(57)【要約】【課題】アクチュエータにＣＮＴの優れた特性を付与するために、より大きな比表面積を備えるＣＮＴを含む膜構造体を提供する。【解決手段】アクチュエータは、カーボンナノチューブ集合体を備える複数本の網目状のカーボンナノチューブバンドルを備え、且つ窒素吸着等温線から求めたＢＥＴ比表面積が６００ｍ２/ｇ以上を備える膜構造体であり、前記カーボンナノチューブバンドルは、窒素吸脱着等温線の相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）が０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を４００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上備える膜構造体とイオン液体を含む導電性層と、イオン伝導層と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブ集合体を備える複数本の網目状のカーボンナノチューブバンドルを備え、且つ窒素吸着等温線から求めたＢＥＴ比表面積が６００ｍ２/ｇ以上を備える膜構造体であり、
前記カーボンナノチューブバンドルは、窒素吸脱着等温線の相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）が０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を４００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上備える膜構造体と、イオン液体を含む導電性層と、
イオン伝導層と、を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項２】
カーボンナノチューブ集合体を備える複数本の網目状のカーボンナノチューブバンドルを備え、且つ窒素吸着等温線から求めたＢＥＴ比表面積が６００ｍ２/ｇ以上を備える膜構造体であり、
前記膜構造体は、前記カーボンナノチューブ集合体からなる複数本の網目状のカーボンナノチューブバンドルと、前記カーボンナノチューブバンドルが絡み合って形成された空隙とを備え、
前記カーボンナノチューブバンドルは、窒素吸脱着等温線の相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）が０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を４００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上備える膜構造体と、イオン液体を含む導電性層と、
イオン伝導層と、を備えることを特徴とするアクチュエータ。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブバンドルは、ねじれた構造を備えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
【請求項４】
前記空隙は、サイズ分布が１０ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲に分布極大を備え、測定は水銀圧入法によることを特徴とする請求項２に記載のアクチュエータ。
【請求項５】
前記膜構造体は、前記膜構造体の表面の凹凸の段差が、前記膜構造体の膜厚の５０％以下であり、且つ前記膜構造体の表面の算術平均粗さＲａが前記膜構造体の膜厚の２０％以下を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブ集合体が備えるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１又は２記載のアクチュエータ。
【請求項７】
多価アルコール類、または環状構造を有するアルコール類、およびそれらの誘導体の中の１種の溶媒あるいは複数種の混合溶媒を用いたカーボンナノチューブ分散液から作製した請求項１乃至請求項６の何れか一に記載の構造体とイオン液体を含む導電性層と、イオン伝導層を備えるアクチュエータ。
【請求項８】
プロピレングリコール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、グリセリンの中の１種の溶媒あるいは複数種の混合溶媒を用いたカーボンナノチューブ分散液から作製した請求項１乃至請求項６の何れか一に記載の構造体とイオン液体からなる導電性層と、イオン伝導層を備えるアクチュエータ。
【請求項９】
シクロヘキサノール、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、４−（１’−アセトキシ−１’−メチルエチル）−シクロヘキサノールアセテートの中の１種の溶媒あるいは複数種の混合溶媒を用いたカーボンナノチューブ分散液から作製した請求項１乃至請求項６の何れか一に記載の構造体とイオン液体からなる導電性層と、イオン伝導層を備えるアクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブを含む膜構造体を備える導電性層とイオン伝導層の積層体を有するアクチュエータに関する。ここでアクチュエータ素子は、電気化学反応や電気二重層の充放電などの電気化学プロセスを駆動力とするアクチュエータに用いる素子である。
【背景技術】
【０００２】
空中、あるいは真空中で作動可能なアクチュエータ素子として、カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴとも称す。）とイオン液体とのゲルを導電性の伸縮性のある活性層として用いるアクチュエータが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
従来のアクチュエータ素子用導電性層として、ＣＮＴを溶媒に分散した懸濁液を作製し、スピンコート、ディップコート、スプレーコート、塗布、印刷、押し出し、キャスト、または射出などの方法により、基板となる支持部材上に懸濁液を配置した後、溶媒を乾燥・除去することにより成膜することが考えられる。
【０００４】
例えば、本発明者等による特許文献１〜３には、ＣＮＴあるいは、ＣＮＴとカーボンナノホーン、カーボンブラックなどのナノカーボン混合物とイオン液体、ベースポリマーから構成される分散液を用いることにより、ＣＮＴの優れた電気特性、機械的性質を維持しつつ、分散性が高い、安定したＣＮＴ分散液を得ること、その分散液を用いたＣＮＴの導電性層が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４０３８６８５号公報
【特許文献２】特許第５２５２４０５号公報
【特許文献３】国際公開第２００９/１５７４９１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＮＴを成膜してアクチュエータ素子に応用する場合、ＣＮＴを含む膜構造体が、より大きな比表面積を備えることが好ましい。この課題を解決するために、径の小さい細孔を高密度に備えたカーボンナノチューブバンドルが、高密度に分布することで大きな比表面積を有する膜構造体を備えたアクチュエータを提供する。
【０００７】
本発明は、より大きな比表面積を備えるＣＮＴを含む膜構造体を備え、ＣＮＴの優れた特性を有するアクチュエータを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態によると、カーボンナノチューブ集合体を備える複数本の網目状のカーボンナノチューブバンドルを備え、且つ窒素吸着等温線から求めたＢＥＴ比表面積が６００ｍ２/ｇ以上を備える膜構造体であり、前記カーボンナノチューブバンドルは、窒素吸脱着等温線の相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）が０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を４００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上備える膜構造体と、イオン液体を含む導電性層と、イオン伝導層と、を備えるアクチュエータが提供される。
【０００９】
また、本発明の一実施形態によると、カーボンナノチューブ集合体を備える複数本の網目状のカーボンナノチューブバンドルを備え、且つ窒素吸着等温線から求めたＢＥＴ比表面積が６００ｍ２/ｇ以上を備える膜構造体であり、前記膜構造体は、前記カーボンナノチューブ集合体からなる複数本の網目状のカーボンナノチューブバンドルと、前記カーボンナノチューブバンドルが絡み合って形成された空隙とを備え、前記カーボンナノチューブバンドルは、窒素吸脱着等温線の相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）が０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を４００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上備える膜構造体と、イオン液体を含む導電性層と、イオン伝導層と、を備えるアクチュエータが提供される。
【００１０】
前記アクチュエータにおいて、前記カーボンナノチューブバンドルは、ねじれた構造を備えてもよい。
【００１１】
前記アクチュエータにおいて、前記空隙は、サイズ分布が１０ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲に分布極大を備え、測定は水銀圧入法によってもよい。
【００１２】
前記アクチュエータにおいて、前記膜構造体は、前記膜構造体の表面の凹凸の段差が、前記膜構造体の膜厚の５０％以下であり、且つ前記膜構造体の表面の算術平均粗さＲａが前記膜構造体の膜厚の２０％以下を備えてもよい。
【００１３】
前記アクチュエータにおいて、前記カーボンナノチューブ集合体が備えるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブであってもよい。
【００１４】
前記アクチュエータにおいて、多価アルコール類、または環状構造を有するアルコール類、およびそれらの誘導体の中の１種の溶媒あるいは複数種の混合溶媒を用いたカーボンナノチューブ分散液から作製してもよい。
【００１５】
前記アクチュエータにおいて、分散方法は、超音波ホモジナイザー、循環式ホモジナイザー、ジェットミル、ナノマイザー、ビーズミル、ウルトラタラックスから選択されてもよい。
【００１６】
前記アクチュエータにおいて、カーボンナノチューブの分散には、極性のある官能基を有し、粘度が高い溶媒を用いてもよい。  
【００１７】
前記アクチュエータにおいて、プロピレングリコール、３−メチル−１，３−ブタンジオール、グリセリンの中の１種の溶媒あるいは複数種の混合溶媒を用いたカーボンナノチューブ分散液から作製してもよい。
【００１８】
前記アクチュエータにおいて、シクロヘキサノール、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、４−（１’−アセトキシ−１’−メチルエチル）−シクロヘキサノールアセテートの中の１種の溶媒あるいは複数種の混合溶媒を用いたカーボンナノチューブ分散液から作製しもよい。
【００１９】
前記アクチュエータにおいて、環状構造を有するアルコール類の誘導体は、４−（１’−アセトキシ−１’−メチルエチル）−シクロヘキサノールアセテートであってもよい。  
【００２０】
前記アクチュエータにおいて、前記カーボンナノチューブを分散する溶媒の粘度は、１０ｍＰａ・ｓ以上３００ｍＰａ・ｓ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、より大きな比表面積を備えるＣＮＴを含む膜構造体を備え、ＣＮＴの優れた特性を有するアクチュエータを提供することができる。径の小さい細孔を高密度に備えたＣＮＴバンドルが、高密度に分布することで大きな比表面積を備えた膜構造体が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１の模式図であり、（ａ）は屈曲変位前を示し、（ｂ）は屈曲変位した状態を示す。
【図２】本発明の一実施形態に係るカーボンナノチューブを含む膜構造体１００の走査型電子顕微鏡像である。
【図３】本発明の一実施例に係る本発明の一実施形態に係る本発明に係るカーボンナノチューブを含む膜構造体１００の走査型電子顕微鏡像である。
【図４】（ａ）は比較例１の膜構造体の走査型電子顕微鏡像を示し、（ｂ）は比較例２の膜構造体の走査型電子顕微鏡像を示す。
【図５】本発明の一実施例に係る膜構造体の窒素吸脱着等温線を示す図である。
【図６】比較例１及び２の膜構造体の窒素吸脱着等温線を示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係るアクチュエータ構造模式図と変形評価法を示す。
【図８】本発明の実施例３と比較例３のアクチュエータの伸縮率を比較した図である。
【図９】本発明の実施例３と比較例３の方法で作製した膜構造体電極のサイクリックボルタモグラムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明に係るアクチュエータについて説明する。なお、本発明のアクチュエータは、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び後述する実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態に係るアクチュエータ１の模式図である。図１（ａ）は屈曲変位前のアクチュエータ１を示し、（ｂ）は屈曲変位した状態のアクチュエータ１を示す。アクチュエータ１は、導電性層３とイオン伝導層４を有する。２枚の導電性層３がイオン伝導層４の両面に対向して配置され、アクチュエータ素子２を構成する。また、それぞれの導電性層３には、電極５がそれぞれ配置され、それぞれの電極５には配線７がそれぞれ接続する。配線７は、スイッチ９に接続する。
【００２５】
導電性層３は、カーボンナノチューブを含む膜構造体（以下、膜構造体とも称す。）と、イオン液体を含む。アクチュエータ１は、スイッチ９がＯＦＦの状態（図１（ａ））では、屈曲変位をしない。アクチュエータ１は、スイッチ９がＯＮになると（図１（ｂ））、屈曲変位する。
【００２６】
図２は、本発明の一実施形態に係る本発明に係るカーボンナノチューブ集合体（以下、ＣＮＴ集合体とも称する。）を備えるカーボンナノチューブバンドル（以下、ＣＮＴバンドルとも称す。）１０を備える膜構造体１００の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）像である。膜構造体１００において、ＣＮＴバンドル１０が網目状に分散して構成される。また、膜構造体１００は、複数本のＣＮＴバンドル１０が絡み合って形成される空隙６０（一点鎖線で示す。）を備える。
【００２７】
膜構造体１００は、ＣＮＴバンドル１０が空隙を持って絡み合うことで形成するネットワーク構造を備える。ここでの空隙とは、ＣＮＴバンドル１０が絡み合って形成するネットワークにおいて、ＣＮＴバンドル間の隙間にあたる空間を、空隙であると定義する。
【００２８】
膜構造体１００が備えるＣＮＴバンドル１０は、ＣＮＴバンドル自身が細孔を備える。ここでの細孔とは、ＣＮＴバンドルが備える細孔と定義する。
【００２９】
［膜構造体の比表面積］
一実施形態において、膜構造体１００のＢＥＴ比表面積は、細孔及び又は空隙の比表面積を備える。膜構造体１００は、６００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下、好ましくは８００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１０００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下のＢＥＴ比表面積を備える。ここでＢＥＴ比表面積とは、液体窒素温度（７７Ｋ）での窒素分子の吸着等温線からBrunauer-Emmett-Teller(BET)の方法で求めた比表面積である。
【００３０】
［ＣＮＴバンドルの細孔］
一実施形態において、膜構造体が備える細孔はＣＮＴバンドル１０が備える細孔及び／又は空隙の細孔を備える。ＣＮＴバンドル１０及び／又は空隙６０を備える膜構造体は、液体窒素温度（７７Ｋ）での窒素吸脱着等温線の相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）が０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を備える。ＣＮＴバンドル１０及び／又は空隙６０を備える膜構造体は、相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）が０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を、４００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上１２００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以下、好ましくは６００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上１２００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以下、より好ましくは８００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以上１２００ｃｍ３／ｇ（ＳＴＰ）以下備える。
【００３１】
窒素吸脱着等温線は、ＣＮＴバンドル１０が備える細孔での窒素分子の吸脱着及び／又はＣＮＴバンドル１０が絡み合うことで形成される空隙６０での窒素分子の吸脱着が含まれ、これらを区別することはできない。このため膜構造体が備える細孔は相対圧（平衡圧力／飽和蒸気圧）０．２以上０．９以下に相当するサイズの細孔を備える。
【００３２】
膜構造体１００のこのような大きな比表面積と細孔は、膜構造体１００において、ＣＮＴバンドルが網目状に分散しているとともに、ＣＮＴバンドル１０同士が絡み合って形成された空隙６０を備えることにより実現される。このような大きな膜構造体１００の比表面積と細孔を備える本発明に係る膜構造体１００は、新規で優れた膜構造体である。
【００３３】
本発明に係る膜構造体１００は、ＣＮＴバンドル１０が網目状に分散し、ＣＮＴバンドル１０が絡み合って形成されことにより、連続ネットワークを形成することができる。
【００３４】
このような膜構造体は、多価アルコール類、または環状構造を有するアルコール類、およびそれらの誘導体の中の１種の溶媒あるいは複数種の混合溶媒にＣＮＴを入れてよく分散させることにより得られる。これらの溶媒は、ヒドロキシル基のような極性のある官能基を有し、粘度が高く、ＣＮＴを効率的に分散するのに適している。本発明に係る膜構造体１００の製造に用いることのできる多価アルコールとしては、例えば、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、３−メチル−１，３−ブタンジオール（イソプレングリコール）、２−メチル−２，４−ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジプロピレングリコール、グリセリン、１，２，４−ブタントリオール、１，２，６−ヘキサントリオール及び３−メチルペンタン−１，３，５−トリオールからなる群から選択することができる。特に、プロピレングリコール及び３−メチル−１，３−ブタンジオール、グリセリンからなる群から選択した溶媒を用いることが好ましい。また、多価アルコールの誘導体としては、例えば、３−ヒドロキシ−２−メチルブチルアセテート（イソプレングリコールモノアセテート）がある。
【００３５】
また、環状アルコールとしては、例えば、シクロヘキサノール、シクロヘプタノール、シクロオクタノール、ターピネオール、ジヒドロターピネオールがあり、特にシクロヘキサノール、ターピネオール、ジヒドロターピネオール、４−（１’−アセトキシ−１’−メチルエチル）−シクロヘキサノールアセテートからなる群から選択した溶媒を用いることが望ましい。環状構造を有するアルコール類の誘導体としては、例えば、４−（１’−アセトキシ−１’−メチルエチル）−シクロヘキサノールアセテートがある。
【００３６】
溶媒中でカーボンナノチューブの解繊が進むことにより、ＣＮＴ集合体が網目状に分散する。高粘度の溶媒を用いることが、細孔を備えるＣＮＴバンドル１０の形成に好適である。
【００３７】
ＣＮＴバンドル１０が備える細孔のうち、２ｎｍ以下の細孔分布は、窒素吸脱着等温線を、Horvath-Kawazoe法（以下、ＨＫ法とも称す。）若しくはSaito-Foley法（以下、ＳＦ法とも称す。）で解析することで求めることができる。一実施形態において、ＨＫ法もしくはＳＦ法から解析される、ＣＮＴバンドル１０が備える細孔及び／又は空隙６０の窒素吸着量は、０．１ｃｍ３／ｇ以上０．６ｃｍ３／ｇ以下、好ましくは０．２ｃｍ３／ｇ以上０．６ｃｍ３/ｇ以下であり、より好ましくは０．３ｃｍ３／ｇ以上０．５ｃｍ３/ｇ以下であり、さらに好ましくは０．４ｃｍ３／ｇ以上０．６ｃｍ３／ｇ以下である。
【００３８】
ＣＮＴバンドル１０が備える細孔と空隙６０のうち、２ｎｍを超えて５０ｎｍ以下の細孔分布は、窒素吸脱着等温線を、Barrett-Joyner-Hallender法（以下、ＢＪＨ法とも称す。）若しくはＩＮＮＥＳ法で解析することで求めることができる。一実施形態において、ＢＪＨ法若しくはＩＮＮＥＳ法で解析される、ＣＮＴバンドル１０が備える細孔と空隙６０の窒素吸着量は、０．１ｃｍ３／ｇ以上１．２ｃｍ３／ｇ以下、好ましくは０．３ｃｍ３／ｇ以上１．２ｃｍ３／ｇ以下、好ましくは０．６ｃｍ３／ｇ以上１．２ｃｍ３／ｇ以下、より好ましくは．０．９ｃｍ３／ｇ以上１．２ｃｍ３／ｇ以下である。
【００３９】
本発明に係る膜構造体１００は、ＣＮＴバンドル１０が細孔を備えることで、膜構造体１００が高いＢＥＴ比表面積を備えることができる。このようなＣＮＴバンドル１０が備える細孔は、ＣＮＴバンドル１０の一部が、ねじれた構造５０（破線で示す。）に設けられることが好ましい。ＣＮＴバンドル１０の形状は、ＳＥＭの二次電子像により特定することができる。図１に示したように、本実施形態に係る膜構造体１００は、ＣＮＴバンドル１０がねじれた構造５０を備える。
【００４０】
［ＣＮＴバンドルが備える細孔］
膜構造体１００が高い比表面積を備えるためには、ＣＮＴバンドル１０が備える細孔の細孔径が小さいことが好ましく、さらには細孔径が小さい細孔を高密度に備えることが好適である。ＣＮＴバンドル１０が備える細孔の全体積が同じ場合、構成する細孔径の小さいＣＮＴバンドル１０が、細孔径の大きいものよりも高い表面積を備えることになる。本発明の膜構造体は、ＣＮＴバンドル１０が細孔径の小さい細孔を備えることが特徴であるために、高比表面積を備えるのに好適である。
【００４１】
［ＣＮＴバンドルが備える細孔形状］
ＣＮＴバンドル１０が備える細孔は、細孔径が規則的なスリット状もしくはシリンダー状であることが好ましく、局所的に細孔容積や細孔径が不規則な個所を備えていないことが好ましい。例えばボトルネック状の構造は備えていないことが好ましい。
【００４２】
［ＣＮＴバンドル密度］
細孔を備えるＣＮＴバンドル１０が高密度に分布することが、膜構造体１００が高い比表面積を備えるために好適である。例えばＣＮＴバンドル１０が備える網目サイズを小さくすることは、ＣＮＴバンドル１０を緻密、高密度に分布することに適しているため、高い比表面積を備える膜構造体に適している。
【００４３】
細孔径の小さい細孔を高密度に備えるＣＮＴバンドル１０を備え、そのＣＮＴバンドル１０が膜構造体中に高密度に分布することが、高比表面積の膜構造体１００を得るために適している。
【００４４】
［窒素ガスを吸着ガスとして用いた膜構造体の吸脱着等温線］
窒素ガスを吸着ガスとして用いた膜構造体１００の吸脱着等温線は、IUPACの等温線分類のI型もしくはIV型もしくはV型のいずれか、もしくはその中間的な形状を示し、吸着等温線と脱着等温線が一致しないヒステリシスを示す。膜構造体１００は、IUPACのヒステリシスパターンの分類で、H2型もしくはH3型もしくはH4型いずれかの形状を示す。H3型ならびH4型は、細孔容積や細孔径が規則的なスリット状の細孔の存在可能性を示し、H2型は、局所的に細孔容積や細孔径が不規則な箇所を備え、細孔径や細孔形状の特定が困難な、例えばボトルネック状の構造を備える細孔構造の存在可能性を示す。膜構造体１００が高比表面積を備えるには、H2型よりもH3型ならびにH4型がより好適である。
【００４５】
窒素吸脱着等温線には吸着ガスとして、窒素以外のガスを用いることも可能であり、試料と反応を起こしにくいガス、例えばアルゴン、ヘリウム、クリプトンなどを用いることができる。
【００４６】
［ガス吸着法の測定精度］
液体窒素温度（７７Ｋ）での窒素吸着等温線を用いた場合、全表面積１０ｍ２に対して±０．４％の精度で、全表面積０．１ｍ２に対して±８％の精度で再現性が得られる。吸着ガスとしてＫｒを用いた場合が最も測定精度が高く、全表面積０．１ｍ２に対して±１％の精度で、全表面積５ｃｍ２に対して±８％の精度で再現性が得られる。市販の汎用装置では全表面積が５ｃｍ２以上の試料量を用いた測定が可能である。
【００４７】
細孔分布の解析に用いる窒素吸脱着等温線は、例えば、マイクロトラックベル製BELSOR seriesで測定することができる。
【００４８】
［水銀圧入法による空隙］
一実施形態において、空隙６０とＣＮＴバンドル１０が備える細孔は、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の範囲に分布極大を備える。空隙６０とＣＮＴバンドル１０が備える細孔のサイズ分布は、水銀圧入式のポロシメーターを用いた水銀圧入法により測定することができる。水銀圧入法により、水銀の表面張力が大きいことを利用して、水銀にかけた圧力と細孔の大きさを理論的に計算することで、空隙６０とＣＮＴバンドル１０が備える細孔の細孔分布を求めることができる。水銀圧入法では、膜構造体全体に水銀が圧入されるため、ＣＮＴバンドル１０が備える細孔に圧入される水銀と、空隙６０に圧入される水銀を区別することはできない。このため水銀圧入法で求める細孔分布は、空隙６０とＣＮＴバンドル１０が備える細孔を含む。
【００４９】
一実施形態において、水銀圧入法で測定した空隙６０とＣＮＴバンドル１０が備える細孔は、細孔分布が１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下で分布極大を備え、好ましくは１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下の範囲で分布極大を備え、より好ましくは１００ｎｍ以上２μｍ以下の範囲で分布極大を備え、さらに好ましくは１ｎｍ以上１０μｍ以下の範囲で分布極大を備える。
【００５０】
［ＣＮＴ］
本発明に係る膜構造体１００を構成するＣＮＴとしては、単層、二層又は多層のＣＮＴを用いることができる。膜構造体１００においては、これらのＣＮＴが構成するＣＮＴ集合体が網目状に分散して構成される。
【００５１】
高比表面積を有するＣＮＴほど、比表面積の高い膜構造体１００を得るのに好適である。ＣＮＴ自身の比表面積は、ＣＮＴの層数や結晶性に依存し、単層ＣＮＴが最も比表面積が高く、層数が多くなるほど比表面積は低くなる。単層ＣＮＴであっても、合成方法やＣＮＴの結晶性、長さによってＣＮＴ膜構造体１００の比表面積は異なる。
【００５２】
単層ＣＮＴの比表面積は、６００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下、好ましくは８００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下、より好ましくは１０００ｍ２／ｇ以上１５００ｍ２／ｇ以下である。
【００５３】
［ＣＮＴ長さ］
ＣＮＴの長さは、０．１μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは０．５μｍ以上１ｍｍ以下、さらに好ましくは１μｍ以上１０ｍｍ以下である。このようなＣＮＴは優れた変形能を有し、ＣＮＴがたわみやすいために、ＣＮＴ同士の結合よる比表面積のロスが起こりにくいため、高比表面積の膜構造体を得るのに好適である。
【００５４】
［ナノカーボン材料］
本発明で使用されるナノカーボン材料は、ＣＮＴへの添加物として、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバーがあり、これらを単独で又は２種以上を混合して使用することができる。本発明の膜構造体には、ナノカーボン材料に加えて、導電添加剤を添加することができる。導電添加剤としては、カーボンブラック、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどの導電性高分子が挙げられ、これらの導電添加剤を単独で又は２種以上を混合して使用することができる。ナノカーボン材料は、ナノサイズの炭素を含有する導電性材料を意味し、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバーの場合には、平均短径がナノサイズ（例えば平均短径が５００ｎｍ以下、或いは３００ｎｍ以下、特に１００ｎｍ以下）であればよい。長径は、特に限定されず平均でサブミクロンから数ｍｍ或いはそれ以上長くてもよい。導電添加剤はナノサイズであることが好ましい。カーボンブラック、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロールなどのナノサイズの導電添加剤の微粒子（以下、導電性微粒子と称することがある）は、平均粒径が１μｍ未満、例えば５００ｎｍ以下、或いは３００ｎｍ以下、特に１００ｎｍ以下のものが好ましく使用できる。
【００５５】
本発明に用いられるイオン液体（ionic liquid）とは、常温溶融塩または単に溶融塩などとも称されるものであり、常温（室温）を含む幅広い温度域で溶融状態を呈する塩であり、例えば０℃、好ましくは−２０℃、さらに好ましくは−４０℃で溶融状態を呈する塩である。また、本発明で使用するイオン液体はイオン導電性が高いものが好ましい。
【００５６】
本発明においては、各種公知のイオン液体を使用することができるが、常温（室温）または常温に近い温度において液体状態を呈する安定なものが好ましい。本発明において用いられる好適なイオン液体としては、下記の一般式（I）〜（IV）で表わされるカチオン（好ましくは、イミダゾリウムイオン、第４級アンモニウムイオン）と、アニオン（Ｘ−）より成るものが挙げられる。
【００５７】
【化１】
2018026914.tif 000003
【００５８】
上記の式（I）〜（IV）において、Ｒは直鎖又は分枝を有するＣ１〜Ｃ１２のアルキル基またはエーテル結合を含み炭素と酸素の合計数が３〜１２の直鎖又は分枝を有するアルキル基を示し、式（I）においてＲ１は直鎖又は分枝を有するＣ１〜Ｃ４アルキル基または水素原子を示す。式（I）において、ＲとＲ１は同一ではないことが好ましい。式（III）および（IV）において、ｘはそれぞれ１〜４の整数である。
【００５９】
直鎖又は分枝を有するＣ１〜Ｃ１２のアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルなどの基が挙げられる。炭素数は好ましくは１〜８、より好ましくは１〜６である。
【００６０】
直鎖又は分枝を有するＣ１〜Ｃ４のアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチルが挙げられる。
【００６１】
エーテル結合を含み炭素と酸素の合計数が３〜１２の直鎖又は分枝を有するアルキル基としては、CH2OCH3、(CH2)p(OCH2CH2)qOR2（ここで、ｐは１〜４の整数、ｑは１〜４の整数、R2はCH3又はC2H5を表す）が挙げられる。
【００６２】
アニオン（Ｘ−）としては、テトラフルオロホウ酸イオン（BF4-）、BF3CF3-、BF3C2F5-、BF3C3F7-、BF3C4F9-、ヘキサフルオロリン酸イオン（PF6-）、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸イオン（（CF3SO2)2N-）、過塩素酸イオン(ClO4-)、トリス（トリフルオロメタンスルホニル）炭素酸イオン(CF3SO2)3C-）、トリフルオロメタンスルホン酸イオン（CF3SO3-）、ジシアンアミドイオン（(CN)2N-）、トリフルオロ酢酸イオン（CF3COO-）、有機カルボン酸イオンおよびハロゲンイオンが例示できる。
【００６３】
これらのうち、イオン液体としては、例えば、カチオンが１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、[N(CH3)(CH3)(C2H5)(C2H4OC2H4OCH3)]+、アニオンがハロゲンイオン、テトラフルオロホウ酸イオンのものが、具体的に例示できる。なお、カチオン及び／又はアニオンを２種以上使用し、融点をさらに下げることも可能である。
【００６４】
ただし、これらの組み合わせに限らず、イオン液体であって、導電率が０．０１Ｓｍ−１以上のものであれば、使用可能である。
【００６５】
イオン伝導層に用いられるポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体［ＰＶＤＦ（ＨＦＰ）］などの水素原子を有するフッ素化オレフィンとパーフッ素化オレフィンの共重合体、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの水素原子を有するフッ素化オレフィンのホモポリマー、パーフルオロスルホン酸（Ｎａｆｉｏｎ，ナフィオン）、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート（ｐｏｌｙ−ＨＥＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリ（メタ）アクリレート類、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）などが挙げられる。
【００６６】
［膜構造体の平坦性］
一実施形態において、本発明に係る膜構造体１００は、膜構造体の表面の凹凸の段差が、膜構造体の膜厚の５０％以下であり、且つ、膜構造体の表面の算術平均粗さＲａが膜構造体の膜厚の２０％以下である。ここで、膜構造体の表面の凹凸並びに表面の算術平均粗さＲａは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）若しくは共焦点式レーザー顕微鏡で測定することができる。
【００６７】
膜構造体１００の表面の凹凸の段差は、好ましくは膜厚の３０％以下であり、より好ましくは１０％以下である。膜構造体１００の表面の算術平均粗さＲａは、好ましくは膜厚の１０％以下であり、より好ましくは５％以下、さらに好ましくは１％以下である。
【００６８】
［膜構造体の膜厚］
一実施形態において、本発明に係る膜構造体１００の厚さは、触針段差計やマイクロメータを用いて測定することができる。膜構造体１００の膜厚は、０．１μｍ以上２００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上５００μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以上１０００μｍ以下である。
【００６９】
［膜構造体の導電率］
上述した構成を備える本発明に係る膜構造体１００は、優れた導電性を有する。ここで、膜構造体１００の導電率は、ＪＩＳＫ７１４９準処の４端子４探針法を用いて測定することができる。一実施形態において、膜構造体１００の導電率は、１  Ｓ／ｃｍ以上１０００  Ｓ／ｃｍ以下であり、好ましくは１０  Ｓ／ｃｍ以上１０００  Ｓ／ｃｍ以下であり、より好ましくは５０  Ｓ／ｃｍ以上１０００  Ｓ／ｃｍ以下であり、さらに好ましくは１００  Ｓ／ｃｍ以上１０００  Ｓ／ｃｍ以上である。
【００７０】
［膜構造体の機械特性］
上述した構成を備える本発明に係る膜構造体１００は、優れた機械特性を有する。一実施形態において、膜構造体１００は、引張試験で測定した膜構造体の引張強度が、１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、好ましくは１ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、より好ましくは１００ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である。
【００７１】
以上説明したように、本発明に係る膜構造体１００は、ＣＮＴ集合体が網目状に分散しているとともに、ＣＮＴバンドル１０同士が絡み合って形成された空隙６０を備えることにより、大きな比表面積と細孔を備えた、従来にない優れた膜である。
【００７２】
［アクチュエータ素子の製造方法］
アクチュエータ素子に使用される導電性層は、膜構造体とイオン液体から構成される。イオン液体は膜構造体作製時に含ませてもよく、膜構造体作製後にイオン液体を含浸、あるいはイオン液体の揮発性の有機溶媒の溶液を含浸させることで溶媒のみを揮発させることで作製できる。
【００７３】
導電性層中のこれらの成分の好ましい配合割合は、ＣＮＴが、５重量％以上８０重量％以下、好ましくは８重量％以上７０重量％以下、より好ましくは１０重量％以上６０重量％以下であり、ナノカーボン材料及び／又は導電添加物（ナノカーボン材料及び導電添加物を含む場合は配合割合の合計として）が、０重量％以上７０重量％以下、好ましくは０重量％以上６０重量％以下、より好ましくは０重量％以上５０重量％以下であり、イオン液体が、２０重量％以上９５重量％以下、好ましくは３０重量％以上９２重量％以下、より好ましくは４０重量％以上９０重量％以下である。
【００７４】
本発明のアクチュエータ素子としては、例えば、イオン伝導層を、その両側から、膜構造体とイオン液体から構成される導電性層で挟んだ３層構造のものが挙げられる。
【００７５】
イオン伝導層の表面に導電性層を形成してアクチュエータ素子を得るには、導電性層膜を熱圧着することにより得ることが出来る。
【００７６】
また、イオン伝導層膜は、イオンゲル溶液をキャスト法により製膜し、溶媒を蒸発、乾燥させることによって得ることができる。
【００７７】
イオン伝導層を構成するゲル状組成物は、ポリマーとイオン液体から構成される。好ましいイオン伝導層は、このゲル状組成物を得る際のイオン液体とポリマーの配合比（重量比）が、イオン液体：ポリマー＝１：４〜４：１であるのが好ましく、イオン液体：ポリマー＝１：２〜２：１であるのがより好ましい。この配合の際は、親水性溶媒と疎水性溶媒とを任意の割合で混合した溶媒を用いるのが好ましい。
【００７８】
２つ以上の導電性層を分離するセパレーターの役割を果たすイオン伝導層は、ポリマーを溶媒に溶解し、塗布、印刷、押し出し、キャスト、射出などの常法に従い形成することができる。イオン伝導層は、実質的にポリマーのみで形成してもよく、イオン液体をポリマーに加えて形成してもよい。
【００７９】
電解質膜の厚さは、５〜２００μｍであるのが好ましく、１０〜１００μｍであるのがより好ましい。導電性層の厚さは、１０〜５００μｍであるのが好ましく、５０〜３００μｍであるのがより好ましい。また、各層の製膜にあたっては、スピンコート、印刷、スプレー等も用いることができる。さらに、押し出し法、射出法等も用いることができる。
【００８０】
このようにして得られたアクチュエータ素子は、電極間（電極は導電性層に接続されている）に０．５〜４Ｖの直流電圧を加えると、数秒以内に素子長の０．０５〜１倍程度の変位を得ることができる。また、このアクチュエータ素子は、空気中あるいは真空中で、柔軟に作動することができる。
【００８１】
上記の方法で得ることのできるアクチュエータ素子によれば、ＣＮＴとナノカーボン材料とイオン液体とのゲルの界面有効面積が極めて大きくなることから、界面電気二重層におけるインピーダンスが小さくなり、ナノカーボン材料の電気伸縮効果が有効に利用される効果に寄与する。また、機械的には、界面の接合の密着性が良好となり、素子の耐久性が大きくなる。その結果、空気中、真空中で、応答性がよく変位量の大きい、且つ耐久性のある素子を得ることができる。しかも、構造が簡単で、小型化が容易であり、小電力で作動することができる。さらに、ＣＮＴとナノカーボン材料に導電性の添加剤を加えることにより、電極膜の導電性および充填率が向上し、従来の同様の素子より、効率的に力の発生が起こる。
【００８２】
本発明のアクチュエータ素子は、空気中、真空中で耐久性良く作動し、しかも低電圧で柔軟に作動することから、安全性が必要な人と接するロボットのアクチュエータ（例えば、ホームロボット、ペットロボット、アミューズメントロボットなどのパーソナルロボットのアクチュエータ）、また、宇宙環境用、真空チェンバー内用、レスキュー用などの特殊環境下で働くロボット、また、手術デバイスやマッスルスーツ、床ずれ防止用などの医療、福祉用ロボット、ブレーキ、さらにはマイクロマシーンなどのためのアクチュエータとして最適である。
【００８３】
特に、純度の高い製品を得るために、真空環境下、超クリーンな環境下での材料製造において、純度の高い製品を得るために、試料の運搬や位置決め等のためのアクチュエータの要求が高まっており、全く蒸発しないイオン液体を用いた本発明のアクチュエータ素子は、汚染の心配のないアクチュエータとして、真空環境下でのプロセス用アクチュエータとして有効に用いることができる。
【００８４】
なお、電解質膜表面への導電性層の形成は少なくとも２層必要であるが、平面状の電解質膜の表面に多数の導電性層を配置することにより、複雑な動きをさせることも可能である。このような素子により、蠕動運動による運搬や、マイクロマニピュレータなどを実現可能である。また、本発明のアクチュエータ素子の形状は、平面状とは限らず、任意の形状の素子が容易に製造可能である。例えば、径が１ｍｍ程度の電解質膜のロッドの周囲に４本の導電性層を形成したものが挙げられる。この素子により、細管内に挿入できるようなアクチュエータが実現可能である。
【実施例】
【００８５】
以下、図面を参照して本発明に係るＣＮＴバンドルを含む膜構造体及びアクチュエータの実施例について説明する。なお、本発明のＣＮＴバンドルを含む膜構造体及びアクチュエータは、以下の実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００８６】
（実施例１）
実施例１の膜構造体は、ＳＥＭ像で観察し示される（図２）。図２から明らかなように、ＣＮＴ集合体からなる複数のＣＮＴバンドル１０が網目状に分散した構造が観察された。実施例１の膜構造体では、ＣＮＴバンドル１０が絡み合って形成された空隙も多く存在した。更に、実施例１の膜構造体では、ＣＮＴバンドル１０のねじれた構造が確認された。これらの構造から、実施例１の膜構造体では大きな比表面積が得られることが裏付けられた。
【００８７】
［膜構造体の製造方法］
上述した本発明に係る膜構造体の製造方法について説明する。なお、以下に説明する製造方法は一例であって、本発明に係る膜構造体１００の製造方法は、これらに限定されるものではない。
【００８８】
（プレ分散工程）
実施例１に用いた単層ＣＮＴを用いた。ＣＮＴを大きい凝集塊のまま分散機に投入すると詰まりの原因となるため、乾燥させたＣＮＴに有機溶媒を加え、ＣＮＴを１０μｍ程度以下のバンドルまで解繊することにより、分散工程における歩留まりを改善することができる。プレ分散工程は、例えば、有機溶媒に添加した約０．２重量％のＣＮＴをスターラーで３００  ｒｐｍ以上、１８ｈ以上攪拌することで実施することができる。
【００８９】
実施例１では、ＣＮＴを分散させる有機溶媒として、プロピレングリコール用いた。プレ分散工程を行うことにより、次工程である解繊工程において、より解繊が容易に進むようになる。解繊が進むことにより、ＣＮＴ集合体が網目状に分散する。
【００９０】
（ＣＮＴ解繊工程）
ＣＮＴの分散には、既存の分散方法を採用できるが、分散工程にはプローブ式超音波ホモジナイザーを用いた。カーボンナノチューブ網目凝集体サイズが３０μｍ以下になるまで解繊することで、比表面積が高い膜構造体を作製した。
【００９１】
（成膜工程）
塗布液を用いて、スプレーコート、キャスト、塗工、スピンコート、バーコート等の公知の方法により膜構造体を成膜することができる。これらの成膜方法は、幅広い膜厚に適用可能で、大面積化も可能である。実施例１では、塗工法により製膜した。塗工における、塗工厚は２ｍｍであり、塗工速度は１００ｍｍ／ｓで行った。
【００９２】
（有機溶媒除去工程）
有機溶媒除去工程では、室温〜８０℃の雰囲気下に成膜した基材を保持し、有機溶媒をある程度除去した。さらに真空オーブンで真空下２００℃の温度に１８時間以上保持することにより、有機溶媒を完全に除去した。
【００９３】
（実施例２）
実施例２においては、ＣＮＴ分散液の重量濃度を０．４重量％とした。実施例２のＣＮＴ分散液を、塗工厚は１ｍｍで塗工したこと以外は、実施例１と同様の手法で、実施例２の膜構造体を得た。
【００９４】
（比較例１）
比較例１として、Ｎメチルピロリドンを有機溶媒に用いてＣＮＴ分散液を得たこと以外は実施例２と同様の手法を用いて、比較例１の膜構造体を得た。
【００９５】
（比較例２）
比較例２として、有機溶媒を水に替えて、界面活性剤（ＳＤＯＣ）を用いたこと以外は実施例２と同様の手法を用いて、比較例２の膜構造体を得た。図３（ａ）に比較例１の膜構造体のＳＥＭ像を示し、図３（ｂ）に比較例２の膜構造体のＳＥＭ像を示す。
【００９６】
［膜厚測定］
触針段差計、共焦点方式レーザ顕微鏡を用いて、成膜後の実施例及び比較例の膜構造体の膜厚を測定した。実施例及び比較例の膜構造体の膜厚は何れも５μｍであった。
【００９７】
［比表面積測定］
BELSORP-MAX（マイクロトラックベル株式会社）を用いて液体窒素温度（７７Ｋ）での窒素吸脱着等温線を計測した（吸着平衡時間は６００秒とした）。図４に実施例１及び２の膜構造体の窒素吸脱着等温線を示す。この吸脱着等温線からBrunauer, Emmett, Tellerの方法で比表面積を計測したところ、実施例１及び２の膜構造体の比表面積は、それぞれ、１１８６ｍ２／ｇ、１１１５ｍ２／ｇであった。
【００９８】
図５に実施例１及び２と同様の方法で測定した、比較例１及び２の膜構造体の液体窒素温度（７７Ｋ）での窒素吸脱着等温線を示す。この吸脱着等温線からＢＥＴの方法で比表面積を計測したところ、比較例１の膜構造体の比表面積は７７８ｍ２／ｇであり、比較例２の膜構造体の比表面積は５９５ｍ２／ｇであった。これら結果から、本発明の実施例に係る膜構造体は、比較例に比して大きな比表面積を備えることが示された。
【００９９】
（実施例３）
実施例３として本発明による膜構造体を導電性層とするアクチュエータを作製した。プロピレングリコール（和光純薬株式会社製）にスーパーグロース法で作製した単層カーボンナノチューブ（ＳＧＣＮＴ）を０．２５重量％、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−テトラフルオロボレート（Ｉｏｎｉｃ  Ｌｉｑｕｉｄｓ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社製）を１．５重量％になるよう添加し、ナノヴェイタＮＶＣ−ＥＳ００８（吉田機械興業株式会社製）を用いて１００ＭＰａの吐出圧力により分散処理を行い、実施例３のＣＮＴ分散液を得た。
【０１００】
得られたＣＮＴ分散液をブレードコート法により５ｍｍの厚みで、ガラス板上に塗工した。塗工後、ホットプレートにより８０℃で乾燥を行うことによりプロプレングリコールを蒸発させ、実施例３の膜構造体を得た。実施例３の膜構造体の厚みは５６μｍ、導電率は４２．２Ｓ／ｃｍであった。
【０１０１】
ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（Ａｒｋｅｍａ社製、商品名ＫＹＮＡＲ２８０１）と１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−テトラフルオロボレートの重量比１：１混合物から成る膜厚１５μｍのイオン伝導層を、上記方法で作製した２枚の膜構造体の間に挟み、７０℃、０．５Ｎ／ｍｍ２、１０分の条件で加熱圧着を行い、実施例３のアクチュエータ素子を得た。得られた実施例３のアクチュエータ素子の厚みは１２５μｍであった。これを２ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出した。
【０１０２】
実施例３のアクチュエータ素子を電極治具にはさみ込み、電極治具間に様々な周波数の±２Ｖの矩形波電圧を印加した際の実施例３のアクチュエータの変形量について、電極治具から５ｍｍの位置にレーザを照射し、レーザ変位計（キーエンス株式会社製、ＬＣ２１００）を用いて測定した。
【０１０３】
得られた変形量から図７の計算式を用い伸縮率を算出した。図８に実施例３のアクチュエータの伸縮率について示す。
【０１０４】
また、電極治具間に走査速度４００ｍＶ／ｓの三角波電圧を印加した際の実施例３のアクチュエータのサイクリックボルタンメトリーを測定した。図９に実施例３のアクチュエータのサイクリックボルタンメトリー波形（Ｃ−Ｖ特性）を示す。
【０１０５】
（比較例３）
比較例３として、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（キシダ化学株式会社製）にＳＧＣＮＴを０．２５重量％、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−テトラフルオロボレートを１．５重量％になるよう添加し、ナノヴェイタを用いて１００ＭＰａの吐出圧力により分散処理を行い、比較例３のＣＮＴ分散液を得た。
【０１０６】
得られた比較例３のＣＮＴ分散液をブレードコート法により５ｍｍの厚みで、ガラス板上に塗工した。ホットプレートにより８０℃で乾燥を行うことによりＮ−メチル−２−ピロリドンを蒸発させ、比較例３の膜構造体を得た。乾燥後の比較例３の膜構造体の厚みは５５μｍ、導電率は３４．７Ｓ／ｃｍであった。Ｎ−メチル−２−ピロリドンを用いて作製した比較例３の膜構造体の導電率は、プロピレングリコールを用いて作製した実施例３の膜構造体の導電率と比較して１８％低かった。
【０１０７】
ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体と１−エチル−３−メチルイミダゾリウム−テトラフルオロボレートの重量比１：１混合物から成る膜厚１５μｍのイオン伝導層を、２枚の比較例３の膜構造体の間に挟み、７０℃、０．５Ｎ／ｍｍ２、１０分の条件で加熱圧着を行い、比較例３のアクチュエータ素子を得た。得られた比較例３のアクチュエータ素子の厚みは１２４μｍであった。これを２ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出した。
【０１０８】
比較例３のアクチュエータ素子を電極治具にはさみ込み、電極治具間に様々な周波数の±２Ｖの矩形波電圧を印加した際の比較例３のアクチュエータの変形量について、レーザ変位計を用いて測定した。
【０１０９】
得られた変形量から図７の計算式を用いて伸縮率を算出した。図３に比較例３のアクチュエータの伸縮率について示す。
【０１１０】
また、電極治具間に走査速度４００ｍＶ／ｓの三角波電圧を印加した際の比較例３のアクチュエータのサイクリックボルタンメトリーを測定した。図９に比較例３のアクチュエータのサイクリックボルタンメトリー波形（Ｃ−Ｖ特性）を示す。
【０１１１】
図８の伸縮率の結果から、０．１Ｈｚ以下の低周波数域において、プロピレングリコールを用いて作製した実施例３のアクチュエータは、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを用いて作製した比較例３のアクチュエータに比べて１．５倍伸縮率が高いことがわかった。
【０１１２】
図９のサイクリックボルタンメトリー特性（Ｃ−Ｖ特性）の測定結果からプロピレングリコールを用いて作製した実施例３のアクチュエータは、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを用いて作製した比較例３のアクチュエータに比べ、キャパシタンスが１．５倍大きいことがわかった。
【符号の説明】
【０１１３】
１：アクチュエータ、２：アクチュエータ素子、３：導電性層、４：イオン伝導層、５：電極、７：配線、９：スイッチ、１０：ＣＮＴバンドル、５０：ねじれた構造、６０：空隙、１００：膜構造体
【図１】
2018026914.tif 000004
【図２】
2018026914.tif 000005
【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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