(57)【要約】【課題】低電圧で大きく変位することが可能な刺激応答性化合物、変形材料、および、それらを用いたアクチュエーターを提供すること。【解決手段】本発明の刺激応答性化合物は、酸化還元反応によって分子構造が変形する、少なくとも一つの変形部と、炭素材料で構成された、少なくとも一つの電子伝達部とを有し、前記変形部と前記電子伝達部とが結合したものであることを特徴とする。前記電子伝達部を、複数有するものが好ましい。前記変形部を、複数有するものが好ましい。前記変形部と前記電子伝達部とは、エステル基を介して結合しているものが好ましい。前記電子伝達部は、カーボンナノチューブを含むものであるのが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化還元反応によって分子構造が変形する、少なくとも一つの変形部と、
炭素材料で構成された、少なくとも一つの電子伝達部とを有し、
前記変形部と前記電子伝達部とが結合したものであることを特徴とする刺激応答性化合物。
【請求項２】
前記電子伝達部を複数有する請求項１に記載の刺激応答性化合物。
【請求項３】
前記変形部を複数有する請求項２に記載の刺激応答性化合物。
【請求項４】
前記変形部と前記電子伝達部とは、エステル基を介して結合している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の刺激応答性化合物。
【請求項５】
前記電子伝達部は、カーボンナノチューブを含むものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の刺激応答性化合物。
【請求項６】
前記変形部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
第１のユニットＣと、
第２のユニットＣとを有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、還元反応によって結合し、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣが、前記電子伝達部に結合している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の刺激応答性化合物。
【請求項７】
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、芳香族性を有する環構造を含むものである請求項６に記載の刺激応答性化合物。
【請求項８】
前記第１のユニットＣは、前記第１の基の第３の結合部位に配置されたものであり、
前記第２のユニットＣは、前記第２の基の第４の結合部位に配置されたものである請求項６または７に記載の刺激応答性化合物。
【請求項９】
前記第１のユニットＣは、前記第１のユニットＢに結合したものであり、
前記第２のユニットＣは、前記第２のユニットＢに結合したものである請求項６または７に記載の刺激応答性化合物。
【請求項１０】
前記ユニットＡは、下記式（１）、下記式（２）、下記式（３）からなる群から選択される１種である請求項６ないし９のいずれか１項に記載の刺激応答性化合物。
【化１】
2014129304.tif 000030
【請求項１１】
前記第１のユニットＢおよび前記第２のユニットＢは、下記式（４）で表される基である請求項６ないし１０のいずれか１項に記載の刺激応答性化合物。
【化２】
2014129304.tif 000031
【請求項１２】
請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の刺激応答性化合物を含むことを特徴とする変形材料。
【請求項１３】
請求項１２に記載の変形材料を用いて製造されたことを特徴とするアクチュエーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、刺激応答性化合物、変形材料およびアクチュエーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野やマイクロマシン分野等において、小型のアクチュエーターの必要性が高まっている。
このような小型のアクチュエーターは、小型であるとともに、低電圧で駆動することが求められている。このような低電圧化を実現するために種々の試みが行われている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来のアクチュエーターでは、駆動電圧を十分に低くすることができておらず、変形をさせるのに高い電圧が必要であった。また、従来のアクチュエーターでは、変形量（変位量）を十分に大きなものとすることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６２４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、低電圧で大きく変位することが可能な刺激応答性化合物を提供すること、低電圧で大きく変位することが可能な変形材料を提供すること、また、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の刺激応答性化合物は、酸化還元反応によって分子構造が変形する、少なくとも一つの変形部と、
炭素材料で構成された、少なくとも一つの電子伝達部とを有し、
前記変形部と前記電子伝達部とが結合したものであることを特徴とする。
これにより、応答速度がより速く、低電圧でより大きく変位することが可能な刺激応答性化合物を提供することができる。
【０００６】
本発明の刺激応答性化合物では、前記電子伝達部を複数有することが好ましい。
これにより、電子の授受の効率をより高めることができ、より応答速度が速い刺激応答性化合物を得ることができる。
本発明の刺激応答性化合物では、前記変形部を複数有することが好ましい。
これにより、比較的低い電圧で、刺激応答性化合物の変形（変位）の度合いをさらに大きくすることができる。
【０００７】
本発明の刺激応答性化合物では、前記変形部と前記電子伝達部とは、エステル基を介して結合していることが好ましい。
これにより、電子伝達部と変形部とをより容易に結合することができる。その結果、電子伝達部で受けた電子を、変形部に、さらに効率よく伝達することができ、刺激応答性化合物の応答速度をさらに向上させることができる。
本発明の刺激応答性化合物では、前記電子伝達部は、カーボンナノチューブを含むものであることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性をより優れたものとすることができる。また、変位量が特に大きい刺激応答性化合物を得ることができる。
【０００８】
本発明の刺激応答性化合物では、前記変形部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
第１のユニットＣと、
第２のユニットＣとを有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、還元反応によって結合し、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣが、前記電子伝達部に結合していることが好ましい。
これにより、より速くかつより円滑な変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
【０００９】
本発明の刺激応答性化合物では、前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、芳香族性を有する環構造を含むものであることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性が特に優れたものとなる。
本発明の刺激応答性化合物では、前記第１のユニットＣは、前記第１の基の第３の結合部位に配置されたものであり、
前記第２のユニットＣは、前記第２の基の第４の結合部位に配置されたものであることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物の応答速度をさらに速くすることが可能となる。
【００１０】
本発明の刺激応答性化合物では、前記第１のユニットＣは、前記第１のユニットＢに結合したものであり、
前記第２のユニットＣは、前記第２のユニットＢに結合したものであることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物の変形量（変位量）をさらに大きなものとすることができる。
【００１１】
本発明の刺激応答性化合物では、前記ユニットＡは、下記式（１）、下記式（２）、下記式（３）からなる群から選択される１種であることが好ましい。
【化１】
2014129304.tif 000002
これにより、より速くかつより円滑な変形（変位）が可能となり、変形材料はより低電圧で駆動するものとなる。
【００１２】
本発明の刺激応答性化合物では、前記第１のユニットＢおよび前記第２のユニットＢは、下記式（４）で表される基であることが好ましい。
【化２】
2014129304.tif 000003
これにより、反応条件を調整することで、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ同士が、可逆的に結合を形成・切断することがさらに容易となる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつより低電圧での変形が可能となる。
【００１３】
本発明の変形材料は、本発明の刺激応答性化合物を含むことを特徴とする。
これにより、応答性に優れ、低電圧で大きく変位することが可能な変形材料を提供することができる。
本発明のアクチュエーターは、本発明の変形材料を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、応答性に優れ、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る本発明の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図２】第２実施形態に係る本発明の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図３】第３実施形態に係る本発明の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図４】第４実施形態に係る本発明の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。
【図５】本発明の刺激応答性化合物を用いたアクチュエーターの一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《刺激応答性化合物の第１実施形態》
まず、本発明の刺激応答性化合物の第１実施形態について詳細に説明する。
図１は、第１実施形態に係る本発明の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図１中、○および□は官能基（原子団）を意味し、線は結合を意味する。
【００１６】
刺激応答性化合物は、刺激によって、分子の立体構造を変形（変位）させる機能を有する化合物のことを指す。刺激応答性化合物は、アクチュエーター等の駆動部を構成する化合物である。
本発明の刺激応答性化合物は、酸化還元反応により、分子の立体構造が変わるものであり、分子鎖が伸縮する機能を有する。
【００１７】
本実施形態の刺激応答性化合物は、図１に示すように、酸化還元反応によって分子構造が変形する変形部と、電子を変形部に授受する電子伝達部とが結合したものである。
変形部は、回転軸として機能する結合を有し、当該結合の一端に位置する第１の基（図中、Ａ１）と、結合の他端に位置する第２の基（図中、Ａ２）とを有するユニットＡと、第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢ（図中、Ｂ１）と、第２の基の第２の結合部位に配置された第２のユニットＢ（図中、Ｂ２）と、第１の基の第３の結合部位に配置された第１のユニットＣ（図中、Ｃ１）と、第２の基の第４の結合部位に配置された第２のユニットＣ（図中、Ｃ２）と、を備えている。
【００１８】
ユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合の両端にそれぞれ第１の基および第２の基が結合している。そして、当該結合を軸に回転可能となっている。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、下記式（１）、下記式（２）および下記式（３）からなる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００１９】
【化３】
2014129304.tif 000004
【００２０】
第１のユニットＢは、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に結合している。また、第２のユニットＢは、ユニットＡの第２の基の第２の結合部位に結合している。
また、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢは、ユニットＢ同士で還元反応によって結合を形成する基である。すなわち、第１のユニットＢと第２のユニットＢとは、図１（ｂ）に示すように、電子を受け取る（還元される）ことにより結合する。また、第１のユニットＢと第２のユニットＢとは、図１（ａ）に示すように、電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する。このように、酸化還元反応により分子の立体構造を変化させることができる。このような酸化還元反応は、例えば、電圧を印加することにより、進行させることができ、電圧の印加を止めることで、酸化還元反応を止めることができる。
【００２１】
ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）で還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、下記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を変更することで、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ同士が、可逆的に結合を形成・切断することが容易となる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００２２】
【化４】
2014129304.tif 000005
【００２３】
また、ユニットＣは、ユニットＡおよびユニットＢと、電子伝達部とを繋ぐ機能を有するものである。
本実施形態では、第１のユニットＣは、ユニットＡの第１の基の第３の結合部位に結合している。また、第２のユニットＣは、ユニットＡの第２の基の第４の結合部位に結合している。これにより、刺激応答性化合物の応答速度を特に速いものとすることができる。
また、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣは、それぞれ、ユニットＡが結合している箇所とは反対側の端部で、電子伝達部と結合している。また、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣは、それぞれ異なる電子伝達部と結合している。
【００２４】
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）としては、直鎖状をなすものであってもよいが、環状をなす環構造を有するものが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性をより優れたものとすることができる。
環構造としては、例えば、芳香族性を有する環構造や、芳香族性を有しない脂環構造のものが挙げられる。また、炭化水素のみからなる環構造や、環を構成する元素が炭素だけでなく異原子を環内に含む複素環構造が挙げられる。また、単環構造、縮合環構造、架橋環構造、スピロ環構造、環集合構造等が挙げられる。このような、環構造としては、具体的には、シクロペンタン、シクロペンタン等のシクロパラフィン、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオレフィン、ベンゼン、チオフェン、ピロール、チアゾール、ピリジン、ピペリジン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、ビフェニル、ｐ−テルフェニル、２，２−ビチオフェン、アダマンタン、インデン、ナフタリン、テトラリン、インドール、キノリン等が挙げられる。
【００２５】
これらの中でも特に、芳香族性を有する環構造を有するものが好ましく、ベンゼン、チオフェン、ピロール、チアゾール、ピリジンおよびピリジン等の単環式の芳香族性を有する環構造のものが好ましく、ベンゼンであるのがさらに好ましい。これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性をより優れたものとすることができる。また、刺激応答性化合物の製造時において、変形部と電子伝達部とを容易に結合することができる。また、酸化還元反応の際に、立体障害（回転障壁）が生じるのを抑制することができる。その結果、刺激応答性化合物の運動速度がより速くなる。
【００２６】
また、ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）としては、ユニットＡと結合することで、ユニットＡとユニットＣとで共役系を形成するものが好ましく、例えば、共役二重結合を有する環式構造のもの、１，３−ブタジエン等の共役二重結合を有する鎖式構造のもの、ジアセチレン等の共役三重結合を有する鎖式構造のもの等が挙げられる。これにより、刺激応答性化合物内での、電子の移動がよりスムーズとなることで、分子の立体構造をより容易に変化させることができる。
【００２７】
また、電子伝達部は、炭素材料で構成されるものであり、電子を受け取り易く、放出しやすいという性質を有する炭素材料で構成されたものである。これにより、電子伝達部と変形部との間での電子の授受を効率よく行うことができる。したがって、変形部が酸化されるときに、電子伝達部は、変形部から電子を引き抜き、また、変形部が還元されるときに、電子伝達部は、変形部に電子を付与することを効率良く行うことができる。そのため、酸化還元反応により、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ同士が、可逆的に結合を形成・切断をするのが容易となり、刺激応答性化合物は、分子の立体構造を容易に変化させることができる。そのため、比較的低い電圧であっても刺激応答性化合物をより効率よく変形させることができる。
【００２８】
したがって、例えば、本発明の刺激応答性化合物を用いた変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、変形材料を、低電圧で、十分に大きく変位させることが可能となる。さらに、変形材料の広い面積において電極を接触させなくても、変形材料を十分に大きく変位させることができる。特に、変形材料の厚みが比較的大きいものとであっても、その表面付近と、中心部付近とでの変形量の差を小さくすることができるため、変形材料の変形量の制御が容易となる。
【００２９】
電子伝達部を構成する炭素材料としては、例えば、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノ粒子等が挙げられる。これらの中でも特に、フラーレン、カーボンナノチューブであるのが好ましく、カーボンナノチューブであるのがより好ましい。これにより、刺激応答性化合物全体の化学的安定性をより優れたものとすることができる。また、変位量がさらに大きい刺激応答性化合物を得ることができる。また、刺激応答性化合物の製造時において、炭素材料に反応性官能基を導入しやすくなる。そのため、刺激応答性化合物の生産性をさらに向上させることができる。また、変形材料等に適用した際に、変形材料の形状の安定性を十分に保持することができる。したがって、長期間にわたり、形状安定に優れた変形材料を得ることができる。また、変形材料の柔軟性を優れたものとすることができる。
【００３０】
特に、電子伝達部がカーボンナノチューブであると、変形部から電子を引き抜いたり、電子を付与することを特に効率良く行うことができる。その結果、刺激応答性化合物の応答速度をより速くすることができる。また、比較的低い電圧であっても変形（変位）の度合いをさらに大きいものとすることができる。
カーボンナノチューブとしては、一層の炭素層構造を有する単層カーボンナノチューブや、二層以上の炭素層構造を有する多層カーボンナノチューブのものが挙げられ、いずれのものであってもよい。
【００３１】
また、カーボンナノチューブとしては、特に限定されず、５員環のもの、６員環のもの、７員環のもの等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
フラーレンとしては、特に炭素数等は限定されず、Ｃ６０、Ｃ７０や、さらに炭素数の多い、例えばＣ７６ 、Ｃ７８ 、Ｃ８２、Ｃ８４、Ｃ９０、Ｃ９６等であってもよい。
【００３２】
また、前述したように、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣに、それぞれ異なる電子伝達部が結合している。すなわち、刺激応答性化合物は、電子伝達部を２つ有している。これにより、刺激応答性化合物の電子伝達部と変形部との間での電子の授受をさらに効率よく行うことができる。したがって、刺激応答性化合物は、応答速度が特に速く、低電圧でさらに大きく変位するものとなる。また、このような刺激応答性化合物を用いた変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、刺激応答性化合物の立体構造の変化に伴う変形材料全体の変位をより好適に増幅することができる。そのため、低電圧でさらに大きく駆動するアクチュエーターを得ることができる。
【００３３】
また、前述したように、電子伝達部は、ユニットＣ（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）の、ユニットＡとは反対側の端部に結合しているのが好ましい。例えば、ユニットＣが単環式の芳香族性を有する環構造である場合、電子伝達部は、ユニットＡに対して芳香環のオルト位、メタ位およびパラ位のいずれの箇所に結合しているものであってもよいが、特に、パラ位に結合しているものが好ましい。これにより、酸化還元反応の際に、立体障害（回転障壁）が生じるのを抑制することができる。また、刺激応答性化合物は、応答速度が特に速いものとなる。また、刺激応答性化合物は、より大きく変位（変形）することが可能となる。特に、ユニットＣが単環式の芳香族性を有する環構造である場合には、刺激応答性化合物全体の化学的安定性を特に優れたものとすることができる。
【００３４】
また、電子伝達部がカーボンナノチューブである場合、カーボンナノチューブの末端にユニットＣが結合しているのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の変形率を特に大きいものとすることができる。その結果、低電圧で特に大きく変位する刺激応答性化合物を得ることができる。
また、ユニットＣと電子伝達部とは、直接結合しているものであってもよいし、ユニットＣと電子伝達部とを連結する機能を有する連結基を介して結合していてもよい。連結基を介して結合することにより、刺激応答性化合物の製造時において、ユニットＣと電子伝達部とを、容易に結合させることができる。
【００３５】
連結基としては、エステル基、エーテル基、アミド基、ウレタン基等が挙げられる。これらの中でも特に、エステル基であるのが好ましい。これにより、電子伝達部と変形部とを容易に結合することができる。その結果、電子伝達部で受けた電子を、変形部に、効率よく伝達することができ、刺激応答性化合物の応答速度をさらに向上させることができる。
【００３６】
なお、ユニットＣと電子伝達部とを結合させる際には、ユニットＣおよび電子伝達部に、例えば、水酸基、カルボキシル基、フルオロ基（-Ｆ）、クロロ基（-Ｃｌ）、ブロモ基（-Ｂｒ）、ヨード基（-Ｉ）等のハロゲン基等の官能基を導入することで得ることができる。例えば、ユニットＣおよび電子伝達部のいずれか一方にカルボキシル基を導入し、他方に水酸基を導入することで、連結基としてのエーテル基を得ることができる。
【００３７】
刺激応答性化合物は、前述した構成の電子伝達部と変形部が結合したものであるため、酸化還元反応により、比較的低い電圧で刺激応答性化合物を大きく変形（変位）させることができる。
特に、ユニットＡが上記式（１）、上記式（２）および上記式（３）からなる群から選択される１種の基であり、ユニットＢ（第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ）が上記式（４）であり、ユニットＣ（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）がベンゼン環であり、電子伝達部がカーボンナノチューブであり、ユニットＣと電子伝達部とを連結する連結基がエステル基である刺激応答性化合物であると、刺激応答性化合物全体として、π電子が非局在化し、電子の移動がよりスムーズとなることで、電子伝達部と変形部との間での電子の授受をさらに効率よく行うことができる。これにより、電子伝達部と変形部との間での電子の授受をさらに効率よく行うことができる。そのため、刺激応答性化合物は、分子の立体構造を容易に変化させることができるため、刺激応答性化合物全体をさらに効率よく変形させることができる。また、このような刺激応答性化合物を用いた変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、変形材料は、低電圧でさらに大きく変位するが可能となる。
本実施形態に係る刺激応答性化合物の具体例としては、例えば、下記式（２４）で表される化合物（還元した状態および酸化した状態）を挙げることができる。このような化合物を用いることにより、刺激応答性化合物の応答速度を特に速いものとすることができる。
【００３８】
【化５】
2014129304.tif 000006
（なお、式（２４）中、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【００３９】
《刺激応答性化合物の第２実施形態》
まず、本発明の刺激応答性化合物の第２実施形態について詳細に説明する。
図２は、第２実施形態に係る本発明の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図２中、○および□は官能基（原子団）を意味し、線は結合を意味する。
以下、第２実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してある。
【００４０】
図２に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、第１実施形態で説明したような、酸化還元反応によって分子構造が変形する変形部と、電子伝達部とを、それぞれ複数有している。また、本実施形態の刺激応答性化合物は、図２に示すように、変形部と電子伝達部とが、それぞれ交互に結合したものである。電子伝達部とユニットＣとは、前述したように、直接または連結基を介して容易に結合することができるため、この結合を利用することで、複数の変形部と複数の電子伝達部とが結合した刺激応答性化合物を得ることができる。
【００４１】
複数の変形部と複数の電子伝達部とが結合した刺激応答性化合物は、図２に示される構造のように、変形部および電子伝達部が順次連なった状態となる。そして、刺激応答性化合物が酸化された状態では、図２（ａ）に示すように、刺激応答性化合物が長手方向に連なって伸びた状態で存在している。これにより、分子の立体構造は、伸長（膨張）した状態をなる。また、刺激応答性化合物が還元された状態では、図２（ｂ）に示すように、ユニットＡを軸に回転し、ユニットＢ同士が酸化還元反応により結合し、さらに、ユニットＣおよび電子伝達部が移動することにより、ユニットＢを基点として折りたたまれた状態となる。これにより、分子の立体構造は、収縮した状態となる。このように、刺激応答性化合物全体として、分子の立体構造がさらに大きく変化することができる。ここで、刺激応答性化合物は、折れ曲がりの基点となるユニットＢを複数有する。このため、刺激応答性化合物全体として、変位の度合いを特に大きなものとすることができる。その結果、刺激応答性化合物を用いた変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、比較的低い電圧で、より大きな変位量を得ることができ、アクチュエーターの作動性を優れたものとすることができる。
また、本実施形態の刺激応答性化合物は、変形部と電子伝達部とが、それぞれ交互に結合したものであるため、刺激応答性化合物全体を均一により大きく変位させることができる。特に、刺激応答性化合物を変形材料に適用した際に、変形材料の厚みが比較的大きい場合であっても、変形材料を、均一に、かつ特に効率よく変形させることができる。
【００４２】
また、電子伝達部がカーボンナノチューブである場合、１つのカーボンナノチューブの両端に、それぞれ異なる変形部のユニットＣが結合しているのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の収縮率を特に大きいものとすることができる。その結果、低電圧で特に大きく変位する刺激応答性化合物を得ることができる。
本実施形態に係る刺激応答性化合物の具体例としては、例えば、下記式（１７）で表される化合物（還元した状態および酸化した状態）を挙げることができる。このような化合物を用いることにより、刺激応答性化合物の応答速度を特に速いものとすることができる。また、より低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを特に大きくすることができる。
【００４３】
【化６】
2014129304.tif 000007
（なお、式（１７）中、ｎは、２以上の整数、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【００４４】
特に、式（１７）において、ｎは、１００以上２００以下の整数であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物は、折れ曲がりの基点となるユニットＢを複数有することによる、変位の度合いを特に大きくする効果が特に顕著なものとなる。
【００４５】
《刺激応答性化合物の第３実施形態》
次に、本発明の刺激応答性化合物の第３実施形態について詳細に説明する。
図３は、第３実施形態に係る刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図３中、○および□は官能基（原子団）を意味し、線は結合を意味する。
【００４６】
以下、第３実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してある。
図３に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、酸化還元反応によって分子構造が変形する変形部と、電子伝達部とを有している。
【００４７】
電子伝達部については、前述した実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
変形部は、前述した第１実施形態と同様に、回転軸として機能する結合を有し、当該結合の一端に位置する第１の基（図中、Ａ１）と、結合の他端に位置する第２の基（図中、Ａ２）とを有するユニットＡと、第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢ（図中、Ｂ１）と、第２の基の第２の結合部位に配置された第２のユニットＢ（図中、Ｂ２）と、第１のユニットＣ（図中、Ｃ１）と、第２のユニットＣ（図中、Ｃ２）と、を備えている。
【００４８】
本実施形態において、第１のユニットＣが、第１のユニットＢに結合しており、第２のユニットＣが、第２のユニットＢに結合している。この点において、前述した第１実施形態と異なっている。このような構成とすることで、低い電圧での変形性を維持しつつ、変位量をより大きいものとすることができる。
ユニットＢが式（４）で表される基である場合、下記式（５）に示すように、ユニットＣの結合位置は、ＸとＹの２か所があり得る。
【００４９】
【化７】
2014129304.tif 000008
【００５０】
ユニットＢが上記式（５）で表される基である場合、２つのユニットＣ（第１のユニットＣ、第２のユニットＣ）は、それぞれ、ユニットＢ（第１のユニットＢ、第２のユニットＢ）のＸおよびＹのいずれの位置に結合しているものであってもよいが、特に、Ｙの位置に結合しているものが好ましい。これにより、酸化還元反応の際に、立体障害（回転障壁）が生じるのを抑制することができる。また、刺激応答性化合物は、より大きく変位（変形）することが可能となる。
【００５１】
また、ユニットＣとしては、第３実施形態にて説明したようなものが挙げられるが、これらの中でも特に、芳香族性を有する環構造を有するものが好ましく、ベンゼン、チオフェン、ピロール、チアゾール、ピリジンおよびピリジン等の単環式の芳香族性を有する環構造のものが好ましく、ベンゼンであるのがさらに好ましい。これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性をより優れたものとすることができる。また、刺激応答性化合物の製造時において、変形部と電子伝達部とを容易に結合することができる。また、酸化還元反応の際に、立体障害（回転障壁）が生じるのを抑制することができる。その結果、刺激応答性化合物の運動速度がより速くなる。
【００５２】
また、ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）としては、ユニットＢと結合することで、ユニットＢとユニットＣとで共役系を形成するものが好ましく、例えば、共役二重結合を有する環式構造のもの、１，３−ブタジエン等の共役二重結合を有する鎖式構造のもの、ジアセチレン等の共役三重結合を有する鎖式構造のもの等が挙げられる。これにより、刺激応答性化合物内での、電子の移動がよりスムーズとなることで、分子の立体構造をより容易に変化させることができる。
本実施形態に係る刺激応答性化合物の具体例としては、例えば、下記式（２５）で表される化合物（還元した状態）や下記式（２６）で表される化合物（還元した状態）を挙げることができる。このような化合物を用いることにより、刺激応答性化合物は、特に大きく変位（変形）することが可能となる。
【００５３】
【化８】
2014129304.tif 000009
（なお、式（２５）中、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【００５４】
【化９】
2014129304.tif 000010
（なお、式（２６）中、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【００５５】
《刺激応答性化合物の第４実施形態》
まず、本発明の刺激応答性化合物の第４実施形態について詳細に説明する。
図４は、第４実施形態に係る本発明の刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図４中、○および□は官能基（原子団）を意味し、線は結合を意味する。
以下、第４実施形態について説明するが、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一の符号を付してある。
【００５６】
図４に示すように、本実施形態の刺激応答性化合物は、第３実施形態で説明したような、酸化還元反応によって分子構造が変形する変形部と、電子伝達部とを、それぞれ複数有している。また、本実施形態の刺激応答性化合物は、図４に示すように、変形部と電子伝達部とが、それぞれ交互に結合したものである。電子伝達部とユニットＣとは、前述したように、直接または連結基を介して容易に結合することができるため、この結合を利用することで、複数の変形部と複数の電子伝達部とが結合した刺激応答性化合物を得ることができる。
【００５７】
複数の変形部と複数の電子伝達部とが結合した刺激応答性化合物は、図４に示される構造のように、変形部および電子伝達部が順次連なった状態となる。そして、刺激応答性化合物が酸化された状態では、図４（ａ）に示すように、刺激応答性化合物が長手方向に連なって伸びた状態で存在している。これにより、分子の立体構造は、伸長（膨張）した状態をなる。また、刺激応答性化合物が還元された状態では、図４（ｂ）に示すように、ユニットＡを軸に回転し、ユニットＢ同士が酸化還元反応により結合し、さらに、ユニットＣおよび電子伝達部が移動することにより、ユニットＢを基点として折りたたまれた状態となる。これにより、分子の立体構造は、収縮した状態となる。このように、刺激応答性化合物全体として、分子の立体構造がより大きく変化する。ここで、刺激応答性化合物は、折れ曲がりの基点となるユニットＢを複数有する。このため、刺激応答性化合物全体として、変位の度合いをさらに大きなものとすることができる。その結果、刺激応答性化合物を用いた変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、比較的低い電圧で、より大きな変位量を得ることができ、アクチュエーターの作動性を優れたものとすることができる。刺激応答性化合物全体を均一により大きく変位させることができる。特に、刺激応答性化合物を変形材料に適用した際に、変形材料の厚みが比較的大きい場合であっても、変形材料を、均一に、かつ効率よく変形させることができる。
また、本実施形態の刺激応答性化合物は、変形部と電子伝達部とが、それぞれ交互に結合したものであるため、刺激応答性化合物全体として、変位の度合いをより大きなものとすることができる。
【００５８】
また、電子伝達部としては、前述した第３実施形態と同様のものが挙げられ、特に、カーボンナノチューブであるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の応答速度をより速くすることができる。また、比較的低い電圧であっても変形（変位）の度合いをさらに大きいものとすることができる。また、変形材料（アクチュエーター）に適用した際に、変形材料の柔軟性を特に優れたものとすることができる。そのため、低電圧で、しなやかに動くアクチュエーターを作製することが可能となる。
【００５９】
電子伝達部がカーボンナノチューブである場合、１つのカーボンナノチューブの両端に、それぞれ異なる変形部のユニットＣが結合しているのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の収縮率を特に大きいものとすることができる。その結果、低電圧で特に大きく変位する刺激応答性化合物を得ることができる。
本実施形態に係る刺激応答性化合物の具体例としては、例えば、下記式（１９）で表される化合物（還元した状態）や下記式（２１）で表される化合物（還元した状態）を挙げることができる。このような化合物を用いることにより、より低電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いをさらに大きくすることができる。
【００６０】
【化１０】
2014129304.tif 000011
（なお、式（１９）中、ｎは、２以上の整数、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【００６１】
【化１１】
2014129304.tif 000012
（なお、式（２１）中、ｎは、２以上の整数、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【００６２】
特に、式（１９）および式（２１）は、それぞれ、ｎは、１００以上２００以下の整数であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物は、折れ曲がりの基点となるユニットＢを複数有することによる、変位の度合いを大きなものとする効果が特に顕著なものとなる。
【００６３】
《変形材料》
前述したような刺激応答性化合物は、変形材料として、後述するようなアクチュエーター等に好適に用いられる。
変形材料中における刺激応答性化合物の含有率は、３０質量％以上５０質量％以下であるのが好ましい。これにより、前述したような刺激応答性化合物による本発明の効果が、より顕著に発揮される。
本発明の刺激応答性化合物は、単独で変形材料として用いられるものであってもよいが、他の成分と混合して用いられるものであってもよい。このような成分としては、例えば、高分子材料、電解質、溶媒等が挙げられる。
【００６４】
＜高分子材料＞
変形材料は、前述したような刺激応答性化合物に加えて、高分子材料を含むものである。これにより、刺激応答性化合物の酸化還元反応による変形に伴い、高分子材料も変位することとなり、結果として、酸化還元反応による変形の度合いが増幅され、変形材料全体としての変形を、その度合いが大きいものとすることができる。
【００６５】
変形材料を構成する高分子材料としては、各種樹脂材料を用いることができるが、変形材料は、高分子材料として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、変形材料全体を最適な硬さに調整できる。また、変形材料を、より柔軟に変形し、より円滑に作動するものとすることができる。また、ゲル状態の変形材料において、溶媒（液体成分）の保持力を特に優れたものとすることができるため、不本意な経時的な変形材料の体積減少をより効果的に防止することができる。
【００６６】
特に、変形材料が、高分子材料として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体を含むものである場合、変形材料をより柔軟なものとすることができる。また、水分濃度の変動の影響を受けにくくすることができる。その結果、変形材料の不本意な吸湿等をより効果的に防止することができ、変形材料の変形量をより確実に調整することができる。
【００６７】
フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は１０，０００以上１，０００，０００以下であるのが好ましく、１００，０００以上５００，０００以下であるのがより好ましい。前述したような効果がより顕著に発揮される。
なお、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の化学構造は、下記式（９）で表すことができる。
【００６８】
【化１２】
2014129304.tif 000013
【００６９】
式（９）中、ａは、０．６０以上０．９８以下であるのが好ましく、０．７５以上０．９５以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料をより変形に適した柔軟性を有するものとすることができる。
また、変形材料が、高分子材料として、ポリメタクリル酸メチルを含むものである場合、変形材料が変形する際に割れ等が生じることをより確実に防止することができる。
ポリメタクリル酸メチルの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１０，０００以上１００，０００以下であるのが好ましく、１０，０００以上５０，０００以下であるのがより好ましい。前述したような効果がより顕著に発揮される。
なお、ポリメタクリル酸メチルの化学構造は、下記式（１０）で表すことができる。
【００７０】
【化１３】
2014129304.tif 000014
【００７１】
また、変形材料が、高分子材料として、有機電解質オリゴマーを含むものである場合、当該有機電解質オリゴマーが後に述べる電解質の機能も兼ねることができる。
なお、有機電解質オリゴマーとしては、例えば、下記式（１１）で表されるものを用いることができる。
【００７２】
【化１４】
2014129304.tif 000015
（式（１１）中、Ｘは、ハロゲン、（ＣＦ３ＳＯ２）Ｎ、ＰＦ６、ＢＦ４、ＳＣＮ、または、ＣＦ３ＳＯ３、ｎは、３以上３０以下の数である。）
【００７３】
変形材料が、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上を含むものである場合、変形材料中におけるこれらの化合物の含有率の和は、５質量％以上５０質量％以下であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物等の機能を十分に発揮させつつ、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。
また、変形材料は、高分子材料として、液晶ポリマーを含むものであってもよい。これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度を効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の変形にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。
【００７４】
特に、変形材料が、前述したような、電子伝達部としてカーボンナノチューブを有する刺激応答性化合物を含む場合、さらに変形材料全体としての変位を特に大きいものとすることができる。これは、以下のような理由によるものと考えられる。すなわち、液晶ポリマーは、一般的に、芳香環を有しており、π電子を有している。また、カーボンナノチューブも芳香族を有しており、同様にπ電子を有している。したがって、液晶ポリマーとカーボンナノチューブとは、両者のπ電子の相互作用により、芳香環が重なり合ったような配置で安定化すると考えられる。そのため、カーボンナノチューブの長手方向に沿って、液晶ポリマーを配向させることができると考えられる。また、刺激応答性化合物の酸化還元反応により、カーボンナノチューブの配向方向が変化した際には、液晶ポリマーの配向方向を、カーボンナノチューブの配向方向に沿って変化させることができると考えられる。したがって、刺激応答性化合物の酸化還元反応による変形に伴い、液晶ポリマーを変位させることができ、結果として、酸化還元反応による変形の度合いが増幅され、変形材料全体としての変位を特に大きくすることができる。
【００７５】
液晶ポリマーは、液晶性を有する官能基を備えたモノマーを重合させることにより得ることができる。
液晶性を有する官能基としては、複数の環構造を有する基、例えば、複数のフェニル基をエステル基で連結したもの、ベンゼン環若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
モノマーとしては、例えば、液晶性を有する官能基とアクリル基とを備えたモノマー、液晶性を有する官能基とメタクリル基とを備えたモノマー等を挙げることができる。
このようなモノマーとしては、例えば、下記式（６）または（７）で表される化合物を挙げることができる。
【００７６】
【化１５】
2014129304.tif 000016
（式（６）、（７）中、ｎは６以上の整数、Ｒは炭素数が１以上のアルキル基を示す。）
【００７７】
このようなモノマーを用いることにより、変形材料は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
変形材料が高分子材料として液晶ポリマーを含むものである場合、当該液晶ポリマーは、架橋剤により架橋されたものであるのが好ましい。これにより、変形材料を好適に固体化（ゲル化）することができる。すなわち、架橋構造を備えた液晶ポリマーを含むことにより、その分子内に刺激応答性化合物を取り込み、変形材料を固体化（ゲル化）することができる。その結果、変形材料全体としての形状の安定性、取り扱い性が特に優れたものとなる。また、これにより、変形材料は、異方的な伸縮をより好適に行うことができる。また、架橋構造を有することにより、変形材料はより好適な弾性を有するものとなる。
架橋剤としては、前記モノマーで形成されるポリマーを架橋し得るものであれば、特に限定されず、いかなるものを用いてもよいが、下記式（８）で示す架橋剤を用いることにより、液晶ポリマーの分子中に刺激応答性化合物をより容易に取り込むことができ、より確実に変形材料を固体化（ゲル化）することができる。
【００７８】
【化１６】
2014129304.tif 000017
（式（８）中、ｍは４以上の整数を示す。）
【００７９】
架橋剤としては、具体的には、例えば、ビスアクリロイルオキシヘキサン、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート等を挙げることができる。
液晶ポリマーは、液晶性官能基を有するモノマー１００ｍｏｌに対して、架橋剤を１ｍｏｌ以上１０ｍｏｌ以下添加して架橋したものであるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位を効率よく増幅することができる。
液晶ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１００００以上１０００００以下であるのが好ましく、１００００以上５００００以下であるのがより好ましい。前述したような効果がより顕著に発揮される。
変形材料中における液晶ポリマーの含有率は、３質量％以上４０質量％以下であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物等の機能を十分に発揮させつつ、前述したような効果がより顕著に発揮される。
【００８０】
また、変形材料が、高分子材料として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上とともに、液晶ポリマーを含むものである場合、前述したような効果が得られるとともに、これらが相乗的に作用し合い、変形材料の強度をさらに優れたものとすることができるとともに、変位量をより大きいものとすることができる。
変形材料中における高分子材料の含有率は、５質量％以上８０質量％以下であるのが好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
【００８１】
＜電解質＞
変形材料が、本発明に係る刺激応答性化合物に加え、電解質を含むものであると、刺激応答性化合物への電荷の受け渡しをより速やかに進行させることができ、変形材料の高速応答性を特に優れたものとすることができる。また、後述するようなアクチュエーターにおいて、変形材料全体（特に、変形材料の厚さ方向全体）にわたって、変形材料を構成する刺激応答性化合物を効率よく伸縮させることができる。その結果、変形材料全体としての収縮率を特に大きいものとすることができる。
【００８２】
電解質としては、各種酸、塩基、塩を用いることができるが、塩を用いるのが好ましい。これにより、変形材料の耐久性を特に優れたものとすることができる。電解質の塩としては、例えば、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等の無機塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素等の有機塩等を用いることができる。
変形材料中における電解質の含有率は、０．１質量％以上１０質量％以下であるのが好ましく、１質量％以上２質量％以下であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
【００８３】
＜溶媒＞
また、変形材料は、溶媒を含むものであってもよい。
溶媒が刺激応答性化合物等に取り込まれると、変形材料を好適にゲル化することができるため、容易に固形化することができるとともに、変形材料の取り扱い性を向上させることがでる。さらには、変形材料を最適な硬さに調整できるため、変形材料の柔軟性を特に優れたものとすることができる。また、前述したような単体で固体状をなす電解質を含む場合に、この電解質を変形材料中において溶解することができ、好適に電離した状態にすることができる。
【００８４】
溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、トルエン、ベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、アセトン、プロピレンカーボネイト、メチルペンタノン、エチルペンタノン、アセトニトリル等の有機溶媒を挙げることができる。
変形材料中における溶媒の含有率は、２０質量％以上８０質量％以下であるのが好ましく、３０質量％以上６０量％以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料の取り扱い性をより高いものとすることができる。
【００８５】
＜その他の成分＞
本発明に係る変形材料は、前述した以外の成分を含むものであってもよい。
このような成分としては、例えば、金属材料、炭素材料、それらの化合物、または有機材料等の電子導電性物質が挙げられる。具体例としては、例えば、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノ粒子、アセチレンブラック、活性炭等の各種炭素材料；ポリアニリン、ポリチオール、ポリピロール、Ｓｉ系やＧａ系等の半導体材料、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸）等の導電性高分子；透明導電性酸化物材料（例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等）；各種金属ナノワイヤー等が挙げられる。変形材料が刺激応答性化合物ととともに電子導電性物質を含むことにより、電子の輸送機能をさらに向上させることができ、比較的低い電圧で変形材料をさらに大きく変位させることができる。
前述したような変形材料全体の導電率は、１０Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましく、１００Ｓ／ｃｍ以上であるのがより好ましい。これにより、後に詳述するようなアクチュエーターに好適に適用することができ、また、アクチュエーターの小型化を図ることができる。
【００８６】
《アクチュエーター》
次に、前述した変形材料を用いたアクチュエーターについて詳細に説明する。
図５は、前述した刺激応答性化合物を用いたアクチュエーターの一例を示す模式図である。
本発明のアクチュエーターは、前述した変形材料を用いて製造されたものである。これにより、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することができる。
特に、本実施形態のアクチュエーター１００は、図５に示すように、電源１０の入切を行うスイッチ１４と、変形材料を用いて形成され、電源１０に接続される変形材料層１１と、電源１０に接続される対向電極１２と、変形材料層１１と対向電極１２との間に介在する電解質層１３とを備えている。
【００８７】
変形材料層１１は、前述した変形材料で構成された部位であり、酸化還元反応により伸縮変形することが可能な層である。本実施形態では、変形材料層１１は、円柱形状をなしている。また、図示の構成において、変形材料層１１は、電源１０の正極に接続されている。
変形材料層１１の厚さは、特に限定されないが、０．０１μｍ以上２０ｃｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上５ｃｍ以下であるのがより好ましい。
【００８８】
電解質層１３は、電解質を含む材料で構成されており、図５に示すように、円柱状の変形材料層１１の外周面を覆うように設けられている。この電解質層１３は、電極間に電位差を生じさせるために設けられる層であるとともに、変形材料層１１内に電位差が生じるのを防止する層である。このため、変形材料層１１内に電位の分布を生じなくなる。
電解質としては、例えば、過塩素酸銅、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等の無機塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素等の有機塩等を用いることができる。
また、電解質層１３は、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド等の高分子材料を含んでいてもよい。これにより、電解質層１３を容易に形成することができる。
また、電解質層１３は、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート等の溶媒を含んでいてもよい。これにより、電解質層１３を容易に形成することができる。
【００８９】
対向電極１２は、電解質層１３の外周面上に設けられており、本実施形態では、電源１０の負極に接続されている。
対向電極１２は、導電性を有する材料で構成されたものである。対向電極１２の構成材料としては、例えば、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属材料（合金を含む）等が挙げられる。
【００９０】
電源１０は、直流電源であり、図５に示す状態では、スイッチ１４を介して、電源１０の正極に変形材料層１１が接続されており、負極に対向電極１２が接続されている。変形材料層１１を構成する刺激応答性化合物が図１ないし図４に示すような構造を有するものである場合において、スイッチ１４を入れると、変形材料層１１と対向電極１２との間に通電がなされ、刺激応答性化合物は、酸化反応により、分子鎖が伸長（膨張）した状態をとる。その結果、変形材料層１１全体としても、図中矢印の方向に、伸長（膨張）した状態をとる。
これに対して、電源１０の正極と負極とを入れ替えた状態でスイッチ１４を入れると、変形材料層１１と対向電極１２との間に通電がなされ、刺激応答性化合物は、還元反応により、分子鎖が収縮した状態をとる。その結果、変形材料層１１全体としても、図中矢印とは反対の方向に、収縮した状態をとる。
【００９１】
前述したように、変形材料は、伸長（膨張）と収縮とを繰り返すことにより、複数回、伸縮でき、その再現性にも優れている。したがって、本実施形態のアクチュエーターにおいては、前述したような直流電流の構造だけでなく、交番電流の構造を採用することもでき、繰り返し伸縮することができる。
これにより、低電圧でより大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することができるとともに、変形材料で構成された変形材料層１１をより柔軟な動きで作動させることができる。
【００９２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、刺激応答性化合物が、ユニットＡと、第１のユニットＢと第２のユニットＢと第１のユニットＣと第２のユニットＣとを含むものである場合について中心的に説明したが、本発明において刺激応答性化合物は、酸化還元反応により、分子構造が変わるものであればよく、例えば、前記の各ユニットを全て備えたものに限定されない。
【００９３】
また、前述した第１実施形態、第２実施形態では、電子伝達部は、ユニットＣ（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）の、ユニットＡとは反対側の端部に結合したものとして説明したが、これに限定されず、電子伝達部は、ユニットＣのいずれの箇所に結合しているものであってもよい。
また、前述した第１実施形態、第３実施形態では、電子伝達部は、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣに、それぞれ１つずつ結合したものとして説明したが、電子伝達部の数は、刺激応答性化合物内に１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。例えば、電子伝達部は、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣのいずれか一方にのみ結合しているものであってもよい。また、例えば、第１のユニットＣに、２つの電子伝達部が結合していてもよい。
また、前述した第２実施形態、第４実施形態では、変形部と電子伝達部とが、それぞれ交互に結合したものとして説明したが、例えば、変形部同士が結合したブロックと、電子伝達部同士が結合したブロックとを結合したような構成であってもよい。
【００９４】
また、本発明のアクチュエーターは、本発明の変形材料を用いて製造されたものであればいかなるものであってもよく、図５に示した構成を有するもの、すなわち、本発明の変形材料を用いて形成され、電源に接続される変形材料層と、前記電源に接続される対向電極と、前記変形材料層と前記対向電極との間に介在する電解質層とを備えるものに限定されない。
また、変形材料層の形状は、特に限定されず、繊維状、シート状、板状、棒状等の様々なものが挙げられ、変形材料の厚みが比較的大きいものであってもよい。
【実施例】
【００９５】
以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
［１Ａ］刺激応答性化合物の製造
［１Ａ．１］
カーボンナノチューブを、９８質量％硫酸と７０質量％の硝酸の混合物（体積比で３：１）中に加え、４２ｋＨｚの超音波で３５分間処理した。次いで、メンブレンフィルターを用いて濾過して得られた固体を、９８質量％の硫酸および７０質量％の硝酸の混合物（体積比で４：１）中に加え濾過した後、得られた固体を水とエタノールで洗浄し、真空乾燥し、カルボキシル基を導入したカーボンナノチューブを得た。
【００９６】
［１Ａ．２］
まず、下記式（１２）とＰｄ（ＰＰｈ３）４との混合物をトルエン中で撹拌し、４−tert−ブチルジメチルシリルオキシフェニルボロン酸のエタノール溶液と２．３Ｍ炭酸カリウム水溶液を加え１７．５時間加熱、還流した。その後、室温まで冷却し、有機層を分離した後、水層をジクロロメタンで抽出した。集めた有機層を水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後濾過して濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、下記式（１３）を得た。
【００９７】
【化１７】
2014129304.tif 000018
【００９８】
【化１８】
2014129304.tif 000019
【００９９】
次に、上記式（１３）と、ｐ-トルエンスルホン酸と、１，２−ベンゼンジチオールとをベンゼン中で加熱還流した。その後、飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過して濃縮した後、カラムクロマトグラフィ−で精製し、下記式（１４）を得た。 
【０１００】
【化１９】
2014129304.tif 000020
【０１０１】
次に、上記式（１４）をジクロロメタンに溶解させ、（ＢｒＣ６Ｈ４）３ＮＳＢＣｌ６を加えて撹拌した。その後、ジエチルエーテルを２５０ｍｌ加え析出した固体を濾過し、ジクロロメタン、アセトニトリル、およびＴＨＦの混合溶媒に溶かし、亜鉛粉末を加えて室温で撹拌した。亜鉛粉末を濾過で除去し、濃縮した。カラムクロマトグラフィーで精製し、下記式（１５）を得た。
【０１０２】
【化２０】
2014129304.tif 000021
【０１０３】
次に、上記式（１５）をＴＨＦに溶解し、フッ化テトラブチルアンモニウムのＴＨＦ溶液（１Ｍ）を加えた。反応溶液を２時間撹拌したのち、塩酸で反応を停止し、ジクロロメタンで抽出し硫酸ナトリウムで乾燥後、濾過して濃縮して下記式（１６）を得た。
【０１０４】
【化２１】
2014129304.tif 000022
【０１０５】
［１Ａ．３］
［１．１］で得られたカルボキシル基を導入したカーボンナノチューブに、塩化チオニルを加え加熱、還流した。次いで、［１．２］で得られた上記式（１６）とトリエチルアミンのＴＨＦ溶液とを、０℃に保ち滴下した。その後、塩酸を加え、ジクロロメタンで抽出した。有機層を水と飽和食塩水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥させた。硫酸ナトリウムを濾過して濃縮して下記式（１７）に示すような刺激応答性化合物を得た。
【０１０６】
【化２２】
2014129304.tif 000023
（なお、式（１７）中、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【０１０７】
［２］変形材料の製造
前記のようにして得られた式（１７）に示すような刺激応答性化合物と、液晶ポリマー（高分子材料）としてのエチレンテレフタレートとパラヒドロキシ安息香酸との重縮合体と、電解質としてのテトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素と、溶媒としてのトルエンとを混合した。その後、この混合物を、所定の形状の型を用いて成形し、ゲル状の変形材料を得た
【０１０８】
［３］アクチュエーターの製造
前記のようにして得られた変形材料を用いて、図５に示すようなアクチュエーターを作成した。前記のようにして得られた変形材料を、長さ：２０ｃｍ×径：０．７ｃｍの円柱状に成型し、これを変形材料層とした。次に、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ポリアクリロニトリル、過塩素酸銅をモル比で３８：３８：１３：１１で混合して得られた電解質層形成材料を用いて、変形材料層の周りに、厚さ：０．１ｃｍの電解質層を形成した。次に、図５に示すように、白金製の電極線を電解質層の周囲に巻き付け、対向電極を形成し、アクチュエーターを得た。
【０１０９】
（実施例２）
［１Ｂ］刺激応答性化合物の製造
［１Ｂ．１］
フラーレンを、９８質量％硫酸と７０質量％の硝酸の混合物（体積比で３：１）中に加え、４２ｋＨｚの超音波で３５分間処理した。次いで、メンブレンフィルターを用いて濾過して得られた固体を、９８質量％の硫酸および７０重量％の硝酸の混合物（体積比で４：１）中に加え濾過した後、得られた固体を水とエタノールで洗浄し、真空乾燥し、電子伝達部としてのカルボキシル基を導入したフラーレンを得た。
［１Ｂ．２］
実施例１と同様にして式（１６）を得た。
【０１１０】
［１Ｂ．３］刺激応答性化合物の製造
［１Ｂ．１］で得られたカルボキシル基を導入したフラーレンに、塩化チオニルを加え加熱、還流した。次いで、［１Ｂ．２］で得られた式（１６）とトリエチルアミンのＴＨＦ溶液とを、０℃に保ち滴下した。その後、塩酸を加え、ジクロロメタンで抽出した。有機層を水と飽和食塩水で洗浄し硫酸ナトリウムで乾燥させた。硫酸ナトリウムを濾過して濃縮して下記式（１８）に示したような刺激応答性化合物を得た。
【０１１１】
【化２３】
2014129304.tif 000024
（なお、式（１８）中、ｆｕｌｌｅｒｅｎｅは、フラーレンのことを示す。）
【０１１２】
［２Ｂ］変形材料の製造
［１Ｂ．３］で得られた刺激応答性化合物を用いて、実施例１と同様にして変形材料を得た。
［３Ｂ］アクチュエーターの製造
［２Ｂ］で得られた変形材料を用いて、実施例１と同様にしてアクチュエーターを得た。
【０１１３】
（実施例３〜６）
刺激応答性化合物の合成に用いる原料の種類、合成条件を変更することにより、刺激応答性化合物として、それぞれ、下記式（１９）、式（２０）、式（２１）、式（２２）で表される化合物を合成した以外は前記実施例１と同様にして、刺激応答性化合物、変形材料、アクチュエーターを製造した。
【０１１４】
【化２４】
2014129304.tif 000025
（なお、式（１９）中、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【０１１５】
【化２５】
2014129304.tif 000026
（なお、式（２０）中、ｆｕｌｌｅｒｅｎｅは、フラーレンのことを示す。）
【０１１６】
【化２６】
2014129304.tif 000027
（なお、式（２１）中、ＣＮＴは、カーボンナノチューブのことを示す。）
【０１１７】
【化２７】
2014129304.tif 000028
（なお、式（２２）中、ｆｕｌｌｅｒｅｎｅは、フラーレンのことを示す。）
【０１１８】
（実施例７）
変形材料の製造において、液晶ポリマー（高分子材料）を用いなかった以外は、前記実施例１と同様にして、刺激応答性化合物、変形材料、アクチュエーターを製造した。
（比較例１）
刺激応答性化合物を用いず、変形材料層を下記のようにして製造した以外は、前記実施例１と同様にしてアクチュエーターを製造した。
単層カーボンナノチューブ（カーボン・ナノテクノロジー・インコーポレーテッド社製「ＨｉＰｃｏ」、含有Ｆｅ量１４重量％）（以下、ＳＷＮＴともいう）２５ｍｇ、５質量％ナフィオン溶液（アルドリッチ社製、低分子量直鎖アルコールと水（１０％）混合溶媒）２５ｍｌ、および試薬特級メタノール２５ｍｌを、ビーカーに秤量して混合した後、超音波洗浄器中で、超音波照射を１０時間以上行い、ＳＷＮＴとナフィオンの混合分散液を調製した。この分散液をガラス製のシャーレにキャストし、ドラフト中で一昼夜以上放置して溶媒を除去した。溶媒を除去した後、１５０℃で４時間、熱処理を行った。形成されたＳＷＮＴとナフィオンの複合体フィルムをシャーレから剥がした後、長さ：２０ｃｍ×径：０．７ｃｍの円柱状に成型し、これを変形材料層とした。
【０１１９】
（比較例２）
［１Ｃ］刺激応答性化合物の製造
刺激応答性化合物の合成に用いる原料の種類、合成条件を変更することにより、刺激応答性化合物として、下記式（２３）で表される化合物を得た。
【０１２０】
【化２８】
2014129304.tif 000029
【０１２１】
［２Ｃ］変形材料の製造
［１Ｃ］で得られた刺激応答性化合物を用いて、実施例１と同様にして変形材料を得た。
［３Ｃ］アクチュエーターの製造
［２Ｃ］で得られた刺激応答性化合物を用いて、実施例１と同様にしてアクチュエーターを得た。
また、前記各実施例および比較例の変形材料は、いずれもゲル状をなすものであった。
また、前記各実施例の変形材料は、導電率が、１０Ｓ／ｃｍ以上１００Ｓ／ｃｍ以上であった。
【０１２２】
［４］アクチュエーターの評価
［４．１］変形量の評価
実施例および比較例のアクチュエーターについて、２５℃の環境下で、レーザー変位計を用いて、電圧を印加していない状態から電圧印加後の、変形材料層と電極との接点から５ｍｍの箇所（図５中のＸで示す箇所）の長手方向（図５中の上下方向）の変位を求めた。
【０１２３】
［４．２］耐久性
前記各実施例および比較例のアクチュエーターについて、１００℃で引張試験を行い、強度が試験前の半分になるまでに時間を求めた。
本発明では、［４．１］変形量、［４．２］耐久性のいずれについても、優れた結果が得られた。また、本発明では、電圧の印加に対する応答速度が速いものであった。これに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。
また、本発明の変形材料を用いて形成した変形材料層の厚さを、１ｍｍ〜３ｃｍの範囲内で変更し、前記と同様にしてアクチュエーターの製造を行ったところ、前記と同様の結果が得られた。
【符号の説明】
【０１２４】
Ａ…ユニットＡ  Ｂ…ユニットＢ  Ｃ…ユニットＣ  １００…アクチュエーター  １０…電源  １１…変形材料層  １２…対向電極  １３…電解質層  １４……スイッチ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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