(57)【要約】【課題】高分子電解質層に常温溶融塩を含浸させることができるアクチュエータの製造方法を提供する。【解決手段】高分子電解質層の両面に電極を形成する電極形成工程と、高分子電解質層に常温溶融塩を含浸させる含浸工程とによりアクチュエータを製造する。含浸工程では、常温よりも高い温度で高分子電解質層への常温溶融塩の含浸を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子電解質層の両面に電極を形成する電極形成工程と、
前記高分子電解質層に常温溶融塩を含浸させる含浸工程と、を有し、
前記含浸工程において、常温よりも高い温度で前記高分子電解質層への前記常温溶融塩の含浸を行う
アクチュエータの製造方法。
【請求項２】
前記電極形成工程が、前記高分子電解質層表面に微細粉末の炭素材料とイオン導電性高分子とからなるカーボン層を形成する工程と、前記カーボン層の表面に無電解めっき法により金属層を形成する工程とからなる請求項１に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項３】
前記高分子電解質層として、パーフルオロスルホン酸樹脂を用いる請求項１に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項４】
前記含浸工程を前記高分子電解質のガラス転移温度領域で行う請求項１に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項５】
前記含浸工程を８０℃〜１５０℃で行う請求項３に記載のアクチュエータの製造方法。
【請求項６】
前記含浸工程において、イミダゾリウム系イオン液体、ピリジウム系イオン液体、及び、脂肪族系イオン液体から選ばれる少なくとも１種類以上を含む前記常温溶融塩を用いる請求項１に記載のアクチュエータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子電解質を用いたアクチュエータの製造方法に係わる。
【背景技術】
【０００２】
医療機器、産業用ロボット、マイクロマシン等の分野において、小型、軽量で柔軟性に優れたアクチュエータが要求されている。
例えば、高分子電解質を電極で挟持した構造を有し、高分子電解質に水及び電解質を含浸させた構成のアクチュエータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この構成のアクチュエータでは、電極間に電界を印加することにより、高分子電解質内を電解質が移動する。例えば、電解質として水酸化ナトリウムを用いた場合には、陰極側にナトリウムイオンが移動し、陽極側にヒドロキシイオンが移動する。このとき、ナトリウムイオンは多くの水分子を随伴して移動する。このため、陰極側の高分子電解質が膨潤して陽極側との体積差が発生し、アクチュエータが屈曲する。
このようなアクチュエータでは、電力をほとんど消費せず、大きなトルクを生み出すことができる。
【０００３】
しかし、上述の水溶液を電解質として用いた構成のアクチュエータでは、屈曲運動を繰り返したり、高温の環境におかれたりすることで、アクチュエータ自体の温度が上昇すると、体積変化を担う水分子が蒸発しやすくなる。水分子が蒸発してしまうと、体積変化が小さくなり、また、全く体積変化を起こせなくなり、アクチュエータとしての機能を失ってしまう。
【０００４】
これに対して、電解質として水溶性の塩を用いずに常温溶融塩（イオン性液体）を用いてアクチュエータを構成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。電解質として、不揮発性でイオン導電性の高い常温溶融塩を用いることにより、溶媒の揮発によるアクチュエータ機能低下を改善することができる。
また、アクチュエータに用いる高分子電解質層として、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ：登録商標）膜がイオン導電性や化学的安定性に優れていることが知られている（例えば、非特許得文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２７５０７８号公報
【特許文献２】特開２００８−３５６８２号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Takuya ISHIDA, Yutaka KASAI, Kenji URAYAMA and Toshikazu TAKIGAWA, “Structure and Mechanical Properties of Nafion Membranes”, Journal of the Society of Materials Science, Vol.56, No.11 pp.1005-1009pp.875-898 (2007).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、常温溶融塩は分子サイズが大きく、高分子電解質層を構成するイオン導電性高分子との親和性が低いため、高分子電解質層へ浸透しにくい。このため、高分子電解質層に常温溶融塩を所定量含浸させることができず、アクチュエータを製造することが困難である。
【０００８】
上述した問題の解決のため、本発明においては高分子電解質層に常温溶融塩を含浸させることができるアクチュエータの製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のアクチュエータの製造方法は、高分子電解質層の両面に電極を形成する電極形成工程と、高分子電解質層に常温溶融塩を含浸させる含浸工程と、を有し、含浸工程において、常温よりも高い温度で高分子電解質層への常温溶融塩の含浸を行う。
【００１０】
本発明のアクチュエータの製造方法によれば、高分子電解質層への常温溶融塩の含浸を常温よりも高い温度で行う。温度を高くすることにより、例えば、高分子電解質層を構成する高分子の主鎖の緩和運動が大きくなる。このため、水分子に比べて大きい分子である常温溶融塩が、高分子電解質層に浸漬しやすくなり、アクチュエータの製造において常温溶融塩の含浸工程を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、常温溶融塩を高分子電解質層に含浸させることにより、特性に優れたアクチュエータを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るアクチュエータの構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例で作製したアクチュエータの電極層付近の断面図である。
【図３】実施例及び比較例のアクチュエータにおいて、高分子電解質層への常温溶融塩の含浸率の変化を示すグラフである。
【図４】実施例及び比較例のアクチュエータを連続駆動させたときの駆動回数とトルクの保持率の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．アクチュエータの構成の説明
２．アクチュエータの製造方法
３．アクチュエータの実施例
【００１４】
〈１．アクチュエータの構成例〉
以下本発明のアクチュエータの製造方法に係る、アクチュエータの概略構成について説明する。
アクチュエータの概略構成を表す断面図を図１に示す。
図１に示すように、アクチュエータ１０は、高分子電解質層１１と、高分子電解質層を挟持する電極層１２とから構成されている。そして、アクチュエータ１０を駆動するために、電極層１２に電源部１５が接続されている。
アクチュエータ１０は、単純な構造により小型化が可能であり、また、駆動を電源部１５の電圧により制御することができ、小さな電圧により駆動し、大きな変形を生じる。このため、アクチュエータ１０の自重に比べて大きな駆動力を発生させることができる。
【００１５】
高分子電解質層１１は、イオン導電性高分子によって構成されていることが好ましい。
イオン導電性高分子は、例えば、フッ素樹脂又は炭化水素系を骨格としたイオン交換樹脂からなる。また、イオン交換性樹脂としては、陰イオン交換性樹脂、陽イオン交換樹脂、両イオン交換樹脂のいずれでもよい。特に、陽イオン交換樹脂が好ましい。
陽イオン交換樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂等に、スルホン酸基、カルボキシル基等の官能基が導入された構造のイオン導電性高分子が好ましい。
特に、フッ素樹脂にスルホン酸基、カルボキシル基等の官能基が導入されている陽イオン交換樹脂が好ましい。
具体的には、ナフィオン（Ｎａｆｉｏｎ：登録商標）膜等のパーフルオロスルホン酸樹脂を用いることが好ましい。
また、高分子電解質層１１は、２つ以上の主面を有する形状であり、例えば、短冊状、円盤形状、円柱状、円筒形状等に形成される。
【００１６】
電極層１２は、カーボン層１３と金属層１４とから構成されている。カーボン層１３は、電極層１２において高分子電解質層１１と接する側に形成されている。そして、カーボン層１３の表面に金属層１４が形成されている。
カーボン層１３は、導電性の炭素材料の微細粉末を、イオン導電性高分子との混合物により形成されている。炭素材料としては、例えば、ケッチェンブラック、バルカンＸＣ−７２、アセチレンブラック等を用いることができる。また、カーボン層１３のイオン導電性高分子としては、上述の電解質１１を構成するイオン導電性高分子と同じものを使用することができる。
炭素材料は、表面積が大きいほどカーボン層１３でイオン導電性高分子と接触する面積が大きくなり、アクチュエータ１０においてより大きな変形量を得ることができる。
【００１７】
カーボン層１３において、炭素材料の比表面積、炭素材料とイオン導電性高分子との固形分重量比、及び、カーボン層１３の厚さ等を変更することにより、アクチュエータ１０の変形性能を調整することができる。また、カーボン層１３において、炭素材料同士がイオン導電性高分子を介して結合している構成とすることにより、変形性を再現性よく実現することができる。
【００１８】
電極層１２を構成する金属層１４は、金及び白金等の貴金属により構成することが好ましい。金属層１４を貴金属で構成することにより、電極層１２の抵抗値を高いさせることができる。特に、カーボン層１３において、アクチュエータ１０の変形性を向上させるための構成としたとき、カーボン層１３の導電性が低くなることがあるため、金属層１４を形成することにより電極層１２の導電性を向上させることができる。
特に、金属層１４は、カーボン層１３の表面に無電解めっき法により形成された金めっき層により構成されることが好ましい。
【００１９】
高分子電解質層１１には、電解質として常温で液体の常温溶融塩が含浸されている。常温溶融塩は、陽イオンと陰イオンとの特殊な組み合わせにより、常温において液体で安定した特性を有している。
常温溶融塩としては、例えば、イミダゾリウム系イオン液体、ピリジウム系イオン液体、脂肪族系イオン液体を電解質として使用することができる。特に好ましくは、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート（1-Ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate）を用いることができる。
【００２０】
通常、常温溶融塩は分子サイズが大きく、常温（２０℃±１５℃）では固体電解質樹脂に浸透しにくい。このため、本実施の形態のアクチュエータ１０においては、高分子電解質層１１に電解質を含浸させる際の温度を常温よりも高い温度をすることにより、高分子電解質層１１への常温溶融塩の含浸率を大きくしている。このような構成により、電界印可時の体積変化を大きくさせ、アクチュエータとしての性能を確保することができる。さらに、常温溶融塩の蒸気圧の低さによって、繰り返し動作や、高温に曝されたときの電解質の消失を防ぎ、アクチュエータとしての特性を維持することができる。
【００２１】
〈２．アクチュエータの製造方法〉
次に、本発明のアクチュエータの製造方法の実施の形態について説明する。
まず、高分子電解質層を準備する。
高分子電解質層としては、例えば、イオン導電性高分子膜の大きさをアクチュエータの大きさに合わせて作製する。
【００２２】
次に、微細粉末の炭素材料と、イオン導電性高分子とを混同し、カーボン層を形成するための混合インクを作製する。粉末状の炭素材料とイオン導電性高分子とは、例えば体積比で１：１となるように混合する。なお、アクチュエータの変形性能等、必要な特性に応じて、炭素材料とイオン導電性高分子との混合比率を調整する。
そして、作製した混合インクを、高分子電解質層の表面に塗布する。
塗布方法としては、例えば、ディッピング法、スプレー法、バーコート法、スピンコート法、スクリーン印刷法、転写法等を用いることができる。必要な特性により、それぞれの方法を適宜使い分ける。
【００２３】
混合インクを塗布した後、炭素材料とイオン導電性高分子との混合インクで挟持した状態の高分子電解質層に、１５０℃で熱プレスを行い、カーボン層と高分子電解質層とによる構造体を強固にする。
形成するカーボン層の厚さを変更することにより、また、カーボン層と高分子電解質層との厚さの比率を変更することにより、アクチュエータの変形量及び変形速度等の変形性能を調整することができる。
【００２４】
次に、カーボン層の表面に金属層を形成する。金属層は、例えば、無電解めっき法により形成する。無電解めっき法を用いることにより、カーボン層の表面に粗密な金属層を形成する。
無電解めっき法としては、アルコールを還元剤及び膨潤剤として使用し、金属錯体をアルコールと置換することにより、金属を析出させるめっき法を用いる。形成する金属層の厚さは、アルコールの濃度により調整することが可能である。
【００２５】
まず、カーボン層が形成された高分子電解質層をアルコール中に浸漬する。そして、アルコールが含浸されたカーボン層をめっき金属の金属錯体めっき浴に浸漬し、アルコールと金属錯体とを置換する。これにより、金属錯体を還元し、カーボン層の表面に金属を析出させる。
アルコールとしては、エタノール、１−プロパノール、又は、２−プロパノールを用いることが好ましい。
また、金属層としては貴金属、特に金が好ましい。このため、めっき浴に用いる金属錯体として、金の錯体であるＨＡｕＣｌ４で表わされるテトラクロロ金（ＩＩＩ）酸・ｎ水和物（ｎ≒３）（塩化金酸）を用いることが好ましい。
また、安定化剤として、水酸化ナトリウム、炭酸水素ナトリウムを単体又は混合して用いる。
【００２６】
具体的には、例えば、高分子電解質層にカーボン層を形成した後、８０ｖｏｌ％のエタノール水溶液に室温で６０分間浸漬する。これにより、カーボン層に含まれるイオン導電性高分子がエタノールにより膨潤する。そして、次に、塩化金酸１ｇ、純水６０ｍｌ、及び、水酸化ナトリウム１ｇからなるめっき液に室温で１８時間浸漬する。これにより、カーボン層表面に金が析出する。
このように、カーボン層の表面に無電解めっき法で金を析出することにより、金属層を形成する。そして、カーボン層の表面に金属層を形成することにより、アクチュエータの電極層を形成することができる。
【００２７】
また、無電解めっき法として、高分子電解質層の表面にカーボン層を形成した後、金属錯体水溶液を接触させて金属錯体を吸着させる。そして、吸着させた金属錯体を還元することにより、カーボン層の表面に金属層を析出することもできる。このような金属の無電解めっきの方法においては、公知の無電解めっきの化学めっき浴を用いることができる。また、金属錯体溶液を接触させる方法としては、例えば、浸漬、スプレー等の方法を用いることができる。
また、吸着させた金属錯体の還元は、還元剤水溶液への浸漬により行うことができる。このように、金属錯体を還元して金属層を析出する。還元剤としては、特に限定されず公知の還元剤の水溶液等を用いることができる。
金属錯体としては、無電解めっきが可能な公知の金属錯体を用いることができる。金属錯体としては、貴金属錯体が好ましく、金錯体が特に好ましい。
上述のように、カーボン層の表面に金属層を形成することにより、アクチュエータの電極層を形成することができる。
【００２８】
次に、高分子電解質層へ電解質を含浸させる。
高分子電解質層へ含浸させる電解質としては、陽イオンと陰イオンとの特殊な組み合わせにより、常温において液体で安定した特性を有する常温溶融塩を用いる。常温溶融塩としては、例えば、イミダゾリウム系イオン液体、ピリジウム系イオン液体、脂肪族系イオン液体を用いることができる。特に、電解質として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート（1-Ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate）を用いることが好ましい。
【００２９】
まず、常温溶融塩中に電極層が表面に形成されている高分子電解質層を浸漬する。そして、常温溶融塩を常温以上、例えば８０〜１５０℃程度に加熱する。高分子電解質層を浸漬した状態で温度を上げることにより、高分子電解質層を構成するイオン導電性高分子に常温溶融塩を含浸させることができる。
電極層の表面の金属層は、無電解めっき等により粗密な金属層により形成され、また、カーボン層は、高分子電解質層と同様のイオン導電性高分子と炭素材料との混合物から形成されている。このため、電極層を形成した後であっても、高分子電解質層へ常温溶融塩を含浸させることができる。
【００３０】
常温溶融塩に高分子電解質層を浸漬しただけでは、常温溶融塩が高分子電解質層内に拡散しない。これは、常温溶融塩の分子が水に比べて大きいためであると考えられる。例えば、電解質として水溶液を用いる場合には、常温で高分子電解質層を水溶液に浸漬することにより、容易に電解質の含浸が可能である。また、電解質が水溶液であれば、温度に比例して高分子電解質層中の含浸率が上昇する。
しかし、常温溶融塩を含浸させる場合、水に比べて分子が大きいため、常温では高分子電解質層を構成するイオン導電性高分子への含浸が難しい。
【００３１】
このため本実施の形態のアクチュエータでは、電解質の含浸を常温よりの高い温度で行う。特に、イオン導電性高分子のガラス転移温度付近まで温度を上昇させることが好ましい。温度を上げることにより、イオン導電性高分子の主鎖の緩和運動が大きくなり、水に比べて分子が大きく、含浸されにくい常温溶融塩がイオン導電性高分子中に拡散しやすくなる。
また、イオン導電性高分子として、パーフルオロスルホン酸樹脂等を用いることにより、イオン導電性高分子のガス転移点を過ぎても、側鎖の相互作用により構造を保持できる。例えば、ナフィオンを高分子電解質として用いた場合、ナフィオンのガラス転移温度領域は８０〜１２０℃付近に存在する。これは、ナフィオンの主鎖骨格を形成するポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のガラス転移温度が１１５℃であることに起因していると考えられる。８０℃より低い温度では、ナフィオン中のＰＴＦＥ相はガラス状態であると考えられる。８０℃〜１２０℃では、温度の上昇と共に、ＰＴＦＥ相のガラス転移に起因してレオロジー特性が変化する。
通常、室温でガラス状態の高分子では、ガラス転移温度領域よりも高温では流動化が起きる。しかし、ナフィオンの場合には、ガラス転移温度領域以上の温度にしても１５０℃程度までは流動化が起らない。これは、ガラス転移温度以上でも応力を支える架橋ドメインがナフィオンの構造中に存在しているためと考えられる。一般的に、ナフィオンはＰＴＦＥ相（疎水性領域）と、側鎖末端のスルホン酸基が凝集体となったイオンクラスター（親水性領域）との相分離構造と言われている。イオンクラスター相中に形成されているクラスター凝集体が架橋ドメインとして働くため、ガラス転移温度以上の温度領域でも、ナフィオンが流動化しないと考えられる。
【００３２】
このため、ガラス転移温度領域以上、例えば１５０℃程度まで温度を上げた状態で、高分子電解質層に常温溶融塩を含浸させることができるまた、ナフィオンのレオロジー特性が変化する８０℃以上で常温溶融塩を含浸させることにより、主鎖の緩和運動が大きくし、高分子電解質層に常温溶融塩を容易に含浸させることができる。
なお、高分子電解質の種類や、常温溶融塩との組み合わせによりそれぞれ最適な含浸温度が異なる。また、アクチュエータを駆動するために必要な常温溶融塩の含浸率も、常温溶融塩の種類により異なる。このため、高分子電解質への常温溶融塩の含浸は、アクチュエータに用いる高分子電解質及び常温溶融塩の材料、含浸量及び必要とする特性等に応じて、温度及び浸漬時間を変更し所望の含浸率に調整する。
【００３３】
常温溶融塩を含浸させた後、高分子電解質層の両主面のみに電極を形成するため、主面以外の４側面を切断し、電極層同士を絶縁する。
以上の工程により、本実施の形態のアクチュエータを製造することができる。
【００３４】
〈３．実施例〉
以下、アクチュエータの製造方法について、実施例を用いて具体的に説明する。
（実施例１）
まず、高分子電解質層を構成するイオン導電性高分子として、市販されているナフィオン１１５（デュポン社製）を２ｍｍ×３０ｍｍの大きさに加工した。高分子電解質層の厚さは、１８０μｍとした。
【００３５】
次に、炭素材料とイオン導電性高分子との混合インクを作製した。
混合インクは、ポリマー濃度が５ｗｔ％のナフィオン分散溶液中にケッチェンブラック（ケッチェン・ブラック・インターナショナル社製  ＫＢ−ＥＣ３００）を混合し、イオン導電性高分子に炭素材料を分散させた。このとき、炭素材料とイオン導電性高分子との配合比率は、体積比で１：１とした。
【００３６】
次に、作製した混合インクに、高分子電解質層をディッピングして塗膜を形成し、乾燥させた。この工程を繰り返した後、１５０℃で熱プレスし、厚さ３０μｍのカーボン層を形成した。
次に、カーボン層上に、無電解めっきを行い、金属層を形成した。
無電解めっきは、エタノールを還元剤及び膨潤剤として用いてカーボン層に予備含浸を行った後、金錯体の塩化金酸（ＨＡｕＣｌ４）を用いためっき浴に浸漬することで行った。
まず、予備含浸として純水中の濃度が３０ｖｏｌ％のエタノール水溶液を作製した。そして、このエタノール水溶液に上述の方法で形成した高分子電解質層とカーボン層とを、室温（２５℃）で６０分間浸漬した。
次に、塩化金酸１ｇ、純水６０ｍｌ、及び、安定化剤として水酸化ナトリウム１ｇを混合した金めっき浴を作製した。そして、この金めっき浴に、エタノールで予備含浸した高分子電解質層及びカーボン層を、室温（２５℃）で１８時間浸漬した。金めっき浴によりカーボン層の表面に金を析出させた後に乾燥させ、カーボン層の表面に金めっき層を形成して電極層を形成した。
【００３７】
上述の工程により形成した高分子電解質層の表面に、カーボン層と金属層とから形成されている電極層付近の断面図を図２に示す。図２では、電極層近傍の高分子電解質層２１と、カーボン層２３及び金属層２４からなる電極層２２の一部を示すＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）画像を示している。図２に示すように、高分子電解質層２１の表面にカーボン層２３が形成され、さらに、カーボン層２３の表面に金属層２４が形成されている。金属層２４は、析出した金同士の導電性を確保するため、金属層２４内での電気的な接続を有しながら、カーボン層２３の表面において空隙を有する程度に粗密に形成されている。
【００３８】
次に、電極層を形成した後、高分子電解質層を構成するイオン導電性高分子に、電解質として常温溶融塩を含浸させた。常温溶融塩として、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナート（1-Ethyl-3-methylimidazolium trifluoromethanesulfonate）を用いた。
上記常温溶融塩中に電極層を形成した高分子電解質層を浸漬し、常温溶融塩の温度を１００℃まで上昇させた。この工程により、高分子電解質層に常温溶融塩を含浸させた。
以上の工程により、実施例１にアクチュエータを作製した。
【００３９】
（実施例２）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナートを高分子電解質層に含浸する際の温度を８０℃としたこと以外は、上述の実施例１と同様の方法により、実施例２のアクチュエータを作製した。
【００４０】
（比較例１）
１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナートを高分子電解質層に含浸する際の温度を室温（２５℃）としたこと以外は、上述の実施例１と同様の方法により、比較例１のアクチュエータを作製した。
【００４１】
上述の方法で作製した実施例１、実施例２、及び、比較例１のアクチュエータについて、時間毎の高分子電解質への常温溶融塩の含浸率を測定した。測定した結果を図３に示す。図３では、縦軸を常温溶融塩の含浸率（％）、横軸を常温溶融塩への高分子電解質層の浸漬時間（ｈｏｕｒ）として、時間経過による含浸率の変化を示している。
含浸率は、アクチュエータを電解質（常温溶融塩）に所定時間浸漬した後に取り出し、浸漬前後の質量変化から下記の式で求めた。
含浸率（％）＝｛（含浸後の質量−含浸前の質量）／含浸前重量｝×１００
【００４２】
図３に示すグラフから、比較例１のアクチュエータが示すように、室温では常温溶融塩（１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナートを）が高分子電解質層にほとんど含浸されなかった。
これに対して、実施例１のアクチュエータでは、含浸時の温度を１００℃とすることにより、浸漬開始から１時間後に含浸率が１５％となった。また、２４時間後には含浸率が２４％となり、７２０時間後には含浸率が２８％となった。
また、実施例２のアクチュエータでは、含浸時の温度を８０℃とすることにより、浸漬開始から１時間後に含浸率が１０％となった。また、２４時間後には含浸率が１６％となり、７２０時間後には含浸率が２５％となった。
上述の実施例及び比較例で用いている１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナートでは、含浸率が１５％程度でアクチュエータとして駆動量、トルクが実用的な性能となる。このため、含浸時の温度が１００℃では１時間以上、８０℃では２４時間以上常温溶融塩に高分子電解質を浸漬することにより、充分な含浸させたアクチュエータを製造することができた。
【００４３】
（比較例２）
電解質として０．１規定の水酸化ナトリウム水溶液を用いて、高分子電解質を１時間浸処理してアクチュエータを作製した以外は、上述の実施例１と同様の方法により、比較例２のアクチュエータを作製した。
【００４４】
上述の実施例１、実施例２、及び、比較例２で作製したアクチュエータについて、連続駆動させたときの駆動回数とトルクの保持率の関係を図４に示す。
なお、実施例１では、常温溶融塩を１００℃で１時間、高分子電解質に含浸させたアクチュエータを用いた。また、実施例２では、常温溶融塩を８０℃で１６８時間、高分子電解質に含浸させたアクチュエータを用いた。
図４は、縦軸をトルク残存率（％）、横軸をアクチュエータの屈曲回数（回）として示している。アクチュエータの駆動は、大気開放で行った。また、トルク残存率は、変形量及びトルクの絶対値ではなく、初期のトルクを１００％としてトルクの初期値に対する発生量の比率として示している。
アクチュエータのトルクは、Ａｕｒｏｒａ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｃ製の「Ｍｕｓｃｌｅ  ｔｅｓｔ  ｓｙｓｔｅｍ」を用いて測定した。
【００４５】
図４に示すグラフから、いずれのアクチュエータにおいても、初期にトルクの上昇が見られるが、これはアクチュエータの駆動により温度が上昇し、イオンの移動抵抗が低下したためと推定される。
それぞれのアクチュエータの初期の変形量は、比較例２が最も大きく、実施例１と実施例２はほぼ同じであった。また、３０００回駆動した後のアクチュエータ変形量は、実施例１と実施例２とがほぼ同じであり、比較例２は、実施例１及び実施例２よりも変化量が小さくなった。
電解質に水酸化ナトリウム水溶液を用いた比較例２のアクチュエータでは、駆動回数が１００回程度から大幅にトルクが低下した。さらに、駆動回数が３００回を超えると、２〜３％程度のトルクしか残存しなかった。これは、大気開放でアクチュエータを駆動させた場合に、電解質の水酸化ナトリウム水溶液から水分が揮発し、トルクを生み出すのに充分な水分が確保できていないためである。
これに対し、実施例１及び実施例２のアクチュエータでは、常温溶融塩である１−エチル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホナートを電解質として、１００℃又は８０℃で高分子電解質に含浸させている。このため、実施例１及び実施例２にアクチュエータでは、３０００回駆動させた後にも、初期と遜色ないトルクが保持されている。
【００４６】
上述の結果から、電解質として常温溶融塩を用いることにより、水分の蒸発によるアクチュエータの駆動能力の低下を防ぐことができる。
また、常温溶融塩を高分子電解質に含浸させる工程において、温度を上げることにより、常温での含浸が困難な常温溶融塩をアクチュエータの駆動に充分な量を高分子電解質に含浸させることができる。
【００４７】
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  アクチュエータ、１１，２１  高分子電解質層、１２，２２  電極層、１３，２３  カーボン層、１４，２４  金属層、１５  電源部
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図２】
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