(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーからなる誘電膜と、
前記誘電膜の外周縁より内方の表裏両面に形成され、前記誘電膜の伸縮に追従して伸縮可能な膜電極と、
一端が前記膜電極の外周縁に接続され、他端が前記誘電膜の外方に延びる集電体とを備える電歪素子において、
前記膜電極は、複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向するシート状のカーボンナノチューブ集合体からなり、前記誘電膜の表裏両面でそれぞれ単一に形成されている、又は前記複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向すると共に径方向に集合する紐状のカーボンナノチューブ集合体からなり、前記誘電膜の表裏両面でそれぞれ放射状に形成され、前記カーボンナノチューブ集合体の繊維方向と前記誘電膜の伸縮方向とが一致するように形成され、
前記カーボンナノチューブ集合体は、前記誘電膜が伸張するときに前記重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能であることを特徴とする電歪素子。
【請求項２】
請求項１のいずれか１項記載の電歪素子において、
複数の前記誘電膜が厚さ方向に積層されていることを特徴とする電歪素子。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の電歪素子において、
前記誘電膜の少なくとも一方の面の外周縁に配設され、前記誘電膜を伸張状態に保持する枠型フレームを備えることを特徴とする電歪素子。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項記載の電歪素子において、
前記カーボンナノチューブ集合体は、０．０４〜０．４μｍの範囲の厚さを備えることを特徴とする電歪素子。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項記載の電歪素子において、
前記カーボンナノチューブは、０．４〜５０ｎｍの範囲の直径を備え、０．４〜１０μｍの範囲の長さを備えることを特徴とする電歪素子。
【請求項６】
請求項１〜請求項５のいずれか１項記載の電歪素子において、
前記誘電膜は、シリコーン、ポリウレタン、ポリエチレンからなる群から選択される１種の樹脂材料を含むことを特徴とする電歪素子。
【請求項７】
請求項６記載の電歪素子において、
前記誘電膜は、少なくとも一方の面に、前記誘電膜を構成する樹脂材料と同一の樹脂材料を主剤とする接着剤又はアクリル接着剤からなる接着層を備えることを特徴とする電歪素子。
【請求項８】
請求項３記載の電歪素子において、
前記枠型フレームは、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ポリアセタール、ポリエーテルケトン、ガラス強化樹脂からなる群から選択される１種の樹脂材料、又は、表面に圧縮層を有する強化ガラス、セラミックスからなる群から選択される１種の無機材料からなることを特徴とする電歪素子。
【請求項９】
エラストマーからなる誘電膜と、前記誘電膜の外周縁より内方の表裏両面に形成され、前記誘電膜の伸縮に追従して伸縮可能な単一の膜電極と、一端が前記膜電極の外周縁に接続され、他端が前記誘電膜の外方に延びる集電体とを備え、前記膜電極は、複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向するシート状のカーボンナノチューブ集合体からなり、前記誘電膜の表裏両面でそれぞれ単一に形成されている前記カーボンナノチューブ集合体の繊維方向と前記誘電膜の伸縮方向とが一致するように形成され、前記カーボンナノチューブ集合体は、前記誘電膜が伸張するときに前記重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能である電歪素子の製造方法であって、
複数のカーボンナノチューブが基板上に成長してなるカーボンナノチューブフォレストから前記複数のカーボンナノチューブを引き揃えてシート状のカーボンナノチューブ集合体を形成する工程と、
前記シート状のカーボンナノチューブ集合体を所定の形状に型抜きすることにより膜電極を形成する工程と、
エラストマーからなる誘電膜の外周縁より内方の少なくとも一方の面に、前記カーボンナノチューブ集合体の繊維方向と前記誘電膜の伸縮方向とが一致するように前記膜電極を配設する工程とを備えることを特徴とする電歪素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項９記載の電歪素子の製造方法において、
前記膜電極が配設された複数の前記誘電膜を厚さ方向に積層する工程を備えることを特徴とする電歪素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項９又は請求項１０記載の電歪素子の製造方法において、
前記膜電極を配設する工程は、少なくとも一方の面の外周縁に枠型フレームが配設されて伸長状態に保持された誘電膜に前記膜電極を配設することを特徴とする電歪素子の製造方法。
【請求項１２】
エラストマーからなる誘電膜と、前記誘電膜の外周縁より内方の表裏両面にそれぞれ放射状に形成され、前記誘電膜の伸縮に追従して伸縮可能な複数の膜電極と、一端が前記膜電極の外周縁に接続され、他端が前記誘電膜の外方に延びる集電体とを備え、前記膜電極は、複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向する共に径方向に集合する紐状のカーボンナノチューブ集合体からなり、前記誘電膜の表裏両面でそれぞれ放射状に形成され、前記カーボンナノチューブ集合体の繊維方向と前記誘電膜の伸縮方向とが一致するように形成され、前記カーボンナノチューブ集合体は、前記誘電膜が伸張するときに前記重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能である電歪素子の製造方法であって、
複数のカーボンナノチューブが基板上に成長してなるカーボンナノチューブフォレストから該複数のカーボンナノチューブを引き揃えて径方向に集合させることにより紐状のカーボンナノチューブ集合体を形成する工程と、
エラストマーからなる誘電膜の外周縁より内方の少なくとも一方の面において、複数の前記紐状のカーボンナノチューブ集合体を放射状に配設することにより複数の膜電極を形成する工程とを備えることを特徴とする電歪素子の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の電歪素子の製造方法において、
前記膜電極が配設された複数の前記誘電膜を厚さ方向に積層する工程を備えることを特徴とする電歪素子の製造方法。
【請求項１４】
請求項１２又は請求項１３記載の電歪素子の製造方法において、
前記膜電極を配設する工程は、少なくとも一方の面の外周縁に枠型フレームが配設されて伸長状態に保持された誘電膜に前記膜電極を配設することを特徴とする電歪素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電歪素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エラストマーからなる誘電膜の表裏両面に電極を接続して電圧を印加すると、前記誘電膜は、静電気力がもたらす界面分極からのマクスウェル応力（圧電逆効果）によって圧縮力を受け、厚さ方向に縮み、横方向（厚さ方向に直交する方向）に伸張することが知られている。近年、誘電膜と電極とを備え、この原理によって駆動する電歪素子が検討されている。
【０００３】
このような電歪素子として、エラストマーからなる誘電膜と、前記誘電膜の外周縁より内方の表裏両面に形成され、前記誘電膜の伸縮に追従して伸縮可能な膜電極と、前記膜電極の外周縁に接続された集電体とを備える誘電体利用駆動装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
前記電歪素子は、前記集電体を介して各膜電極に正又は負の電圧が印加されると、前記誘電膜が厚さ方向に縮み横方向に伸張する。その後、伸長している前記誘電膜は、前記印加が解除されることによって略元の形状に復元される。
【０００５】
前記膜電極としては、優れた導電性に加え、前記誘電膜の伸張を阻害することなく前記誘電膜の伸張しようとする挙動に追従するように優れた伸縮性を備えることが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１７４２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の電歪素子において、前記膜電極は、伸縮性を確保するために肉薄にすると導電性を確保することができず、導電性を確保するために肉厚にすると伸縮性を確保することができないことがあるという問題がある。
【０００８】
本発明は、前記事情に鑑み、誘電膜の伸張しようとする挙動に確実に追従することができ、伸張するときでも優れた導電性を有する膜電極を備える電歪素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の電歪素子は、エラストマーからなる誘電膜と、前記誘電膜の外周縁より内方の表裏両面に形成され、前記誘電膜の伸縮に追従して伸縮可能な膜電極と、一端が前記膜電極の外周縁に接続され、他端が前記誘電膜の外方に延びる集電体とを備える電歪素子において、前記膜電極は、複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向するシート状のカーボンナノチューブ集合体、又は前記複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向すると共に径方向に集合する紐状のカーボンナノチューブ集合体からなり、前記カーボンナノチューブ集合体の繊維方向と前記誘電膜の伸縮方向とが一致するように形成され、前記カーボンナノチューブ集合体は、前記誘電膜が伸張するときに前記重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の電歪素子は、前記集電体を介して各膜電極に正又は負の電圧が印加されると、前記誘電膜が厚さ方向に縮み横方向に伸張する。その後、伸長している前記誘電膜は、前記印加が解除されることによって略元の形状に復元される。
【００１１】
前記誘電膜の表裏両面に配置された膜電極は、複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向したシート状のカーボンナノチューブ集合体、又は、前記複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向し径方向に集合する紐状のカーボンナノチューブ集合体からなる。これにより、前記膜電極は、前記誘電膜が伸張するときには、前記カーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能である。そのため、前記膜電極は、優れた伸縮性を備え、前記誘電膜の伸張しようとする挙動に確実に追従することができる。
【００１２】
また、前記膜電極は、前記シート状のカーボンナノチューブ集合体又は前記紐状のカーボンナノチューブ集合体からなるので、優れた導電性を確保できると共に、前記誘電膜が伸張するときでも、複数のカーボンナノチューブが繊維方向に重なり合った状態を維持しているので、優れた導電性を維持することができ、また、肉薄に構成することができる。
【００１３】
本発明の電歪素子において、前記膜電極は、前記シート状のカーボンナノチューブ集合体からなり、前記誘電膜の表裏両面でそれぞれ単一に形成されているものであってもよい。
【００１４】
また、本発明の電歪素子において、前記膜電極は、前記紐状のカーボンナノチューブ集合体からなり、前記誘電膜の表裏両面でそれぞれ放射状に形成されているものであってもよい。前記誘電膜の表裏両面において、前記紐状のカーボンナノチューブ集合体が放射状に配置された複数の膜電極を備える電歪素子によれば、前記シート状のカーボンナノチューブ集合体からなる単一の膜電極を備える電歪素子と比較して、前記複数の膜電極に印加する電圧を種々変更して、前記誘電膜を種々の形状に伸張させることによって、より複雑な制御を行うことができる。
【００１５】
また、本発明の電歪素子は、複数の誘電膜が厚さ方向に積層されたものであってもよい。
【００１６】
また、本発明の電歪素子は、前記誘電膜の少なくとも一方の面の外周縁に配設され、前記誘電膜を伸張状態に保持する枠型フレームを備えるものであってもよい。前記枠型フレームを備える電歪素子によれば、前記集電体を介して各膜電極に正又は負の電圧が印加されると、前記枠型フレームによって前記誘電膜の外周縁が保持されていることにより、前記誘電膜は外方への伸張が規制されて内方へ伸張し、全体として略山型形状をなして一方の面側に突出するので、より複雑な制御を行うことができる。
【００１７】
本発明の電歪素子において、前記カーボンナノチューブ集合体は、例えば、０．０４〜０．４μｍの範囲の厚さを備えることが好ましく、伸縮性及び導電性を得ることができる。前記カーボンナノチューブ集合体は、厚さが０．０４μｍ未満であると前記カーボンナノチューブ同士の接触が阻害され導電性を確保することが難しいことがあり、０．４μｍを超えると逆に前記カーボンナノチューブ同士の接触量が大きくなり、伸縮性を確保することが難しいことがある。
【００１８】
また、前記カーボンナノチューブ集合体を構成する前記カーボンナノチューブは、例えば、０．４〜５０ｎｍの範囲の直径を備え、０．４〜１０μｍの範囲の長さを備えることが好ましく、伸縮性及び導電性を得ることができる。前記カーボンナノチューブは、０．４ｎｍ未満の直径に形成することが難しく、直径が５０ｎｍを超えるとカーボンナノチューブとしての特性を得られないことがある。また、前記カーボンナノチューブは、長さが０．４μｍ未満であると、前記誘電膜が伸張したときに前記カーボンナノチューブが重なり合いながら単一配向を維持することが困難であるか、又は、前記カーボンナノチューブ同士の接触量が大きくなって引張り剛性が向上して逆に伸縮性を確保できないことがあり、１０μｍを超えた場合は、伸長によって導電性が低下し効果が低下することがある。
【００１９】
また、本発明の電歪素子において、前記誘電膜として、シリコーン、ポリウレタン、ポリエチレンからなる群から選択される１種の樹脂材料を含むものを用いることができる。
【００２０】
また、前記誘電膜は、少なくとも一方の面に、前記誘電膜を構成する樹脂材料と同一の樹脂材料を主剤とする接着剤又はアクリル接着剤からなる接着層を備えていてもよい。この場合、前記接着層によって前記膜電極を前記誘電膜に良好に接着することができ、さらに、前記接着層は、前記誘電膜を構成する樹脂材料と同等以上の伸縮性及び比誘電率を備えることとなるので、前記誘電膜の伸縮性及び比誘電率を阻害することがない。
【００２１】
また、前記枠型フレームとして、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ポリアセタール、ポリエーテルケトン、ガラス強化樹脂からなる群から選択される１種の樹脂材料、又は、表面に圧縮層を有する強化ガラス、セラミックスからなる群から選択される１種の無機材料を用いることができる。
【００２２】
また、本発明の電歪素子であって、前記誘電膜の表裏両面において、それぞれ単一の膜電極を備え、前記膜電極は、前記シート状のカーボンナノチューブ集合体からなるものは、エラストマーからなる誘電膜の少なくとも一方の面の外周縁に枠型フレームを配設し、前記枠型フレームによって前記誘電膜を伸張状態に保持させる工程と、複数のカーボンナノチューブが基板上に成長してなるカーボンナノチューブフォレストから前記複数のカーボンナノチューブを引き揃えてシート状のカーボンナノチューブ集合体を形成する工程と、前記シート状のカーボンナノチューブ集合体を所定の形状に型抜きすることにより膜電極を形成する工程と、前記伸張状態に保持された前記誘電膜の外周縁より内方の少なくとも一方の面に、前記カーボンナノチューブ集合体の繊維方向と前記誘電膜の伸縮方向とが一致するように前記膜電極を配設する工程とを備える電歪素子の製造方法により有利に製造することができる。
【００２３】
また、本発明の電歪素子であって、前記誘電膜の表裏両面において、それぞれ放射状に配置されている複数の膜電極を備え、前記膜電極は、前記紐状のカーボンナノチューブ集合体からなるものは、エラストマーからなる誘電膜の少なくとも一方の面の外周縁に枠型フレームを配設し、前記枠型フレームによって前記誘電膜を伸張状態に保持させる工程と、複数のカーボンナノチューブが基板上に成長してなるカーボンナノチューブフォレストから該複数のカーボンナノチューブを引き揃えて径方向に集合させることにより紐状のカーボンナノチューブ集合体を形成する工程と、前記伸張状態に保持された前記誘電膜の外周縁より内方の少なくとも一方の面において、複数の前記紐状のカーボンナノチューブ集合体を放射状に配設することにより複数の膜電極を形成する工程とを備える電歪素子の製造方法により有利に製造することができる。
【００２４】
また、本発明の電歪素子の製造方法において、さらに、前記膜電極が配設された複数の前記誘電膜を厚さ方向に積層する工程を備えることにより、複数の前記誘電膜が厚さ方向に積層された電歪素子を得ることができる。また、前記膜電極を配設する工程において、少なくとも一方の面の外周縁に枠型フレームが配設されて伸長状態に保持された誘電膜に前記膜電極を配設することにより、前記誘電膜の外周縁に前記誘電膜を伸張状態に保持する枠型フレームが配設された電歪素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態の電歪素子を示す平面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図。
【図３】Ａは伸張前のカーボンナノチューブ集合体を模式的に示す図、Ｂは伸張後のカーボンナノチューブ集合体を模式的に示す図。
【図４】Ａは第１実施形態の電歪素子の製造方法において、シート状のカーボンナノチューブ集合体を形成する工程を示す説明図、Ｂは第１実施形態の電歪素子の製造方法において、シート状のカーボンナノチューブ集合体を型抜きする工程を示す説明図。
【図５】本発明の第２実施形態の電歪素子を示す平面図。
【図６】第２実施形態の電歪素子の製造方法を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
〔第１実施形態〕
図１及び図２に示す第１実施形態の電歪素子１は、エラストマーからなる２枚の誘電膜２と、各誘電膜２の外周縁より内方に配置された膜電極３と、誘電膜２を伸張状態に保持する枠型フレーム４と、膜電極３に給電する集電体５とを備える。本実施形態では、誘電膜２は２枚積層されているが、３枚以上積層されるものであってもよい。
【００２７】
各誘電膜２は、角部２ａに丸みを有し、中心に貫通孔２ｂを有する略正方形状であって、例えば厚さが２０〜１００μｍのエラストマーからなる。誘電膜２は、各略正方形に代えて環状であってもよい。
【００２８】
各誘電膜２に用いるエラストマーとして、例えば、シリコーン、ポリウレタン、ポリエチレンを含む樹脂材料を用いることができ、誘電膜２の誘電率を調整するために、チタン酸バリウム等の誘電性物質をさらに含んでもいてもよい。また、前記樹脂材料の片面又は両面に、誘電膜２を構成する樹脂材料と同一の樹脂材料を主剤とする接着剤又はアクリル接着剤からなる接着層が設けられていてもよい。本実施形態では、アクリル接着剤からなる接着層が設けられたポリエチレンフィルムからなるシート（３Ｍ社製、商品名ＶＨＢ４９１０（厚さ１０００μｍ）、又は、商品名ＶＨＢ４９０５（厚さ５００μｍ））を用いる。各誘電膜２の表裏両面には膜電極３が接着されている。
【００２９】
膜電極３は、環状であって、誘電膜２の角部２ａに対向する部分が外方に向かって突出する突出部３ａを２つ有する形状となっていて、厚さが０．０４〜０．４μｍのシート状のカーボンナノチューブ集合体６からなる。
【００３０】
膜電極３を構成するカーボンナノチューブ集合体６は、図３Ａに示すように、直径が０．４〜５０ｎｍ、長さが０．４〜１０μｍの複数のカーボンナノチューブ７が繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向して、シート状をなしている。
【００３１】
カーボンナノチューブ集合体６は、図３Ｂに示すように、複数のカーボンナノチューブ７が繊維方向に重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能である。また、カーボンナノチューブ集合体６は、伸張するときでも、前記重なり合った状態を維持しており優れた導電性を備えている。
【００３２】
枠型フレーム４は、例えば、ＡＢＳ（アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体）、ポリアセタール、ポリエーテルケトン、ガラス強化樹脂からなる群から選択される１種の樹脂材料、又は、表面に圧縮層を有する強化ガラス、セラミックスからなる群から選択される１種の無機材料からなり、絶縁性を備える。枠型フレーム４は、上側の誘電膜２の上面及び下側の誘電膜２の下面の外周縁に接着され、誘電膜２を伸張状態に保持している。
【００３３】
集電体５は、一端が膜電極３の突出部３ａの外周縁に接続されている。集電体５としては、導電性に加えて伸縮性を備えるものがよく、例えば、シート状のカーボンナノチューブ集合体６を用いることができる。
【００３４】
電歪素子１において、集電体５を介して各膜電極３に正又は負の電圧が印加されると、枠型フレーム４によって誘電膜２の外周縁が保持されていることにより、誘電膜２は外方への伸張が規制されて内方へ伸張し、全体として略山型形状をなして一方の面側に突出する。
【００３５】
誘電膜２の表裏両面に配置された膜電極３は、複数のカーボンナノチューブ７が繊維方向に配向するシート状のカーボンナノチューブ集合体６からなり、図３Ｂに示すように、誘電膜２が伸張するときには、繊維方向に重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能であるので、誘電膜２の伸張しようとする挙動に確実に追従することができる。
【００３６】
また、膜電極３は、カーボンナノチューブ７からなるので、優れた導電性を確保できると共に、誘電膜２が伸張するときでも、複数のカーボンナノチューブ７が繊維方向に重なり合った状態を維持しているので、優れた導電性を維持することができる。
【００３７】
また、膜電極３は、肉薄に構成することができるので、各誘電膜２の積層状態を平行に維持することができる。
【００３８】
その後、伸張している誘電膜２は、前記印加が解除されることによって略元の形状に復元され、誘電膜２の復元しようとする挙動に追従して、図３Ａに示すように膜電極３が略元の形状に復元される。
【００３９】
本実施形態は、誘電膜２を伸張する枠型フレーム４を備える電歪素子１について説明しているが、枠型フレーム４を備えていない電歪素子についても適用可能である。
【００４０】
本実施形態の電歪素子１は、次のようにして製造することができる。
【００４１】
まず、エラストマーからなる誘電膜２の片面の外周縁に枠型フレーム４を配置し、枠型フレーム４によって誘電膜２を伸張状態に保持させる。
【００４２】
次に、図４Ａに示すように、複数のカーボンナノチューブ７が基板８上に成長してなるカーボンナノチューブフォレスト９から、ローラ１０等の引出手段によって複数のカーボンナノチューブ７を引き揃えて、シート状のカーボンナノチューブ集合体６を形成する。得られたカーボンナノチューブ集合体６は、ローラ１０に巻き取られる。この方法は、例えば、国際公開第２００７／０１５７１０号パンフレットの図５３に開示されている。
【００４３】
次に、図４Ｂに示すように、治具１１によって保持され、膜電極３の形状に対応する所定の形状（本実施形態では、円形の外周縁に突出部を２つ備える形状）を備えるカッタ１２を、支持板１３に置き、カッタ１２に対向させてシート状のカーボンナノチューブ集合体６を置き、その上に押え板１４を置いて、支持板１３及び押え板１４の側からプレスする。これにより、シート状のカーボンナノチューブ集合体６からなり、前記所定の形状（本実施形態では、円形の外周縁に突出部３ａを２つ備える形状）に裁断された膜電極３を得ることができる。
【００４４】
次に、枠型フレーム４によって伸張状態に保持された誘電膜２の枠型フレーム４よりも内方の表裏両面に、得られた膜電極３を、カーボンナノチューブ集合体６の繊維方向と誘電膜２の伸張方向とが一致するように配置する。
【００４５】
次に、膜電極３の突出部３ａに集電体５を接続し、その後、集電体５が接続された膜電極３を備える複数の誘電膜２を厚さ方向に積層する。以上により、図１に示す電歪素子を形成することができる。
【００４６】
〔第２実施形態〕
次に、図５を参照し、第２実施形態の電歪素子２１について説明する。第１実施形態の電歪素子１と同一の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４７】
電歪素子２１は、エラストマーからなる２枚の誘電膜２と、誘電膜２の外周縁より内方に放射状に配置された複数の膜電極２２と、誘電膜２を伸張状態に保持する枠型フレーム４と、各膜電極２２に給電する集電体２３とを備える。本実施形態の電歪素子２１は、膜電極２２を８つ備えている。
【００４８】
膜電極２２は、厚さが０．０４〜０．４μｍの紐状のカーボンナノチューブ集合体２４（図６参照）からなる。
【００４９】
紐状のカーボンナノチューブ集合体２４は、図３Ａ及び図３Ｂに示すシート状のカーボンナノチューブ集合体６と同様に、複数のカーボンナノチューブ７が繊維方向に重なり合った状態で前記繊維方向に配向すると共に径方向に集合して紐状をなしていて、複数のカーボンナノチューブ７が繊維方向に重なり合った状態を維持しながら繊維方向に伸長可能である。
【００５０】
各集電体２３は、一端が各膜電極２２の外周側の端部に接続されている。
【００５１】
電歪素子２１において、集電体２３を介して膜電極２２に正又は負の電圧が印加されると、枠型フレーム４によって誘電膜２の外周縁が保持されていることにより、誘電膜２は外方への伸張が規制されて内方へ伸張して、全体として略山型形状をなして一方の面側に突出する。このとき、膜電極２２が８つ設けられていることにより、膜電極２２に正又は負のいずれの電圧が印加されたかに応じて誘電膜２の伸張箇所が変化し、誘電膜２を複雑な形状に変形させることができる。よって、電歪素子２１によれば、複雑な制御を行うことができる。
【００５２】
本実施形態は、誘電膜２を伸張する枠型フレーム４を備える電歪素子２１について説明しているが、枠型フレーム４を備えていない電歪素子についても適用可能である。
【００５３】
本実施形態の電歪素子２１は、次のようにして製造することができる。
【００５４】
まず、電歪素子１の場合と同様に、枠型フレーム４によって誘電膜２を伸張状態に保持させる。
【００５５】
次に、図６に示すように、複数のカーボンナノチューブ７が基板８上に成長してなるカーボンナノチューブフォレスト９から、ローラ２５等の引出手段によって複数のカーボンナノチューブ７を引き揃えて、紐状のカーボンナノチューブ集合体２４を形成する。
【００５６】
次に、回転台２６の上に枠型フレーム４に保持された誘電膜２を載置し、回転台２６を所定の回転速度で回転させながら、誘電膜２の表面に紐状のカーボンナノチューブ集合体２４を配置しつつ所定の長さに裁断する。このとき、回転台２６によって誘電膜２が回転されているので、複数の紐状のカーボンナノチューブ集合体２４は誘電膜２の表面において放射状に配置される。紐状のカーボンナノチューブ集合体２４の本数は、回転台２６の回転速度によって変更可能である。同様な操作を、誘電膜２の裏面についても行う。以上により、誘電膜２の表裏両面において、放射状に配置された複数の膜電極２２を形成することができる。
【００５７】
次に、膜電極２２の突出部３ａに集電体２３を接続し、その後、集電体２３が接続された膜電極２２を備える複数の誘電膜２を厚さ方向に積層する。以上により、図５に示す電歪素子２１を形成することができる。
【符号の説明】
【００５８】
１，２１…電歪素子、  ２…誘電膜、  ３，２２…膜電極、  ４…枠型フレーム、  ５，２３…集電体、  ６…シート状のカーボンナノチューブ集合体、  ７…カーボンナノチューブ、  ２４…紐状のカーボンナノチューブ集合体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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