장치의 단면을 도시한 것이다.
도 4는 성능 향상된 전극과 표준 전극의 성능 (스트로크 대 주파수)을 비교한 것이다.
도 5는 성능 향상된 전극과 표준 전극의 성능 (스트로크 대 시간)을 비교한 것이다.
도 6은 필름의 두께에 대한 힘의 관련성을 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 방법에 의해 제조된 장치의 성능 개선을 보여주는 그래프이다.
도 8은 본 발명의 방법에 의해 제조된 장치의 보다 작은 활성 면적을 도시한 것이다.
도 9는 본 발명의 방법에 의해 제조된 장치에 가능한 보다 낮은 가동 전압을 도시한 것이다.
도 10은 주기적 노화 효과를 도시한 것이다.
도 11은 노화 안정성에 대한 캡슐화의 효과를 나타낸 것이다.
도 12는 보다 높은 전기 활성 첨가제 농도가 또한 노화 안정성을 개선시킨다는 것을 보여준다.
도 13은 신뢰도 및 응답 시간에 대한 확산 동력학의 역할을 도시한 것이다.
도 14는 슈퍼 전기활성 중합체에 대한 이중 공핍 층 개념을 상세히 도시하고 있다.
도 15는 슈퍼 전기활성 중합체에 대한 불투과성 중간 층 개념을 제공한다.
도 16은 도 15의 개념의 변형을 도시한 것이다.
도 17은 다중 층을 제조하는 다른 방법을 도시한 것이다.
도 18은 불투과성 유전체 필름을 갖는 다중 층의 제조 방법을 상세히 도시한 것이다.
도 19는 불투과성 층을 제조하는 방법을 도시하고 있다.
도 20은 슈퍼 전기활성 중합체에 대한 이중 층 개념을 제공한다.
본 발명의 상세한 설명
전기활성 중합체 장치 및 그의 용도의 예는, 예를 들어, 미국 특허 6,343,129; 6,376,971; 6,543,110; 6,545,384; 6,583,533; 6,586,859; 6,628,040; 6,664,718; 6,707,236; 6,768,246; 6,781,284; 6,806,621; 6,809,462; 6,812,624; 6,876,135; 6,882,086; 6,891,317; 6,911,764; 6,940,221; 7,034,432; 7,049,732; 7,052,594; 7,062,055; 7,604,472; 7,166,953; 7,199,501; 7,199,501; 7,211,937; 7,224,106; 7,233,097; 7,259,503; 7,320,457; 7,362,032; 7,368,862; 7,378,783; 7,394,282; 7,436,099; 7,492,076; 7,521,840; 7,521,847; 7,567,681; 7,595,580; 7,608,989; 7,626,319; 7,750,532; 7,761,981; 7,911,761; 7,915,789; 7,952,261; 8,183,739; 8,222,799; 8,248,750; 및 미국 특허출원 공개 2007/0200457; 2007/0230222; 2011/0128239 및 2012/0126959에 기재되어 있으며, 이들 문헌은 그 전문이 본원에 참조로 포함된다.
본 발명은 유전성 엘라스토머 재료, 유전성 엘라스토머 재료의 적어도 한면 상의 전극 재료, 및 하나 이상의 전기 활성 첨가제를 포함하는 트랜스듀서 필름을 제공한다.
본 발명의 범주 내에서 다양한 변형이 이루어질 수 있으며, 예를 들어, 장치의 변형에 있어서, 전기활성 중합체 트랜스듀서는 매스(mass)를 이동시켜 관성적 햅틱 감각을 생성하도록 실시될 수 있다. 대안적으로, 전기활성 중합체 트랜스듀서는 본 명세서에 개시된 어셈블리에 결합될 때, 전자 미디어 장치에서 운동을 일으킬 수 있다. 본원에 개시된 방법으로 제조된 전기활성 트랜스듀서는 많은 다른 용도에서 액추에이터, 발전기 또는 센서로 사용될 수 있으며, 그러한 용도는 유체 핸들링 시스템, 모션 콘트롤, 적응 광학 장치, 진동 콘트롤 시스템 및 에너지 회수 시스템을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
임의의 적용분야에서, 전기활성 중합체 트랜스듀서에 의해 생성되는 변위는 전적으로 수평적 운동으로 감지되는 평면내에서 일어날 수 있거나, 평면외에서 일어날 수 있다 (수직적 변위로 감지됨). 대안적으로, 전기활성 중합체 트랜스듀서 재료는 세그먼트화되어 독립적으로 어드레싱가능/운동가능 섹션을 제공함으로써 하우징 또는 전자 미디어 장치의 각 변위 또는 다른 종류의 변위의 조합을 제공할 수 있다. 또한, 임의의 수의 전기활성 중합체 트랜스듀서 또는 필름 (본원에 열거된 출원 및 특허에 개시된 바와 같음)이 사용자 인터페이스 장치와 같은 장치에 포함될 수 있다.
전기활성 중합체 트랜스듀서는 인가된 전압으로 인하여 변위되도록 구성될 수 있으며, 이는 촉각 피드백 장치와 같은 장치에 사용되는 콘트롤 시스템을 프로그래밍하는 것을 용이하게 한다. 전기활성 중합체 트랜스듀서는 여러가지 이유로 그와 같은 용도에 이상적이다. 예컨대, 전기활성 중합체 트랜스듀서는 경량이고 최소 부품이기 때문에 매우 낮은 프로파일을 제공하며, 그 자체로 감각/햅틱 피드백 용도에 사용하기에 이상적이다.
전기활성 중합체 트랜스듀서는 얇은 엘라스토머성 유전체 재료에 의해 분리되어 있는, 탄성 특성을 갖는 두 개의 박막 전극을 포함한다. 전극에 전압차가 걸릴 때, 반대로 하전된 전극은 서로 끌어당김으로써 그 사이의 중합체 유전체 층을 압착한다. 전극이 서로 더 가까이 끌어당겨짐에 따라 유전성 중합체 필름은 평면 방향으로 팽창하여 (X-축 및 Y-축 성분 팽창) 보다 얇아진다 (Z-축 성분의 수축).
본원에서 논의되고 있는 도면은 전기활성 중합체 필름 또는 그러한 전기활성 중합체 필름을 사용하는 장치의 예시적 구조를 도시하고 있다. 본 발명에 유용한 필름은 실리콘, 폴리우레탄, 아크릴레이트, 탄화수소 고무, 올레핀 공중합체, 폴리비닐리덴 플루오라이드 공중합체, 플루오로엘라스토머, 스티렌 공중합체 및 접착성 엘라스토머와 같은 중합체로 된 것을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
일반적으로, 전기활성 중합체 트랜스듀서의 성능, 예를 들어, 유도된 변형률 변화 (s)는 하기 액츄에이션 정전(electrostatic) 모델에 의해 기재되는 바와 같이, 유전체에 대한 맥스웰(Maxwellian) 압력 (p)을 증가시키거나 - 이는 유전체 필름의 유전 상수 (ε)를 증가시키거나, (필름 두께 (t)를 감소시키고/거나 인가된 전압 (V)을 증가시키는 것을 통해) 전기장을 증가시킴으로써 달성됨 -, 또는 필름의 모듈러스 (Y)를 감소시킴으로써 개선될 수 있다.
<수학식 1>
s = -p/Y = -ε o ε(V/t)2/Y
본 발명은 매우 개선된 성능의 전기활성 중합체 트랜스듀서를 제공한다. 이는 필름 두께를 감소시키거나, 유전 상수를 증가시키거나, 보다 높은 전기장을 사용하여 이루어지는 것이 아니므로, 이러한 방법은 유전체 필름의 신뢰도 또는 물리적 특성에 영향을 미치지 않는다.
유전체 필름의 유전 상수 (ε)를 증가시키기 위하여, 충전제-중합체 복합체 또는 관능기 개질이 시험되었다. 이러한 방법은 유전 상수의 증가는 가져올 수 있으나, 일반적으로 모듈러스의 증가 및 절연파괴 강도의 감소를 가져올 수 있으므로, 결과적으로 변형률 변화 (s)는 매우 작게 증가될 수 있다. 필름 두께 (t) 및 모듈러스 (Y)를 감소시키는 것은 필름 및 장치를 생산함에 있어서 취급 및 수율 문제점을 일으킬 수 있는데, 모듈러스가 공명 주파수에 영향을 주기 때문에 햅틱 용도를 위해 모듈러스를 낮추는데는 한계가 있다. 마지막으로, 높은 전압은 장치에 대한 신뢰도 문제를 일으킬 수 있다.
본 발명은 전기활성 중합체 트랜스듀서의 디자인 또는 유전체 필름의 생산성에 영향을 주지 않는 전기 활성 첨가제를 혼입시킴으로써 전기활성 중합체 트랜스듀서를 개선할 수 있다. 본 발명은 전기 활성 첨가제가 없는 동일한 재료의 구조에 비하여 최대 3배로 성능을 증가시킬 수 있다. 성능은 전기 활성 첨가제의 농도 및 종류에 따라서 더 크게 개선될 수 있다. 이러한 개선에 의해 또한 전기 활성 첨가제가 없는 동일한 트랜스듀서에 비하여 가동 전압을 상당히 감소시킬 수 있다.
도 1은 60℃에서 5700 시간 동안 노화시키기 전 및 후 프레임리스 장치에 대한 75 Hz에서의 펄스 응답을 도시한 것이다. 예상하지 못했던 결과는 노화 후 성능이 거의 2배가 되었다는 것이다. 표준 프레임리스 장치의 성능은 도 2에 도시된 바와 같이 일반적으로 노화 후 감소된다.
이러한 결과는 트랜스듀서의 한 성분에 전기 활성 첨가제인 4-이소프로필-4'-메틸디페닐아이오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 (화학식 I-3)를 첨가한 것에 기인하였다. 이 가설을 시험하기 위해, 에틸 아세테이트 중에 전기 활성 첨가제 I-3을 10 중량%로 용해시키고; 이 용액을 전극 조성물에 전극 100부에 대하여 1부로 첨가하고 (전기 활성 첨가제 I-3의 총 고체 농도는 전극에 대하여 0.1 중량%); 전극을 프린팅하고, 이를 150℃에서 4분 동안 경화시켜 성능이 향상된 전극을 제작하였다. 이와 같이 제작된 트랜스듀서의 1 kV 전기장에서의 응답이 도 4에 도시되어 있다. 도 4로부터 알 수 있는 바와 같이, 광개시제 분자를 첨가함으로써 약 2배의 개선이 이루어졌다. 도 5는 1 kV에서 시간에 따른 향상된 전극의 성능을 비교한 것이다. 다이아몬드 (◆)는 향상된 전극의 값이고, 삼각형 (▲)은 표준 전극의 값이다. 마찬가지로, 전기 활성 첨가제 I-3을 가함으로써 약 2배의 개선이 이루어졌다. 유사한 효과를 나타내는 다른 전기 활성 첨가제 후보를 찾아내어 평가하였다.
도 6에 나타나 있는 바와 같이, 트랜스듀서 성능은 유전체 필름의 두께에 따라 달라진다. 특정 이론에 얽매이는 것을 원치 않지만, 본 발명자들은 인가된 전압의 사용시 전기 활성 첨가제의 일부가 분리되어 실리콘 기판의 양면에 정렬되어, 본질적으로 유전체 층의 두께를 감소시키고, 유효 인가 전기장을 증가시킴으로써 EAP 장치의 성능을 끌어올리는 것이라고 가정하였다. 이 메카니즘은 도 13에 개략적으로 도시되어 있다. 이상적으로는, 공핍 층은 일정하게 유지되어야 하며, 전기장의 변화는 없어야 한다. 이는 전기장이 제거되고 재인가된 후 신뢰도 및 빠른 응답 시간을 제공할 것이다. 공핍 층이 얇을수록 성능은 더 높다. 전기 활성 첨가제 및/또는 그의 단편은 또한 전체 재료의 유전 상수에 영향을 미칠 수 있다.
NaCl과 같은 작은 분자 염이 성능을 개선시키는 것으로 알려져 있지만, 본 발명이 일부 실시양태는 전기활성 중합체 트랜스듀서의 성능을 개선시키기 위한 전기 활성 첨가제로서 비교적 큰, 중이온(heavy ion)의 염을 사용하는 것을 포함한다. 전기 활성 첨가제 또는 그의 단편의 크기는 성능 향상을 가져오는 공핍 층을 형성 및 팽창시키는 확산 동력학에 영향을 줄 수 있다. 본 발명에 사용되는 보다 큰 이온은 공핍 층의 빠른 형성과 공핍 층의 최대 수명 사이에 우수한 균형을 이룰 수 있게 한다.
아이오도늄 염, 술포늄 염 및 프탈로시아닌을 함유하는 첨가제가 본 발명의 전기 활성 첨가제로서 특히 바람직하다. 아이오도늄 염으로서, 페닐 아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐 아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 디페닐 아이오도늄 테트라플루오로보레이트, 디페닐 아이오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스(도데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 비스-(도데실페닐)아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 비스(도데실페닐)아이오도늄 테트라플루오로보레이트, 비스(도데실페닐)아이오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 4-메틸페닐-4-(1-메틸에틸)페닐 아이오도늄 헥사플루오로포스페이트, 4-메틸페닐-4-(1-메틸에틸)페닐 아이오도늄 헥사플루오로안티모네이트, 4-메틸페닐-4-(1-메틸에틸)페닐 아이오도늄 테트라플루오로보레이트 및 4-메틸페닐-4-(1-메틸에틸)페닐 아이오도늄 테트라키스 (펜타플루오로페닐)보레이트가 언급될 수 있다.
술포늄 염의 예는 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술파이드 비스헥사플루오로포스페이트, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술파이드 비스헥사플루오로안티모네이트, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술파이드 비스테트라플루오로보레이트, 비스[4-(디페닐술포니오)페닐]술파이드 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 디페닐-4-(페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, 디페닐-4-(페닐티오)페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 디페닐-4-(페닐티오)페닐술포늄 테트라플루오로보레이트, 디페닐-4-(페닐티오)페닐술포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 트리페닐술포늄 헥사플루오로포스페이트, 트리페닐술포늄 헥사플루오로안티모네이트, 트리페닐술포늄 테트라플루오로보레이트, 트리페닐술포늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 비스[4-(디-(4-(2-히드록시에톡시))페닐술포니오)페닐]술파이드 비스헥사플루오로포스페이트, 비스[4-(디-(4-(2-히드록시에톡시))페닐술포니오)페닐]술파이드 비스헥사플루오로안티모네이트, 비스[4-(디-(4-(2-히드록시에톡시))페닐술포니오)페닐]술파이드 비스테트라플루오로보레이트, 및 비스[4-(디-(4-(2-히드록시에톡시))페닐술포니오)페닐]술파이드 테트라키스(펜타플루오로-페닐)보레이트, 트리스({4-[(4-아세틸페닐)술파닐]페닐})술파늄 헥사플루오로포스페이트 (바스프(BASF)로부터 이르가큐어(IRGACURE) PAG270으로 구입가능), 트리스({4-[(4-아세틸페닐)술파닐]페닐})술파늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 (바스프로부터 이르가큐어 PAG290으로 구입가능)를 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에서 검사된 전기 활성 첨가제는 이온성 광개시제, 예컨대 하기 (4-tert-부틸페닐)디페닐 술포늄 트리플레이트 (화학식 I-1); 비이온성 화합물의 한 예인 트리스(펜타플루오로페닐)붕소 (화학식 I-2); 4-이소프로필-4'-메틸디페닐아이오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 (화학식 I-3); 나트륨 테트라페닐보레이트 (화학식 I-4); 나트륨 테트라키스[3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐]보레이트 (화학식 I-5); 비스(4-tert-부틸페닐)아이오도늄 트리플레이트 (화학식 I-6); 트리스({4-[(4-아세틸페닐)술파닐]페닐})술파늄 헥사플루오로포스페이트 (화학식 I-7); 및 트리스({4-[(4-아세틸페닐)술파닐]페닐})술파늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트 (화학식 I-8)를 포함한다.
<화학식 I-1>
Figure pct00001
<화학식 I-2>
Figure pct00002
<화학식 I-3>
Figure pct00003
<화학식 I-4>
Figure pct00004
<화학식 I-5>
Figure pct00005
<화학식 I-6>
Figure pct00006
<화학식 I-7>
Figure pct00007
<화학식 I-8>
Figure pct00008
프탈로시아닌 첨가제는 다이렉트 블루(Direct Blue) 199를 포함한다.
<화학식 I-9>
Figure pct00009
일부 실시양태에서, 특정 용도에 필요한 성능, 응답 시간 및 장기 안정성의 균형을 맞추기 위하여 전기 활성 첨가제의 혼합물이 사용될 수 있다. 또한, 이들 화합물 중 다수는 광 및 열에 불안정하고, 일부 실시양태에서, 트랜스듀서 필름은 전기 활성 첨가제로서 보다 효과적이거나 유전성 매트릭스 재료 중의 관능기와 반응할 수 있는 단편을 방출시키도록 광- 또는 열-처리될 수 있다. 일부 실시양태에서, 광- 또는 열-처리는 확산 효과를 감소시키기 위하여 유전체 층 내에 영구적 조성 구배를 생성하는데 사용될 수 있다.
도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전기활성 중합체 트랜스듀서는 표준 장치의 2.5 내지 3배의 성능을 갖는다. 본 발명의 전기활성 중합체 트랜스듀서는, 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 표준 장치와 같은 성능을 얻기 위하여 50%의 활성 면적을 필요로 한다. 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 장치는 표준 전기활성 중합체 트랜스듀서와 같은 성능을 위해 가동 전기장의 60%를 필요로 한다.
도 10은 향상된 전극을 갖는 전기활성 중합체 트랜스듀서의 주기적 노화가 성능을 열화시킬 수 있다는 것을 보여준다. 수동 노화는 덜 문제가 된다; 85℃, 95시간 또는 65℃, 100시간/85% 상대습도에서 10% 감소; 100℃에서 95시간 후 20% 감소. 캡슐화는 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 노화 안정성을 개선시킬 수 있다. 초기 성능은 10% 정도 낮았지만, 양면 캡슐화된 전기활성 중합체 트랜스듀서는 주위 온도에서의 천만 사이클 후 거의 차이를 나타내지 않는다. 보다 높은 전기 활성 첨가제 농도도 또한 도 12에 도시된 바와 같이 노화 안정성을 개선시킬 수 있다.
도 13은 슈퍼 전기활성 중합체에 대한 이중 공핍 층 개념을 상세히 도시하고 있다. 전체 구조는 두께가 최근기술의 필름과 같지만, 그러나 중간에 전도성 층이 있는 다층 구조를 갖는다. 중간 (매립된) 전도성 층과 외부 표면 상의 전극 사이에 전기장이 가해질 때, 유효 전기장은 각 유전체 층에서 동일한 전체 두께의 단일 유전체 층의 두 개의 외부 전극에 걸쳐 동일한 전압이 인가된 경우의 두 배이다. 이 경우에, 성능은 하기 식에서와 같이, 표준 트랜스듀서 구조의 4배로 높을 수 있다:
<수학식 2>
스트로크 ∝ E2 * ε * ε o /Y
힘 ∝ E2 * ε * ε o * t
외부 전극 및/또는 중간 전도성 층이 전기 활성 첨가제로 성능 향상될 때, 각 유전체 층 내 공핍 층 생성에 의해 성능은 더욱 향상된다. 다층 스택 장치는 일부 또는 전부가 전기 활성 첨가제로 향상된, 두 개 초과의 매립된 전도성 층으로 조립될 수 있으나, 교대하는 매립된 전도성 층에 전기적 상호연결이 이루어지도록 주의를 기울여야 한다.
얇은 필름에 비교한 다층 구조의 이점은 상당히 낮은 가동 전압에서 현재의 필름과 동일한 성능을 나타낼 수 있지만 얇은 필름보다는 제조 공정에 사용하기가 휠씬 용이하다는 것이다. 성능 향상된 전극을 사용함으로써, 전기 활성 첨가제가 공핍 층을 형성하는데 더 짧은 확산 길이 및 시간이 걸리므로 트랜스듀서 응답이 더 빨라진다.
도 15는 슈퍼 전기활성 중합체에 대한 불투과성 중간 층 개념을 제공한다. 이러한 디자인은 유전성 엘라스토머 층 사이에 매립된 불투과성 유전체 층(들)을 갖는 다중 층을 포함한다. 이들 불투과성 층은 전기 활성 첨가제 또는 그들의 단편에 대해 투과성이 아니므로, 그들 또는 공간 전하가 불투과성 유전체 필름의 양면 상에 모이게 할 수 있다. 다중 유전성 엘라스토머 층의 활성 두께는 더 얇아질 수 있으며, 동일한 전체 두께의 단층 필름보다 높은 커패시턴스를 나타낸다. 또한, 불투과성 유전체 층이 얇고 유연한 경우, 이는 활성 층으로 작용할 수 있다. 일부 경우에, 전기 활성 첨가제를 첨가할 필요는 없으며, 전적으로 공간 전하 형성에 의존할 수 있다. 보다 큰 성능 향상을 위해, 전기 활성 첨가제를 사용하여, 얇은 유전성 엘라스토머 층 내에 공핍 층을 얻을 수 있다. 매립된 전도성 층의 경우와 유사하게, 이러한 구조의 이점은 트랜스듀서 응답 시간이 전기 활성 첨가제의 확산 동력학에 기인한 보다 짧은 확산 길이로 인해 개선된다는 것이다. 또한, 복합 필름을 제조하는 것은 개개의 얇은 필름을 다루는 것 보다 훨씬 쉽다. 불투과성 유전체 스택 구조물에 있어서의 전기적 상호작용은 단지 외부 전극과의 접촉만이 필요하므로 훨씬 간단하다.
이러한 개념의 변형이 도 16에 나타나 있으며, 다층 구조가 조립되고, 초기 전기장이 인가되어 음이온과 양이온이 분리된다. 이어서, 불투과성 유전체 필름이 형성되어 이온이 역류 이동하는 것을 방지한다. 이러한 구조의 이점은 윤곽이 분명하게 매립된 유전체 필름으로 인해 성능과 신뢰도가 전기 활성 첨가제의 확산 동력학에 의해 영향을 받지 않는다는 것이다. 불투과성 유전체 필름은 활성 층으로 작용하기에 충분히 유연하여야 한다. 이러한 다층 구조는 도 15에 도시된 것 보다 복잡할 것이지만, 전기 활성 첨가제 I-3과 같은 화학적으로 반응성인 첨가제는 도 17에 도시된 바와 같이 다층 구조를 제조하는 더 쉬운 방법을 제공할 것이다.
도 17에서, 전기 활성 첨가제 I-3이 광개시제로 사용된다. 필름은 전기 활성 첨가제 I-3을 수지에 첨가하고, UV 방사에 노출시킴으로써 형성되며; 양이온이 분해되어 수지의 양이온성 중합을 개시하며, 단지 음이온만이 잔존할 수 있다. 플라스마 처리 또는 보다 조밀한 구조를 형성할 수 있는 표면 모이어티가 있는 경우, 도 19에 도시된 바와 같이 매우 얇은 불투과성 층이 형성된다. 또한, 공핍 층으로서 작용하는 얇은 유전체 필름이 코팅될 수 있다. UV 형성된 필름, 유전체 필름 및 불투과성 층은 유연하여야 한다. 이들 구조에 있어서, 첨가제가 없는 전극이 침착될 수 있다. 현재의 필름 (UV 형성된 필름 + 유전체 필름)과 같은 두께를 가지므로, 동일한 전체 두께의 단층 액추에이터와 같은 힘을 가지게 될 것이다.
도 18은 매립된 불투과성 유전체 필름을 갖는 다층 트랜스듀서를 제조하는 방법을 도시하고 있다. 도 19는 불투과성 층을 제조하는 방법을 도시하고 있다.
도 20은 슈퍼 전기 활성 중합체에 대한 이중 층 개념을 제공한다. 당업자는 슈퍼커패시터 (SC)라고도 불리우는 전기화학 이중 층 커패시터 (EDLC)가 두 개의 탄소계 전극 (표면적이 매우 큰 가장 활성화된 탄소), 전해질 (수성 또는 유기) 및 세퍼레이터 (이온의 이동을 허용하나 전극 사이의 전자 단절을 제공)로 구성되는 것을 알고 있다. 전압이 인가될 때 전해질 용액 중의 이온이 세퍼레이터를 통해 확산되어 반대 전하 전극의 기공으로 들어간다. 전하가 전극과 전해질 사이의 계면에 축적되어 (전도성 고체와 액체 용액 계면 사이에서 일어나는 이중 층 현상), 수 옹스트롬 떨어져 있는 (도 20에서 d) 두 개의 하전된 층을 형성한다. 이중 층 커패시턴스는 계면에서의 전하 분리의 결과이다. 커패시턴스는 표면적과 두 층 사이의 거리의 역수에 비례하므로, 높은 커패시턴스 값이 얻어진다 (http://www.cellergycap.com/index.php?option=com_content&view=article&id=17&Itemid=3). 이러한 커패시터 개념이 본 발명에 적용되어 도 20에 도시된 바와 같은 슈퍼 액추에이터를 제공할 수 있다. 공핍 층에 대한 이중 층의 이점은 짧은 확산 길이로 인한 보다 높은 커패시턴스 및 보다 빠른 응답 시간이다.
본 발명의 상기한 실시예는 설명의 목적으로 제공된 것으로 본 발명을 제한 하려는 것이 아니다. 당업자는 본원에 기재된 실시양태가 본 발명의 취지 및 범주를 벗어남이 없이 여러 가지 방법으로 변형되거나 수정될 수 있음을 알 것이다. 본 발명의 범위는 청구된 특허청구범위에 의해서 한정될 것이다.

Claims (12)

  1. 유전성 엘라스토머 재료,
    유전성 엘라스토머 재료의 적어도 한면 상의 전극 재료, 및
    하나 이상의 전기 활성 첨가제
    를 포함하는 트랜스듀서 필름.
  2. 제1항에 있어서, 캡슐화 재료를 추가로 포함하는 트랜스듀서 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전기 활성 첨가제가 전극 재료의 성분인 트랜스듀서 필름.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 활성 첨가제가 캡슐화 재료의 성분인 트랜스듀서 필름.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 전극 재료가 유전성 엘라스토머 재료의 양면 상에 존재하는 것인 트랜스듀서 필름.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 활성 첨가제가 이온성 염, 아이오도늄 염 및 술포늄 염으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것인 트랜스듀서 필름.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 전기 활성 첨가제가 (4-tert-부틸페닐)디페닐 술포늄 트리플레이트, 트리스(펜타플루오로페닐)붕소, 4-이소프로필-4'-메틸디페닐아이오도늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 나트륨 테트라페닐보레이트, 나트륨 테트라키스[3,5-비스(트리플루오로메틸)페닐]보레이트, 비스(4-tert-부틸페닐)아이오도늄 트리플레이트, 트리스({4-[(4-아세틸페닐)술파닐]페닐})술파늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보레이트, 염화나트륨 및 프탈로시아닌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 포함하는 것인 트랜스듀서 필름.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 층에 의해 제1 유전성 엘라스토머 층으로부터 분리되어 있는 하나 이상의 추가의 유전성 엘라스토머 층을 추가로 포함하는 트랜스듀서 필름.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 층이 전도성 재료인 트랜스듀서 필름.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 분리 층이 전하 또는 이온에 대해 투과성이 아닌 불투과성 유전체 층인 트랜스듀서 필름.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 트랜스듀서 필름을 포함하는 트랜스듀서 장치.
  12. 전기 활성 첨가제를 적용한 후 광- 또는 열-처리하는 것을 포함하는, 제11항의 트랜스듀서 장치의 제조 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10379617B2 (en) 2016-12-07 2019-08-13 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive element and display device comprising the same
US20190268033A1 (en) * 2016-10-26 2019-08-29 Lg Electronics Inc. Mobile terminal

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7952261B2 (en) 2007-06-29 2011-05-31 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer transducers for sensory feedback applications
EP2239793A1 (de) 2009-04-11 2010-10-13 Bayer MaterialScience AG Elektrisch schaltbarer Polymerfilmaufbau und dessen Verwendung
WO2012118916A2 (en) 2011-03-01 2012-09-07 Bayer Materialscience Ag Automated manufacturing processes for producing deformable polymer devices and films
JP2014517331A (ja) 2011-03-22 2014-07-17 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 電場応答性高分子アクチュエータレンチキュラシステム
US9876160B2 (en) 2012-03-21 2018-01-23 Parker-Hannifin Corporation Roll-to-roll manufacturing processes for producing self-healing electroactive polymer devices
KR20150031285A (ko) 2012-06-18 2015-03-23 바이엘 인텔렉쳐 프로퍼티 게엠베하 연신 공정을 위한 연신 프레임
US9590193B2 (en) 2012-10-24 2017-03-07 Parker-Hannifin Corporation Polymer diode
WO2015020698A2 (en) 2013-03-15 2015-02-12 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer actuated air flow thermal management module
WO2014160757A2 (en) 2013-03-26 2014-10-02 Bayer Materialscience Ag Independent tunig of audio devices employing electroactive polymer actuators
US11223006B2 (en) * 2017-08-01 2022-01-11 ElastiMed Ltd. Mechanisms for pre-stretching electro-active polymers by a pre-determined amount and methods of use thereof
WO2019051671A1 (zh) * 2017-09-13 2019-03-21 Oppo广东移动通信有限公司 配置anr的方法、终端设备、基站和核心网设备
CN112393690A (zh) * 2020-12-01 2021-02-23 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 一种可控的便携式应变计校准装置

Family Cites Families (105)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3516846A (en) 1969-11-18 1970-06-23 Minnesota Mining & Mfg Microcapsule-containing paper
FR2208461A5 (ko) 1972-11-22 1974-06-21 Nicolai Walter
JPS56113083A (en) 1980-02-12 1981-09-05 Terumo Corp Choke detection method and device for peristaltic liquid pump
US4455181A (en) 1980-09-22 1984-06-19 General Electric Company Method of transfer lamination of copper thin sheets and films
US4685767A (en) 1984-02-27 1987-08-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Fine adjustment apparatus for optical system lens
CA1233363A (en) 1984-06-01 1988-03-01 Robert E. Fischell Single valve diaphragm pump with decreased sensitivity to ambient conditions
US4561830A (en) 1984-10-01 1985-12-31 Ivac Corporation Linear peristaltic pump
US4671792A (en) 1986-02-18 1987-06-09 American Hospital Supply Corporation Pressure-regulating peristaltic pump
JP2644730B2 (ja) 1986-03-24 1997-08-25 株式会社日立製作所 微量流体移送装置
US5256474A (en) 1986-11-13 1993-10-26 Johnston James A Method of and apparatus for manufacturing printed circuit boards
US4728265A (en) 1987-01-30 1988-03-01 Fisher Scientific Group Inc. Peristaltic pump with cam action compensator
US5057372A (en) 1989-03-22 1991-10-15 The Dow Chemical Company Multilayer film and laminate for use in producing printed circuit boards
JPH0325996A (ja) 1989-06-23 1991-02-04 Nitto Boseki Co Ltd 射出成形プリント配線板用転写シート及びその製造方法
US5103211A (en) 1989-11-02 1992-04-07 Ivac Corporation Apparatus for detecting fluid line occlusion
US5048791A (en) 1990-11-29 1991-09-17 Parker Hannifin Corporation Shut off valve
US5217355A (en) 1991-08-05 1993-06-08 Imed Corporation Two-cycle peristaltic pump with occlusion detector
US5153050A (en) 1991-08-27 1992-10-06 Johnston James A Component of printed circuit boards
US5192197A (en) 1991-11-27 1993-03-09 Rockwell International Corporation Piezoelectric pump
US5322975A (en) 1992-09-18 1994-06-21 Gould Electronics Inc. Universal carrier supported thin copper line
US5798600A (en) 1994-08-29 1998-08-25 Oceaneering International, Inc. Piezoelectric pumps
DE19529171A1 (de) 1995-08-08 1997-02-13 Giesecke & Devrient Gmbh Transferband
US5637421A (en) * 1995-09-13 1997-06-10 The Johns Hopkins University Completely polymeric charge storage device and method for producing same
US5630709A (en) 1996-02-09 1997-05-20 California Institute Of Technology Pump having pistons and valves made of electroactive actuators
US5961298A (en) 1996-06-25 1999-10-05 California Institute Of Technology Traveling wave pump employing electroactive actuators
US6040356A (en) 1996-08-28 2000-03-21 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Durable gravure ink and uses of the same
US6812624B1 (en) * 1999-07-20 2004-11-02 Sri International Electroactive polymers
US6702916B2 (en) 1997-05-14 2004-03-09 Honeywell International Inc. Very ultra thin conductor layers for printed wiring boards
US5964583A (en) 1997-10-15 1999-10-12 Baxter International Inc. Elastomerically assisted peristaltic pump
FI103747B1 (fi) 1998-01-29 1999-08-31 Emf Acoustics Oy Ltd Värähtelymuunninyksikkö
EP1051885A1 (en) 1998-02-06 2000-11-15 FLEXcon Company, Inc. Thin film transferable electric components
US6074179A (en) 1999-05-10 2000-06-13 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Magnetostrictive peristaltic pump
US6524675B1 (en) 1999-05-13 2003-02-25 3M Innovative Properties Company Adhesive-back articles
JP2000331874A (ja) 1999-05-25 2000-11-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 印刷装置とこれを用いた印刷方法およびこの方法を用いた電子部品の製造方法
JP2000340911A (ja) 1999-05-25 2000-12-08 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd プリント配線板用銅箔
US7608989B2 (en) * 1999-07-20 2009-10-27 Sri International Compliant electroactive polymer transducers for sonic applications
JP3306506B2 (ja) 1999-08-23 2002-07-24 独立行政法人産業技術総合研究所 非環状ペプチドを用いたイオンセンサ
JP2001291906A (ja) 2000-04-07 2001-10-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 可撓性圧電素子
JP2003008201A (ja) 2001-06-18 2003-01-10 Nitto Denko Corp 金属箔積層体の製造方法及び配線基板の製造方法
JP3815285B2 (ja) 2001-10-09 2006-08-30 ブラザー工業株式会社 インクジェットヘッド
CN1331265C (zh) 2001-10-24 2007-08-08 纳幕尔杜邦公司 制造催化剂覆盖膜的方法
US20030168936A1 (en) 2001-11-08 2003-09-11 Everingham Gary M. Electro-active polymer as a fuel vapor control valve actuator
US7570148B2 (en) 2002-01-10 2009-08-04 Cooper Technologies Company Low resistance polymer matrix fuse apparatus and method
US6685442B2 (en) 2002-02-20 2004-02-03 Sandia National Laboratories Actuator device utilizing a conductive polymer gel
EP1353103A3 (de) 2002-04-08 2003-12-10 Hygrama Ag Ventilanordnung mit elektromagnetischer Betätigung
US20050238506A1 (en) 2002-06-21 2005-10-27 The Charles Stark Draper Laboratory, Inc. Electromagnetically-actuated microfluidic flow regulators and related applications
US20040242956A1 (en) * 2002-07-29 2004-12-02 Scorvo Sean K. System for controlling fluid in a body
JP2004205827A (ja) 2002-12-25 2004-07-22 Dainippon Printing Co Ltd 熱転写型画像保護シート
EP2302216A1 (en) 2003-02-24 2011-03-30 Medipacs, Inc. Pulse activated actuator pump system
US7930815B2 (en) 2003-04-11 2011-04-26 Avery Dennison Corporation Conductive pattern and method of making
DE602004013985D1 (de) 2003-08-05 2008-07-03 Oji Paper Co Wärmetransferaufnahmebogen, verfahren zur herstellung desselben und verfahren zur bilderzeugung damit
US6876125B2 (en) * 2003-08-26 2005-04-05 Delphi Technologies, Inc. Elastomeric polyphosphazene transducers, methods of making, and methods of use thereof
DK1665880T3 (da) * 2003-09-03 2013-02-25 Stanford Res Inst Int Elektroaktive overfladedeformations- polymertransducere
TWI259319B (en) 2004-01-23 2006-08-01 Air Prod & Chem Immersion lithography fluids
JP2005260236A (ja) 2004-03-10 2005-09-22 Samsung Electro Mech Co Ltd 高分子誘電体アクチュエータ、及び、これを用いたインチワームロボット
JP4570070B2 (ja) 2004-03-16 2010-10-27 三井金属鉱業株式会社 絶縁層形成用の樹脂層を備えたキャリア箔付電解銅箔、銅張積層板、プリント配線板、多層銅張積層板の製造方法及びプリント配線板の製造方法
JP2005001885A (ja) 2004-03-26 2005-01-06 Kenji Sato 物体移動装置
US7458395B2 (en) 2004-06-07 2008-12-02 Borgwarner Inc. Low leak poppet solenoid
US8372232B2 (en) 2004-07-20 2013-02-12 Neenah Paper, Inc. Heat transfer materials and method of use thereof
JP2006064806A (ja) 2004-08-25 2006-03-09 Konica Minolta Holdings Inc 表示媒体
JP2006107996A (ja) 2004-10-07 2006-04-20 Dainippon Printing Co Ltd 発光表示パネル
US7820097B2 (en) 2004-11-24 2010-10-26 Ncc Nano, Llc Electrical, plating and catalytic uses of metal nanomaterial compositions
KR20060089839A (ko) 2005-02-04 2006-08-09 삼성에스디아이 주식회사 패터닝된 유기전계발광소자의 제조 방법
US7618680B2 (en) * 2005-05-31 2009-11-17 Massachusetts Institute Of Technology Oxidative chemical vapor deposition of electrically conductive and electrochromic polymers
US7353747B2 (en) 2005-07-28 2008-04-08 Ethicon Endo-Surgery, Inc. Electroactive polymer-based pump
US7559358B2 (en) 2005-08-03 2009-07-14 Baker Hughes Incorporated Downhole uses of electroactive polymers
TWI269615B (en) 2005-08-16 2006-12-21 K Laser Technology Inc Method of fabricating printed circuit boards
US20080043318A1 (en) 2005-10-18 2008-02-21 E Ink Corporation Color electro-optic displays, and processes for the production thereof
GB0605014D0 (en) 2006-03-13 2006-04-19 Microemissive Displays Ltd Electroluminescent device
EP1843406A1 (en) * 2006-04-05 2007-10-10 Nederlandse Organisatie voor Toegepast-Natuuurwetenschappelijk Onderzoek TNO Actuator comprising an electroactive polymer
WO2008039658A2 (en) 2006-09-27 2008-04-03 3M Innovative Properties Company Metallized films, articles, and methods of making the same
US7997260B2 (en) 2006-10-27 2011-08-16 Dye Precision, Inc. Paintball marker
US8248750B2 (en) * 2007-12-13 2012-08-21 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer transducers
JP5896591B2 (ja) * 2006-12-14 2016-03-30 パーカー ハネフィン コーポレイションＰａｒｋｅｒ Ｈａｎｎｉｆｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 容量性構造体、その製造方法およびその作動方法ならびに容量性構造体を備えたシステム
JP2008238330A (ja) 2007-03-27 2008-10-09 Toshiba Corp Ｍｅｍｓ装置およびこのｍｅｍｓ装置を有する携帯通信端末
JP4922879B2 (ja) 2007-03-30 2012-04-25 東海ゴム工業株式会社 アクチュエータ
JP5101919B2 (ja) 2007-04-09 2012-12-19 日東電工株式会社 配線回路基板用両面粘着テープ又はシートおよび両面粘着テープ付き配線回路基板
US20080264441A1 (en) 2007-04-30 2008-10-30 Yoji Takagi Method for removing residuals from photomask
JP5281322B2 (ja) 2007-06-21 2013-09-04 パナソニック株式会社 電気的伸縮機構及びアクチュエータ
FR2917849B1 (fr) * 2007-06-25 2009-09-25 Saint Gobain Materiau semi-electroactif renfermant des composes organiques a activite redox positive ou negative, procede et kit de fabrication de ce materiau, dispositif electrocommandable et vitrages utilisant un tel materiau
US8056618B2 (en) 2007-07-18 2011-11-15 Baker Hughes Incorporated Flapper mounted equalizer valve for subsurface safety valves
US20090028491A1 (en) 2007-07-26 2009-01-29 General Electric Company Interconnect structure
US8643253B1 (en) * 2007-09-03 2014-02-04 Joseph Anthony Micallef Piezoelectric ultracapacitors
US20090250021A1 (en) 2007-10-02 2009-10-08 Artificial Muscle, Inc. Fluid control systems employing compliant electroactive materials
US20090104448A1 (en) 2007-10-17 2009-04-23 Henkel Ag & Co. Kgaa Preformed adhesive bodies useful for joining substrates
US20100311879A1 (en) 2007-10-31 2010-12-09 Reike Metals Inc. Reverse addition process for preparation of regioregular conducting polymers
US8050601B2 (en) 2008-01-24 2011-11-01 Xerox Corporation Smart donor rolls using individually addressable piezoelectric actuators
JP5161305B2 (ja) 2008-06-05 2013-03-13 北陸電気工業株式会社 タッチパネルを備えた表示装置及び圧電アクチュエータ
US7958789B2 (en) 2008-08-08 2011-06-14 Tokai Rubber Industries, Ltd. Capacitive sensor
CA2742289A1 (en) 2008-11-04 2010-05-14 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer transducers for tactile feedback devices
FR2939526B1 (fr) * 2008-12-04 2010-12-24 Saint Gobain Dispositif electrocommadable a epaisseur controlee de milieu electro-actif et de fabrication simplifiee et son procede de fabrication
FR2939527B1 (fr) * 2008-12-05 2011-10-21 Saint Gobain Dispositif electrocommandable presentant un acheminement ameliore des charges electriques du milieu electroactif
EP2202826B1 (en) * 2008-12-23 2013-06-05 SMR Patents S.à.r.l. Polymer Electrolytes and Devices containing them
US9164202B2 (en) * 2010-02-16 2015-10-20 Holochip Corporation Adaptive optical devices with controllable focal power and aspheric shape
EP2280034A1 (de) 2009-07-31 2011-02-02 Bayer MaterialScience AG Elektromechanischer Wandler mit einem Polymerelement auf Basis einer Mischung aus Polyisocyanat und Isocyanat-funktionellem Prepolymer und einer Verbindung mit mindestens zwei isocyanatreaktiven Hydroxygruppen
TW201205910A (en) 2010-02-03 2012-02-01 Bayer Materialscience Ag An electroactive polymer actuator haptic grip assembly
FR2956667B1 (fr) * 2010-02-23 2012-03-23 Saint Gobain Technical Fabrics Materiau electroactif
KR20110122244A (ko) * 2010-05-04 2011-11-10 (주)씨아이제이 전기전도도 저하가 방지되는 금속 페이스트 전극이 구비된 탄성중합체 액추에이터
WO2012032437A1 (en) 2010-09-09 2012-03-15 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electroactive polymer actuator
JP2012073163A (ja) 2010-09-29 2012-04-12 Seiko Epson Corp 圧力センサー
EP2758667B1 (en) 2011-09-22 2019-03-13 Parker-Hannifin Corporation Self pumping and sensing hose utilizing electroactive polymer strips
WO2015020698A2 (en) 2013-03-15 2015-02-12 Bayer Materialscience Ag Electroactive polymer actuated air flow thermal management module
US20160204338A1 (en) 2013-05-23 2016-07-14 Parker-Hannifin Corporation Method and device for producing an elastomer stack actuator
WO2015051291A1 (en) 2013-10-03 2015-04-09 Parker Hannifin Corporation Dielectric elastomer valve assembly
US10858467B2 (en) * 2013-10-28 2020-12-08 Joseph Laurino Conducting polymer, 1-octadecene, polymer with 2,5 furnadione, metal salts
WO2015126928A1 (en) 2014-02-18 2015-08-27 Parker-Hannifin Corporation Electroactive polymer actuator with improved performance

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20190268033A1 (en) * 2016-10-26 2019-08-29 Lg Electronics Inc. Mobile terminal
US10379617B2 (en) 2016-12-07 2019-08-13 Lg Display Co., Ltd. Touch sensitive element and display device comprising the same

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