(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの、緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーであって、
フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、
トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）、および
クロロフルオロ−１，１−エチレン（ＣＦＥ）またはクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）
を基にしたターポリマーである強誘電体有機ポリマー、および
少なくとも１つのフタル酸系可塑剤、
を含んでなることを特徴とする、複合材料（１３）。
【請求項２】
前記緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーは、周波数１００ｍＨｚ、温度２５℃に対し４０を超える比誘電率を有するポリマーであることを特徴とする、請求項１に記載の複合材料（１３）。
【請求項３】
前記フタル酸系可塑剤はフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）（ＤＥＨＰ）であることを特徴とする、請求項１または２に記載の複合材料（１３）。
【請求項４】
前記フタル酸系可塑剤が前記複合物の総重量に対して５〜３０重量％を示し、
前記緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーが前記複合物の総重量に対して７０〜９５重量％を示すことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の複合材料（１３）。
【請求項５】
２０Ｖ／μｍの電場下で少なくとも５０ｍＣ／ｍ２の電気誘導の状態を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の複合材料（１３）。
【請求項６】
少なくとも１つの緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーであって、
フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、
トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）、および
クロロフルオロ−１，１−エチレン（ＣＦＥ）またはクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）
を基にしたターポリマーである強誘電体有機ポリマー、および
少なくとも１つのフタル酸系可塑剤
を混合し混合物を得る工程（１０）と、
前記混合物を処理し前記複合材料を得る工程（２０）と、
を含んでなることを特徴とする、複合材料（１３）の製造方法。
【請求項７】
前記混合工程（１０）が溶媒経路により行われ、
前記緩和特性を有する可塑化強誘電体有機ポリマーおよび前記フタル酸系可塑剤を少なくとも１つの、前記緩和特性を有する可塑化強誘電体有機ポリマーおよび前記フタル酸系可塑剤に共通する溶媒に溶かし、
前記少なくとも１つの溶媒を除去することにある、
副工程を含んでなることを特徴とする、請求項６に記載の製造方法。
【請求項８】
前記混合工程（１０）が溶解経路により行われることを特徴とする、請求項６に記載の製造方法。
【請求項９】
前記処理工程（２０）が前記混合工程の最後に得られる前記混合物をアニールする副工程を含んでなり、前記アニールする副工程が前記混合物の融点以下の温度に１分以上の時間加熱することからなることを特徴とする、請求項６〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記複合材料（１３）に電極を堆積することからなる工程（３０）をさらに含んでなる、請求項６〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の複合材料を含む構成要素、および前記構成要素に接続され相互に絶縁された少なくとも２つの電極を含んでなり、前記２つの電極間に電位差を加えることにより湾曲可能かつ変形可能であることを特徴とする、作動要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電場の作用下で分極可能な複合物、より詳細には緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーを含んでなる複合物の技術分野に関する。
【０００２】
ポリマーの緩和特性とは、
その極性相および無極性相の間の変換の障壁が散在性であること、ならびに
室温でのこれらの相の間の可逆変化がほとんどヒステリシスなしに電場の作用下で引き起こされてもよいこと
を意味する。
【０００３】
緩和特性を示す強誘電体有機ポリマーはまた、電場の作用下でかなりの変形を可能にする良好な機械的弾性を有する必要がある。
【背景技術】
【０００４】
フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）の第１のモノマーと、
トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）またはテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）から選ばれる第２のモノマーと、
クロロフルオロ−１、１−エチレン（ＣＦＥ）またはクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）から選ばれる第３のモノマーと、を組み合わせて
含んでなるターポリマー等の緩和特性を示す強誘電体有機ポリマーが知られる。
【０００５】
これらのポリマーに加えられる高レベルの電場は、多数の用途の開発、特にアクチュエータの製造に大きな障害を引き起こす。
【０００６】
特に生物学、電子工学、ロボット工学、触覚学等の分野において、正確で、効果的、かつ安全な使用のため、実際にこれらの用途に必要な電圧は低くなければならない。
【０００７】
この高電場の要件を低減するため、複合材料の溶液が提案されている。それらはターポリマーおよび、特にターポリマーを組み込む複合物の誘電率を上げるための導電材の混合物からなる。
【０００８】
しかしながら、そのような複合物の誘電強度は低く、導電性粒子の電気機械的性質への影響が限られる。最後に、そのような複合物の製造は費用がかかり工業的に再現性が乏しい。
【０００９】
本発明の目的の１つは、前述の材料および製造方法の欠点の少なくとも１つを克服することである。
【００１０】
特に、本発明の１つの目的は、
弱電場下でも純材料と同等の電気誘導を有し、
弱電場下でも純材料と同等の電気機械的変形を有し、
ターポリマーおよび導電材の混合物を含む複合物より大きい誘電強度を有し、
弱電場下でも純材料と同等の電気機械結合を有する、
複合物を提案することである。
【００１１】
本発明の他の目的は、信頼性があり、費用のかからない、再現性のある複合材料の製造方法を提案することである。
【発明の概要】
【００１２】
この目的のため、本発明は
少なくとも１つの緩和特性を有する強誘電体有機ポリマー、および
少なくとも１つのフタル酸系可塑剤
を含んでなる複合物に関する。
【００１３】
本発明の文脈において、「緩和特性を有する強誘電体有機ポリマー」は室温で少なくとも３０に等しい誘電率を有するポリマーを意味し、誘電率は電場下および周波数において変化し、例えば８０Ｖ／μｍの電場下、周波数０．１Ｈｚでは５０％変化する。このポリマーは結晶相の分子配座における可逆変化を特徴とする。
【００１４】
極性相の緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーを純ポリマーの極性相と相互作用する低極性のフタル酸系可塑剤と混合すると、新規複合物を作動させるのに必要な電場の値は、純材料と比較して減少する。得られる複合物の誘電体誘電率は大幅に増加する。
【００１５】
文献ＵＳ２０１０／０１４８６３２には、このようにして得られる複合物の電気的活性を高めるため、ポリマー内の可塑剤を使用することが記載されている。
【００１６】
ポリマーは、ポリフッ化ビニリデン、ポリエピクロロヒドリン、多糖類またはこれら化合物の混合物（具体的には、アミロース、アミロペクチン、セルロース）、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリエステル（具体的には、ポリエチレンテレフタレート）、タンパク質（カゼイン等）、ポリアクリロニトリル、ポリアルキルオキシド（具体的には、ポリエチレンオキシド）、ポリアミド、ポリヘキサメチレンアジパミド、芳香族ウレタン、芳香族アクリル酸ウレタン、アクリル酸アルキル、ポリビニルピロリドン、ポリエチルオキサゾリン、コポリマー、およびこれらポリマーの混合物である。
【００１７】
さらに、可塑剤は、単または多官能基アルコール、無水物、アルデヒドまたはケトン、硫化物系可塑剤、カルボン酸アミド、有機ニトリル、アミン、シアノカルボン酸、ニトリル基を含む芳香族化合物、炭酸塩等である。
【００１８】
したがって、ＵＳ２０１０／０１４８６３２は当業者に、どのような可塑剤をどのようなポリマーと混合させても、このようにして得られる複合物の電気的活性を高めることができることを教示している。
【００１９】
ＵＳ２０１０／０１４８６３２によると、この原因は、可塑剤を加えた結果ポリマー内の鎖の移動度が増加することにある。
【００２０】
ＵＳ２０１０／０１４８６３２の実施例３を参照すると、フタル酸ジブチル型の可塑剤をポリ塩化ビニル型のポリマーに加えることにより、実効比誘電体誘電率が純ポリマーに比べて２倍に増加することが分かる。
【００２１】
本発明の文脈において、
特定の型のポリマー、すなわち緩和挙動を有する強誘電体ポリマー、および
特定の型の可塑剤、すなわちフタル酸系可塑剤
を選択することで、
実効比誘電体誘電率を１６倍に上げることができる。
【００２２】
実際に、そのような結果を得られるようにするのは、特にポリマーの緩和特性である。ポリマーの緩和特性の重要性は、ＵＳ２０１０／０１４８６３２に記載も教示もされていない。
【００２３】
本発明による複合物の好適であるが非限定的な態様は、以下の通りである。
前記緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーは、周波数１００ｍＨｚ、温度２５℃に対し４０を超える比誘電率を有するポリマーである。
前記緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーは、
フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、
トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）、および
クロロフルオロ−１、１−エチレン（ＣＦＥ）またはクロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）
を基にしたターポリマーである。
前記フタル酸系可塑剤はフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）（ＤＥＨＰ）である。
前記フタル酸系可塑剤が前記複合物の総重量に対して５〜３０重量％を示し、前記緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーが前記複合物の総重量に対して７０〜９５重量％を示す。
電気誘導の状態が２０Ｖ／μｍの電場下で少なくとも５０ｍＣ／ｍ２である。
【００２４】
また、本発明は複合物の製造方法に関し、それが
少なくとも１つの緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーおよび少なくとも１つのフタル酸系可塑剤を混合し混合物を得る工程と、
前記混合物を処理し前記複合物を得る工程と、
を含んでなることは注目に値する。
【００２５】
特に、前記処理工程は、前記混合物から膜を作ることからなる副工程および前記膜を乾燥させアニールすることからなる副工程を含んでもよい。
【００２６】
本発明による製造方法の好適であるが非限定的な態様は、以下の通りである。
前記混合工程が溶媒経路により行われ、
前記緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーおよび前記フタル酸系可塑剤を少なくとも１つの、前記緩和特性を有する可塑化強誘電体有機ポリマーおよび前記フタル酸系可塑剤に共通する溶媒に溶かすこと、
前記少なくとも１つの溶媒を除去すること
からなる副工程を含んでなる。
前記混合工程が溶解経路により行われる。
前記処理工程が前記混合工程の最後に得られる前記混合物をアニールする副工程を含んでなり、前記アニールする副工程が
前記混合物の融点以下の温度に
１分以上の時間
加熱することからなる。
方法が前記複合材料に電極を堆積することからなる工程をさらに含んでなる。
【００２７】
また、本発明は作動要素に関し、それが上記の複合材料を含む構成要素、および前記構成要素に接続され相互に絶縁された少なくとも２つの電極を含んでなり、前記２つの電極間に電位差を加えることにより湾曲可能かつ変形可能であることは注目に値する。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
本発明の他の特徴、目的、および利点は、下記の説明によってより明らかとなるが、それは単なる説明で非限定的であり、添付の図面を参照して読まれるべきものである。
【図１】複合材料を含む複合構造の例を例示する。
【図２】複合材料の製造方法の例を例示する。
【図３】純ターポリマーの挙動、および複合物の総重量に対して１５重量％のフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）を混合した純ターポリマーからなる複合材料の挙動を例示する曲線である。
【図４】純ターポリマーの挙動、および複合物の総重量に対して１５重量％のフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）を混合した純ターポリマーからなる複合材料の挙動を例示する曲線である。
【図５】純ターポリマーの挙動、および複合物の総重量に対して１５重量％のフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）を混合した純ターポリマーからなる複合材料の挙動を例示する曲線である。
【図６】純ターポリマーの挙動、および複合物の総重量に対して１５重量％のフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）を混合した純ターポリマーからなる複合材料の挙動を例示する曲線である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、図１および２を参照し、複合材料およびその関連した製造方法をより詳細に説明する。
【００３０】
図１を参照すると、複合構造が例示されている。この構造は電極を形成する２つの導電層１１、１２の間に挿入された複合材料１３の層を含んでなる。
【００３１】
複合材料１３の層は１つ以上の緩和挙動を有する強誘電体有機ポリマー、および１つ以上のフタル酸系可塑剤の混合物を含んでなる。
【００３２】
ポリマーは、例えばＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーまたはＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）ターポリマーである。
【００３３】
可塑剤は、例えばフタル酸ビス（２−エチルヘキシル）（またはフタル酸ジエチルヘキシルを表すＤＥＨＰ）である。
【００３４】
Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーまたはＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）ターポリマー等の極性相ターポリマーをターポリマーの極性相と相互作用するフタル酸系可塑剤等の低極性の他の材料と混合することにより、得られる複合物の誘電体誘電率を上げることができる。
【００３５】
実際に本発明者らは、緩和挙動を有する有機強誘電体型のポリマーをフタル酸系可塑剤と混合することにより、得られる複合物の誘電体誘電率を上げること、それ故に、例えばターポリマー／可塑剤の混合物が重量％で８５／１５である、ＶＤＦ、ＴｒＦＥおよびＣＦＥ（またはＣＴＦＥ）を基にしたターポリマーに対しては、
２０Ｖ／μｍの電場下で少なくとも７５ｍＣ／ｍ２の電気誘導の状態、すなわちＶＤＦ、ＴｒＦＥおよびＣＦＥ（またはＣＴＦＥ）を基にした純ターポリマーに対し１０分の１の電圧、が得られ、
ＶＤＦ、ＴｒＦＥおよびＣＦＥ（またはＣＴＦＥ）を基にした純ターポリマーに対し約５０の比誘電率から複合材料の場合には約７２５の比誘電率になり、
電気化学応答が２８倍に増加し（したがって必要な電場は減少し、定電場での変形は増加する）関連した機械的エネルギー密度がＶＤＦ、ＴｒＦＥおよびＣＦＥ（またはＣＴＦＥ）を基にした純ターポリマーに比べて２１５の比率で増加することを突き止めた。
【００３６】
フタル酸系可塑剤が複合材料１３の総重量に対して５〜３０重量％を示し、緩和特性を有する強誘電体有機ポリマーが複合材料１３の総重量に対して７０〜９５重量％を示すことが好ましい。これにより、複合材料の良好な機械的耐久性を保証しつつポリマー鎖の自由体積の増加が可能になる。
【００３７】
図２を参照すると、製造方法は、
ｉ）溶媒経路または溶解経路により、
ＶＤＦ（フッ化ビニリデン）、ＴｒＦＥ（トリフルオロエチレン）、およびＣＦＥ（クロロフルオロ−１、１−エチレン）またはＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン）のモノマーを基にしたターポリマーを
フタル酸クラスの液体可塑剤（例えばＤＥＨＰ）
と混合する工程１０、
ｉｉ）溶媒または溶解経路による鋳造技術等の従来技術により混合物から膜を作り、適切に結晶化するため膜を乾燥させアニールし、特にアニールが
混合物の融点以下の温度に
１分以上の時間
加熱することからなり、
膜の上に電極を付着させる（工程３０）
ことを特徴とする混合物を処理する工程２０、
を含んでなる。
【００３８】
上記の製造方法は、純材料と同等で弱電場下でも得られる電気誘導を有するポリマーを得ることを可能にする。
【００３９】
本発明による方法の好適な実施形態例において、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマー（またはＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）ターポリマー）は「ａ」％のＤＥＨＰと混合される。
【００４０】
「ａ」％のＤＥＨＰと混合されたＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマー（またはＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＴＦＥ）ターポリマー）は、「ｘ」モル％のＶＤＦ、「ｙ」モル％のＴｒＦＥ、および「１００−ｘ−ｙ」モル％のＣＦＥ（またはＣＴＦＥ）からなり、ここで「ｘ」は２０から４０の間、「ｘ」と「ｙ」の和は９０から９７の間である。「ａ」の値は１から３０％の間である。
【００４１】
例として、ＤＥＨＰと混合されたＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーは、
６１．８モル％のＶＤＦ、
２９．８モル％のＴｒＦＥ、および
８．５モル％のＣＦＥ
からなる。
【００４２】
以下、本発明の利点のさらなる理解を可能にする、本発明者らにより行われた研究についてより詳細に示す。
【００４３】
本発明に関する理論
本発明に関連した利点を示すため、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーを使用した。この材料は、その強誘電体緩和挙動、その高い誘電体誘電率（εｒ〜５０）、およびその高い電気機械的活性の理由により、近年関心を高めてきている。このポリマーの高い誘電体誘電率は、ポリマーの結晶相内の相互作用的な双極子配向によるものであり、それにより緩和挙動を有する強誘電体材料がもたらされる。
【００４４】
この研究において、Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーは、ビス（２−エチルヘキシル）（ＤＥＨＰ）を用いて化学的に修飾された。
【００４５】
この修飾されたターポリマーの研究は、純ターポリマーに比べ、弱印加電場下で電歪応力が２８倍増加することを示す。この修飾されたターポリマーの研究はまた、純ターポリマーに比べ、その機械的エネルギーが２３３倍増加することを示す。
【００４６】
このシンプルな化学的修飾は、純ターポリマーより５．５倍弱い電場でのターポリマーの自然の特性の利用を可能にする。さらに、提案された修飾（すなわち、純ターポリマーを可塑剤と混合すること）に関わるコストは低い。
【００４７】
誘電性ポリマーの場合、電場下での電歪応力は主に材料内の双極子配向に引き起こされるマクスウェルの力に起因しうることはすでに示してきた。長手方向において、電場下での圧縮マクスウェルのひずみおよび機械的エネルギー密度は、以下の式（１）および（２）により与えられる。
【数１】
0006336571.tif 000002
【数２】
0006336571.tif 000003
ここで、
Ｓ３３は厚さ方向における縦ひずみであり、
Ｅｍは機械的エネルギー密度であり、
εは周波数および電場においてばらつきがある、材料の比誘電率であり、
ε０は真空の誘電体誘電率であり、
ｖは材料のポアソン比であり、
Ｙは材料のヤング率であり、
Ｅは材料に加えられる電場である。
【００４８】
式（１）から、
ポリマーのヤング率を下げることにより、および／または
ポリマーの誘電体誘電率を上げることにより、
十分な電歪（数パーセント）に達するのに通常必要な大きな電場の値を減らすことができることは理解されるであろう。
【００４９】
しかしながら、低周波数アクチュエータとしての用途には、機械的エネルギー密度もまた強めなければならない。
【００５０】
したがって、変形応力の増加は材料の弾性（ヤング率）の減少よりも大きくなければならない。
【００５１】
可塑剤は、その可塑化効果のためポリマーとともに一般的に使われる誘電性化学分子である。
【００５２】
しかしながら、本発明の文脈において、可塑剤は他の理由で用いられている。特に、ポリマーの可塑剤での化学的修飾は、修飾されたポリマー内の分子移動度の増加につながり、ヤング率を減少させる。
【００５３】
ポリマーはもともと不均一系である。電気的観点から、ガラス転移点以上かつ印加電場下では、分子移動度の増加は、修飾されたポリマー内の不均一性の範囲内で電荷がトラップされるようにする。
【００５４】
半結晶性ポリマーの場合、非晶質／結晶相境界でトラップされた電荷は、マクスウェル‐ワグナー‐シラーズ電気誘導の大きな効果を引き起こす。この種の電気誘導は低周波数での誘電体誘電率の大きな増加に関連している。
【００５５】
したがって、可塑剤の分子およびポリマーマトリクスの制御（相不均一性、ヤング率、および誘電体誘電率）は、相不均一性に関連した大きな微視的双極子の生成を可能にし、修飾されたポリマーのヤング率を減少させることができるが、その誘電体誘電率をも上げることができる。
【００５６】
したがって、材料の電歪応力と機械的エネルギー密度の両方が増加する。
【００５７】
ＤＥＨＰ含有量のターポリマーの機械的弾性係数（図３）への影響は、応力の測定に応じた引っ張りひずみに特徴づけられた。
【００５８】
Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーの化学的修飾は、材料の弾性ひずみを増加させ、純ターポリマー（曲線２）に比べて破断ひずみを減少させる（曲線１）。これらの結果は材料内の分子移動度の増加に一致する。読者にはＤＥＨＰ含有量のポリマーの破断ひずみへの影響がないことは理解されるであろう。
【００５９】
ポリマーを修飾するための先行技術で提案された解決策とは対照的に、本発明による修飾されたターポリマーは化学的修飾により弱まらない。
【００６０】
Ｐ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーのヤング率は６５ＭＰａに等しい。ターポリマーと混合されるＤＥＨＰの量が増加すると、修飾されたターポリマーのヤング率は減少する。修飾されたターポリマーの総重量に対して１５重量％のＤＥＨＰでは、ヤング率は２０ＭＰａに等しい。
【００６１】
読者にはＰ（ＶＤＦ−ＴｒＦＥ−ＣＦＥ）ターポリマーをＤＥＨＰと混合しても、ポリマーの熱的および構造的特性においてほとんど変化がないことは理解されるであろう。純ポリマーの融点が１２７℃である一方、修飾されたポリマーの融点は１２０℃である。
【００６２】
純ターポリマーおよび修飾されたターポリマーの誘電特性もまた、１００ｍＨｚの周波数での印加電場に応じた電気誘導の測定に特徴づけられた（図４Ａ）。
【００６３】
弱電場に対し、修飾されたターポリマーの電気誘導は、純ターポリマーの電気誘導（曲線４）に比べて大きく増加し（曲線３）、後者は、純ターポリマーではＥ＝２０Ｖ／μｍで１０ｍＣ／ｍ２から、修飾されたターポリマー（１５重量％のＤＥＨＰと混合）では７５ｍＣ／ｍ２以上までに及ぶ。
【００６４】
誘電体誘電率の電場による変化はデバイ‐ランジュバン法を用いて計算した（図４Ｂ）。２０Ｖ／μｍの電場まで、純ターポリマーの実効比誘電体誘電率は、εｅｆｆ＝５０でおおよそ一定のままである。
【００６５】
純ターポリマー（曲線６）に比べて修飾されたターポリマー（曲線５）では低い電場での誘電体誘電率の大きな増加が観測された。より高い電場では、修飾されたターポリマーの誘電体誘電率はεｅｆｆ＝７２５から、電場Ｅ＝２０Ｖ／μｍでεｅｆｆ＝１９０に変化する。したがって、高印加電場であっても、修飾されたターポリマーの誘電体誘電率は、純ターポリマーの誘電体誘電率よりも依然として高い。
【００６６】
その結果、ポリマーマトリクスへのＤＥＨＰの導入は、非晶質および結晶相の間の界面でトラップされた電荷によって生じる界面現象を促進する傾向がある。この界面現象は、修飾されたターポリマーの誘電体誘電率の大きな増加の原因となる大きな双極子につながる。
【００６７】
誘電体誘電率の電場との調整は、マクスウェル‐ワグナー‐シラーズ分極効果の早期飽和とみなされうる。
【００６８】
純ターポリマーの誘電特性は、各相が５０Ｖ／μｍを超える飽和電場を有する二相系（非晶質双極子相および結晶双極子相）、として説明できる一方で、修飾されたターポリマーは、全てが修飾されたターポリマーの優れた性能につながるにもかかわらず、純ターポリマーよりもはるかに低い双極子界面効果の飽和電場を有する三相系（双極子界面効果、非晶質双極子相および結晶双極子相）とみなされうる。
【００６９】
ＤＥＨＰのターポリマーの電歪応答への影響は、電場下での縦ひずみに特徴づけられた（図５）。実験データをヤング率および以前に測定された調節可能な誘電体誘電率から計算したマクスウェルの応力に起因する圧縮ひずみと比較した。
【００７０】
どちらの場合も、マクスウェルの応力は、純および修飾されたポリマーの電歪挙動をまさに代表している（曲線７および８）。０から１３Ｖ／μｍに及ぶ電場に対し、
純ターポリマーの縦ひずみは電場と二次関係を有する一方で、
修飾されたターポリマーの縦ひずみは界面現象の飽和のため電場と二次関係を有さない。
【００７１】
１０Ｖ／μｍの電場では、縦ひずみは２８倍増加する（純ターポリマーの０．０７％から１５重量％のＤＥＨＰを有する修飾されたターポリマーの２％へ）。比較のため、純ターポリマーで２％のひずみに達するのに必要な電場は５５Ｖ／μｍである。
【００７２】
ポリマーの電歪応答の増加以外に、電気活性の装置において後者を用いることができるように、ポリマーの機械的エネルギー密度の増加も得られなければならない。
【００７３】
提案された修飾は、活物質の機械的エネルギー密度の向上を可能にする。純および修飾されたターポリマーの機械的エネルギー密度Ｅｍは式（２）から計算された（図６）。
【００７４】
弱電場Ｅ＝１１Ｖ／μｍでは、修飾されたターポリマーの機械的エネルギー密度（曲線８）は純ターポリマー（曲線９）より２１５倍高い。この電場では、修飾されたターポリマー（１５％ＤＥＨＰ）の機械的エネルギー密度は５０００Ｊ／ｍ３に達する一方で、純ターポリマーではたった２３Ｊ／ｍ３である。
【００７５】
実際の適用において、ＤＥＨＰは電場の大幅な減少（５．５倍）を可能にする。その結果、ＤＥＨＰまたはその他のフタル酸系可塑剤の使用は、純ターポリマーよりもはるかに低い電場でターポリマーの物理的特性を生かすことができる現実的な解決策である。
【００７６】
読者には、ここで述べた新たな教示および利点を実質的に逸脱しない範囲で、上記の複合材料および製造方法に多くの改変を成し得ることは理解されよう。
【００７７】
例えば上の例において、可塑剤はＤＥＨＰであった。他の種の可塑剤として、例えば、
フタル酸ジイソノニル（ＤＩＮＰ）、
フタル酸ジ‐２プロピルヘプチル（ＤＰＨＰ）、
フタル酸ジイソデシル（ＤＩＤＰ）、または
当業者に知られているフタル酸クラスの他の可塑剤を用いることも可能であった。
【００７８】
それ故に、この種の改変の全ては添付の請求項の範囲内に含むものと意図される。
【図１】
0006336571.tif 000004
【図２】
0006336571.tif 000005
【図３】
0006336571.tif 000006
【図４Ａ】
0006336571.tif 000007
【図４Ｂ】
0006336571.tif 000008
【図５】
0006336571.tif 000009
【図６】
0006336571.tif 000010