(57)【要約】【課題】本発明の目的は、低電圧で大きく変位することが可能な変形材料、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することにある。【解決手段】本発明の変形材料は、酸化還元反応によって分子構造が変形する変形部と、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有する第１のポリマー鎖とを有する変形物質と、酸化還元電位を有する電子伝達部と、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有する第２のポリマー鎖とを有する電子伝達物質とを含み、電子伝達物質の酸化還元電位は、変形物質の酸化還元電位よりも低いことを特徴とする。【選択図】図１
2015053836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化還元反応によって分子構造が変形する変形部と、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有する第１のポリマー鎖とを有する変形物質と、
酸化還元電位を有する電子伝達部と、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有する第２のポリマー鎖とを有する電子伝達物質とを含み、
前記電子伝達物質の酸化還元電位は、前記変形物質の酸化還元電位よりも低いことを特徴とする変形材料。
【請求項２】
前記変形物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位をＥ１［Ｖ］とし、前記電子伝達物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位をＥ２［Ｖ］としたとき、０．０１≦Ｅ２／Ｅ１≦０．８の関係を満足する請求項１に記載の変形材料。
【請求項３】
前記電子伝達物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位は、０．０１Ｖ以上３．０Ｖ以下である請求項１または２に記載の変形材料。
【請求項４】
前記変形物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位は、０．１Ｖ以上５．０Ｖ以下である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の変形材料。
【請求項５】
前記変形部の価数をＶ１、変形材料中に含まれる前記変形部の数をＮ１とし、前記電子伝達部の価数をＶ２、変形材料中に含まれる前記電子伝達部の数をＮ２としたとき、０．１≦（Ｖ１×Ｎ１）／（Ｖ２×Ｎ２）≦２．０である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の変形材料。
【請求項６】
前記電子伝達部は、酸化還元電位を有する錯体構造を有する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の変形材料。
【請求項７】
前記電子伝達部は、フェロセン構造を有する請求項６に記載の変形材料。
【請求項８】
前記電子伝達物質は、前記電子伝達部と前記第２のポリマー鎖とを連結する連結部を有しており、
前記連結部は、アミド結合を有する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の変形材料。
【請求項９】
前記変形物質は、前記第１のポリマー鎖を複数有し、
前記変形部は、前記第１のポリマー鎖同士を架橋する架橋部としての機能を有する請求項１ないし８のいずれか１項に記載の変形材料。
【請求項１０】
前記変形部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記第１の基の第３の結合部位に配置され、前記第３の結合部位とは異なる部位において前記第１のポリマー鎖と結合している第１のユニットＣと、
前記第２の基の第４の結合部位に配置され、前記第４の結合部位とは異なる部位において前記第１のポリマー鎖と結合している第２のユニットＣとを有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、還元反応によって結合する請求項１ないし９のいずれか１項に記載の変形材料。
【請求項１１】
前記ユニットＡは、下記式（１）、下記式（２）および下記式（３）からなる群から選択される１種である請求項１０に記載の変形材料。
【化１】
2015053836.tif 000039
【請求項１２】
前記第１のユニットＢおよび前記第２のユニットＢは、それぞれ、下記式（４）で表される基である請求項１０または１１に記載の変形材料。
【化２】
2015053836.tif 000040
【請求項１３】
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、炭素数が４以上１０以下のアルキレン基を有する請求項１０ないし１２のいずれか１項に記載の変形材料。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の変形材料を用いて製造されたことを特徴とするアクチュエーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変形材料およびアクチュエーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野やマイクロマシン分野等において、小型のアクチュエーターの必要性が高まっている。
このような小型のアクチュエーターは、小型であるとともに、低電圧で駆動することが求められている。このような低電圧化を実現するために種々の試みが行われている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来のアクチュエーターでは、駆動電圧を十分に低くすることができておらず、変形をさせるのに高い電圧が必要であった。また、従来のアクチュエーターでは、変形量（変位量）を十分に大きなものとすることが困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１６２４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、低電圧で大きく変位することが可能な変形材料を提供すること、また、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の変形材料は、酸化還元反応によって分子構造が変形する変形部と、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有する第１のポリマー鎖とを有する変形物質と、
酸化還元電位を有する電子伝達部と、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有する第２のポリマー鎖とを有する電子伝達物質とを含み、
前記電子伝達物質の酸化還元電位は、前記変形物質の酸化還元電位よりも低いことを特徴とする。
これにより、電子伝達物質は変形物質に対して電子の授受を行う機能を発揮することができ、よって、変形物質を、比較的低電圧であっても変位させることができる。このため、低電圧で大きく変形することが可能な変形材料を提供することができる。
【０００６】
本発明の変形材料では、前記変形物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位をＥ１［Ｖ］とし、前記電子伝達物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位をＥ２［Ｖ］としたとき、０．０１≦Ｅ２／Ｅ１≦０．８の関係を満足するであることが好ましい。
これにより、電子伝達物質と電極との間での電子の授受と、電子伝達物質と変形物質との間での電子の授受との双方を、特に効率よく行うことができ、変形材料全体をより低い電圧でより大きく変形させることができる。
【０００７】
本発明の変形材料では、前記電子伝達物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位は、０．０１Ｖ以上３．０Ｖ以下であることが好ましい。
これにより、電子伝達物質の、変形物質に対して電子の授受を行う機能を十分に発揮することができ、さらに低い電圧で、変形材料全体をさらに大きく変形させることができる。
【０００８】
本発明の変形材料では、前記変形物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位は、０．１Ｖ以上５．０Ｖ以下であることが好ましい。
これにより、比較的低電圧であっても変形材料をより確実に変形させることができる。
本発明の変形材料では、前記変形部の価数をＶ１、変形材料中に含まれる前記変形部の数をＮ１とし、前記電子伝達部の価数をＶ２、変形材料中に含まれる前記電子伝達部の数をＮ２としたとき、０．１≦（Ｖ２×Ｎ２）／（Ｖ１×Ｎ１）≦２．０であることが好ましい。
これにより、電子伝達物質の、変形物質に対する電子の授受を行う機能を、より確実に発揮することができ、変形材料の応答速度がさらに優れたものとなる。
【０００９】
本発明の変形材料では、前記電子伝達部は、酸化還元電位を有する錯体構造を有することが好ましい。
これにより、変形材料の変形を、より長期にわたって繰り返し行うことができる。
本発明の変形材料では、前記電子伝達部は、フェロセン構造を有することが好ましい。
これにより、変形材料の変形を、さらに安定的に、かつ、さらに長期にわたって繰り返し行うことができる。
【００１０】
本発明の変形材料では、前記電子伝達物質は、前記電子伝達部と前記第２のポリマー鎖とを連結する連結部を有しており、
前記連結部は、アミド結合を有することが好ましい。
これにより、電子伝達物質内での電子の移動がスムーズになり、第２のポリマー鎖と電子伝達部との間での電子の移動がスムーズになることで、電子伝達物質の電子の授受を行う機能を、より好適に発揮することができる。
【００１１】
本発明の変形材料では、前記変形物質は、前記第１のポリマー鎖を複数有し、
前記変形部は、前記第１のポリマー鎖同士を架橋する架橋部としての機能を有することが好ましい。
これにより、変形物質全体として変位の度合いを特に高めることができ、変形材料は、さらに低電圧であっても、さらに大きく変形することができる。また、変形材料は、より柔軟に変形し、より円滑に作動をすることができる。
【００１２】
本発明の変形材料では、前記変形部は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第１の基と、前記結合の他端に位置する第２の基とを有するユニットＡと、
前記第１の基の第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記第２の基の第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
前記第１の基の第３の結合部位に配置され、前記第３の結合部位とは異なる部位において前記第１のポリマー鎖と結合している第１のユニットＣと、
前記第２の基の第４の結合部位に配置され、前記第４の結合部位とは異なる部位において前記第１のポリマー鎖と結合している第２のユニットＣとを有し、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが、還元反応によって結合することが好ましい。
これにより、変形物質の応答速度、変位量を特に優れたものとすることができ、変形材料はより低電圧で駆動するものとなる。
【００１３】
本発明の変形材料では、前記ユニットＡは、下記式（１）、下記式（２）および下記式（３）からなる群から選択されることが好ましい。
【化１】
2015053836.tif 000003
これにより、変形物質は、より円滑な変形（変位）が可能となり、変形材料はさらに低電圧で駆動するものとなる。
【００１４】
本発明の変形材料では、前記第１のユニットＢおよび前記第２のユニットＢは、それぞれ、下記式（４）で表される基であることが好ましい。
【化２】
2015053836.tif 000004
これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつより容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、変形材料は、より円滑で、かつより低電圧での変形が可能となる。
【００１５】
本発明の変形材料では、前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣは、炭素数が４以上１０以下のアルキレン基を有することが好ましい。
これにより、さらに低い電圧で好適に変形することができるとともに、変形材料の柔軟性をより高いものとすることができる。
本発明のアクチュエーターは、本発明の変形材料を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、低電圧で大きく変形することが可能なアクチュエーターを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のアクチュエーターの好適な実施形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明のアクチュエーターの好適な実施形態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の変形材料を構成する変形物質の構造を模式的に示す図である。
【図４】本発明の変形材料を構成する電子伝達物質の構造を模式的に示す図である。
【図５】本発明のアクチュエーターの構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
≪アクチュエーター≫
図１、図２は、それぞれ、本発明のアクチュエーターの好適な実施形態を模式的に示す断面図である。また、図１、図２中の上側を「上（上方）」と言い、下側を「下（下方）」と言う。
【００１８】
図１、図２に示すように、本実施形態のアクチュエーター１００は、変形材料層１０と、当該変形材料層１０の両面に設けられた電極１１および電極１２とを有している。すなわち、アクチュエーター１００は、変形材料層１０を電極１１および電極１２で挟持した構造となっている。
そして、駆動装置２００は、アクチュエーター１００と、直流の電源２２と、アクチュエーター１００への通電・切電を選択するスイッチ２１とで構成されており、アクチュエーター１００は、スイッチ２１を介して、電源２２に接続されている。
【００１９】
図１に示す構成では、スイッチ２１を介して、電極１１が、電源２２の正極に接続されており、電極１２が、電源２２の負極に接続されている。他方、図２に示す構成では、スイッチ２１を介して、電極１１が、電源２２の負極に接続されており、電極１２が、電源２２の正極に接続されている。
電極１１および電極１２は、変形材料層１０に電圧を印加する機能を有している。また、電極１１および電極１２は、変形材料層１０の変形に追従するために、湾曲性を備えている。
【００２０】
電極１１および電極１２の構成材料としては、導電性を有する材料で構成されたものであれば特に限定されず、例えば、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属材料（合金を含む）、ＩＴＯ等の導電性を有する金属酸化物、カーボンナノチューブ等の炭素材料等が挙げられる。
変形材料層１０は、酸化還元反応により、分子構造が変わる変形物質と、電子伝達物質とを含む変形材料で構成されたものであり、電圧を印加することで、変形する層である。
【００２１】
以下、変形材料層１０について詳細に説明する。
≪変形材料層≫
変形材料層１０は、変形物質と、電子伝達物質とを含む変形材料で構成されている。さらに、変形材料には、電解質、電子導電性物質、溶媒、ゲル化剤、液晶ポリマー等が含まれていてもよい。
【００２２】
また、変形材料層１０は、例えば、固体状、ゲル状（半固体状）、液体状等、その形態はいかなるものであってもよいが、ゲル状（半固体状）をなすものが好ましい。これにより、変形材料の取り扱い性（取り扱いのし易さ）に優れるとともに、変形材料の適用範囲を広げることができる。また、柔軟に変形し、円滑に作動をするアクチュエーター１００を提供することができる。
【００２３】
以下、変形材料を構成する各成分について詳細に説明する。
＜変形物質＞
まず、変形物質について説明する。
図３は、本発明のアクチュエーターを構成する変形物質の構造を模式的に示す図である。図３（ａ）は、酸化されたときの変形物質の状態を示し、図３（ｂ）は還元されたときの変形物質の状態を示す。なお、図３中、○および□は官能基（原子団）を意味し、直線は結合を意味する。
【００２４】
変形物質は、酸化還元反応によって、分子の立体構造を変形（変位）させる機能、言い換えると、分子鎖が伸縮する機能を有する化合物である。
図３（ａ）に示すように、変形物質は、第１のポリマー鎖と、第１のポリマー鎖に結合した変形部とを有している。なお、図では、２つの第１のポリマー鎖と、３つの変形部とが示されているが、第１のポリマー鎖の数や変形部の数はこれに限定されない。例えば、３つの第１のポリマー鎖を有してもよくし、第１のポリマー鎖は１つのみであってもよい。
【００２５】
（第１のポリマー鎖）
第１のポリマー鎖は、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有している。ビニル系モノマーが有するビニル基や、アクリル酸系モノマーが有する（メタ）アクリロイル基は、重合反応に寄与する部分である。変形物質がこのような第１のポリマー鎖を有することにより、変形物質（これを用いた変形材料）の柔軟性を高めることができ、変形材料を円滑に変形させることができる。これに対して、第１のポリマー鎖がビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有していないものであると、電子伝達物質（これを用いた変形材料）は、優れた柔軟性を得ることできない。
【００２６】
また、第１のポリマー鎖は、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有するものであると、変形物質の製造において、分子鎖の長さ（重合度）を制御しやすく、所望の長さの第１のポリマー鎖を得ることが容易である。
ビニル系モノマーとしては、例えば、アクリロニトリル、ビニルアルコール、エチレン、スチレン、酢酸ビニル、ビニルエーテル、ビニルブチラール、ビニルピロリドン等を挙げることができ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも特に、スチレンであるのが好ましい。
【００２７】
アクリル酸モノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、アクリルアミド等を挙げることができ、これらのうち、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも特に、アクリル酸エステルを含むのが好ましい。これにより、ゲル状の網目構造を特に容易に形成しやすく、柔軟な変形材料を形成することが容易となる。
【００２８】
（変形部）
変形部は、図３に示すように、ユニットＡと、第１のユニットＢ（図中、Ｂ１）と、第２のユニットＢ（図中、Ｂ２）と、第１のユニットＣ（図中、Ｃ１）と、第２のユニットＣ（図中、Ｃ２）とを有している。
ユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合の両端にそれぞれ第１の基（図中、Ａ１）および第２の基（図中、Ａ２）が結合している。そして、当該結合を軸に回転可能となっている。このようなユニットを有することにより、変形物質は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、下記式（１）、下記式（２）および下記式（３）からなる群から選択される１種の基であるのが好ましい。このような基をユニットＡとして用いることにより、変形物質は、より円滑な変形（変位）が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。
【００２９】
【化３】
2015053836.tif 000005
【００３０】
第１のユニットＢは、ユニットＡの第１の基の第１の結合部位に結合している。また、第２のユニットＢは、ユニットＡの第２の基の第２の結合部位に結合している。
また、ユニットＢ（第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ）は、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ同士で還元反応によって結合を形成する基である。すなわち、第１のユニットＢと第２のユニットＢとは、図３（ｂ）に示すように、電子を受け取る（還元される）ことにより結合する。また、第１のユニットＢと第２のユニットＢとは、図３（ａ）に示すように、電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する。このように、酸化還元反応により分子の立体構造を変化させることができる。このような酸化還元反応は、例えば、電圧を印加することにより、進行させることができ、電圧の印加を止めることで、酸化還元反応を止めることができる。
【００３１】
第１のユニットＢと第２のユニットＢとしては、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ同士で還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢは、それぞれ、下記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を変更することで、第１のユニットＢおよび第２のユニットＢ同士が、可逆的に結合を形成・切断することが容易となる。また、反応性が高いため、変形物質は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。
【００３２】
【化４】
2015053836.tif 000006
【００３３】
図３に示すように、第１のユニットＣは、ユニットＡの第１の基の第３の結合部位（第１の結合部位とは異なる部位）に結合している。また、第２のユニットＣは、ユニットＡの第２の基の第４の結合部位（第１の結合部位とは異なる部位）に結合している。また、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣは、それぞれ、ユニットＡが結合している部位とは異なる部位で、第１のポリマー鎖と結合している。このように、ユニットＣ（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）は、ユニットＡおよびユニットＢと、第１のポリマー鎖を繋ぐ機能を有している。
【００３４】
ユニットＣ（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）としては、特に限定されないが、アルキレン基を有するものであるのが好ましく、炭素数が４以上１０以下のアルキレン基を有するものであるのがより好ましい。これにより、酸化還元反応により、変形部の分子の立体構造を変化させるときに、立体障害（回転障壁）が生じるのを抑制することができる。そのため、変形物質の運動速度がより速くなり、応答速度に優れた変形材料を得ることができる。また、変形物質（これを用いた変形材料）の柔軟性をより高いものとすることができる。また、変形物質の合成時において、ユニットＣと第１のポリマー鎖との結合が容易である。
【００３５】
ユニットＣ（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）は、それぞれ、第３の結合部位および第４の結合部位に結合する部位に芳香環を有するものであるのが好ましい。これにより、変形物質の化学的安定性を特に優れたものとすることができ、より長期間にわたって安定的に、低電圧で大きく変形（変位）すること等ができる。また、変形物質の合成時においては、対応する構造の形成を行う反応の反応性を特に優れたものとすることができ、反応速度、収率をさらに優れたものとすることができる。特に、ユニットＡが２つの芳香環が結合した基を有する構成である場合、ユニットＣとユニットＡとの結合が特に容易となる。
【００３６】
前記芳香環としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、ピリジン環、ピロール環、オキサゾール環、インドール環、イミダゾール環、チアゾール環、ピラゾール環、イソチアゾール環、イソキザゾール環、プリン環、フラン環、チオフェン環、キノリン環、イソキノリン環等が挙げられるが、中でも、ベンゼン環が好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
前記のような各条件を満足するユニットＣの構造としては、例えば、下記式（５）で表されるようなものが挙げられる。
【００３７】
【化５】
2015053836.tif 000007
（式（５）中、ｎは、１以上の整数を表す。）
【００３８】
このように、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣが、それぞれ、芳香環を有するとともに、アルキレン基を有する構成であると、変形物質の化学的安定性がより優れるとともに、酸化還元反応の際の立体障害（回転障壁）を特に抑制することができる。その結果、変形物質は、反応性に特に優れるとともに、低電圧でより大きく変位することができる。
以上のような構成の変形部は、前述したように、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣが、それぞれ、互いに異なる第１のポリマー鎖と結合している（図３参照）。すなわち、変形部は、２つの第１のポリマー鎖の間を架橋する架橋部として機能している。
【００３９】
このような、第１のポリマー鎖と、第１のポリマー鎖同士を架橋する変形部とを有する変形物質は、酸化された状態では、図３（ａ）に示すように、変形部が伸びた状態で存在している。これにより、分子の立体構造は、伸長（膨張）した状態をなる。また、変形物質は、還元された状態では、図３（ｂ）に示すように、ユニットＢ同士が結合し、変形部がユニットＢを基点として折りたたまれたような状態となる。これにより、分子の立体構造は、収縮した状態となる。このように、変形物質は、変形部を有することで、分子の立体構造を変化させることができる。
【００４０】
また、図３に示すように２つの第１のポリマー鎖に限らず、より多くの第１のポリマー鎖を変形部によって連結していくことで、変形物質は、多数個の第１のポリマー鎖が多数個の変形部によって架橋された３次元的な網目構造をなす。このような３次元的な網目構造をなすことにより、変形物質の変形率をさらに大きくすることができる。このため、比較的低い電圧であっても、より大きく変形することが可能なアクチュエーター１００を得ることができる。
【００４１】
また、変形物質は、３次元的な網目構造を形成することにより、溶媒等（液体成分）を取り込み、取り込んだ溶媒を保持する保持力に優れたものとなる。このため、ゲル状の好適な弾性を有する変形材料を、より確実かつより容易に形成することができる。したがって、より柔軟に変形し、より円滑に作動をするアクチュエーター１００を得ることができる。
変形物質の具体例としては、例えば、下記式（１６）で表されるような、第１のポリマー鎖を構成するモノマーと、変形部とが結合した構成単位を重合することによって得られたものが挙げられる。
【００４２】
【化６】
2015053836.tif 000008
（なお、式（１６）中、ｎは１以上の整数を示す。）
【００４３】
式（１６）で示されるような構成単位を用いることで、３次元的な網目構造をなす変形物質を、特に容易に得ることができる。
また、式（１６）において、ｎは、２以上１０以下の整数であることが好ましい。これにより、酸化還元反応の際の立体障害が特に抑制された変形物質を得ることができ、応答速度がより速い変形材料を得ることができる。
【００４４】
変形物質としては、前記のような構成単位のみを重合することにより得られた重合体であってもよいし、前記構成単位と、前記構成単位とは異なるモノマーとを共重合することにより得られた共重合体等であってもよい。例えば、構成単位と、構成単位とは異なる第１のポリマー鎖を構成するモノマーとを共重合することにより得られた共重合体であってもよい。これにより、変形部同士の距離を適度に離間させることができ、変形物質は、酸化還元反応の際の立体障害が、より抑制されたものとなる。このため、変形材料の応答速度を、さらに速くすることができる。
【００４５】
変形物質を構成するモノマーの重合度は、１０以上５００以下であるのが好ましく、１００以上２００以下であるのが好ましい。
また、変形物質の重量平均分子量は、１０００以上１０００００以下であるのが好ましい。これにより、低い電圧で好適に変形することができるとともに、変形物質（これを用いた変形材料）の柔軟性をより高くすることができる。
【００４６】
変形物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位としては、０．１Ｖ以上５．０Ｖ以下であるのが好ましく、０．３Ｖ以上４．０Ｖ以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料を、比較的低電圧であっても、より確実に変形させることができる。また、前記範囲内の酸化還元電位を有する変形物質であれば、変形物質自身が分解されるような過度な電圧を印加せずとも、変形材料を変形させることができる。したがって、より長期にわたって、繰り返し変形することが可能な変形材料を得ることができる。
【００４７】
なお、上記酸化還元電位は、参照電極として飽和カロメル電極を用いた３電極法により測定した値である。なお、作用電極としては、白金ディスク電極を用い、対極としては白金電極を用いた。また、測定溶液としては、電解質溶液としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸の０．１Ｍアセトニトリル溶液：１Ｌに対して変形物質を０．００１ｍｏｌ入れた溶液を用いた。
変形材料中における変形物質の含有率は、３０質量％以上５０質量％以下であるのが好ましい。これにより、前述したような変形物質による効果が、より顕著に発揮される。
【００４８】
＜電子伝達物質＞
図４は、本発明の変形材料を構成する電子伝達物質の構造を模式的に示す図である。なお、図４中、□は官能基（原子団）を意味し、直線は結合を意味する。
電子伝達物質の酸化還元電位は、変形物質の酸化還元電位よりも低く、電子伝達物質は、変形物質よりも低い電位で酸化還元反応する。このような電子伝達物質は、電極１１および電極１２と変形物質との間での電子の授受を仲介する、メディエーターとしての機能を有している。
図４に示すように、電子伝達物質は、第２のポリマー鎖と、酸化還元部と、これらを連結する連結部とを有している。
【００４９】
以下、第２のポリマー鎖、酸化還元部および連結部について、順次説明する。
（第２のポリマー鎖）
第２のポリマー鎖は、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有している。ビニル系モノマーが有するビニル基やアクリル酸系モノマーが有する（メタ）アクリロイル基は、重合反応に寄与する部分である。電子伝達物質がこのような第２のポリマー鎖を有することにより、電子伝達物質（これを用いた変形材料）の柔軟性を高いものとすることができ、変形材料を円滑に変形させることができる。これに対して、第２のポリマー鎖がビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有していないものであると、電子伝達物質（これを用いた変形材料）は、優れた柔軟性を得ることできない。
また、第２のポリマー鎖が、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有するものであると、変形物質の製造において、分子鎖の長さ（重合度）を制御しやすく、所望の長さの第２のポリマー鎖を得ることが容易である。
【００５０】
第２のポリマー鎖は、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有している。また、前述したように、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有している。このように、両者はともに、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有しているため、両者は、親和性に優れている。このため、第１のポリマー鎖を有する変形物質と第２のポリマー鎖を有する電子伝達物質とは、親和性に優れている。変形物質と電子伝達物質とが親和性に優れることで、変形材料中において、電子伝達物質と変形物質とを均一に混ざった状態とすることができる。これにより、変形物質は、電子伝達物質を介して、電極１１および電極１２との間での電子の授受を効率良く行うことができる。その結果、変形材料全体を、より均一に、かつ、より大きく変形させることができる。
【００５１】
特に、変形材料層１０の厚さが比較的厚い場合であっても、変形物質と電極１１および電極１２との間での電子の授受を効率良く行うことができるため、変形材料層１０の電極１１および１２近傍と、変形材料層１０の電極１１および電極１２から離れた部分とでの変形量の差を小さくすることができる。
また、変形材料層１０の広い面積において電極１１および電極１２を接触させていなくても、前記効果により、変形材料層１０全体を十分に大きく変形させることができる。具体的には、図１では、電極１１および電極１２は、それぞれ、変形材料層１０の上面および下面を覆うように設けられているが、電極１１および電極１２が、それぞれ、変形材料層１０の一部分と接触してさえいれば、変形材料層１０全体を十分に大きく変形させることが可能である。
【００５２】
ビニル系モノマーとしては、第１のポリマー鎖で述べたものが挙げられる。また、アクリル酸系モノマーとしては、第１のポリマー鎖で述べたものが挙げられる。
また、第１のポリマー鎖および第２のポリマー鎖は、それぞれ、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有しているものであればよいが、同種の骨格を有するものであるのが好ましく、同一の骨格を有するものがより好ましい。これにより、電子伝達物質と変形物質との親和性が特に優れたものとなり、変形材料全体を、さらに均一に、かつ、さらに大きく変位させることができる。
【００５３】
ここで、本明細書において、同種とは、例えば、第１のポリマー鎖がビニル系モノマーを含む分子骨格で構成されているならば、第２のポリマー鎖がビニル系モノマーを含む分子骨格で構成されていることを示し、ビニルアルコール、エチレン等のビニル系モノマーの種類の違いについては、「同種」の範囲に含まれる。
また、本明細書において、同一とは、例えば、第１のポリマー鎖および第２のポリマー鎖が、共に、ビニル系モノマーを含む分子骨格を有することだけでなく、第１のポリマー鎖がビニルアルコールを含むものであれば、第２のポリマー鎖もビニルアルコールを含むものであることを示す。
【００５４】
特に、第１のポリマー鎖および第２のポリマー鎖が、同種の材料で構成されている場合には、その材料は、アクリル酸系モノマーを含む分子骨格を有している材料であることが好ましく、アクリル酸エステルを含む分子骨格を有している材料であることがより好ましい。これにより、網目構造をなす変形物質を特に容易に得ることができる。また、変形材料は、溶媒を保持する保持力に特に優れ、変形材料はより好適な弾性と柔軟性とを有するものとなる。その結果、変形材料全体としての形状の安定性や、取り扱い性が特に優れたものとなる。
【００５５】
なお、第１のポリマー鎖および第２のポリマー鎖は、アクリル酸系モノマーを含む分子骨格を有している材料で構成されている場合、アクリル酸系モノマー以外のモノマーを有していてもよい。この場合、ポリマー鎖を構成するモノマー成分のうち、６０モル％以上がアクリル酸系モノマーであることが好ましい。また、第１のポリマー鎖および第２のポリマー鎖は、アクリル酸エステルを含む分子骨格を有している材料で構成されている場合、アクリル酸エステル以外のモノマーを有していてもよい。この場合、ポリマー鎖を構成するモノマー成分のうち、６０モル％以上がアクリル酸エステルあることが好ましい。
【００５６】
（電子伝達部）
電子伝達部は、酸化還元反応により、電子を放出させたり、電子を受け入れたりする部位である。そして、電子伝達部は、変形物質よりも低い電位で酸化還元反応し、変形物質に電子を授受するメディエーターとしての機能を有している。
例えば、変形物質を酸化させる酸化反応の場合、まず、電子伝達物質の電子伝達部が、電極に電子を受け渡して酸化状態となる。続いて、酸化状態の電子伝達物質により、変形物質は酸化される。このようにして酸化反応が行われる。また、変形物質が酸化されるとき、電子伝達物質は還元状態に戻る。この還元状態に戻った電子伝達物質が、再び、電極に電子を受け渡して酸化状態となることで、前記のような酸化反応は、繰り返し行うことができる。
【００５７】
一方、変形物質を還元させる還元反応の場合、まず、電子伝達物質の電子伝達部が、電極から電子を受け取り還元状態となる。続いて、還元状態の電子伝達物質により、変形物質は還元される。このようにして還元反応が行われる。また、変形物質が還元されるとき、電子伝達物質は酸化状態に戻る。この酸化状態に戻った電子伝達物質が、再び、還元状態となることで、前記のような還元反応は、繰り返し行うことができる。
【００５８】
このように、電子伝達物質がメディエーターとして機能することにより、電極１１および電極１２から変形物質へと効率よく電子を授受することができる。このため、電子伝達物質を含む変形材料は、電子伝達物質を含まない場合に比べ、より低い電圧で変形することができる。また、このような電子伝達部を有する電子伝達物質を含むことで、変形材料は、比較的低電圧で変形させることができるため、過剰な電圧を印加させる必要がなく、過剰な電圧印加により変形物質が分解するようなことを防ぐことができる。このため、より長期にわたって、繰り返し変形することが可能な変形材料を得ることができる。
また、このような電子伝達部を有する電子伝達物質を含むことで、電極１１および電極１２からの電子を効率良く変形物質へと授受することができるので、酸化還元電位が比較的高い変形物質であっても用いることが可能となる。このため、変形材料の材料選択の幅を広げることができる。
【００５９】
電子伝達部としては、変形物質よりも低い電位で酸化還元反応するものであれば、特に限定されないが、例えば、ベンジルビオローゲン等のビオローゲン構造、キノン骨格を有するキノン構造、ビピリジニウム構造、ニコチンアミド構造、リボフラビン構造、ヌクレオチド−リン酸構造、ルテニウム、鉄、コバルト等の金属を有する錯体構造等を有するもの等が挙げられ、これらの中でも特に、錯体構造を有するものであるのが好ましい。これにより、変形材料の耐久性を特に優れたものとすることができ、変形材料の変形をより長期にわたって繰り返し行うことができる。
【００６０】
また、錯体構造を有するものとしては、サンドウィッチ分子構造であるのが好ましい。ここで、サンドウィッチ分子構造とは、芳香環が平行に２つ以上並び、その間に金属原子が挟まれたような形を有する構造をいう。サンドウィッチ分子構造を有することで、電子伝達部の電子の移動がよりスムーズとなり、電子伝達物質のメディエーターとしての機能をさらに効果的に発揮することができる。
錯体構造を有する電子伝達部としては、特に、１、１’−ジメチルフェロセン、フェロセン等のフェロセン構造を有するものが好ましい。フェロセン構造は、極めて安定な酸化還元特性を示す。このため、フェロセン構造を有する電子伝達物質を用いれば、変形材料は、より安定的に、かつ、より長期にわたって、繰り返し変形することができる。
【００６１】
（連結部）
連結部は、第２のポリマー鎖および電子伝達部と結合しており、これらを繋ぐ機能を有している。連結部を有することにより、電子伝達物質の合成において、第２のポリマー鎖に電子伝達部を容易に結合させることができる。
また、連結部を有することにより、特に、変形物質の変形部が、前述したようなユニットＡ、ユニットＢおよびユニットＣを有する構成をなす場合に、電子伝達物質の電子伝達部から、変形物質のユニットＢへの電子の授受をより効率よく行うことができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。
【００６２】
前述したように、変形材料中において、電子伝達物質と変形物質とは親和性に優れている。これは、前述したように、第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖とが親和性に優れているためである。このため、第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖同士は、互いに近づいた状態で存在している。第２のポリマー鎖が、第１のポリマー鎖の近傍に位置していることで、第２のポリマー鎖に連結部を介して結合された電子伝達部は、第１のポリマー鎖にユニットＣおよびユニットＡを介して結合されたユニットＢの近傍に位置した状態となる。すなわち、電子伝達部は、連結部を有することで、連結部を介さずに第２のポリマー鎖に直接連結している場合に比べ、ユニットＢの近傍に位置しやすくなる。このように、電子伝達部の近傍にユニットＢが位置することで、電子伝達部からユニットＢへの電子の授受をより効率よく行うことができると考えられる。
【００６３】
連結部としては、エステル結合、エーテル結合、アミド結合、ウレタン結合等を有するものが挙げられる。これらの中でも特に、アミド結合を有するものであるのが好ましい。これにより、電子伝達物質内での電子の移動がスムーズになり、第２のポリマー鎖と電子伝達部との間での電子の移動がスムーズになることで、電子伝達物質の電子の授受を行う機能を、より好適に発揮することができる。このため、電子伝達物質のメディエーターとしての機能をより好適に発揮することができる。
このような連結部としては、例えば、下記式（１７）で表されるようなものが挙げられる。
【００６４】
【化７】
2015053836.tif 000009
（式（１７）中、ｎは、１以上の整数を表す。）
【００６５】
特に、式（１７）において、ｎは、２以上１０以下の整数であることが好ましい。これにより、特に、変形物質の変形部が、式（１６）で表されるような構成である場合、電子伝達部とユニットＢとを、より効率的に近づいた状態にすることができる。このため、電子伝達部からユニットＢに対して電子の授受をさらに効率よく行うことができる。特に、式（１７）中のｎが２以上６以下であり、式（１６）中のｎが２以上６以下である場合に、前記効果が特に顕著に発揮される。
電子伝達物質の具体例としては、例えば、下記式（１８）で表される化合物を挙げることができる。このような化合物を用いることにより、前述したメディエーターとしての効果を顕著に発揮することができる。
【００６６】
【化８】
2015053836.tif 000010
（なお、式（１８）中、ｎは、２以上の整数、ｍは１以上の整数を示す。）
【００６７】
特に、式（１８）において、ｎは、１００以上２００以下の整数であるのが好ましい。これにより、電子伝達物質は、適度な弾性と柔軟性を有するため、より柔軟に変形し、より円滑に作動をするアクチュエーター１００を得ることができる。
特に、変形物質が、式（１６）で表される構成単位を重合させることにより得られたものである場合に、式（１８）で表される電子伝達物質を用いることで、変形物質と電子伝達物質との親和性を、より優れたものとすることができる。これは、前述したように、第１のポリマー鎖と第２のポリマー鎖とが親和性に優れていることだけでなく、連結部とユニットＣとが親和性に優れていることに起因していると考えられる。連結部とユニットＣとが親和性に優れていることで、電子伝達部とユニットＣとは、より効率的に近づいた状態で存在する。
【００６８】
したがって、式（１６）で表される化合物を重合することにより得られた変形物質と、式（１８）で表される電子伝達物質とを含むことにより、電子伝達物質を介して、電極１１および電極１２と変形物質との間での電子の授受を、よりスムーズに行うことができる。このため、応答性にさらに優れ、より低電圧で変形し得る変形材料を得ることができる。
【００６９】
電子伝達物質の重量平均分子量は、１０００以上１０００００以下であるのが好ましい。これにより、低い電圧で好適に変形することができるとともに、電子伝達物質（これを用いた変形材料）の柔軟性をより高いものとすることができる。
電子伝達物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位としては、０．０１Ｖ以上３．０Ｖ以下であるのが好ましく、０．０５Ｖ以上２．０Ｖ以下であるのがより好ましい。これにより、電子伝達物質のメディエーターとしての機能を十分に発揮することができ、比較的低い電圧で、変形材料全体をより大きく変形させることができる。また、変形材料の応答速度を優れたものとすることができる。一方、酸化還元電位が前記下限値未満であると、変形物質の種類によっては、変形物質と電子伝達物質と間での電子の授受が好適に行われにくくなるおそれがある。また、酸化還元電位が前記上限値を超えると、電極と電子伝達物質との間での電子の授受が好適に行われにくくなるおそれがある。
【００７０】
なお、上記酸化還元電位は、参照電極として飽和カロメル電極を用いた３電極法により測定した値である。なお、作用電極としては、白金ディスク電極を用い、対極としては白金電極を用いた。また、測定溶液としては、電解質溶液としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸の０．１Ｍアセトニトリル溶液：１Ｌに対して電子伝達物質を０．００１ｍｏｌ入れた溶液を用いた。
【００７１】
変形物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位をＥ１［Ｖ］とし、電子伝達物質の飽和カロメル電極に対する酸化還元電位をＥ２［Ｖ］としたとき、０．０１≦Ｅ２／Ｅ１≦０．８の関係を満足することが好ましく、０．０５≦Ｅ２／Ｅ１≦０．７の関係を満足することがより好ましく、０．１≦Ｅ２／Ｅ１≦０．５の関係を満足することがさらに好ましい。このような関係を満足することにより、電子伝達物質と電極との間での電子の授受と、電子伝達物質と変形物質との間での電子の授受との双方を、特に効率よく行うことができる。したがって、変形材料は、電子伝達物質を含まない場合に比べて、より低い電圧で変形することができる。これにより、低電圧でさらに大きく駆動するアクチュエーター１００を得ることができる。一方、Ｅ２／Ｅ１が前記下限値未満であると、変形物質と電子伝達物質との間での電子の授受が好適に行われにくくなるおそれがある。また、Ｅ２／Ｅ１が前記上限値を超えると、電極と電子伝達物質との間での電子の授受が好適に行われにくくなるおそれがある。
【００７２】
また、変形部の価数をＶ１、変形材料中に含まれる変形部の数をＮ１とし、電子伝達部の価数をＶ２、変形材料中に含まれる電子伝達部の数をＮ２としたとき、０．１≦（Ｖ１×Ｎ１）／（Ｖ２×Ｎ２）≦２．０の関係を満足することが好ましく、０．４≦（Ｖ１×Ｎ１）／（Ｖ２×Ｎ２）≦１．５の関係を満足することがより好ましい。このような関係を満足することにより、電子伝達物質は、メディエーターとしての機能をより効果的に発揮することができるため、変形物質の電子の授受をさらに効率よく行うことができる。これにより、変形材料全体の応答速度が、さらに優れたものとなる。一方、（Ｖ２×Ｎ２）／（Ｖ１×Ｎ１）が前記下限値未満であると、変位材料の膜厚等によっては、変形材料の応答速度が低下する場合がある。また、（Ｖ２×Ｎ２）／（Ｖ１×Ｎ１）が前記上限値を超えると、変形材料中における変形物質の含有量が相対的に減少し、変形材料の変形量が低下する可能性がある。
変形材料中における電子伝達物質の含有率は、３０質量％以上５０質量％以下であるのが好ましい。これにより、前述したような変形物質による効果が、より顕著に発揮される。
【００７３】
電子伝達物質と変形物質との比率は、質量比で５０：５０〜２０：８０であるのが好ましい。これにより、電子伝達物質は、変形物質のメディエーターとしての機能を十分に発揮することができ、変形物質は、応答速度が特に速く、低電圧でより大きく変位するものとなる。そのため、比較的低電圧であっても大きく変形することが可能なアクチュエーター１００をより確実に得ることができる。
【００７４】
また、変形材料中に含まれる電子伝達物質は、１種であってもよいし、２種以上であってもよい。例えば、酸化還元電位が互いに異なる２種類の電子伝達物質が含まれていてもよい。より具体的には、例えば、第１の電子伝達物質と、第１の電子伝達物質より酸化還元電位の大きい第２の電子伝達物質とを有していてもよい。すなわち、酸化還元電位が小さい方から順に、第１の電子伝達物質、第２の電子伝達物質、変形物質となるような、２つの電子伝達物質（第１の電子伝達物質および第２の電子伝達物質）を有していてもよい。この場合、第１の電子伝達物質の酸化還元電位と第２の電子伝達物質の酸化還元電位との差と、第２の電子伝達物質の酸化還元電位と変形物質の酸化還元電位との差とは、ほぼ等しいことが好ましい。これにより、電極１１および電極１２から変形物質へと電子を伝達する際には、段階的に電子を伝達することができる。具体的には、まず、電極１１および電極１２から第１の電子伝達物質へと電子が伝達され、続いて第１の電子伝達物質から第２の電子伝達物質へと電子が伝達され、そして、第２の電子伝達物質から変形物質へと電子が伝達されていく。このように、段階的に電子が伝達されることで、電極１１および電極１２から変形物質へと電子をよりスムーズに伝達することができる。また、２種類の電子伝達物質を含むことにより、電子伝達物質を１種のみ含む場合に比べ、さらに低い電圧で変形する変形材料を得ることができる。また、低電圧であっても、特に大きく変形する変形材料を得ることができる。なお、電子伝達物質を３種以上含む場合であっても、上記のような効果を発揮することができる。
また、２種以上の電子伝達物質を含むことで、電極１１および電極１２からの電子を、さらに効率良く変形物質へと授受することができるので、酸化還元電位がより高い変形物質であっても用いることができる。このため、変形材料の適用範囲をさらに広げることが可能となる。
【００７５】
＜電解質＞
変形材料層１０を構成する変形材料は、電解質を含むものであってもよい。
電解質としては、各種酸、塩基、塩を用いることができるが、塩を用いるのが好ましい。これにより、変形材料の耐久性を特に優れたものとすることができる。電解質の塩としては、例えば、過塩素酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム等の無機塩；テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム  ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＢＭＰＴＦＳＩ）、メチル−トリオクチルアンモニウム  ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＭＴＯＡＴＦＳＩ）、トリエチルスルフォニウム  ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＴＥＳＴＦＳＩ）、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フォネート（ＥＭＩＣＦ３ＳＯ３）等の有機塩等を用いることができる。ＢＭＰＴＦＳＩ、ＭＴＯＡＴＦＳＩ、ＴＥＳＴＦＳＩ、および、ＥＭＩＣＦ３ＳＯ３の構造式は、それぞれ、下記式（１２）、下記式（１３）、下記式（１４）、および、下記式（１５）で表される。
【００７６】
【化９】
2015053836.tif 000011
【００７７】
【化１０】
2015053836.tif 000012
【００７８】
【化１１】
2015053836.tif 000013
【００７９】
【化１２】
2015053836.tif 000014
【００８０】
変形材料は、中でも、電解質として、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、および、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素よりなる群から選択される１種または２種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、変形物質（変形材料、アクチュエーター１００）の応答速度をさらに効果的に向上させることができるとともに、変形物質の伸縮にともなうアクチュエーター１００全体の変位をさらに増幅することができる。
【００８１】
前述したような電解質を含むことにより、電源２２による安定的な通電が可能となる。また、変形物質への電荷の受け渡しをより速やかに進行させることができ、変形材料層１０の高速応答性を特に優れたものとすることができる。また、変形材料層１０全体（特に、変形材料層１０の厚さ方向全体）にわたって、変形材料層を構成する変形物質を効率よく伸縮させることができる。その結果、アクチュエーター１００全体としての伸縮率を特に大きいものとすることができる。
変形材料中の電解質の含有率は、３質量％以上８０質量％以下であるのが好ましく、５質量％以上３０質量％以下であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
【００８２】
＜電子導電性物質＞
また、変形材料層１０を構成する変形材料は、変形材料中において電子を輸送する機能を有する電子導電性物質を含んでいてもよい。
電子導電性物質としては、例えば、金属材料、炭素材料、それらの化合物、または有機材料などが挙げられる。具体例としては、例えば、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノ粒子、アセチレンブラック、活性炭等の各種炭素材料；ポリアニリン、ポリチオール、ポリピロール、Ｓｉ系やＧａ系等の半導体材料、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸）等の導電性高分子；透明導電性酸化物材料（例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等）；各種金属ナノワイヤー等が挙げられる。その中でも特に、炭素材料が好ましく、カーボンナノ粒子がより好ましい。これにより、変形材料全体に高い電子導電性を付与することができる。
【００８３】
また、炭素材料等の粒子の形態は特に限定されず、緻密質、多孔質、中空等いずれの形態であってもよい。また、例えば、電子導電性物質として、カーボンナノ粒子を用いる場合、中空シェル状構造を持つカーボンナノ粒子を用いるのが好ましい。電子は粒子の表面のみを輸送されるため、中空シェル状構造を持つカーボンナノ粒子を用いることにより、電子の輸送機能がさらに向上する。また、比較的低い電圧で変形材料全体を大きく変位させることができ、アクチュエーター１００は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となる。
【００８４】
電子導電性物質として中空シェル状構造のカーボンナノ粒子を用いる場合、当該カーボンナノ粒子の空隙率（空孔率）は、９０体積％以下であることが好ましく、３０体積％以上９０体積％以下であるのがより好ましく、６０体積％以上９０体積％以下であるのがさらに好ましい。これにより、カーボンナノ粒子（電子導電性物質）の形状の安定性を保持しつつ、前記のような効果をより顕著に発揮させることができる。その結果、長期間にわたって安定的に前記のような効果を発揮させることができるとともに、アクチュエーター１００のロット間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。
【００８５】
電子導電性物質は、変形材料中において、他の成分に溶解するものであってもよいが、変形材料中に不溶成分として存在しているものであるのが好ましく、特に、固体状で存在しているものが好ましい。
電子導電性物質の形状は、例えば、粒子状、平板状、繊維状（例えば、チューブ状）等の様々な形状をなすものであるのが挙げられるが、特に、粒子状をなすものであることが好ましい。なお、粒子の形状は、球体、非球体（例えば、鱗片状、紡錘状、回転楕円体）のいずれのものでもよい。これにより、変形材料全体に均一に電子導電性物質を分散させることができ、比較的低い電圧で変形材料全体を均一に大きく変位させることができ、アクチュエーター１００全体を均一に大きく変位させることができる。
【００８６】
電子導電性物質が粒子状の場合、その平均粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下であるのが好ましく、２ｎｍ以上９０ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料全体に、必要な濃度の電子導電性物質を付与することにより、確実に変形材料中での電子の供給ができる。また、変形物質への電子供給効率を特に優れたものとすることができ、アクチュエーター１００は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となる。これに対して、平均粒径が前記下限値未満であると、電子導電性物質が凝集してしまい、凝集を防止するための処理が加えて必要となる。一方、平均粒径が前記上限値を超えると、電子導電性物質の含有率を高める必要が生じ、前述したような効果のさらなる向上がみられない。
【００８７】
なお、本明細書では、「平均粒径」とは、体積基準の平均粒径（体積平均粒径（Ｄ５０））のことを指すものとする。測定装置としては、例えば、レーザー回折・散乱式粒度分析計  マイクロトラックＭＴ−３０００（日機装社製）等が挙げられる。
前述したような電子導電性物質を含むことにより、比較的低い電圧で変形材料層１０全体を大きく変位させることができる。特に、変形材料層１０の厚さが比較的大きい場合であっても、変形材料層１０全体を効率よく変形させることができる。その結果、低電圧で、より大きな変位力、変位量を得ることができる。また、電源２２から引き出した配線を、変形材料（変形材料層１０）の広い面積において接触させなくても、変形材料（変形材料層１０）をより大きく変位させることができる。その結果、アクチュエーター１００は、より柔軟に変形し、円滑に作動をすることができる。また、変形材料の厚さが比較的大きいものであっても、その表面付近と、中心部付近とでの変形量の差が小さくなるため、変形量の制御が容易となる。
【００８８】
変形材料中における電子導電性物質の含有率は、１０質量％以上９０質量％以下であるのが好ましく、３０質量％以上７０質量％以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料中における電子の輸送を好適に行うことができ、アクチュエーター１００は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となる。これに対して、電子導電性物質の含有率が前記下限値未満であると、変形材料中における電子の移動を補助する機能が減少する。一方、電子導電性物質の含有率が前記上限値を超えると、前述したような効果のさらなる向上がみられない。
【００８９】
また、変形材料中の電子導電性物質の分散状態は、均一なものがよいが、変形材料中での電子導電性物質の濃度が、連続的、断続的（間欠的）に、変化するような部分があってもよい。変形材料中の電子導電性物質の分散状態が均一な場合、比較的低い電圧で変形材料全体を均一により大きく変位させることができる。特に、変形材料の厚さが比較的大きい場合であっても、より効率よく変形させることができる。
【００９０】
＜溶媒＞
また、変形材料層１０を構成する変形材料は、溶媒を含むものであってもよい。溶媒が変形物質等に取り込まれると、変形材料を好適にゲル化することができるため、容易に固形化することができるとともに、変形材料の取り扱い性を向上させることがでる。さらには、変形材料層１０を最適な硬さに調整でき、アクチュエーター１００の柔軟性を特に優れたものとすることができる。また、単体で固体状をなす電解質を含む場合において、当該電解質を変形材料中において溶解することができ、好適に電離した状態にすることができる。
【００９１】
溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、トルエン、ベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、アセトン、プロピレンカーボネイト、メチルペンタノン、エチルペンタノン、アセトニトリル等の有機溶媒を挙げることができる。
変形材料中における溶媒の含有率は、２０質量％以上８０質量％以下であるのが好ましく、３０質量％以上６０質量％以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料の取り扱い性をより高いものとすることができる。
【００９２】
＜ゲル化剤＞
また、変形材料層１０を構成する変形材料は、変形材料全体をゲル化することができる材料としてのゲル化剤を含んでいてもよい。これにより、変形材料全体をゲル化剤の種類や配合量等の選択によって、変形材料層１０を最適な硬さに調整できる。
特に、変形物質がゲル化しにくいものである場合でも、ゲル化剤を含むことにより、変形材料層１０を最適な硬さに調整できる。また、変形物質がそれ自体でゲル状をなさない場合に限らず、変形物質がそれ自体でゲル状をなす場合であっても、同様にゲル化剤を用いることができる。
【００９３】
変形材料を構成するゲル化剤としては、例えば、各種樹脂材料、寒天、ゼラチン、アルギン酸塩、ジェランガム等の材料が挙げられるが、本発明の変形材料は、ゲル化剤として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、（メタ）アクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、ゲル化剤の種類や配合量等の選択によって、変形材料層１０を最適な硬さに調整できる。また、変形材料（アクチュエーター１００）を、より柔軟に変形し、円滑に作動をするものとすることができる。また、これにより、ゲル状の変形材料層１０に含まれている溶媒（液体成分）の保持力を優れたものとすることができる。その結果、経時的安定性を向上させることができる。さらに、不本意な経時的なアクチュエーター１００の体積減少をより効果的に防止することができる。
【００９４】
特に、変形材料層１０を構成する変形材料が、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体を含むものである場合、変形材料をより柔軟なものとすることができる。また、水分濃度の変動の影響を受けにくくすることができる。その結果、変形材料の不本意な吸湿等をより効果的に防止することができ、アクチュエーター１００の変形量をより確実に調整することができる。
【００９５】
フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は１０，０００以上１，０００，０００以下であるのが好ましく、１００，０００以上５００，０００以下であるのがより好ましい。前述したような効果がより顕著に発揮される。
なお、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の化学構造は、下記式（９）で表すことができる。
【００９６】
【化１３】
2015053836.tif 000015
【００９７】
式（９）中、ａは、０．６０以上０．９８以下であるのが好ましく、０．７５以上０．９５以下であるのがより好ましい。これにより変形材料をより変形に適した柔軟性を有するものとすることができる。
また、変形材料層１０を構成する変形材料が、ポリメタクリル酸メチルを含むものである場合、変形材料が変形する際に割れ等が生じることをより確実に防止することができる。また、前述したように、変形物質を構成する第１のポリマー鎖と、電子伝達物質を構成する第２のポリマー鎖とは、共に、ビニル系モノマーおよびアクリル酸系モノマーのうちの少なくとも一方のモノマーを含む分子骨格を有している。このため、ゲル化剤として、ポリアクリル酸系骨格を有するポリメタクリル酸メチルを用いることで、ゲル化剤と、変形物質および電子伝達物質との親和性を特に優れたものとすることができる。このため、これらの材料がより均一に混ざった状態の変形材料を得ることができ、変形材料全体を、より均一に、かつ、より大きく変位させることができる。また、変形材料を最適な硬さにさらに容易に調整でき、より柔軟に変形し、より円滑に作動をするアクチュエーター１００を得ることができる。
ポリメタクリル酸メチルの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１０，０００以上１００，０００以下であるのが好ましく、１０，０００以上５０，０００以下であるのがより好ましい。前述したような効果がより顕著に発揮される。
なお、ポリメタクリル酸メチルの化学構造は、下記式（１０）で表すことができる。
【００９８】
【化１４】
2015053836.tif 000016
【００９９】
また、変形材料層１０を構成する変形材料が、有機電解質オリゴマーを含むものである場合、当該有機電解質オリゴマーが後に述べる電解質の機能も兼ねることができる。
なお、有機電解質オリゴマーとしては、例えば、下記式（１１）で表されるものを用いることができる。
【０１００】
【化１５】
2015053836.tif 000017
（式（１１）中、Ｘは、ハロゲン、（ＣＦ３ＳＯ２）Ｎ、ＰＦ６、ＢＦ４、ＳＣＮ、または、ＣＦ３ＳＯ３、ｎは、３以上３０以下の数である。）
【０１０１】
変形材料中におけるゲル化剤の含有率は５質量％以上５０質量％以下であるのが好ましい。これにより、変形材料層１０は、適度な柔軟性を得ることができ、アクチュエーター１００の信頼性、耐久性が向上する。
【０１０２】
＜液晶ポリマー＞
また、変形材料層１０を構成する変形材料は、液晶ポリマーを含むものであってもよい。液晶ポリマーを含むことにより、変形物質（これを用いた変形材料）の応答速度を効果的に向上させることができる。また、変形物質の変形にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。
【０１０３】
液晶ポリマーは、液晶性を有する官能基を備えたモノマーを重合させることにより得ることができる。
液晶性を有する官能基としては、複数の環構造を有する基、例えば、複数の芳香環（例えば、フェニル基）をエステル基で連結したもの、芳香環（例えば、ベンゼン環）若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
【０１０４】
液晶性を有する官能基を備えたモノマーとしては、例えば、液晶性を有する官能基とアクリル基とを備えたモノマー、液晶性を有する官能基と（メタ）アクリル基とを備えたモノマー等を挙げることができる。このような（メタ）アクリル基を有するモノマーを重合することにより得られた液晶ポリマーは、第１のポリマー鎖を有する変形物質および第２のポリマー鎖を有する電子伝達物質との親和性に優れる。このため、液晶ポリマーと変形物質と電子伝達物質とが、より均一に混ざった状態の変形材料を得ることができ、よって、変形材料全体を、より均一に、かつ、より大きく変位させることができる。また、変形材料層１０を最適な硬さに調整できる。
このような液晶性を有する官能基を備えたモノマーとしては、例えば、下記式（６）または（７）で表される化合物を挙げることができる。
【０１０５】
【化１６】
2015053836.tif 000018
（式（６）、（７）中、ｎは６以上の整数、Ｒは炭素数が１以上のアルキル基を示す。）
【０１０６】
このような液晶性を有する官能基を備えたモノマーを用いることにより、変形材料は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
変形材料が液晶ポリマーを含むものである場合、当該液晶ポリマーは、架橋剤により架橋されたものであるのが好ましい。これにより、変形材料層１０を最適な硬さに調整できる。その結果、変形材料全体としての形状の安定性、取り扱い性が特に優れたものとなる。また、これにより、変形材料（アクチュエーター１００）は、異方的な伸縮をより好適に行うことができる。また、架橋構造を有することにより、変形材料はより好適な弾性を有するものとなる。
架橋剤としては、前記モノマーで形成されるポリマーを架橋し得るものであれば、特に限定されず、いかなるものを用いてもよいが、下記式（８）で示す架橋剤を用いることにより、より確実に変形材料をゲル化することができる。
【０１０７】
【化１７】
2015053836.tif 000019
（式（８）中、ｍは４以上の整数を示す。）
【０１０８】
架橋剤としては、具体的には、例えば、ビスアクリロイルオキシヘキサン、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート等を挙げることができる。
液晶ポリマーは、液晶性官能基を有するモノマー１００ｍｏｌに対して、架橋剤を１ｍｏｌ以上１０ｍｏｌ以下添加して架橋したものであるのが好ましい。これにより、変形物質の伸縮にともなう変形材料（アクチュエーター１００）全体の変位を効率よく増幅することができる。
【０１０９】
液晶ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１００００以上１０００００以下であるのが好ましく、１００００以上５００００以下であるのがより好ましい。前述したような効果がより顕著に発揮される。
また、変形材料層１０を構成する変形材料が、ゲル化剤とともに、液晶ポリマーを含むものである場合、前述したような効果が得られるとともに、これらが相乗的に作用し合い、変形材料の強度をさらに優れたものとすることができるとともに、変位量をより大きいものとすることができる。
【０１１０】
前述したような液晶ポリマーを含むことにより、変形物質（変形材料）の応答速度を効果的に向上させることができる。また、変形物質の伸縮にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、アクチュエーター１００全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。
変形材料中における液晶ポリマーの含有率は、３質量％以上５０質量％以下であるのが好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。
【０１１１】
また、変形材料層１０を構成する変形材料は、前述した以外の成分を含むものであってもよい。
変形材料層１０の導電率は、０．１Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましく、１Ｓ／ｃｍ以上であるのがより好ましい。これにより、アクチュエーター１００の応答速度を特に優れたものとし、また、アクチュエーター１００の小型化を図ることができる。
【０１１２】
変形材料層１０の厚さは、特に限定されないが、５ｍｍ以下であるのが好ましい。これにより、駆動電圧を比較的低いものとしつつ、より大きな変位力を得ることができる。
また、変形材料層１０に電子導電性物質を含む場合、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０３ｍｍ以上１ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料層１０の厚さが比較的大きい場合であっても、アクチュエーターをより好適に駆動させることができる。
【０１１３】
次に、図１、図２に基づいて、アクチュエーター１００（駆動装置２００）の作動について説明する。
変形材料層１０を構成する変形物質が酸化されることにより伸長（膨張）し、還元されることにより収縮することにより、アクチュエーター１００（駆動装置２００）全体としては、以下のような挙動を示す。
【０１１４】
すなわち、図１に示す構成では、電極１１が、電源２２の正極に接続されており、スイッチ２１をオンすると、電極１１と変形材料層１０と電極１２との間に通電がなされる。通電がなされると、変形材料層１０の電極１１と接している側では、まず、電子伝達物質が、電極１１に電子を受け渡して酸化状態となり、この酸化状態の電子伝達物質によって変形物質が酸化される。変形物質が酸化されることで、変形物質の分子鎖が伸長（膨張）する。その結果、電極１１と接している側の変形材料は伸長（膨張）する。一方、変形材料層１０の電極１２と接している側では、まず、電子伝達物質が、電極１２から電子を受け取り還元状態となり、この還元状態の電子伝達物質によって変形物質が還元される。変形物質が還元されることで、変形物質の分子鎖が収縮する。その結果、電極１２と接している側の変形材料は収縮する。このようなことから、アクチュエーター１００全体は、電極１１側（図１中の上側）に、凸となるように湾曲する。
【０１１５】
図２に示す構成では、図１とは極性が反転しており、電極１１が、電源２２の負極に接続されており、スイッチ２１をオンにすると、電極１１と変形材料層１０と電極１２との間に通電がなされる。通電がなされると、変形材料層１０の電極１１と接している側では、還元状態となった電子伝達物質により変形物質が還元されることで、変形物質の分子鎖が収縮する。その結果、電極１１と接している側の変形材料は収縮する。一方、変形材料層１０の電極１２と接している側では、酸化状態となった電子伝達物質により変形物質が酸化されることで、変形物質の分子鎖が伸長（膨張）する。その結果、電極１２と接している側の変形材料は伸長（膨張）する。このようなことから、アクチュエーター１００全体は、電極１２側（図２中の下側）に、凸となるように湾曲する。
【０１１６】
このように、アクチュエーター１００は、正極と負極との接続を変えることで、湾曲する方向を変えることができる。このような動作は可逆性がある。また、アクチュエーター１００に印加する電流の特性を、連続的または断続的に反転させることにより、湾曲方向を交互に繰り返し変えることができ、反復継続させることができる。また、その再現性にも優れている。
【０１１７】
また、電子伝達物質が、電極１１および１２と変形物質との間の電子の授受を仲介するメディエーターとして機能することにより、電子伝達物質を含む変形材料は、電子伝達物質を含まない場合に比べ、より低い電圧で変形することができる。また、電子伝達物質がメディエーターとして機能することで、変形材料層１０の厚みが比較的厚いものであっても、変形材料層１０の電極１１および１２近傍と、変形材料層１０の中心部付近とでの変形量の差を小さくすることができる。したがって、アクチュエーター１００は、低電圧であっても、全体にわたって均一に大きく変形することができる。
【０１１８】
また、メディエーターとして機能する電子伝達物質によって、電極１１および電極１２と変形物質との間の電子の授受を効率良く行うことができることで、変形材料の応答速度をより効果的に向上させることができる。このため、応答性に特に優れたアクチュエーター１００を得ることができる。
また、アクチュエーター１００に印加する電圧値としては、例えば、０．１Ｖ以上１０Ｖ以下であることが好ましく、１Ｖ以上５Ｖ以下であるのがより好ましい。これにより、より優れたアクチュエーター１００の変形量が得られる。
【０１１９】
また、アクチュエーター１００への通電は、前述したような直流電流を用いたものだけに限らず、交番電流等を用いたものも可能である。ここで、交番電流とは、例えば、正弦波交流や、パルス状の矩形電流等の、時間とともに周期的に大きさや向きが変化する電流を言う。
交番電流の周波数は、特に限定されず、アクチュエーター１００の応答性を考慮して決定すればよく、例えば、０．０１Ｈｚ以上１００Ｈｚ以下とすることができる。これにより、アクチュエーター１００の応答性に適合した通電が可能となり、円滑な連続的な反転運動が可能となる。
【０１２０】
また、本発明のアクチュエーターの用途は、特に限定されず、例えば、リハビリ支援用グローブ等の医療機器、マイクロポンプ用のアクチュエーター、電圧検知センサ等の各種工業機器等に用いることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前記のものに限定されるものではない。
【０１２１】
例えば、前述した実施形態では、駆動装置は、変形材料層を２つの電極で挟持した構造のアクチュエーターを備えたものとして説明したが、これに限定されるものではなく、駆動装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。例えば、駆動装置は、図５に示すような構造のものであってもよい。すなわち、駆動装置２００は、図５に示すように、電源２２の入切を行うスイッチ２１と、本発明の変形材料を用いて形成され、電源２２に接続される変形材料層１０（アクチュエーター１００）と、電源２２に接続される対向電極１５と、変形材料層１０と対向電極１５との間に介在する電解液１３と、容器１４とを備えているものであってもよい。
【０１２２】
また、例えば、前述した実施形態では、変形物質の変形部は、ユニットＡと、第１のユニットＢと第２のユニットＢと第１のユニットＣと第２のユニットＣとを含むものである場合について中心的に説明したが、本発明において変形物質の変形部は、酸化還元反応により、分子構造が変わるものであればよく、前記の各ユニットを全て備えたものに限定されない。また、ユニットＡと、第１のユニットＢと第２のユニットＢと第１のユニットＣと第２のユニットＣ以外のユニットを有していてもよい。
また、例えば、前述した実施形態では、電子伝達物質は、連結部を有するものとして説明したが、電子伝達物質は、連結部を有していなくてもよく、第２のポリマー鎖と電子伝達部とは直接接合していてもよい。
【実施例】
【０１２３】
以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
［１］変形物質の製造
まず、下記式（１９）で表される化合物１１４ｍｇ（０．１４ｍｍｏｌ）をテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）５ｍＬに溶かし、０℃に冷却した。そこへ、９−ボラビシクロ［３．３．１］ノナン（９−ＢＢＮ）のＴＨＦ溶液を、添加量が０．３５ｍｍｏｌになるように加えた。次いで、室温で２４時間撹拌した後、メタノール、過酸化水素水、２ＭＮａＯＨを加えた。その後、ジクロロメタンで抽出して濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、下記式（２０）で表される化合物を得た。このカラムクロマトグラフィーによる精製では、溶媒としてジクロロメタンを用いた後、ジクロロメタン／メタノール＝２０／１を用いた。
【０１２４】
【化１８】
2015053836.tif 000020
【０１２５】
【化１９】
2015053836.tif 000021
【０１２６】
次に、式（２０）で表される化合物：４０ｍｇをＴＨＦ：１．５ｍＬに溶かし、０℃に冷却した。ここにトリエチルアミン：２６μＬ（１８８μｍｏｌ）を加え、塩化アクリルを１５μＬ（１２ｍｍｏｌ）滴下した。次いで、６時間室温で撹拌し、炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンで抽出した。その後、カラムクロマトグラフィー（溶媒：ジクロロメタン）で精製した。これにより、下記式（２１）で表されるモノマーを得た。
【０１２７】
【化２０】
2015053836.tif 000022
【０１２８】
次に、得られた下記式（２１）で表される構成単位：１００ｍｇを、０．５ｍＬのトルエンに溶かし、構成単位に対して３ｍｏｌ％の開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を加え、凍結脱気を３回行った後、８５℃で２４時間加熱した。これにより、式（２２）で表される変形物質を得た。なお、得られた変形物質はメタノールで再沈殿を数回行い乾燥させた。
【０１２９】
【化２１】
2015053836.tif 000023
【０１３０】
［２］電子伝達物質の製造
［２．１］
まず、下記式（２３）で表されるβ−アラニン：８．９ｇ（１００ｍｍｏｌ）とＮａＨＣＯ３：１８．５ｇ（２２０ｍｍｏｌ)とを、１００ｍＬの水と５０ｍＬのジオキサンとの混合物に溶かし、塩化アクリル１０．３ｍＬのジオキサン溶液５０ｍＬを滴下した。次いで、室温で２４時間撹拌し、酢酸エチルで溶液を洗浄したのち、６ＭＨＣｌで酸性にした。次いで、酢酸エチルで抽出し、濃縮して酢酸エチルとヘキサンの混合溶媒（体積比：酢酸エチル／ヘキセン＝１／９）で再結晶し、下記式（２４）で表されるＮ−アクリロイル−β−アラニンを得た。
【０１３１】
【化２２】
2015053836.tif 000024
【０１３２】
【化２３】
2015053836.tif 000025
【０１３３】
次に、式（２４）で表されるＮ−アクリロイル−β−アラニン：８ｇ（５１ｍｍｏｌ）およびＮ−ヒドロキシコハク酸イミド：５．９ｇ（５１ｍｍｏｌ）をジクロロメタン中で撹拌し、ジシクロヘキシルカルボジイミド：１０．５ｇ（５１ｍｍｏｌ）を加え２４時間撹拌した。次いで、撹拌して得た反応溶液を０℃で１２時間放置し、析出した固体をろ過した。その後、濾液を濃縮し、２−プロパノールで再結晶し、下記式（２５）で表される化合物を得た。
【０１３４】
【化２４】
2015053836.tif 000026
【０１３５】
次に、式（２５）で表される化合物をＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶かし、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）を３ｍｏｌ％加えて６０℃で２４時間加熱し、下記式（２６）で表される化合物を得た。
【０１３６】
【化２５】
2015053836.tif 000027
【０１３７】
［２．２］
また、下記式（２７）で表されるジアミノオクタン：１２ｇと下記式（２８）で表されるフェロセンカルボキシアルデヒド：５ｇを８００ｍＬのトルエン中で１４０℃で２０時間加熱した。次いで、この反応液を濃縮して得られた固体を８０ｍＬのメタノールに溶かし、ＮａＢＨ４を１．５ｇ加え１２時間加熱した。次いで、この反応液を濃縮し、ジクロロメタン３００ｍＬを加え、０．１Ｍ塩酸で抽出した。その後、水層をＮａＯＨで中性にし、ジクロロメタンで抽出し、濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで抽出した。これにより、下記式（２９）で表される化合物を得た。
【０１３８】
【化２６】
2015053836.tif 000028
【０１３９】
【化２７】
2015053836.tif 000029
【０１４０】
【化２８】
2015053836.tif 000030
【０１４１】
［２．３］
［２．２］で得られた式（２９）で表される化合物（１．９ｍｍｏｌ）とトリエチルアミン（３．６ｍｍｏｌ）とをＤＭＦに溶かし、［２．１］で得られた式（２６）で表される化合物：１．４ｇを８ｍＬのＤＭＦに溶かした溶液を滴下した。その後、３０分撹拌した後、溶液をジエチルエーテル中に加え、沈殿物を得た。次いで、この沈殿物をろ過してジクロロメタンに溶かし、ジエチルエーテル中に加えて再沈殿した。これにより、下記式（３０）で表される電子伝達物質を得た。
【０１４２】
【化２９】
2015053836.tif 000031
【０１４３】
［３］変形物質と電子伝達物質との混合
前記のようにして得られた変形物質と、電子伝達物質とを以下のようにして混合した。
まず、ゲル浸透クロマトグラフ分析（ＧＰＣ）により、式（２２）で表される変形物質の重量平均分子量と求め、式（２１）で表される構成単位の分子量で割ることにより、重合度ｎを求めた。この方法により求めた式（２２）で表される変形物質の重合度ｎは、２０であった（式（２２）中のｎは、２０である）。
同様に、ゲル浸透クロマトグラフ分析（ＧＰＣ）により、式（３０）で表される電子伝達物質の重量平均分子量を求め、下記式（３３）で表される電子伝達部の構成単位の分子量で割ることにより、重合度ｎを求めた。この方法により求めた式（３０）で表される電子伝達物質の重合度ｎは、５０であった（式（３０）中のｎは、５０である）。
【０１４４】
【化３０】
2015053836.tif 000032
【０１４５】
次に、変形部の価数をＶ１（＝２）、得られる変形材料層中に含まれる変形部の総数をＮ１とし、電子伝達部の価数をＶ２（＝１）、得られる変形材料層中に含まれる電子伝達部の総数をＮ２としたとき、（Ｖ１×Ｎ１）／（Ｖ２×Ｎ２）＝１．０になる様に両者をブレンドした。そして、両者をＴＨＦに溶かし、溶媒を留去させた。
【０１４６】
［４］変形材料層の製造
［４．１］
Ｍｉｌｌｉｐｏｒｅ社製のＰＶｄＦフィルター（膜厚：０．１ｍｍ、ポアサイズ：０．４５μｍ）にＩＴＯを約４０ｎｍスパッタし、基材を得た。この基材を２５ｍＬのＭｉｌｌｉＱ水と、２ｍＬのアンモニア水（２８％）と、２ｍＬの過酸化水素水（３５％）との混合溶液中で、８５℃で加熱した後、ＭｉｌｌｉＱ水とメタノールで洗浄し、室温（２５℃）で乾燥した。
【０１４７】
［４．２］
次に、基材をガラス管に入れ、そこへ、［３］で得られた変形物質と電子伝達物質との混合物と、トルエンとを加え、２０時間室温（２５℃）で放置した。
その後、基材をジクロロメタンで洗浄し乾燥した。これにより、ＩＴＯのＰＶｄＦフィルターとは反対側の面に、厚さ１００μｍの変形材料層を形成した。
【０１４８】
［５］アクチュエーターの製造
［４］で得られた、変形材料層付きの基材を５ｍｍ×２ｃｍの短冊状に切り、幅５ｍｍ×長さ２ｃｍ×厚さ０．１ｍｍの変形材料層付きの基材を２つ用意した。次いで、２つの変形材料層付きの基材について、それぞれ、ＰＶｄＦフィルターを除去し、２つのＩＴＯと変形材料層との積層体を得た。次いで、この２つの積層体を電解質溶液（テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸の０．１Ｍアセトニトリル溶液）に浸し、変形材料層が互いに向かい合うように貼りあわせた。そして、図１、図２に示すようなアクチュエーターを製造した。
【０１４９】
（実施例２）
電子伝達物質として、下記式（３４）で表される化合物を用いた以外は前記実施例１と同様にして、アクチュエーターを製造した。
（実施例３）
電子伝達物質として、下記式（３５）で表される化合物を用いた以外は前記実施例１と同様にして、アクチュエーターを製造した。
【０１５０】
（比較例１）
電子伝達物質を含まずに変形材料層を製造した以外は前記実施例１と同様にして、アクチュエーターを製造した。
（比較例２）
電子伝達物質の代わりに、下記式（３１）で表されるフェロセンを用いて変形材料層を製造した以外は前記実施例１と同様にして、アクチュエーターを製造した。
（比較例３）
変形物質の代わりに、下記式（３２）で表される化合物を用いて変形材料層を製造した以外は前記実施例１と同様にして、アクチュエーターを製造した。
【０１５１】
表１に、前記各実施例および各比較例のアクチュエーターを構成する変形材料層の構成を示した。表中、式（２２）で表される変形物質を「Ｈ１」、式（３２）で表される化合物を「Ｈ２」、式（３０）で表される電子伝達物質を「Ｄ１」、式（３４）で表される電子伝達物質を「Ｄ２」、式（３５）で表される電子伝達物質を「Ｄ３」、式（３１）で表されるフェロセンを「Ｄ４」、電解質としてのテトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸を「Ｅ１」、溶媒としての０．１Ｍアセトニトリル溶液を「Ｓ１」、変形部の価数をＶ１、変形部の数をＮ１とし、電子伝達部の価数をＶ２、電子伝達部の数をＮ２としたときの、（Ｖ１×Ｎ１）／（Ｖ２×Ｎ２）の値を「比」で示した。
【０１５２】
【化３１】
2015053836.tif 000033
【０１５３】
【化３２】
2015053836.tif 000034
【０１５４】
【化３３】
2015053836.tif 000035
【０１５５】
【化３４】
2015053836.tif 000036
【０１５６】
また、前記各実施例および各比較例のアクチュエーターを構成する変形材料層は、いずれもゲル状をなすものであった。
また、各実施例で得られた変形材料層の導電率は、０．１Ｓ／ｃｍ以上８０Ｓ／ｃｍ以下の範囲であった。
また、各実施例で得られた変形物質の重量平均分子量は、１０００以上１０００００以下の範囲であった。また、各実施例で得られた電子伝達物質の重量平均分子量は、１０００以上１０００００以下の範囲であった。
【０１５７】
また、変形物質および電子伝達物質の酸化還元電位は、参照電極として飽和カロメル電極を用いた３電極方式により測定した。作用電極としては、白金ディスク電極を用い、対極としては白金電極を用いた。また、測定溶液としては、電解質溶液としてテトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸の０．１Ｍアセトニトリル溶液：１Ｌに対して、変形物質または電子伝達物質を０．００１ｍｏｌ入れた溶液を用いた。
【０１５８】
【表１】
2015053836.tif 000037
【０１５９】
［６］アクチュエーターの評価
［６．１］変形量
２５℃の環境下で、図１に示す状態から図２に示すように通電方向を逆転させ、レーザー変位計を用いて、アクチュエーターの図中右側の端部から２ｍｍ離れた箇所（アクチュエーターの中心点から図中右方向へ８ｍｍ離れた箇所）でのアクチュエーター湾曲方向（図１、図２中の上下方向）の変位を観測し、以下の基準に従い評価した。なお、印加電圧は２．５Ｖとした。
【０１６０】
Ａ：変位量が１０ｍｍ以上。
Ｂ：変位量が５ｍｍ以上１０ｍｍ未満。
Ｃ：変位量が３ｍｍ以上５ｍｍ未満。
Ｄ：変位量が１ｍｍ以上３ｍｍ未満。
Ｅ：変位量が１ｍｍ未満。
これらの結果を表２に示す。
【０１６１】
【表２】
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【０１６２】
表２から明らかなように、実施例のアクチュエーターでは、低電圧で、十分に大きな変位力、変位量を得ることができた。これに対して、比較例のアクチュエーターでは、満足な結果が得られなかった。
【符号の説明】
【０１６３】
１００・・・アクチュエーター、１０・・・変形材料層、１１・・・電極、１２・・・電極、１３・・・電解液、１４・・・容器、１５・・・対向電極、２００・・・駆動装置、２１・・・スイッチ、２２・・・・電源、Ａ１・・・第１の基、Ａ２・・・第２の基、Ｂ１・・・第１のユニット、Ｂ２・・・第２のユニット、Ｃ１・・・第１のユニット、Ｃ１・・・：第２のユニット
【図１】
2015053836.tif 000041
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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