(57)【要約】  本開示は、保持可能な処理膜、エラストマー材料及び導電性材料を含む誘電エラストマー複合体に関する。エラストマー層は保持可能な処理膜に部分的に吸収されることができる。保持可能な処理膜は多孔性であることができる。保持可能な処理膜は、エラストマー材料及び導電性材料の適用前に、横方向、機械方向又は両方向に圧縮される。保持可能な処理膜の圧縮は、膜内に構造化された折り目又は折り畳まれたフィブリルを形成し、保持可能な処理膜に低い弾性率及び可撓性を付与することができる。幾つかの実施形態において、誘電複合体はスタック構成で配置される。あるいは、誘電エラストマー複合体は巻回構成を有することができる。誘電複合体は総厚が約１７０μｍ未満である。誘電エラストマー複合体は、例えば、誘電エラストマーアクチュエータ、センサー及びエネルギーハーベスティングに使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮された多孔質膜、
前記圧縮された多孔質膜に少なくとも部分的に侵入しているエラストマー材料、及び、
前記エラストマー層上に配置された導電性材料、
を含む、誘電複合体。
【請求項２】
前記誘電複合体は約１００μｍ未満の総厚を有する、請求項１記載の複合体。
【請求項３】
前記圧縮された多孔質膜は横方向に圧縮されているか、機械方向に圧縮されているか、又は、横方向及び機械方向の両方に圧縮されている、請求項１記載の複合体。
【請求項４】
前記エラストマー材料はシリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマー、ポリウレタン、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム及びアクリルから選ばれる要素を含む、請求項１記載の複合体。
【請求項５】
前記導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子、グラファイト粒子及びそれらの組み合わせから選ばれる要素を含む、請求項１記載の複合体。
【請求項６】
前記エラストマー材料は約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有し、前記導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有し、そして前記圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、請求項１〜５のいずれか１項記載の複合体。
【請求項７】
前記圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む、請求項１記載の複合体。
【請求項８】
前記圧縮された多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びそれらの組み合わせを含む、請求項１記載の複合体。
【請求項９】
スタック構成である、請求項１記載の複合体。
【請求項１０】
巻回構成である、請求項１記載の複合体。
【請求項１１】
圧縮された多孔質膜、
前記圧縮された多孔質膜上に配置された導電性材料、及び、
前記導電性材料を取り囲み、前記圧縮された多孔質膜に少なくとも部分的に侵入しているエラストマー材料、
を含む、誘電複合体。
【請求項１２】
前記誘電複合体は約１７０μｍ未満の厚さを有する、請求項１１記載の複合体。
【請求項１３】
前記圧縮された多孔質膜は、横方向に圧縮されているか、機械方向に圧縮されているか、又は、横方向及び機械方向の両方で圧縮されている、請求項１１記載の複合体。
【請求項１４】
前記エラストマー材料はシリコーン、フルオロシリコーン、ポリウレタン、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム及びアクリルから選ばれる要素を含む、請求項１１記載の複合体。
【請求項１５】
前記導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子、グラファイト粒子及びそれらの組み合わせから選ばれる要素を含む、請求項１１記載の複合体。
【請求項１６】
前記エラストマー材料は約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有し、前記導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有し、そして前記圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、請求項１１記載の複合体。
【請求項１７】
前記圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む、請求項１１記載の複合体。
【請求項１８】
前記圧縮された多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びそれらの組み合わせを含む、請求項１１記載の複合体。
【請求項１９】
スタック構成である、請求項１１記載の複合体。
【請求項２０】
巻回構成である、請求項１１記載の複合体。
【請求項２１】
第一の面及び第二の面を有する圧縮された多孔質膜、
前記圧縮された多孔質膜の前記第一の面の上に配置された第一のエラストマー材料、
前記圧縮された多孔質膜の前記第二の面の上に配置された第二のエラストマー材料、
前記圧縮された多孔質膜とは反対側で前記第一のエラストマー層の上に配置された第一の導電性材料、及び、
前記圧縮された多孔質膜とは反対側で前記第二のエラストマー層の上に配置された第二の導電性材料、
を含む、誘電複合体。
【請求項２２】
前記誘電複合体は約１７０μｍ未満の厚さを有する、請求項２１記載の複合体。
【請求項２３】
前記圧縮された多孔質膜は横方向に圧縮されているか、機械方向に圧縮されているか、又は、機械方向及び横方向の両方に圧縮されている、請求項２１記載の複合体。
【請求項２４】
前記第一及び第二のエラストマー材料はシリコーン、フルオロシリコーン、ポリウレタン、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム及びアクリルから選ばれる要素を含む、請求項２１記載の複合体。
【請求項２５】
前記第一及び第二の導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子、グラファイト粒子及びそれらの組み合わせから選ばれる要素を含む、請求項２１記載の複合体。
【請求項２６】
前記第一及び第二のエラストマー材料のそれぞれは、約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有し、前記第一及び第二の導電性材料のそれぞれは、約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有し、前記圧縮された多孔質膜は、約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、請求項２１記載の複合体。
【請求項２７】
前記圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む、請求項２１記載の複合体。
【請求項２８】
前記圧縮された多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びそれらの組み合わせを含む、請求項２１記載の複合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
本開示は、一般に、誘電複合体に関し、より具体的には、統合電極、エラストマー材料及び保持可能な処理層を有する誘電エラストマー複合体に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景技術
誘電エラストマーアクチュエータ（ＤＥＡ）は様々な用途に可能性を有する。しかしながら、信頼性の高い製品を商業的に生産することができる前に克服する必要がある技術的課題が残っている。１つの課題は、電圧が２０００ボルトよりも有意に低い又は６００ボルトよりもさらに低い電圧で駆動されるＤＥＡ用途のための薄いエラストマーフィルム（１００μｍ以下）を製造することである。このような電圧を達成するために、５０μｍ未満の厚さのエラストマーフィルムを欠陥なく確実に作成し、そして下流で取り扱いできる必要がある。そのようなエラストマーは、典型的には製造が難しく、ロールツーロール処理での取り扱いが容易ではない。そのようなものとして、これらの材料は、あまり望ましくないバッチ処理技術の使用を必要とする場合がある。
【０００３】
薄く、強力であり、そして連続ロールツーロール処理に関連する技術を使用した製造に適した誘電エラストマー複合体は依然として必要とされている。
【発明の概要】
【０００４】
概要
１つの実施形態は、圧縮された多孔質膜、該圧縮された多孔質膜に少なくとも部分的に侵入するエラストマー材料及び該エラストマー材料上に配置された導電性材料を含む誘電エラストマー複合体に関する。この誘電複合体は厚さが約１７０μｍ未満である。幾つかの実施形態において、圧縮された多孔質膜は横方向に圧縮されても、機械方向に圧縮されても、又は順次に又は同時に両方向に圧縮されてもよい。例示的な実施形態において、圧縮された多孔質膜は、圧縮されたフルオロポリマー膜（例えば、圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜）である。エラストマー材料は約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有することができ、導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有することができ、そして圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有することができる。幾つかの実施形態において、誘電複合体はスタック構成又は巻回構成を有することができる。
【０００５】
別の実施形態は、圧縮された多孔質膜、該圧縮された多孔質膜上に配置された導電性材料、及び、エラストマー材料を含む誘電エラストマー複合体に関する。エラストマー材料は導電性材料を取り囲み、圧縮された多孔質膜に少なくとも部分的に侵入している。圧縮された多孔質膜は圧縮されたフルオロポリマー膜であることができる。多孔質膜は横方向に圧縮されても、機械方向に圧縮されても又は順次に又は同時に両方の方向に圧縮されてもよい。幾つかの実施形態において、圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜である。エラストマー材料は約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有することができ、導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有することができ、そして圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有することができる。誘電複合体は厚さが約１７０μｍ未満であることができる。幾つかの実施形態において、誘電複合体はスタック構成又は巻回構成を有することができる。
【０００６】
さらなる実施形態は、第一のエラストマー材料、第二のエラストマー材料及びそれらの間に挟まれた圧縮された多孔質膜を含む誘電エラストマー複合体に関する。第一の導電性材料及び第二の導電性材料は、それぞれ第一及び第二のエラストマー材料上に配置される。圧縮された多孔質膜は圧縮されたフルオロポリマー膜であることができる。幾つかの実施形態において、圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜である。圧縮された多孔質膜は横方向に圧縮されても、機械方向に圧縮されても又は順次に又は同時に両方の方向に圧縮されてもよい。第一及び第二のエラストマー材料はそれぞれ約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有し、第一及び第二の導電性材料はそれぞれ約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有することができ、圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有することができる。誘電エラストマー複合体は約１７０μｍ未満の厚さを有することができる。
【０００７】
別の実施形態は、多孔質膜を圧縮すること、該圧縮された多孔質膜の第一の面に第一のエラストマー材料を適用すること、該圧縮された多孔質膜の第二の面に第二のエラストマー材料を適用すること、前記第一のエラストマー材料上に第一の導電性材料を配置すること、及び、前記圧縮された多孔質膜とは反対側の前記第二のエラストマー材料上に第二の導電性材料を配置することを含む、誘電エラストマー複合体の製造方法に関する。圧縮された多孔質膜は、横方向に圧縮されても、機械方向に圧縮されても、又は順次に又は同時に両方の方向に圧縮されてもよい。圧縮された多孔質膜は圧縮されたフルオロポリマー膜であることができる。幾つかの実施形態において、圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜である。第一及び第二のエラストマー材料はそれぞれ約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有することができ、第一及び第二の導電性材料はそれぞれ約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有することができ、そして圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有することができる。誘電複合体は約１７０μｍ未満の厚さを有することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図面の簡単な説明
添付の図面は本開示のさらなる理解を提供するために含まれ、本明細書に組み込まれて本明細書の一部を構成し、実施形態を示し、記載と共に本開示の原理を説明する役割を果たす。
【０００９】
【図１】図１は少なくとも１つの実施形態による、保持可能な処理層、エラストマー層及び該エラストマー上に配置された導電層を含む誘電複合体の断面の概略図である。
【００１０】
【図２Ａ】図２Ａは、少なくとも１つの実施形態による、図１の誘電複合体を含むスタックされた誘電性エラストマー複合体アセンブリの断面の概略図である。
【００１１】
【図２Ｂ】図２Ｂは、少なくとも１つの実施形態による、導電性材料のパターンを示す図１の誘電複合体の上面の概略図である。
【００１２】
【図３】図３は、少なくとも１つの実施形態による、中央に位置する保持可能な処理層、２つのエラストマー層、及び、２つの導電層を含む、導電性五層複合体の断面の概略図である。
【００１３】
【図４】図４は、少なくとも１つの実施形態による、両面に導電性材料を有する、図３の導電性五層複合体の上面の概略図である。
【００１４】
【図５】図５は、少なくとも１つの実施形態による、異なる電極配向を有する２つのスタックされた誘電複合体の上面の概略図である。
【００１５】
【図６】図６は、少なくとも１つの実施形態による、例４のスタックされた誘電エラストマー複合アセンブリの断面の概略図である。
【００１６】
【図７Ａ】図７Ａは、少なくとも１つの実施形態による、エラストマーフィルムでコーティングされた金属化圧縮多孔質フィルムの構造を示す概略図である。
【００１７】
【図７Ｂ】図７Ｂは、少なくとも１つの実施形態による、例２の金属化ｅＰＴＦＥ膜の表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【００１８】
【図８】図８は、少なくとも１つの実施形態による、三層複合体フィルムの概略図である。
【００１９】
【図９】図９は、少なくとも１つの実施形態による、上部アルミニウムストリップを示す例３のサンプルの上面の画像である。
【００２０】
【図１０】図１０は、少なくとも１つの実施形態による、例３のサンプルのレーザ三角測量測定技術の結果のグラフである。
【００２１】
【図１１】図１１は、少なくとも１つの実施形態による、図１０のレーザ三角測量測定技術の測定設備である。
【００２２】
【図１２】図１２は、少なくとも１つの実施形態による、例４の誘電複合体の断面の概略図である。
【００２３】
【図１３】図１３は、少なくとも１つの実施形態による、ミラー型電極パターンを備えたグラファイトナノ粒子の二層を示す図１２の誘電複合体の上面の概略図である。
【００２４】
【図１４】図１４は、少なくとも１つの実施形態による、ラップされた複合体チューブの上面及び断面の概略図である。
【００２５】
【図１５】図１５は、少なくとも１つの実施形態による、圧縮されたｅＰＴＦＥ対圧縮されていないｅＰＴＦＥの力を示すグラフである。
【００２６】
【図１６】図１６は、少なくとも１つの実施形態による、圧縮されたｅＰＴＦＥフィルムを含む誘電複合体対エラストマーフィルムの力を示すグラフである。
【００２７】
【図１７】図１７は、少なくとも１つの実施形態による、例７の強化エラストマー複合体の概略図である。
【００２８】
【図１８】図１８は、少なくとも１つの実施形態による、エラストマー材料がｅＰＴＦＥ膜に部分的に侵入している圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜の断面の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
詳細な説明
当業者は、本開示の様々な態様が、意図された機能を発揮するように構成された任意の数の方法及び装置によって実現されうることを容易に理解するであろう。また、本明細書で言及する添付の図は必ずしも縮尺通りに描かれておらず、本開示の様々な態様を示すために誇張されている場合があり、その点で、図は限定するものと解釈されるべきではないことに留意されたい。用語「圧縮された多孔質膜」及び「保持可能な処理膜」は、本明細書で互換的に使用されうる。さらに、用語「誘電エラストマー複合体」及び「誘電複合体」は本明細書で互換的に使用されうる。
【００３０】
本発明は、保持可能な処理膜、エラストマー材料及び導電性材料を含む誘電エラストマー複合体に関する。エラストマー材料は保持可能な処理膜中に部分的又は完全に侵入していることができる。例示的な実施形態において、保持可能な処理膜は多孔性である。幾つかの実施形態において、誘電複合体はスタック構成で配置されて、多層スタックアクチュエータを形成することができる。あるいは、誘電複合体は、巻回形態を有することができる。誘電エラストマー複合体は、約１７０μｍ未満、約１５０μｍ未満、約１２５μｍ未満、約１００μｍ未満、約５０μｍ未満、約４０μｍ未満、約４０μｍ未満、約３０μｍ未満、約２５μｍ未満、約２０μｍ未満、約１５μｍ未満、約１０μｍ未満又は約５μｍ未満の総厚を有することができる。
【００３１】
上述のように、誘電複合体は、保持可能な処理膜、導電性材料及びエラストマー層を含むことができる。本明細書で議論される実施形態において、保持可能な処理膜は、約０．１μｍ〜約５０μｍ、約０．１μｍ〜約４０μｍ、約０．１μｍ〜約３０μｍ、約０．１μｍ〜約２５μｍ、約０．１μｍ〜約１５μｍ又は約０．１μｍ〜約１０μｍの厚さを有することができる。有利には、保持可能な処理膜は、誘電エラストマー複合体の作動性能を制限することなく最終製品に保持される。保持可能な処理膜は、使用中の過張力又はクリープによる誘電複合体の薄化及び亀裂のリスクも低減する。結果として、保持可能な処理膜は、誘電エラストマー複合体の一体性及び寿命の両方を向上させる。さらに、保持可能な処理膜は、異方性材料特性を示すときに、低弾性率方向の作動性を増加させることができる。さらに、保持可能な処理膜は、異方性挙動により、引き裂き抵抗が低く、センサーの感度が高くなる。
【００３２】
本明細書に記載の実施形態において、保持可能な処理膜は、エラストマー材料又は導電性材料の適用前に、横方向又は機械方向の１つ以上の方向で圧縮される。圧縮は一方向に限定されるものではなく、横方向、機械方向、又は順次又は同時に両方向で行われてよいことを理解されたい。１つの例示的な実施形態において、保持可能な処理膜は、エラストマー及び導電性材料を適用する前に横方向に圧縮される。圧縮中の保持可能な処理膜は、膜にマクロ構造化された折り目及び/又はマイクロ折り畳みフィブリルを形成し、保持可能な処理膜に低弾性率及び可撓性を与える。圧縮された保持可能な処理膜（例えば、圧縮された多孔質膜）は、さらに又は代替的に、膜におけるしわ又は折り目などの面外幾何学形状を示すこともでき、例えば、限定するわけではないが、ＺａｇｇｌらのＥＰ３０６１５９８ Ａ１及びＺａｇｇｌらの米国特許第９，８４９，６２９号明細書などに記載の方法によるものである。さらに、保持可能な処理膜の圧縮により、膜の密度が増加し、その結果、内部細孔体積が減少する。あるいは、熱収縮又は溶媒収縮又は他の適切な方法を使用して、保持可能な処理膜を非機械的に「圧縮する」ことができることに留意されたい。保持可能な処理膜は使用前に除去されないので、保持可能な処理膜によって提供される強度により、多層スタックアクチュエータのための平面処理又はロールツーロール処理が可能になる。保持可能な処理膜は、圧縮方向で約０．２ＭＰａ〜５ＭＰａの弾性率、そして非圧縮方向で約５ＭＰａより大きい弾性率を有することができる。
【００３３】
少なくとも１つの実施形態において、保持可能な処理膜は多孔質フルオロポリマー膜である。少なくとも１つの例示的な実施形態において、保持可能な処理（フルオロポリマー）膜はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）膜又は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜である。Ｂａｃｉｎｏらの米国特許第７，３０６，７２９号明細書、Ｇｏｒｅの米国特許第３，９５３，５６６号明細書、Ｂａｃｉｎｏの米国特許第５，４７６，５８９号明細書、又はＢｒａｎｃａらの米国特許第５，１８３，５４５号明細書に記載された方法に従って調製された延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜はここで使用されうる。
【００３４】
本出願を通して、用語「ＰＴＦＥ」は便宜上本明細書で使用され、ポリテトラフルオロエチレンだけでなく、延伸ＰＴＦＥ、延伸変性ＰＴＦＥ及びＰＴＦＥの延伸コポリマーも含むことが意図されることは理解されるべきであり、それらは、例えば、Ｂｒａｎｃａの米国特許第５，７０８，０４４号明細書、Ｂａｉｌｌｉｅの米国特許第６，５４１，５８９号明細書、Ｓａｂｏｌらの米国特許第７，５３１，６１１号明細書、Ｆｏｒｄの米国特許第８，６３７，１４４号明細書及びＸｕらの米国特許第９，１３９，６６９号明細書に記載されている。
【００３５】
多孔質フルオロポリマー膜は機能性テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）コポリマー材料を含むポリマー材料も含むことができ、ここで、機能性ＴＦＥコポリマー材料は、ＴＦＥ及びＰＳＶＥ（ペルフルオロスルホニルビニルエーテル）又はＴＦＥと別の適切な機能性モノマーとの機能性コポリマーを含み、該コモノマーとしては、限定するわけではないが、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）、酢酸ビニル、ビニルアルコールなどである。機能性ＴＦＥコポリマー材料は、例えば、Ｘｕらの米国特許第９，１３９，７０７号明細書又はＸｕらの米国特許第８，６５８，７０７号明細書に記載されている方法に従って調製することができる。
【００３６】
他の実施形態において、保持可能な処理膜は、限定するわけではないが、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜及び電界紡糸ナノファイバ膜を含むことができる。
【００３７】
上述のように、誘電複合体は導電性材料も含む。導電性材料としては、限定するわけではないが、導電性金属（例えば、アルミニウム、銀及び白金）、導電性ポリマー、導電性インク及び導電性材料の微粉末（例えば、グラファイト又はカーボンブラックのナノ粒子）が挙げられる。導電性材料は、既知の堆積及びコーティング方法によって保持可能な処理膜又はエラストマー層に適用されうる。非限定的な例としては、急冷熱蒸発、蒸着、スプレイコーティング、スロットダイコーティング、ナイフオーバーロールコーティング、マイヤーバーコーティング、グラビア印刷、スクリーン印刷及びローラーコーティングが挙げられる。導電性材料は、約１ｎｍ〜約２０μｍ、約１ｎｍ〜約１５μｍ、約１ｎｍ〜約１０μｍ又は約１ｎｍ〜約５μｍの厚さを有することができる。
【００３８】
導電性材料は、圧縮された保持可能な処理膜又はエラストマー層のいずれかの表面に部分的又は完全に分布されている。さらに、導電性材料は、材料が保持可能な処理膜又はエラストマー材料の表面上にパターン（例えば、円、正方形、線又はグリッド）を形成するように適用されうる。幾つかの実施形態において、導電性材料は、表面上にモノリシック（例えば、連続）コーティングを形成する。別の実施形態において、導電性材料は、保持可能な処理膜の厚さに少なくとも部分的に侵入する。侵入の深さは保持可能な処理膜全体にわたって実質的に同じであることができる。しかしながら、幾つかの実施形態において、保持可能な処理膜又はエラストマー層の部分的な侵入の深さは変化している。保持可能な処理膜の多孔性は、導電性材料の膜への侵入を促進する。
【００３９】
誘電複合体はエラストマー材料も含む。適切なエラストマー材料としては、限定するわけではないが、シリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマー、ポリウレタン、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム及びアクリルが挙げられる。エラストマー材料の厚さは、約０．１μｍ〜約１００μｍ、約０．１μｍ〜約９０μｍ、約０．１μｍ〜約８０μｍ、約０．１μｍ〜約７０μｍ、約０．１μｍ〜約６０μｍ、約０．１μｍ〜約５０μｍ、約０．１μｍ〜約４０μｍ、約０．１μｍ〜約３０μｍ、約０．１μｍ〜約２５μｍ、約０．１μｍ〜約１５μｍ又は約０．１μｍ〜約１０μｍであることができる。エラストマー材料の厚さは表面に存在するエラストマー材料と、保持可能な処理膜に侵入したエラストマー材料の部分を含むことを理解されたい。本明細書に記載される材料及び方法は、本開示のすべての実施形態に適用可能であることも理解されたい。
【００４０】
図１に概略的に示される１つの実施形態において、誘電複合体１００は、保持可能な処理膜１０、エラストマー材料２０及び導電性材料３０を含む。例示的な実施形態において、保持可能な処理膜１０は横方向に圧縮されている。エラストマー材料２０は圧縮された保持可能な処理膜１０に適用されている。図１に示される実施形態において、エラストマー材料２０は、保持可能な処理膜１０の厚さ（侵入領域１５）に部分的に侵入している。エラストマー材料２０の保持可能な処理膜１０への部分的な侵入は、エラストマー材料の誘電複合体２００へのより良い統合（一体化）を可能にし、誘電複合体２００の一体性の保持を助ける。保持可能な処理膜１０の多孔性は膜１０の表面にエラストマー材料２０が侵入するのを可能にする。導電性材料３００はエラストマー材料２０の表面に適用される。
【００４１】
誘電複合体１００は、図２Ａに示すように、スタック構成で互いの上に配置して、スタックされた誘電エラストマー複合体アセンブリ１５０を形成することができる。図２Ｂは、スタックされた誘電エラストマー複合体アセンブリ１５０の上面図であり、エラストマー材料２０上のパターン化された導電性材料３０（例えば、グラファイトナノ粒子）を示す。保持可能な処理膜１０、エラストマー材料２０及び導電性材料は、スタックされた誘電エラストマー複合体２５０の保持可能な処理膜１０Ａ、エラストマー材料２０Ａ及び導電性材料３０Ａとそれぞれ同じであっても又は同じでなくてもよい。しかしながら、材料１０Ａ、２０Ａ及び３０Ａは、個別に、それぞれの対応物と同様に作用することを理解されたい。スタックされた誘電エラストマー複合体アセンブリ１５０中に存在する誘電複合体の総数は特に限定されず、所望の最終用途に依存する。本明細書に記載の誘電エラストマー複合体の非限定的な用途としては、ソフトロボット、人工筋肉、自動車ユーザインターフェイス又は民生用電子機器の触覚フィードバック、人工装具、流体制御、エネルギーハーベスティング、ウェアラブルセンサ、調整可能又は適応光学素子、例えば光学ポジショナー、スピーカー、アクティブ点字ディスプレイ及び膜ポンプが挙げられる。スタックされた誘電エラストマー複合体アセンブリ１５０は、２、５、１０、５０、１００、２５０、５００、７５０又はさらに１０００以上の誘電複合体１００を含むことができる。
【００４２】
図３は五層誘電エラストマー複合体２００の実施形態を示している。この実施形態において、第一のエラストマー層２０は保持可能な処理膜１０の第一の面に適用されており、そして第二のエラストマー層２０Ａは保持可能な処理膜１０の第二の反対面に適用されている。次に、第一の導電材料３０は第一のエラストマー層２０上に配置されている。同様に、第二の導電材料３０Ａは第二のエラストマー材料３０上に配置されている。この実施形態において、第一又は第二のエラストマー層２０，２０Ａのいずれも保持可能な処理膜１０に侵入しない。導電性材料３０，３０Ａは、例えば、図４に示されるパターンなどのパターンで適用されてもよい。
【００４３】
別の実施形態において、本明細書に記載のとおりの誘電複合体は、誘電体でラップされた複合体チューブに加工されうる。例４に詳細に記載され、図１２に概略的に示されているように、保持可能な処理膜１０、該保持可能な処理膜１０に部分的に侵入しているエラストマー材料２０及び該エラストマー材料２０の表面上の導電性材料３０を含み、異なる電極配向を有する２つ（又はそれ以上）の誘電複合体３００（図５に示されるように）をスタックし（図６に示されるように）、スタックされた誘電エラストマー複合体アセンブリ３５０を形成する。電極配向は図１２に示したものと異なっていてもよく、なおも本発明の範囲内に入ることを理解されたい。スタックされたアセンブリ３５０は金属コア（図示せず）などの円形部材の周りにラップされている。完全に巻回されると、ラップされた複合体チューブ５００は、図１４に示されるように、円形部材から取り外される。少なくともラッピング工程で提供される張力のために、ラッピング工程中に層を一緒に結合するために接着剤は必要ない。
【００４４】
本開示はまた、エラストマー材料でコーティングされた金属化圧縮多孔質フィルムに関する。図７Ａに戻ると、薄い金属化層又はコーティング４０はブラッシング又は蒸着などによって保持可能な処理膜１０上に堆積される。次いで、金属化された保持可能な処理部材は、横方向（矢印６０の方向）に圧縮される。エラストマー材料２０は保持可能な処理部材１０の金属化層４０に適用され、それにより、エラストマー材料２０は保持可能な処理部材１０に部分的に侵入し、金属化層４０を包囲する。金属化層（すなわち、導電層）は金属化層（導電層）が接触されうるかぎり、エラストマー材料によって包囲されてよいことを理解されたい。
【００４５】
本出願の発明は、一般的にも特定の実施形態に関しても上記に記載されている。本開示の範囲から逸脱することなく、実施形態において様々な修正及び変更を行うことができることは当業者に明らかであろう。したがって、実施形態は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等形態の範囲内にある限り、本発明の修正形態及び変形形態を包含することが意図されている。
【実施例】
【００４６】
例
【００４７】
例１
延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜は、一般に、Ｂａｃｉｎｏらの米国特許第７，３０６，７２９号明細書の教示に従って作製された。ｅＰＴＦＥ膜は、０．５ｇ／ｍ２の平均質量／面積及び約０．６μｍの平均厚さを有していた。ｅＰＴＦＥ膜は、ＺａｇｇｌらのＥＰ３０６１５９８Ａ１の例４Ａに教示されているように、横方向（ＴＤ）に圧縮された。処理比は室温（約２０℃）及び２ｍ/分の速度設定で１００％であった。弾性率試験は、Zwick Roell Z005引張試験機（米国ジョージア州）を使用して、以下のパラメーターで実施した。測定速度：５０８ｍｍ/分、クランプ長：８２．５５ ｍｍ、サンプル幅：６ｍｍ。処理後に、ＴＤのｅＰＴＦＥ膜の弾性率は、図１５及び表１に示すように有意に低下した。
【表１】
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【００４８】
圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜を、コーティングの前にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）剥離層（Ｈｏｓｔａｐｈａｎ（登録商標）ＲＮＫ ５０、MITSUBISHI POLYESTER FILM GmbH、Wiesbaden、ドイツ）上に配置した。ｅＰＴＦＥ膜／剥離層スタックをガラス板上に置き、次に自動フィルムアプリケータ（モデルＺＡＡ２３００、Ｚｅｈｎｔｎｅｒ ＧｍｂＨ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ、Ｓｉｓｓａｃｈ，スイス）に挿入した。
【００４９】
エラストマーは、注入可能な付加硬化性二成分シリコーンゴム（ELASTOSIL（登録商標）Ｐ７６７０（Wacker Chemie AG、ミュンヘン、ドイツ））を提供し、シリコーンゴムの成分Ａ及びＢを１：１の比で、１５００ｒｐｍ及び２０秒の混合時間でSPEEDMIXER（登録商標）DAC 150.1 FVZ-K（FlackTek Inc.，Landrum、SC）を使用して混合することにより得た。混合された成分をＰＥＴ剥離ライナー上にある圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜上に注いだ。ユニバーサルアプリケータのタイプＺＵＡ ２０００（Zehntner GmbH Testing Instruments）を使用して、２０℃で５ｍｍ/秒の速度でｅＰＴＦＥ膜上に薄いエラストマーフィルムを均等に分配した。
【００５０】
アプリケータのギャップをＰＥＴ剥離層から５０μｍの距離に設定した。エラストマーフィルムを室温（約２０℃）で２４時間硬化させた。図１８はｅＰＴＦＥ膜へのエラストマーの高度な侵入を伴う、圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜上のエラストマーを示す概略図である。得られたｅＰＴＦＥ膜／エラストマーは約３０μｍの厚さを有していた。
【００５１】
エラストマー／圧縮された多孔質フィルム複合体（したがって、誘電複合体を形成する）上に電極を形成するために、グラファイトナノ粉末（タイプＣＰ−００１９−ＨＰ； ＩｏＬｉＴｅｃ−Ｉｏｎｉｃ Ｌｉｑｕｉｄｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＧｍｂＨ、ハイルブロン、ドイツ）を、ＰＥＴ剥離層のレーザカットマスク（Hostaphan（登録商標）RNK 50（MITSUBISHI POLYESTER FILM GmbH））を使用したパターン構成でブラッシング技術により適用した。図１は誘電複合体の断面の概略図である。図２Ｂは図１の上面図であり、グラファイトナノ粉末のパターンを描いている。
【００５２】
多層複合体材料を形成するために、図２Ａ（断面）及び図２Ｂ（上面）に概略的に示すように、２つの誘電複合体（図１に示すとおり）を積み重ねた。電極と圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥフィルムとの間にエアギャップがないように加圧ローラを使用して両方の複合体層を一緒に押した。
【００５３】
例２
【００５４】
ｅＰＴＦＥ膜を、一般に、Ｂａｃｉｎｏらの米国特許第７，３０６，７２９号明細書の教示に従って作製した。ｅＰＴＦＥ膜は、０．５ｇ／ｍ２の平均質量／面積及び約０．６μｍの平均厚さを有していた。
【００５５】
ｅＰＴＦＥ膜を、５ｃｍの内径を有する金属フレームに取り付けた。Gressington スパッタコータ、タイプ１０８オート（Cressington Scientific Instruments UK、Watford、UK）をパラメータ１０ｍＡ及び２０秒で使用して、十分な量の白金をｅＰＴＦＥ膜の表面に堆積させて導電層を形成した。
【００５６】
金属化ｅＰＴＦＥ膜をフレームから取り外し、延伸されたシリコーンシート上に配置した。ｅＰＴＦＥ／シリコーンシートを、ＺａｇｇｌらのＥＰ３０６１５９８Ａ１に教示されているように、元の材料にまで二軸方向に圧縮した。処理比を２５％の二軸圧縮に設定した。コーティングの前に、金属化された圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜を、感圧アクリル接着剤（Duplocoll MP6001B（Lohmann GmbH＆Co. KG））でポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）剥離ライナー上に配置した。次に、ｅＰＴＦＥ膜／剥離層スタックをガラス板の上に配置し、それを自動フィルムアプリケータ（モデルZAA 2300、Zehntner GmbH Testing Instruments）に挿入した。
【００５７】
エラストマーは、液体二成分シリコーンゴム（ELASTOSIL（登録商標）LR3003 / 03 Wacker Chemie AG）を提供し、SPEEDMIXER（登録商標）、DAC150.1 FVZ-K（FlackTek Inc.）を使用してシリコーンゴムの成分Ａ及びＢを１：１の比率で２０００ｒｐｍ及び２５秒の混合時間で混合することにより得た。混合成分を、ＰＥＴ剥離ライナー上にある金属化された圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜上に注いだ。ユニバーサルアプリケータのタイプZUA 2000（Zehntner GmbH Testing Instruments）を使用して、室温で５ｍｍ/秒の速度を用いてｅＰＴＦＥ膜上に薄いフィルムを均等に分配した。
【００５８】
アプリケータのギャップを、ＰＥＴ剥離層から５０μｍの距離に設定した。エラストマーフィルムを１５０℃で５分間硬化させた。図７Ａはエラストマーフィルムでコーティングされた金属化された圧縮された多孔質フィルムの製造を示す概略図である。図７Ｂは金属化されたｅＰＴＦＥ膜の表面の走査型電子顕微鏡写真である。
【００５９】
例３
【００６０】
概して、Ｂａｃｉｎｏらの米国特許第７，３０６，７２９号明細書の教示に従うｅＰＴＦＥ膜。ｅＰＴＦＥ膜は、０．５ｇ／ｍ２の平均質量／面積及び約０．６μｍの平均厚さを有していた。ｅＰＴＦＥ膜を、ＺａｇｇｌらのＥＰ３０６１５９８Ａ１の例４Ａに教示されているように、元の材料の横方向に圧縮した。処理比は、２０℃及び２ｍ/分の速度設定で１００％であった。
【００６１】
圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜を、厚さ５０μｍのクラフト紙剥離ライナー（ＶＨＢ）（タイプＶＨＢ９４６０（３Ｍ Ｄｅｕｔｓｃｈｌａｎｄ ＧｍｂＨ、Ｎｅｕｓｓ，ドイツ））上のアクリルテープ上にゴムローラでわずかに押し付けて、ｅＰＴＦＥ膜の片面上にＶＨＢテープの層を適用した。ＶＨＢテープの第二の層を、圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜の反対面に同様に適用した。クラフト紙剥離ライナーを静かに取り外して、三層複合フィルムを得た。圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥフィルムの強度は、剥離ライナーが取り外されたときに繊細な三層複合フィルムを破壊しないために有益であった。こうして、三層複合フィルム（アクリルテープ／ｅＰＴＦＥ膜／アクリルテープ）を形成する。三層複合フィルム上に電極を形成するために、グラファイトナノ粉末タイプCP-0019-HP（IoLiTec-Ionic Liquids Technologies GmbH）をブラッシング技術により、複合体の両面にパターン構成で適用した。
【００６２】
導電性三層複合体の一部を切り出して、タイプAcheson Silver Dag 1415（Agar Scientific Ltd.,英国エセックス）の銀インクを使用して、適用電極パターンの小さな矩形端部（前面と背面の両方）の上で薄いアルミニウムホイルストリップと接触させた。図９は、三層複合体の導電性材料３０と、ＰＥＴ剥離層のレーザカットマスク（Hostaphan（登録商標）RNK 50、MITSUBISHI POLYESTER FILM GmbH）を使用して配置されたグラファイトナノ粒子のパターンに結合された上部アルミニウムストリップ３５を示すサンプルの上面図の画像である。
【００６３】
次いで、異なる電圧でレーザ三角測量測定技術によって三層複合体を特性化した（“Dielektrische Elastomerstapelaktoren fur ein peristaltisches Fluidfordersystem”, Dipl. Ing. Lotz; Dissertationsschrift; Technische Universitat Darmstadt, 2010, Darmstadt、ドイツを参照されたい）。使用される構成要素には、Keyence LK-H022超高速/高精度レーザ変位センサー（Keyence Corp.，Itasca, IL）及び高電圧電源FUGシリーズMCP 35-2000（FuG Elektronik GmbH, Schechen,ドイツ）が含まれる。測定設備を図１１に示す。結果を図１０にグラフで示す。シグナルアウト１及びアウト２は、レーザ1及びレーザ２の２つのレーザシグナルに対応する。シングルアウト３はアウト１及びアウト２の総計を表し、電圧分極に関係なく、６００ボルト（Ｖ）での作動を示す。
【００６４】
例４
【００６５】
ｅＰＴＦＥ膜を、一般に、Ｂａｃｉｎｏらの米国特許第７，３０６，７２９号明細書の教示に従って作製した。ｅＰＴＦＥ膜は０．５ｇ／ｍ２の平均質量／面積及び約０．６μｍの厚さを有していた。ｅＰＴＦＥ膜を、ＺａｇｇｌらのＥＰ３０６１５９８Ａ１の例４Ａに教示されているように、元の材料にまで横方向（ＴＤ）に圧縮した。処理比は、室温及び２ｍ/分の速度設定で１００％であった。処理後に、ＴＤでのｅＰＴＦＥ膜の弾性率は有意に低下した。ＴＤでの低下は、表１及び図１５に示されたものと類似していた。
【００６６】
圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜を、コーティング前にＰＥＴ剥離層（Hostaphan（登録商標）RNK 50、MITSUBISHI POLYESTER FILM GmbH）上に配置した。ｅＰＴＦＥ膜／ＰＥＴスタックをガラス板上に配置し、次いでそれを自動フィルムアプリケータ（モデルＺＡＡ ２３００（Zehntner GmbH Testing Instruments））に挿入した。
【００６７】
エラストマーは、注入可能な付加硬化性の二成分シリコーンゴム（ELASTOSIL（登録商標）P7670、Wacker Chemie AG）を提供し、SPEEDMIXER（登録商標）DAC 150.1 FVZ-K（FlackTek Inc.）を１５００ｒｐｍ及び２０秒の混合時間で使用して、シリコーンゴムの成分Ａ及びＢを１：１の比率で混合することにより得た。混合された成分を、ＰＥＴ剥離ライナー上にある圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜上に注いだ。ユニバーサルアプリケータのタイプZUA 2000（Zehntner GmbH Testing Instruments）を使用して、室温（約２０℃）で５ｍｍ/秒の速度を用いてｅＰＴＦＥ膜上に薄いエラストマーフィルムを均等に分配した。
【００６８】
アプリケータのギャップを、ＰＥＴ剥離層から５０μｍの距離に設定した。エラストマーフィルムを室温で２４時間硬化させた。図１８はｅＰＴＦＥ膜へのエラストマーの高い侵入度を伴う、圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜上のそのようなエラストマーの概略図である。得られたｅＰＴＦＥ膜／エラストマーは約３０μｍの厚さを有していた。
【００６９】
エラストマー／圧縮された多孔質フィルム複合体上に電極を形成するために、グラファイトナノ粉末（タイプCP-0019-HP； IoLiTec-Ionic Liquids Technologies GmbH）を、ＰＥＴ剥離層のレーザカットマスク（Hostaphan（登録商標）RNK 50, MITSUBISHI POLYESTER FILM、GmbH）を使用してパターン構成でブラッシング技術により適用した。
【００７０】
多層複合体材料を形成するために、異なる電極配向を有する２つの誘電複合体を図６に示されるようにスタックした。電極の配向はこの断面では見えないことに留意されたい。図６は、圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜（１０）、エラストマー膜（２０）及びグラファイトナノ粉末（３０）の配置を示すために含まれる。加圧ローラを使用して両方で複合体層を一緒にプレスし、電極と圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥフィルムの間にエアギャップがないようにした。
【００７１】
スタックされた多層複合体材料を形成した後に、アルミニウムストリップ７０，７０Ａを複合体材料の両面に適用して、両方の電極に接触させた（図１３を参照されたい）。
【００７２】
アルミニウムストリップを有する複合体材料を、上部がチューブ状テキスタイルで覆われた直径２０ミリメートル（ｍｍ）の金属コア上で巻き、ラップされた複合体チューブを金属コアから取り外すことができるようにした。
【００７３】
コアを回転させ、機械的破壊を伴いながら複合体材料に逆張力をかけながら、複合体材料を金属コアに張力をかけて巻き付けた。誘電体でラップされた複合体チューブを金属コアから取り外し、内側のテキスタイルチューブ層を除去した。ラッピングプロセス中に層を一緒に結合するために接着剤を使用することはなかった。
【００７４】
図１４に概略的に示すように、誘電体でラップされた複合体チューブを両方のアルミニウムストリップに接触させ、６００Ｖの電圧を課した。ラッピング方向の９０°でのラッピングされた複合体チューブの動きを観察した。
【００７５】
例５
【００７６】
延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜を、一般に、Ｂａｃｉｎｏらの米国特許第７，３０６，７２９号明細書の教示に従って作製した。ｅＰＴＦＥ膜は、０．５ｇ／ｍ２の平均質量／面積及び約０．６μｍの平均厚さを有していた。ｅＰＴＦＥ膜を、ＺａｇｇｌらのＥＰ３０６１５９８Ａ１に教示されているように、機械（ＭＤ）方向で圧縮した。処理比は、室温（約２０℃）及び２ｍ/分の速度設定で６６％であった。プロセス中に、感圧性アクリル接着剤（Duplocoll MP6001B（Lohmann GmbH＆Co. KG））でコーティングされたＰＥＴ剥離ライナーに膜を配置した。エラストマーは、注入可能な付加硬化性二成分シリコーンゴム（ELASTOSIL（登録商標）RT620、Wacker Chemie AG）を提供し、SPEEDMIXER（登録商標）DAC 150.1 FVZ-K（FlackTek Inc.）を使用して１５００ ｒｐｍ及び２０秒の混合時間でシリコーンゴムの成分Ａ及びＢを１：１の比率で混合することにより得た。混合された成分を、ＰＥＴ剥離ライナー上にある圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜上に注いだ。ユニバーサルアプリケータのタイプZUA 2000（Zehntner GmbH Testing Instruments）を使用して、室温（約２０℃）で５ｍｍ/秒の速度を用いてｅＰＴＦＥ膜上に薄いエラストマーフィルムを均等に分配した。アプリケータのギャップは、ＰＥＴ剥離層から１５０μｍの距離に設定した。エラストマーフィルムを室温で２４時間硬化させた。ｅＰＴＦＥ膜は、図１６に示される「誘電複合体」である。図１６は非強化シリコーンフィルムと比較した誘電複合体の引張試験を示すグラフである。
【００７７】
さらに、膜前駆体なしに第二のサンプルを調製した。シリコーンを、ＰＥＴ剥離層（Hostaphan（登録商標）RNK 50， MITSUBISHI POLYESTER FILM GmbH、Wiesbaden、ドイツ）上に直接注いだ。ユニバーサルアプリケータのタイプZUA 2000（Zehntner GmbH Testing Instruments）を使用して、室温（約２０℃）で５ｍｍ/秒の速度を用いてｅＰＴＦＥ膜上に薄いエラストマーフィルムを均等に分配した。アプリケータのギャップは、ＰＥＴ剥離層から１５０μｍの距離に設定した。エラストマーフィルムを室温で２４時間硬化させた。このサンプルは、図１６に示されるグラフに「エラ、ストマー」として示されている。
【００７８】
サンプルを、Zwick Roell Z005 Tensile Tester（Georgia、USA）で試験した。両方のサンプルでサンプルの幅は１２ｍｍであり、クランプの長さは５０ｍｍであり、サンプルの厚さは１４０μｍであると測定された。サンプルを２５℃の温度で２０インチ/分の速度でテストした。力の増加は、誘電複合体の力をエラストマーの力で割ることによって計算した。結果を図１６にグラフで示す。
【００７９】
例６
【００８０】
ｅＰＴＦＥ膜を、一般に、Ｂａｃｉｎｏらの米国特許第７，３０６，７２９号明細書の教示に従って作製した。ｅＰＴＦＥ膜は０．５ｇ／ｍ２の平均質量／面積及び約０．６μｍの厚さを有していた。ＥＰ３０６１５９８の例４Ａに教示されているように、ｅＰＴＦＥ膜を横方向（ＴＤ）に圧縮した。２０μｍのシリコーンフィルム（ELASTOSIL（登録商標）FILM 2030 250/20）を、空気雰囲気中で速度３ｍ/分、出力２ｋＷでプラズマで処理した。
【００８１】
注入可能な付加硬化性二成分シリコーンゴム（ELASTOSIL（登録商標）LR3003/03, Wacker Chemie AG）を提供し、１５００ｒｐｍ及び２０秒の混合時間でSPEEDMIXER（登録商標）DAC 150.1 FVZ―K（FlackTek Inc.）を使用してシリコーンゴムの成分Ａ及びＢを１：１の比で混合することによりエラストマーを得た。次に、未硬化のシリコーンのパターンを、処理されたシリコーンフィルム上に１ｍｍ/分の速度で連続的に１０ｍｍあたり１２０個のピラミッド型構造を含むマイクログラビアローラを使用してグラビアコーティングした。横方向に圧縮された横方向に圧縮されたｅＰＴＦＥ膜を、わずかな張力で未硬化のシリコーンに適用した。湿ったシリコーンはｅＰＴＦＥ膜に侵入し、次いで、シリコーン層をオーブン（BCドライヤー、Coatema Coating Machinery GmbH、ドイツ、ドルマーゲン）で１６０℃の温度で硬化させた。得られた強化複合体の総厚は２１μｍであった。強化複合体は、図１７に概略的に示されており、参照番号１０は圧縮されたｅＰＴＦＥを表し、参照番号５０は処理されたシリコーンフィルムを表し、参照番号６０は未処理のグラビアコーティングされたシリコーンを表し、参照番号２０はシリコーンエラストマー層を表す。
【００８２】
例７
【００８３】
一般に、Ｇｏｒｅの米国特許第３，９５３，５６６号明細書の教示に従って、延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜を作製した。ｅＰＴＦＥ膜は３μｍの厚さ及び２．５ｇ／ｍ２の面積質量を有していた。ｅＰＴＦＥ膜を横方向に１．５：１に圧縮した。横方向に圧縮された多孔質ｅＰＴＦＥ膜を、コーティングの前に、感圧アクリル接着剤（Janus（登録商標）PET1120、Rib GmbH）でポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）剥離ライナー上に配置した。エラストマーは、注入可能な付加硬化性二成分シリコーンゴム（ELASTOSIL（登録商標）P7684/60、Wacker Chemie AG）を提供し、シリコーンゴムの成分Ａ及びＢを１：１の比率で静的ミキサを用いてインラインで混合して得た。エラストマーをスロットダイコーティングによって適用し、多孔質の圧縮されたｅＰＴＦＥ膜構造に少なくとも部分的に侵入した。次いで、誘電複合体を、１６０℃のオーブン（BCドライヤー、Coatema Coating Machinery GmbH、Dormagen、ドイツ）で乾燥した。平均厚さ４９．５ μｍが誘電複合体で達成された。
【００８４】
フィルムの作動を測定するために、単一シートを機械方向（ＭＤ）の長さ２４ｃｍ、横方向の幅（ＴＤ）１０ｃｍとして連続ロールから切断した。電極材料（ELASTOSIL（登録商標）LR3162、Wacker Chemie AG）を材料の両面に適用した。次いで、材料をＭＤ方向に６回折り曲げて、長さを２４ｃｍから４ｃｍに減らした。次に、上部クランプが両方の電極への電気接続を備えながら、折り畳まれた構造を両端でクランプした。底部クランプは、複合体に残留しわを除去するために１００ｇの錘を備えた。次いで、電極を高電圧電源に接続した。１５００Ｖの電圧で、０．７６ｍｍのアクチュエーションひずみ（５つのサンプルの平均）を検出した。弾性材料のヤング率（０．４２ＭＰａ）及び等方性材料を推定する約３．０の誘電率を使用して期待アクチュエーションを計算すると、計算値に対する測定値の差が１９％であることが認識された。この改善は、この例で作製された材料の異方性特性により達成されたものと結論付けられた。
【００８５】
センサー用途で誘電複合体を試験するために、寿命調査を実施した。センサーは、誘電複合体を使用し、電極材料（ELASTOSIL（登録商標）LR3162、Wacker Chemie AG）を適用することにより調製した。各センサーに５層の誘電複合体を使用した。最小１７％、最大５４％の繰り返しひずみを加えながら、静電容量を測定した。７００，０００サイクル後に、センサーに１ｍｍの深さの小さな切れ目を入れて、引裂成長特性を試験した。センサーは、切れ目をセンサーに入れた後（それで、故障が発生した後）に１００，０００サイクルを超えて生き残ったが、非強化の誘電複合体はより速く（約１００サイクルで）故障した。補強層は欠陥を適用した後の急速な破損を抑制したと結論付けられた。
【００８６】
本開示は、以下の番号付き陳述によりさらに規定されうる。
１．圧縮された多孔質膜、
前記圧縮された多孔質膜に少なくとも部分的に侵入しているエラストマー材料、及び、
前記エラストマー層上に配置された導電性材料、
を含む、誘電複合体。
２．前記誘電複合体は約１００μｍ未満の厚さを有する、陳述１記載の複合体。
３．前記圧縮された多孔質膜は横方向に圧縮されているか、機械方向に圧縮されているか、又は、その両方に圧縮されている、陳述１〜２のいずれか１項記載の複合体。
４．前記エラストマー材料はシリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマー、ポリウレタン、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム及びアクリルから選ばれる要素を含む、陳述１〜３のいずれか１項記載の複合体。
５．前記導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子及びグラファイト粒子から選ばれる要素を含む、陳述１〜４のいずれか１項記載の複合体。
６．前記エラストマー材料は約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有する、陳述１〜５のいずれか１項記載の複合体。
７．前記導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有する、陳述１〜６のいずれか１項記載の複合体。
８．前記圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、陳述１〜７のいずれか１項記載の複合体。
９．前記圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む、陳述１〜８のいずれか１項記載の複合体。
１０．前記圧縮された多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びそれらの組み合わせを含む、陳述１〜９のいずれか１項記載の複合体。
１１．スタック構成である、陳述１〜１０のいずれか１項記載の複合体。
１２．巻回構成である、陳述１〜１１のいずれか１項記載の複合体。
１３．圧縮された多孔質膜、
前記圧縮された多孔質膜上に配置された導電性材料、及び、
前記導電性材料を取り囲み、前記圧縮された多孔質膜に少なくとも部分的に侵入しているエラストマー材料、
を含む、誘電複合体。
１４．前記誘電複合体は約１００μｍ未満の厚さを有する、陳述１３記載の複合体。
１５．前記圧縮された多孔質膜は、横方向に圧縮されているか、機械方向に圧縮されているか、又はその両方で圧縮されている、陳述１３及び１４のいずれか１項記載の複合体。
１６．前記エラストマー材料はシリコーン、フルオロシリコーン、ポリウレタン、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム及びアクリルから選ばれる要素を含む、陳述１３〜１５のいずれか１項記載の複合体。
１７．前記導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子及びグラファイト粒子から選ばれる要素を含む、陳述１３〜１６のいずれか１項記載の複合体。
１８．前記エラストマー材料は約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有する、陳述１３〜１７のいずれか１項記載の複合体。
１９．前記導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有する、陳述１３〜１８のいずれか１項記載の複合体。
２０．前記圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、陳述１３〜１９のいずれか１項記載の複合体。
２１．前記圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む、陳述１３〜２０のいずれか１項記載の複合体。
２２．前記圧縮された多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びそれらの組み合わせを含む、陳述１３〜２１のいずれか１項記載の複合体。
２３．スタック構成である、陳述１３〜２２のいずれか１項記載の複合体。
２４．巻回構成である、陳述１３〜２２のいずれか１項記載の複合体。
２５．第一の面及び第二の面を有する圧縮された多孔質膜、
前記圧縮された多孔質膜の前記第一の面の上に配置された第一のエラストマー材料、
前記圧縮された多孔質膜の前記第二の面の上に配置された第二のエラストマー材料、
前記圧縮された多孔質膜とは反対側で前記第一のエラストマー層の上に配置された第一の導電性材料、及び、
前記圧縮された多孔質膜とは反対側で前記第二のエラストマー層の上に配置された第二の導電性材料、
を含む、誘電複合体。
２６．前記誘電複合材は約１００μｍ未満の厚さを有する、陳述２５記載の複合体。
２７．前記圧縮された多孔質膜は、横方向に圧縮され、機械方向に圧縮され、又はその両方に圧縮されている、記述２５及び２６のいずれか１項記載の複合体。
２８．前記第一及び第二のエラストマー材料はシリコーン、フルオロシリコーン、フルオロエラストマー、ポリウレタン、ニトリルゴム、ネオプレンゴム、天然ゴム、ブチルゴム及びアクリルから選ばれる要素を含む、記述２５〜２７のいずれか１項記載の複合体。
２９．前記第一及び第二の導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子及びグラファイト粒子から選ばれる要素を含む、陳述２５〜２８のいずれか１項記載の複合体。
３０．前記第一及び第二のエラストマー材料のそれぞれは、約０．１μｍ〜約１００μｍの厚さを有する、陳述２５〜２９のいずれか１項記載の複合体。
３１．前記第一及び第二の導電性材料のそれぞれは、約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有する、陳述２５〜３０のいずれか１項記載の複合体。
３２．前記圧縮された多孔質膜は、約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、陳述２５〜３１のいずれか１項記載の複合体。
３３．前記圧縮された多孔質膜は、圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む、記述２５〜３２のいずれか１項記載の複合体。
３４．前記圧縮された多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びそれらの組み合わせを含む、陳述２５〜３３のいずれか１項記載の複合体。
３５．誘電複合体の製造方法であって、
多孔質膜を圧縮すること、
エラストマー材料を前記圧縮された多孔質膜の第一の表面に適用して、それにより、前記エラストマー材料を前記圧縮された多孔質膜の前記第一の表面に少なくとも部分的に侵入させること、及び、
前記多孔質膜の反対側の前記エラストマー材料の第二の表面上に導電性材料を配置すること、
を含む、方法。
３６．前記圧縮された多孔質膜は、横方向に圧縮され、機械方向に圧縮され、又はその両方に圧縮される、陳述３５記載の方法。
３７．前記誘電複合体は約１００μｍ未満の厚さを有する、陳述３５〜３６のいずれか１項記載の方法。
３８．前記圧縮された多孔性膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔性ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びその組み合わせを含む、陳述３５〜３７のいずれか１項記載の方法。
３９．前記圧縮された多孔質膜は圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む陳述３５〜３８のいずれか１項記載の方法。
４０．前記圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、陳述３５〜３９のいずれか１項記載の方法。
４１．前記導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子及びグラファイト粒子から選ばれる要素を含む、陳述３５〜４０のいずれか１項記載の方法。
４２．前記導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有する、陳述３５〜４１のいずれか１項記載の方法。
４３．前記エラストマー材料は約１μｍ〜約１００μｍの厚さを有する、陳述３５〜４２のいずれか１項記載の方法。
４４．誘電複合体の製造方法であって、
多孔質膜を圧縮すること、
前記圧縮された多孔質膜の第一の面に第一のエラストマー材料を適用すること、
前記圧縮された多孔質膜の第二の面に第二のエラストマー材料を適用すること、
前記圧縮された多孔質膜とは反対側の前記第一のエラストマー材料上に第一の導電性材料を配置すること、及び、
前記圧縮された多孔質膜とは反対側の前記第二のエラストマー材料上に第二の導電性材料を配置すること、
を含む、方法。
４５．前記圧縮された多孔質膜は延伸ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）膜、延伸変性ＰＴＦＥ膜、ＰＴＦＥの延伸コポリマー、発泡ポリエチレン膜、多孔質ポリプロピレン膜、電界紡糸ナノファイバ膜及びそれらの組み合わせを含む、陳述４４の方法。
４６．前記圧縮された多孔質膜は、圧縮された延伸ポリテトラフルオロエチレン膜を含む、陳述４４〜４５のいずれか１項記載の方法。
４７．前記圧縮された多孔質膜は約０．１μｍ〜約５０μｍの厚さを有する、陳述４４〜４６のいずれか１項記載の方法。
４８．前記導電性材料は導電性金属、導電性ポリマー、導電性インク、カーボンブラック粒子及びグラファイト粒子から選ばれる要素を含む、陳述４４〜４７のいずれか１項記載の方法。
４９．前記導電性材料は約１ｎｍ〜約２０μｍの厚さを有する、陳述４４〜４８のいずれか１項記載の方法。
５０．前記エラストマー材料は約１μｍ〜約１００μｍの厚さを有する、陳述４４〜４９のいずれか１項記載の方法。
５１．前記誘電複合体は約１００μｍ未満の厚さを有する、陳述４４〜５０のいずれか１項記載の方法。
５２．前記圧縮された多孔質膜は横方向に圧縮され、機械方向に圧縮され、又はその両方に圧縮される、陳述４４〜５１のいずれか１項記載の方法。
【００８７】
本出願の発明は、一般的に、そして特定の実施形態に関して上記で記載されてきた。本開示の範囲から逸脱することなく、実施形態において様々な修正及び変更を行うことができることは当業者に明らかであろう。したがって、実施形態は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等形態の範囲内にある限り、本発明の修正形態及び変形形態を包含することが意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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