(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホスト層と有機アニオンからなるゲストとを有する層状複水酸化物と、
前記ホスト層の層間に位置する少なくとも２種のアルコールと
を備え、
前記少なくとも２種のアルコールの混合比は可変であり、
前記少なくとも２種のアルコールの供給によって、サブオングストロームで動作可能な前記層状複水酸化物の前記ホスト層の層間隔を変化させることによるアクチュエータ。
【請求項２】
前記少なくとも２種のアルコールの混合比は、０〜１：１〜０の範囲で可変である、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項３】
前記ホスト層は、［ＭＩＩ１−ｙＭＩＩＩｙ（ＯＨ）２］で表され、
前記ゲストは、［（Ｘｎ−）ｙ／ｎ・ｍＨ２Ｏ］で表され、
ここで、ＭＩＩは２価の金属イオンであり、ＭＩＩＩは３価の金属イオンであり、Ｘは前記有機アニオンであり、ｎは前記有機アニオンの価数であり、ｙは０．２〜０．３３の範囲であり、ｍ＝（１−３ｙ）／２を満たす、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記ＭＩＩはＭｇであり、前記ＭＩＩＩはＡｌである、請求項３に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記有機アニオンは、カルボン酸アニオンである、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記カルボン酸アニオンは、酢酸アニオンである、請求項５に記載のアクチュエータ。
【請求項７】
前記少なくとも２種のアルコールは、前記ホスト層中のヒドロキシ基または水分子と水素結合する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項８】
前記少なくとも２種のアルコールは、Ｒ１ＣＨ２ＯＨまたはＨＯＣＨ２Ｒ１ＣＨ２ＯＨで表される１級アルコールである（ここで、Ｒ１は、同一または別異の官能基を含むまたは官能基を含まない炭化水素基である）、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項９】
前記１級アルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≧１）またはＨＯＣｎＨ２ｎＯＨ（ｎ≧１）である、請求項８に記載のアクチュエータ。
【請求項１０】
前記少なくとも２種のアルコールは、互いにインターデジテートするように位置する、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１１】
前記少なくとも２種のアルコールは液体である、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１２】
前記少なくとも２種のアルコールは蒸気である、請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項１３】
前記少なくとも２種のアルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≦４）を満たす、請求項１２に記載のアクチュエータ。
【請求項１４】
ホスト層と有機アニオンからなるゲストとを有する層状複水酸化物と、前記ホスト層の層間に位置する、混合比が可変な少なくとも２種のアルコールとを備え、サブオングストロームで動作可能な前記層状複水酸化物の前記ホスト層の層間隔を変化させることによるアクチュエータを制御する方法であって、
前記アクチュエータに前記少なくとも２種のアルコールを供給し、前記層状複水酸化物に含有される前記少なくとも２種のアルコールの混合比を変化させる、方法。
【請求項１５】
前記少なくとも２種のアルコールを液体で供給する、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記少なくとも２種のアルコールを蒸気で供給する、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータに関し、より詳細には、層状複水酸化物を用いたアクチュエータおよびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
層状複水酸化物に代表される無機層状物質は、その層間にイオン、分子等をインターカレート（取り込む／挿入）できる。これに伴い層間隔が変化するので、これを利用したアクチュエータが開発されている（例えば、特許文献１および非特許文献１を参照）。
【０００３】
特許文献１によれば、無機層状物質に外部から溶液を供給することにより、化学エネルギーを機械エネルギーに変換するメカノケミカルシステムのアクチュエータを提供する。詳細には、外部からの溶液の供給による化学反応によって無機層状物質の層間にゲスト物質が出入りすることにより駆動する。また、溶液としてゲスト物質および溶媒分子を供給することにより、層間にゲスト物質および溶媒分子を一体的に取り込むので、ゲスト物質の大きさに制限されない大きな層間隔（層間距離）変化を得ることができる。特許文献１では、無機層状物質として層状チタンニオブ酸塩を、ゲスト物質としてｎ−ブチルアミンを、ゲスト物質の脱離剤として塩酸を用いた。
【０００４】
一方、非特許文献１によれば、無機層状物質に外部から光を照射することにより、その層間に取り込まれたゲスト物質がトランスとシスとの間で変化する。その結果、層間隔変化を得ることができる。非特許文献１では、無機層状物質として層状ニオブ酸塩を、ゲスト物質としてポリフルオロアルキルアゾベンゼン誘導体を、光として紫外線および可視光を用いた。
【０００５】
しかしながら、特許文献１および非特許文献１のいずれの技術も、層間隔を大きく変化させることはできるが、層間隔をサブオングストロームの精度で連続的に制御することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の課題は、サブオングストロームで動作可能な層状物質を用いたアクチュエータおよびその制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるアクチュエータは、ホスト層と有機アニオンからなるゲストとを有する層状複水酸化物と、前記ホスト層の層間に位置する少なくとも２種のアルコールとを備え、前記少なくとも２種のアルコールの混合比は可変であり、これにより上記課題を達成する。
前記少なくとも２種のアルコールの混合比は、０〜１：１〜０の範囲で可変であってもよい。
前記ホスト層は、［ＭＩＩ１−ｙＭＩＩＩｙ（ＯＨ）２］で表され、前記ゲストは、［（Ｘｎ−）ｙ／ｎ・ｍＨ２Ｏ］で表され、ここで、ＭＩＩは２価の金属イオンであり、ＭＩＩＩは３価の金属イオンであり、Ｘは前記有機アニオンであり、ｎは前記有機アニオンの価数であり、ｙは０．２〜０．３３の範囲であり、ｍ＝（１−３ｙ）／２を満たしてもよい。
前記ＭＩＩはＭｇであり、前記ＭＩＩＩはＡｌであってもよい。
前記有機アニオンは、カルボン酸アニオンであってもよい。
前記カルボン酸アニオンは、酢酸アニオン、アクリル酸アニオン、メタクリル酸アニオンおよびアミノ酸アニオンからなる群から選択されてもよい。
前記少なくとも２種のアルコールは、前記ホスト層中のヒドロキシ基または水分子と水素結合してもよい。
前記少なくとも２種のアルコールは、Ｒ１ＣＨ２ＯＨまたはＨＯＣＨ２Ｒ１ＣＨ２ＯＨで表される１級アルコール、Ｒ１Ｒ２ＣＨＯＨで表される２級アルコールおよびＲ１Ｒ２Ｒ３ＣＯＨで表される３級アルコールからなる群から選択されるアルコールであってもよい（ここで、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または別異の官能基を含むまたは官能基を含まない炭化水素基である）。
前記１級アルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≧１）またはＨＯＣｎＨ２ｎＯＨ（ｎ≧１）であってもよい。
前記少なくとも２種のアルコールは、互いにインターデジテートするように位置してもよい。
前記少なくとも２種のアルコールは液体であってもよい。
前記少なくとも２種のアルコールは蒸気であってもよい。
前記少なくとも２種のアルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≦４）を満たしてもよい。
本発明によるアクチュエータを制御する方法であって、前記アクチュエータは、ホスト層と有機アニオンからなるゲストとを有する層状複水酸化物と、前記ホスト層の層間に位置する、混合比が可変な少なくとも２種のアルコールとを備え、前記アクチュエータに前記少なくとも２種のアルコールを供給し、前記層状複水酸化物に含有される前記少なくとも２種のアルコールの混合比を変化させ、これにより上記課題を達成する。
前記少なくとも２種のアルコールを液体で供給してもよい。
前記少なくとも２種のアルコールを蒸気で供給してもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によるアクチュエータは、ホスト層と有機アニオンからなるゲストとを有する層状複水酸化物のホスト層間に、ゲストと少なくとも２種のアルコールとを備える。少なくとも２種のアルコールは、ゲストとアニオン交換することなく層状複水酸化物に位置するので、少なくとも２種のアルコールの挿入・脱離を容易にする。その結果、少なくとも２種のアルコールの混合比（モル濃度、重量比）を可変に制御するだけで、層状複水酸化物の層間隔はサブオングストロームで混合比に対してほぼ線形に変化するので、サブオングストロームで動作可能なアクチュエータを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明のアクチュエータを示す模式図
【図２】本発明のアクチュエータの線形動作を示す模式図
【図３】参考例１の外観を示す図
【図４】参考例１の１３Ｃ−ＣＰ／ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図
【図５】参考例６の外観を示す図
【図６】参考例１〜１２のＸＲＤパターンを示す図
【図７】参考例１〜１１の層間隔とアルコールの炭素数との関係を示す図
【図８】参考例３のアルコールの挿入および脱離を示すＸＲＤパターンを示す図
【図９】参考例１および参考例９のＩＲスペクトルを示す図
【図１０】参考例９の１３Ｃ−ＣＰ／ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図
【図１１】参考例１および９のＴＧ−ＤＴＡプロファイルを示す図
【図１２】実施例１３のＸＲＤパターンを示す図
【図１３】実施例１３の層間隔と混合比との関係を示す図
【図１４】実施例１４のＸＲＤパターンを示す図
【図１５】実施例１４の層間隔と混合比との関係を示す図
【図１６】参考例６、７および実施例１４のシンクロトロンＸＲＤパターンを示す図
【図１７】実施例１３のシンクロトロンＸＲＤパターンを示す図
【図１８】実施例１５のＸＲＤパターンを示す図
【図１９】実施例１５のＤＳＣプロファイルを示す図
【図２０】比較例１６のＸＲＤパターンを示す図
【図２１】比較例１７のＸＲＤパターンを示す図
【図２２】比較例１８のＸＲＤパターンを示す図
【図２３】参考例１、参考例１９〜２２および比較例２３〜２４のＸＲＤパターンを示す図
【図２４】参考例２０のＡＦＭ観察の結果を示す図
【図２５】参考例２０を蒸気エタノールおよび乾燥窒素に繰り返し晒した際の高さの変化を示す図
【図２６】参考例２０の雰囲気に依存したＸＲＤパターンの経時変化を示す図
【図２７】参考例１９、２０および実施例２５のＸＲＤパターンを示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、同様の構成要素には同様の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００１１】
図１は、本発明のアクチュエータを示す模式図である。
【００１２】
本発明のアクチュエータ１００は、ホスト層１１０と有機アニオンからなるゲスト１２０とを有する層状複水酸化物と、少なくとも２種のアルコールとして第１のアルコール１３０および第２のアルコール１４０とを備える。図１では簡単のため、２種のアルコールのみを示すが、本発明は２種に制限されるものではない。
【００１３】
ここで、少なくとも２種のアルコールである第１のアルコール１３０および第２のアルコール１４０の混合比（第１のアルコール１３０：第２のアルコール１４０）は、０〜１：１〜０の間で可変である。混合比は、例えば、モル濃度比であり得るが、重量比であってもよい。また、後述する少なくとも２種のアルコールが蒸気の場合、混合比は、蒸気アルコールの制御性の観点から、モル濃度比が好ましい。
【００１４】
なお、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との比（第１のアルコール１３０：第２のアルコール１４０）が０：１、または、１：０である場合、本発明のアクチュエータ１００は、少なくとも２種のアルコールを備えないことになるが、本明細書では、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との比が０〜１：１〜０の間で可変となるように構築される限り、少なくとも２種のアルコールを備えることを意図する。また、３種以上のアルコールの場合も、同様である。
【００１５】
本発明のアクチュエータ１００の層状複水酸化物において、好ましくは、ホスト層１１０は、［ＭＩＩ１−ｙＭＩＩＩｙ（ＯＨ）２］で表され、ゲスト層１２０は、［（Ｘｎ−）ｙ／ｎ・ｍＨ２Ｏ］で表される。ここで、ＭＩＩは２価の金属イオンであり、ＭＩＩＩは３価の金属イオンであり、Ｘは有機アニオンであり、ｎは有機アニオンの価数であり、ｙは０．２〜０．３３の範囲であり、ｍ＝（１−３ｙ）／２を満たす。
【００１６】
ホスト層１１０において、ＭＩＩはＭｇであり、ＭＩＩＩはＡｌであり、ｙ＝０．２５である場合、本発明のアクチュエータ１００の線形な動作を確実にする。
【００１７】
また、ゲスト層１２０において、有機アニオンＸは、イオン半径が大きく層間の静電相互作用が比較的弱いとされる有機アニオンであり、好ましくは、カルボン酸アニオンである。カルボン酸アニオンであれば、ゲスト１２０が少なくとも２種のアルコールとアニオン交換することなく、層状複水酸化物は、ゲスト１２０と少なくとも２種のアルコールとの両方を保持できるので、後述する本発明のアクチュエータ１００の可逆動作を可能にする。
【００１８】
カルボン酸アニオンは、より好ましくは、酢酸アニオン、アクリル酸アニオン、メタクリル酸アニオンおよびアミノ酸アニオンからなる群から選択される。これらのカルボン酸アニオンであれば、ゲスト１２０が後述するアルコールとアニオン交換することはない。中でも、酢酸アニオンを用いれば、本発明のアクチュエータの製造が容易であるとともに、取扱いが簡便であるので好ましい。
【００１９】
本発明のアクチュエータ１００において、少なくとも２種のアルコールは、ホスト層１１０中のヒドロキシ基または水分子と水素結合する。これにより、本発明のアクチュエータ１００は、ゲスト１２０とアニオン交換することなくアルコールの挿入・脱離を可能にする。
【００２０】
本発明のアクチュエータ１００において、少なくとも２種のアルコールは、互いにインターデジテートするように位置する（１５０）。インターデジテートは、互い違いに組み合わさった（ｉｎｔｅｒｄｉｇｉｔａｔｅｄ）状態である。このように少なくとも２種のアルコールが位置することにより、アクチュエータ１００の線形動作を可能にする。
【００２１】
少なくとも２種のアルコールは、好ましくは、Ｒ１ＣＨ２ＯＨまたはＨＯＣＨ２Ｒ１ＣＨ２ＯＨで表される１級アルコール、Ｒ１Ｒ２ＣＨＯＨで表される２級アルコールおよびＲ１Ｒ２Ｒ３ＣＯＨで表される３級アルコールからなる群から選択されるアルコールである。ここで、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は、同一または別異の官能基を含むまたは官能基を含まない炭化水素基である。
【００２２】
ここで、官能基は、アミン基、ビニル基、エステル基、エーテル基、ケトン基等であるが、これらに限定されない。また、炭化水素基は、飽和炭化水素基、不飽和炭化水素基、直鎖炭化水素基、分岐炭化水素基、環状炭化水素基等任意の炭素および水素からなる置換基を意図する。
【００２３】
具体的には、１級アルコールは、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≧１）またはＨＯＣｎＨ２ｎＯＨ（ｎ≧１）で表される。これらの１級アルコールは、２級アルコールおよび３級アルコールに比べて、本発明のアクチュエータの製造が容易であるとともに、安価に入手できる。
【００２４】
第１のアルコール１３０がＣ５Ｈ１１ＯＨであり、第２のアルコール１４０がＣ１０Ｈ２１ＯＨである場合、あるいは、第１のアルコール１３０がＣ８Ｈ１７ＯＨであり、第２のアルコール１４０がＣ１２Ｈ２５ＯＨである場合、本発明のアクチュエータは、約８Å〜１０Åにわたるダイナミックな変化を混合比に対してほぼ線形に達成できる。第１のアルコール１３０がＣ５Ｈ１１ＯＨであり、第２のアルコール１４０がＣ６Ｈ１３ＯＨである場合、本発明のアクチュエータは、約２Åにわたる微妙な変化を混合比に対してほぼ線形に達成できる。なお、１ｎｍ＝１０Åである。
【００２５】
少なくとも２種のアルコールは、液体であってもよいし、蒸気であってもよい。少なくとも２種のアルコールが蒸気であれば、本発明のアクチュエータ１００に少なくとも２種のアルコールとして蒸気を通すだけで混合比に対して線形な制御を可能にするので、アクチュエータ１００の小型化を可能にする。
【００２６】
また、少なくとも２種のアルコールが蒸気の場合、揮発性のアルコールが好ましく、具体的には、１級アルコールであればＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≦４）が望ましい。ｎ≦４である１級アルコールは、いずれも、揮発性が高く、蒸気での取り扱いが簡便である。
【００２７】
次に、本発明のアクチュエータ１００の線形動作のメカニズムを説明する。
【００２８】
図２は、本発明のアクチュエータの線形動作を示す模式図である。
【００２９】
図２においても図１で模式的に示した本発明のアクチュエータ１００を採用する。図２の縦軸は、アクチュエータ１００の層間隔の変化を示し、図２の横軸は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比（第１のアルコール１３０：第２のアルコール１４０）を示す。
【００３０】
状態Ｓ２１０におけるアクチュエータ１００の第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比および層間隔が、それぞれ、１：０およびＤ２１０である。同様に、状態Ｓ２２０、状態Ｓ２３０、状態Ｓ２４０、状態Ｓ２５０ならびに状態Ｓ２６０におけるアクチュエータ１００の混合比および層間隔は、それぞれ、ｘ１：ｙ１およびＤ２２０、ｘ２：ｙ２およびＤ２３０、ｘ３：ｙ３およびＤ２４０、ｘ４：ｙ４およびＤ２５０、ならびに０：１およびＤ２６０である。ここで、１＞ｘ４＞ｘ３＞ｘ２＞ｘ１＞０、１＞ｙ１＞ｙ２＞ｙ３＞ｙ４＞３０、ｘｎ＋ｙｎ＝１（ｎ＝１〜４）およびＤ２１０＜Ｄ２２０＜Ｄ２３０＜Ｄ２４０＜Ｄ２５０＜Ｄ２６０の関係を満たす。各状態について詳述する。
【００３１】
状態Ｓ２１０：アクチュエータ１００は、少なくとも２種のアルコールとして第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０とを含み得るように構築されているが、状態Ｓ２１０のアクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比が１：０となるように制御されている。すなわち、アクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０のみを含む。状態Ｓ２１０において、アクチュエータ１００の層間隔は、Ｄ２１０であり、第１のアルコール１３０のみで達成される層間隔である。
【００３２】
状態Ｓ２２０：状態Ｓ２２０のアクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比がｘ１：ｙ１となるように制御されている。状態Ｓ２２０のアクチュエータ１００は、状態Ｓ２１０のそれから第２のアルコール１４０をわずかに含む状態である。この結果、状態Ｓ２２０において、アクチュエータ１００の層間隔は、Ｄ２１０よりも大きくなり、Ｄ２２０となる。
【００３３】
状態Ｓ２３０：状態Ｓ２３０のアクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比がｘ２：ｙ２となるように制御されている。状態Ｓ２３０のアクチュエータ１００は、状態Ｓ２２０のそれから第２のアルコール１４０をさらに含む状態である。この結果、状態Ｓ２３０において、アクチュエータ１００の層間隔は、Ｄ２２０よりも大きくなり、Ｄ２３０となる。
【００３４】
状態Ｓ２４０：状態Ｓ２４０のアクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比がｘ３：ｙ３となるように制御されている。状態Ｓ２４０のアクチュエータ１００は、状態Ｓ２３０のそれから第２のアルコール１４０をさらに含む状態である。この結果、状態Ｓ２４０において、アクチュエータ１００の層間隔は、Ｄ２３０よりも大きくなり、Ｄ２４０となる。
【００３５】
状態Ｓ２５０：状態Ｓ２５０のアクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比がｘ４：ｙ４となるように制御されている。状態Ｓ２５０のアクチュエータ１００は、状態Ｓ２４０のそれから第２のアルコール１４０をさらに含み、第１のアルコール１３０の含有量が、第２のアルコール１４０のそれよりも小さい状態である。この結果、状態Ｓ２５０において、アクチュエータ１００の層間隔は、Ｄ２４０よりも大きくなり、Ｄ２５０となる。
【００３６】
状態Ｓ２６０：アクチュエータ１００は、少なくとも２種のアルコールとして第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０とを含み得るように構築されているが、状態Ｓ２６０のアクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比が０：１となるように制御されている。すなわち、アクチュエータ１００は、第２のアルコール１４０のみを含む。状態Ｓ２６０において、アクチュエータ１００の層間隔は、Ｄ２６０であり、第２のアルコール１４０のみで達成される層間隔である。
【００３７】
ここで、本発明のアクチュエータ１００によれば、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比と、層間隔との関係は、図２に示されるように、実質的に線形の関係がある。すなわち、本発明のアクチュエータ１００は、第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０との混合比を制御すれば、図２に示される、第１のアルコール１３０のみを含有する場合に達成される層間隔（図２ではＤ２１０）と、第２のアルコール１４０のみを含有する場合に達成される層間隔（図２ではＤ２６０）との間の範囲を連続かつ線形に動作する。本発明のアクチュエータ１００は、上記範囲の間の任意の層間隔を達成できる。また、図１を参照して説明したように、本発明のアクチュエータ１００を構成する層状複水酸化物は、アルコールの挿入・脱離を可逆的に行うので、アクチュエータ１００は、上記範囲で可逆的に動作する。
【００３８】
選択した第１のアルコール１３０と第２のアルコール１４０とによってそれぞれ達成される層間隔の差がオングストロームオーダであれば、本発明のアクチュエータ１００は、オングストロームまたはサブオングストロームで層間隔を制御できる。
【００３９】
本発明のアクチュエータ１００は、上述したように液体アルコールまたは蒸気アルコールによって動作し得る。その動作方法は、上述の層状複水酸化物に所定の混合比を有する少なくとも２種のアルコールを供給し、層状複水酸化物に含有されるアルコールの混合比を変化させればよい。アルコールは、好ましくは、液体または蒸気で供給される。
【００４０】
例えば、少なくとも２種のアルコールとして第１のアルコール１３０および第２のアルコール１４０が液体アルコールである場合の具体的な供給方法は、所定の混合比を満たす第１のアルコール１３０および第２のアルコールの混合アルコールを、層状複水酸化物に滴下してもよいし、液体ライン等の供給装置を用いて層状複水酸化物に供給してもよい。また、例えば、少なくとも２種のアルコールとして第１のアルコール１３０および第２のアルコール１４０が蒸気アルコールである場合の具体的な供給方法は、所定の混合比を満たす第１のアルコール１３０および第２のアルコール１４０の飽和蒸気を、ガス流路系等の供給装置を用いて層状複水酸化物に供給してもよい。
【００４１】
また、本発明のアクチュエータ１００を動作させるシステムには、本発明のアクチュエータ１００、および、０〜１：１〜０の間の混合比で可変に制御される少なくとも２種のアルコールをアクチュエータ１００に供給する供給装置を有するアクチュエータシステムが採用される。なお、アクチュエータ１００の小型化およびシステム構築の容易性の観点から、少なくとも２種のアルコールは、蒸気が好ましい。
【００４２】
本発明のアクチュエータ１００の混合比に対してほぼ線形な層間隔の変化は、次のようにして外部へと伝達される。まず、本発明のアクチュエータ１００を層状複水酸化物の層間隔が変化する方向に板状物質等の伝達部材で挟み込む。次いで、流路等を介して供給装置から供給されるアルコールにより生じるアクチュエータ１００の層間隔の変化は、伝達部材を介して駆動力として外部へ伝達される。なお、アクチュエータ１００の層状複水酸化物の層数および配列は、用途に応じて適宜改変される。
【００４３】
次に具体的な実施例を用いて本発明を詳述するが、本発明がこれら実施例に限定されないことに留意されたい。
【００４４】
（参考例１）
実施例に先立って、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物として、ホスト層［ＭＩＩ１−ｙＭＩＩＩｙ（ＯＨ）２］においてＭＩＩがＭｇであり、ＭＩＩＩがＡｌであり、ゲスト［（Ｘｎ−）ｙ／ｎ・ｍＨ２Ｏ］においてＸがカルボン酸アニオンのうち酢酸アニオンである層状複水酸化物（Ｍｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＡｃＯ）・２Ｈ２Ｏ、上記式においてｙ＝０．２５であり、ｎ＝１であり、ｍ＝２である。以降では、単にＡｃＯ−ＬＤＨと称する）を合成した。合成の手順を説明する。
【００４５】
市販のＭｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣＯ３）０．５・２Ｈ２Ｏ（ＤＨＴ−６、協和化学工業、１．０ｇ）をメタノール（東京化成工業、２００ｍＬ）に分散させ、超音波処理を５分間行った。次いで、酢酸（東京化成工業、０．５ｍＬ）を加え、真空ラインを用いて窒素置換を３回繰り返した。窒素雰囲気下、室温で２４時間撹拌した後、遠心分離（４５００ｒｐｍ、５分）によって固形物を回収し、メタノールで２回洗浄した。洗浄した白い固形物を終夜真空乾燥させ、メノウ乳鉢で粉砕した。収率は８６０ｍｇ、８２．４％であった。この結果、ＣＯ３が酢酸アニオンにイオン交換されたＡｃＯ−ＬＤＨが得られた。なお、メタノールに替えて、エタノールを用いてもイオン交換反応が可能であることを確認した。
【００４６】
得られた白い固形物の外観を観察した。結果を図３に示す。また、白い固形物がＡｃＯ−ＬＤＨであることを高解像度固体核磁気共鳴（ＮＭＲ）により確認した。高解像度核磁気共鳴の測定は、ＪＥＯＬ  ＥＣＡ５００分光計を用いて、１３Ｃおよび１Ｈそれぞれに対して１２５．７ＭＨｚおよび５００．１ＭＨｚで行った。プロトンデカップリングのための高出力増幅器、および、ＣＰ／ＭＡＳ（交差分極／磁気スピン）プローブを備えた分光計を用いた。スペクトルは、ヘキサメチルベンゼン（ＴＭＳから１７．４ｐｐｍ）のメチルの炭素信号を基準とした。また、粉末状の白い固形物が充填されたＺｒＯロータ（φ＝４ｍｍ）を高解像度核磁気共鳴用の試料に用いた。ＭＡＳ周波数を１５ｋＨｚに設定し、試料温度を３００±３Ｋとした。接触時間は２ミリ秒であり、パルス遅延時間は５秒であった。得られたスペクトルを図４に示す。
【００４７】
ＡｃＯ−ＬＤＨについて粉末Ｘ線回折を行った。測定は、Ｎｉフィルタにより単色化されたＣｕＫα放射（λ＝１．５４１８Å）のＲｉｇａｋｕ  ＲＩＮＴ  １２００回折計を用い、走査速度２θ＝２°／分、２５℃、窒素雰囲気下で行った。得られたＸＲＤ（Ｘ線回折）パターンを図６、図８および図２３に示す。
【００４８】
得られたＸＲＤパターンから、層とその隣の層との間の距離である底面間隔（層間隔）を求めた。結果を図７に示す。これは、層状複水酸化物の単位格子のｄ００３に相当する。詳細には、層間隔とは、層と層との間の距離、もしくは層間部分と層部分との厚さの合計であり、一方、層状複水酸化物の単位格子は、３つの層のｃ軸方向への積み重なりであるため、層間隔は、単位格子のｃ軸長の１／３の長さ（ｄ００３）と同じ値を示す。
【００４９】
ＡｃＯ−ＬＤＨについてＦＴ−ＩＲ透過スペクトルを測定した。ＮＥＸＵＳ６７０ＦＴ−ＩＲ分光計を用いて、ＣａＦ２基板上に配置されたＡｃＯ−ＬＤＨを、乾燥窒素雰囲気下、室温で測定した。結果を図９に示す。
【００５０】
ＡｃＯ−ＬＤＨについて示差熱熱重量同時測定解析（ＴＧ−ＤＴＡ）を行った。測定は、Ｒｉｇａｋｕ  ＴＧ８１２０（リガク製）を用いて、窒素雰囲気下、室温から１２００℃の温度範囲を１０℃／分で昇温させて行った。標準資料にはＡｌ２Ｏ３を用いた。結果を図１１に示す。
【００５１】
別の合成の手順を説明する。
【００５２】
市販のＭｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣＯ３）０．５・２Ｈ２Ｏ（ＤＨＴ−６、協和化学工業、１００ｍｇ、０．３３１ｍｍｏｌ）をメタノール（東京化成工業、４０ｍＬ）に分散させ、超音波処理を行った。次いで、この懸濁液に、乾燥窒素フロー（０．５Ｌ／分）下で、メタノール（１０ｍｌ）に溶解させた、８モル当量の酢酸アンモニウム（関東化学、２０４．２ｍｇ、２．６５ｍｍｏｌ）を加えた。混合溶液を、乾燥窒素フロー下で、室温（約２５℃）で１〜２時間撹拌した。次いで、乾燥窒素フロー下で、懸濁液を、薄膜フィルタ（オムニポア、０．２ミクロン）を用いてろ過した。薄膜フィルタ上に回収された白い固形物を終夜真空乾燥させた。収率は１００％であった。この結果、ＣＯ３が酢酸アニオンにイオン交換されたＡｃＯ−ＬＤＨが得られた。
【００５３】
（参考例２）
実施例に先立って、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例２では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体ＣＨ３ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝１、Ａ１とも称する）を用いた。
【００５４】
ガラススライドにＡｃＯ−ＬＤＨ（約１０ｍｇ）を配置し、その上にＡ１を４〜５滴加え、これにより白い固形物はゲル状物質（以降では、これをＡ１−ＡｃＯと称する）となった。
【００５５】
Ａ１−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を行った。測定は、ゲル状物質をスライドガラス上で均一に延ばし、窒素雰囲気下にて行った。結果を図６に示す。また、参考例１と同様に、層間隔を求めた。結果を図７に示す。
【００５６】
（参考例３）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔、アルコールの挿入・脱離の可逆性等の物性を調べた。参考例３では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ２Ｈ５ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝２、Ａ２とも称する）を用いた。参考例３で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ２−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図６および図７に示す。
【００５７】
さらに、Ａ２を用いて、ＡｃＯ−ＬＤＨへのアルコールの挿入・脱離の可逆性を調べた。具体的な手順は次のとおりである。アルコールを挿入する前のＡｃＯ−ＬＤＨ、次いで、上記手順により得たＡ２−ＡｃＯの粉末Ｘ線回折を測定した。その後、Ａ２−ＡｃＯを乾燥窒素雰囲気下で３０分間保持し、粉末Ｘ線回折を測定した。さらに、これに、再度上記手順（Ｃ２Ｈ５ＯＨの添加）を行い、粉末Ｘ線回折を測定した。結果を図８に示す。
【００５８】
（参考例４）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例４では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ３Ｈ７ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝３、Ａ３とも称する）を用いた。参考例４で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ３−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図６および図７に示す。
【００５９】
（参考例５）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例５では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ４Ｈ９ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝４、Ａ４とも称する）を用いた。参考例５で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ４−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図６および図７に示す。
【００６０】
（参考例６）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例６では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ５Ｈ１１ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝５、Ａ５とも称する）を用いた。参考例６で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ５−ＡｃＯと称する）について、外観の観察、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図５〜図７に示す。
【００６１】
さらに、Ａ５−ＡｃＯについてシンクロトロン粉末Ｘ線回折（ＳＸＲＤ）を行った。ＳＸＲＤは、ＳＰｒｉｎｇ−８におけるＮＩＭＳビームラインに搭載されたデバイシェラーカメラを用いた（λ＝０．６５２９８Å）。ＡｃＯ−ＬＤＨをリンデマンガラスキャピラリ（φ＝０．３ｍｍ）に詰め、リンデマンガラスキャピラリ（φ＝０．１ｍｍ）を用いて、キャピラリ内でＡ５と混合し、Ａ５−ＡｃＯを得た。結果を図１６に示す。
【００６２】
（参考例７）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例７では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ６Ｈ１３ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝６、Ａ６とも称する）を用いた。参考例７で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ６−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図６および図７に示す。実施例６と同様に、Ａ６−ＡｃＯについてシンクロトロン粉末Ｘ線回折を行った。結果を図１６に示す。
【００６３】
（参考例８）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例８では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ７Ｈ１５ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝７、Ａ７とも称する）を用いた。参考例８で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ７−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図６および図７に示す。
【００６４】
（参考例９）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔、ＦＴ−ＩＲスペクトル、ＮＭＲスペクトル等の物性を調べた。参考例９では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ８Ｈ１７ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝８、Ａ８とも称する）を用いた。参考例９で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ８−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折、層間隔、ＴＧ−ＤＴＡおよびＮＭＲスペクトルを調べた。結果を図６、図７、図９、図１０および図１１に示す。また、Ｔｏｒｃｈｉａパルスシーケンスを用いてＴ１緩和時間を測定した。結果を表２に示す。
【００６５】
（参考例１０）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例１０では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ１０Ｈ２１ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝１０、Ａ１０とも称する）を用いた。参考例１０で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ１０−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図６および図７に示す。
【００６６】
（参考例１１）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合の層間隔等の物性を調べた。参考例１１では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ１２Ｈ２５ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝１２、Ａ１２とも称する）を用いた。参考例１１で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ１２−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図６および図７に示す。
【００６７】
（参考例１２）
参考例２と同様に、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、単一のアルコールを含有した場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。参考例１２では、単一のアルコールとして１級アルコールである液体ＨＯＣ４Ｈ８ＯＨ（ＨＯＣｎＨ２ｎＯＨ、ｎ＝４）を用いた。参考例１２で得られたゲル状物質（以降では、これをＡ’４−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図６に示す。
【００６８】
（実施例１３）
実施例１３は、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、少なくとも２種のアルコールを種々の混合比で含有した場合の層間隔等の物性を調べた。実施例１３では、少なくとも２種のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ５Ｈ１１ＯＨ（Ａ５）および液体Ｃ１０Ｈ２１ＯＨ（Ａ１０）（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝５、１０）を用いた。Ａ５とＡ１０との種々の混合比（重量比）は、１：０、０．８：０．２、０．６：０．４、０．２：０．８および０：１であった。
【００６９】
ガラススライドにＡｃＯ−ＬＤＨ（約１０ｍｇ）を配置し、その上に種々の混合比で混合したＡ５およびＡ１０を４〜５滴加え、スパチュラで均一となるようによく混ぜた。これにより白い固形物はゲル状物質（以降では、これをＡ５，Ａ１０−ＡｃＯと称する）となった。Ａ５，Ａ１０−ＡｃＯについて、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図１２および図１３に示す。
【００７０】
さらに、Ａ５，Ａ１０−ＡｃＯについて、シンクロトロン粉末Ｘ線回折を行った。ＡｃＯ−ＬＤＨをリンデマンガラスキャピラリ（φ＝０．３ｍｍ）に詰め、リンデマンガラスキャピラリ（φ＝０．１ｍｍ）を用いて、キャピラリ内でＡ５およびＡ１０と混合し、Ａ５，Ａ１０−ＡｃＯを得た。結果を図１７に示す。
【００７１】
（実施例１４）
実施例１３と同様に、実施例１４は、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、少なくとも２種のアルコールを種々の混合比で含有した場合の層間隔等の物性を調べた。実施例１４では、少なくとも２種のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ５Ｈ１１ＯＨ（Ａ５）および液体Ｃ６Ｈ１３ＯＨ（Ａ６）（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝５、６）を用いた。Ａ５とＡ６との種々の混合比（重量比）は、１：０、０．８：０．２、０．６：０．４、０．２：０．８および０：１であった。
【００７２】
実施例１３と同様の手順で合成した。得られたゲル状物質（以降では、これをＡ５，Ａ６−ＡｃＯと称する）について、粉末Ｘ線回折および層間隔を調べた。結果を図１４、図１５および表３に示す。実施例１３と同様に、シンクロトロン粉末Ｘ線回折を行った。結果を図１６に示す。
【００７３】
（実施例１５）
実施例１３と同様に、実施例１５は、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、少なくとも２種のアルコールを種々の混合比で含有した場合の層間隔、重量変化等の物性を調べた。実施例１５では、２種のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ８Ｈ１７ＯＨ（Ａ８）および液体Ｃ１２Ｈ２５ＯＨ（Ａ１２）（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝８、１２）を用いた。Ａ８とＡ１２との種々の混合比（モル濃度比）は、０．８：０．２および０．６：０．４であった。
【００７４】
ガラススライドにＡｃＯ−ＬＤＨ（約１０ｍｇ）を配置し、その上にＡ８を４〜５滴加え、次いで、上述の種々の混合比を達成するよう所定量Ａ１２を加え、スパチュラで均一となるようによく混ぜた。これにより白い固形物はゲル状物質（以降では、これをＡ８，Ａ１２−ＡｃＯと称する）となった。Ａ８，Ａ１２−ＡｃＯについて、粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図１８に示す。
【００７５】
Ａ８，Ａ１２−ＡｃＯについて、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）を行った。測定は、ＭＡＣ  ＤＳＣ  ３１００Ｓ（ＭＡＣ  Ｓｃｉｅｎｃｅ製）を用いて、Ａｌ製パンに装填されたＡ８，Ａ１２−ＡｃＯ（８ｍｇ）について、窒素フロー（１００ｍｌ／分）中、−４０℃〜２０℃の温度範囲を５℃／分で走査させて行われた。標準試料はＡｌ２Ｏ３粉末であった。結果を図１９に示す。
【００７６】
（比較例１６）
層状複水酸化物として、市販のＭｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣＯ３）０．５・２Ｈ２Ｏを用い、これが単一のアルコールと混合された場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ５Ｈ１１ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝５、Ａ５）を用いた。参考例２と同様にして、比較例１６で得られた混合物質（以降では、これをＡ５−ＣＯ３と称する）について、粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２０に示す。
【００７７】
（比較例１７）
層状複水酸化物として、非特許文献２に従って合成したＭｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣｌＯ４）・２Ｈ２Ｏを用い、これが単一のアルコールと混合された場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。単一のアルコールとして１級アルコールである液体Ｃ５Ｈ１１ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝５、Ａ５）を用いた。参考例２と同様にして、比較例１７で得られた混合物質（以降では、これをＡ５−ＣｌＯ４と称する）について、粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２１に示す。
【００７８】
（比較例１８）
比較例１８では、アルコールに替えて、アニオン交換法によるアルキルスルホン酸アニオン（ＣｎＨ２ｎ＋１ＳＯ３−）混合物の層状複水酸化物への導入を既存の参考例１のＡｃＯ−ＬＤＨを用いて行った。アルキルスルホン酸アニオンがメタノール（１０ｍＬ）に溶解した溶液に、ＡｃＯ−ＬＤＨ（２０ｍｇ）を添加した。この懸濁液を３０分間、超音波処理した後、室温で３日間保持した。次いで、この懸濁液に遠心分離（１２０００ｒｐｍ、１分）を行い、固形物を回収し、メタノールで２回洗浄した。洗浄した白い固形物を真空乾燥させた。ここで、アルキルスルホン酸塩として、１−ペンタンスルホン酸ナトリウム（東京化成工業、１７４ｍｇ、１ｍｍｏｌ）、１−デカンスルホン酸ナトリウム（東京化成工業、２４４ｍｇ、１ｍｍｏｌ）、および、１−ペンタンスルホン酸ナトリウム（８７ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ）と１−デカンスルホン酸ナトリウム（１２２ｍｇ、０．５ｍｍｏｌ）との組み合わせを用いた。それぞれのアルキルスルホン酸塩を用いて得られた層状複水酸化物について粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２２に示す。
【００７９】
（参考例１９）
参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、揮発性の高い単一のアルコールを含有した場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。参考例１９では、単一のアルコールとして１級アルコールである蒸気ＣＨ３ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝１、Ａ１Ｖとも称する）を用いた。
【００８０】
ガラススライドにＡｃＯ−ＬＤＨ（約１０ｍｇ）を配置し、これに飽和蒸気Ａ１Ｖを、窒素をバブリングした状態で流し、これによりＡｃＯ−ＬＤＨにＡ１Ｖを含有させた。以降では、参考例１９で得た物質をＡ１Ｖ−ＡｃＯと称する。Ａ１Ｖ−ＡｃＯの外観は、ＡｃＯ−ＬＤＨと同様に、白い粉末状であった。Ａ１Ｖ−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２３および図２７に示す。
【００８１】
（参考例２０）
参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、揮発性の高い単一のアルコールを含有した場合のＸＲＤパターン、原子間力顕微鏡観察等の物性を調べた。参考例２０では、単一のアルコールとして１級アルコールである蒸気Ｃ２Ｈ５ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝２、Ａ２Ｖとも称する）を用いた。参考例１９と同様にして、ＡｃＯ−ＬＤＨにＡ２Ｖを含有させた。以降では、参考例２０で得た物質をＡ２Ｖ−ＡｃＯと称する。Ａ２Ｖ−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２３および図２７に示す。
【００８２】
Ａ２Ｖ−ＡｃＯについて原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）観察を行った。観察用の試料は次のように調製した。参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨ（２０ｍｇ）をエタノール（５ｍＬ）に分散させ、１分間、超音波処理を行った。懸濁液をガラス基板に１滴、滴下した。次いで、これを乾燥窒素でパージした試料台に設置した。ＡＦＭ像は、ｘｙスキャンが２０μｍ、ｚスキャンが１０μｍの範囲のＰＺＴスキャナを搭載したＤＦＭユニット（ＳＰＡ−４００−ＳＰＩ４０００、セイコーインスツルメント製）により得た。ＡＦＭ像は、至適力にてダイナミックフォースモード（すなわち、タッピングモード）で撮影された。観察・撮影には、ばね定数１３Ｎ／ｍであり、共振周波数１３３ｋＨｚの矩形シリコンカンチレバ（ＳＩ−ＤＦ−２０、セイコーインスツルメント製）を用いた。室温にて、乾燥窒素フロー、または、飽和蒸気Ａ２Ｖ（ただし窒素をバブリングした状態）に試料を晒し、それぞれの雰囲気下で観察・撮影を行い、高さの変化を評価した。結果を図２４および図２５に示す。
【００８３】
さらに、Ａ２Ｖを用いて、ＡｃＯ−ＬＤＨへのアルコールの挿入・脱離の可逆性を調べた。ＡｃＯ−ＬＤＨについて、乾燥窒素雰囲気下で飽和蒸気Ａ２Ｖを流しながら粉末Ｘ線回折を測定し、経時変化を調べた。測定間隔は１分ごとであった。また、Ａ２Ｖ−ＡｃＯについて乾燥窒素雰囲気下で粉末Ｘ線回折を測定し、経時変化を調べた。測定間隔は２分ごとであった。結果を図２６に示す。
【００８４】
（参考例２１）
参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、揮発性の高い単一のアルコールを含有した場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。参考例２１では、単一のアルコールとして１級アルコールである蒸気Ｃ３Ｈ７ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝３、Ａ３Ｖとも称する）を用いた。参考例１９と同様にして、ＡｃＯ−ＬＤＨにＡ３Ｖを含有させた。以降では、参考例２１で得た物質をＡ３Ｖ−ＡｃＯと称する。Ａ３Ｖ−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２３に示す。
【００８５】
（参考例２２）
参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、揮発性の高い単一のアルコールを含有した場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。参考例２２では、単一のアルコールとして１級アルコールである蒸気Ｃ４Ｈ９ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝４、Ａ４Ｖとも称する）を用いた。参考例１９と同様にして、ＡｃＯ−ＬＤＨにＡ４Ｖを含有させた。以降では、参考例２２で得た物質をＡ４Ｖ−ＡｃＯと称する。Ａ４Ｖ−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２３に示す。
【００８６】
（比較例２３）
参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、揮発性の低い単一のアルコールを含有した場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。比較例２３では、揮発性の低い単一のアルコールとして１級アルコールである蒸気Ｃ５Ｈ１１ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝５、Ａ５Ｖとも称する）を用いた。参考例１９と同様にして、ＡｃＯ−ＬＤＨにＡ５Ｖを含有させた。以降では、比較例２３で得た物質をＡ５Ｖ−ＡｃＯと称する。Ａ５Ｖ−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２３に示す。
【００８７】
（比較例２４）
参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、揮発性の低い単一のアルコールを含有した場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。比較例２４では、揮発性の低い単一のアルコールとして１級アルコールである蒸気Ｃ６Ｈ１３ＯＨ（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝６、Ａ６Ｖと称する）を用いた。参考例１９と同様にして、ＡｃＯ−ＬＤＨにＡ６Ｖを含有させた。以降では、比較例２４で得た物質をＡ６Ｖ−ＡｃＯと称する。Ａ６Ｖ−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２３に示す。
【００８８】
（実施例２５）
実施例２５は、参考例１で製造したＡｃＯ−ＬＤＨが、少なくとも２種のアルコールとして２種の蒸気アルコールを含有した場合のＸＲＤパターン等の物性を調べた。実施例２５では、２種の蒸気アルコールとして１級アルコールである蒸気ＣＨ３ＯＨ（Ａ１Ｖ）および蒸気Ｃ２Ｈ５ＯＨ（Ａ２Ｖ）（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ、ｎ＝１、２）を用いた。Ａ１ＶとＡ２Ｖとの混合比（モル濃度比）は、０．５：０．５であった。
【００８９】
ガラススライドにＡｃＯ−ＬＤＨ（約１０ｍｇ）を配置し、これに上述の混合比で混合された飽和蒸気Ａ１ＶおよびＡ２Ｖを、ガス流路系を介して、窒素をバブリングした状態で流し、これによりＡｃＯ−ＬＤＨにＡ１ＶおよびＡ２Ｖを含有させた。以降では、実施例２５で得た物質をＡ１Ｖ，Ａ２Ｖ−ＡｃＯと称する。Ａ１Ｖ，Ａ２Ｖ−ＡｃＯについて粉末Ｘ線回折を調べた。結果を図２７に示す。
【００９０】
以上の参考例、実施例および比較例１〜２５の実験条件を表１にまとめて示す。
【表１】
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【００９１】
図３は、参考例１の外観を示す図である。
【００９２】
図３によれば、参考例１で得たＡｃＯ−ＬＤＨは、白い粉末状であることが分かった。
【００９３】
図４は、参考例１の１３Ｃ−ＣＰ／ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【００９４】
図４によれば、主として酢酸アニオンのピークが検出された。わずかながらメタノールのピークも検出されたが、これは、洗浄後に残留するメタノール（分散媒）に起因する。このことから、市販の炭酸型層状複水酸化物の炭酸イオンは、酢酸アニオンにアニオン交換されたことが確認された。
【００９５】
以上より、参考例１で製造した試料が、ホスト層［ＭＩＩ１−ｙＭＩＩＩｙ（ＯＨ）２］においてＭＩＩがＭｇであり、ＭＩＩＩがＡｌであり、ゲスト［（Ｘｎ−）ｙ／ｎ・ｍＨ２Ｏ］においてＸがカルボン酸アニオンのうち酢酸アニオンである層状複水酸化物（Ｍｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＡｃＯ）・２Ｈ２Ｏであることが確認された。なお、参考例１で示した別の製造方法による試料もまた、同様に、ＡｃＯ−ＬＤＨであることが確認された。
【００９６】
図５は、参考例６の外観を示す図である。
【００９７】
図５によれば、参考例６で得たＡ５−ＡｃＯは、白いゲル状であり、液体を含有していることが分かった。
【００９８】
図６は、参考例１〜１２のＸＲＤパターンを示す図である。
【００９９】
ＸＲＤパターン（ａ）〜（ｌ）は、それぞれ、参考例１、参考例２〜５、参考例１２、および、参考例６〜１１のＸＲＤパターンである。参考例１のＡｃＯ−ＬＤＨは、ｄ００３およびｄ００６の明瞭な回折ピークを示した。同様に、参考例２〜１２のいずれも、ｄ００３、ｄ００６およびｄ００９の明瞭な回折ピークを示した。このことから、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物に、アルコールとして液体アルコールを含有させても、その層構造は維持されており、安定であることが分かった。
【０１００】
さらに、参考例１と、参考例２〜１２とのＸＲＤパターンを比較すると、ｄ００３、ｄ００６およびｄ００９の回折ピークは、いずれも、アルコールの含有に伴い、低角度側にシフトすることが分かった。すなわち、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、アルコールを含有することにより、層間隔が増大することが確認された。
【０１０１】
また、参考例１と、参考例２〜１１とのＸＲＤパターンを比較すると、ｄ００３、ｄ００６およびｄ００９の回折ピークは、いずれも、アルコール（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ）の炭素数（ｎ）の増大に伴い、より低角度側にシフトすることが分かった。このことから、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物に含有させるアルコールを適宜選択することにより、アクチュエータの動作範囲を制御できることが示唆される。
【０１０２】
また、参考例２〜１１と、参考例１２とのＸＲＤパターンを比較すると、層状複水酸化物が含有するアルコールが１級アルコールであっても、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≧１）またはＨＯＣｎＨ２ｎＯＨ（ｎ≧１）の選択により異なる層間隔が得られることが分かった。
【０１０３】
図７は、参考例１〜１１の層間隔とアルコールの炭素数との関係を示す図である。
【０１０４】
図６に基づいて、層間隔とアルコールの炭素数との関係を求めた。層間隔Ｄは、Ｄ＝（ｄ００３＋２ｄ００６＋３ｄ００９）／３より算出した。図７によれば、アルコール（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ）の炭素数（ｎ）の増大につれて、層間隔が増大することが示された。より詳細には、アルコールの炭素数ｎ＝１〜３の範囲は、Ｄ＝０．８３ｎ＋１２．７８の関係があり、ｎ＝４〜１２の範囲は、Ｄ＝１．６０ｎ＋１１．９２の関係があることが分かった。
【０１０５】
図８は、参考例３のアルコールの挿入および脱離を示すＸＲＤパターンを示す図である。
【０１０６】
ＸＲＤパターン（Ａ）は、アルコールを挿入する前の参考例１のＡｃＯ−ＬＤＨのＸＲＤパターンであり、図６の（ａ）と同様である。ＸＲＤパターン（Ｂ）は、ＡｃＯ−ＬＤＨにＡ２（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）を含有させたＡ２―ＡｃＯのＸＲＤパターンであり、図６の（ｃ）と同様である。ＸＲＤパターン（Ｃ）は、Ａ２−ＡｃＯを乾燥窒素雰囲気下で保持した後のＸＲＤパターンであり、ＸＲＤパターン（Ｄ）は、乾燥窒素雰囲気下で保持したＡ２−ＡｃＯに再度エタノールを含有させた後のＸＲＤパターンである。
【０１０７】
ＸＲＤパターン（Ｃ）の回折ピークは、ＸＲＤパターン（Ａ）それと同一であり、Ａ２−ＡｃＯからエタノールが脱離し、ＡｃＯ−ＬＤＨになったことを確認した。さらに、ＸＲＤパターン（Ｄ）の回折ピークは、ＸＲＤパターン（Ｂ）それと同一であり、Ａ２−ＡｃＯからエタノールが脱離したＡｃＯ−ＬＤＨが、再度、エタノールを含有し、Ａ２−ＡｃＯになったことを確認した。
【０１０８】
以上より、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、アルコールの挿入・脱離を繰り返し行うことができることが分かった。したがって、本発明のアクチュエータは、アルコールの挿入・脱離を利用した層間隔の変化により、安定した動作が可能であることが示された。
【０１０９】
図９は、参考例１および参考例９のＩＲスペクトルを示す図である。
【０１１０】
図９には、参考例９で用いたＡ８（Ｃ８Ｈ１７ＯＨ）のＩＲスペクトルも併せて示す。図９のＡｃＯ−ＬＤＨのＩＲスペクトルによれば、酢酸アニオンに起因する、波数１５６２ｃｍ−１にνＣ＝Ｏのピーク、および、波数１４０６ｃｍ−１にνＣ−Ｏのピークを示した。このことからも、参考例１で得られた試料が、ＡｃＯ−ＬＤＨであることが確認された。
【０１１１】
図９（Ａ）によれば、参考例９のＡ８−ＡｃＯのＩＲスペクトルは、参考例１のＡｃＯ−ＬＤＨおよびＡ８のＩＲスペクトルのいずれの特徴も有することが分かった。詳細には、図９（Ａ）によれば、参考例９のＡ８−ＡｃＯのＩＲスペクトルは、波数１５６２ｃｍ−１および１４０６ｃｍ−１にＡｃＯ−ＬＤＨに起因する上述のピークを示した。図９（Ｂ）によれば、参考例９のＡ８−ＡｃＯのＩＲスペクトルは、波数２９５６ｃｍ−１、２９２６ｃｍ−１（Ｃ−Ｈ伸縮モード）および２８５６ｃｍ−１にＡ８に起因するピークを示した。また、図９（Ｃ）によれば、参考例９のＡ８−ＡｃＯのＩＲスペクトルは、波数１４５８ｃｍ−１（ＣＨ２はさみ振動モード）に液体アルキル鎖を有するＡ８に起因するピークを示した。
【０１１２】
このことは、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物が、アルコールを含有した場合、そのアルコール分子のアルキル鎖は結晶化しておらず、液体状態と同様の活発な分子運動をしていることが確認された。
【０１１３】
図１０は、参考例９の１３Ｃ−ＣＰ／ＭＡＳ  ＮＭＲスペクトルを示す図である。
【０１１４】
図１０で求めた参考例９のＡ８−ＡｃＯの炭素（ａ〜ｈ、ｙおよびｚ）についてＴ１緩和時間を求めた。この結果を表２にまとめる。
【表２】
0005862879.tif 000003
【０１１５】
表２によれば、ヒドロキシル基に近い炭素原子ほど、Ｔ１緩和時間が短いことが分かった。さらに、Ａ８−ＡｃＯ中の炭素原子のＴ１緩和時間は、液体Ａ８単体中の炭素原子のそれに匹敵することが分かった。このことは、Ａ８−ＡｃＯにおけるアルコール分子は、液体状態を維持しつつも、ヒドロキシル基を介してＡｃＯ−ＬＤＨのホスト層と相互作用することを示唆する。また、このような特徴により、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物において、アルコール分子が均一に位置することができ、その結果、本発明のアクチュエータの高精度動作および層間隔の制御性を達成できる。
【０１１６】
図１１は、参考例１および９のＴＧ−ＤＴＡプロファイルを示す図である。
【０１１７】
図１１（Ａ）および（Ｂ）は、それぞれ、参考例９のＡ８−ＡｃＯおよび参考例１のＡｃＯ−ＬＤＨのＴＧ−ＤＴＡプロファイルである。図１１（Ｂ）のＴＧプロファイルによれば、１００℃〜２００℃にＡｃＯ−ＬＤＨ中の結晶性の水の重量損失を示したが、それ以外の重量損失は見られなかった。一方、図１１（Ａ）のＴＧプロファイルによれば、５０℃付近に第１の重量損失１１１０および１００℃〜２００℃に第２の重量損失１１２０を示した。第１の重量損失１１１０は、Ａ８−ＡｃＯ中のオクタノール（Ａ８）の重量損失に相当する。第２の重量損失１１２０は、ＡｃＯ−ＬＤＨと同様に、Ａ８−ＡｃＯ中の結晶性の水の重量損失に相当する。このことから、アルコールが継続的に供給されて、アルコールの揮発が補填される限りにおいては、本アクチュエータは結晶性の水が揮発し始める１００℃までの高温環境下で使用可能であることが示唆される。
【０１１８】
図１２は、実施例１３のＸＲＤパターンを示す図である。
【０１１９】
図１２において、Ａ１０（Ｃ１０Ｈ２１ＯＨ）：Ａ５（Ｃ５Ｈ１１ＯＨ）＝１：０、および、０：１ＸＲＤパターンは、それぞれ、図６のＸＲＤパターン（ｋ）および（ｇ）と同一である。図１２のＸＲＤパターンによれば、いずれも、Ａ１０およびＡ５の混合比によらず、同様の半値幅を示した。このことから、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、少なくとも２種のアルコールとして異なる２種の液体アルコールを含有しても、層構造の結晶性秩序を維持することが確認された。
【０１２０】
さらに、図１２のｄ００（３ｎ）の回折ピークに注目すると、Ａ１０（デカノール）とＡ５（ペンタノール）との混合において、Ａ１０の割合が増大するにつれて、低角側に単調にシフトした。これは、図６を参照して説明した、参考例１０のＡ１０−ＡｃＯのＸＲＤパターンのｄ００（３ｎ）の回折ピークが、参考例６のＡ５−ＡｃＯのそれよりも低角側に位置することに一致した。
【０１２１】
図１３は、実施例１３の層間隔と混合比との関係を示す図である。
【０１２２】
図１３によれば、Ａ１０（デカノール）とＡ５（ペンタノール）との混合において、Ａ１０の割合が増大するにつれて、ほぼ線形に層間隔が増大した。より詳細には、層間隔は、Ａ１０の割合（重量比）が０から１まで増大するにつれて、約２０Åから２８Åまで１Å未満（サブオングストローム）の増分で増大した。
【０１２３】
図１４は、実施例１４のＸＲＤパターンを示す図である。
【０１２４】
図１４において、Ａ５（Ｃ５Ｈ１１ＯＨ）：Ａ６（Ｃ６Ｈ１３ＯＨ）＝１：０、および、０：１のＸＲＤパターンは、それぞれ、図６のＸＲＤパターン（ｇ）および（ｈ）と同一である。図１４のＸＲＤパターンによれば、いずれも、Ａ５およびＡ６の混合比によらず、同様の半値幅を示した。このことから、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、少なくとも２種のアルコールとして異なる２種の液体アルコールを含有しても、層構造の結晶性秩序を維持することが確認された。
【０１２５】
さらに、図１４のｄ００（３ｎ）の回折ピークに注目すると、Ａ６（１−ヘキサノール）とＡ５（ペンタノール）との混合において、Ａ６の割合が増大するにつれて、低角側に単調にシフトした。これは、図６を参照して説明した、参考例７のＡ６−ＡｃＯのＸＲＤパターンのｄ００（３ｎ）の回折ピークが、参考例６のＡ５−ＡｃＯのそれよりも低角側に位置することに一致した。
【０１２６】
図１５は、実施例１４の層間隔と混合比との関係を示す図である。
【０１２７】
図１５によれば、Ａ６（１−ヘキサノール）とＡ５（ペンタノール）との混合において、Ａ６の割合が増大するにつれて、ほぼ線形に層間隔が増大した。より詳細には、層間隔は、Ａ６の割合（重量比）が０から１まで増大するにつれて、約２１．７０Åから２２．９０Åまで０．１Å（サブオングストローム）の増分で増大した。
【０１２８】
以上、図１２〜図１５により、本発明のアクチュエータは、選択するアルコールの組み合わせに応じて動作範囲を制御できるとともに、組み合わせたアルコールの混合比を適宜制御するだけで、サブオングストロームの精度で動作を制御できることが示された。また、本発明のアクチュエータは、少なくとも２種の液体アルコールの混合比を０〜１：１〜０の間で制御することにより、少なくとも２種の液体アルコールそれぞれ単体で達成される層間隔の間を連続かつ線形に動作可能であることが示された。
【０１２９】
また、参考例２〜１２に示すように、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物が単一のアルコールを含有した際の層間隔を参照すれば、当業者であれば、用途や目的に応じたアクチュエータの動作範囲を達成するために、適宜アルコールの組み合わせを選択できる。
【０１３０】
図１６は、参考例６、７および実施例１４のシンクロトロンＸＲＤパターンを示す図である。
【０１３１】
図１６における実施例１４のＸＲＤパターンは、Ａ６（１−ヘキサノール）とＡ５（ペンタノール）との混合比（重量比）が０．５：０．５であるＡ５，Ａ６−ＡｃＯのＸＲＤパターンである。図１６によれば、実施例１４のＡ５，Ａ６−ＡｃＯのシンクロトロンＸＲＤパターンのｄ００（３ｎ）の回折ピークは、参考例６のＡ５−ＡｃＯおよび参考例７のＡ６−ＡｃＯのそれの中間に位置することが分かった。このことは、少なくとも２種のアルコールを層状複水酸化物に挿入することにより、単一アルコールでは達成できない中間の層間隔を可能にすることを示唆する。
【０１３２】
表３には、Ａ５およびＡ６の混合比を変化させた場合の粉末ＸＲＤ回折の結果を示す。
【表３】
0005862879.tif 000004
【０１３３】
表３によれば、Ａ５およびＡ６の混合比において、Ａ６の割合が増大するにつれて、層間隔がほぼ線形に増大することが分かる。
【０１３４】
図１７は、実施例１３のシンクロトロンＸＲＤパターンを示す図である。
【０１３５】
図１７における実施例１３のＸＲＤパターンは、Ａ１０（デカノール）とＡ５（ペンタノール）との混合比（重量比）が０．４：０．６であるＡ５，Ａ１０−ＡｃＯのＸＲＤパターンである。図１７によれば、実施例１３のｄ００（３ｎ）の回折ピークは、参考例１のそれと同様にシャープであった。このことは、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、少なくとも２種のアルコールが挿入された後であっても、層間隔の結晶秩序構造を維持することを意味する。
【０１３６】
ここで、結晶サイズおよび格子歪みをＷｉｌｌｉａｍｓｏｎ−Ｈａｌｌの以下の式を用いて算出した。
βｃｏｓθ／λ＝１／ｔ＋２ε・ｓｉｎθ／Ｋλ
ここで、βは半値幅（ラジアン）であり、θは回折角であり、λはＸ線の波長（０．６５２９８Å）であり、ｔは結晶サイズ（ｎｍ）であり、εは格子歪みであり、Ｋは補正係数（ここでは０．９である）である。
【０１３７】
図１７の挿入図は、各回折ピークに対して、ｓｉｎθ／Ｋλを変数として上記式のβｃｏｓθ／λの値をプロットした図である。結晶サイズおよび格子歪みは、それぞれ、１３１ｎｍおよび０．００５２％と算出された。算出された結晶サイズは、実施例１３のＡ５，Ａ１０−ＡｃＯにおける層状複水酸化物（ＡｃＯ−ＬＤＨ）が６０層を有することを示す。また、算出された格子歪みは、無視できるほどに小さく、２種のアルコールの挿入によっても層状複水酸化物に歪みを生じないことが分かった。
【０１３８】
図１８は、実施例１５のＸＲＤパターンを示す図である。
【０１３９】
図１８における実施例１５のＸＲＤパターンは、Ａ８（オクタノール）とＡ１２（ドデカノール）との混合比（重量比）が、０．６：０．４および０．８：０．２であるＡ８，Ａ１２−ＡｃＯのＸＲＤパターンである。
【０１４０】
図１２および図１４と同様に、図１８のＸＲＤパターンによれば、いずれも、Ａ８およびＡ１２の混合比によらず、同様のＸＲＤパターンを示した。さらに、図１８のｄ００（３ｎ）の回折ピークに注目すると、Ａ８（オクタノール）とＡ１２（ドデカノール）との混合において、Ａ１２の割合が増大するにつれて、低角側に単調にシフトした。これは、図６を参照して説明した、参考例１１のＡ１２−ＡｃＯのＸＲＤパターンのｄ００（３ｎ）の回折ピークが、参考例９のＡ８−ＡｃＯのそれよりも底角側に位置することに一致した。
【０１４１】
図１９は、実施例１５のＤＳＣプロファイルを示す図である。
【０１４２】
プロファイル（ａ）は、Ａ８（オクタノール）とＡ１２（ドデカノール）とを混合比（重量比）０．４：０．６で混合したアルコールのＤＳＣプロファイルを示す。プロファイル（ｂ）は、ＡｃＯ−ＬＤＨにＡ８とＡ１２とを混合比（重量比）０．４：０．６で含有させたＡ８，Ａ１２−ＡｃＯのＤＳＣプロファイルを示す。
【０１４３】
プロファイル（ａ）によれば、Ａ８とＡ１２との混合アルコールは、冷却時に、相分離を伴う２つの連続する相転移を−５．４℃および−３２．１℃に示した。一方、プロファイル（ｂ）によれば、Ａ８，Ａ１２−ＡｃＯは、冷却時に、単一の相転移を−１２．９℃に示した。この相転移は、インターデジテートにより層状になったＡ８およびＡ１２が有するアルキル鎖の液晶からゲルへの相転移に相当する。
【０１４４】
以上より、ＡｃＯ−ＬＤＨに挿入された少なくとも２種の液体アルコールは、熱力学的に均一な液相またはガラス相を形成することが確認された。すなわち、少なくとも２種の液体アルコールはＡｃＯ−ＬＤＨの層間で混じりあっていることが示された。
【０１４５】
図２０は、比較例１６のＸＲＤパターンを示す図である。
【０１４６】
図２０には、Ａ５−ＣＯ３のＸＲＤパターンとともに、ペンタノール（Ａ５）を含有させる前の層状複水酸化物Ｍｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣＯ３）・２Ｈ２ＯのＸＲＤパターンを併せて示す。
【０１４７】
図２０によれば、Ａ５−ＣＯ３のＸＲＤパターンの回折ピークは、Ａ５を含有させる前の層状複水酸化物のそれに一致した。すなわち、アルコールの含有によっても層状複水酸化物の層間隔に何ら変化がなかった。このことは、層状複水酸化物としてＭｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣＯ３）・２Ｈ２Ｏをアルコールに接触させても、層間にアルコールを挿入できないことを示す。
【０１４８】
図２１は、比較例１７のＸＲＤパターンを示す図である。
【０１４９】
図２１には、Ａ５−ＣｌＯ４のＸＲＤパターンとともに、ペンタノール（Ａ５）を含有させる前の層状複水酸化物Ｍｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣｌＯ４）・２Ｈ２ＯのＸＲＤパターンを併せて示す。
【０１５０】
図２０と同様に、図２１によれば、Ａ５−ＣｌＯ４のＸＲＤパターンの回折ピークは、Ａ５を含有させる前の層状複水酸化物のそれに一致した。すなわち、アルコールの含有によっても層状複水酸化物の層間隔に何ら変化がなかった。このことは、層状複水酸化物としてＭｇ３Ａｌ（ＯＨ）８（ＣｌＯ４）・２Ｈ２Ｏをアルコールに接触させても、層間にアルコールを挿入できないことを示す。
【０１５１】
以上より、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、好ましくは、イオン半径が大きく層間の静電相互作用が比較的弱いとされる有機アニオンからなるゲストを有することが確認された。
【０１５２】
図２２は、比較例１８のＸＲＤパターンを示す図である。
【０１５３】
図２２によれば、１−ペンタンスルホン酸ナトリウムおよび１−デカンスルホン酸ナトリウムの混合物（混合モル濃度比１：１）でアニオン交換された層状複水酸化物のＸＲＤパターンの回折ピークは、図１６とは異なり、１−ペンタンスルホン酸ナトリウム単体でアニオン交換された層状複水酸化物、および、１−デカンスルホン酸ナトリウム単体でアニオン交換された層状複水酸化物のＸＲＤパターンのそれぞれの回折ピークの中間にあるものの、その回折強度は低かった。また、アルキルスルホン酸の混合物でアニオン交換された層状複水酸化物は、極めて回折強度が低いながらも、アルキルスルホン酸単体でアニオン交換された層状複水酸化物の回折ピークも有した。
【０１５４】
このことは、アルキルスルホン酸の混合物でアニオン交換された層状複水酸化物の層間隔は、アルコールが挿入されたＡｃＯ−ＬＤＨのそれと異なり、アルキルスルホン酸単体でアニオン交換された層状複水酸化物が達成する層間隔の組み合わせにならないことを示す。
【０１５５】
以上より、本発明のアクチュエータは、好ましくは、イオン半径が大きく層間の静電相互作用が比較的弱いとされる有機アニオンからなるゲストを有する層状複水酸化物に加えて、そのホスト層間に少なくとも２種のアルコールを含有する。
【０１５６】
図２３は、参考例１、参考例１９〜２２および比較例２３〜２４のＸＲＤパターンを示す図である。
【０１５７】
ＸＲＤパターン（ａ）〜（ｇ）は、それぞれ、参考例１、参考例１９〜２２および比較例２３〜２４のＸＲＤパターンである。ＸＲＤパターン（ａ）は、図６のＸＲＤパターン（ａ）と同一であり、ｄ００３およびｄ００６の明瞭な回折ピークを示した。同様に、参考例１９〜２２のいずれも、ｄ００３、ｄ００６およびｄ００９の明瞭な回折ピークを示した。このことから、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物に、アルコールとして蒸気アルコールを含有させても、その層構造は維持されており、安定であることが分かった。
【０１５８】
さらに、参考例１と、参考例１９〜２２とのＸＲＤパターンを比較すると、ｄ００３、ｄ００６およびｄ００９の回折ピークは、いずれも、アルコールの含有に伴い、低角度側にシフトすることが分かった。すなわち、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、液体アルコールと同様に、蒸気アルコールを含有することにより、層間隔が増大することが確認された。
【０１５９】
また、参考例１と、参考例１９〜２２とのＸＲＤパターンを比較すると、ｄ００３、ｄ００６およびｄ００９の回折ピークは、いずれも、アルコール（ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ）の炭素数（ｎ）の増大に伴い、より低角度側にシフトすることが分かった。このことから、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物に含有させる蒸気アルコールを適宜選択することにより、アクチュエータの動作範囲を制御できることが示唆される。
【０１６０】
一方、比較例２３〜２４のＸＲＤパターンの回折ピークの位置は、参考例１のそれと一致した。このことから、蒸気アルコールの場合、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≧５）のアルコールをＡｃＯ−ＬＤＨに含有させても、層間隔を変化させないことが分かった。
【０１６１】
以上より、本発明のアクチュエータが少なくとも２種のアルコールとして蒸気アルコールを有する場合、ＣｎＨ２ｎ＋１ＯＨ（ｎ≦４）が好ましいことが確認された。
【０１６２】
図２４は、参考例２０のＡＦＭ観察の結果を示す図である。
【０１６３】
図２４によれば、ＡｃＯ−ＬＤＨを蒸気アルコールとしてエタノール（Ａ２Ｖ）に晒すことによって、ＡｃＯ−ＬＤＨの高さが増大することが分かる。すなわち、ＡｃＯ−ＬＤＨは、その積層方向の層間に蒸気アルコールを挿入することにより、その層間隔が変化することを示す。以上より、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、液体アルコールに加えて、蒸気アルコールを層間に有することが示された。
【０１６４】
図２５は、参考例２０を蒸気エタノールおよび乾燥窒素に繰り返し晒した際の高さの変化を示す図である。
【０１６５】
図２５によれば、Ａ２Ｖ−ＡｃＯは、乾燥窒素および蒸気エタノール（Ａ２Ｖ）に繰り返し晒すことによって、その高さ（すなわち層間隔）を繰り返し変化させることが分かる。詳細には、Ａ２Ｖ−ＡｃＯを乾燥窒素下に晒した際の高さは、１７５ｎｍであり、蒸気エタノールに晒した際の高さは、１９５ｎｍであり、それぞれの高さは、乾燥窒素および蒸気エタノールに繰り返し晒しても変化しなかった。このことから、本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物は、その層間への蒸気アルコールの挿入および脱離を繰り返し行うことが示された。
【０１６６】
図２６は、参考例２０の雰囲気に依存したＸＲＤパターンの経時変化を示す図である。
【０１６７】
図２６（Ａ）は、ＡｃＯ−ＬＤＨを蒸気エタノール（Ａ２Ｖ）に晒した際のＸＲＤパターンの経時変化を示す。図２６（Ｂ）は、Ａ２Ｖ−ＡｃＯを乾燥窒素に晒した際のＸＲＤパターンの経時変化を示す。
【０１６８】
図２６（Ａ）によれば、ＸＲＤパターンのｄ００３の回折ピークは、Ａ２Ｖに晒してから約３分後に低角側にシフトした。すなわち、ＡｃＯ−ＬＤＨは、その層間にＡ２Ｖを挿入するに約３分を要することが分かった。一方、図２６（Ｂ）によれば、ＸＲＤパターンのｄ００３の回折ピークは、乾燥窒素に晒してから約２分後に回折ピークが消失し、約８分後に高角側にシフトした。すなわち、Ａ２Ｖ−ＬＤＨは、その層間からＡ２Ｖを脱離するに約８分を要することが分かった。ＡｃＯ−ＬＤＨへの蒸気アルコールの挿入の方が、その脱離よりも高速に生じるのは、ＡｃＯ−ＬＤＨ内に位置するアルコール分子のピラー効果に起因する。
【０１６９】
本発明のアクチュエータを構成する層状複水酸化物を用いれば、アクチュエータの動作１サイクル（層間隔が最小値から最大値へと変化し、次いで、最大値から最小値へと変化する）に要する時間は、約１０分程度であるといえる。この動作時間は、液体または蒸気分子を用いた既存のアクチュエータの動作１サイクルに要する時間（数時間）に比較して、極めて速いことが分かる。また、この動作時間は、例えば、ＹｏｓｈｉｄａらのＮａｔｕｒｅ  １９９５，３７４，２４０に記載の櫛形グラフト重合体に基づくヒドロゲルアクチュエータのそれに匹敵した。
【０１７０】
図２７は、参考例１９、２０および実施例２５の粉末ＸＲＤパターンを示す図である。
【０１７１】
図２７における実施例２５のＸＲＤパターンは、Ａ１Ｖ（メタノール）とＡ２Ｖ（エタノール）との混合比（モル濃度比）が０．５：０．５であるＡ１Ｖ，Ａ２Ｖ−ＡｃＯのＸＲＤパターンである。図２７によれば、実施例２５のＡ１Ｖ，Ａ２Ｖ−ＡｃＯのシンクロトロンＸＲＤパターンのｄ００（３ｎ）の回折ピークは、参考例１９のＡ１Ｖ−ＡｃＯおよび参考例２０のＡ２Ｖ−ＡｃＯのそれの中間に位置することが分かった。このことは、少なくとも２種の蒸気アルコールを層状複水酸化物に挿入することにより、単一アルコールでは達成できない中間の層間隔を可能にする。
【０１７２】
なお、Ａ１ＶとＡ２Ｖとの混合比が０．５：０．５以外の場合のｄ００（３ｎ）の回折ピークは、Ａ１Ｖ−ＡｃＯおよびＡ２Ｖ−ＡｃＯの回折ピークの間の混合比に応じて位置することが分かった。これにより、挿入される少なくとも２種の蒸気アルコールの混合比を適宜制御することにより、上述の中間の層間隔以外の層間隔を可能とする。
【０１７３】
以上より、本発明のアクチュエータは、少なくとも２種の蒸気アルコールの混合比を０〜１：１〜０の間で制御することにより、少なくとも２種の蒸気アルコールそれぞれ単体で達成される層間隔の間を連続かつ線形に動作可能であることが示唆される。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
上述してきたように、本発明によるアクチュエータは、ホスト層と有機アニオンからなるゲストとを有する層状複水酸化物と、ホスト層の層間に位置する少なくとも２種のアルコールと備え、少なくとも２種のアルコールの混合比は、０〜１：１〜０の間で可変である。これにより、本発明のアクチュエータは、層状複水酸化物の層（ホスト層）間に位置するアルコールの混合比の変動に起因して連続、線形かつサブオングストロームの動作（アクチュエーション）を可能にする。このような本発明のアクチュエーションは、電気配線を用いない動力源としてマイクロ流路や微小電気機械素子（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，  ＭＥＭＳ）に適用されうる。または、機械応答分子の微細制御に適用され得る。
【符号の説明】
【０１７５】
１００  層状複水酸化物
１１０  ホスト層
１２０  ゲスト
１３０  第１のアルコール
１４０  第２のアルコール
１５０  インターデジテート
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１７６】
【特許文献１】特開２００２−３７１９５２号公報
【非特許文献】
【０１７７】
【非特許文献１】Ｎａｂｅｔａｎｉら，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２０１１，１３３，１７１３０
【非特許文献２】Ｉｙｉら，Ｃｈｅｍ．Ｌｅｔｔ．２０１０，３９、５９１
【図１】
0005862879.tif 000005
【図２】
0005862879.tif 000006
【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７】
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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】
0005862879.tif 000020
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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