(57)【要約】【課題】高分子アクチュエータ素子の基本特性の向上に寄与する高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法を提供する。【解決手段】本 発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法は、カーボンナノチューブと、カーボンナノチューブ以外のカーボン材料と、ベースポリマーと、イオン液体、ならびにキャスト法による成膜に必要となる溶媒の全量の一部を添加して撹拌し、カーボンナノチューブを短尺化しながらカーボン材料とのネットワークを形成させる第１の撹拌工程と、第１の撹拌工程において撹拌された物質を撹拌しながら超音波分散させる分散工程と、分散工程において超音波分散された物質に、溶媒の全量の残りを添加し、さらに撹拌する第２の撹拌工程と、第２の撹拌工程を経た物質をキャスト法で成膜して電極層を形成する成膜工程と、を有する。【選択図】図２
2015186300.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブ以外のカーボン材料と、ベースポリマーと、イオン液体、ならびにキャスト法による成膜に必要となる溶媒の全量の一部を添加して撹拌し、前記カーボンナノチューブを短尺化しながら前記カーボン材料とのネットワークを形成させる第１の撹拌工程と、
前記第１の撹拌工程において撹拌された物質を攪拌しながら超音波分散させる分散工程と、
前記分散工程において超音波分散された物質に、前記溶媒の前記全量の残りを添加し、さらに撹拌する第２の撹拌工程と、
前記第２の撹拌工程を経た物質をキャスト法で成膜して電極層を形成する成膜工程と、を有することを特徴とする高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項２】
前記第１の撹拌工程は、撹拌中の物質の粘度が、撹拌開始後に現れる極大値の２．５分の１以下となるまで継続して行うことを特徴とする請求項１に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項３】
前記第１の撹拌工程は、前記カーボンナノチューブが１００μｍ未満に短尺化されるまで継続する請求項１または請求項２に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項４】
前記第１の撹拌工程で添加する前記溶媒の量は、前記キャスト法に必要となる全量の３０〜５０％であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項５】
前記カーボン材料はカーボンナノホーンであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項６】
前記カーボンナノホーンの重量は、前記カーボンナノチューブと前記カーボン材料の総重量の４０〜８０％であることを特徴とする請求項５に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項７】
前記カーボンナノホーンの重量は、前記カーボンナノチューブと前記カーボン材料の総重量の６０〜７０％であることを特徴とする請求項５に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項８】
前記ベースポリマーは、ポリフッ化ビニリデンであって、その重量は、前記カーボンナノチューブと前記カーボン材料の総重量の１．２〜２倍であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項９】
前記イオン液体は、エチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェートであって、その重量は、前記カーボンナノチューブと前記カーボン材料の総重量の２〜２．５倍であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項１０】
前記溶媒は、ジメチルアセトアミドであることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法。
【請求項１１】
前記ベースポリマーと前記イオン液体とで形成された電解質層の両面に、請求項１ないし請求項１０いずれかに記載の製造方法で得られた電極層をそれぞれ重ねてプレスし、重ねられた３層を切断して、高分子アクチュエータ素子を得ることを特徴とする高分子アクチュエータ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法、及び、この製造方法で得られた電極層を備えた高分子アクチュエータ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、イオン伝導層（電解質層）をその両側から導電性フィルム層（電極層）で挟み、これらの導電性フィルム層の外側に導電性ポリマー層を配置したアクチュエータ素子が開示されている。このアクチュエータ素子は、導電性フィルム層が、カーボンナノチューブとイオン液体から構成されており、導電性フィルムと導電性ポリマーを複合化することによって電子伝導性、イオン伝導性が向上し応答が速やかになるとともに素子の変形が容易になるというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１３５０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、電解質層と電極層を備えた高分子アクチュエータ素子には、変位量、応答性、発生力などの基本特性のさらなる向上が求められている。
【０００５】
そこで本発明は、高分子アクチュエータ素子の基本特性の向上に寄与する、高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法、及び、この製造方法によって得られた電極層を備えた高分子アクチュエータ素子の製造方法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】
【０００６】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法は、カーボンナノチューブと、カーボンナノチューブ以外のカーボン材料と、ベースポリマーと、イオン液体、ならびにキャスト法による成膜に必要となる溶媒の全量の一部を添加して撹拌し、カーボンナノチューブを短尺化しながらカーボン材料とのネットワークを形成させる第１の撹拌工程と、第１の撹拌工程において撹拌された物質を撹拌しながら超音波分散させる分散工程と、分散工程において超音波分散された物質に、溶媒の全量の残りを添加し、さらに撹拌する第２の撹拌工程と、第２の撹拌工程を経た物質をキャスト法で成膜して電極層を形成する成膜工程と、を有することを特徴としている。
【０００７】
短尺化したカーボンナノチューブと、アクチュエータの特性への寄与が高いナノ炭素材などのカーボン材料を組み合わせることによって、高分子アクチュエータ素子の基本特性を向上させることが可能となる。従来の製造方法においては、キャスト法による成膜に必要な溶媒の全量を添加した短時間の撹拌後に直ちに成膜を行っていたが、本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法においては、キャスト法による成膜に必要となる溶媒の全量の一部のみを添加した状態で、カーボンナノチューブが短尺化してネットワークが形成されるまで長時間撹拌し、さらに、超音波分散を行った後に、溶媒の残りを添加してから撹拌を行っている。これにより高分子アクチュエータ素子の基本特性の向上を実現している。
【０００８】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法において、第１の撹拌工程は、撹拌中の物質の粘度が、撹拌開始後に現れる極大値の２．５分の１以下となるまで継続して行うことが好ましい。
【０００９】
カーボンナノチューブが短尺化して十分にネットワークが形成されれば、２．５分の１ではなく、例えば、粘度が極大値の１／２以下になったところで撹拌を終了しても良い。また、極大値に対する比率ではなく、粘度の絶対値で判断してもよく、例えば粘度が１００ｃＰ以下となるまで撹拌してもよい。
【００１０】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法において、第１の撹拌工程は、カーボンナノチューブが１００μｍ未満に短尺化されるまで継続することが好ましい。
【００１１】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法において、第１の撹拌工程で添加する溶媒の量は、キャスト法に必要な全量の３０〜５０％であることが好ましい。
【００１２】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法において、カーボン材料は例えばカーボンナノホーンである。カーボンナノホーンの重量は、カーボンナノチューブとカーボン材料の総重量の４０〜８０％であることが好ましい。さらに、カーボンナノホーンの重量は、カーボンナノチューブとカーボン材料の総重量の６０〜７０％であることが好ましい。
【００１３】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法では、例えばベースポリマーは、ポリフッ化ビニリデンであって、その重量は、カーボンナノチューブとカーボン材料の総重量の１．２〜２倍である。
【００１４】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法において、イオン液体は、エチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェートであって、その重量は、カーボンナノチューブとカーボン材料の総重量の２〜２．５倍であることが好ましい。
【００１５】
本発明の高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法において、溶媒は、ジメチルアセトアミドであることが好ましい。
【００１６】
本発明の高分子アクチュエータ素子の製造方法は、ベースポリマーとイオン液体とで形成された電解質層の両面に、上述のいずれかに記載の製造方法で得られた電極層をそれぞれ重ねてプレスし、電極層を重ねる方向に切断して、高分子アクチュエータ素子を得ることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、高分子アクチュエータ素子の基本特性、特に変位量、応答性、発生力の向上に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータ素子の部分断面図である。
【図２】（Ａ）は実施形態において第１の撹拌工程が終了した後の液体の状態を撮影した写真であり、（Ｂ）は従来の撹拌工程が終了した後の液体の状態を示した写真である。
【図３】実施例１の第１の撹拌工程における撹拌中の物質の粘度の変化を示すグラフである。
【図４】実施例１〜２と比較例１〜３についての、変位量、応答性、及び発生力の測定結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態に係る高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法、及び、高分子アクチュエータ素子の製造方法について図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００２０】
図１は本実施形態に係る高分子アクチュエータ素子の部分断面図である。
図１に示すように、本実施形態における高分子アクチュエータ素子１は、電解質層（イオン伝導層）２と、電解質層２の厚さ方向（図１のＺ方向）の両側表面に形成される電極層３、４と、を備える。
【００２１】
図１に示す例では、高分子アクチュエータ素子１の基端部５が固定端部であり、この基端部５が、固定支持部６、６にて片持ちで固定支持されている。両面の電極層３、４間に駆動電圧を印加すると、図１の点線に示すように、電解質層２と電極層３、４との間のイオン移動などによって電極層３と電極層４の間に容積差が生じ、これにより曲げ応力が発生して、高分子アクチュエータ素子１の自由端部である先端部７を湾曲変形させることができる。上記イオン移動で電極層３、４間に容積の差が生じる原理は一般に一義的ではないとされているが、代表的な原理要因の１つに、陽イオンと陰イオンのイオンサイズの差で容積に差が生じることが知られている。
【００２２】
ここで、図１に示す固定支持部６は、電極層３、４と電気的に接続する接続部（給電部）として構成することが可能である。
【００２３】
本実施形態の電解質層２は、イオン液体とベースポリマーを有する。この電解質層２は、例えば１０〜３０μｍの厚さで形成する。
【００２４】
電極層３、４は、カーボンナノチューブと、カーボンナノチューブ以外のカーボン材料と、ベースポリマーと、イオン液体と、キャスト法による成膜に必要となる量の溶媒とを含む。電極層３、４の厚さは、例えば５０〜１５０μｍである。
【００２５】
カーボン材料としてカーボンナノホーンを用いる場合、カーボンナノホーンの重量は、カーボンナノチューブとカーボンナノホーンの総重量の４０〜８０％の範囲であることが好ましく、６０〜７０％の範囲であることがさらに好ましい。これらの範囲の下限を下回ると、カーボン材料が高分子アクチュエータ素子の特性に寄与せず、上限を上回ると導電性が低くなり応答性が低下する。
【００２６】
イオン液体としては、電解質層・電極層ともに、エチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェート（ＥＭＩ−ＴｆＯ）、エチルメチルイミダゾリウム  テトラフルオロボレート（ＥＭＩＢＦ４）、エチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）等を用いることが可能である。
【００２７】
イオン液体としてエチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェートを用いる場合、その重量は、カーボンナノチューブとカーボン材料の総重量の２〜２．５倍の範囲であることが好ましい。この範囲の下限を下回るとイオンが不足して電極が変形せず、上限を上回ると電極膜の剛性が低下する。
【００２８】
ベースポリマーとしては、電解質層・電極層ともに、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）系ポリマーや、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）系ポリマー等を使用できる。これらのうち、特に、ＰＶｄＦ系ポリマーを用いることが好ましい。
【００２９】
ベースポリマーとしてポリフッ化ビニリデンを用いる場合、ポリフッ化ビニリデンの重量は、カーボンナノチューブとカーボン材料の総重量の１．２〜２倍の範囲であることが好ましい。この範囲の下限を下回ると電極膜が形成できず、上限を上回ると電極の導電性が低くなって応答性が低下する。
【００３０】
カーボンナノチューブとしては、スーパーグロース法（独立行政法人  産業技術総合研究所）で合成した、数１００μｍ以上の長尺のカーボンナノチューブが好ましい。
【００３１】
カーボンナノチューブ以外のカーボン材料としては、カーボンナノホーンが好ましく、フラーレン、ナノグラフェン、カーボンブラックなども用いることができる。
【００３２】
キャスト法による成膜に必要な溶媒としては、例えばジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）を用いる。
【００３３】
次に、本実施形態の高分子アクチュエータ素子に用いる電極層の製造方法、及び、高分子アクチュエータ素子の製造方法について説明する。
【００３４】
高分子アクチュエータ素子に用いる電極層は、（１）第１の撹拌工程、（２）分散工程、（３）第２の撹拌工程、及び、（４）成膜工程を順に実行することによって形成する。高分子アクチュエータ素子は、上述の（１）〜（４）の工程によって形成した電極層を用いて（５）素子化工程を実行することによって作製する。以下、各工程について説明する。
【００３５】
（１）第１の撹拌工程
第１の撹拌工程においては、カーボンナノチューブと、カーボンナノチューブ以外のカーボン材料と、ベースポリマーと、イオン液体、ならびにキャスト法による成膜に必要となる溶媒の全量の一部を添加して撹拌し、カーボンナノチューブを短尺化しながらカーボン材料とのネットワークを形成させる。
【００３６】
溶媒は、キャスト法による成膜に必要となる全量の一部として、例えば全量の３０〜５０％を添加する。
【００３７】
第１の撹拌工程では、まず、上述の各物質を容器内で調合する。この容器内の底面にはマグネチックスターラ（攪拌子）が配置されており、このマグネチックスターラを回転させることにより、容器内の物質を撹拌する。
【００３８】
撹拌は、カーボンナノチューブが短尺化され、カーボン材料とネットワークを形成するまで、例えば、１０００ｒｐｍで１週間連続して行う。カーボンナノチューブの短尺化やネットワークの形成は、撹拌後の物質のＳＥＭ写真や撹拌中の物質の粘度によって確認する。短尺化については、カーボンナノチューブの長さが、例えば１００μｍ未満となったときに短尺化されたものと判断する。
【００３９】
図３に、撹拌中の物質の粘度の変化がグラフで示されている。第１の撹拌工程では、撹拌中の物質の粘度が撹拌開始後に現れる極大値の２．５分の１以下になり、粘度の絶対値が１００ｃＰ以下となったときに、カーボンナノチューブが短尺化されたものと判断することができる。図３から、カーボンナノチューブが短尺化されて、カーボンナノチューブとカーボン材料のネットワークが形成されるまでの時間は、１３０時間以上であることが好ましい。
【００４０】
第１の撹拌工程において添加する溶媒の量が、キャスト法による成膜に必要な溶媒の全量の一部であるため、撹拌による剪断力がカーボンナノチューブに伝わりやすくなり、これにより、カーボンナノチューブを確実に短尺化しやすくなる。また、カーボンナノチューブを短尺化することによって、カーボン材料やベースポリマーがよく混ざるようになるため、均一な分散状態となり、厚さ及び特性が均一な電極膜を作製することができる。
【００４１】
図２（Ａ）は本実施形態の第１の撹拌工程が終了した後の液体の状態を撮影した写真であり、図２（Ｂ）は従来の撹拌工程撹拌が終了した後の液体の状態を示した写真である。図２（Ａ）、（Ｂ）の写真は、倍率７００倍の写真である。図２（Ａ）は第１の撹拌工程として１週間の撹拌が終了した後の液体の状態を示している。図２（Ｂ）は、キャスト法による成膜に必要な溶媒の全量を入れて３時間撹拌した後の液体の状態を示している。図２（Ａ）においては、カーボンナノチューブが１００μｍ未満に短尺化されており、液体中にネットワークが広がっていることが分かる。これによりネットワークを介してイオンも移動しやすくなり、電極層としての特性が向上する。これに対して、図２（Ｂ）においては、長尺のままのカーボンナノチューブが存在しており、液体中にカーボンナノチューブやカーボン材料が存在しない部分も少なくなく、ネットワークが十分形成されていないことが分かる。
【００４２】
（２）分散工程
分散工程においては、第１の撹拌工程において撹拌された物質を攪拌しながら超音波分散させる。超音波分散は、例えば超音波スターラーを用いて攪拌しながら、出力３５Ｗ、周波数４０ｋＨｚの超音波を断続的に与えることによって行う。超音波分散は、例えば１秒ごとに断続的に３時間行う。超音波分散処理を行うことにより、カーボンナノチューブ間のバンドルを効果的に解くことができ、これにより各物質の分散状態をさらに均一にすることができる。
【００４３】
（３）第２の撹拌工程
第２の撹拌工程は、分散工程において超音波分散された物質に、キャスト法による成膜に必要となる溶媒の全量の残りを添加した後に、さらに撹拌する。この撹拌は、第１の撹拌工程と同じ装置で行い、例えば１２時間連続して行う。この工程によって、分散工程までに短尺化・分散された材料を増量した溶媒全体に分散させ、キャスト法に適した粘度に調整することができる。
【００４４】
（４）成膜工程
成膜工程においては、第２の撹拌工程を経た物質をさらに超音波分散させてからキャスト法で成膜して電極層を形成する。成膜工程における超音波分散は、上述の分散工程と同じ装置を用いて行い、例えば８時間連続して行う。これにより、各物質の分散状態がさらに均一になる。次に、超音波分散された液体を、電極層として、キャスト法により所定の膜厚に成膜する。
【００４５】
（５）素子化工程
素子化工程においては、ベースポリマーとイオン液体とで形成した電解質層の両表面に、上記（１）〜（４）の工程を経て得られた電極層をそれぞれ重ねてプレスし、電極層を重ねる方向に切断して、高分子アクチュエータ素子を作製する。
【００４６】
次に、実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１では、以下の条件で電極層を製造した。各工程は、特に記載している場合を除いて常温・大気中で行った。
【００４７】
（１）第１の撹拌工程
以下の量のカーボンナノチューブ、カーボン材料、ベースポリマー、イオン液体、及び溶媒を容器内で撹拌した。
【００４８】
カーボンナノチューブ：ＳＧ（スーパーグロース法で合成したカーボンナノチューブ）１５ｍｇ
カーボン材料：カーボンナノホーン３５ｍｇ
ベースポリマー：ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）８０ｍｇ
イオン液体：ＥＭＩ−ＴｆＯ（エチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェート）１２０ｍｇ
溶媒：ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）４ｍｌ
ここで、キャスト法による成膜に必要な溶媒の全量は９ｍｌである。
【００４９】
第１の撹拌工程では、１０００ｒｐｍでスターラを回転させて、２４時間連続して撹拌を行った。
【００５０】
（２）分散工程
出力３５Ｗの超音波スターラ装置を用いて、１０００ｒｐｍでスターラを回転させながら、周波数４０Ｈｚの超音波振動を１秒ごとに断続的に３時間連続で付与した。  
【００５１】
（３）第２の撹拌工程
撹拌の前に、溶媒としてのＤＭＡｃを５ｍｌ添加した。これにより、ＤＭＡｃの総量は、第１の撹拌工程で加えた４ｍｌと共に全体で９ｍｌ（キャスト法による成膜に必要な全量）となった。
【００５２】
第２の撹拌工程では、１０００ｒｐｍでスターラを回転させて、３０分連続して撹拌を行った。
【００５３】
（４）成膜工程
キャスト法による成膜の前に、超音波分散処理を行った。この処理は、分散処理と同じであって、出力３０Ｗの超音波分散装置を用いて、周波数２０Ｈｚの超音波振動を８時間連続で付与した。
【００５４】
次に、キャスト法により、基材上に、超音波分散処理を経た液体を１５００μｌずつ滴下して、厚さ約５０μｍ、一辺２５ｍｍの平面視正方形の膜（シート）を形成し、これを５０°Ｃに維持したホットプレート上に２４時間載置して加熱し、さらに、８０°Ｃに維持された真空チャンバ−内で乾燥させた。以上の工程により膜状の電極層を得た。
【００５５】
（５）素子化工程
電解質層は以下の量のベースポリマーとイオン液体で構成した。
ベースポリマー：ＰＶｄＦ  １００ｍｇ
イオン液体：ＥＭＩ−ＴｆＯ  １００ｍｇ
【００５６】
電解質層の両表面に、上記（１）〜（４）の工程を経て得られた電極層をそれぞれ重ねてプレスし、電極層を重ねる方向に切断して、以下のサイズの高分子アクチュエータ素子を作製した。
【００５７】
電極層（上側）：厚さ５０μｍ
電解質層：厚さ２０μｍ
電極層（下側）：厚さ５０μｍ
サイズ：１辺２５ｍｍの平面視正方形
【００５８】
（比較例１）
比較例１では、以下の条件で電極層を製造した。各工程は、特に記載している場合を除いて常温・大気中で行った。
【００５９】
（１）撹拌工程
以下の量のカーボンナノチューブ、カーボン材料、ベースポリマー、イオン液体、及び溶媒を容器内で撹拌した。
【００６０】
カーボンナノチューブ：ＳＧ（スーパーグロース法で合成したカーボンナノチューブ）１５ｍｇ
カーボン材料：カーボンナノホーン３５ｍｇ
ベースポリマー：ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）８０ｍｇ
イオン液体：ＥＭＩ−ＴｆＯ（エチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェート）１２０ｍｇ
溶媒：ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）９ｍｌ
溶媒の添加量９ｍｌは、キャスト法による成膜に必要な溶媒の全量である。
【００６１】
撹拌工程では、１０００ｒｐｍでスターラを回転させて、１時間連続して撹拌を行った。
【００６２】
（２）成膜工程
キャスト法により、基材上に、超音波分散処理を経た液体を１５００μｌずつ滴下して、厚さ約５０μｍ、一辺２５ｍｍの平面視正方形の膜（シート）を形成し、これを５０°Ｃに維持したホットプレート上に２４時間載置して加熱し、さらに、８０°Ｃに維持された真空チャンバ−内で乾燥させた。以上の工程により膜状の電極層を得た。
【００６３】
（比較例２）
比較例２では、以下の条件で電極層を製造した。各工程は、特に記載している場合を除いて常温・大気中で行った。
【００６４】
（１）撹拌工程
カーボンナノチューブ：ＳＧ（スーパーグロース法で合成したカーボンナノチューブ）１５ｍｇ
カーボン材料：カーボンナノホーン３５ｍｇ
ベースポリマー：ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）８０ｍｇ
イオン液体：ＥＭＩ−ＴｆＯ（エチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェート）１２０ｍｇ
溶媒：ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）９ｍｌ
溶媒の添加量は、キャスト法による成膜に必要な溶媒の全量である。
【００６５】
カーボンナノチューブは、ジェットミルを用いて長さを１００μｍ以下に短尺化してからほかの材料と調合した。
【００６６】
撹拌工程では、１０００ｒｐｍでスターラを回転させて、１時間連続して撹拌を行った。
【００６７】
（２）成膜工程
キャスト法により、基材上に、超音波分散処理を経た液体を１５００μｌずつ滴下して、厚さ約５０μｍ、一辺２５ｍｍの平面視正方形の膜（シート）を形成し、これを５０°Ｃに維持したホットプレート上に２４時間載置して加熱し、さらに、８０°Ｃに維持された真空チャンバ−内で乾燥させた。以上の工程により膜状の電極層を得た。
【００６８】
（比較例３）
比較例３では、以下の条件で電極層を製造した。各工程は、特に記載している場合を除いて常温・大気中で行った。
【００６９】
（１）撹拌工程
カーボンナノチューブ：ＳＧ（スーパーグロース法で合成したカーボンナノチューブ）１５ｍｇ
カーボン材料：カーボンナノホーン３５ｍｇ
ベースポリマー：ＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）８０ｍｇ
イオン液体：ＥＭＩ−ＴｆＯ（エチルメチルイミダゾリウム  トリフルオロメタンサルフェート）１２０ｍｇ
溶媒：ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）９ｍｌ
溶媒の添加量は、キャスト法による成膜に必要な溶媒の全量である。
【００７０】
カーボンナノチューブは、５００μｍ以上の長尺のままの状態でほかの材料と調合した。
【００７１】
撹拌工程では、１０００ｒｐｍでスターラを回転させて、１時間連続して撹拌を行った。
【００７２】
（２）成膜工程
キャスト法により、基材上に、超音波分散処理を経た液体を１５００μｌずつ滴下して、厚さ約５０μｍ、一辺２５ｍｍの平面視正方形の膜（シート）を形成し、これを５０°Ｃに維持したホットプレート上に２４時間載置して加熱し、さらに、８０°Ｃに維持された真空チャンバ−内で乾燥させた。以上の工程により膜状の電極層を得た。
【００７３】
（粘度測定）
図３は、実施例１に係る高分子アクチュエータ素子の第１の撹拌工程における撹拌中の物質の粘度（単位ｃＰ（ポアズ））の変化を示すグラフである。粘度の測定は、常温下において振動式粘度計によって行った。
【００７４】
図３から分かるように、撹拌中の物質の粘度は、撹拌開始から上昇し、極大値を超えた後は徐々に低下する。写真観察結果およびアクチュエータの特性から、この粘度が極大値の約２．５分の１（約１００ｃＰ）以下になった場合に、カーボンナノチューブが十分に短尺化され、カーボン材料とのネットワークが形成されたものと判断する。
【００７５】
図４は、実施例１〜２と比較例１〜３についての、変位量、応答性、及び発生力の測定結果を示すグラフである。変位量（Ｏｐ）の測定（単位ｍｍ）は、図１の電解質層２の先端部７について、変位のない基準状態（図１の実線）に対して上方向（図１の破線）に変位したときの変位量を測定した。応答性の測定（単位ｍｍ／秒）は、高分子アクチュエータ素子１に２Ｖ、５０ｍＨｚの交流電圧を印加したときの単位時間あたりの変位量として測定した。発生力（単位ｇｆ）は、図１に示す基準状態の高分子アクチュエータ素子に駆動電圧を印加して変位するときの力である。
【００７６】
図４に示すように、実施例１〜２の高分子アクチュエータ素子は、比較例１〜３の高分子アクチュエータ素子に比べて、変位量及び発生量が大きくなっており、さらに応答性も向上していることが分かった。これは、比較例１〜３の素子に比べて実施例１の高分子アクチュエータ素子の方が、カーボンナノチューブが短尺化されネットワークが十分形成されており、ネットワーク中をイオンが移動しやすいためであると考えられる。
【００７７】
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上のように、本発明に係る高分子アクチュエータ素子用電極層の製造方法、及び、高分子アクチュエータ素子の製造方法は、変位量、応答性、発生力などの基本特性の向上に有用である。
【符号の説明】
【００７９】
１    高分子アクチュエータ素子
２    電解質層
３、４  電極層
５    基端部
６    固定指示部
７    先端部
【図１】
2015186300.tif 000003
【図３】
2015186300.tif 000004
【図４】
2015186300.tif 000005
【図２】
2015186300.tif 000006