(57)【要約】【課題】常温常圧もしくは０℃以下の開放系であっても長期間駆動することができる高分子アクチュエータ素子を提供する。また、常温常圧の開放系に長期間放置しても初期の屈曲量または変位量とほぼ同等を示すことができる高分子アクチュエータ素子を提供する。さらには、上記高分子アクチュエータ素子の駆動方法を提供する。【解決手段】金属電極と高分子電解質を含む電解質とを含む高分子アクチュエータ素子であって、上記金属電極が対を形成することができるように形成され、上記金属電極が上記電解質と接し、上記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、上記電解質が上記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする高分子アクチュエータ素子。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属電極と高分子電解質を含む電解質とを含む高分子アクチュエータ素子であって、
前記金属電極が対を形成することができるように形成され、
前記金属電極が前記電解質と接し、
前記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、
前記電解質が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする高分子アクチュエータ素子。
【請求項２】
前記ポリエーテル化合物の凝固点または軟化点が０℃以下である請求項１に記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項３】
前記ポリエーテル化合物がポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、および／またはそれらの類縁化合物である請求項１または２に記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項４】
前記電解質中にさらにイオン性液体を含む請求項１〜３のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項５】
前記イオン性液体が、
テトラアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリウムイオン、ピロリニウムイオン、ピロリジニウムイオン、およびピペリジニウムイオンからなる群より少なくとも一種選ばれたカチオンと、
ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＡｌＣｌ４−、ＣｌＯ４−、および下記式（Ｉ）で示されるスルホニウムイミドアニオンからなる群より少なくとも一種選ばれたアニオンとの組合せからなる塩を含む請求項４に記載の高分子アクチュエータ素子。
（ＣｎＦ（２ｎ＋１）ＳＯ３）（ＣｍＦ（２ｍ＋１）ＳＯ２）Ｎ−    （Ｉ）
[上記式（Ｉ）において、ｎおよびｍは任意の整数である。]
【請求項６】
前記電解質がイオン交換樹脂と前記ポリエーテル化合物とを含む高分子ゲル電解質である請求項１〜５のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項７】
前記高分子アクチュエータ素子が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態にあり、前記高分子アクチュエータ素子の膨潤度が３〜２００％である請求項１〜６のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項８】
可撓性を有する樹脂で被覆されている請求項１〜７のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子の駆動方法。
【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およびその駆動方法に関する。より詳細には、本発明は、イオン交換樹脂を含む電解質と接するように形成された対の金属電極に電圧を印加することにより変位ないし変形させることによりアクチュエータ素子として機能する高分子アクチュエータ素子およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の高分子アクチュエータ素子としては、イオン交換樹脂成形品と上記イオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態で形成された金属電極とを備え、上記イオン交換樹脂成形品の含水状態において、上記金属電極間に電位差を設けて、イオン交換樹脂成形品に変位ないし変形を生じさせることによりアクチュエータ素子として機能する高分子アクチュエータ素子が提供されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
これらの高分子アクチュエータ素子は軽量であってかつ柔軟であることから、カテーテル等の医療用デバイスの導入部等として好適に用いることが期待されている。また、上記高分子アクチュエータ素子は軽量でかつ構成が簡単であることから、種々の駆動装置や押圧装置としての応用が期待される。
【０００４】
上記高分子アクチュエータ素子は、ナトリウムイオンや４級アンモニウムイオンなどのイオンを含む水溶液中では、一対の金属電極に電圧を印加することにより大きな変位ないし変形を長期間維持することも可能である。しかし、水溶液中から上記高分子アクチュエータ素子を取り出し空気中に上記高分子アクチュエータ素子を設置した状態では、電解質媒体としての水が経時で蒸発してしまうため、経時的に電荷のキャリアであるイオンの移動を生じなくなってしまう。このように、水や水溶液を電解質媒として用いている上記高分子アクチュエータ素子では、被覆無しに空気に曝した状態では初期の駆動（変位量）を１時間も維持することができないことが判明した。
【０００５】
一方、上記高分子アクチュエータ素子は、屈曲ないし変位をするために各種機器における駆動装置に用いることが期待されている。しかしながら、上述のように上記高分子アクチュエータ素子では初期の変位量（駆動性能）を１時間も維持することができないために、水溶液中以外での環境下での駆動は実質的にいまだ困難である。このため、上記高分子アクチュエータ素子を各種機器の駆動装置に用いる場合においては、いまだ用途に制限がある。
【０００６】
また、上記高分子アクチュエータ素子を可撓性を有する高分子で被覆して素子からの水の蒸発を防止した場合であっても、上記高分子アクチュエータ素子の駆動などにより被覆層にひびやワレなどが生じると、水が上記高分子アクチュエータ素子から経時で蒸発してしまう。そのため、上記高分子アクチュエータ素子は、被覆層を設けない場合には常温常圧の開放系では２０分程度しか初期の駆動性能を維持することができず、被覆層を設けた場合であっても反復駆動させることなどにより被覆層のひびやワレの発生により数時間程度で初期の駆動性能から大きく低下してしまうことが判明した。このため、上記高分子アクチュエータ素子を被覆した場合であっても、駆動に際しては被覆樹脂のひびやワレが無いことを確認しながら駆動させなければならず、特に長期間用いる用途には特に大きな問題となる。さらには、従来の水媒体系の高分子アクチュエータ素子では水の凝固点以下での使用が困難となる問題もあった。
【０００７】
【特許文献１】特許第２９６１１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明の目的は、常温常圧もしくは０℃以下の開放系（大気中）であっても長期間駆動することができる高分子アクチュエータ素子を提供することである。また、本発明の目的は、常温常圧の開放系に長期間放置しても初期の屈曲量または変位量とほぼ同等を示すことができる高分子アクチュエータ素子を提供することである。さらには、本発明の目的は、上記高分子アクチュエータ素子の駆動方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記の目的を達成するため、高分子アクチュエータ素子の構成について鋭意検討した結果、下記の高分子アクチュエータ素子を用いることにより上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の高分子アクチュエータ素子は、金属電極と高分子電解質を含む電解質とを含む高分子アクチュエータ素子であって、
前記金属電極が対を形成することができるように形成され、
前記金属電極が前記電解質と接し、
前記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、
前記電解質が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする。
【００１１】
本発明によると、実施例の結果に示すように、上記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含むことにより、常温常圧もしくは０℃以下の開放系であっても長期間駆動することができる高分子アクチュエータ素子、また、常温常圧の開放系に長期間放置しても初期の屈曲量または変位量とほぼ同等を示すことができる高分子アクチュエータ素子となる。上記高分子アクチュエータ素子がかかる特性を発現する理由の詳細は明らかではないが、上記ポリエーテル化合物の拡散性、粘度、イオンの解離のしやすさ、誘電率などがバランスよく作用することにより、本発明における優れた効果を奏すると推測される。
【００１２】
なお、従来の高分子電解質においては、電解質の媒体として高分子量化合物（高分子化合物）が用いられることは皆無であった。これは高分子化合物を媒体として用いることにより、高分子化合物の分子鎖が高分子電解質（イオン交換樹脂）に絡まってしまうことや、媒体が高分子量化にすることによりイオンの動きを阻害してしまうことなどのためである。しかしながら、本発明においては、上記ポリエーテル化合物を含む高分子アクチュエータ素子を用いることにより、従来の特に水（または水溶液）を媒体とする電解質の場合に比べて、常温常圧の開放系であっても長期間、初期の屈曲量または変位量を維持して駆動することができるものとなる。また、本発明の高分子アクチュエータ素子は、駆動させるために電圧を３．０Ｖより高い特定の電圧を金属電極に印加しても、溶媒の電気分解が生じることがないため、気泡も発生しない。
【００１３】
また、本発明においては、上記ポリエーテル化合物がポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、および／またはそれらの類縁化合物であることが好ましい。これらのポリエーテル化合物を用いることにより、特に外気の湿度に大きな影響を受けることなく長期間、初期の屈曲量または変位量を維持することができるものとなる。これは、上記ポリエーテル化合物の有する吸水性が何らかの好適な寄与をしているものと推測している。
【００１４】
また、本発明においては、上記ポリエーテル化合物の凝固点または軟化点が０℃以下であることが好ましい。これらのポリエーテル化合物を用いることにより、特に外気が０℃以下の場合でもより確実に長期間駆動することができるものとなる。
【００１５】
一方、本発明においては、上記電解質中にさらにイオン性液体を含むことができる。
【００１６】
また、上記イオン性液体としては、
テトラアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリウムイオン、ピロリニウムイオン、ピロリジニウムイオン、およびピペリジニウムイオンからなる群より少なくとも一種選ばれたカチオンと、
ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＡｌＣｌ４−、ＣｌＯ４−、および下記式（Ｉ）
で示されるスルホニウムイミドアニオンからなる群より少なくとも一種選ばれたアニオンとの組合せからなる塩を含ものが好ましい。
（ＣｎＦ（２ｎ＋１）ＳＯ３）（ＣｍＦ（２ｍ＋１）ＳＯ２）Ｎ−    （Ｉ）
[上記式（Ｉ）において、ｎおよびｍは任意の整数である。]。
【００１７】
さらに、上記電解質がイオン交換樹脂と上記ポリエーテル化合物とを含む高分子ゲル電解質であることが好ましい。
【００１８】
他方、本発明においては、上記高分子アクチュエータ素子が上記ポリエーテル化合物により膨潤した状態にあり、上記高分子アクチュエータ素子の膨潤度が３〜２００％であることが好ましい。なお、本発明における高分子アクチュエータ素子の膨潤度とは、上記高分子電解質が乾燥した状態での高分子アクチュエータ素子の厚さに対する、上記高分子電解質が膨潤した状態での厚さの増加率（％）をいうものとする。
【００１９】
また、上記高分子アクチュエータ素子は可撓性を有する樹脂で被覆されていてもよい。
【００２０】
本発明の高分子アクチュエータ素子は上述のような作用効果を奏するため、変位もしくは屈曲の変位を生じるアクチュエータ素子として、多種多様の実用的用途に容易に用いることができる。特に、上記高分子アクチュエータ素子は長期間の駆動を必要とする用途に好適である。また、上記高分子アクチュエータ素子を、屈曲運動を直線的な運動に変換する装置と組合せることにより、直線的な変位を生じるアクチュエータとすることもできる。直線的な変位もしくは屈曲の変位を生じるアクチュエータは、直線的な駆動力を発生する駆動部、または円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部として用いることができる。さらに、上記アクチュエータは、直線的な動作をする押圧部として用いることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
本発明の高分子アクチュエータ素子は、金属電極と高分子電解質を含む電解質とを含む高分子アクチュエータ素子であって、
前記金属電極が対を形成することができるように形成され、
前記金属電極が前記電解質と接し、
前記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、
前記電解質が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする。
【００２３】
上記高分子アクチュエータ素子は、上記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含むことによって、常温常圧もしくは０℃以下の開放系であってもアクチュエータ素子の屈曲量または変位量の経時による変化が生じにくい。そのため、上記高分子アクチュエータ素子は、溶液の外部、すなわち開放系である空気中での駆動も可能であり、しかも電解質の媒体溶液の蒸発がほとんど無いので長期間の駆動に好適である。
【００２４】
本発明の高分子アクチュエータ素子に含まれる常温常圧下で液状のポリエーテル化合物は、上記電解質中に含まれる。上記電解質中に上記有機化合物が含まれることにより、上記アクチュエータ素子は、常温常圧下で被覆無しでの１日後においても、膨潤状態の変化を少なく保つことができ、ひいては屈曲量または変位量の低下が少ないものとなる。また、上記ポリエーテル化合物を含むことにより電解質が膨潤した状態となり、上記高分子アクチュエータ素子の屈曲もしくは変位を容易に行うことができる。
【００２５】
上記ポリエーテル化合物は、常温常圧下で液状であれば、特に限定されるものではない。上記ポリエーテル化合物は、溶媒としての機能も有することが好ましい。上記ポリエーテル化合物としては、電荷のキャリアとなるイオンを含む塩の溶媒となることができるポリエーテル化合物、または電荷のキャリアとなることができるポリエーテル化合物であればよい。これらのポリエーテル化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。
【００２６】
上記ポリエーテル化合物は、アルキレンオキシド（オキシアルキレン）ユニットなどのエーテル構造を繰り返し単位として有する化合物であれば、特に限定されるものではないが、なかでも、エチレンオキシド（オキシエチレン）ユニットやプロピレンオキシド（オキシプロピレン）などを繰り返し単位として有する化合物であることがより好ましい。
【００２７】
上記ポリエーテル化合物としては、アルキレンオキシド（オキシアルキレン）ユニットなどのオキシアルキレン単位の付加モル数（繰り返し単位数）を３単位以上繰り返す構造を有するものがあげられ、これらを直線状または分岐状に高分子量化したホモポリマーおよびコポリマー、ならびにこれらの高分子構造を含む化合物およびこれらの類縁体やエーテル型界面活性剤、エーテル型可塑剤があげられる。
【００２８】
より具体的には、上記ポリエーテル化合物としては、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコールとポリプロピレングリコールの共重合体（ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール）などのポリアルキレングリコール、ポリオキシエチレンラウリル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンメチルグルコシド、ポリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサエート、テトラエチレングリコールジ−２−エチルヘキサエート、ポリエーテルオールのエステル化合物、およびこれらの類縁体があげられる。なかでも特に、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、および／またはそれらの類縁化合物などを用いることが好ましい。
【００２９】
上記ポリアルキレングリコールとしては、より具体的には、たとえば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレングリコールの共重合体（ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール）としては、たとえば、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールのブロック共重合体、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールのブロック共重合体、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールのブロック共重合体、ポリプロピレングリコール−ポリエチレングリコールのランダム共重合体などをあげることができる。また、グリコール鎖の末端は、水酸基のままであっても、アルキル基、フェニル基などで置換されていてもよい。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。
【００３０】
上記エーテル型界面活性剤としては、たとえば、ポリオキシエチレンラウリル硫酸トリエタノールアミン、ポリオキシエチレンラウリル硫酸ナトリウムなどのポリオキシアルキレンアルキルエーテル硫酸エステル塩類などをあげることができる。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。
【００３１】
また、上記ポリエーテル化合物のオキシアルキレン単位の付加モル数（繰り返し単位数）としては、イオンとの相互作用の観点から、３〜１００が好ましく、３〜３０がより好ましく、３〜１０がより好ましい。オキシアルキレン単位の付加モル数が３未満であると、電解質中の媒体の揮発性が大きくなることや吸湿性が低下することなどから経時による駆動性能の維持が困難となる場合がある。
【００３２】
また、上記ポリエーテル化合物の分子量としては、常温常圧下で液状であれば特に限定されないが、数平均分子量が１０００以下のものが好適に用いられ、２００〜８００のものがより好適に用いられ、３００〜６００のものがさらに好適に用いられる。数平均分子量が１０００を超えると、常温常圧下で固化してしまう場合があり好ましくない。数平均分子量はＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー）により測定して得られたものをいう。
【００３３】
上記ポリエーテル化合物は単独で用いてもよいし、また２種以上を混合して使用してもよいが、配合量としては、電解質溶媒全量１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部であることが好ましく、０．０５〜５重量部であることがより好ましく、０．１〜１重量部であることがさらに好ましい。０．０１重量部未満であると十分な耐久性が得られず、１０重量部を超えると上記ポリエーテル化合物がブリードする場合がある。上記ポリエーテル化合物を電解質中に含むことにより、上記高分子アクチュエータ素子を密閉しない状態であっても、１日後に（変位・角度）１８０°以上の屈曲を行うことができる。
【００３４】
また、従来の高分子アクチュエータ素子は、比較的低い電圧である１．２Ｖの印加電圧では、たとえば角度が２７０°以上の屈曲を生じさせようとすると、イオン交換樹脂との界面における金属電極の表面積を大きくするため、製造時に複雑な前処理を施す必要がある。しかし、本発明の高分子アクチュエータ素子は、３．０Ｖより大きい特定の電圧を印加しても水の電気分解による気体の発生が一定時間ほとんど無い場合がある。このような条件において用いる場合には、本発明の高分子アクチュエータ素子は、より簡単に電極を形成することができるので、製造が容易である。なお、本願において、屈曲ないし変位の程度を表す角度（°）は、高分子アクチュエータ素子の先端における屈曲ないし変位凸面の接線方向と重力方向とのなす角（変位角）を測定することにより求められるものである。
【００３５】
一方、本発明においては、上記電解質中にさらにイオン性液体を含むことができる。
【００３６】
上記イオン性液体は、常温溶融塩とも呼ばれるものであり、室温（２５℃程度）での蒸気圧がほとんどない。そのため、上記高分子電解質が上記ポリエーテル化合物およびイオン性液体で膨潤した状態である本発明の高分子アクチュエータ素子は、１ヶ月程度の長期間でも初期とほぼ同等の屈曲または変位をすることができる。
【００３７】
また、上記イオン性液体は、特に限定されないで用いることができる。なかでも、上記イオン性液体が、テトラアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオンなどのイミダゾリウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリウムイオン、ピロリニウムイオン、ピロリジニウムイオン、およびピペリジニウムイオンからなる群より少なくとも一種選ばれたカチオンと、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＡｌＣｌ４−、ＣｌＯ４−、および下記式（Ｉ）で示されるスルホニウムイミドアニオンからなる群より少なくとも一種選ばれたアニオンとの組合せからなる塩を含むことが好ましい。これらのイオン性液体は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。
（ＣｎＦ（２ｎ＋１）ＳＯ３）（ＣｍＦ（２ｍ＋１）ＳＯ２）Ｎ−    （Ｉ）
[上記式（Ｉ）において、ｎおよびｍは任意の整数である。]。
【００３８】
上記テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、たとえば、トリメチルプロピルアンモニウム、トリメチルヘキシルアンモニウム、テトラペンチルアンモニウムなどをあげることができる。
【００３９】
上記イミダゾリウムカチオンとしては、たとえば、ジアルキルイミダゾリウムイオンおよび／またはトリアルキルイミダゾリウムイオンなどをあげることができる。より具体的には、上記イミダゾリウムカチオンとしては、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−プロピル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムイオン、１，３−ジメチルイミダゾリウムイオン、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１，２，３−トリメチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−エチルイミダゾリウムイオン、１，２−ジメチル−３−プロピルイミダゾリウムイオン、１−ブチル−２，３−ジメチルイミダゾリウムイオンなどをあげることができる。
【００４０】
上記アルキルピリジニウムイオンとしては、たとえば、Ｎ−メチルピリジニウムイオン、Ｎ−エチルピリジニウムイオン、Ｎ−プロピルピリジニウムイオン、Ｎ−ブチルピリジニウムイオン、１−エチル−２−メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−４−メチルピリジニウムイオン、１−ブチル−２，４−ジメチルビリジニウムイオンなどをあげることができる。
【００４１】
上記ピロリウムカチオンとしては、たとえば、１，１−ジメチルピロリウムイオン、１−エチル−１−メチルピロリウムイオン、１−メチル−１−プロピルピロリウムイオン、１−ブチル−１−メチルピロリウムイオンなどをあげることができる。
【００４２】
上記ピラゾリウムカチオンとしては、たとえば、１，２−ジメチルピラゾリウムイオン、１−エチル−２−メチルピラゾリウムイオン、１−プロピル−２−メチルピラゾリウムイオン、１−ブチル−２−メチルピラゾリウムイオンなどをあげることができる。
【００４３】
上記ピロリニウムカチオンとしては、たとえば、１，２−ジメチルピロリニウムイオン、１−エチル−２−メチルピロリニウムイオン、１−プロピル−２−メチルピロリニウムイオン、１−ブチル−２−メチルピロリニウムイオンなどをあげることができる。
【００４４】
上記ピロリジニウムカチオンとしては、たとえば、１，１−ジメチルピロリジニウムイオン、１−エチル−１−メチルピロリジニウムイオン、１−メチル−１−プロピルピロリジニウムイオン、１−ブチル−１−メチルピロリジニウムイオンなどをあげることができる。
【００４５】
上記ピベリジニウムカチオンとしては、たとえば、１，１−ジメチルピペリジニウムイオン、１−エチル−１−メチルピペリジニウムイオン、１−メチル−１−プロピルピペリジニウムイオン、１−ブチル−１−メチルピペリジニウムイオンなどをあげることができる。
【００４６】
上記イオン性液体は、上記アニオンと上記カチオンとの組み合わせが特に限定されるものではないが、たとえば、１−メチル−３−エチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホイミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）、１−メチル−３−イミダゾリウムテトラフルオロボレート（ＥＭＩＢＦ４）、１−メチル−３−イミダゾリウムヘキサフルオロリン酸（ＥＭＩＰＦ６）、トリメチルプロピルアンモニウムトリフルオロメタンスルホイミド、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボレート、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムヘキサフルオロリン酸、１−へキシル−３−メチルイミダゾリウムトリフルオロメタンスルホイミドなどを用いることができる。
【００４７】
本発明の高分子アクチュエータ素子において、上記高分子電解質が上記ポリエーテル化合物および上記イオン性液体を含むことにより、上記高分子電解質が上記ポリエーテル化合物および上記イオン性液体で膨潤した状態となったゲル電解質とすることができる。上記高分子電解質を用いることにより、大気圧下（常温常圧下もしくは０℃以下）で１２ヶ月程度放置しても上記高分子アクチュエータ素子は駆動することができる。さらに、上記ポリエーテル化合物および上記イオン性液体を含むゲル電解質は可撓性があり高濃度の電解質を保持することが可能であることから、アクチュエータ素子およびキャパシタの電解質として好適である。
【００４８】
上記イオン交換樹脂と上記ポリエーテル化合物（および上記イオン性液体）とを含む高分子電解質は、その製造方法は特に限定されるものではないが、たとえば、上記ポリエーテル化合物中に上記イオン性液体を０．００１〜１０，０００重量％含む混合溶液にイオン交換樹脂を浸漬し、室温にて、寸法もしくは重量の変化がなくなるまで放置することにより、容易に得ることができる。
【００４９】
一方、本発明の高分子アクチュエータ素子は、金属電極と高分子電解質とを含み、上記金属電極が対を形成することができるように形成され、上記金属電極が電解質と接する高分子アクチュエータ素子であって、上記金属電極を複数備えた構造を有している。また、上記アクチュエータ素子は、イオン交換樹脂層を挟んで両側に電極層を１つずつ備えても良く、両側もしくは片側に電極層を複数備えていてもよい。上記アクチュエータ素子の具体的な構造としては、たとえば、一対の電極層がイオン交換樹脂層を挟んで電極対を形成したアクチュエータ素子を用いることもできるし、管状のイオン交換樹脂の外側面および／または内側面の表面上に複数の金属電極を備えていてもよい。
【００５０】
上述の電極層がイオン交換樹脂を挟んで電極対を形成した高分子アクチュエータ素子としては、公知の方法により得ることができる。たとえば、膜状、板状、もしくは管状の形状を有するイオン交換樹脂有体物に無電解メッキをすることによって、イオン交換樹脂有体物表面またはイオン交換樹脂有体物表面から内側の範囲に金属層を形成させ、上記金属層金属を電極層として用いることで、上記高分子アクチュエータ素子である金属−イオン交換樹脂接合体を得ることもできる。
【００５１】
上記無電解メッキとしては、たとえば、以下にあげる無電解メッキ方法を好適に用いることができる。イオン交換樹脂を水中に浸漬して膨潤させた状態で、イオン交換樹脂に白金錯体や金錯体等の金属錯体を吸着させる吸着工程を行う。次いで吸着された金属錯体を還元剤により還元させ金属を析出させる還元工程を行い、さらに上記還元工程後に必要に応じて還元剤を洗浄除去する洗浄工程を行ってもよい。
【００５２】
上述の無電解メッキでは、電極である金属層を通電や屈曲ないし変位に充分な厚さとするために、吸着工程、還元工程および洗浄工程を１サイクルとして繰り返し行うことができる。このようにして得られた高分子アクチュエータ素子は、イオン交換樹脂の内部方向に電極層が成長して電極が形成され、イオン交換樹脂と電極層との界面において、電極層の断面がフラクタル状の構造を形成しているので、上記電極層と上記イオン交換樹脂層との界面で大きな電気二重層を持つことができる。さらに、上記電極層がイオン交換樹脂層の内部方向にフラクタル状の構造を形成していることによりアンカー効果が働くため、上記イオン交換樹脂接合体は繰り返し曲げることに対する耐久性を有する。
【００５３】
本発明の高分子アクチュエータ素子の電解質に含まれるイオン交換樹脂は、特に限定されるものではなく、公知のイオン交換樹脂を用いることができる。たとえば、上記イオン交換樹脂として陽イオン交換樹脂を用いる場合には、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの親水性官能基を導入したものを用いることができる。このような樹脂としては．たとえばパーフルオロスルホン酸樹脂（商品名「Ｎａｆｉｏｎ」、ＤｕＰｏｎｔ社製）、パーフルオロカルボン酸樹脂（商品名「フレミオン」、旭硝子社製）、ＡＣＩＰＬＥＸ（旭化成工業社製）、ＮＥＯＳＥＰＴＡ（トクヤマ社製）などを用いることができる。これらのイオン交換樹脂は単独で使用してもよく、また２種以上を併せて使用してもよい。
【００５４】
また、上記イオン交換樹脂の厚み（膨潤時）は、通常０．０１〜１０ｍｍで用いられるが、０．０２〜５ｍｍであることがより好ましく、０．０５〜１ｍｍであることがさらに好ましい。上記イオン交換樹脂の厚みが１０ｍｍ以上となると電極間の距離が広がりすぎてしまう場合があり好ましくない。
【００５５】
また、上述の無電解メッキの吸着工程に用いられる金属錯体溶液は、還元により形成される金属層が電極層として機能することができる金属の錯体を含むものであれば、特に限定されない。
【００５６】
上記金属錯体としては、イオン化傾向の小さい金属が電気化学的に安定であることから、金錯体、白金錯体、パラジウム錯体、ロジウム錯体、またはルテニウム錯体等の金属錯体を使用することが好ましい。また、析出した金属が電極として使用されるため、通電性が良好で電気化学的な安定性に富んだ貴金属からなる金属錯体が好ましく、さらに電気分解が比較的起こりにくい金からなる金錯体がより好ましい。
【００５７】
また、上記金属錯体溶液に用いられる溶媒は特に限定されるものではないが、金属塩（金属錯体）の溶解が容易であってかつ取り扱いが容易であることから、上記溶媒として水を主成分とすることが好ましい。より具体的には、上記金属錯体溶液としては、金属錯体水溶液であることが好ましく、特に金錯体水溶液または白金錯体水溶液であることがより好ましく、金錯体水溶液がさらに好ましい。
【００５８】
上述の無電解メッキの還元工程に用いられる還元剤としては、イオン交換樹脂に吸着される金属錯体溶液に使用される金属錯体の種類に応じて、その種類を適宜選択して使用することができる。上記還元剤としては、たとえば、亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム、亜リン酸、次亜リン酸ナトリウム等を用いることができる。これらの還元剤は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。
【００５９】
また、上記還元剤は析出させる金属種によって、適宜選択することもできる。還元により析出させる金属がニッケルまたはコバルトの場合には、還元剤として、たとえば、ホスフィン酸ナトリウム、ジメチルアミノボラン、ヒドラジン、テトラヒドロホウ酸カリウムなどを用いることができる。還元により析出させる金属がパラジウムの場合には、還元剤として、たとえば、ホスフィン酸ナトリウム、ホスホン酸ナトリウム、テトラヒドロホウ酸カリウムなどを用いることができる。還元により析出させる金属が銅の場合には、還元剤として、たとえば、ホルマリン、ホスホン酸ナトリウム、テトラヒドロホウ酸カリウムなどを用いることができる。還元により析出させる金属が銀または金の場合には、還元剤として、たとえば、ジメチルアミノボラン、テトラヒドロホウ酸カリウムなどを用いることができる。還元により析出させる金属が白金の場合には、還元剤として、たとえば、ヒドラジン、テトラヒドロホウ酸ナトリウムなどを用いることができる。還元により析出させる金属が錫の場合には、還元剤として、たとえば、三塩化チタンを用いることができる。さらに、還元剤は、上記の種類に限られるものではなく、白金黒などの触媒と共に用いられる水素、ＨｇＳ、ＨＩやＩ−などの非金属の酸またはイオン、Ｎａ（Ｈ２ＰＯ２）やＮａ２Ｓ２Ｏ３などの低級酸素酸塩、ＣＯやＳＯ２などの低級酸化物、Ｌｉ、Ｎａ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｆｅ（ＩＩ）、Ｓｎ（ＩＩ）、Ｔｉ（ＩＩＩ）、Ｃｒ（ＩＩ）などのイオン化傾向の大きい金属またはそれらのアマルガムおよび低原子価金属塩、ＡｌＨ〔（ＣＨ３）２ＣＨＣＨ２〕２や水素化リチウムアルミニウムなどの水素化物、ジイミド、ギ酸、アルデヒド、糖類およびＬ−アスコルビン酸などを適宜用いることもできる。
【００６０】
上記還元剤は、上述のように還元される金属種に応じて適宜選択することもできるが、さらにはメッキの成長速度、析出した金属の粒子サイズ、フラクタル構造の金属電極とイオン交換樹脂の接触面積、電極構造ならびにメッキ後の樹脂の可撓性を調製するために、適宜還元剤の種類を選択して用いることができる。また、還元工程における還元浴を好ましいｐＨとするために、上記還元剤の種類を適宜選択してもよい。
【００６１】
また、上記還元剤溶液の濃度は、金属錯体の還元により析出させる金属量を得ることができるのに十分な量の還元剤を含んでいれば特に限定されるものではないが、通常の無電解メッキにより電極を形成する場合に用いられる金属塩溶液と同等の濃度を用いることも可能である。また、還元剤溶液中にはイオン交換樹脂の良溶媒を含むことができる。さらには、金属錯体を還元する際に、必要に応じて酸またはアルカリを添加してもよい。
【００６２】
本発明の高分子アクチュエータ素子は、対を形成することができるように形成された金属電極と接する電解質の内部に溶媒と塩とを含むものである。上記高分子アクチュエータ素子が屈曲ないし変位をすることができるように、上記高分子アクチュエータ素子は柔軟性が有ることが好ましい。本発明においては、上記柔軟性を得るために、上記イオン交換樹脂が常温常圧で液状のポリエーテル化合物により膨潤した状態であることが必要である。
【００６３】
上記膨潤の程度（膨潤度）については、特に限定されるものではないが、上記高分子アクチュエータ素子の膨潤度は、３〜２００％であることが好ましく、５〜１００％であることがより好ましく、１０〜６０％であることがさらに好ましい。上記膨潤度が３％未満である場合には、変位屈曲性能が劣る場合がある。一方、上記膨潤度が２００％よりも大きい場合にも、変位屈曲性能が劣り、さらには大きく引張り強度が低下する場合がある。なお、上記ポリエーテル化合物は電解質中に含まれるが、電極層が多孔性の電極である場合には、上記溶媒の一部が塩とともに、上記金属電極層に含まれてもよい。
【００６４】
また、上記電解質はイオン交換樹脂層を上記ポリエーテル化合物または上記ポリエーテル化合物含有溶液の液中に浸漬することや、上記溶液をさらに加熱して浸漬することなどにより得ることができる。たとえば、上記高分子アクチュエータ素子がイオン交換樹脂に無電解メッキを施すことにより金属電極が形成された素子である場合には、上記イオン交換樹脂を上記ポリエーテル化合物または上記ポリエーテル化合物含有溶液の液中に直接浸漬する手法や溶媒置換する手法などにより、イオン交換樹脂が上記有機化合物により膨潤した状態の素子を得ることができる。
【００６５】
上記ポリエーテル化合物含有溶液としては、上記ポリエーテル化合物を有機溶媒または水等と適宜混合したものがあげられる。上記ポリエーテル化合物と混合する溶媒は特に限定されないが、常温常圧下で経時的に揮発しにくい溶媒が好ましい。また、たとえば、水等の常温常圧下で経時的に揮発しやすい溶媒を混合溶媒として用いた場合であっても、上記水等の溶媒が揮発後も上記ポリエーテル化合物が電解質中の溶媒として残存して電解質媒として機能しうることから、常温常圧の開放系に長時間放置してもその後の初期の屈曲量または変位量とほぼ同等を示すことができると推測される。
【００６６】
また、上記ポリエーテル化合物含有溶液を用いる場合には、上記溶液中において上記ポリエーテル化合物が０．１〜９９重量％であることが好ましく、３〜９８重量％含まれることがより好ましく、１０〜９５重量％含まれることがさらに好ましい。
【００６７】
さらに、上記溶媒置換する手法としては、たとえば、あらかじめ膨潤用溶媒でイオン交換樹脂を膨潤させ、次いで上記ポリエーテル化合物または上記ポリエーテル化合物含有溶液を置換させる手法があり、上記方法により本発明の電解質を得ることができる。また、上記膨潤用溶媒として用いた上記ポリエーテル化合物含有溶液を素子内に残存させそのまま使用してもよい。この手法は上記ポリエーテル化合物または上記ポリエーテル化合物含有溶液の液中においても上記イオン交換樹脂が膨潤しない場合などに用いることが好ましい。なお、上記膨潤用溶媒は、イオン交換樹脂を膨潤させることが可能であり、次いで上記ポリエーテル化合物または上記ポリエーテル化合物含有溶液と置換が可能な溶媒であれば特に限定されない。また、本発明においては、上述の膨潤には無限膨潤を含まない。
【００６８】
上記電解質の内部に含まれる塩は、上記の常温常圧で液状のポリエーテル化合物に溶解できるものであれば特に限定されるものではない。上記高分子電解質がカチオンと対イオンを形成する場合には、１〜３価のカチオンの塩を用いることができ、なかでも、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｌｉ＋等の１価のカチオンを用いることが大きな屈曲もしくは変位をすることができるため好ましい。また、特に上記カチオンの塩を用いる場合、イオン半径の大きなアルキルアンモニウムイオンを用いることが、より大きな屈曲もしくは変位を可能としうるため、より好ましい。
【００６９】
上記アルキルアンモニウムイオンとしては、ＣＨ３Ｎ＋ＣＨ３、Ｃ２Ｈ５Ｎ＋Ｈ３、（ＣＨ３）２Ｎ＋Ｈ２、（Ｃ２Ｈ５）２Ｎ＋Ｈ２、（ＣＨ３）３Ｎ＋Ｈ、（Ｃ２Ｈ５）３Ｎ＋Ｈ、（ＣＨ３）４Ｎ＋、（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ＋、（Ｃ３Ｈ７）４Ｎ＋、（Ｃ４Ｈ９）４Ｎ＋、Ｈ３Ｎ＋（ＣＨ２）４Ｎ＋Ｈ３、ＣＨ２＝ＣＨＣＨ２Ｎ＋ＨＣＨ３、Ｈ３Ｎ＋（ＣＨ２）４Ｎ＋Ｈ２（ＣＨ２）４Ｎ＋Ｈ３、ＣＨ≡ＣＣＨ２Ｎ＋Ｈ２、ＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２Ｎ＋Ｈ３、Ｈ３Ｎ＋（ＣＨ２）５ＯＨ、Ｈ３Ｎ＋ＣＨ（ＣＨ２ＯＨ）２、（ＨＯＣＨ２）２Ｃ（ＣＨ２Ｎ＋Ｈ３）２、Ｃ２Ｈ５ＯＣＨ２ＣＨ２Ｎ＋Ｈ３、およびその他脂肪族炭化水素を置換基として備えるアンモニウムイオン、ならびに脂環式の環状炭化水素をも有するアンモニウムイオン等をあげることができる。これらのイオンは単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。
【００７０】
上記塩としては、より具体的には、たとえば、１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラート、テトラメチルアンモニウムクロリド、テトラエチルアンモニウム酢酸塩、Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドなどをあげることができる。これらの化合物は単独で使用してもよく、また２種以上を混合して使用してもよい。
【００７１】
また、上記塩の含有濃度としては、イオン交換樹脂の官能基と等量以上の濃度として含まれていれば特に限定されないが、より十分な屈曲ないし変位を得るためには、０．０１〜１０ｍｏｌ／ｌであることが好ましく、０．０２〜３．０ｍｏｌ／ｌであることがより好ましく、０．０５〜１．０ｍｏｌ／ｌであることがさらに好ましい。なお、イオン性液体を用いる場合には、上記塩を用いなくてもよいが、適宜併用してもよい。
【００７２】
本発明の高分子アクチュエータ素子は、上記ポリエーテル化合物を含むため、樹脂等による被覆なしに長期間駆動することができるが、さらに可撓性を有する樹脂で電解質等が被覆されてもよい。
【００７３】
上記可撓性を有する樹脂としては、特に限定されるものではないが、たとえば、ポリウレタン樹脂および／またはシリコーン樹脂をあげることができる。
【００７４】
上記ポリウレタン樹脂としては、たとえば、柔軟度が大きく密着性が良好であるため、柔軟性（柔軟度）の高い熱可塑性ポリウレタンが特に好ましい。上記熱可塑性ポリウレタンとしては、商品名「アサフレックス８２５」（柔軟度２００％、旭化成社製）、商品名「ペレセン  ２３６３−８０Ａ」（柔軟度５５０％）、「ペレセン  ２３６３−８０ＡＥ」（柔軟度６５０％）、「ペレセン  ２３６３−９０Ａ」（柔軟度５００％）、「ペレセン  ２３６３−９０ＡＥ」（柔軟度５５０％）（以上、ダウ・ケミカル社製）を用いることができる。
【００７５】
上記シリコーン樹脂は、たとえば、柔軟度が５０％以上である樹脂が、柔軟度が大きいので密着性が良好であり特に好ましい。上記シリコーン樹脂としては、たとえば、「シラシール３ＦＷ」、「シラシールＤＣ７３８ＲＴＶ」、「ＤＣ３１４５」、および「ＤＣ３１４０」（以上、ダウコーニング社製）などを用いることができる。
【００７６】
なお、本発明における柔軟度とは、ＡＳＴＭ  Ｄ４１２に準拠して測定された引張破断伸び（Ｕｌｔｉｍａｔｅ  Ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ％）をいう。
【００７７】
また、上記アクチュエータ素子の膨潤時の厚みは、通常０．０１〜１０ｍｍで用いられるが、０．０２〜５ｍｍであることがより好ましく、０．０５〜１ｍｍであることがさらに好ましい。上記アクチュエータ素子の厚みが１０ｍｍ以上となると著しく性能が低下してしまう場合があり好ましくない。
【００７８】
本発明における高分子アクチュエータ素子は上述のような構成を有するものである。
【００７９】
他方、本発明における駆動方法は上述の高分子アクチュエータ素子を印加して駆動させるものである。本発明の高分子アクチュエータ素子は、上述のような構成を有するので、１６０°以上の屈曲ないし変位を生じさせるために３．０Ｖより高い電圧を印加した場合であっても気泡を発生することなく、さらには電解質媒（電解質溶媒）の蒸発が生じにくいので、樹脂による被覆なしに１日以上、または１週間以上、初期の屈曲量または変位量とほぼ同等の駆動を可能とするものである。
【００８０】
上記高分子アクチュエータ素子は、その厚みが０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である場合には、通常０．１〜１，０００Ｖの電圧を印加することで駆動させることができるが、１〜１００Ｖであることが好ましく、３〜１８Ｖであることがより好ましい。
【００８１】
また、上記高分子アクチュエータ素子にたとえば左右に往復する等の連続的な変位運動をさせる場合には、０．０１〜１，０００Ｈｚ周期で各金属電極に反対電圧が印加されるようにすることが好ましく、０．１〜５００Ｈｚ周期であることがより好ましく、０．２〜３００Ｈｚ周期であることがさらに好ましい。
【００８２】
本発明の高分子アクチュエータ素子は、たとえば、ＯＡ機器、アンテナ、ベッドや椅子等の人を乗せる装置、医療機器、エンジン、光学機器、固定具、サイドトリマ、車両、昇降機械、食品加工装置、清掃装置、測定機器、検査機器、制御機器、工作機械、加工機械、電子機器、電子顕微鏡、電気剃刀、電動歯ブラシ、マニピュレータ、マスト、遊戯装置、アミューズメント機器、乗車用シミュレーション装置、車両乗員の押さえ装置および航空機用付属装備展張装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部もしくは円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、直線的な動作もしくは曲線的な動作をする押圧部として好適に用いることができる。
【００８３】
また、本発明の高分子アクチュエータ素子は、たとえば、ＯＡ機器や測定機器等の上記機器等を含む機械全般に用いられる弁、ブレーキ、またはロック装置等において、直線的な駆動力を発生する駆動部、円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作をする押圧部などとして用いることができる。
【００８４】
さらには、上記の装置、機器、器械等以外として、機械機器類全般において、位置決め装置の駆動部、姿勢制御装置の駆動部、昇降装置の駆動部、搬送装置の駆動部、移動装置の駆動部、量や方向等の調節装置の駆動部、軸等の調整装置の駆動部、誘導装置の駆動部、または押圧装置の押圧部などとして好適に用いることができる。
【００８５】
また、本発明の高分子アクチュエータ素子は、回転的な運動をすることができるので、たとえば、切替え装置の駆動部、搬送物等の反転装置の駆動部、ワイヤ一等の巻取り装置の駆動部、牽引装置の駆動部、または首振り等の左右方向への旋回装置の駆動部などとしても用いることができる。
【実施例】
【００８６】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
【００８７】
〔実施例１〕
（イオン交換樹脂膜（ａ）の調製）
イオン交換樹脂膜（フッ素樹脂系イオン交換樹脂：パーフルオロカルボン酸樹脂、旭硝子社製、フレミオン、乾燥時の膜厚：０．１４ｍｍ、イオン交換容量：１．４ｍｅｑ／ｇ）を用いて下記（１）〜（３）の工程を６サイクル繰り返し、イオン交換樹脂を挟んで形成された一対の金属電極を備えたイオン交換樹脂膜（ａ）を得た。
・（１）吸着工程：ジクロロフフェナントロリン金塩化物水溶液に１２時間浸漬し、上記イオン交換樹脂膜内にジクロロフェナントロリン金錯体を吸着させた。
・（２）還元工程：亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したジクロロフェナントロリン金錯体を還元し、上記膜状高分子電解質（イオン交換樹脂膜）に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を室温〜８０℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、６時間ジクロロフェナントリン金錯体の還元処理を行った。
・（３）洗浄工程：表面に金電極が形成した膜状高分子電解質（イオン交換樹脂膜）を取り出し、７０℃の水で１時間洗浄した。上記無電解メッキにより一対の金属電極が形成されたイオン交換樹脂膜を長さ２２ｍｍ、幅１．５ｍｍのサイズに切断した。
【００８８】
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記イオン交換樹脂膜（ａ）を０．２ｍｏｌ／ｌの１−エチル−３−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートの水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約３５％となるようにポリエチレングリコール（数平均分子量２００）を２０ｖｏｌ％含むプロピレンカーボネート溶液に２４時間浸漬した後乾燥し、実施例１の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００８９】
〔実施例２〕
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記イオン交換樹脂膜（ａ）を０．５ｍｏｌ／ｌのテトラメチルアンモニウムクロリドの水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約５０％となるようにポリエチレングリコールジ−２−エチルヘキサエート（数平均分子量４００）を５０ｖｏｌ％含むプロピレンカーボネート溶液に２４時間浸漬した後乾燥し、実施例２の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００９０】
〔実施例３〕
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記イオン交換樹脂膜（ａ）を０．１ｍｏｌ／ｌのテトラエチルアンモニウム酢酸塩のエタノール溶液に浸漬し、そのまま膨潤度が約４５％となるようにテトラエチレンエチレングリコールジ−２−エチルヘキサエート溶液に２４時間浸漬した後乾燥し、実施例３の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００９１】
〔実施例４〕
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記イオン交換樹脂膜（ａ）を膨潤度が約２５％となるように１ｍｏｌ／ｌのＮ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドのポリエチレングリコール（数平均分子量２００）溶液に４０℃で２４時間浸漬して実施例４の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００９２】
〔実施例５〕
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記ポリエチレングリコール（数平均分子量２００）に代えてトリプロピレングリコールを用いたこと以外は実施例１と同様に行ない、実施例５の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００９３】
〔比較例１〕
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記イオン交換樹脂膜（ａ）を０．５ｍｏｌ／ｌの塩化テトラエチルアンモニウム塩の水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約２０％となるように４０℃で５時間浸漬して比較例１の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００９４】
〔比較例２〕
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記イオン交換樹脂膜（ａ）を０．５ｍｏｌ／ｌの塩化テトラエチルアンモニウム塩の水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約４５％となるようにジエチレングリコール溶液に４０℃で２４時間浸漬して比較例２の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００９５】
〔比較例３〕
（高分子アクチュエータ素子の作製）
上記イオン交換樹脂膜（ａ）を０．２ｍｏｌ／ｌのホウフッ化Ｎ−メチル−Ｎ−プロピルピペリジニウム塩の水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約２０％となるように炭酸プロピレン溶液に７時間浸漬して比較例３の高分子アクチュエータ素子を得た。
【００９６】
＜変位角の測定＞
作製した各高分子アクチュエータ素子について、一方の端部から２ｍｍ内側の位置において、一対の金属電極のそれぞれに通電できるように、白金端子にて高分子アクチュエータ素子の厚さ方向に挟み、膜面が重力方向と平行になるように握持した。
【００９７】
次に、ポテンショスタット（ＤＣモード、ボテンショ・ガルバノースタツト  ＨＡ−５０１、北斗電工社製）を用いて一対の金属電極の一方が正極、もう一方が負極となるようにして、１．５Ｖの電圧を印加し、次いで０．１Ｈｚ周期で各金属電極に反対電圧が印加されるように電圧を印加し左右に往復する変位運動をさせた。
【００９８】
この往復変位運動の３往復目における屈曲ないし変位した状態での高分子アクチュエータ素子の先端の変位凸面の接線方向と重力方向とのなす角を右側変位、左側変位とも測定し、これを平均して変位角とした。
【００９９】
また、各高分子アクチュエータ素子について、白金端子による握持したときから、１分後、１時間後、２４時間後、１週間後、および１ヶ月後のそれぞれにおいて上記測定を実施した。さらに、上記測定を２５℃×２０％ＲＨ、２５℃×８０％ＲＨ、および−１０℃（湿度フリー）の雰囲気下でそれぞれ行った。
【０１００】
上記方法にしたがい、作製した高分子アクチュエータ素子の変位角およびその経時変化の測定を行った。得られた結果を表１に示す。
【０１０１】
【表１】
2008054446.tif 000002
【０１０２】
上記表１の結果より、本発明によって作製された高分子アクチュエータ素子を用いた場合（実施例１〜５）、いずれの実施例においても、常温常圧の開放系に長期間（２４時間以上）放置しても初期の屈曲量または変位量とほぼ同等を示すことができることがわかった。なかでも特に実施例２、４、および５の場合では６ヶ月以上もの間、大きな変位性能（変位量）の低下もなく駆動を持続することができた。また、本発明の高分子アクチュエータ素子を用いた場合、外気の湿度の影響も受けにくいことが分かった。さらには、水の凝固点以下の外気温度でも有効な動作を維持できうることが判明した。
【０１０３】
これに対して、上記ポリエーテル化合物に代えて水を電解質媒として用いた場合（比較例１）、１時間後に変位量が大きく低下してしまった。また、上記ポリエーテル化合物に代えてジエチレングリコールを電解質媒として用いた場合（比較例２）、２４時間後では変位性能を初期の６０％程度維持できていたものの、１ケ月後には変位しなくなってしまった。したがって、いずれの比較例においても、本発明の高分子アクチュエータ素子を用いた場合に比較して常温常圧および０℃以下の開放系での変異量の維持（耐久性）に劣ることが明らかとなった。
【０１０４】
以上により、本発明の高分子アクチュエータ素子は、常温常圧もしくは０℃以下の開放系であっても長期間駆動することができ、また、常温常圧の開放系に長期間放置しても初期の屈曲量または変位量とほぼ同等を示すことができるものであることが分かる。