(57)【要約】【課題】特性のばらつきを抑制することができる高分子アクチュエータを提供する。【解決手段】イオン液体１４ｂとポリマー１４ａとの混合体１４を有する電解質層１３と、電解質層１３の一面側に配置された第１電極層１１と、電解質層１３の他面側に配置された第２電極層１２と、を備える高分子アクチュエータであって、第１電極層１１および第２電極層１２は、混合体１４および導電体１１ａ、１２ａを有し、第１電極層１１および第２電極層１２のうち少なくとも一方は、導電体１１ａ、１２ａが多孔質カーボン材料で構成されており、比抵抗が２０Ω・ｃｍ以下とされている。【選択図】図２
2018182926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン液体（１４ｂ）とポリマー（１４ａ）との混合体（１４）を有する電解質層（１３）と、
前記電解質層の一面側に配置された第１電極層（１１）と、
前記電解質層の他面側に配置された第２電極層（１２）と、を備える高分子アクチュエータであって、
前記第１電極層および前記第２電極層は、前記混合体および導電体（１１ａ、１２ａ）を有し、
前記第１電極層および前記第２電極層のうち少なくとも一方は、前記導電体が多孔質カーボン材料で構成されており、比抵抗が２０Ω・ｃｍ以下とされている高分子アクチュエータ。
【請求項２】
イオン液体（１４ｂ）とポリマー（１４ａ）との混合体（１４）を有する電解質層（１３）と、
前記電解質層の一面側に配置された第１電極層（１１）と、
前記電解質層の他面側に配置された第２電極層（１２）と、を備え、
前記第１電極層と前記第２電極層との間に電圧が印加されることにより前記電解質層、前記第１電極層、前記第２電極層が変形する高分子アクチュエータであって、
前記第１電極層および前記第２電極層は、前記混合体および導電体（１１ａ、１２ａ）を有し、
前記第１電極層および前記第２電極層のうち少なくとも一方の電極層は、前記導電体が多孔質カーボン材料で構成されており、
該電極層は、該電極層に含まれる前記導電体の量が所定量未満のときには変形量が前記導電体の量の増加に伴って増加し、前記導電体の量が前記所定量以上のときには、前記導電体の量の増加に対する変形量の変化率が、前記導電体の量が前記所定量未満のときよりも小さくなる特性を有し、
該電極層に含まれる前記導電体の量は、前記所定量以上とされている高分子アクチュエータ。
【請求項３】
前記電解質層は、シリカで構成された添加剤（１３ａ）を有する請求項１または２に記載の高分子アクチュエータ。
【請求項４】
前記電極層は、ヤング率が１０ＧＰａ以上１０００ＧＰａ以下とされている請求項１ないし３のいずれか１つに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項５】
前記電極層は、ヤング率が３０ＧＰａ以上２００ＧＰａ以下とされている請求項４に記載の高分子アクチュエータ。
【請求項６】
前記電解質層に含まれる前記イオン液体の量は、前記第１電極層および前記第２電極層に含まれる前記イオン液体の量の合計よりも多い請求項１ないし５のいずれか１つに記載の高分子アクチュエータ。
【請求項７】
前記電解質層に含まれる前記イオン液体の量は、前記第１電極層および前記第２電極層に含まれる前記イオン液体の量の合計の６倍以上１１倍以下である請求項６に記載の高分子アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン液体を含む電解質層と、導電体を含み、電解質層を挟んで互いに対向する２つの電極層とを備える高分子アクチュエータが提案されている。例えば特許文献１では、導電体としてカーボン材料を用いた高分子アクチュエータが提案されている。
【０００３】
このような高分子アクチュエータでは、２つの電極層の間に電位差が発生すると、イオン液体に含まれる陽イオンがマイナス側の電極層に移動し、陰イオンがプラス側の電極層に移動する。そして、各電極層は、各電極層に入り込んだイオンの量に応じて膨張する。これにより、高分子アクチュエータが変形させられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１４３３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高分子アクチュエータの変位量は、電極層の比抵抗によって変化する。そして、電極層の比抵抗は導電体の添加量等によって定まるため、理論的には導電体の添加量によって変位量を制御することができる。
【０００６】
しかしながら、実際には導電体の添加量が同じでも変位量が一定にならず、高分子アクチュエータの特性にばらつきが生じる。これは、電極層において導電体の分布に偏りが生じるためであると考えられる。
【０００７】
本発明は上記点に鑑みて、特性のばらつきを抑制することができる高分子アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、イオン液体（１４ｂ）とポリマー（１４ａ）との混合体（１４）を有する電解質層（１３）と、電解質層の一面側に配置された第１電極層（１１）と、電解質層の他面側に配置された第２電極層（１２）と、を備える高分子アクチュエータであって、第１電極層および第２電極層は、混合体および導電体（１１ａ、１２ａ）を有し、第１電極層および第２電極層のうち少なくとも一方は、導電体が多孔質カーボン材料で構成されており、比抵抗が２０Ω・ｃｍ以下とされている。
【０００９】
このように、電極層の比抵抗が２０Ω・ｃｍ以下となる量の多孔質カーボン材料を電極層に添加することで、高分子アクチュエータの変位量のばらつきが小さくなる。したがって、高分子アクチュエータの特性のばらつきが抑制される。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、イオン液体（１４ｂ）とポリマー（１４ａ）との混合体（１４）を有する電解質層（１３）と、電解質層の一面側に配置された第１電極層（１１）と、電解質層の他面側に配置された第２電極層（１２）と、を備え、第１電極層と第２電極層との間に電圧が印加されることにより電解質層、第１電極層、第２電極層が変形する高分子アクチュエータであって、第１電極層および第２電極層は、混合体および導電体（１１ａ、１２ａ）を有し、第１電極層および第２電極層のうち少なくとも一方の電極層は、導電体が多孔質カーボン材料で構成されており、該電極層は、該電極層に含まれる導電体の量が所定量未満のときには変形量が導電体の量の増加に伴って増加し、導電体の量が所定量以上のときには、導電体の量の増加に対する変形量の変化率が、導電体の量が所定量未満のときよりも小さくなる特性を有し、該電極層に含まれる導電体の量は、所定量以上とされている。
【００１１】
このように、導電体が多孔質カーボン材料で構成された電極層において、電極層に含まれる導電体の量の増加に対する変形量の変化率が、導電体の量が所定量未満のときよりも所定量以上のときに小さくなる場合、導電体の量を所定量以上とすることで、高分子アクチュエータの変位量のばらつきが小さくなる。したがって、高分子アクチュエータの特性のばらつきが抑制される。
【００１２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかる高分子アクチュエータの断面図である。
【図２】図１中の領域Ｒの拡大断面模式図である。
【図３】導電体の拡大断面図である。
【図４】高分子アクチュエータの動作を示す説明図である。
【図５】導電体を金属微粒子で構成した高分子アクチュエータの特性のばらつきを示す図である。
【図６】電極層の比抵抗と高分子アクチュエータの変位量との関係を示す図である。
【図７】電解質層中におけるシリカの重量比と高分子アクチュエータを屈曲させる発生力との関係を示す図である。
【図８】電極層のヤング率と発生力との関係を示す図である。
【図９】電解質層および電極層に含まれるイオン液体の量の比と発生力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１５】
（第１実施形態）
第１実施形態について説明する。図１に示すように、本実施形態にかかる高分子アクチュエータ１０は、第１電極層１１と、第２電極層１２と、電解質層１３とを備えている。高分子アクチュエータ１０は、例えば一面およびその反対面となる他面を有する板状もしくは短冊状に構成されており、一面側に第１電極層１１が構成され、他面側に第２電極層が構成されている。そして、第１電極層１１と第２電極層１２との間に所望の電位差を発生させることで使用される。高分子アクチュエータ１０は、例えば、自動車の空調装置における空気流の制御ドアに用いられる。
【００１６】
図２に示すように、第１電極層１１および第２電極層１２は、導電体１１ａ、１２ａを備えている。具体的には、第１電極層１１および第２電極層１２は、それぞれ、後述するポリマー１４ａとイオン液体１４ｂとの混合体１４中に、導電体１１ａ、１２ａを配置することで構成されている。
【００１７】
導電体１１ａ、１２ａは、図３に示すように、表面に凹凸が形成されるとともに、内部に多数の細孔が形成された多孔質カーボン材料で構成されている。多孔質カーボン材料として、例えば、ケッチェンブラック、グラフェン、グラファイト等を用いることができる。導電体１１ａ、１２ａを構成する多孔質カーボン材料の内部の細孔には混合体１４が形成され、この混合体１４中に後述するイオン液体１４ｂが入り込める状態となっている。
【００１８】
また、図２に示すように、第１電極層１１および第２電極層１２には、導電体１１ａ、１２ａに加えて、添加剤１１ｂ、１２ｂが添加されている。添加剤１１ｂ、１２ｂは、本実施形態では、モンモリロナイトで構成されている。添加剤１１ｂ、１２ｂを添加することにより、高分子アクチュエータ１０の発生力を変えることなく、第１電極層１１および第２電極層１２のヤング率を高めることが可能となる。こうすることで、高分子アクチュエータ１０に電圧が印加されていないときの剛性を高めることができる。
【００１９】
図２に示すように、電解質層１３は、ポリマー１４ａおよびイオン液体１４ｂの混合体１４中に添加剤１３ａが含まれた構成とされている。
【００２０】
ポリマー１４ａは、イオン液体１４ｂの移動を可能とする媒体であり、表面が負に帯電している。ポリマー１４ａは、例えば、ポリテトラフルオロエチレンパーフルオロスルホン酸（ナフィオン（登録商標））、ポリビリニデンジフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのポリマーで構成される。
【００２１】
これらのうち、ナフィオンはＳＯ３−を含むため表面が負に帯電している。一方、ＰＶＤＦ、ＰＭＭＡは負に帯電していないが、ポリマー１４ａをＰＶＤＦ、ＰＭＭＡで構成した場合にも、ナフィオンのＳＯ３−に相当する構成をポリマー１４ａに加えることにより、ポリマー１４ａの表面を負に帯電させることができる。
【００２２】
イオン液体１４ｂは、高分子アクチュエータ１０の駆動に用いられる物質であり、第１電極層１１と第２電極層１２との間に電位差が発生したときにポリマー１４ａと添加剤１３ａとの間の隙間を移動する移動媒体である。
【００２３】
イオン液体１４ｂとしては、例えば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸を用いることができる。このようなイオン液体１４ｂは、混合体１４中においてイオン分解された状態で存在し、化学式１で示されるような１−エチル−３−メチルイミダゾリウムにて構成される陽イオンと、化学式２で示されるようなチオシアン酸にて構成される陰イオンとなっている。本実施形態では、イオン液体として１−エチル−３−メチルイミダゾリウムチオシアン酸を挙げたが、揮発することがない液体であれば材質は問わない。
【００２４】
【化１】
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【００２５】
【化２】
2018182926.tif 000004
【００２６】
添加剤１３ａは、等電点が７以下の絶縁物であり、本実施形態では、シリカにより構成されている。シリカの等電点は４程度であり、イオン液体１４ｂはｐＨが７程度であるため、添加剤１３ａは、電解質層１３において負に帯電している。
【００２７】
添加剤１３ａは、イオン液体１４ｂが移動する経路壁面の負の帯電量を増加させて、電気浸透流を促進する役割を果たすとともに、第１電極層１１と第２電極層１２との間の絶縁を保つ役割を果たす。電気浸透流は、第１電極層１１と第２電極層１２との間に電位差が生じたときに、陽イオンおよび陰イオンがマイナス側の電極層に向かって移動する流れである。なお、添加剤１３ａを、等電点がイオン液体１４ｂのｐＨ以下の他の絶縁物で構成してもよい。
【００２８】
ポリマー１４ａと添加剤１３ａとの間には隙間が存在しているため、イオン液体１４ｂは、ポリマー１４ａと添加剤１３ａとの間の隙間を移動経路として移動することが可能となっている。
【００２９】
このような構成の高分子アクチュエータ１０の製造方法について説明する。まず、導電体１１ａと、添加剤１１ｂと、ポリマー１４ａおよびイオン液体１４ｂの混合体１４とをＩＰＡ（イソプロピルアルコール）等の溶媒で希釈した溶液を樹脂製の容器に流し込み、その後、溶媒を揮発させる。これにより、第１電極層１１が形成される。
【００３０】
つぎに、第１電極層１１の上に、ポリマー１４ａおよびイオン液体１４ｂの混合体１４中に添加剤１３ａを混合した液体をキャストし、平坦な膜状となるようにする。その後、溶媒を揮発させることにより、第１電極層１１と電解質層１３が積層された構造が形成される。
【００３１】
最後に、導電体１２ａと、添加剤１２ｂと、ポリマー１４ａおよびイオン液体１４ｂの混合体１４とをＩＰＡ等の溶媒で希釈した溶液を電解質層１３の上にキャストし、その後、溶媒を揮発させる。これにより、第１電極層１１と電解質層１３の上に第２電極層１２が積層された構造が形成される。
【００３２】
続いて、高分子アクチュエータ１０の動作について説明する。図４に示すように、第１電極層１１および第２電極層１２に対して電圧を印加していない状態においては、高分子アクチュエータ１０は変形することなく平坦な状態となる。
【００３３】
そして、第１電極層１１と第２電極層１２との間に電位差が生じると、高分子アクチュエータ１０は、第１電極層１１および第２電極層１２のうち電位の低い方の側に凸となるように変形する。
【００３４】
例えば、第１電極層１１に対して正電圧を印加すると共に第２電極層１２を接地電位にすると、ポリマー１４ａと添加剤１３ａとの間の隙間を移動経路としてイオン液体１４ｂがマイナス側、すなわち第２電極層１２側に移動する。そして、イオン液体１４ｂが導電体１２ａの内部の細孔に入り込み、導電体１２ａが膨張する。なお、本実施形態では、電解質層１３にシリカで構成された添加剤１３ａが含まれているため、電気浸透流が発生し、陽イオンおよび陰イオンが第２電極層１２に向かって移動する。
【００３５】
導電体１２ａが膨張することで第２電極層１２が膨張するため、第２電極層１２側が凸形状、第１電極層１１側が凹形状となるように高分子アクチュエータ１０が変形する。
【００３６】
同様に、第２電極層１２に対して正電圧を印加すると共に第１電極層１１を接地電位にすると、ポリマー１４ａと添加剤１３ａとの間の隙間を移動経路としてイオン液体１４ｂがマイナス側、すなわち第１電極層１１側に移動する。そして、イオン液体１４ｂが導電体１１ａの内部の細孔に入り込み、導電体１１ａが膨張する。なお、本実施形態では、シリカで構成された添加剤１３ａが含まれているため、電気浸透流が発生し、陽イオンおよび陰イオンが第１電極層１１に向かって移動する。
【００３７】
導電体１１ａが膨張することで第１電極層１１が膨張するため、第１電極層１１側が凸形状、第２電極層１２側が凹形状となるように高分子アクチュエータ１０が変形する。
【００３８】
本実施形態の効果について説明する。例えば、各電極層の導電体１１ａ、１２ａとして、多孔質カーボン材料の代わりに球状の金属微粒子を用いると、環境の変化によって高分子アクチュエータ１０の特性にばらつきが生じる。具体的には、温度が変化すると金属微粒子が膨張あるいは収縮し、電極層の抵抗値が変化する。また、湿度が高くなると、空気中の水分が電極層に吸収され、これにより金属微粒子間の距離が長くなって、電極層の抵抗値が増加する。
【００３９】
本発明者らは、低温で乾燥した冬季から湿度の高い梅雨の時期までの間に、導電体としてＡｇの微粒子を用いた複数の高分子アクチュエータを製造した。高分子アクチュエータの製造装置は、温度と湿度が外気の影響によってある程度変化する場所に置かれていた。そして、製造した各高分子アクチュエータにおいて、電極層の表面の１０ｍｍ離れた２つの点にテスターを当て、この２つの点の間の抵抗値を測定した。図５はこのようにして測定した抵抗値を示すグラフであり、図５のグラフの横軸は、高分子アクチュエータを製造した時期を示している。
【００４０】
図５に示すように、導電体として金属微粒子を用いると、低温で乾燥した期間Ｐ１では抵抗値が安定するが、気温および湿度等の変動が大きい期間Ｐ２では抵抗値がばらつく。
【００４１】
これに対して、多孔質カーボン材料は、金属に比べて温度変化による膨張、収縮が小さいため、導電体１１ａ、１２ａが多孔質カーボン材料で構成された本実施形態では、金属微粒子を用いる場合に比べて、各電極層の抵抗値のばらつきを抑制することができる。また、本実施形態では、湿度が高いために空気中の水分が電極層に吸収されても、吸収された水分の一部は多孔質カーボン材料の内部に入り込み、これにより多孔質カーボン材料が膨張するので、導電体１１ａ、１２ａの表面間の距離が長くなることが抑制される。
【００４２】
さらに、導電体１１ａ、１２ａとして多孔質カーボン材料を用いる本実施形態では、各電極層に添加する導電体１１ａ、１２ａの量を調整することにより、高分子アクチュエータ１０の特性のばらつきをさらに抑制することができる。
【００４３】
具体的には、各電極層の比抵抗は各電極層に添加する導電体１１ａ、１２ａの量によって定まり、各電極層に添加する導電体１１ａ、１２ａの量が多いほど比抵抗が小さくなり、高分子アクチュエータ１０の変位量が増加する。そして、比抵抗が所定の値よりも大きいときには、比抵抗の減少に伴い高分子アクチュエータ１０の変位量が増加する。一方、比抵抗が所定の値以下であるときには、比抵抗の変化に対する高分子アクチュエータ１０の変位量の変化率は、比抵抗が所定の値よりも大きいときの変化率に比べて小さくなり、比抵抗が変化しても変位量はほとんど変化しなくなる。
【００４４】
すなわち、第１電極層１１、第２電極層１２に含まれる導電体１１ａ、１２ａの量が所定量未満のときには、各電極層の変形量は、導電体１１ａ、１２ａの添加量の増加に伴って増加する。そして、導電体１１ａ、１２ａの添加量が所定量以上のときには、導電体１１ａ、１２ａの添加量の増加に伴う各電極層の変形量の変化率が、導電体１１ａ、１２ａの添加量が所定量未満のときよりも小さくなり、各電極層の変形量が一定となる。
【００４５】
例えば、多孔質カーボン材料としてケッチェンブラックＥＣ６００ＪＤ（ライオン）を用いた場合、各電極層におけるケッチェンブラックの添加量の比率を１〜１０％にすると比抵抗が２０Ω・ｃｍ以下となる。そして、図６に示すように、各電極層の比抵抗が２０Ω・ｃｍ以下であるとき、比抵抗の変化に対する高分子アクチュエータ１０の変位量の変化率が小さくなる。
【００４６】
なお、図６のグラフの縦軸は、第１電極層１１がプラス側となるように各電極層の間に３Ｖの電圧を印加したときと、第２電極層１２がプラス側となるように３Ｖの電圧を印加したときの変位量の合計である。また、高分子アクチュエータ１０の長手方向の端部を保持し、保持した点から長手方向に１０ｍｍ離れた点の厚さ方向の変位量を測定した。また、ここでは、第１電極層１１、第２電極層１２、電解質層１３の厚さをそれぞれ２００μｍとした。
【００４７】
図６は多孔質カーボン材料としてケッチェンブラックを用いたときの測定結果であるが、他のカーボン材料を用いる場合にも、比抵抗と変位量との関係は同様になる。すなわち、導電体１１ａ、１２ａの添加量が所定量以上のときには、添加量が所定量未満のときに比べて、変形量の変化率が小さくなる。
【００４８】
これは、比抵抗の減少により変位量が増加する効果と、導電体１１ａ、１２ａの添加量がパーコレーション閾値以上になり、導電体１１ａ、１２ａの連結構造が形成されて高分子アクチュエータ１０が変形しにくくなる効果とが打ち消し合うためであると考えられる。
【００４９】
そして、導電体１１ａ、１２ａの連結構造が形成される条件では、各電極層における導電体１１ａ、１２ａの分布に偏りが生じにくいと考えられる。
【００５０】
このように、本実施形態では、多孔質カーボン材料を所定量以上添加し、各電極層の比抵抗を所定の値以下とすることにより、導電体１１ａ、１２ａの分布の偏りによる高分子アクチュエータ１０の特性のばらつきを抑制することができる。
【００５１】
また、多孔質カーボン材料を所定量以上添加し、各電極層の比抵抗を所定の値以下とすることにより、各電極層の比抵抗の変化に対する高分子アクチュエータ１０の変位量の変化率が小さくなる。したがって、添加量の誤差等によって比抵抗が設計と異なる値になったときに、高分子アクチュエータ１０の特性の変化を抑制することができる。
【００５２】
なお、あまりに多く導電体１１ａ、１２ａを添加すると、各電極層に入り込むイオン液体１４ｂの量が少なくなり、導電体１１ａ、１２ａの添加量の増加に伴って変位量が小さくなる。例えば、多孔質カーボン材料としてケッチェンブラックを用いた場合、導電体１１ａ、１２ａの添加量を１０％以上とすると、高分子アクチュエータ１０の変位量が小さくなり、機能が低下するので、導電体１１ａ、１２ａの添加量を１０％未満とすることが好ましい。
【００５３】
また、導電体１１ａ、１２ａが多孔質カーボン材料で構成された本実施形態では、上記のように、導電体１１ａ、１２ａにイオン液体１４ｂが入り込み、これにより導電体１１ａ、１２ａが膨張する。そのため、例えば導電体として球形の金属微粒子を用いる場合に比べて、各電極層の伸縮が大きくなり、高分子アクチュエータ１０の変位量が大きくなる。
【００５４】
また、本実施形態では、電解質層１３に添加剤１３ａを添加することにより、電気浸透流を促進している。電気浸透流では陽イオンと陰イオンの両方がマイナス側の電極層に移動するので、陽イオンがマイナス側の電極層に移動し、陰イオンがプラス側の電極層に移動する電気泳動に比べて、高分子アクチュエータ１０の変形量および発生力が大きくなる。
【００５５】
例えば、添加剤１３ａとしてシリカを用いた場合、図７に示すように、電解質層１３におけるシリカの重量比が０．０３以上０．２以下であるときに、発生力が特に大きくなる。なお、図７のグラフの縦軸は、高分子アクチュエータ１０の上面を正方形状とし、第１電極層１１と第２電極層１２の間に２Ｖの電圧を印加したときの発生力である。
【００５６】
このように、本実施形態では、電解質層１３に添加剤１３ａを添加することにより、電気浸透流を促進し、高分子アクチュエータ１０の変形量および発生力を大きくすることができる。
【００５７】
また、高分子アクチュエータ１０の発生力は、各電極層のヤング率によっても変化する。具体的には、図８に示すように、各電極層のヤング率が１０ＧＰａ以上、特に、３０ＧＰａ以上のときには、ヤング率が１０ＧＰａ未満のときに比べて発生力が大きくなる。
【００５８】
本実施形態の構成では、各電極層に含まれる多孔質カーボン材料の比率や、高分子アクチュエータ１０の製造の際にナフィオン等をポリマー化するときの温度、アニール時間により、各電極層のヤング率を制御することができる。そして、各電極層のヤング率を１０ＧＰａ以上、あるいは、３０ＧＰａ以上とすることができる。
【００５９】
なお、各電極層に含まれる多孔質カーボン材料の比率が高いほど各電極層のヤング率が高くなるため、各電極層のヤング率の上限は、理論的には各電極層のほとんどを多孔質カーボン材料で構成したときの値となる。
【００６０】
例えば、グラフェン等のヤング率は約１０００ＧＰａであり、各電極層のほとんどをグラフェンで構成することで、ヤング率は約１０００ＧＰａとなる。本発明者らの実験により、ヤング率が２００ＧＰａ程度までの高分子アクチュエータについては、製造が可能であることが確認されている。
【００６１】
また、高分子アクチュエータ１０の発生力は、各電極層と、電解質層１３に含まれるイオン液体１４ｂの量によっても変化する。
【００６２】
具体的には、高分子アクチュエータ１０の発生力を大きくするためには、電解質層１３に含まれるイオン液体１４ｂの量が、ある程度多いことが好ましい。これは、電解質層１３に含まれるイオン液体１４ｂの量が少ないと、イオン液体１４ｂが電極間を移動する際の移動経路が少なくなり、移動するイオン液体１４ｂの量が少なくなるからである。
【００６３】
例えば、電解質層１３に含まれるイオン液体１４ｂの量が、第１電極層１１および第２電極層１２に含まれるイオン液体１４ｂの量の合計よりも多いことが好ましい。特に、図９に示すように、電解質層１３に含まれるイオン液体１４ｂの量が、第１電極層１１および第２電極層１２に含まれるイオン液体１４ｂの量の合計の６倍以上であるときに、発生力が大きくなる。
【００６４】
また、高分子アクチュエータ１０の製造を容易にするためには、電解質層１３に含まれるイオン液体１４ｂの量がある程度少ないことが好ましい。これは、あまりに多くのイオン液体１４ｂを電解質層１３に添加すると、各電極層と電解質層１３の積層構造を形成することが困難になるからである。
【００６５】
図９に示すように、電解質層１３に含まれるイオン液体１４ｂの量が、第１電極層１１および第２電極層１２に含まれるイオン液体１４ｂの量の合計の１１倍以下であるときには、高分子アクチュエータ１０の製造が容易であり、発生力が大きくなる。
【００６６】
（他の実施形態）
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００６７】
例えば、導電体１１ａ、１２ａのうち一方のみが多孔質カーボン材料で構成され、他方が多孔質カーボン材料の代わりに例えば金属微粒子で構成されていてもよい。
【００６８】
また、上記第１実施形態では、高分子アクチュエータ１０は電気浸透流によって動作するが、電気泳動によって高分子アクチュエータ１０を動作させてもよい。
【００６９】
また、内部に３つの流路が形成されたダイを用意し、各流路に各電極層の材料と電解質層１３の材料を供給し、供給した材料をダイの外へ押し出して各電極層と電解質層１３の積層構造を形成するダイ法によって高分子アクチュエータ１０を製造してもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１１    第１電極層
１１ａ  導電体
１２    第２電極層
１２ａ  導電体
１３    電解質層
１４    混合体
１４ａ  ポリマー
１４ｂ  イオン液体
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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