[发明专利]电活性致动器、包括其的机械装置以及聚合物电解质

说明书

提供了一种电活性致动器、包括其的机械装置以及聚合物电解质。所述电活性致动器包括聚合物电解质和被构造为向聚合物电解质施加电场的电极，聚合物电解质包括包含导电嵌段和非导电嵌段的自组装嵌段共聚物、与自组装嵌段共聚物形成单一离子导体的化合物以及两性离子。也公开了包括电活性致动器的机械装置和聚合物电解质。

本申请要求于2016年8月11日在韩国知识产权局提交的第10-2016-0102379号韩国专利申请和于2017年3月28日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0039441号韩国专利申请的优先权和权益，以上两件韩国专利申请的所有内容通过引用包含于此。

技术领域

公开了一种电活性致动器、包括其的机械装置以及聚合物电解质。

背景技术

通过响应电而示出可逆机械运动的电活性致动器高度适用于诸如机器人、微型传感器、人造肌肉等的仿生技术。特别地，作为电活性致动器之一的离子聚合物致动器由于低重量、优异的柔性、高机械强度、容易且低成本的制造工艺等而备受关注。

对离子聚合物致动器的重要需求是巨大的操作运动、快速的反应性、低电压的驱动性能和空气中的稳定性。然而，传统的致动器具有在低电压下操作性能显著劣化和对于用于仿生装置来说响应太延迟的问题。另外，由于许多致动器在驱动电压下具有对于电化学稳定性的限制，因此在长时间的操作时致动器的运动迅速劣化。

因此，持续需要具有较高性能的致动器。

发明内容

实施例涉及一种在低驱动电压下具有较快的响应速度和较高的反应性的电活性致动器。

另一实施例涉及一种包括电活性致动器的机械装置，电活性致动器在低驱动电压下具有较快的响应速度和较高的反应性。

又一实施例涉及一种具有高介电常数的聚合物电解质，因此具有高阳离子解离速率。

实施例提供了一种电活性致动器，所述电活性致动器包括聚合物电解质以及被构造为向聚合物电解质施加电场的电极，其中，聚合物电解质包括包含导电嵌段和非导电嵌段的自组装嵌段共聚物、与自组装嵌段共聚物形成单一离子导体的化合物以及两性离子。

自组装嵌段共聚物可以具有层状(LAM)结构、六方柱状(HEX)结构、回转(gyroid，GYR)六方柱状(HEX)结构、回转(GYR)结构或它们的组合。

自组装嵌段共聚物可以具有六方柱状结构。

自组装嵌段共聚物可以包括至少一部分被磺化的苯乙烯嵌段作为导电嵌段。

基于苯乙烯嵌段的结构单元的总摩尔数，苯乙烯嵌段的磺化程度可以为大于或等于大约10mol％。

自组装嵌段共聚物可以包括包含亚烷基重复单元的嵌段作为非导电嵌段。

自组装嵌段共聚物中的每个导电嵌段可以具有大约10kg/mol至大约100kg/mol的重均分子量。

与自组装嵌段共聚物形成单一离子导体的化合物可以是由化学式1表示的化合物、由化学式2表示的化合物或它们的组合：

(化学式1)

(化学式2)

在化学式1和化学式2中，

R¹和R²独立地为氢或者C1至C30直链或支链烷基。

两性离子可以包括磺酸基作为阴离子成分。

两性离子可以由化学式3表示：

(化学式3)