(57)【要約】【課題】  高分子アクチュエータ素子を大きく変位または屈曲をさせようとして、高い電圧を与えると、副次的に溶媒として用いる水や非水の有機極性液体の電気分解が生じ、気泡、なかでも水素ガスが発生してしまう。【解決手段】  対向する金属電極間に、少なくとも溶媒と高分子電解質としてのイオン交換樹脂とが含まれる高分子アクチュエータ素子において、金属電極を水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属で構成するか、若しくは金属電極上に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を含む層をメッキ層として設けた高分子アクチュエータ素子とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する金属電極間に、少なくとも溶媒と高分子電解質としてのイオン交換樹脂とが含まれる高分子アクチュエータ素子であって、
前記金属電極が水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属である高分子アクチュエータ素子。
【請求項２】
対向する金属電極間に、少なくとも溶媒と高分子電解質としてのイオン交換樹脂とが含まれる高分子アクチュエータ素子であって、
前記金属電極上に、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を含む層をメッキ層として有する高分子アクチュエータ素子。
【請求項３】
前記水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属が白金、パラジウムまたは白金‐パラジウム合金である請求項１または２記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項４】
請求項１または２記載の高分子アクチュエータ素子に電圧を与えた際に副次的に生じる溶媒の電気分解によって発生する水素を、前記水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属により吸収し、または燃焼させることで、水素の気泡の発生を抑制する高分子アクチュエータ素子の気泡発生抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂を用いたアクチュエータ素子に関し、またアクチュエータ素子に高い電圧を与えた際に生じる水素ガスなどの気泡の発生を抑制する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屈曲可能なアクチュエータ素子である、高分子アクチュエータ素子は、その柔軟性により、制御可能な能動カテーテルなどに用いることができるので、近年、特に注目されている。前記アクチュエータ素子としては、例えば、特許文献１では、高分子電解質であるイオン交換膜と、このイオン交換膜の両面に接合した電極とから構成され、該イオン交換膜を含水状態にして電位差を与え、前記イオン交換膜に湾曲や変形を生じさせる技術が開示されている。
【特許文献１】特開平４‐２７５０７８号公報
【０００３】
かかる高分子アクチュエータ素子において、大きな屈曲や変形を生じさせる方法としては、高い印加電圧を与え、電極間の電位差を大きくすることが考えられる。しかし、当該高分子アクチュエータ素子のイオン交換膜は含水状態にあるため、印加電圧を高くすると、副次的に水の電気分解によって発生する水素や酸素の気泡により、高分子アクチュエータ素子導電性が阻害され、これによって高分子アクチュエータ素子湾曲や変形の性能が低下するという問題があった。このため、高分子アクチュエータ素子に与えることのできる電圧には一定の制限があった。この問題は、非水系の有機極性液体を溶媒に用いた場合も、当該有機物質の分解による水素発生が生じ、同じ問題があった。
【０００４】
また、高分子アクチュエータ素子は、制御可能な能動カテーテルとしての応用を考えた場合、カテーテルは人体の血管などに挿入するものであるため、電気分解で発生する気泡、特に水素ガスが発生することは問題となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで本発明にて解決すべき課題は、高分子アクチュエータ素子を大きく変位または屈曲をさせようとして、高い電圧を与えると、副次的に溶媒として用いる水や非水の有機極性液体の電気分解が生じ、気泡、なかでも水素ガスが発生してしまうことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決する主要な手段として、対向する金属電極間に、少なくとも溶媒と高分子電解質としてのイオン交換樹脂とが含まれる高分子アクチュエータ素子において、金属電極を水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属で構成するか、若しくは金属電極上に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を含む層をメッキ層として設ける手段を採用した。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の高分子アクチュエータ素子では、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属が、水の電気分解で発生する水素を吸着し、または燃焼させるので、水素ガスの発生を抑制することができる。時に本発明では、気泡が発生する電極そのもの或いは電極となんら介在なく接しているメッキ層に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を用いているので、気泡発生の抑制効果は大きい。特にイオン交換樹脂の表面に金属電極をメッキ法、なかでも無電解メッキ法で積層させた高分子アクチュエータ素子は、当該金属電極の表面積が非常に大きくなるため、金属電極に用いる金属を水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力のある金属とした場合、その水素吸蔵能力や水素燃焼触媒能力もまた十分に発揮することができる。
【０００８】
特に前記水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を白金、パラジウムまたは白金‐パラジウム合金とした場合、水を含むイオン交換樹脂にあっても錆びることなく用いることができるので好ましい。
【０００９】
また、一般的に金属を層状に設けてもその表面が平滑なので、その表面積は小さく、例えば触媒能を有する金属の層を設けても、その能力は十分発揮できない。そこで通常、金属を触媒に用いる場合には、粒子状金属として、合成樹脂などでこの粒子状金属を担持する方法が採られる。しかし本発明のうち、金属電極上に、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属をメッキ層として設ける高分子アクチュエータ素子の様態によれば、イオン交換樹脂に設けた金属電極自体の表面積が大きいので、このような金属電極上にメッキ法、特に無電解メッキ法によって水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属をメッキすることで、既に形成された表面積の大きい金属電極上にメッキ層が形成されることになる。従って当該メッキ層自体の表面積も大きくなるので、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を十分に発揮することができる。これにより、メッキ層自体の厚さが数μｍ以下であっても、十分その能力を発揮することができる。この点は、膜の厚みが大きくなると十分な屈曲・変位が困難となるアクチュエータ素子にとって大きな利点である。
【００１０】
また、本発明の高分子アクチュエータ素子によれば、負極側からの水素発生を抑制できるのみならず、正極側から酸素発生するまでの時間を遅らせることもできることがわかった。このため、本発明の高分子アクチュエータ素子では、短時間の変位または屈曲では、高い電圧においても、水素ガス、酸素ガスを問わず、気泡の発生を抑えることができる。
【００１１】
加えて金属電極上に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属をメッキ層で設ける様態によれば、上記酸素の発生時間をより遅らせることができることがわかった。これにより、本発明の高分子アクチュエータ素子のうち、メッキ層を設ける様態によれば、変位または屈曲のままの状態を、より長時間維持させることができる。
【００１２】
加えて、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属をメッキ層として、金属電極上に設けるため、製造工程を単純化できる。のみならず、バインダーのような媒介物によって、水素ガスなどとの接触が阻害されることないので、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を十分に発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（高分子アクチュエータ素子）
本発明のアクチュエータ素子は、対向する金属電極間に、少なくとも溶媒と高分子電解質としてのイオン交換樹脂とが含まれるものである。高分子電解質としてイオン交換樹脂を用いることで、アクチュエータ素子として、大きな屈曲や変位を得ることができる。本発明では、陽イオン交換樹脂を用いた場合の気泡発生抑制効果を確認したが、気泡発生抑制効果は、陰イオンタイプの樹脂を用いたとしても、本発明の効果が変わるものではない。
【００１４】
また、本発明のアクチュエータ素子に用いられる溶媒としては、水や非水系の極性を有する液体を用いることができる。なかでも安全性に優れ、また安価な溶媒として水を用いるのが好ましい。本発明の溶媒に水を用いる場合、清浄なものが好ましく、例えばイオン交換水、蒸留水、逆浸透水などを好ましく用いることができる。
【００１５】
（水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属）
本発明においては、金属電極が水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属である第一の様態と、金属電極上に、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を含む層をメッキ層として有する第二の様態を採ることができる。水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属としては、水素を吸蔵する能力を持つ金属であるか、水素を燃焼させる触媒能を有する金属であるか、またはその両方の性能を併せ持つ金属であれば特に限定されるものではなく、合金も含まれる。例えば、Ｌｉ，Ｍｇ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ａｇ，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｌａ，Ｌａ-Ｎｉ，Ｔｉ-Ｆｅ，Ｍｇ−Ｎｉ，Ｆｅ０．９−Ｎｉ０．１−Ｔｉ，Ｔｉ-Ｍｎ，Ｔｉ−Ｃｒ−Ｍｎ，Ｔｉ−Ｆｅ−Ｍｎ，Ｔｉ−Ｚｒ−Ｃｒ−Ｍｎ等の系を代表的に挙げることができる。より具体的には、ＬａＮｉ５、ＬａＮｉ４．７Ａｌ０．３、ＭｍＮｉ４．5Ａｌ０．５、ＭｍＮｉ４．5Ｍｎ０．５、ＭｍＮｉ４．５Ａｌ０．２５Ｃｏ０．２５、ＭｍＮｉ４．５Ａｌ０．２５Ｍｎ０．２５、ＭｍＮｉ３．５５Ｍｎ０．４Ａｌ０．３Ｃｏ０．７５、Ｃａ（９．１重量％）−Ｎｉ（８５．１）−Ｍｍ（５．０）−Ａｌ（０．７９）、ＴｉＦｅ、ＴｉＦｅ０．９Ｍｎ０．１、ＦｅＴｉ１．１３−１．９重量％Ｆｅ７Ｔｉ１０Ｏ３、ＴｉＦｅ０．８Ｎｉ０．１５Ｖ０．０５、Ｔｉ１．１Ｆｅ０．８Ｎｉ０．２Ｚｒ０．０５、ＴｉＣｏ０．５Ｆｅ０．５Ｚｒ０．０５、ＴｉＭｎ１．５、Ｔｉ０．８Ｚｒ０．２Ｃｒ０．８Ｍｎ１．２、Ｔｉ１．２Ｃｒ１．２Ｍｎ０．８、Ｚｒ０．８Ｔｉ０．２（Ｆｅ０．７５Ｖ０．１５Ｃｒ０．１）、Ｍｇ２Ｎｉを代表的に挙げることができる。前記水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属は、組成として単独の種類を用いてもよく、混合物を用いても良い。
【００１６】
なかでも、本発明の高分子アクチュエータ素子には、電気化学的安定性の高い白金、パラジウムまたは白金‐パラジウム合金が好ましく、加えて水素処理能力の観点からはパラジウムが最も好ましい。
【００１７】
（金属電極）
本発明のアクチュエータ素子は、対向する金属電極間に電圧を与えることで、イオン交換樹脂に電位差を発生させるものである。本発明の第一の様態の場合、電極に用いることのできる金属は、上記の水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属に限られる。一方、本発明の第二の様態においては、金属電極に用いられる金属は、水銀のような液体金属を除き、導電性のよい個体金属であれば制限なく用いることができ、また合金であってもよい。なお、本発明のアクチュエータ素子の溶媒として水を用いる場合には、腐食防止の観点から、貴金属を電極材料とすることが好ましい。
【００１８】
（メッキ層）
本発明の第二の様態は、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を含む層をメッキ層として設けた様態である。本発明の高分子アクチュエータ素子に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を設ける方法として、メッキ法を採用することで、簡便に金属電極上に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を積層させることができる。メッキ法としては、電解メッキの他、無電解メッキであってもよい。特に下記に示す本発明の好ましいアクチュエータ素子樹脂の製造方法では無電解メッキ法により電極が形成される方法であるので、引き続き同じ無電解メッキ方法にて、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を簡便に積層させることができる。
【００１９】
本発明の効果を奏するには、メッキ層の厚さは数μｍ以下であることが好ましい、メッキ層が厚くなりすぎるとアクチュエータ素子としての屈曲・変位が阻害されるからである。
【００２０】
（製造方法）
以下、本発明に用いるアクチュエータ素子の製造方法を示す。ただし、下記の方法は一例であって、本発明のアクチュエータ素子は、下記製造方法に限られるものではない。
【００２１】
本発明の高分子アクチュエータ素子の好ましい製造方法の一例は、板状や柱状などのイオン交換樹脂の表面に、金属の膜を設けた積層体を製造し、当該金属膜を金属電極とする素子とすることである。この積層体は、イオン交換樹脂に金属錯体を吸着させた後に、該イオン交換樹脂を還元剤水溶液に浸漬し該金属錯体を還元する電極形成工程を経ることにより製造することができる。このように電極形成工程は、吸着工程と還元工程とを含む工程からなる。ここで、高分子アクチュエータ素子を本発明の第一の様態にするには、電極に用いる前記金属を水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属とする。また本発明第二の様態にするには、電極形成工程終了後に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属のメッキ工程を設ける。前記電極形成工程は、無電解メッキ法により金属電極を形成する工程であり、イオン交換樹脂に金属錯体を吸着させる吸着工程、及び金属錯体が吸着したイオン交換樹脂に還元剤溶液を接触させる還元工程が含まれる。
【００２２】
前記吸着‐還元工程を行う前に、イオン交換樹脂を、水やメタノールのような良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に浸漬等を行うことで、イオン交換樹脂を膨潤状態にする膨潤工程を設けてもよい。イオン交換樹脂を膨潤状態とすることで、より多くの金属錯体をイオン交換樹脂に吸着させることができるからである。イオン交換樹脂を膨潤させる比率は、乾燥した状態におけるイオン交換樹脂の厚さに対して１１０％以上、好ましくは１１０％〜３００％に膨潤させることが、より多くの金属錯体を吸着できるので好ましい。このとき、良溶媒として、塩基性塩を１〜３０重量％、好ましくは１〜１０重量％混合したものを用いることもできる。なお、膨潤工程に先立って、粗面化処理等のような事前の処理を行っても良い。
【００２３】
前記吸着工程は、イオン交換樹脂に金属錯体を吸着させる工程であれば特に限定されるものではない。前記吸着工程は、金属錯体溶液を高分子電解質に塗布してもよいが、イオン交換樹脂膜を金属錯体溶液に浸漬させることにより行うと作業が容易であるので好ましい。
【００２４】
本発明の第二様態の高分子アクチュエータ素子を製造する場合には、前記吸着工程において用いることができる金属錯体は、還元されることにより積層体表面に形成される金属膜が電極として機能することができる金属であれば、特に限定されるものではない。ただし前記金属錯体は、電気化学的に安定なイオン化傾向の小さい金属を中心金属とする錯体とすることが好ましい。また析出した金属が電極として使用されるため、通電性が良好で電気化学的な安定性に富んだ貴金属のような金属を中心金属とする金属錯体が好ましい。さらに電気分解が比較的起こり難い金属を中心金属とする錯体が好ましい。以上の点を考慮すれば、金を中心金属とする金錯体が好ましい。また、前記金属錯体の配位子としては、特に限定されるものではないが、例として中心金属が金の場合の配位子として、フェナントロリン誘導体等を挙げることができる。
【００２５】
一方、本発明の第一様態では、金属材料として水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属に限られるので、用いることができる金属錯体も、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を中心金属とする金属錯体に限られる。なかでも白金錯体、パラジウム錯体またはこれらの混合物を好ましく用いることができる。このとき金属錯体の配位子も、特に限定されるものではないが、例として中心金属がパラジウムの場合の配位子として、エチレンジアミン等を挙げることができる。
【００２６】
前記吸着工程において用いられる金属塩溶液の溶媒には、金属塩の溶解が容易であって取り扱いが容易であることから溶媒が水を主成分とすることが好ましく、また前記金属塩溶液が金属塩水溶液であることが好ましい。したがって、前記金属錯体溶液としては、金属錯体水溶液であることが好ましく、なかでも金錯体水溶液が好ましい。
【００２７】
前記吸着工程は、イオン交換樹脂に金属錯体を吸着させる工程であれば、温度及び浸漬時間等の条件が特に限定されるものではないが、温度２０℃以上であることが効率よく膨潤するために好ましい。また、前記吸着工程は、イオン交換樹脂に金属錯体を容易に吸着させるために、金属錯体溶液中に高分子電解質の良溶媒を含んでいても良い。
【００２８】
上記の還元工程で用いられる還元剤溶液は、還元剤が溶解されているものであれば、特に限定されるものではない。還元剤は、イオン交換樹脂に吸着される金属錯体の種類に応じて、種類を適宜選択して使用することができ、例えば亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等を用いることができる。なお、金属錯体を還元する際に、必要に応じて、酸またはアルカリを添加してもよい。前記還元剤溶液の濃度は、金属錯体の還元により析出させる金属量を得ることができるのに十分な量の還元剤を含んでいればよく、特に限定されるものではないが、通常の無電解メッキにより電極を形成する場合に用いられる金属塩溶液と同等の濃度を用いることも可能である。また、還元剤溶液中には、イオン交換樹脂の良溶媒を含むことができる。
【００２９】
前記イオン交換樹脂は、特に限定されるものではなく、公知の樹脂を用いることができる。例えばポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの親水性官能基を導入したものを挙げることができる。特に、前記イオン交換樹脂として、フッ素樹脂にスルホン酸基及び／またはカルボキシル基を導入したイオン交換樹脂を用いることが、剛性が適度でありイオン交換量が大きく、耐薬品性及び繰り返し曲げに対する耐久性が良好であるために高分子アクチュエータ素子用途として好ましい。前記イオン交換樹脂の具体例としては、パーフルオロカルボン酸樹脂、パーフルオロスルホン酸樹脂を用いることができ、例えばＮａｆｉｏｎ樹脂（パーフルオロスルホン酸樹脂、ＤｕＰｏｎｔ社製）、フレミオン（パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂、旭硝子社製）を用いることができる。なお、イオン交換樹脂の形状は、無電解メッキ方法により得られるアクチュエータ素子としての形状に適した形状にすることができ、例えば膜状、板状、筒状、柱状や管状等の所望の形状を用いることができる。
【００３０】
また、本発明のアクチュエータ素子製造方法においては、吸着工程と還元工程とを１回ずつ行うことによりイオン交換樹脂の表面に金属膜を備えた積層体を得ることができるが、吸着工程と還元工程とを、この順で、更に繰り返し行うことにより、アクチュエータ素子として駆動させた場合の変位性能（屈曲率）、並びに金属膜とイオン交換樹脂との界面の電気二重層容量を、従来の値よりも大きくすることができる。吸着工程と還元工程とを繰り返して行う場合には、前還元工程で付着している還元剤をイオン交換樹脂から十分除去して再度の吸着工程を行うために、還元工程の後に洗浄工程を行うことが好ましい。前記洗浄工程としては、特に限定されるものではなく、水洗して還元剤も除去してもよい。
【００３１】
本発明の第二様態においては、吸着‐還元工程を含む前記電極形成工程を経て、金属膜を備えた積層体について、さらに水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属のメッキ工程を行う。ここではメッキ工程として無電解メッキ工程を採用した場合について説明する。無電解メッキ工程では、上記吸着工程及び還元工程と同じく、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を中心金属とする金属錯体を含むメッキ液中に、上記工程で得られた積層体を浸漬することにより、金属電極上に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属の錯体を吸着させ、次いで、当該吸着した水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属の錯体を還元剤により還元することにより行うことができる。このとき、メッキ層として水素吸蔵合金とする場合には、メッキ液に含まれる金属錯体を、合金割合から算出された割合の金属錯体を含むように混合調製する。還元剤、メッキ温度等は上記吸着工程及び還元工程で示した条件と同様である。ただし、当該メッキ工程は、吸着工程及び還元工程を複数回に分けて行う必要はない。メッキ工程に用いる積層体には、既にイオン交換樹脂の表面に金属膜が形成されており、本工程においては、当該金属膜の上から更にメッキ層を設けるに過ぎないからである。
【００３２】
上記方法で得られる積層体に、後処理として、炭素数１〜５の有機化合物であって少なくともいずれかの末端の官能基がアミノ基、炭素数１〜５の有機化合物であって少なくともいずれかの末端の官能基がチオール基、炭素数３〜７の有機化合物であって少なくともいずれかの末端の官能基がカルボキシル基である有機化合物またはヒドラジンを、液体であればそのまま溶媒として、水と相溶性のある液体、または固体の場合は水溶液として、前記積層体を当該溶媒中または水溶液中に浸漬させる処理を行ってもよい。かかる後処理により、アクチュエータ素子としたときの変位量（屈曲率）を向上させることができるので好ましい。
【００３３】
以上の方法で得られた表面全体が金属膜（第二様態であればメッキ層）で覆われている積層体から、金属膜の一部を削り取ることで、電気的に短絡状態にない状態の、対向する金属電極を作製する。当該金属電極に電気端子（リード線）を接続することで、本発明の気泡発生抑制効果のある高分子アクチュエータ素子を得ることができる。上記方法で得られる高分子アクチュエータ素子は、イオン交換樹脂への金属電極層形成が無電解メッキ法により行われるため、当該金属電極の表面積は非常に大きなものになる。
【００３４】
ただし、上記製造方法以外で得られたアクチュエータ素子であっても、対向する金属電極間に、少なくとも溶媒と高分子電解質としてのイオン交換樹脂とが含まれる高分子アクチュエータ素子であれば、本発明の方法で水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属を有する高分子アクチュエータ素子とすることで、気泡発生抑制効果を発揮することができる。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３６】
（アクチュエータ素子の製造）
（実施例１）
乾燥時の膜厚３００μｍの膜状陽イオン交換樹脂（フッ素樹脂系イオン交換樹脂：パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量１.４meq/g）を良溶媒であるメタノール中に２０℃で１時間以上浸漬した。この浸漬を行う際において、膨潤した前記膜状陽イオン交換樹脂の膜厚を測定して、乾燥膜厚に対して膨潤後の膜厚の増加した割合〔膨潤度（％）〕を算出し、膨潤度が５０％となるように前記陽イオン交換樹脂を良溶媒に浸漬した。
【００３７】
良溶媒で膨潤させた陽イオン交換樹脂を、下記（１）〜（３）の工程を３サイクル繰り返して実施し、金属電極が外側に形成された陽イオン交換樹脂（積層体）を得た。(1)吸着工程：塩化パラジウムとエチレンジアミンの混合水溶液に２時間浸漬し、成形品内にパラジウムのエチレンジアミン錯体を吸着させ、(2)還元工程：ホスフィン酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したパラジウムのエチレンジアミン錯体を還元して、前記イオン交換樹脂にパラジウム電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を６０〜８０℃とし、ホスフィン酸ナトリウムを徐々に添加しながら、６時間パラジウムのエチレンジアミン錯体金錯体の還元を行った。次いで、(3)洗浄工程：表面にパラジウム電極が形成した膜状高分子電解質を取り出し、７０℃の水で１時間洗浄した。
【００３８】
洗浄後のパラジウム電極が形成された陽イオン交換樹脂（積層体）を取り出た。この積層体を３ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍの短冊状の大きさに切断して、金属電極が水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属（パラジウム）である実施例１の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００３９】
（実施例２）
乾燥時の膜厚３００μｍの陽イオン交換樹脂（フッ素樹脂系イオン交換樹脂：パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量１.４meq/g）を良溶媒であるメタノール中に２０℃で１時間以上浸漬した。この浸漬を行う際において、膨潤した前記膜状陽イオン交換樹脂の膜厚を測定して、乾燥膜厚に対して膨潤後の膜厚の増加した割合〔膨潤度（％）〕を算出し、膨潤度が５０％となるように前記陽イオン交換樹脂を良溶媒に浸漬した。
【００４０】
良溶媒で膨潤させた陽イオン交換樹脂を、下記（１）〜（３）の工程を３サイクル繰り返して実施し、金属電極が外側に形成された陽イオン交換樹脂（積層体）を得た。(1)吸着工程：ジクロロフェナントロリン金塩化物水溶液に１２時間浸漬し、成形品内にジクロロフェナントロリン金錯体を吸着させ、(2)還元工程：亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したジクロロフェナントロリン金錯体を還元して、前記膜状高分子電解質に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を６０〜８０℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、６時間ジクロロフェナントリン金錯体の還元を行った。次いで、(3)洗浄工程：表面に金電極が形成した膜状高分子電解質を取り出し、７０℃の水で１時間洗浄した。
【００４１】
上記工程にて、イオン交換樹脂に金電極を設けた後、下記（４）〜（６）のメッキ工程で、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属のメッキ層を設けた。(4)第二吸着工程：塩化パラジウムとエチレンジアミンの混合水溶液に２時間浸漬し、成形品内にパラジウムのエチレンジアミン錯体を吸着させ、(5)第二還元工程：ホスフィン酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したパラジウムのエチレンジアミン錯体を還元して、前記金属電極上にパラジウムメッキ層を形成させた。このとき、水溶液の温度を６０〜８０℃とし、ホスフィン酸ナトリウムを徐々に添加しながら、６時間パラジウムのエチレンジアミン錯体金錯体の還元を行った。次いで、(6)洗浄工程：金電極表面にパラジウムメッキ層が形成したイオン交換樹脂を取り出し、７０℃の水で１時間洗浄した。
【００４２】
洗浄後の金電極上に厚さ数μｍ（１０μｍ未満）のパラジウムメッキ層が形成された陽イオン交換樹脂（積層体）を取り出た。この積層体を３ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍの短冊状の大きさに切断して、金属電極の外側に水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属（パラジウム）のメッキ層を設けた実施例２の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００４３】
（比較例１）
乾燥時の膜厚３００μｍの陽イオン交換樹脂（フッ素樹脂系イオン交換樹脂：パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量１.４meq/g）を良溶媒であるメタノール中に２０℃で１時間以上浸漬した。この浸漬を行う際において、膨潤した前記膜状陽イオン交換樹脂の膜厚を測定して、乾燥膜厚に対して膨潤後の膜厚の増加した割合〔膨潤度（％）〕を算出し、膨潤度が５０％となるように前記陽イオン交換樹脂を良溶媒に浸漬した。
【００４４】
良溶媒で膨潤させた陽イオン交換樹脂を、下記（１）〜（３）の工程を３サイクル繰り返して実施し、金電極が両側に形成された陽イオン交換樹脂（積層体）を得た。(1)吸着工程：ジクロロフェナントロリン金塩化物水溶液に１２時間浸漬し、成形品内にジクロロフェナントロリン金錯体を吸着させ、(2)還元工程：亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したジクロロフェナントロリン金錯体を還元して、前記膜状高分子電解質に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を６０〜８０℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、６時間ジクロロフェナントリン金錯体の還元を行った。次いで、(3)洗浄工程：表面に金電極が形成した膜状高分子電解質を取り出し、７０℃の水で１時間洗浄した。
【００４５】
洗浄後の金属電極が形成された陽イオン交換樹脂（積層体）を取り出た。この積層体を３ｍｍ×３０ｍｍ×０．５ｍｍの短冊状の大きさに切断して、比較例１の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００４６】
（評価）
実施例１，２及び比較例１の高分子アクチュエータ素子について、実施例１及び比較例１では金属電極に、実施例に２ではメッキ層に電極端子を取り付けた。当該電極端子を通じて、それぞれの高分子アクチュエータ素子に、純水中で１．５Ｖ，２．０Ｖ，２．５Ｖ，３．０Ｖの電圧を１分間与えて、屈曲させた状態で維持した。このとき正極及び負極を観察し、正極または負極から気泡発生の有無と発生するまでの時間を調べた。その結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
2006158797.tif 000002
【００４８】
表１から分かるように、負極側については、比較例１が印加電圧２．０Ｖ以上で気泡が発生しているのに対し、実施例１，２のいずれも印加電圧３．０Ｖにおいても気泡発生が見られなかった。これは、パラジウムが水素ガスの発生を抑制しているためであると考えられる。
【００４９】
一方、正極側においても比較例１では印加電圧２．５Ｖで５秒以内に気泡が発生しているのに対し、実施例１では２０秒間、実施例２では４５秒間気泡が発生なかった。更に印電圧３．０Ｖとした場合では、比較例１では電圧を与えると同時に気泡発生したが、実施例１では、電圧印加後１０秒間、実施例２では、電圧印加後２０秒間は気泡が発生しなかった。正極においては酸素ガスが発生するところ、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属の存在により、なぜ酸素ガスの発生まで抑制することができたのか、また水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属をメッキ層にすることで、なぜより酸素ガスの発生を抑えることができたのかの理由は明らかでない。推測としては、電圧を与えた際に、水素吸蔵能力及び／または燃焼触媒能力を有する金属の存在が、水から酸素ガスを発生させる電位に達するのを阻害したため、或いは水素燃焼触媒能力のある金属が、正極から発生する酸素と負極から発生する水素を反応させて水にしたためではないかと思われる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の高分子アクチュエータ素子は、変位若しくは屈曲の変位を生じるアクチュエータ素子として用いることができるし、また前記積層体を、屈曲運動を直線的な運動に変換する装置と組合わせることにより、直線的な変位を生じるアクチュエータ素子とすることもできる。直線的な変位若しくは屈曲の変位を生じるアクチュエータ素子は、直線的な駆動力を発生する駆動部、または円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部として用いることができる。さらに、前記アクチュエータ素子は、直線的な動作をする押圧部として用いることもできる。
【００５１】
即ち、前記高分子アクチュエータ素子は、具体的には、制御可能な能動カテーテル、内視鏡、外科用手術用具などの医療用途、医療機器の他にも、ＯＡ機器、アンテナ、ベッドや椅子等の人を乗せる装置、エンジン、光学機器、固定具、サイドトリマ、車両、昇降器械、食品加工装置、清掃装置、測定機器、検査機器、制御機器、工作機械、加工機械、電子機器、電子顕微鏡、電気かみそり、電動歯ブラシ、マニピュレータ、マスト、遊戯装置、アミューズメント機器、乗車用シミュレーション装置、車両乗員の押さえ装置及び航空機用付属装備展張装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部若しくは円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作若しくは曲線的な動作をする押圧部として好適に用いることができる。前記高分子アクチュエータ素子は、例えば、ＯＡ機器や測定機器等の上記機器等を含む機械全般に用いられる弁、ブレーキ及びロック装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部もしくは円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作をする押圧部として用いることができる。また、前記の装置、機器、器械等以外においても、機械機器類全般において、位置決め装置の駆動部、姿勢制御装置の駆動部、昇降装置の駆動部、搬送装置の駆動部、移動装置の駆動部、量や方向等の調節装置の駆動部、軸等の調整装置の駆動部、誘導装置の駆動部、及び押圧装置の押圧部として好適に用いることができる。また、前記高分子アクチュエータ素子は、回転的な運動をすることができるので、切替え装置の駆動部、搬送物等の反転装置の駆動部、ワイヤ−等の巻取り装置の駆動部、牽引装置の駆動部、及び首振り等の左右方向への旋回装置の駆動部としても用いることができる。