(57)【要約】【課題】  家庭用ロボットなどの駆動源として、駆動源自体が小型軽量かつ柔軟で、安全であり、溶媒の蒸発に伴う寿命の問題を解決し、電気分解に伴う性能劣化が少なく高信頼性で、かつ高速、低電圧で駆動可能なアクチュエータを提供する。【解決手段】  柔軟アクチュエータ３は、イオン性液体を含有した高分子ゲル又は高分子自体の電気刺激に伴う膨脹収縮変形を用いる。高分子ゲル又は高分子１に一対の電極２ａ及び２ｂが接して設けられ、その一端を、引き出し電極４ａ及び４ｂを内側に設けた保持部材５ａ及び５ｂにより挟持し、駆動電源６により駆動電圧を印加する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子（１）に電界を印加して膨脹収縮変形させる柔軟アクチュエータにおいて、
上記高分子がイオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子であることを特徴とする柔軟アクチュエータ。
【請求項２】
上記イオン性液体を含有する上記高分子（１）が、上記イオン性液体を高分子化した高分子ゲル、又は上記イオン性液体を構成するカチオン又はアニオン構造を重合した高分子であることを特徴とする請求項１に記載の柔軟アクチュエータ。
【請求項３】
上記電界を印加するための少なくとも１対の電極（２ａ，２ｂ）が上記イオン性液体を含有した上記高分子ゲル又は上記イオン性液体を構成するカチオン又はアニオン構造を重合した上記高分子（１）に接して設けられ、上記電極の曲げ剛性が上記高分子の曲げ剛性より低いことを特徴とする請求項１又は２に記載の柔軟アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、家庭用ロボット等に適用することができ、電気刺激により変形可能で、柔軟で軽量な柔軟アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の産業用ロボットの関節駆動機構の駆動源としては、電磁モータ、油圧アクチュエータ、空圧アクチュエータなどが用いられている。これらの駆動源を用いた関節駆動機構は、金属主体で構成された電磁モータと減速機構を用いたもの、金属製の油空圧シリンダーを用いたものなど、それ自体硬く重い材質でできており、工場内の特定の場所で管理されて用いられている。
【０００３】
これに対して、家庭やオフィス、病院などで家事支援や仕事支援、高齢者や障害者の介護支援などで人の間近で活躍することが期待されるロボットの駆動源は、駆動源自体が小型軽量かつ柔軟で、安全であることが求められている。
【０００４】
このようなアクチュエータとして、上記空圧式アクチュエータの中でも柔軟性に富んだラバー製の空圧式アクチュエータがあるが、駆動のためにはコンプレッサや制御弁などの補機類が必要でシステム全体の軽量化に限りがある。
【０００５】
これに対して、軽量で柔軟性に富んだ各種のポリマー材料を用いた人工筋肉アクチュエータが提案され、その実用化が切望されている。
【０００６】
電気的刺激により動作するポリマーアクチュエータについては、ＳＧ．WaxらがSmart Structures And Materials 1999: Electroactive Polymer Actuators and Devices, Proc.  SPIE，Vol．３６６９，pp．２−１０，１９９９．にキーノート講演として解説している。毎年この分野の研究のコンファレンスが行われており、活発に研究が行われている。高分子ゲル、メタルコンポジットイオンポリマー、導電性ポリマー、誘電性エラストマーなどにおいて、電気的刺激により駆動するポリマーアクチュエータの研究がなされている。このうち高分子ゲルは、生体の筋肉に類似した、軽量で柔軟である性質を持つアクチュエータとして期待されてきた。
【０００７】
従来提案されている高分子ゲルを用いたアクチュエータには、イオン性の高分子ゲルと非イオン性の高分子ゲルを用いたものがある。イオン性の高分子ゲルの例として、特許文献１には、電解質、即ちイオンを含む高分子に電位を印加することにより変形伸縮させる方法が開示されている。
【０００８】
中でも含水状態あるいは適当な有機溶媒に膨潤した状態の高分子電解質に電位を印加することにより脱水又は脱溶媒する方法が開示されている。電位の印加による脱水又は脱溶媒により高分子電解質は重量減少と収縮変化を生じるが、これを元に戻すには、水又は溶媒に接触させ吸水又は溶媒を吸わせる必要がある。アクチュエータとしての制御のしやすさを考えると、電位の印加に対して可逆的に変化することが望ましい。また、このアクチュエータは、脱溶媒と膨潤に時間を要し、変形が遅い欠点がある。またこのアクチュエータは、原理的に水又は溶媒が必要であり、空気中で使用する場合には溶媒蒸発に伴う寿命の問題がある。
【０００９】
イオン性の高分子ゲルの別の例として、特許文献２に、イオン交換樹脂膜を駆動体とするアクチュエータ素子が開示されている。これはメタルコンポジットイオンポリマー（ＩＰＭＣ）によるアクチュエータであるが、これも広義の意味でイオン性の高分子ゲルを用いたアクチュエータである。このアクチュエータの駆動メカニズムは、電圧印加によりイオン交換樹脂膜の陽イオンが陰極側に移動し、このイオンに伴われて水分分子が膜内で移動するため、陽極側と陰極側で水分量に差ができ、電極間に挟まれた膜体が湾曲するとしている。動作可能な電圧印加範囲は、水の電気分解を起こさない１Ｖオーダの低い電圧に限られる。また、このアクチュエータは原理的に水分が必要であり、水中での応用や生体内での応用に適しているものの、空気中で使用する場合には水分蒸発に伴う寿命の問題がある。
【００１０】
特許文献３には、非イオン性の誘電性溶媒を染みこませて膨潤させたゲル材料に電場を印加することにより、電荷注入に伴う溶媒牽引によりゲルを変形させる方法が開示されている。この駆動法は、ポリビニルアルコール／ジメチルスルホキシドゲルの実施例では、その駆動変形に、厚み１ｍｍ当たり約５００Ｖを要し、相対的に高い駆動電圧を要する欠点がある。また、このアクチュエータは原理的に有機溶媒の存在が必要であり、上記同様、溶媒蒸発に伴う寿命の問題がある。
【００１１】
【特許文献１】特開昭６１−７１６８３号公報
【特許文献２】特公平７−４０７５号公報
【特許文献３】特開２０００−２５３６８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上記したように、柔軟で軽量である高分子ゲルを電気刺激アクチュエータとするものにおいては、溶媒の蒸発に伴う寿命の問題があった。また、イオン性溶媒を用いる高分子ゲルでは、分解電圧が低く電気分解に伴う性能劣化の問題や応答が遅い課題があった。また、非イオン性溶媒を用いる高分子ゲルでは、変形に要する駆動電圧が高い課題があった。
【００１３】
一方、溶媒の中で、上述したような従来の有機溶媒とは異なる諸物性を示すイオン性液体が最近注目されてきている。
【００１４】
本発明者は、このイオン性液体の優れた特性に着眼し、これを含有した高分子ゲル又はイオン性液体構造を重合した高分子がアクチュエータとして機能するか検討を加え、アクチュエータとすることができることを見い出した。前述した従来例の文献などには、イオン性液体を含有する高分子ゲル又はイオン性液体構造を重合した高分子自体を変形させるアクチュエータは開示されていない。
【００１５】
本発明は、これらの課題を解決し、信頼性に優れるとともに、軽量かつ柔軟で安全な、柔軟アクチュエータ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】
【００１６】
本発明の柔軟アクチュエータは、高分子に電界を印加して膨脹収縮変形させる柔軟アクチュエータにおいて、上記高分子がイオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子とすることとし、このことにより上記目的が達成される。
【００１７】
さらに、本発明に係わる柔軟アクチュエータは、高分子に電界を印加して膨脹収縮変形させる柔軟アクチュエータにおいて、上記高分子が、上記イオン性液体を高分子化した高分子ゲル、又は、上記イオン性液体を構成するカチオン又はアニオン構造を重合した高分子とすることとし、このことにより上記目的が達成される。
【００１８】
さらに、本発明に係わる柔軟アクチュエータは、上記いずれかの構成において、上記電界を印加するための少なくとも１対の電極が上記イオン性液体を含有した上記高分子ゲル又は上記イオン性液体を構成するカチオン又はアニオン構造を重合した上記高分子に接して設けられ、上記電極の曲げ剛性が上記高分子ゲルの曲げ剛性より低いこととしてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、イオン性液体を含有した高分子ゲル又は高分子自体の電気刺激に伴う膨脹収縮変形を用いる、柔軟で軽量である高分子ゲル又は高分子を用いる電気刺激型アクチュエータとすることにより、家事支援ロボットなどの駆動源として、駆動源自体が小型軽量かつ柔軟で、安全であるアクチュエータとして使用することができて、溶媒の蒸発に伴う寿命の問題を解決し、電気分解に伴う性能劣化が少なく、高信頼性で、かつ高速、低電圧で駆動可能な新規アクチュエータを提供できるという顕著な効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本発明にかかる柔軟アクチュエータは、高分子に電界を印加して膨脹収縮変形させる柔軟アクチュエータにおいて、上記高分子がイオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子であることを特徴とするものである。
【００２２】
上記イオン性液体は、溶媒の中で、従来の有機溶媒とは異なる諸物性を示すものとして最近注目されてきている。ここで、イオン性液体とは、陽イオン（カチオン）と陰イオン（アニオン）よりなり、常温付近の使用温度域で液体である有機塩のことを指す。尚、イオン性液体は、常温溶融塩、イオン液体、イオン流体、イオン性オイルなどと呼ばれることがある。一般の有機溶媒は蒸気圧があるため揮発性であり燃焼性のものがほとんどであるのに対し、イオン性液体は蒸気圧が無視でき不揮発性であり優れた熱安定性を示す。また、化学的、電気化学的にも安定である。
【００２３】
本発明のイオン性液体に用いられる陽イオン（カチオン）としては、イミダゾリウムカチオン（化１）、ピリジニウムカチオン（化２）、ピロリジニウムカチオン（化３）、アンモニウムカチオン（化４）、等を例示することが出来る。
【００２４】
【化１】
2005223967.tif 000003
【００２５】
【化２】
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【００２６】
【化３】
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【００２７】
【化４】
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【００２８】
だだし、化１〜化４においてＲ１〜Ｒ１１は、それぞれ、Ｈ、アルキル基、ビニル基、アルコキシ基を示す。
【００２９】
一方、本発明に用いられるイオン性液体の陰イオン（アニオン）としては、Ｂｒ−、Ｃｌ−、Ｉ−、ＰＦ６−、ＢＦ４−、ＣＦ３ＳＯ３−、ＮＯ３−、ＲＣＯＯ−、ＲＳＯ３−、ＮＨ２ＣＨＲＣＯＯ−、ＳＯ４２−、などを例示する事ができる。本発明に用いられるイオン性液体は、例えば上記のアニオンとカチオンの組み合わせによって得られ、その合成法としてはアニオン交換法、酸エステル法、中和法などの方法を用いる事ができる。
【００３０】
これらのイオン性液体を、フィルム状あるいはゲル状にする第一の手法としては、例えば、イオン性液体中でモノマーと重合開始剤を反応させてゲル化する方法がある。モノマー分子としては、フィルム状又はゲル状生成物を与える物であれば特に制限されないが、ポリビニル系高分子、ポリエーテル系高分子、ポリアミド系高分子、ポリエステル系高分子、ポリカーボネート系高分子、イオネン系高分子は、本目的に好ましく用いられる。
【００３１】
これらのイオン性液体を、フィルム状あるいはゲル状にする第二の手法としては、ビニル基などの不飽和置換基を有するカチオンからなるイオン性液体を重合する方法がある。この様な目的に用いられるカチオンとしては、１−ビニルイミダゾリウムカチオン、１−ビニル、３−アルキルイミダゾリウムカチオンなどを例示する事ができる。無論、この様なイオン性液体高分子をさらに適当な高分子材料と相溶させて、その物性を制御する事は本発明にとって有効な方法である。
【００３２】
また、イオン性液体のアニオン部分を高分子化する事も本発明の目的にとって有効な手段である。この様な目的に用いられるアニオンとして、カルボン酸、スルフォン酸、アクリル酸、メタアクリル酸、ビニルスルフォン酸などの酸モノマーや、スチレンなどは本目的に好ましく用いられる。この様なイオン性液体型高分子としては、例えば１，３−ジエチルイミダゾリウムカチオンとポリメタアクリル酸からなる高分子を例示する事ができる。
【００３３】
特開平１０−２６５６７３号公報には、イオン性液体を固体化させた高分子化合物複合体とその製造方法が開示されている。さらに、上記公報には、イオン性液体としてアルキル基を付加した環状アミジン又はピリジンのオニウム塩を高分子化した高分子化合物複合体（高分子ゲル）が開示されている。
【００３４】
本発明者は、このイオン性液体の優れた特性に着眼し、これを含有した高分子ゲルがアクチュエータとして機能しないかを調べる目的でサンプルを作成し、電界印加による変形駆動を実験したところ、電界に応じて可逆的に変形することを見い出した。このアクチュエータはイオン性液体ゲル本来の特性である不揮発性や熱安定性に優れ、さらには化学的・電気化学的にも非常に安定で従来の溶媒を用いたゲル状アクチュエーターに比べて優れたものであった。
【００３５】
図１は、本発明の一実施の形態における柔軟アクチュエータ３とその駆動実験を行った測定系９の構成図である。本発明の上記実施の形態における柔軟アクチュエータ３は、例えば概略直方体形状に構成され、イオン性液体を含有した高分子ゲル又は高分子１に一対の板状電極２ａ及び２ｂが接して設けられて構成されている。この柔軟アクチュエータ３の一端を、引き出し電極４ａ及び４ｂを内側に設けた、ガラス板などの絶縁性の保持部材５ａ及び５ｂにより挟持し、固定端とした。引き出し電極４ａ及び４ｂには、一対の電極２ａ及び２ｂがそれぞれ電気的に接続される。引き出し電極４ａ及び４ｂにはファンクションジェネレータの機能を持つ駆動電源６を接続し、駆動電源６により引き出し電極４ａ及び４ｂに駆動電圧を印加するとともに、波形記録機能を持つオシロスコープ７で上記駆動電圧の波形を記録観察する。この柔軟アクチュエータ３の他端側面には、レーザー変位計８ａのレーザーヘッド８ｂより測定用レーザー光９ａを照射し、その反射光の位置変化より柔軟アクチュエータ３の変位を検出し、この変位の時間変化をオシロスコープ７で同時記録観察する。
【００３６】
図２（ａ）及び（ｂ）は、この柔軟アクチュエータ３が電圧印加によりたわむ様子を表す。同図（ａ）は駆動電源６からの印加電圧をオープンにしてアクチュエータ３へ電圧を印加していない状態、同図（ｂ）は駆動電源６からアクチュエータ３へ電圧を印加することにより、アクチュエータ３がその厚み方向にたわんでいる様子を示す。
【００３７】
上記実施形態によれば、高分子１に電界を印加して膨脹収縮変形させる柔軟アクチュエータ３において、上記高分子１がイオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子１であるようにしたので、家事支援ロボットなどの駆動源として、駆動源自体が小型軽量かつ柔軟で軽量で安全である電気刺激型の柔軟アクチュエータ３として使用することができる。家事支援ロボットの手の指の駆動源や手の腕の関節の駆動源として特に有効である。従って、高分子に含有する溶媒が不揮発であるので溶媒の蒸発に伴う寿命の問題を解決することができ、イオン性液体は化学的、電気化学的に安定でその分解電圧が高く電気分解に伴う性能劣化が少なく、高信頼性で、かつ高速、低電圧で駆動可能な新規アクチュエータを提供できるという顕著な効果がある。
【実施例】
【００３８】
本発明の上記実施形態のより具体的な実施例について以下に詳述する。
【００３９】
（実施例１） 
カチオンとして１エチル３メチルイミダゾリウム（ＥＭＩ）、アニオンとしてトリフロメチルサルフォニルイミド（ＴＦＳＩ）よりなるイオン性液体にモノマーとしてメタクリル酸メチル（ＭＭＡ）をモル比１：１となるよう溶解し、架橋剤としてエチレングルコールジメタクリラート（ＥＤＧＤＭＡ）をＭＭＡに対して２モル％添加し、重合開始剤としてベンゾイルパーオキシド（ＢＰＯ）を総モノマーに対して２モル％溶解させた。これらの溶液をテフロン（登録商標）スペーサを介したガラスプレートに流し込み、８０℃で１２時間加熱して重合させ、イオン性液体を含有した高分子ゲルのシートを得た。
【００４０】
上記高分子ゲルのシートのイオン性液体を含有する高分子ゲル１が電界印加により変形可能かどうかを実験するため、この高分子ゲルのシートを短冊状に切り出し、電界を印加する手段として一対の電極２ａ及び２ｂを設けて高分子ゲルのシート１を挟持した。具体的には、このシートから長さ１３ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み１３０μｍの短冊状サンプルを切り出し、その両面に長さ１３ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み１μｍの金箔を一対の電極２ａ及び２ｂとして貼り合わせた。この高分子ゲルシートの表面はそれ自体粘着性があり、金箔をこのシートの上に載せるだけでほぼ均一に接着された。
【００４１】
この電極付き短冊型の高分子ゲルシートのサンプルを、図１で説明した測定系９にて電界印加に伴う変位測定を試みた。上記電極付き短冊型の高分子ゲルシートのサンプルの長手方向の一端から３ｍｍの部分を、銅箔よりなる引き出し電極４a，４bを内側に設けた保持部材５ａ，５ｂであるスライドガラス板で挟み込み、固定端とした。従って、上記サンプルは固定端からの張り出し長さが１０ｍｍの片持ち梁になっており、レーザ変位計８の測定レーザースポットをこの固定端から９ｍｍの位置に照射し、この位置でのたわみ変位を測定した。引き出し電極４a，４bには駆動電源６から±２Ｖ、０．２５Ｈｚの鋸歯状交番電圧を印加し、この駆動電圧の波形とレーザ変位計８のアナログ電圧出力を、波形記録機能を持つオシロスコープ７で同時観察し記録した。
【００４２】
図３に駆動電圧と変位の時間変化を示す。図３の上段は駆動電圧の時間変化を、下段はレーザ変位計８で観測された相対変位の時間変化をそれぞれ示す。±２Ｖの電圧印加に対応して振幅４μｍのたわみ変形が観察された。この変形は電圧値に対応してほぼ可逆な変化である。また、レーザ照射側の電極２ｂの側に＋電圧を印加した場合にレーザ照射側に向かってたわみ変形した。
【００４３】
この機械的変形のメカニズムは定かではないが、イオン性液体を含有した高分子ゲル１が電圧印加により可逆的変形を繰り返すことが初めて見い出された。
【００４４】
上記測定サンプルはμＦオーダー相当の大きな容量を持ち、電気２重層コンデンサーとしての性質を併せ持っている。電極への電圧印加によって注入された大きな静電エネルギーが機械エネルギーに変換されたものと思われる。たとえば電極界面に形成された電気２重層近傍での同種イオン間の静電反発力の両電極間でのアンバランスなどが変形メカニズムとして考えられる。作成した高分子ゲルに含有するＥＭＩ−ＴＦＳＩイオン性液体ではカチオン輸率のほうがアニオン輸率より大きく、正電極側に集まるアニオンより負電極側に集まるカチオンの反発力が勝ることが考えられる。また、電気２重層近傍に局在化した部位で、クロスリンクした高分子網と嵩高いカチオン、アニオンとの相互作用があることも考えられる。
【００４５】
尚、高分子ゲルを用いたアクチュエータとは別に、電気学会論文集Ｅ、１２２巻２号、頁９７（平成１４年）には、誘電体エラストマーの薄いシートの両面に柔軟に変形可能な電極を設け、この電極間に電圧を印加することによる静電力でこの誘電体エラストマーを変形させる方法を開示している。この方法は、変形させるには厚み１μｍ当たり１００Ｖオーダーの高電界を要する欠点がある。
【００４６】
一方、イオン性液体は、電気２重層容量の影響で物質固有の誘電率を求めることは難しいとされるが、極性が大きいため大きな誘電率を持つことも期待される。電極間に働く静電力の大きさについても増大が期待され、誘電体エラストマーとしての変形メカニズムが作用することも考えられる。この場合、同じ厚みのサンプルに電圧を印加するのであれば、より低電圧で駆動できることが期待される。
【００４７】
本発明のイオン性液体を含有した高分子によるアクチュエータは、含有する溶媒が不揮発であり、従来提案されている溶媒を含む高分子ゲルアクチュエータが溶媒蒸発に伴う本質的な寿命の問題があるという点が解決される極めて顕著な効果がある。
【００４８】
また、イオン性液体は化学的、電気化学的に安定でその分解電圧が高く、従来提案されているイオン性溶媒を用いる高分子ゲルによるアクチュエータにおいて問題であった電気分解に伴う性能劣化が少ないという効果がある。この特徴は蒸発に伴う寿命の解決とともにアクチュエータの動作サイクル寿命を改善する上で顕著な効果がある。
【００４９】
さらに、イオン性液体は熱安定性も高く、本実施例のサンプル作成に用いたＥＭＩ―ＴＦＳＩイオン性液体の耐熱性は４００℃以上であり、これを主体に構成される高分子ゲルを用いた本発明のアクチュエータは難燃性であり、使用に当たって安全である効果もある。
【００５０】
さらに、本発明のアクチュエータは、駆動実験結果で示した通り数ボルトの低電圧でも駆動可能であり、従来提案されている非イオン性溶媒を用いる高分子ゲルによるアクチュエータや、誘電体エラストマーによるアクチュエータにおいて課題であった駆動電圧が高いという課題を解決できるものである。
【００５１】
変形の応答速度も検証実験の説明で前述したように、少なくとも秒オーダでの高速応答が確認されており、変形のメカニズムが電気２重層コンデンサーとしての急速充放電特性と対応しているならば、さらに高速の応答が期待できる。
【００５２】
本実施例で作成したサンプルの弾性率は、原理的に動作可能かを検証することが主眼であったため、比較的低い弾性率のものを前述の手順で作成し、その弾性率は２．４ＭＮ／ｍ２であった。誘電体ポリマーとしての動作には必ずしも電極が高分子ゲルに直接接していなくとも電界印加が可能であれば他材料を介してもよいが、電気２重層の形成に伴う動作を行わしめるには、１対の電極を高分子ゲルに接して設けるとよい。この場合、この電極の曲げ剛性は、電極の剛性が高分子ゲルの動きを阻害しないよう、高分子ゲルの曲げ剛性より低いことが望ましい。このことにより、発生変位の低減を約５０％以下に抑えることができる。
【００５３】
尚、本発明のアクチュエータを構成する高分子ゲルは、イオン性液体のみをその溶媒として含むことに制約するものではない。アクチュエータとして望ましい諸性能、発生変位、発生力、変形速度等の性能改善のため他の溶媒を併せて含むものとすることができる。また、イオン性液体の保持托体となるクロスリンクした高分子鎖に通常の方法で化学的修飾、あるいは物理的複合化を加えることを制約するものではない。
【００５４】
（実施例２）
イオン性液体のカチオン部分を高分子化した例について述べる。Ｎ−ビニルイミダゾールとブロモエタンを反応させて得られた１−ビニル−３エチルイミダゾリウムブロマイド１．８８ｇとプロピオン酸１．４２ｇを２０ｍｌのアセトニトリル中に添加し、攪拌溶解させて、次に溶媒と臭化水素酸を減圧下で蒸留除去した。さらにアセトンを加え、再度蒸留を行って溶媒と残留する臭化水素酸を取り除いた。
【００５５】
上記溶融塩モノマーにラジカル重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルをビニルモノマーユニットに対して５モル％を添加し、エタノールを加えてモノマーを反応させ、得られるイオン性液体モノマーにラジカル重合開始剤を添加し、さらにエタノールを添加後、７０℃の温度で２５分間重合し、溶媒を減圧ろ過して溶融塩ポリマーを得た。得られた反応生成物はゴム状で、ポリエチレンの側鎖に３−エチルイミダゾリウムカチオンの付いた構造で、アニオンとしてＣＨ３ＣＨ２ＣＯＯ−が結合した構造になっている。
【００５６】
上記生成物をフィルム化し、実施例１と同じ方法でアクチュエータとしての動作確認を行った結果、同様の優れた特性を確認できた。
【００５７】
（実施例３）
次に、イオン性液体のアニオン部分を高分子化した例について述べる。１−エチルイミダゾールとブロモエタンを反応させて得た１，３−ジエチルイミダゾリウムブロマイド（１４．５ｇ）と、メタアクリル酸（６．２ｇ）を室温中、アセトニトリル溶媒（５０ｍｌ）に溶解し、同じ室温下で溶媒と生成する臭化水素酸を減圧下で溜去した。さらに反応生成物にアセトン２０ｍｌを加え、再度減圧蒸留を行って溶媒及び残りの臭化水素酸を取り除いた。
【００５８】
上記溶融塩モノマーにラジカル重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリルをビニルモノマーユニットに対して５モル％を添加し、エタノールを加えてモノマーを反応させ、得られるイオン性液体モノマーにラジカル重合開始剤を添加し、さらにエタノールを添加後、７０℃の温度で２５分間重合し、溶媒を減圧ろ過して生成物を得た。生成物はゴム状で、ポリメタアクリル酸アニオンと１，３−ジエチルイミダゾリウムカチオンからなる高分子であった。
【００５９】
上記生成物をフィルム化し、実施例１と同じ方法でアクチュエータとしての動作確認を行なった結果、同様の優れた特性を確認できた。
【００６０】
以上の様に、本発明のアクチュエータは、イオン性液体を高分子化した高分子ゲル、又はイオン性液体構造を重合した高分子を用いることにより、より広範にその物性を調整することができる。本実施例２で作成したサンプルのように、イオン性液体のカチオン部分を高分子化したものでも良く、実施例３で示したように、アニオン部分を高分子化したものでも良い。
【００６１】
本実施例１，２，３に示したような手法により、モノマーを溶解し、その場重合する手法によれば、アクチュエータとして望ましい諸物性を作り込むことができる。たとえばアクチュエータとして負荷を動かす力を発生させるためには、適度な剛性が必要となるが、高分子ゲルの望ましい弾性率を得ることが可能である。さらに、駆動の高速化や大発生力化、さらに高信頼化に望ましい諸物性を得ることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の柔軟アクチュエータは、家庭用ロボットなど柔軟で軽量かつ安全であることが求められる駆動源として適用することができる。また、従来電磁モータや空圧シリンダーなどが適用されていたあらゆる駆動機構の駆動源に代わるものとして用いることが可能で、産業上の利用価値が大きい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一実施の形態における柔軟アクチュエータと駆動、測定系の構成図である。
【図２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の上記実施の形態における柔軟アクチュエータの非動作状態と動作状態とを表す断面図である。
【図３】上記実施の形態における柔軟アクチュエータの上記動作状態での駆動電圧と変位の時間変化の測定結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１  イオン性液体を含有する高分子ゲル又は高分子
２ａ、２ｂ  電極
３  柔軟アクチュエータ
４ａ、４ｂ  引き出し電極
５ａ、５ｂ  保持部材
６  駆動電源
７  オシロスコープ
８  レーザ変位計
９  測定系
【図１】
2005223967.tif 000007
【図２】
2005223967.tif 000008
【図３】
2005223967.tif 000009