In line with the recently changing industry, the paradigm of actuator research is shifting to soft actuators with excellent safety and adaptability. Among them, fibrous actuators show various advantages such as flexibility, softness and compliance that can be obtained from a simple seamless structure, and many studies are being conducted. Among them, a fibrous actuator that generates torque through torsional motion by itself can generate large linear displacement be coiling the actuator if necessary. The torsional actuators up to now have the advantage of large rotational displacement or large rotational torque, but most actuators are difficult to use universally because they can be used only under certain conditions and environments, are difficult to control. Therefore, in this study, we intend to develop a high-stength torsional actuator that performs torsional actuation through electrical control despite space constraints in various environments by combining the twsted fiber electrode and the Infiltration of PVC (polyvinyl chloride)-gel. We reinterpretate the anodophilic creep phenomenon that adheres to and spreads toward the anode when voltage is applied to the PVC-gel, and confirmed that the PVC-gel infiltrated into the anode if the anode made of fiber bundles. When a certain twist is applied to the anode of the material, this infiltration causes torsional actuation of the anode. Unlike the existing fibrous torsional actuator research that uses the residual stress of polymer or absorbtion of materials from the outside of the actuator, this novel actuator deforms twisted fiber electrode with PVC-gel actuation, providing repeatability, controllability and versatility.
최근 변화하는 산업과 요구에 맞춰 구동기 연구의 패러다임이 안전성과 적응성이 우수한 소프트 구동기로 이동하고 있다. 그 중 섬유 형태의 구동기는 단순하고 매끄러운 구조에서 얻을 수 있는 유연성과 부드러움, 사용에서의 편리함 등 다양한 장점을 보여 많은 연구가 이루어지고 있다. 그 중에서도 비틀림 운동을 하여 토크를 발생시키는 섬유형 구동기는 그 자체로도, 혹은 필요에 따라 코일 형태로 제작하여 큰 변위를 가지는 선형 구동기로도 쉽게 변형이 가능하다. 하지만 지금까지의 비틀림 구동기는 회전 변위가 크거나 회전 토크가 크다는 장점이 있지만 특정 조건과 환경에서만 사용 가능하거나, 컨트롤이 어렵고, 구동이 느려 범용적으로 사용되기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 섬유꼬임 전극과 PVC(polyvinyl chloride)-gel의 침투 현상을 결합해 다양한 환경에서 공간 제약에도 불구하고 전기 제어를 통해 비틀림 구동을 하는 고강성 구동기를 개발하고자 한다. PVC-gel의 전압 인가 시, 양극 쪽으로 붙어 퍼져나가는 anodophilic creep 현상을 다공성 혹은 미세 섬유 다발로 제작된 양극에 적용할 시, 양극 내부로 PVC-gel이 침투하는 것을 확인하였다. 해당 소재의 양극에 일정한 꼬임을 인가하면 이 침투 현상이 양극의 비틀림 구동을 발생시킨다. 폴리머의 잔류 응력이나 구동기 외부의 재료 흡수를 사용하는 기존 섬유 비틀림 구동기 연구와 달리 구동기 구조에 포함된 PVC-gel 작동으로 꼬인 섬유 전극을 변형하여 독립성, 반복성, 제어 가능성 및 범용성을 가진다.
