(57)【要約】【課題】  特に人とのコミュニケーション用のロボットやペット型ロボットの人工模擬皮膚に適する表面水分量制御部材を提供することにある。【解決手段】  部材に設けられた作用極１の外側表面に存在する液体の量を制御できる表面液体量制御部材であって、当該部材は、前記作用極１と、前記作用極１と対向する対極２と、前記作用極１と前記対極３とに挟まれた高分子電解質層３とを少なくとも有し、前記作用極１は多孔質電極であり、前記高分子電解質層３は、高分子電解質、イオン物質及び極性液体を少なくとも含有しているものである表面液体量制御部材とする。  また、前記対極２も多孔質電極とし、当該対極２と接する位置に、前記極性液体が含有されている液体補充部４を有する前記表面液体量制御部材とすることもできる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
部材に設けられた作用極の外側表面に存在する液体の量を制御できる表面液体量制御部材であって、当該部材は、前記作用極と、前記作用極に対向する対極と、前記作用極と前記対極とに挟まれた高分子電解質層とを少なくとも有し、前記作用極は多孔質電極であり、前記高分子電解質層は、高分子電解質、イオン物質及び極性液体を少なくとも含有しているものである表面液体量制御部材。
【請求項２】
前記高分子電解質が、イオン交換樹脂である請求項１記載の表面液体量制御部材。
【請求項３】
前記対極が多孔質電極であって、かつ前記多孔質電極である対極と接する位置に、前記極性液体が含有されている液体補充部を有する請求項１または２記載の表面液体量制御部材。
【請求項４】
前記作用極が、金属多孔質電極である請求項１〜３のいずれかの項に記載された表面液体量制御部材。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかの項に記載された表面液体量制御部材を用いた人工模擬皮膚。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかの項に記載された表面液体量制御部材を用いて、前記作用極と前記対極間に直流電圧を与えることで、前記作用極の外側表面に、発汗類似現象を生じさせる方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかの項に記載された表面液体量制御部材を用いて、前記作用極と前記対極間に直流電圧を与えることで、前記高分子電解質層に含有されている極性液体を、前記作用極の外側表面へ滲み出させる方法。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかの項に記載された表面液体量制御部材を用いて、前記作用極と前記対極間に直流電圧を与えることで、前記作用極の外側表面に存在する極性液体を、前記高分子電解質層に吸収させる方法。
【請求項９】
高分子電解質の表面に、無電解メッキ法により金属多孔質電極を形成する工程を少なくとも有する請求項４記載の表面液体量制御部材の製造方法。
【請求項１０】
前記無電解メッキ方法が、高分子電解質に金属錯体を吸着させる吸着工程を行った後に、金属錯体が吸着した高分子電解質に還元剤溶液を接触させる還元工程を行うことを特徴とする方法である請求項９記載の表面液体量制御部材の製造方法。
【請求項１１】
前記無電解メッキ方法である、吸着工程の後に還元工程を行うというサイクルを２回以上繰り返して行われることを特徴とする請求項１０記載の表面液体量制御部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、部材に設けられた作用極の外側表面に存在する液体の量を制御できる表面液体量制御部材に関する発明であり、当該部材は、主としてその作用極表面に発汗時の様子を再現することができる人工模擬皮膚として用いることができるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、人とのコミュニケーションを主な目的とするロボットやペット型のロボットの技術が急速に発達している。かかるロボットには、人間や動物が行うのと同様の反射作用と同様の現象を人工的に発現させるための技術が必要とされている。このような技術の一つとして皮膚から発汗する様子をリアルに再現するための技術が求められる。
【０００３】
ところで、皮膚から発汗する様子を人工的に再現するための技術については、従来から、着衣状態において発汗したときに引き起こされる人体環境をシミュレーションするために用いられる人工模擬皮膚の技術がある。このような人工模擬皮膚に用いられる機構としては、部材内側の含水層等に含まれる水分をヒーター等にて加熱することにより、部材外側表面に放出させる機構や（例えば、特許文献１）、部材内側に存在する含水層に水圧を与えて、部材外側表面に水分を滲み出させる機構（例えば、特許文献２）が開示されている。
【特許文献１】特開平８‐２２０９８９号公報
【特許文献２】特開昭６３−４６１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、これらの機構を人とコミュニケーションを目的とするロボットやペット型のロボット用について、発汗状態を再現するための人工模擬皮膚として用いることは困難である。なぜならヒーターで加熱する機構では、表面に放出される水分がミスト状となるので、表面から液体が滲み出して、いわゆる玉の汗のようなリアルな発汗状態を再現できないからである。一方、水圧で表面に滲み出す機構では、いわゆる玉の汗のような状態を再現するのには適するが、その発汗類似作用を制御することは困難だからである。具体的に問題点を例示すれば、発汗のための液体流出量の細かな制御が困難であり、また発汗状態から休止状態への移行に時間を要し、更に所望の一部分だけ発汗状態を生じさせることが困難であること等を挙げることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、上記現状を鑑みて、特に人とのコミュニケーション用のロボットやペット型ロボットの人工模擬皮膚に適する表面水分量制御部材を提供することを目的とする。本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の手段を用いて、上記課題を解決した。
【０００６】
すなわち本発明は、部材に設けられた作用極の外側表面に存在する液体の量を制御できる表面液体量制御部材であって、当該部材は、前記作用極と、前記作用極に対向する対極と、前記作用極と前記対極とに挟まれた高分子電解質層とを少なくとも有し、前記作用極は多孔質電極であり、前記高分子電解質層は、高分子電解質、イオン物質及び極性液体を少なくとも含有しているものである表面液体量制御部材の発明である。
【０００７】
なかでも前記高分子電解質が、イオン交換樹脂であることが好ましい。
【０００８】
なかでも前記対極が多孔質電極であって、かつ前記多孔質電極である対極と接する位置に、前記極性液体が含有されている液体補充部を有していることが好ましい。
【０００９】
なかでも前記作用極が、金属多孔質電極であることが好ましい。
【００１０】
本発明の表面液体量制御部材は、特に人工模擬皮膚として有用である。
【００１１】
また本発明は、前記表面液体量制御部材を用いて、前記作用極と前記対極間に直流電圧を与えることで、前記作用極の外側表面に、発汗類似現象を生じさせる方法の発明でもある。
【００１２】
若しくは、前記表面液体量制御部材を用いて、前記作用極と前記対極間に直流電圧を与えることで、前記高分子電解質層に含有されている極性液体を、前記作用極の外側表面へ滲み出させる方法の発明でもある。
【００１３】
若しくは、前記表面液体量制御部材を用いて、前記作用極と前記対極間に直流電圧を与えることで、前記作用極の外側表面に存在する極性液体を、前記高分子電解質層に吸収させる方法の発明でもある。
【００１４】
更に本発明は、高分子電解質の表面に、無電解メッキ法により金属多孔質電極を形成する工程を少なくとも有する前記表面液体量制御部材の製造方法の発明でもある。
【００１５】
なかでも前記無電解メッキ方法による工程が、高分子電解質に金属錯体を吸着させる吸着工程を行った後に、金属錯体が吸着した高分子電解質に還元剤溶液を接触させる還元工程を行うことが好ましい。
【００１６】
なかでも前記無電解メッキ方法である、吸着工程の後に還元工程を行うというサイクルを２回以上繰り返して行われることを特徴とする請求項１０記載の表面液体量制御部材の製造方法とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の表面水分量制御部材を用いると、その作用極外側表面部分において、リアルな発汗状態を再現できる。また表面に滲み出させる液体の量は、電気的に制御することができるので、急速に液体を滲み出させたり、逆にゆっくりと液体を滲み出させたりする制御も容易である。また電気的なマトリックスを組むことにより、所望の一部分の表面にのみ発汗類似現象を生じさせることもできる。
【００１８】
更に、本発明の表面水分量制御部材は直流電流を用いているが、逆向きの電流を与えることで、その表面に存在する液体を瞬時に吸収することもできる。このため、本発明の表面水分量制御部材は、人工模擬皮膚の用途のみならず、応用範囲の広い部材とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を用いて更に詳説する。図１は、本発明の表面液体量制御部材の内部構造を示した断面図である。本発明の表面液体量制御部材の基本的な構造は、作用極１と、前記作用極に対向する対極２と、作用極１と対極２とに挟まれた高分子電解質層３とから構成されるものである。本発明の作用極１は、多孔質の電極である。部材内部の高分子電解質層３に含有されている液体が、作用極１外側表面に移動できるようにするためである。また逆に、作用極１外側表面に存在する液体を部材内部の高分子電解質層３へ移動できるようにするためでもある。従って、本発明にいう多孔質とは、当該多孔質物質の内部を通じて、液体が一方の表面から他方の表面に移動が可能である状態を意味する。また本発明における高分子電解質層３は、高分子電解質、イオン物質及び極性液体を基本の構成成分とする。
【００２０】
（作用極）
多孔質電極である作用極１の材料は、導電性の良い多孔質の物質であれば使用することができる。例えば、多孔質の金属電極、炭素電極や、多孔質の合成樹脂の表面に金属を被覆した電極等も使用することができる。なかでも多孔質である金属電極を用いると導電性が良く、部材としての応答特性を向上させることができるので好ましい。多孔質電極とする金属には、用いる極性液体に対して化学的に安定なものを用いることが好ましい。例えば、コバルト、ニッケル、銅、ルテニウム、ロジウム、パラジウム、銀、カドミウム、インジウム、スズ、アンチモン、白金、金、鉛、ビスマス、ホウ素、窒素、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、亜鉛、モリブデン、タングステン、レニウム、チタン等の金属を挙げることができる。なかでも、極性液体として水を用いる場合には、化学的安定性の観点から、金、白金、パラジウム等の貴金属の金属、なかでも金電極とすることが好ましい。なお、極性液体として水を用いて、かつ上記貴金属以外の鉄、銅、銀、アルミニウム等錆び易い金属を電極とする方法として、酸化皮膜を設ける等の公知の防錆処理を施すことにより、電極として使用することもできる。
【００２１】
また非水の極性溶媒を用いる場合には、インジウム、鉛、亜鉛、スズ、カドミウム、ビスマス、アンチモン、銅、銀、鉄、ニッケル、チタンが好ましい。特に好ましい金属は、スズ、銅、鉄、ニッケルである。
【００２２】
またこれらの金属を合金とし、極性液体に対する化学的安定性を向上させて使用することも可能である。
【００２３】
（対極）
対極２に用いる材料は、導電性の良い物であれは、制限なく使用することができるが、コストや化学的安定性から金属や炭素を用いることが好ましい。対極２が金属の場合には、上記作用極１で示した具体例と同様の金属を例示することができる。対極２の形状は、板状、膜状等、用途に応じて適当な厚さや大きさの形状とすることができる。
【００２４】
ただし、本発明においては、対極２も多孔質電極とすることが好ましい。対極２を多孔質電極とすると、対極２と接する位置に、極性液体が含有されている液体補充部４を設ければ、作用極１側で発汗類似作用を行っている間に高分子電解質層３から失われる極性液体を、液体補充層４から高分子電解質層３に効率的に補充することができるからである。前記液体補充層４は、液体自身のみからなる層とすることもできるが、スポンジのような液体を含有させやすい物質に当該液体を含有させた層とすることもできる。
【００２５】
（高分子電解質層）
高分子電解質層３は、作用極１表面に発汗類似現象を引き起こすための極性液体と当該極性液体を移動させるイオン物質と当該イオン物質を保持する高分子電解質とを少なくとも有する層である。本発明の表面液体量制御部材では、電圧を与えることにより、イオン物質が部材内部を移動するのにつれて液体が部材内部を移動し、その結果、作用極１外側表面に当該液体を滲み出させるという機構であるので、高分子電解質層に含まれる液体は、極性液体である。中でもコストや安全性の観点から水を用いるのが好ましい。水以外の非水極性液体の例としては、プロピレンカーボネイト、N-メチルピロリドン、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、N,N-ジメチルホルムアミド、N-メチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ヘキサメチルリン酸トリアミド、γ-ブチロラクトン、
1,2-ジメトキシエタン、N-メチルアセトアミド、スルホランエチレンカーボネイト、グルタロニトリル、アジポニトリル、ニトロメタン、ニトロエタン、ピリジン等を挙げることができる。
【００２６】
イオン物質は、一般に極性液体を溶媒とした場合に溶媒和されるので、特段限定されるものではない。陽イオン物質でも陰イオン物質でも用いることができる。具体的には、陽イオンの例として、（Ｃ２Ｈ５）４Ｎ＋、（Ｃ２Ｈ５）３（ＣＨ３）Ｎ＋、（ＣＨ３）４Ｎ＋などの炭素数が１〜４の範囲内であるアルキル基を有するテトラアルキルアンモニウムイオン、（Ｃ２Ｈ５）４Ｐ＋などのテトラアルキルホスホニウムイオン、Ｈ＋，Ｌｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋、Ｒｂ＋、Ｃｓ＋、Ｆｒ＋などの嵩が小さい一価イオン、更にＣｕ２＋、Ｎｉ２＋、Ｃｏ２＋、Ｆｅ２＋、Ｆｅ３＋、Ａｌ２＋、Ａｌ３＋、Ｚｎ２＋、Ｐｂ２＋、Ｓｎ２＋、Ｍｇ２＋、Ｃａ２＋、Ｓｒ２＋、Ｂａ２＋、Ｃｒなどの二価、三価のイオンを挙げることができる。一方、陰イオンの例としてＢＦ４−、ＰＦ６−、ＣｌＯ４−、Ｔｓ−、ＳＯ４２−、ＮＯ３−、Ｃｌ−、Ｂｒ−、I−、ＣＦ３ＳＯ４−、Ｃ４Ｆ９ＳＯ４−、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ−、ＢＣＨ３（Ｃ２Ｈ５）３−、Ｂ（Ｃ２Ｈ５）４−、Ｂ（Ｃ４Ｈ９）４−、ＡｓＦ−、ＳｂＦ６−等を用いることができる。
【００２７】
前記高分子電解質としては、主として高分子により形成された電解質であれば特に限定されるものではないが、なかでも前記イオン物質を保持する力が大きいイオン交換樹脂を好適に用いることができる。若しくは前記高分子電解質の樹脂成分としてイオン交換樹脂を含むものでも同様の理由から好適に用いることができる。このようなイオン交換樹脂の種類は特に限定されるものではないが、具体的な例を示せば、パーフルオロカルボン酸樹脂、パーフルオロスルホン酸樹脂を挙げることができ、更に詳細には、Ｎａｆｉｏｎ樹脂（パーフルオロスルホン酸樹脂、ＤｕＰｏｎｔ社製）、フレミオン（パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂、旭硝子社製）を挙げることができる。高分子電解質の樹脂成分としてイオン交換樹脂を含むものの具体例としては、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挙げることができる。なお、前記イオン物質が陽イオンの場合には、高分子電解質として陽イオン交換樹脂若しくは陽イオン交換を樹脂成分として含む高分子電解質が好ましく、前記イオン物質が陰イオンの場合には、高分子電解質として陰イオン交換樹脂若しくは陰イオン交換を樹脂成分として含む高分子電解質が好ましい。
【００２８】
(その他の構成要素)
本発明の表面液体量制御部材には、上記基本的な構成要素の他にも有用な構成要素を設けることもできる。例えば、作用極１外側表面を保護するため、当該作用極外側表面を覆う多孔質樹脂製の保護膜を設けることもできる。かかる保護膜には、綿、レーヨン等の不織布やポリエチレンやポリプロピレンに細孔を設けたもの等を挙げることができる。また、極性液体の粘度を調整するために、多糖質等の増粘剤や、有色の発汗類似現象をさせるために着色剤を含ませることもできる。また所望の一部分に発汗類似現象を生じさせるために、作用極１と対極２をマトリックス化することもできる。更に、対極２を多孔質としない場合には、液体を補充するために高分子電解質層３と接触する補充部位を設けることもできる。
【００２９】
（液体量制御機構）
本発明の構成によって、部材に設けられた作用極１の外側表面に存在する液体の量を制御する機構について、図２(a)、(b)を用いて説明する。図２(a)は、電流を流す前の様子、図(b)は、直流電流を流して、作用極１の外側表面に発汗類似作用が生じたときの様子を模式的に示している。なお、図２(a)、(b)は、理解を容易にすべく、制御機構を模式的に示した図であり、実際には高分子電解質３１や極性液体は高分子電解質層３全体に存在しているものである。また、図２(a)、(b)では、高分子電解質３１として陽イオン交換樹脂、イオン物質としてナトリウムイオン（Na＋）、極性液体として水（H２O）を用いた様態を例にとって図示した。
【００３０】
図２(a)の平常時においては、作用極１は多孔質であるが、水等の極性液体は作用極１の外側表面には流出しない。これは、水分の表面張力や、当該水分がナトリウムイオンのようなイオン物質と溶媒和（図２(a)の例では水和）している等の理由による。しかし作用極１を負極、対極２を正極として、所定の電圧を高分子電解質層３に直流電流を流すと、高分子電解質層３中の陽イオン交換樹脂３１に保持されているナトリウムイオンが負極である作用極１側に移動する。このときナトリウムイオンは水和しているので、水分もこれにつれて作用極１側に移動する。そして図２(b)に示したように、移動してきたナトリウムイオンは、作用極１にトラップされるが、作用極１が多孔質であるため、水分は作用極１を通り抜け、当該作用極１外側表面に滲み出る。一方、対極２側は、水分が作用極１側に移動したため、水分量が少ない状態である。そこで対極２と接触する液体補充層４（図２(a)、(b)では図示せず）を設けると、対極２も多孔質とした場合には、当該液体補充層４から毛管現象により当該対極２を通じて高分子電解質層３に水分が補充される。本発明の表面液体量制御部材は、以上のような機構にて作用極１外側表面の液体量を制御することができる。
【００３１】
本発明の表面液体量制御部材は、上記のとおりの機構であるから、作用極１と対極２間に直流電圧を与えることで、作用極の外側表面に発汗類似現象を生じさせることができる。言い換えれば、高分子電解質層３に存在する極性液体を、前記多孔質電極の外側表面へ滲み出させることができる。また正極と負極を逆転させることにより、作用極１の外側表面に存在する極性液体を高分子電解質層３に吸収させることもできる。
【００３２】
なお、上記説明の通り、本発明で用いた制御法では、理論的にはイオン物質が作用極１外側表面には滲み出さないはずであるが、実際には一部イオン物質が極性液体とともに作用極１外側表面にまで滲み出す場合がある。
【００３３】
（製造方法）
本発明の表面液体量制御部材は、高分子電解質に多孔質である作用極１と対極２をバインダー等で接合させ、当該高分子電解質にイオン物質の溶解した極性液体を含有させて高分子電解質層３とすることで製造することもできる。
【００３４】
ただし、好ましい製造方法としては、高分子電解質の表面に、無電解メッキ法により金属多孔質電極を形成する工程にて、作用極１または作用極１と対極２を形成する製造方法である。前記製造方法によれば、表面液体量制御部材としての性能を向上させることができるので好ましい。つまり、無電解メッキ方法によれば、導電性があまり大きくない高分子電解質の表面に容易に金属をメッキすることができ、電極と高分子電解質をバインダー等で結合させる製造方法に比べて、両者の一体性を高めることができる。更に、バインダー接合工程を省略できるので、コスト面でも有利である。
【００３５】
また前記電解メッキ方法を、高分子電解質に金属錯体を吸着させる吸着工程を行った後に、金属錯体が吸着した高分子電解質に還元剤溶液を接触させる還元工程を行う方法とすることで、高分子電解質と電極との接触面積を増大させることができ、更に表面液体量制御部材の性能を向上させることができる。この吸着工程の後に還元工程を行う無電解メッキ方法を２回以上繰り返して行うと更に前記接触面積を増大できるので好ましい。本発明の表面液体量制御部材の好ましい製造方法を以下に詳述する。
【００３６】
（無電解メッキ方法）
本発明の好ましい無電解メッキ方法は、吸着工程と還元工程とからなる。この一連の工程を経ることで、表面に金属電極が吸着して形成された高分子電解質を得ることができる。
【００３７】
吸着工程で金属錯体を十分吸着させるためには、高分子電解質を予め膨潤させる前処理膨潤工程を設けることもできる。
【００３８】
（前処理膨潤工程）
前処理膨潤工程では、膨潤溶媒として水による膨潤を行うことにより膨潤をさせても良いが、前記高分子電解質に良溶媒を浸透させること、または良溶媒を含む混合溶媒を浸透させることにより、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１２０％以上にする膨潤をすることが好ましい。前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１２０％以上とする膨潤により、高分子電解質を形成する樹脂成分において、官能基を有する側鎖についてのセグメント運動の自由度が増大する。この自由度の増大により、無電解メッキ方法の吸着工程において、金属錯体が前記高分子電解質の表面より内部へ吸着しやすくなり、また、還元工程においても還元剤溶液中の還元剤が高分子電解質の表面より内部へ吸着しやすくなり、高分子電解質内部において金属錯体及び還元剤のブラウン運動が容易となったと考えられる。
【００３９】
前処理膨潤工程に用いられる良溶媒とは、架橋した高分子を良く膨潤させることができる溶媒であり、高分子電解質を構成する高分子の種類により異なる。従って、前記良溶媒は、無電解メッキ方法により最終的に得られる表面液体量制御部材の用途等に応じて採用される高分子電解質の組成に応じて、適した溶媒種を用いることができる。前記良溶媒は、複数種類の良溶媒を混合して用いても良い。前記良溶媒としては、例えば、メタノール、ジメチルスルホキシド、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン、テトラプロピルハイドロオキサイド等を用いることができる。前記高分子電解質が、パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合には、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサフルオロ−２−プロパノール、ジエチレングリコール、グリセリンを用いることができる。特に、前記膨潤工程において、前記高分子電解質がパーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合に、メタノールまたはメタノールを含む溶媒を浸透させて、膨前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１２０％以上に膨潤することが好ましい。これは、メタノールであれば特に膨潤しやすく取り扱いも容易であり、作業性に優れるからである。
【００４０】
前記膨潤工程は、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１２０％以上とすることができれば、良溶媒のみを用いて高分子電解質を膨潤させても良く、良溶媒を含む混合溶媒を用いても良い。高分子電解質を膨潤させることにより、高分子電解質の結晶化度が低下し、特に官能基を有する側鎖の絡み合いが緩和され、側鎖についてのセグメント運動の自由度が増大する。このため、前記膨潤工程を前処理工程とする無電解メッキ方法により得られた対向する金属電極間に電解質を有する表面液体量制御部材は、より効率的にイオンの移動が生じるので、大きな変位を得ることができたと考えられる。
【００４１】
前記高分子電解質の良溶媒を含む混合溶媒としては、良溶媒が任意の割合で他の溶媒に混合された混合溶媒であって、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１２０％以上とすることができれば良溶媒と他の溶媒との混合比は特に限定されるものではない。前記他の溶媒は、用いられる高分子電解質の良溶媒と異なる溶媒であり、良溶媒と安定な混合状態を維持できる溶媒であれば水でも有機溶媒でもよいが、前記膨潤工程に次いで行われる吸着工程が金属錯体水溶液中で行われる場合には、金属錯体の析出などの金属錯体の吸着の阻害がないことから、水を用いることが好ましい。なお、前記高分子電解質がパーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合に、前記高分子電解質を膨潤させるための膨潤用溶媒である良溶媒若しくは前記良溶媒を含む混合溶媒がメタノールと水との混合溶媒である場合には、より大きな静電容量を得るために、メタノールが膨潤用溶媒中に５〜１００重量％含まれることが好ましく、パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂のイオン交換容量が１．８ｍｅｑ／ｇである場合には、メタノールが膨潤用溶媒中に５〜４０重量％含まれることが大きな膨潤を容易に得ることができるのでさらに好ましく、パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂のイオン交換容量が１．４ｍｅｑ／ｇである場合には、メタノールが膨潤用溶媒中に１００重量％含まれることがさらに好ましい。
【００４２】
前記前処理膨潤工程において、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して１２０％以上に膨潤させることができれば、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を高分子電解質に浸透させる手段は特に限定されるものではなく、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に高分子電解質を浸漬させる方法を用いてもよく、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を高分子電解質の表面に塗布する方法を用いても良いが、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に高分子電解質を浸漬させる方法を用いることが、作業性が容易であるために好ましい。
【００４３】
（吸着工程）
本発明の表面液体量制御部材の製造方法における吸着工程は、前記高分子電解質が所定の形状を有し、高分子電解質に金属錯体を吸着させる工程であれば特に限定されるものではない。前記吸着工程は、金属錯体溶液を高分子電解質に塗布してもよいが、高分子電解質を金属錯体溶液に浸漬させることにより行えば、作業が容易であるために好ましい。
【００４４】
前記吸着工程の金属錯体溶液は、還元されることにより形成される金属が表面液体量制御部材電極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、特に限定されるものではない。従って、上記電極に用いることのできる金属として具体的に例示した金属の錯体を本発明の無電解メッキ方法でも用いることができる。
【００４５】
前記吸着工程は、高分子電解質に金属錯体を吸着させる工程であれば、温度及び浸漬時間等の条件が特に限定されるものではないが、温度２０℃以上であれば、高分子電解質が効率よく膨潤するために好ましい。また、前記吸着工程は、金属錯体を高分子電解質中へ容易に吸着させるために、金属錯体溶液中に前記前処理膨潤工程で用いた良溶媒を含んでいても良い。
【００４６】
（還元工程）
本発明の還元工程は、前記吸着工程により高分子電解質中に吸着された金属錯体を還元し、金属を析出させる工程である。本発明において用いられる還元剤溶液は、還元剤が溶解されているものであれば、高分子電解質の形状にかかわらず、特に限定されるものではない。前記還元剤としては、高分子電解質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、種類を適宜選択して使用することができ、例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等を用いることができる。なお、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。前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よく、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錯体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、高分子電解質の良溶媒を含むことができる。
【００４７】
また、本発明の表面液体量制御部材の製造方法においては、吸着工程と還元工程とが繰り返し行われることにより、表面に析出する金属と高分子電解質層との界面の接触面積を増加させ、表面液体量制御部材の性能を向上させることができる。本発明において、前記吸着工程と前記還元工程とを交互に繰り返して行う場合には、前記吸着工程の後に前記還元工程を行うことを１サイクルとして、このサイクルを２回以上、好ましくは４回以上行えば、金属電極と高分子電解質層との界面の接触面積をより増加させることができる。
【００４８】
前記吸着工程と前記還元工程とを繰り返して行う場合において、還元剤を高分子電解質より除去して吸着工程における金属錯体の吸着を容易に行うために、還元工程の後に洗浄工程を行い、前記洗浄工程の後に吸着工程を行うことが好ましい。前記洗浄工程としては、特に限定されるものではなく、水洗して還元剤も除去してもよい。
【００４９】
以上のような工程を経て得られた高分子電解質は、その表面に多孔質の金属が析出しているものである。例えば、直方体の高分子電解質の全表面に金属を析出させた場合には、対向する２つの面を作用極１、対極２として残し、残りの金属面を削り、高分子電解質の面を切り出し、任意のイオン物質が溶解している極性液体を当該高分子電解質面から浸透させることにより、本発明の高分子電解質層３とすることができる。
【００５０】
更に、対極２の外側表面に前記極性液体が含まれたスポンジなどを接合させることにより、液体補充部４を形成することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明の表面液体量制御部材は、特に人とのコミュニケーションを主な目的とするロボットやペット型のロボットの人工模擬皮膚として好適に利用できる。ただし従来から、利用されている着衣状態で発汗した場合に引き起こされる人体環境のシミュレーション用としても当然に用いることができる。この他にも、作用極の外側表面に存在する液体を一瞬で内部に吸収させることができることや、着色剤等を含有させた液体を滲みださせることもできるので、映画等の特撮用の部材としても用いることができる。具体的には、血の涙を流す壁の部材や、急激に液体のシミが発生し、しばらく後に急激に当該シミが消滅する床の部材といった例が考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の表面液体量制御部材の断面図である。
【図２（ａ）】本発明における液体量制御機構を説明する図であって、電流を流す前の状態を示した模式図である。
【図２（ｂ）】本発明における液体量制御機構を説明する図であって、直流電流を流し、作用極外側表面に発汗類似作用が生じている状態を示した模式図である。
【符号の説明】
【００５３】
１                作用極
２                対極
３                高分子電解質層
３１              高分子電解質（陽イオン交換樹脂）
４                液体補充部
【図１】
2005234371.tif 000003
【図２（ａ）】
2005234371.tif 000004
【図２（ｂ）】
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