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誘電エラストマについての概要、用途、原理などをご説明します。また、誘電エラストマのメーカー2社一覧や企業ランキングも掲載しておりますので是非ご覧ください。誘電エラストマ関連企業の2025年1月注目ランキングは1位:マクセルクレハ株式会社、2位:株式会社シーエムシー出版となっています。
誘電エラストマとは、素材が高い電界を印加した際に大きな歪を発生して形状が変化するエラストマです。
エラストマは「弾性がある」 (英: elastic) と「重合体」 (英: polymer) の組み合わせの造語です。弾性がある重合体を意味し、代表例にはゴムが挙げられます。
誘電エラストマは、電気的エネルギーを機械的な運動エネルギーに変換するエラストマです。一般的に誘電率が高くて素材は比較的柔らかい必要があり、特徴的な機能を活用した実用化の研究開発が進められています。
誘電エラストマは、研究開発段階です。将来の適用応用事例には、人工筋肉に代表される各種アクチュエーターが挙げられます。
現在実用化されているアクチュエーターの多くは変換効率に限界があるサーボモーター式や油圧式が中心です。環境問題を考慮した脱炭素化社会の実現を目指し、省エネルギーな新技術を適用したアクチュエーターが産業界で要望されています。
誘電エラストマはエネルギー変換効率が高いため、小型かつ省エネルギー動作可能なアクチュエーターへの応用が期待されています。圧電素子とは異なり、なだらかな形状変化でも電気的なエネルギーに変換可能な発電機能 (エナジーハーベスト) や素材の形状変化に伴う直線的な静電容量変化を応用したセンサー機能も、使用用途として着目されています。
比較的誘電率の高いエラストマ素材の上下に伸び縮みが可能な電極を塗布し、高電圧を印加します。上下2つの電極で挟まれた誘電体構造はコンデンサであり、クーロン力により伸縮圧力がエラストマに加わります。電圧の2乗に比誘電率を掛けて、電極間距離の2乗で割った値がエラストマに加わる圧力です。
誘電エラストマに加わる圧力は比較的大きいです。エラストマの材料が大きな歪に耐えるために柔らかく伸縮しやすい素材が必要であり、アクリル系素材やシリコン系素材が多く使われています。
コンデンサのクーロン力を運動エネルギー源に用いるため、電極はエラストマの形状伸縮の変化によらず、絶えずエラストマと接触する必要があります。よって電極材料の候補は金属や黒鉛の粉末、またはグラファイトとシリコーンオイルの混合物などです。
誘電性エラストマによる電場駆動ではわずかな電流しか流れず、ほとんど熱損失がありません。駆動電場は高く、エネルギー変換効率が高いです。絶縁破壊強度が高いエラストマ素材が必要であり、活発な研究開発がされています。
誘電エラストマアクチュエーターは2枚の電極に挟まれたエラストマ膜で構成されています。高電圧を電極へ加えると電極間の静電引力でエラストマ膜は厚さ方向に縮んで平面方向に広がります。電気的に変形を制御でき、デバイスやロボットなどの動作に応用可能です。
電極2つを誘電性エラストマでコーティングしたアクチュエーターです。
エラストマフィルムをコーティングして円筒に巻き付けたアクチュエーターで、弁やマイクロロボットに用いられます。電圧を加えると軸方向に力が生じて伸張します。圧縮バネに巻き付けて使用でき、コアなしでも利用可能です。
ダイヤフラムの膜がアクチュエーターとして機能します。平面的に作られ、z軸方向に力が加わります。
エラストマフィルムの特定の位置に電極を複数取り付けたアクチュエーターで、水や空気を介して車両を推進できます。電圧を印加するとエラストマフィルムが複雑な三次元構造を形成します。
積層した面型アクチュエーターで、力や変形が大きいです。
z軸方向に変位や力が加わるアクチュエーターです。z軸方向の変位を増やすために平坦な膜が積層されています。
*一部商社などの取扱い企業なども含みます。
2025年1月の注目ランキングベスト2
注目ランキング導出方法| 順位 | 会社名 | クリックシェア |
|---|---|---|
| 1 | マクセルクレハ株式会社 |
66.7%
|
| 2 | 株式会社シーエムシー出版 |
33.3%
|
注目ランキング導出方法について
注目ランキングは、2025年1月の誘電エラストマページ内でのクリックシェアを基に算出しています。クリックシェアは、対象期間内の全企業の総クリック数を各企業のクリック数で割った値を指します。社員数の規模
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