本技術(shù)涉及傳感器和包括該傳感器的電子設(shè)備。具體涉及將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的傳感器。

背景技術(shù)：

期望的是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的傳感器(變換器)例如作為天線、移動(dòng)設(shè)備、人工肌肉以及揚(yáng)聲器的致動(dòng)器應(yīng)用于多種領(lǐng)域。

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1描述了一種介電彈性致動(dòng)器，該介電彈性致動(dòng)器通過(guò)用兩個(gè)柔性電極夾持彈性材料(其楊氏模量是100MPa或以下)而操作機(jī)電傳感器。

非專(zhuān)利文獻(xiàn)2描述了為了在介電彈性致動(dòng)器中提高絕緣破壞耐力，通過(guò)僅僅使用小位移量的區(qū)域而降低電場(chǎng)強(qiáng)度、并且通過(guò)浸沒(méi)到硅油等中減少無(wú)效部分。

專(zhuān)利文獻(xiàn)1描述了將基于植物的炭黑用作導(dǎo)電填充物，該導(dǎo)電填充物混合在導(dǎo)電聚合物復(fù)合材料的母材的復(fù)合物中。而且，還描述了基于植物的炭黑具有中空結(jié)構(gòu)，并且母材的聚合物處于該中空結(jié)構(gòu)的內(nèi)部中。

引用列表

專(zhuān)利文獻(xiàn)

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：JP 2010-53250A

非專(zhuān)利文獻(xiàn)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)1:R.Pelrine,R.Kornbluh,Q.Pei and J.Joseph,SCIENCE 287,5454,(2000)

非專(zhuān)利文獻(xiàn)2:T-G.La and G-K.Lau,Appl.Phys.Lett.102,192905(2013)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

本技術(shù)的目的是提供一種在施加高電壓的時(shí)候具有高絕緣破壞耐力的傳感器以及包括該傳感器的電子設(shè)備。

技術(shù)方案

為了解決上述問(wèn)題，第一技術(shù)提供了一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的傳感器，該傳感器包括：介電層；設(shè)置在該介電層的一個(gè)表面上的第一電極；設(shè)置在該介電層的另一個(gè)表面上的第二電極。在該介電層由于施加在所述第一電極和所述第二電極之間的電壓而出現(xiàn)絕緣破壞之前，所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)變成絕緣體。

第二技術(shù)提供了一種電子設(shè)備，其包括將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的傳感器。該傳感器包括：介電層；設(shè)置在該介電層的一個(gè)表面上的第一電極；設(shè)置在該介電層的另一個(gè)表面上的第二電極。在該介電層由于施加在所述第一電極和所述第二電極之間的電壓而出現(xiàn)絕緣破壞之前，所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)變成絕緣體。

本發(fā)明的技術(shù)效果

如上所述，本技術(shù)可以構(gòu)成一種在施加高電壓時(shí)具有高絕緣破壞耐力的傳感器。

附圖說(shuō)明

圖1是用于描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的介電致動(dòng)器的示例性配置的橫截面視圖。

圖2是用于圖示工作示例1的介電致動(dòng)器中的理論電場(chǎng)強(qiáng)度和面積變換率之間的關(guān)系的圖。

具體實(shí)施方式

本技術(shù)的實(shí)施例或以下列順序進(jìn)行描述。

1介電致動(dòng)器的配置

2介電致動(dòng)器的操作

3介電致動(dòng)器的制造方法

4效果

5變型例

[1介電致動(dòng)器的配置]

如圖1所示，介電致動(dòng)器包括介電層11、設(shè)置在介電層11的一個(gè)表面上的電極12a以及設(shè)置在介電層11的另一個(gè)表面上的電極12b。電極12a直接設(shè)置在介電層11的一個(gè)表面上，并且電極12b直接設(shè)置在介電層11的另一個(gè)表面上。需要注意，盡管未描述，在電極12a和介電層11之間可以設(shè)置連接層，在電極12b和介電層11之間可以設(shè)置連接層。這里，從概念上定義，連接層包括粘接層。電極12a、12b各自經(jīng)由線路13a、13b電連接至電源14。該介電致動(dòng)器是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的傳感器的示例。

盡管圖1圖示的示例中的介電致動(dòng)器具有平板狀，介電致動(dòng)器的形狀不限于此，而可以是卷曲狀等等。介電致動(dòng)器對(duì)于包括預(yù)定波長(zhǎng)帶的光是透明的或者是不透明的。優(yōu)選的是，根據(jù)介電致動(dòng)器所應(yīng)用的對(duì)象來(lái)選擇介電致動(dòng)器是透明的還是不透明的。這里，預(yù)定波長(zhǎng)段例如是可見(jiàn)光的波長(zhǎng)帶，或者是紅外光的波長(zhǎng)帶?？梢?jiàn)光的波長(zhǎng)帶是350nm或以上以及850nm或以下的波長(zhǎng)帶，并且紅外光的波長(zhǎng)帶是850nm或以上1mm或以下的波長(zhǎng)帶。

介電致動(dòng)器是優(yōu)選地用在人工肌肉、醫(yī)療設(shè)備、人口色素、天線、電子設(shè)備、聲變換器(揚(yáng)聲器等等)、康復(fù)設(shè)備、機(jī)器人、機(jī)器人套件、微型設(shè)備、手移動(dòng)校正模塊、振動(dòng)器等等中的設(shè)備。電子設(shè)備例如是個(gè)人電腦、移動(dòng)設(shè)備、移動(dòng)電話、平板電腦、顯示設(shè)備、攝像設(shè)備、音頻設(shè)備、游戲機(jī)等等，但是不限于此。

(介電層)

介電層11是可伸縮的。介電層11例如具有膜狀，但是不特別限定于該形狀。這里，從概念的定義來(lái)看，膜狀包括片狀和板狀。介電層11例如包括作為絕緣可伸縮材料的絕緣彈性體。介電層11例如可包括作為絕緣可伸縮材料的膠體等等。如有必要，介電層11可包括添加劑。例如，交聯(lián)劑、塑化劑、抗老化劑、表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑、加強(qiáng)劑、著色劑等等中的一個(gè)或者多個(gè)可以用作添加劑。例如，硅樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂以及聚氨酯樹(shù)脂中的一個(gè)或者多個(gè)可以用作絕緣彈性體。預(yù)應(yīng)力可以施加在介電層11上。優(yōu)選的是，介電層11的楊氏模量是100MPa或以下。優(yōu)選的是，介電層11的介電常數(shù)等于或者大于2。

(電極)

電極12a、12b設(shè)置的方式是：電極12a、12b的主表面相互面對(duì)，并且介電層11設(shè)置于電極12a、12b的主表面之間。電極12a、12b是可伸縮的。于是，電極12a、12b可以隨著介電層11的變形而變形。電極12a、12b各自可具有整體或者基本上整體上覆蓋介電層11的兩個(gè)表面的薄膜狀，并且可以具有預(yù)定圖案。預(yù)定圖案例如是諸如條形、點(diǎn)狀、柵格(矩陣)、同心圓以及螺旋狀等的圖案。電極12a、12b例如具有膜狀或者薄膜狀，但是不特別限定于這些形狀。

電極12a、12b包括導(dǎo)電粒子以及粘接劑(如有必要)。優(yōu)選的是，電極12a、12b包括粘接劑時(shí)，導(dǎo)電粒子分散到該粘接劑中。如有必要，電極12a、12b還可以進(jìn)一步包括添加劑。優(yōu)選的是，在表面上包括大量孔隙的多孔碳顆粒被用作導(dǎo)電粒子。多孔碳顆粒在表面上包括孔徑(大小)優(yōu)選為2nm或以上和100nm或以下，更優(yōu)選為2nm或以上和50nm或以下，再優(yōu)選為4nm或以上和20nm或以下的中孔。除了中孔以外，多孔碳顆粒在表面上還包括孔徑優(yōu)選為小于2nm，更優(yōu)選地為0.5nm或以上和小于2nm的微孔。優(yōu)選的是，包括微孔和中孔的多孔碳顆粒包括孔徑為0.5nm或以上和小于2nm的微孔以及孔徑為4nm或以上和20nm或以下的中孔。

在表面上具有或以上孔徑的孔隙的多孔碳顆粒例如是生物炭。優(yōu)選的是，生物炭是由源于植物的材料的原材料制成，其中，硅的含量是5wt％或以上，并且通過(guò)氮BET方法的比表面積的值是10m²/g或以上，并且包括含量為1wt％或以下的硅，并且通過(guò)BJH方法和MP方法孔體積為0.1cm³/g或以上(參考JP2008-273816A)。

中孔的孔徑例如可以基于BJH方法從相對(duì)于孔徑的孔體積變化率計(jì)算為孔隙的分布。BJH方法是廣泛用作孔徑分布分析方法的方法。當(dāng)基于BJH方法進(jìn)行孔徑分布分析時(shí)，首先，通過(guò)吸收氮作為吸附分子，并且從多孔碳顆粒解析氮，計(jì)算出解析等溫線。然后，基于算出的解析等溫線，從孔隙被填充有吸附分子(例如氮)的狀態(tài)開(kāi)始以逐步方式吸收并且解析吸附分子時(shí)，求出吸附層的厚度，并且算出隨后產(chǎn)生的孔洞的內(nèi)徑(核半徑的兩倍)，然后基于公式(1)算出孔隙半徑r_p，并且基于公式(2)算出孔體積。然后，通過(guò)從孔隙半徑和孔隙體積畫(huà)出相對(duì)于孔徑(2rp)的孔隙體積變化率(dV_p/dr_p)，獲得孔徑分布曲線(參見(jiàn)the manual of BELSORP-mini and BELSORP analysis software produced by BEL Japan Inc.,pp.85-88)。

r_p＝t+r_k (1)

V_pn＝R_n·dV_n-R_n·dt_n·c·ΣA_pj (2)

其中

R_n＝r_pn²/(r_kn-1+dt_n)² (3)

這里，

r_p是孔隙半徑；

r_k是當(dāng)厚度為t的吸附層在壓力下被吸附在孔隙半徑為r_p的孔隙的內(nèi)壁上時(shí)的核半徑(內(nèi)徑/2)；

V_pn是當(dāng)?shù)趎次氮吸收和解析發(fā)生時(shí)的孔隙體積；

dV_n是此時(shí)的變化量；

dt_n是當(dāng)?shù)牡趎次吸收和解析發(fā)生時(shí)的吸附層的厚度tn的變化量；

r_kn是此時(shí)的核半徑；

c是固定值；并且

r_pn是當(dāng)?shù)牡趎次吸收和解析發(fā)生時(shí)的孔隙半徑。而且，ΣA_pj表示了孔隙的壁表面的面積從j＝1到j(luò)＝n-1時(shí)的積分值。

微孔的孔徑例如可以基于MP方法從相對(duì)于孔徑的孔體積變化率計(jì)算為孔隙的分布。當(dāng)通過(guò)MP方法進(jìn)行孔徑分布分析時(shí)，首先，通過(guò)將氮吸收到多孔碳顆粒上，計(jì)算吸收等溫線。然后，將吸收等溫線轉(zhuǎn)換(t繪圖)為相對(duì)于吸附層的厚度t的孔隙體積。然后，可以基于曲率(相對(duì)于吸附層的厚度t的變化量的孔隙體積的變化量)獲得孔徑分布曲線(參見(jiàn)the manual of BELSORP-mini and BELSORP analysis software produced by BEL Japan Inc.,pp.72-73and 82)。

在JIS Z8831-2:2010“Pore size distribution and porosity of solid materials-Part 2:Analysis of mesopores and macropores by gas adsorption”和JIS Z8831-3:2010“Pore size distribution and porosity of solid materials-Part 3:Analysis of micropores by gas adsorption”中規(guī)定的非局部密度功能方法(NLDFT方法)中，BEL Japan Inc生產(chǎn)的與自動(dòng)比表面積和孔徑分布測(cè)量設(shè)備配合使用的軟件“BELSORP-MAX”用作分析軟件。作為前提條件，將炭黑(CB)假定為模型中的柱狀，并且孔徑分布參數(shù)的分布函數(shù)設(shè)定為“no-assumption”，并且對(duì)獲得的分布數(shù)據(jù)進(jìn)行十次平滑化。

多孔碳顆粒的平均顆粒直徑優(yōu)選為20μm或以下，更優(yōu)選為1μm或以上20μm或以下。這里，平均顆粒直徑計(jì)算如下。首先，通過(guò)使用掃描電子顯微鏡(SEM)拍攝導(dǎo)電粒子的SEM圖像。然后，從SEM圖像任意地選出10個(gè)導(dǎo)電粒子，并且通過(guò)使用圖像分析軟件測(cè)量那些粒子的粒子直徑。這里，粒子直徑意味著粒子的最大伸縮長(zhǎng)度(即最大粒子直徑)。對(duì)十個(gè)SEM圖像執(zhí)行該步驟，并且簡(jiǎn)單地對(duì)獲得的粒子直徑進(jìn)行平均(算術(shù)平均)從而計(jì)算出平均粒子直徑。

優(yōu)選的是，多孔碳顆粒的縱橫比是10或以下。這里，縱橫比計(jì)算如下。首先，通過(guò)使用SEM拍攝導(dǎo)電粒子的SEM圖像。然后，使用圖像分析軟件從SEM圖像中任意選出10個(gè)導(dǎo)電粒子，并且測(cè)量這些粒子在長(zhǎng)軸方向(主方向)的直徑以及在短軸方向(次方向)的直徑。這里，在長(zhǎng)軸方向的直徑意味著粒子的最大伸縮長(zhǎng)度(即最大粒子直徑)，在短軸方向的直徑意味著在垂直于主軸的方向上最長(zhǎng)的部分的長(zhǎng)度。為了簡(jiǎn)單地對(duì)在長(zhǎng)軸方向上獲得的直徑和在短軸方向上的直徑求平均(算術(shù)平均)，從而計(jì)算出在長(zhǎng)軸方向上的平均直徑以及在短軸方向上的平均直徑，對(duì)十個(gè)SEM圖像進(jìn)行該步驟。接下來(lái)，計(jì)算出的在長(zhǎng)軸方向上的平均直徑(平均主直徑)與在短軸方向上的平均直徑(平均次直徑)的比例計(jì)算為縱橫比(即：(長(zhǎng)軸方向上的平均直徑/在短軸方向上的平均直徑))。

例如，彈性體被用作粘接劑。例如，硅樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂、聚氨酯樹(shù)脂等等中的一個(gè)或者多個(gè)可被用作彈性體。

[2介電致動(dòng)器的操作]

下面，將要描述根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的介電致動(dòng)器的操作的示例。

(在施加額定電壓時(shí)的操作)

當(dāng)在電極12a、12b二者之間施加額定電壓時(shí)，通過(guò)庫(kù)侖力將吸引力作用于電極12a、12b上。從而，位于電極12a、12b之間的介電層11在厚度方向上被按壓，從而變薄，并且在面內(nèi)方向上伸縮。從而，介電致動(dòng)器在介電層11的厚度方向上以及面內(nèi)方向上提供驅(qū)動(dòng)力。

(在施加過(guò)大電壓時(shí)的操作)

在介電層11由于施加在電極12a、12b之間的電壓而出現(xiàn)絕緣破壞之前，電極12a、12b變成絕緣體。具體地，當(dāng)諸如尖峰電壓的過(guò)高電壓施加在電極12a、12b之間時(shí)，在介電層11的絕緣破壞之前，由于阻抗的急劇上升，電極12a、12b變成絕緣體。而且，當(dāng)電極12a、12b之間的施加電壓從過(guò)高電壓返回至額定電壓時(shí)，或者當(dāng)電極12a、12b之間的過(guò)高電壓停止施加時(shí)，電極12a、12b的阻抗降低，并且電極12a、12b從絕緣體返回至導(dǎo)體。

例如，當(dāng)施加電壓使得電極12a、12b之間的電場(chǎng)強(qiáng)度為100[MV/m]或以上時(shí)，電極12a、12b變成絕緣體。已經(jīng)變成絕緣體的電極12a、12b的表面阻抗優(yōu)選為1Mω/□或以上，更優(yōu)選為10MΩ/□或以上，再優(yōu)選為100MΩ/□或以上。

如上所述，在施加過(guò)高電壓的時(shí)候，在介電層11出現(xiàn)絕緣破壞之前，電極由于阻抗急劇上升而變成絕緣體，這沒(méi)有明顯的原因，但是該原因可以猜測(cè)如下?？梢圆聹y(cè)，當(dāng)過(guò)高電壓施加在電極12a、12b之間時(shí)，由于電極12a、12b的伸縮，電極12a、12b中包括的多孔碳顆粒之間的接觸點(diǎn)和/或其中集合有多個(gè)多孔碳顆粒的顆粒組(例如聚集)之間的接觸點(diǎn)在介電層11出現(xiàn)絕緣破壞之前急劇下降。而且，可以猜測(cè)，接觸點(diǎn)的急劇下降是由于特定的多孔碳顆粒(生物炭)的結(jié)構(gòu)。

[3介電致動(dòng)器的制造方法]

下面，將要描述根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例的介電致動(dòng)器的制造方法的示例。

首先，導(dǎo)電粒子被添加并且分散到溶劑中，并且從而制備用于形成電極的涂料的導(dǎo)電墨。如有必要，粘接劑和/或添加劑也可以添加到溶劑中。例如，有必要，為了改善針對(duì)介電層11的涂覆性以及組合物的適用期，可以添加諸如表面活性劑、粘度調(diào)節(jié)劑以及分散劑的添加劑。優(yōu)選的是，攪拌、超聲波分散、珠散、揉捏、均質(zhì)處理等等可以用作分散方法。

可以使用分散導(dǎo)電粒子的任何溶劑，并且該溶劑不作具體限定。例如列出了水、乙醇、甲乙酮、異丙醇、丙酮、酮(環(huán)己酮、環(huán)戊酮)、烴(己烷)、酰胺(DMF)、硫化物(DMSO)、丁基溶纖劑、丁基三甘醇、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、乙二醇單乙醚、乙二醇單丙醚、乙二醇單異丙醚、二甘醇單丁醚、二甘醇單乙醚、二甘醇單甲醚、二甘醇二乙醚、二丙二醇單甲醚、三丙二醇單甲醚、丙二醇單丁醚、丙二醇異丙基醚、二丙二醇異丙基醚、三丙二醇異丙基醚、甲基二醇、萜品醇、丁基卡必醇乙酸酯等。

然后，通過(guò)使用如上制備的導(dǎo)電墨，在介電層11的一個(gè)表面上形成涂覆膜。涂覆膜的形成方法不作具體限定，并且考慮到物理屬性、便利性、生產(chǎn)成本等等，濕膜形成方法是優(yōu)選的。例如，諸如涂覆法、噴涂法以及打印法的眾所周知的方法可以用作濕膜形成方法。涂覆法不限于此，并且可以使用眾所周知的涂覆法。眾所周知的涂覆法例如是微凹版涂覆法、線棒涂覆法、直接凹版涂覆法、模板涂覆法、浸漬法、噴涂法、反向輥涂覆法、簾涂覆法、逗號(hào)涂覆法、刀涂覆法、旋涂法等等。印刷法例如是凸版印刷法、膠版印刷法、凹版印刷法、凹印法、橡膠板印刷法、絲網(wǎng)印刷法、噴墨印刷法等等。

然后，通過(guò)干燥形成于介電層11的一個(gè)表面上的涂覆膜而使得溶劑蒸發(fā)。干燥條件不作具體限定，并且可以是自然干燥和通過(guò)加熱干燥中的任何一種。從而，電極12a形成于介電層11的表面上。

然后，與形成于介電層11的一個(gè)表面上的電極12a的方式一樣，電極12b形成于介電層11的另一個(gè)表面上。如上所述，獲得目標(biāo)介電致動(dòng)器。

盡管，在介電致動(dòng)器的制備方法的上述示例中，已經(jīng)描述了一個(gè)示例，其中，電極12a形成于介電層11的一個(gè)表面上，然后，電極12b形成于介電層11的另一個(gè)表面上，介電致動(dòng)器的制備方法不限于該示例。例如，通過(guò)使用導(dǎo)電墨在介電層11的兩個(gè)表面上同時(shí)形成涂覆膜，并且然后通過(guò)同時(shí)地或者順序地干燥那些涂覆膜而制備電極12a、12b。而且，可以提前將電極12a、12b制備為自支撐膜(諸如綠片)，并且經(jīng)由粘接層將那些電極12a、12b分別粘接在介電層11的兩個(gè)表面上。

[4效果]

根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，當(dāng)諸如尖峰電壓的過(guò)高電壓(例如幾千伏)施加在電極12a、12b之間時(shí)，在介電層11出現(xiàn)絕緣破壞之前，電極12a、12b由于阻抗的急劇上升而變成絕緣體。而且，當(dāng)電極12a、12b之間的施加電壓從過(guò)高電壓返回至額定電壓時(shí)，或者當(dāng)電極12a、12b之間的過(guò)高電壓停止施加時(shí)，電極12a、12b的阻抗降低，從而電極12a、12b返回至導(dǎo)體。于是，甚至當(dāng)諸如尖峰電壓的過(guò)高電壓施加在電極12a、12b之間時(shí)，防止了介電層11的絕緣破壞，并且可以防止介電致動(dòng)器的故障和毀壞。而且，可以提高介電致動(dòng)器的工作壽命。

[5變型例]

盡管在上述實(shí)施例中描述了一種配置示例，其中，當(dāng)施加過(guò)高電壓時(shí)，在介電層出現(xiàn)絕緣破壞之前，設(shè)置在介電層的兩個(gè)表面上的兩個(gè)電極由于阻抗的急劇上升而變成絕緣體，本技術(shù)不限于此。即，可以是這樣的配置，其中，當(dāng)施加過(guò)高電壓時(shí)，在介電層出現(xiàn)絕緣破壞之前，設(shè)置在介電層的兩個(gè)表面上的兩個(gè)電極之一由于阻抗的急劇上升而變成絕緣體。

而且，盡管在上述實(shí)施例中已經(jīng)描述了一個(gè)示例，其中的介電致動(dòng)器具有單層結(jié)構(gòu)，介電致動(dòng)器可以具有交替重復(fù)地疊放電極和介電層的疊層結(jié)構(gòu)。

[工作示例]

下面，結(jié)合工作示例具體地描述本技術(shù)，但是本技術(shù)不僅僅限于這些工作示例。

在本工作示例中，通過(guò)上述實(shí)施例中描述的方法計(jì)算生物炭的孔徑、平均顆粒直徑以及縱橫比。

[工作示例1]

首先，制備出生物炭(BC)的粉末。所使用的生物炭由源于植物的材料的原材料制成，其中，硅的含量是5wt％或以上，并且包括孔徑為2nm或以下的微孔以及孔徑為2nm或以上50nm或以下的中孔，并且平均顆粒直徑為20μm或以下，并且縱橫比為10或以下。

然后，通過(guò)在作為介電彈性膜(介電層)的丙烯酸樹(shù)脂膜的兩個(gè)表面上涂覆制備好的生物炭粉末而形成電極。如上所述，獲得目標(biāo)介電彈性致動(dòng)器。

[對(duì)比示例1]

除了代替生物炭的粉末而使用蒸汽生長(zhǎng)碳纖維(VGCF)之外，可以以與工作示例1相同的方式獲得介電彈性致動(dòng)器。

[對(duì)比示例2]

除了代替生物炭的粉末而使用廚房黑(KB)之外，可以以與工作示例1相同的方式獲得介電彈性致動(dòng)器。

(評(píng)價(jià))

針對(duì)上述獲得的工作示例1和對(duì)比示例1、2的介電彈性致動(dòng)器進(jìn)行下面的評(píng)價(jià)。

(面積變化率)

測(cè)量介電彈性致動(dòng)器的面積變化率相對(duì)于理論電場(chǎng)強(qiáng)度的變化。結(jié)果如圖2所示。這里，理論電場(chǎng)強(qiáng)度意味著從施加于介電彈性致動(dòng)器的電壓(電源電壓)計(jì)算出的電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度，并且與真實(shí)電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度(下面稱(chēng)之為“真實(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度”)做出區(qū)分。

(表面阻抗)

通過(guò)四個(gè)探頭方法來(lái)測(cè)量表面阻抗相對(duì)于介電彈性致動(dòng)器的面積變化率的變化。

下面披露上述評(píng)價(jià)結(jié)果。

在工作示例1的介電彈性致動(dòng)器中，在理論電場(chǎng)強(qiáng)度從0[Mv/m]到100[Mv/m]的范圍內(nèi)，面積變化率隨著理論電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加。另一方面，在理論電場(chǎng)強(qiáng)度從100[Mv/m]到300[Mv/m]的范圍內(nèi)，面積變化率相對(duì)于理論電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而基本上保持恒定。而且，在工作示例1的介電彈性致動(dòng)器中，電極的表面阻抗隨著面積變化率的增加而增加，并且超出測(cè)量設(shè)備的測(cè)量范圍(MΩ級(jí))。

由于或以下原因考慮上述趨勢(shì)。即，可以認(rèn)為，在理論電場(chǎng)強(qiáng)度從100[Mv/m]到300[Mv/m]的范圍內(nèi)，生物炭制成的電極用作導(dǎo)體，于是真實(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度上升，并且面積變化率隨著理論電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而增加。另一方面，在理論電場(chǎng)強(qiáng)度從100[Mv/m]到300[Mv/m]的范圍內(nèi)，生物炭制成的電極不用作導(dǎo)體，并且保持在理論電場(chǎng)強(qiáng)度到達(dá)100[Mv/m]之前累積的電荷。于是，即使理論電場(chǎng)強(qiáng)度增加，真實(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度保持基本上恒定值，于是面積變化率也基本上保持恒定值。

和工作示例1的介電彈性致動(dòng)器相比，在對(duì)比例1、2的介電彈性致動(dòng)器中，不存在面積變化率相對(duì)于理論電場(chǎng)強(qiáng)度的增加基本上恒定的電場(chǎng)強(qiáng)度區(qū)域，并且面積變化率隨著理論電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而快速增加。而且，在對(duì)比例1、2的介電彈性致動(dòng)器中，電極的表面阻抗相對(duì)于面積變化率的增加沒(méi)有明顯增加，并且保持電極的電導(dǎo)率。

認(rèn)為上述趨勢(shì)是由于以下原因。即，可以認(rèn)為無(wú)論理論電場(chǎng)強(qiáng)度的范圍如何，VGCF或者KB制成的電極用作導(dǎo)體，于是，真實(shí)電場(chǎng)強(qiáng)度隨著理論電場(chǎng)強(qiáng)度的增加而持續(xù)上升，并且保持面積變化率的增加。

上面，已經(jīng)具體地描述了本技術(shù)的實(shí)施例、示例性變型例以及工作示例，但是本技術(shù)不限于上述實(shí)施例、示例性變型例以及工作示例，但是基于本技術(shù)的技術(shù)構(gòu)思可以進(jìn)行各種變化。

例如，在上述實(shí)施例、示例性變化例以及工作示例中的配置、方法、步驟、形狀、材料以及數(shù)值僅僅是示例，如有必要，可以使用不同的配置、方法、步驟、形狀、材料、數(shù)值等等。

而且，在上述實(shí)施例、示例性變化例以及工作示例中的配置、方法、步驟、形狀、材料以及數(shù)值可以相互組合，只要不偏離本技術(shù)的精神即可。

另外，本技術(shù)還可以配置如下：

(1)一種將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的傳感器，所述傳感器包括：

介電層；

第一電極，其設(shè)置于所述介電層的一個(gè)表面上；

第二電極，其設(shè)置于所述介電層的另一個(gè)表面上，

其中，通過(guò)施加在所述第一電極和所述第二電極之間的電壓，在所述介電層出現(xiàn)絕緣破壞之前，所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)變成絕緣體。

(2)根據(jù)(1)所述的傳感器，其中

所述第一電極和所述第二電極中的至少一個(gè)包括多孔碳顆粒。

(3)根據(jù)(2)所述的傳感器，其中

所述多孔碳顆粒在表面上包括各自具有2nm或以上、100nm或以下的孔徑的孔隙。

(4)根據(jù)(3)所述的傳感器，其中

所述多孔碳顆粒在所述表面上還包括各自具有0.5nm或以上、小于2nm的孔徑的孔隙。

(5)根據(jù)(2)所述的傳感器，其中

所述多孔碳顆粒包括各自具有0.5nm或以上、小于2nm的孔徑的孔隙以及各自具有4nm或以上、20nm或以下的孔徑的孔隙。

(6)根據(jù)(2)～(5)中的任一項(xiàng)所述的傳感器，其中

所述多孔碳顆粒的平均顆粒直徑為1μm或以上、20μm或以下。

(7)根據(jù)(2)～(6)中的任一項(xiàng)所述的傳感器，其中

所述多孔碳顆粒的縱橫比是10或以下。

(8)根據(jù)(2)～(7)中的任一項(xiàng)所述的傳感器，其中

所述多孔碳顆粒由源于植物的材料的原材料制成，其中的硅含量是5質(zhì)量％或以上。

(9)根據(jù)(2)～(8)中的任一項(xiàng)所述的傳感器，其中

所述多孔碳顆粒是生物炭。

(10)根據(jù)(2)～(9)中的任一項(xiàng)所述的傳感器，其中

所述第一電極和所述第二電極還包括粘接劑。

(11)根據(jù)(1)～(10)中的任一項(xiàng)所述的傳感器，還包括：

第一粘接層，其設(shè)置于所述第一電極和所述介電層之間；以及

第二粘接層，其設(shè)置于所述第二電極和所述介電層之間。

(12)一種電子設(shè)備，其包括：

根據(jù)(1)～(11)中的任一項(xiàng)所述的傳感器。

附圖標(biāo)記列表

11 介電層

12A、12b 電極

13A、13b 線路

14 電源。