(57)【要約】      （修正有）【課題】  光の刺激によって構造が可逆的に変形し、かつ応答速度が実用的な光応答性、柔軟性、および軽量性を有するとともに無音で駆動する光駆動型アクチュエータ、その光駆動型高分子アクチュエータの簡便な製造方法、および光駆動型高分子アクチュエータの製造に用いられる良好な材料を提供する。【解決手段】  光駆動型高分子アクチュエータは、光の刺激を受けて変形する高分子を備え、該高分子の変形をアクチュエータとして利用する光駆動型高分子アクチュエータにおいて、重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとが重合してなる共重合体を備え、前記共重合体は、光の刺激に応じて変形しアクチュエータとしての機能を有する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
光の刺激を受けて変形する高分子を備え、該高分子の変形をアクチュエータとして利用する光駆動型高分子アクチュエータにおいて、
重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとが重合してなる共重合体を備え、
前記共重合体は、光の刺激に応じて変形しアクチュエータとしての機能を有するものであることを特徴とする光駆動型高分子アクチュエータ。
【請求項２】
前記多官能性モノマーが、下記一般式（Ｉ）で表される多官能性モノマーであることを特徴とする請求項１記載の光駆動型高分子アクチュエータ。
一般式（Ｉ）
【化１】
2007262195.tif 000023
（式中、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ独立して重合性基を表し、Ｌ１、Ｌ２ｍ、およびＬ３はそれぞれ独立して二価の連結基を表し、Ｒ１、Ｒ２ｍはそれぞれ独立して光応答性基を表す。ｍは１〜４の整数を表す。）
【請求項３】
前記光応答性基が、アゾベンゼン基であることを特徴とする請求項１又は２記載の光駆動型高分子アクチュエータ。
【請求項４】
前記単官能性モノマーが、下記一般式（ＩＩ）で表される単官能性モノマーであることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項記載の光駆動型高分子アクチュエータ。
一般式（ＩＩ）
【化２】
2007262195.tif 000024
（式中、Ｐ３は重合性基を表し、Ｌ４は、二価の連結基を表し、Ｍはメソゲン基を表す。ｏは０又は１を表す。）
【請求項５】
前記一般式（Ｉ）において、
前記Ｐ１およびＰ２が、それぞれ独立して下記一般式（ＩＩＩ）で表される重合性基であることを特徴とする請求項２から４のうちいずれか１項記載の光駆動型高分子アクチュエータ。
一般式（ＩＩＩ）
【化３】
2007262195.tif 000025
（式中、Ｚ１は単結合、酸素原子、あるいは−Ｏ−ＣＨ２−を表し、Ｚ２は水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、あるいはハロゲン原子を表し、Ｚ３は単結合、−ＣＯ−、あるいは−Ｏ−を表す。）
【請求項６】
前記一般式（Ｉ）において、
前記Ｐ１およびＰ２が、それぞれ独立してアクリロイル基もしくはメタアクリロイル基であることを特徴とする請求項２から４のうちいずれか１項記載の光駆動型高分子アクチュエータ。
【請求項７】
光の刺激を受けて変形する高分子を備え、該高分子の変形をアクチュエータとして利用する光駆動型高分子アクチュエータの製造方法において、
重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとからなる組成物を基板上に塗布する工程と、
該組成物を重合する工程とを備えたことを特徴とする光駆動型高分子アクチュエータの製造方法。
【請求項８】
光の刺激を受けて変形する高分子を備え、該高分子の変形をアクチュエータとして利用する光駆動型高分子アクチュエータの製造方法において、
重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとからなる組成物を一対の基板間に注入する工程と、
該組成物を重合する工程とを備えたことを特徴とする光駆動型高分子アクチュエータの製造方法。
【請求項９】
下記一般式（ＩＶ）で表される多官能性モノマー。
一般式（ＩＶ）
【化４】
2007262195.tif 000026
（式中、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ独立して重合性基を表し、Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３はそれぞれ独立して二価の連結基を表す。式中のアゾベンゼン基は置換基を有していてもよい。）
【請求項１０】
前記一般式（ＩＶ）において、
前記Ｐ１およびＰ２が、それぞれ独立して上記一般式（ＩＩＩ）で表される重合性基であることを特徴とする請求項９記載の多官能性モノマー。
【請求項１１】
前記一般式（ＩＶ）において、
前記Ｐ１およびＰ２が、それぞれ独立してアクリロイル基もしくはメタアクリロイル基であることを特徴とする請求項９記載の多官能性モノマー。
【請求項１２】
前記一般式（ＩＶ）において、
前記Ｐ１およびＰ２は、それぞれ独立してアクリロイル基もしくはメタアクリロイル基であり、
前記Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３は、それぞれ独立して炭素数１〜２０の二価のアルキレン基、炭素数１〜２０の二価のアルケニレン基、炭素数１〜２０の二価のアルキニレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−，−ＮＨＣＯ−、もしくはこれらの組合せからなる二価の連結基であることを特徴とする請求項９記載の多官能性モノマー。
【請求項１３】
前記一般式（ＩＶ）において、
前記Ｌ２が、炭素数１〜２０のアルキレン基、炭素数１〜２０のオキシアルキレンオキシ基、炭素数１〜２０のカルボニルオキシアルキレンオキシカルボニル基、もしくは炭素数１〜２０のオキシカルボニルアルキレンカルボニルオキシ基であることを特徴とした請求項９から１２のうちいずれか１項記載の多官能性モノマー。
【請求項１４】
請求項９から１３のうちのいずれか１項記載の多官能性モノマーと請求項４記載の一般式（ＩＩ）で表される単官能性モノマーとの共重合からなる高分子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光に応答して駆動する光駆動型の高分子アクチュエータとその製造方法、重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマー、およびその多官能性モノマーと重合性を有する単官能性モノマーとが重合してなる高分子に関する。
【背景技術】
【０００２】
メカトロニクス分野において様々なアクチュエータの開発が進められ、特に高分子アクチュエータは、その柔軟さ、軽量性、および駆動時に無音であることから多大な注目を集めている。その中で、光に応答して駆動する光駆動型高分子アクチュエータは、非接触でエネルギー供給が可能であり、駆動のための配線を必要とせず、電気配線から発生するようなノイズを回避できることなどから、特に、医療・介護分野や航空宇宙分野で用いられるマイクロマシンやロボットへの応用が期待されている。
【０００３】
光により駆動する高分子材料としては、光応答性ゲルに関する研究が従来から活発に行われている。例えば、光イオン化するトリフェニルメタンのロイコ体を含むポリアクリルアミドゲルによる光変形（非特許文献１参照）や、ポリアクリルアミドゲルにＣＯ２赤外レーザー光を照射することによる屈曲動作（非特許文献２参照）が実現されている。前者の例は光によるイオン解離反応が起き、その結果としてゲル中の浸透圧が増大し膨潤したものであり、後者の例は赤外レーザー光照射によって発生する熱によるゲルの体積変化に基づく浸透圧変化によるものである。さらに、ポリアクリルアミドゲル以外にも光応答性基としてアゾベンゼン基をその主鎖に含むポリイミドゲル等も知られている（特許文献１参照）。しかしながら、このような光応答性ゲルは、その駆動原理が浸透圧変化に基づく水などの溶媒分子の取り込み・吐き出しによるため、溶媒が不可欠でドライな環境で使用できないという問題を有している。
【０００４】
また、アゾベンゼン誘導体からなる重合性液晶組成物がトルエン等の有機溶媒で浸漬させ、膨潤させた状態で光を照射することにより屈曲するアクチュエータが報告されている（非特許文献３、特許文献２参照）。しかしながら、これらのアクチュエータも溶媒が不可欠でドライな環境で使用できないという問題を有している。
【０００５】
一方、ドライな環境で使用できる光駆動型高分子アクチュエータとしては、アゾベンゼンで架橋されたポリエチルアクリレート（非特許文献４参照）やアゾベンゼンを主鎖に含むポリイミドフイルム（非特許文献５参照）が知られている。さらに、光応答性基としてスピロベンゾピランを橋かけ剤としたポリアクリル酸エチル（非特許文献６参照）やスチルベン基を主鎖に含むポリキノリン（非特許文献７参照）も知られている。しかしながら、いずれもその変位量は小さく、実用面での利用は難しいと考えられている（非特許文献８参照）。
【０００６】
一方、近年、液晶エラストマ−が報告されている。例えば、光応答性基としてアゾベンゼン基を側鎖に有する高分子を液晶配向状態で架橋した液晶エラストマ−が紫外光照射により伸縮挙動を示すことが報告されている（非特許文献９参照）。また、アゾベンゼン誘導体からなる重合性液晶組成物を光、あるいは熱により架橋したポリドメイン液晶エラストマ−が紫外光の偏光照射により自由な方向に屈曲作動できることが知られている（非特許文献１０参照）。
【０００７】
しかしながら、前者の非特許文献９に開示された技術には、光に対する応答速度が非常に遅い点で問題を有している。また、後者の非特許文献１０に開示された技術には、膜厚とともに応答性が減少し、薄膜としてしか機能を発揮できないという点、および液晶温度域でのみの駆動で作動温度等が限定されるという点で問題を有している。したがって、これらの液晶エラストマーに関しても、実用化を鑑み、性能面において課題が残されている。
【非特許文献１】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ誌、第 １９巻、２４７６頁（１９８６年）
【非特許文献２】Ｊ．Ｃｈｅｍ．Ｐｈｙｓ．誌、第 １０２巻、５５１頁（１９９５年）
【非特許文献３】Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．誌、第 １５巻、２０１頁（２００３年）
【非特許文献４】Ｐｏｌｙｍｅｒ誌、第 ２１巻、１１７５頁（１９８２年）
【非特許文献５】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ誌、第 ３巻、３４９頁（１９７０年）
【非特許文献６】Ｐｕｒｅ  Ａｐｐｌ．Ｃｈｅｍ．誌、第 ８巻、３５７頁（１９７３年）
【非特許文献７】Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ誌、第 １８巻、３２１頁（１９８５年）
【非特許文献８】形状記憶ポリマーの開発と応用、シーエムシー社、東京（１９８８年）
【非特許文献９】Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．誌、第 ８７巻、０１５５０１頁（２００１年）
【非特許文献１０】Ｎａｔｕｒｅ誌、第 ４２５巻、１４５頁（２００３年）
【特許文献１】特開２００５−２３１５１号公報
【特許文献２】特開２００２−２５６０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑み、光の刺激によって構造が可逆的に変形し、かつ応答速度が実用的な光応答性、柔軟性、および軽量性を有するとともに無音で駆動する光駆動型アクチュエータ、その光駆動型高分子アクチュエータの簡便な製造方法、および光駆動型高分子アクチュエータの製造に用いられる良好な材料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】
【０００９】
上記目的を達成する本発明の光駆動型アクチュエータは、
光の刺激を受けて変形する高分子を備え、その高分子の変形をアクチュエータとして利用する光駆動型高分子アクチュエータにおいて、
重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとが重合してなる共重合体を備え、
上記共重合体は、光の刺激に応じて変形しアクチュエータとしての機能を有するものであることを特徴とする。
【００１０】
本発明の光駆動型高分子アクチュエータは、共重合体が架橋部位に光応答性基を複数含むので、光の刺激によって構造が可逆的に変形し、かつ応答速度が実用的な光応答性を有する。また、本発明の光駆動型高分子アクチュエータは、共重合体からなる高分子であるので、柔軟性を有し、軽量性を具備し、かつ無音により駆動することができる。
【００１１】
ここで、上記多官能性モノマーが、下記一般式（Ｉ）で表される多官能性モノマーであることが好ましい。
一般式（Ｉ）
【００１２】
【化１】
2007262195.tif 000002
【００１３】
（式中、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ独立して重合性基を表し、Ｌ１、Ｌ２ｍ、およびＬ３はそれぞれ独立して二価の連結基を表し、Ｒ１、Ｒ２ｍはそれぞれ独立して光応答性基を表す。ｍは１〜４の整数を表す。）
一般式（Ｉ）で示される多官能性モノマーによれば、Ｒ１、Ｒ２ｍがそれぞれ独立して光応答性を示すので、光に対する応答性を高めることができる。
【００１４】
また、上記光応答性基が、アゾベンゼン基であることが好適である。
【００１５】
アゾベンゼン基は、通常、熱力学的に安定なトランス体として存在しているが、紫外光をアゾベンゼン基に照射することでシス体となり、可視光をアゾベンゼン基に照射することで再びトランス体に戻る光異性化基である。したがって、光異性化基としてアゾベンゼン基を用いることで、光異性化反応を起こすことが容易となり、極めて高い光応答性が得られる。
【００１６】
ここで、上記単官能性モノマーが、下記一般式（ＩＩ）で表される単官能性モノマーであることが好ましい。
一般式（ＩＩ）
【００１７】
【化２】
2007262195.tif 000003
【００１８】
（式中、Ｐ３は重合性基を表し、Ｌ４は、二価の連結基を表し、Ｍはメソゲン基を表す。ｏは０又は１を表す。）
この一般式（ＩＩ）で示される単官能性モノマーによれば、付加重合が容易となる。また、この単官能性モノマーは、メソゲン基を有することにより高分子の配向性を高めることができる。
【００１９】
また、上記一般式（Ｉ）において、
Ｐ１およびＰ２が、それぞれ独立して下記一般式（ＩＩＩ）で表される重合性基であることが好ましい。
一般式（ＩＩＩ）
【００２０】
【化３】
2007262195.tif 000004
【００２１】
（式中、Ｚ１は単結合、酸素原子、あるいは−Ｏ−ＣＨ２−を表し、Ｚ２は水素原子、炭素数１〜６のアルキル基、あるいはハロゲン原子を表し、Ｚ３は単結合、−ＣＯ−、あるいは−Ｏ−を表す。）
さらに、上記一般式（Ｉ）において、Ｐ１およびＰ２が、それぞれ独立してアクリロイル基もしくはメタアクリロイル基であることが特に好ましい。
【００２２】
この多官能性モノマーによれば、アクリロイル基もしくはメタアクリロイル基は、付加重合性が特に高いため、光駆動型高分子アクチュエータの製造が容易となる。
【００２３】
ここで、上記目的を達成する本発明の光駆動型アクチュエータの第１の製造方法は、
光の刺激を受けて変形する高分子を備え、その高分子の変形をアクチュエータとして利用する光駆動型高分子アクチュエータの製造方法において、
重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとからなる組成物を基板上に塗布する工程と、
該組成物を重合する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２４】
本発明の光駆動型高分子アクチュエータの第１の製造方法によれば、組成物を基板上に塗布した直後に重合が開始するのではなく、光や熱などの刺激により重合が開始する。そのため、加工性に優れるとともに取り扱いが容易となり、光駆動型高分子アクチュエータを簡便に製造することができる。
【００２５】
また、ここで、上記目的を達成する本発明の光駆動型アクチュエータの第２の製造方法は、光の刺激を受けて変形する高分子を備え、その高分子の変形をアクチュエータとして利用する光駆動型高分子アクチュエータの製造方法において、
重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとからなる組成物を一対の基板間に注入する工程と、
その組成物を重合する工程とを備えたことを特徴とする。
【００２６】
本発明の光駆動型高分子アクチュエータの第２の製造方法によっても、組成物を一対の基板間に注入した直後に重合が開始するのではなく、光や熱などの刺激により重合が開始する。そのため、加工性に優れるとともに取り扱いが容易となり、光駆動型高分子アクチュエータを簡便に製造することができる。
【００２７】
ここで、上記多官能性モノマーが、下記一般式（ＩＶ）で表される多官能性モノマーであることが好ましい。
一般式（ＩＶ）
【００２８】
【化４】
2007262195.tif 000005
【００２９】
（式中、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ独立して重合性基を表し、Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３はそれぞれ独立して二価の連結基を表す。式中のアゾベンゼン基は置換基を有していてもよい。）
この多官能性モノマーによれば、複数のアゾベンゼン基を有しているので光駆動型高分子アクチュエータの光応答性が極めて高くなる。
【００３０】
前記一般式（ＩＶ）において、
前記Ｐ１およびＰ２は、それぞれ独立してアクリロイル基もしくはメタアクリロイル基であり、
前記Ｌ１、Ｌ２、およびＬ３は、それぞれ独立して炭素数１〜２０の二価のアルキレン基、炭素数１〜２０の二価のアルケニレン基、炭素数１〜２０の二価のアルキニレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−，−ＮＨＣＯ−、もしくはこれらの組合せからなる二価の連結基であることを特徴とする。
【００３１】
このような多官能性モノマーによれば、光駆動型高分子アクチュエータの物性を適切にコントロールすることができる。
【００３２】
ここで、上記一般式（ＩＶ）において、
上記Ｌ２が、炭素数１〜２０のアルキレン基、炭素数１〜２０のオキシアルキレンオキシ基、炭素数１〜２０のカルボニルオキシアルキレンオキシカルボニル基、もしくは炭素数１〜２０のオキシカルボニルアルキレンカルボニルオキシ基であることが好ましい。
【００３３】
このような多官能性モノマーによっても、光駆動型高分子アクチュエータの物性を適切にコントロールすることができる。
【００３４】
ここで、上記共重合体が、一般式（ＩＶ）で表される多官能性モノマーと一般式（ＩＩ）で表される単官能性モノマーとの共重合からなる高分子であることが好ましい。
【００３５】
この高分子は、光応答性を高めた高分子として機能することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、光の刺激によって構造が可逆的に変形し、かつ応答速度が実用的な光応答性、柔軟性、および軽量性を有するとともに無音で駆動する光駆動型アクチュエータ、その光駆動型高分子アクチュエータの簡便な製造方法、および光駆動型高分子アクチュエータの製造に用いられる良好な材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【００３８】
本発明の光駆動型高分子アクチュエータは、重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとが重合してなる共重合体を備えることを特徴とする。該共重合体は、前記多官能性モノマーが重合することにより重合体の主鎖と主鎖が架橋されている。また、この光駆動型高分子アクチュエータは、架橋部位に光応答性基を複数含むことにより、光に対する応答性を良化できる。
【００３９】
尚、高分子とは一般に分子量が１００００以上のものを指し、分子量が１０００〜１００００（未満）の化合物は準高分子として扱われる。また、その重合度が２〜２０ぐらいのものをオリゴマーとよび、通常、高分子とは区別されている（岩波理化学辞典  第３版増補版，玉虫文一ら編集，４４９頁，岩波書店，１９８２）。本発明において、光駆動型高分子アクチュエータにおける高分子とは、準高分子を含み、分子量が１０００以上で、かつ重合度が２０以上のものを意味し、好ましくは分子量が５０００以上、あるいは重合度が５０以上であり、さらに好ましくは分子量が１００００以上、あるいは重合度が１００以上である。また、前記の重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとが重合してなる共重合のみから構成されていてもよく、他の低分子化合物や高分子化合物との混合物でもよく、必要に応じて無機粒子との混合物でもよい。
【００４０】
ここで、光応答性基とは、例えば、光照射により光異性化反応、光二量化反応、および光分解反応の少なくとも１つを起こす基である。この光応答性基は、可逆性の観点より、光照射により光異性化反応を起こす基から構成される単位が特に好ましい。具体的には、アゾベンゼン基が特に好ましい例として挙げることができる。
【００４１】
本発明において好適に用いられる光応答性基を複数含む多官能性モノマーとしては、下記一般式（Ｉ）で示される多官能性モノマーを挙げることができる。一般式（Ｉ）において、Ｐ１、Ｐ２はそれぞれ独立して重合性基を示す。重合性基としては、付加重合反応が可能な重合性基が好ましい。具体的には、アクリロイル基、メタアクリロイル基、グリシジル基、ビニル基、ビニルオキシ基、オキセタニル基等が好ましい例として挙げられ、その中でアクリロイル基、メタアクリロイル基が特に好ましい。Ｌ１、Ｌ２ｍ、およびＬ３はそれぞれ独立して二価の連結基を示し、炭素数１〜２０の二価のアルキレン基、炭素数１〜２０の二価のアルケニレン基、炭素数１〜２０の二価のアルキニレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＮＹ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−，−ＮＨＣＯ−、もしくはこれらの組合せからなる二価の連結基が好ましい。Ｌ１、Ｌ３に関しては、炭素数１〜２０のアルキレンオキシ基、炭素数１〜２０のオキシアルキレンオキシ基、炭素数１〜２０のオキシアルキレンオキシカルボニル基、炭素数１〜２０のオキシアルキレンカルボニルオキシ基等を特に好ましい例として挙げることができる。また、Ｌ２ｍに関しては、炭素数１〜２０のアルキレン基、炭素数１〜２０のオキシアルキレンオキシ基、炭素数１〜２０のカルボニルオキシアルキレンオキシカルボニル基、もしくは炭素数１〜２０のオキシカルボニルアルキレンカルボニルオキシ基を特に好ましい例として挙げることができる。Ｒ１、Ｒ２ｍはそれぞれ独立して前述の光応答性基を示す。ｍは１から４のうちのいずれかの整数を示し、好ましくは１又は２である。
【００４２】
ここで、一般式（Ｉ）で示される多官能性モノマーは、下記一般式（ＩＩＩ）で示される多官能性モノマーが特に好ましい例である。
一般式（ＩＩＩ）
【００４３】
【化５】
2007262195.tif 000006
【００４４】
上記一般式（ＩＩＩ）において、Ｐ１、Ｐ２、Ｌ１、Ｌ３、Ｒ１、Ｒ２ｍ、ｌ、ｎの説明は、上記一般式（Ｉ）と同様である。Ｌ２に関しては、炭素数１〜２０のアルキレン基、炭素数１〜２０のオキシアルキレンオキシ基、炭素数１〜２０のカルボニルオキシアルキレンオキシカルボニル基、炭素数１〜２０のオキシカルボニルアルキレンカルボニルオキシ基を好ましい例として挙げることができ、−ＣＨ２−、−ＣＨ２ＣＨ２−が特に好ましい例として挙げることができる。
【００４５】
以下に本発明で用いられる光応答性基を複数含む多官能性モノマーの具体例を挙げる。但し、本発明の多官能性モノマーはこれらのみに限定されるものではない。
【００４６】
【化６】
2007262195.tif 000007
【００４７】
【化７】
2007262195.tif 000008
【００４８】
以下に本発明の一般式（ＩＩＩ）で示される光応答性基を複数含む多官能性モノマーは、例えば下記の方法により製造することができる。
スキーム１
【００４９】
【化８】
2007262195.tif 000009
【００５０】
（式中、Ｐ１、Ｐ２、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は上述した内容と同義である。Ｑは適切な脱離基を示す。Ｌ１１、Ｌ１２は反応により結合してＬ１となる基を示し、Ｌ３１、Ｌ３２は反応により結合してＬ３となる基を示す。）
一般式（Ｉ−Ｉ)で示される化合物と一般式（Ｉ−ＩＩ）、および一般式（Ｉ−ＩＩＩ）で示される化合物とのジアゾカップリングにより一般式（Ｉ−ＩＶ）で示される化合物に変換する。本反応において、Ｌ１１、Ｌ３１としては、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−などの二価の連結基が好ましい例として挙げられる。ジアゾカップリングに関しては、一般式（Ｉ−Ｉ）で示される化合物に、酸存在下において亜硝酸ナトリウムを作用させてジアゾニウム塩とした後、塩基存在下で一般式（Ｉ−ＩＩ）、および一般式（Ｉ−ＩＩＩ）で示される化合物とカップリングさせる一般的なジアゾカップリング法を採用できる。使用する酸に関しては塩酸が好ましく、使用する塩基に関しては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの無幾塩基、あるいはトリエチルアミン等の有機塩基を採用できるが、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの無幾塩基が好ましい。次に、一般式（Ｉ−Ｖ）、一般式（Ｉ−ＶＩ）で示される化合物と塩基存在下で縮合させ、目的とする一般式（ＩＩＩ）で示される光応答性単位として複数のアゾベンゼン基を含む多官能性モノマーを合成することができる。ここで、Ｑは脱離基を示すが、好ましい脱離基としてメシル基、トシル基、ハロゲノ基を挙げることができる。Ｌ１２、Ｌ３２は、それぞれＬ１１、Ｌ３１と結合して二価の連結基L１、L３を構成する置換基であり、アルキレン基、オキシアルキレン基、イミノアルキレン基等が好ましい例として挙げることができる。用いる塩基に関しては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの無幾塩基、あるいはトリエチルアミン等の有機塩基を採用できるが、炭酸ナトリウム、炭酸カリウムなどの無幾塩基が特に好ましい。また、必要に応じてヨウ化ナトリウム、ヨウ化カリウム等を小量添加することも反応加速の観点から好ましい。
【００５１】
本発明において好適に用いられる単官能性モノマーとしては、一般式（ＩＩ）で示される単官能性モノマーが好ましい。
【００５２】
一般式（ＩＩ）において、Ｐ３は重合性基を示し、付加重合反応が可能な重合性基が好ましい。具体的には、アクリロイル基、メタアクリロイル基、グリシジル基、ビニル基、ビニルオキシ基、オキセタニル基等が好ましい例として挙げられ、その中でアクリロイル基、メタアクリロイル基が特に好ましい。L４は、二価の連結基を示し、炭素数１〜２０の二価のアルキレン基、炭素数１〜２０の二価のアルケニレン基、炭素数１〜２０の二価のアルキニレン基、−Ｏ−、−Ｓ−、−ＮＨ−、−ＮＹ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＯＮＨ−，−ＮＨＣＯ−、あるいはこれらの組合せからなる二価の連結基が好ましいMはメソゲン基、すなわち、剛直な液晶形成に寄与する液晶分子の主要骨格を示す。メソゲン基の例としては、例えば「Ｆｌｕｓｓｉｇｅ  Ｋｒｉｓｔａｌｌｅ  ｉｎ  Ｔａｂｅｌｌｅｎ  ＩＩ」、ＶＥＢ  Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｖｅｒｌａｇ  ｆｕｒ  Ｇｒｕｎｄｓｔｏｆｆ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ，  Ｌｅｉｐｚｉｇ、（１９８４年）、７頁〜１８頁に記載されている。メソゲン基は、棒状液晶に用いられるメソゲン基と円盤状液晶に用いられるメソゲン基に分類されるが、好ましくは、一般に棒状液晶に用いられるメソゲン基である。中でも、下記、一般式（ＩＶ）で示されるメソゲン基であることが特に好ましい。
一般式（ＩＶ）
【００５３】
【化９】
2007262195.tif 000010
【００５４】
式中、環Ａ、環Ｂ、環Ｃは、環員数５〜１０の環状基を示し、ベンゼン環、シクロヘキサン環、ピペリジン環、ピリジン環、ピリミジン環、ジオキサン環、チオフェン環あるいはナフタレン環を示し、ベンゼン環、シクロヘキサン環が特に好ましい。環Ａ、環Ｂ、環Ｃは、それぞれ環上に置換基を有していてもよく、置換基としては炭素数１〜２０のアルキル基、炭素数１〜２０のアルコキシ基、炭素数１〜２０のアルコキシカルボニル基、炭素数１〜２０のアルキルオキシカルボニル基、シアノ基、ハロゲノ基等が好ましく、炭素数１〜６のアルキル基、炭素数１〜６のアルコキシ基、炭素数１〜６のアルコキシカルボニル基、炭素数１〜６のアアルキルオキシカルボニル基、シアノ基、フルオロ基、ブロモ基等が特に好ましい。環A、B、Cが環上に置換基を有する場合、環上の置換基は互いに連結して環を形成してもよい。X、またはYｐは、それぞれ独立して、単結合、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−、−Ｃ≡Ｃ−Ｃ≡Ｃ−、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｏ−、−ＣＨ２Ｏ−、−ＯＣＨ２−、−Ｎ＝Ｎ−、−ＣＨ＝Ｎ−、−Ｎ−Ｃ＝Ｈ−、−Ｃ＝Ｃ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｃ＝Ｃ−を示し、単結合、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−Ｃ＝Ｃ−ＣＯ−、−ＣＯ−Ｃ＝Ｃ−が特に好ましい。
oは０または１を表すが、１であることが好ましい。
【００５５】
以下に本発明で用いられる単官能性モノマーの具体例を挙げる。但し、本発明の単官能性モノマーはこれらのみに限定されるものではない。
【００５６】
【化１０】
2007262195.tif 000011
【００５７】
【化１１】
2007262195.tif 000012
【００５８】
【化１２】
2007262195.tif 000013
【００５９】
本発明の光駆動型高分子アクチュエータを構成する共重合体において、光応答性基を複数含む多官能性モノマーの総量は、駆動応答性の観点から、共重合体構成成分の総量に対して５０重量％以下が好ましく、３０重量％以下がさらに好ましい。単官能性モノマーの総量は、駆動応答性の観点から、共重合体構成成分の総量に対して５０重量％以上が好ましく、７０重量％以上がさらに好ましい。共重合体の構成成分には、多官能性モノマーや単官能性モノマー以外にも、必要に応じて架橋剤などの添加剤を含んでいてもよい。単官能性モノマー、および前記多官能性モノマーはそれぞれ一種でも複数でもよい。架橋剤は、具体的には、重合性基を複数持つ化合物であり、用いるモノマーに応じて適宜選択できる。具体的には、アクリレートの例として、トリメチロールプロパントリアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートなどを挙げることができる。
【００６０】
本発明の光駆動型高分子アクチュエータを構成する共重合体は、前記の単官能性モノマーと前記の重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーを含む組成物を重合することにより得ることができる。
重合反応には、単官能性モノマー、および多官能性モノマーの重合性基、および性質によって異なるが、一般的な重合法を用いることができる。例えば、重合には、熱あるいは電磁波による公知の種々の重合法が採用できるが、アゾ系重合開始剤、あるいは光重合開始剤を用いるラジカル重合、光酸発生剤を用いるカチオン重合が特に好ましい。重合反応は該組成物を溶剤に溶解し溶液で反応を行う方法や基板上に組成物を塗布、あるいは基板間に組成物を注入して反応する方法が採用されるが、後者の組成物を基板上に塗布、あるいは組成物を一対の基板間に注入して反応する方法が好ましい。
【００６１】
本発明の光駆動型高分子アクチュエータにおいて、単官能性モノマーと多官能性モノマーとが重合してなる共重合体中に存在する光応答性基は、高分子中で配向していてもしていなくてもよく、いずれを選択するかはアクチュエータの利用形態によって異なる。例えば、ある一方向にのみ選択的に屈曲、あるいは伸縮する材料が必要なときは光応答性基が高分子層中で一軸に配列していることが好ましい。また、自在な方向に屈曲、あるいは伸縮する材料が必要なときは、光応答性基が高分子層中で配向していない方が好ましい。
【００６２】
以下に、本発明の光駆動型高分子アクチュエータを構成する共重合体の製造方法の例について詳細に説明する。
【００６３】
図１は、本発明の光駆動型高分子アクチュエータの第１の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【００６４】
第１の工程として、重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとからなる組成物を基板上に塗布する（ステップＳ１００）。
【００６５】
この第１の工程をさらに詳述すると、以下の通りである。
【００６６】
基板には、ガラス基板、シリコン基板、金属基板、各種高分子フイルムやエラストマー等を用いることができる。基板は、必要に応じて配向処理が施されていてもよい。配向処理には、一般に液晶や高分子の分野で用いる方法を採用できる。具体的には、例えば、基板上にポリイミドやポリビニルアルコール等の配向膜を配して該配向膜にはラビング処理を施す方法、シンナモイル系高分子やアゾ系高分子等からなる光配向膜を配して光配向処理を施す方法、基板に四級アンモニウム塩を用いて垂直配向処理を施す方法等が採用できる。さらに、連続生産の観点では、ドラムやバンドが基板として用いられてもよい。
【００６７】
塗布液の溶剤には、共重合体を構成するためのモノマー成分を溶解、あるいは分散できる公知の溶剤を用いることができる。溶剤の具体例としては、クロロホルム、ジクロロメタン等のハロゲン系溶剤、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド等のアミド系溶剤が挙げられ、クロロホルム、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、ジメチルアセトアミドが好ましく、クロロホルム、メチルエチルケトン、ジメチルアセトアミドが特に好ましい。また、これらの溶剤を組み合わせて用いてもよい。
【００６８】
上記溶剤の添加量は、塗布性を損なわない範囲で最適値が決められるが、固形分濃度が塗布溶剤中で１〜７５％の範囲であることが好ましく、５〜５０％の範囲であることが特に好ましい。
【００６９】
塗布液には必要に応じて、重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤、塗布助剤などの添加剤を添加してもよい。重合開始剤に関しては、光応答性基を有する重合性分子および重合方法に応じて公知の重合開始剤を適宜選択できる。
【００７０】
具体的には、アゾ系重合開始剤、カチオン系光重合開始剤、ラジカル系光重合開始剤等を採用することができる。
【００７１】
アゾ系重合開始剤の例としては、Ｖ−３０、Ｖ−４０、Ｖ−５９、Ｖ−６５、Ｖ−７０、Ｖ−６０１、ＶＡｍ−１１０、ＶＡｍ−１１１（いずれも和光純薬製）などを採用できる。カチオン系光重合開始剤としては、ＷＰＩ−１１３（和光純薬製）、イルガキュア２５０（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ製）などを採用できる。ラジカル系光重合開始剤としては、イルガキュア６５１、イルガキュア９０７、イルガキュア７８４、イルガキュア  オキセ  ０１（いずれもチバ・スペシャリティー・ケミカルズ製）などを採用できる。
【００７２】
重合禁止剤としては、例えば公知のハイドロキノン系重合禁止剤、ヒンダードフェノール系重合禁止剤等を用いることができる。ハイドロキノン系重合禁止剤としては、ハイドロキノンモノメチルエーテル、ＤＯＨＱ（和光純薬製）、ＤＨＨＱ（和光純薬製）等が採用できる。ヒンダードフェノール系重合禁止剤としては、イルガノックス１０１０、イルガノックス１０３５、イルガノックス１０７６（いずれもチバ・スペシャリティー・ケミカルズ製）等が採用できる。
【００７３】
光増感剤はとしては、光重合開始剤と併用するために用いられ、光重合開始剤と光の波長とに応じて適宜選択できる。具体的な例としては、ジエチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、ダロキュア  ＥＨＡ（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ製）、ダロキュア  ＥＤＢ（チバ・スペシャリティー・ケミカルズ製）などを挙げることができる。
【００７４】
塗布助剤に関しては、例えば、塗布性の向上のために公知の界面活性剤や高粘剤などを用いることができる。
【００７５】
上記溶剤の添加量は、塗布性を損なわない範囲で最適値が決められるが、上記高分子の濃度が塗布溶剤中で１〜７５％の範囲であることが好ましく、５〜５０％の範囲であることが特に好ましい。
【００７６】
塗布方式としては、公知の方法、例えばカーテンコーティング法、押し出しコーティング法、ロールコーティング法、スピンコーティング法、ディップコーティング法、バーコーティング法、スプレーコーティング法、スライドコーティング法、印刷コーティング法等が用いることができる。
【００７７】
続いて、組成物を乾燥させる。乾燥には公知の乾燥法を用いることができる。具体的には、室温乾燥、加温乾燥、送風乾燥、減圧乾燥が挙げられ、またこれらを組み合わせてもよい。
【００７８】
次に、第２の工程として、その組成物を重合する（ステップＳ１０１）。
【００７９】
この第２の工程をさらに詳述すると、以下の通りである。
【００８０】
まず、組成物のモノマーを重合させ、光応答性基を複数含む多官能性モノマーと単官能性モノマーの共重合体を形成する。重合には、熱あるいは電磁波による公知の種々の重合法が採用できるが、アゾ系重合開始剤、あるいは光重合開始剤を用いるラジカル重合、光酸発生剤を用いるカチオン重合が特に好ましい。
【００８１】
熱重合の場合、適切な加熱温度は、用いる重合開始剤に依存する。塗布物が液晶性を示す場合、液晶を呈する温度より高い温度で重合することが好ましく、そのために適切な加熱温度と重合開始剤が採用される。
【００８２】
光重合の場合、用いる光源としては、公知のものを制限なしで用いることができるが、用いられる光重合開始剤に適切な光源が好ましい。光源の波長としては、光応答性基の種類や光重合開始剤に依存するが、２２０ｎｍ〜７４０ｎｍである。光応答性基としてアゾベンゼン基を採用する場合、具体的には４５０ｎｍより長波の光源が好ましく、中でも、波長５２０ｎｍ〜６００ｎｍが好適に用いられる。組成物が液晶性を示す場合、液晶を呈する温度より高い温度で重合することが好ましい。また、重合反応は窒素雰囲気下で行うことが好ましい。
【００８３】
以上の結果得られた共重合体を必要に応じて基板(ドラム、バンド）から剥ぎ取り、本発明の共重合体を得ることができる。
【００８４】
なお、基板と一体の形態でアクチュエータとして用いる場合、得られた共重合体を基板から剥ぎ取らずに用いることができる。
【００８５】
以下に、本発明の光駆動型高分子アクチュエータを構成する共重合体の別なる製造方法の例について説明する。
【００８６】
図２は、本発明の光駆動型高分子アクチュエータの第２の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【００８７】
第１の工程として、重合性を有する単官能性モノマーと重合性を有するとともに光の刺激を受けて構造変化を引き起こす光応答性基を複数含む多官能性モノマーとからなる組成物を一対の基板間に注入する（ステップＳ２００）。
【００８８】
この第１の工程をさらに詳述すると、以下の通りである。
【００８９】
一対の基板間に注入する方法としては、ディスペンサー方式、ベルジャー法などの一般的な方法が採用される。組成物には、重合開始剤、重合禁止剤、光増感剤、塗布助剤などの添加剤を添加してもよい。これらの説明に関しては前述の通りである。
【００９０】
次に、第２の工程として、その組成物を重合する（ステップＳ２０１）。
【００９１】
すなわち、注入したモノマーを重合させ、多官能性モノマーと単官能性モノマーとの共重合体を形成する。重合に関しては、前述の説明と同様である。
【００９２】
これらの工程を経ても、本発明の光駆動型高分子アクチュエータが製造される。
【００９３】
以上の結果得られた共重合体を必要に応じて基板から剥ぎ取り、本発明の共重合体からなる高分子を得ることができる。
【００９４】
以上により得られた共重合体を駆動部に配置し、光駆動のための光照射部と光導波部を設け、光照射部から照射された光を駆動部に導いて本発明の光駆動型高分子アクチュエータの一形態を製造することができる。光照射部の光源としては、通常使われる光源、例えば、タングステンランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ、キセノンフラッシュランプ、水銀ランプ、水銀キセノンランプ、カーボンアークランプ等のランプ、各種のレーザー（例、半導体レーザー、ヘリウムネオンレーザー、アルゴンイオンレーザー、ヘリウムカドミウムレーザー、ＹＡＧレーザー）、発光ダイオード、陰極線管などを挙げることができる。光照射は、可逆動作のために、必要に応じて２種類の異なる波長の光を駆動部に照射できる構成が好ましい。また、ヒーターや光による加熱を利用し、光照射と熱により駆動する構成も好ましい。
【実施例】
【００９５】
以下の実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
（実施例１）
架橋剤Ｃ−１の合成
架橋剤Ｃ−１
【００９６】
【化１３】
2007262195.tif 000014
【００９７】
まず、２５．８ｍＬの水に８７．８ｍＬの濃塩酸、２５ｇの４，４‘−メチレンジアニリン（アルドリッチ製）を氷冷下において加え、攪拌しながら２１．７ｇの亜硝酸ナトリウムを３０．４ｍＬの水に溶解した水溶液を滴下してジアゾニウム塩の反応液を調製した。
【００９８】
続いて、６８０ｍＬの水に２９．６ｇのフェノールと６８ｇの水酸化ナトリウムを加えて氷冷下において攪拌し、先に調製したジアゾニウム塩の反応液を滴下した。４時間反応させた後、小量の塩酸を加え、吸引ろ過を行った。得られた沈殿物を水で洗浄した後、シリカゲルクロマト（溶離液：ヘキサン／酢酸エチル＝１／１）により精製し、３６ｇのビス（４−（４−ヒドロキシフェニルアゾフェニル）メタンを得た。
【００９９】
次に、１００ｍＬのジメチルアセトアミドに、上記で得られたビス（４−（４−ヒドロキシフェニルアゾフェニル）メタン１０ｇ、４−アクリルオキシブチルメシレート１３．３ｇ、炭酸カリウム８．３ｇ、および触媒量のイルガキュア１０１０を加え、７０℃で２４時間反応させた。反応液に水を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を塩化アンモニウム水溶液と飽和食塩水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下で留去した後、シリカゲルクロマト（溶離液：ジクロロメタン／酢酸エチル＝３／１）により精製し、６．０ｇの目的とする架橋剤C−１を得た。
（実施例２）
架橋剤Ｃ−２合成
架橋剤Ｃ−２
【０１００】
【化１４】
2007262195.tif 000015
【０１０１】
まず、２０３．６ｍＬの１Ｎ−塩酸に２５ｇの４，４‘−エチレンジアニリン（アルドリッチ製）を氷冷下において加え、攪拌しながら１７．１ｇの亜硝酸ナトリウムを４０．８ｍＬの水に溶解した水溶液を滴下し、４０６．５ｍＬのメタノールを添加してジアゾニウム塩の反応液を調製した。
【０１０２】
続いて、８１．７ｍＬのメタノールに２３．３ｇのフェノールと２６．３ｇの水酸化カリウムを加えた反応液を、先に調製したジアゾニウム塩の反応液に滴下した。４時間反応させた後、小量の塩酸を加え、吸引ろ過を行った。得られた沈殿物を１N-塩酸、酢酸エチル、水で洗浄し、５８．８ｇの１，２−ビス（４−（４−ヒドロキシフェニルアゾフェニル）エタンを得た。
【０１０３】
次に、１００ｍＬのジメチルアセトアミドに、上記で得られた１，２−ビス（４−（４−ヒドロキシフェニルアゾフェニル）エタン１０ｇ、４−アクリルオキシブチルメシレート１３．３ｇ、炭酸カリウム８．３ｇ、および触媒量のイルガキュア１０１０を加え、７０℃で２４時間反応させた。反応液に水を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を１Ｎ−塩酸と飽和炭酸水素ナトリウム水溶液で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下で留去した後、シリカゲルクロマト（溶離液：ジクロロメタン／酢酸エチル＝２０／１）により精製し、７．０ｇの目的とする架橋剤C−２を得た。
（実施例３）
架橋剤Ｃ−３合成
架橋剤Ｃ−３
【０１０４】
【化１５】
2007262195.tif 000016
【０１０５】
まず、７．２３ｍＬの水に２４．６ｍＬの濃塩酸、１０ｇの４，４‘−ジアミノスチルベンニ塩酸塩（アルドリッチ製）を氷冷下において加え、攪拌しながら６．１ｇの亜硝酸ナトリウムを８．５ｍＬの水に溶解した水溶液を滴下してジアゾニウム塩の反応液を調製した。
【０１０６】
続いて、１８８ｍＬの水に８．３ｇのフェノールと１８．８ｇの水酸化ナトリウムを加えて氷冷下において攪拌し、先に調製したジアゾニウム塩の反応液を滴下した。４時間反応させた後、小量の塩酸を加え、吸引ろ過を行った。得られた沈殿物を水で洗浄し、１４．４ｇのビス（４−（４−ヒドロキシフェニルアゾフェニル）メタンを得た。
【０１０７】
次に、６０ｍＬのジメチルアセトアミドに、上記で得られた１，２−ビス（４−（４−ヒドロキシフェニルアゾフェニル）メタン１０ｇ、４−アクリルオキシブチルメシレート１３．３ｇ、炭酸カリウム８．３ｇ、および触媒量のイルガキュア１０１０を加え、７０℃で２４時間反応させた。反応液に水を加え、ジクロロメタンで抽出し、有機層を０．５Ｎ−塩酸、飽和炭酸水素水溶液、水で洗浄した後、硫酸マグネシウムで乾燥した。溶媒を減圧下で留去した後、残留物をメタノール、熱水で洗浄し、８．３ｇの目的とする架橋剤Ｃ−３を得た。
（実施例４）
共重合体の製造１
まず、下記組成を有する塗布液を作成し、ミクロフィルター（ＤＩＳＭＩＣ−１３  ＰＴＦＥ  ０．４５ΜＭ：ＡＤＶＡＮＴＥＣ社製）にて濾過し、ニトフロンフイルムＡＳ  ＯＮＥ製）に１８０μｍ厚のテフロン（登録商標）テープで作製した３ｃｍ×３ｃｍの正方形の枠内に流し込み、室温下で約１２時間溶媒を蒸発させ、乾燥させた。
【０１０８】
次に、窒素雰囲気下、１２５℃において紫外線照射器（ＥＸＥＣＵＲＥ３０００、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製）より出射される紫外光をＯ−５４カットフィルター（ＨＯＹＡ製）を通して５０ｍＷ／ｃｍ２（５６０ｎｍ）の強度で照射し、厚さ２７μｍの架橋膜を作成した。
【０１０９】
図３は、本発明の実施例４における光駆動型高分子アクチュエータの光応答性の評価実験を示す図である。
【０１１０】
図３（ａ）は、紫外線照射前の状態を示す。載置台２の上面の端部に光駆動型高分子アクチュエータ１の一端が止め具３で固定されている。なお、止め具３は、光を遮断する材質からなる。
【０１１１】
この光駆動型高分子アクチュエータ１に、紫外線照射器（ＥＸＥＣＵＲＥ３０００、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製）より出射される紫外光を偏光板を介して直線偏光に変換して得られた架橋膜に照射した。
【０１１２】
図３（ｂ）は、紫外線照射後の状態を示す。図３（ｂ）に示すように、光により駆動することを確認した。
【０１１３】
塗布液組成は以下の通りである。
前記架橋剤  Ｃ−１                                                １０ｍｇ
単官能モノマー  Ｍ−１                                            ９０ｍｇ
ラジカル系重合開始剤  Ｉｒｇ−７８４                                ２ｍｇ
（チバ・スペシャルティ・ケミカルズ製）
カチオン系光重合開始材  Ｗ１１３                                    ２ｍｇ
(和光純薬製)  
クロロホルム                                                        １ｍＬ
【０１１４】
【化１６】
2007262195.tif 000017
【０１１５】
単官能性モノマー  Ｍ−１
（実施例５）
共重合体の製造２
まず、ポリイミド液晶配向膜（ＳＥ−１５０）を塗布し、ラビング処理した一対のガラス基板を４０μｍの両面テープをスペーサーとして作成したセル中に、下記組成物を注入し、１５０℃で一時間加熱して分子配向させた厚さ２６μｍの架橋膜を作成した。
【０１１６】
次に、紫外線照射器（ＥＸＥＣＵＲＥ３０００、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製）より出射される紫外光を得られた架橋膜に照射し、その光駆動挙動を確認した。
【０１１７】
モノマー組成は以下の通りである。
架橋剤  Ｃ−２                                                  ３０ｍｇ
単官能モノマー  Ｍ−２                                            ３ｍｇ
アゾ系重合開始剤  Ｖ−４０                                        １ｍｇ
（和光純薬製）
【０１１８】
【化１７】
2007262195.tif 000018
【０１１９】
単官能性モノマー  Ｍ−２
（実施例６）
共重合体の製造３
まず、ガラス基板を４０μｍの両面テープをスペーサーとして作成したセル中に、下記組成物を注入し、１５０℃で一時間加熱して分子配向させた厚さ２７μｍの架橋膜を作成した。
【０１２０】
次に、紫外線照射器（ＥＸＥＣＵＲＥ３０００、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製）より出射される紫外光を偏光板を介して直線偏光に変換して得られた架橋膜に照射し、その光駆動挙動を確認した。
【０１２１】
モノマー組成は以下の通りである。
架橋剤  Ｃ−２                                                  ３０ｍｇ
単官能モノマー  Ｍ−３                                            ３ｍｇ
アゾ系重合開始剤  Ｖ−４０                                        １ｍｇ
（和光純薬製）
【０１２２】
【化１８】
2007262195.tif 000019
【０１２３】
単官能性モノマー  Ｍ−３
（実施例７）
共重合体の製造４
まず、ポリイミド液晶配向膜（ＳＥ−１５０）を塗布し、ラビング処理した一対のガラス基板を４０μｍの両面テープをスペーサーとして作成したセル中に、下記組成物を注入し、１５０℃で一時間加熱して分子配向させた厚さ２６μｍの架橋膜を作成した。
【０１２４】
次に、紫外線照射器（ＥＸＥＣＵＲＥ３０００、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製）より出射される紫外光を得られた架橋膜に照射し、その光駆動挙動を確認した。
【０１２５】
モノマー組成は以下の通りである。
架橋剤  Ｃ−２                                                  ３０ｍｇ
単官能モノマー  Ｍ−４                                            ３ｍｇ
アゾ系重合開始剤  Ｖ−４０                                        １ｍｇ
（和光純薬製）
【０１２６】
【化１９】
2007262195.tif 000020
【０１２７】
単官能性モノマー  Ｍ−４
（比較例１）
比較共重合体の製造１
ポリイミド液晶配向膜（ＳＥ−１５０）を塗布し、ラビング処理した一対のガラス基板を４０μｍの両面テープをスペーサーとして作成したセル中に、下記組成物を注入し、９０℃で一時間加熱して分子配向させた厚さ２８μｍの架橋膜を作成した。
【０１２８】
モノマー組成は以下の通りである。
架橋剤  Ｄ−１                                            ３０ｍｇ
単官能モノマー  Ｍ−４                                      ３ｍｇ
アゾ系重合開始剤  Ｖ−４０                                  １ｍｇ
（和光純薬製）
架橋剤  Ｄ−１
【０１２９】
【化２０】
2007262195.tif 000021
【０１３０】
（比較例２）
比較共重合体の製造２
ポリイミド液晶配向膜（ＳＥ−１５０）を塗布し、ラビング処理した一対のガラス基板を４０μｍの両面テープをスペーサーとして作成したセル中に、下記組成物を注入し、１００℃で一時間加熱して分子配向させた厚さ２５μｍの架橋膜を作成した。
【０１３１】
モノマー組成は以下の通りである。
架橋剤  Ｄ−１                                            ３０ｍｇ
単官能モノマー  Ｍ−３                                      ３ｍｇ
アゾ系重合開始剤  Ｖ−４０                                  １ｍｇ
（和光純薬製）
ここで、本発明の実施例と比較例に示される架橋膜に対し、紫外線照射器（ＥＸＥＣＵＲＥ３０００、ＨＯＹＡ  ＣＡＮＤＥＯ  ＯＰＴＲＯＮＩＣＳ社製）より出射される紫外光を得られた架橋膜の光駆動挙動に対する応答性を表１にまとめる。本結果より明らかなように、本発明の共重合体より構成される架橋膜は室温で光屈曲挙動を示し、その応答性が向上していることが明らかとなった。
【０１３２】
【表１】
2007262195.tif 000022
【０１３３】
以上より、本発明によれば、光の刺激によって構造が可逆的に変形し、かつ応答速度が実用的な光応答性、柔軟性、および軽量性を有するとともに無音で駆動する光駆動型アクチュエータ、その光駆動型高分子アクチュエータの簡便な製造方法、および光駆動型高分子アクチュエータの製造に用いられる良好な材料を提供することができる。
【０１３４】
なお、本発明の光駆動型アクチュエータは、例えば、医療・介護分野における、能動鉗子、内視鏡、人工筋肉、ドラッグデリバリーシステム、バイオ素子、航空宇宙分野における、小型探査機、生体模倣ロボット、人工衛星などの駆動部に適用できる。さらに、一般機器において、デジタルカメラ、携帯電話、マイクロポンプ、触感ディスプレイ、非接触検査機器などの駆動部に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の光駆動型高分子アクチュエータの第１の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】本発明の光駆動型高分子アクチュエータの第２の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例３における光駆動型高分子アクチュエータの光応答性の評価実験を示す図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１  光駆動型高分子アクチュエータ
２  載置台
３  止め具
【図１】
2007262195.tif 000027
【図２】
2007262195.tif 000028
【図３】
2007262195.tif 000029