(57)【要約】【課題】応答特性及び変位特性の良好な高分子アクチュエータ素子を提供する。【解決手段】高分子アクチュエータ素子１は、電解質層１０と、導電性フィラー２５、２７を含有するゲル状組成物２６、２８を含み電解質層１０の両面に形成された１組の電極層２１、２２と、１組の電極層２１、２２に制御電圧を印加するための１組の集電層３１、３２と、１組の電極層２１、２２と１組の集電層３１、３２との間に配置され、柔軟性を有するとともに膜厚方向のみに導電性を有する異方性導電層４１、４２と、を備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電解質層と、導電性フィラーを含有するゲル状組成物を含み前記電解質層の両面に形成された１組の電極層と、前記１組の電極層に制御電圧を印加するための１組の集電層と、前記１組の電極層と前記１組の集電層との間に配置され、柔軟性を有するとともに膜厚方向のみに導電性を有する異方性導電層と、を備え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】
前記異方性導電層が前記１組の電極層と前記電解質層とをくるむように一体で形成されている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。
【請求項３】
前記集電層の外側に、外気を遮断する封止層を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高分子アクチュエータ素子。
【請求項４】
前記異方性導電層には、導電材料が分散配置された粘着層を用いていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ素子に関し、特に、応答特性及び変位特性の良好な高分子アクチュエータ素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、小型かつ軽量で柔軟性に富むアクチュエータ素子の必要性が高まっている。小型アクチュエータの用途をより広範なものに拡張させるため、低電圧で駆動し、応答性が速く、柔軟性に富み、小型化および軽量化が容易で、しかも小電力で作動する高分子アクチュエータ素子の開発が行われてきた。
【０００３】
特許文献１に開示されているように、イオン液体とポリマーとのゲルを用いることにより、空気中、または真空中でも作動可能なアクチュエータ素子が得られる。イオン液体（ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ）とは、常温溶融塩または単に溶融塩などとも称されるものであり、常温（室温）を含む幅広い温度域で溶融状態を呈する塩である。
【０００４】
図８は、特許文献１のアクチュエータ素子２００の構成を示す概略図である。アクチュエータ素子２００は、イオン性液体（イオン液体）とポリマーとのゲル状組成物からなるイオン伝導層（電解質層）２０１の表面に、カーボンナノチューブとイオン液体とポリマーとのゲル状組成物からなる電極層２０２が相互に絶縁状態で２個形成されている。電極層２０２を構成するゲル状組成物は、カーボンナノチューブとイオン性液体（イオン液体）とポリマーとからなる。電極層２０２の表面に導電層２０３が形成され、導電層２０３に制御電圧を与えることにより湾曲および変形を生じさせ得る。
【０００５】
通常、制御電圧を与えることによって湾曲変形させたときの変位量が大きく、制御電圧を印加してから最大変位量が得られるまでの応答が速いことが好ましい。ここで、印加された制御電圧に対する変位量を変位特性、応答時間や変位速度を応答特性と定義する。
【０００６】
電極層２０２の電気抵抗が比較的高いため、給電端から反対端までの間の電圧降下が無視できず応答特性が悪くなる場合がある。特許文献１のアクチュエータ素子２００においては、電極層２０２の表面に形成された導電層２０３の存在により電気抵抗が低くなり、アクチュエータ素子２００の応答特性が良くなっている。導電層２０３は、スパッタ法により形成された貴金属層である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１７６４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電極層２０２は、導電性フィラーとしてカーボンナノチューブを含んでいることから、導電層２０３を接合する表面の凹凸が大きい。そのため、導電層２０３を薄い膜厚で形成すると十分な導通が得られない場合があり、低抵抗の導電層２０３を得るためには、スパッタ法による金属層の膜厚を厚く形成する必要があった。このため、導電層２０３の厚さは、２００〜３００ｎｍである。
【０００９】
導電層２０３の膜厚が厚くなるにつれて、電気抵抗が低くなり、応答特性が良くなるが、アクチュエータ素子２００の湾曲や変形に対しては、機械的な変位を抑止する剛体としての作用が無視できないことが分かった。すなわち、アクチュエータ素子２００において、導電層２０３の膜厚を厚くして応答特性を良くすると、変位特性が低下してしまう。
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決して、応答特性及び変位特性の良好な高分子アクチュエータ素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題を解決するために、本発明の高分子アクチュエータ素子は、電解質層と、導電性フィラーを含有するゲル状組成物を含み前記電解質層の両面に形成された１組の電極層と、前記１組の電極層に制御電圧を印加するための１組の集電層と、前記１組の電極層と前記１組の集電層との間に配置され、柔軟性を有するとともに膜厚方向のみに導電性を有する異方性導電層と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
電解質層は、イオン交換が可能な樹脂層であり、陽イオン交換樹脂に電解質である電解液が含浸されたものである。陽イオン交換樹脂は、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やカルボキシル基などの親水性官能基が導入されたものである。電解液は、塩を含有する分極性有機溶媒やイオン液体などである。また、電解質層が、ポリフッ化ビニリデンなどのベースポリマーにイオン液体が混入されてゲル状とされたものであってもよい。電極層はイオン液体とポリマーとのゲル状組成物に導電性フィラーを含有するものであり、電解質層とともに変位可能な柔軟性を有する。１組の電極層の各表面に、柔軟性を有する異方性導電層を介して集電層が形成されているので、電極層の導電性フィラーによる凹凸形状を異方性導電層が吸収し、集電層の膜厚を薄くしても、導電性フィラーによる凹凸の影響を受けない。これにより、集電層の膜厚を薄くしても、低抵抗化された薄膜電極が形成可能になる。異方性導電層が柔軟性を有し、さらに、集電層の膜厚が薄くできるので、電解質層及び電極層の変位動作への妨げが少ない。これにより、１組の電極層に印加された制御電圧に対する変位量を変位特性、制御電圧を印加してから最大変位までの応答時間や変位速度を応答特性とすると、応答特性及び変位特性の良好な高分子アクチュエータ素子を得ることができる。
【００１３】
なお、集電層の膜厚が薄いので、集電層に貴金属を用いてもコストの増加を抑制することができる。さらに、スパッタ法で形成した貴金属の集電層は、電極層のゲル状組成物との密着性に問題があったが、異方性導電層を介して接合させることによって密着性が向上する。
【００１４】
本発明の高分子アクチュエータ素子において、前記異方性導電層が前記１組の電極層と前記電解質層とをくるむように一体で形成されていることが好ましい。こうすれば、異方性導電層が１組の電極層と電解質層との側面を覆っているので、異方性導電層が電解質層への水分の侵入を抑制する封止材料として機能する。異方性導電層が封止材料として機能することにより、高分子アクチュエータ素子に用いる電解質層が空気中の水分を吸収して加水分解してしまうことを抑制できる。このため、高分子アクチュエータ素子の性能劣化が抑制され、信頼性が向上する。
【００１５】
本発明の高分子アクチュエータ素子において、前記集電層の外側に、外気を遮断する封止層を備えていることが好適である。こうすれば、封止層が、異方性導電層及び電極層の表面を覆って、かつ、電解質層及び電極層を封止するので、水分から高分子アクチュエータ素子が保護される。また、電解質層の側面に導電性の異物が付着して生じる短絡不良を防止できる。これにより、高分子アクチュエータ素子の性能劣化や短絡不良を抑制できるため、信頼性がより向上する。
【００１６】
本発明の高分子アクチュエータ素子において、前記異方性導電層には、導電材料が分散配置された粘着層を用いていることを特徴とする。異方性導電層として、導電材料が分散配置された粘着層が用いられているので、高分子材料に浸透する溶媒を含んでいない。こうすれば、溶媒が浸透した場合に懸念されるような、電解質層及び電極層に含まれている高分子材料の構造変化がなく、それによる性能劣化がない。したがって、高分子アクチュエータ素子の信頼性がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、応答特性及び変位特性の良好な高分子アクチュエータ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１実施形態を示す高分子アクチュエータ素子の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した高分子アクチュエータ素子の模式断面図である。
【図３】高分子アクチュエータ素子に制御電圧が印加された駆動状態を説明する模式側面図である。
【図４】第１実施形態の第１変形例を示す模式断面図である。
【図５】第１実施形態の第２変形例を示す模式断面図である。
【図６】第２実施形態を示す高分子アクチュエータ素子の模式断面図である。
【図７】図２の模式断面図を説明するための比較例を示す模式断面図である。
【図８】従来のアクチュエータ素子の構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
［第１実施形態］
以下に第１実施形態における高分子アクチュエータ素子１について図１〜図３を用いて説明する。
【００２０】
図１は、第１実施形態を示す高分子アクチュエータ素子１の斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した模式断面図である。図３は、高分子アクチュエータ素子１に制御電圧が印加された駆動状態を説明する模式側面図である。
【００２１】
図１に示すように、高分子アクチュエータ素子１は、長尺で薄板状の電解質層１０と、電解質層１０の板厚方向（Ｚ１−Ｚ２方向）の両面に形成された１組の電極層２１、２２と、を備えている。さらに、１組の電極層２１、２２の各表面には、柔軟性を有するとともに膜厚方向のみに導電性を有する異方性導電層４１、４２と、異方性導電層４１、４２の表面に形成された集電層３１、３２と、を備えている。１組の集電層３１、３２に導電性接着剤で電気接続された配線６１、６１から制御電圧が印加されることによって、高分子アクチュエータ素子１が変位する。なお、本明細書では、制御回路や制御方法については割愛する。
【００２２】
電解質層１０は、イオン交換が可能な樹脂層であり、陽イオン交換樹脂に電解質である電解液が含浸されたものである。陽イオン交換樹脂は、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やカルボキシル基などの親水性官能基が導入されたものである。電解液は、塩を含有する分極性有機溶媒やイオン液体などである。また、電解質層１０が、ポリフッ化ビニリデンなどのベースポリマーにイオン液体が混入されてゲル状とされたものであってもよい。イオン液体（ｉｏｎｉｃ  ｌｉｑｕｉｄ）とは、常温溶融塩または単に溶融塩などとも称されるものであり、常温（室温）を含む幅広い温度域で溶融状態を呈する塩である。
【００２３】
図２に示すように、電極層２１はイオン液体とポリマーとのゲル状組成物２６に導電性フィラー２５を含有するものである。同様に、電極層２２はイオン液体とポリマーとのゲル状組成物２８に導電性フィラー２７を含有するものである。電極層２１及び電極層２２は、電解質層１０とともに変位可能な柔軟性を有している。導電性フィラー２５、２７には、カーボンナノチューブやカーボンナノホーン等のカーボンナノ粒子が用いられている。カーボンナノチューブは、炭素によって作られる同軸管状になった構造体である。カーボンナノホーンは、円錐形に丸めた構造をしている炭素系材料である。これらはカーボンナノ粒子という総称で種々の構造が知られている。
【００２４】
電極層２１、２２は、導電性フィラー２５、２７を含有しているために、その表面は凹凸形状をしている。この電極層２１に外部の制御回路から制御電圧を印加するために、異方性導電層４１と集電層３１とが配置されている。同様に、電極層２２に外部の制御回路から制御電圧を印加するために、異方性導電層４２と集電層３２とが配置されている。
【００２５】
集電層３１は、異方性導電層４１に貴金属をスパッタ法で成膜して形成された薄膜電極である。貴金属材料には、金（Ａｕ）が用いられている。同様に、集電層３２は、異方性導電層４２にＡｕをスパッタ法で形成した薄膜電極である。
【００２６】
異方性導電層４１には、導電材料４５が分散配置された粘着層４６を用いている。導電材料４５が分散配置され、面方向には導電材料４５同士が接触していないので、面方向の抵抗値は、絶縁性の粘着層４６の抵抗値と殆ど変わらない。一方、図２に示す膜厚方向（Ｚ１−Ｚ２方向）には、導電材料４５が界面に露出して、電極層２１及び集電層３１に接触するので、電極層２１と集電層３１とを低抵抗で導通させることができる。同様に、電極層２２と集電層３２との間には、異方性導電層４２が配置されている。異方性導電層４２には、導電材料４７が分散配置された粘着層４８を用いている。粘着層４６、４８は、高分子材料に浸透する溶媒を含んでいない。異方性導電層４１、４２としては、フィルム状、あるいは両面テープ状に加工済のものを好適に用いることができる。例えば、あらかじめ適切な形状に切断したものを電極層２１、２２に貼り付けて形成すればよい。集電層３１、３２は異方性導電層４１、４２に加工する前のフィルム状、テープ状の母材に予めスパッタで形成しておいてもよいし、貼り付け後に形成してもよい。
【００２７】
本実施形態の高分子アクチュエータ素子１は、電解質層１０と電極層２１、２２とが積層された状態で、電極層２１に、集電層３１が成膜された異方性導電層４１を貼り合わせている。これとほぼ同時に、電極層２２に、集電層３２が成膜された異方性導電層４２を貼り合わせている。さらに、この後、圧着装置内で膜厚方向（Ｚ１−Ｚ２方向）に加圧されて形成されている。このとき、電解質層１０、電極層２１及び電極層２２よりも、粘着層４６、４８のほうが加圧によって変形し、電極層２１、２２の凹凸を埋めるように密着させることができる。なお、粘着層４６、４８を十分に軟化させるために、適宜加熱して加圧してもよい。
【００２８】
異方性導電層４１、４２は、柔軟性を有する粘着層４６、４８に導電材料４５、４７を分散配置したものであるため、電解質層１０、電極層２１及び電極層２２の変位が殆ど妨げられることがない程度の柔軟性を有する。集電層３１、３２は、スパッタ法で形成した薄膜電極であり、膜厚が薄い場合には異方性導電層４１、４２の柔軟性を妨げない。
【００２９】
図３に、高分子アクチュエータ素子１の駆動状態を示す。図３は、高分子アクチュエータ素子１のＸ２側からＸ１方向を見た状態であり、２点鎖線が初期状態、実線が変形している状態である。高分子アクチュエータ素子１の一端側（図３に示すＹ１側）に配線６１、６２を接続し、その部分を固定して固定端とすれば、自由端部である他端側（図３に示すＹ２側）がＺ１方向に湾曲変位する。
【００３０】
アクチュエータの変位量とは、固定端を基準として自由端を曲げ変形させたときに、図３の２点鎖線で示す初期状態におけるＺ方向の位置と、実線で示す変形後のＺ方向の位置との差を意味する。アクチュエータの発生量とは、自由端に加えた荷重を大きくしたときに変位量０を維持することができる最大荷重を意味する。高分子アクチュエータ素子１において、制御電圧を与えることによって湾曲変形させたときの変位量が大きく、発生量が大きく、さらに、制御電圧を印加してから最大変位量が得られるまでの応答が速いことが好ましい。本明細書では、印加された制御電圧に対する変位量を変位特性、制御電圧を印加してから最大変位までの応答時間や応答速度を応答特性と定義する。
【００３１】
このとき、集電層３１、３２、及び異方性導電層４１、４２は、電解質層１０を挟んだ電極層２１、２２の変位に追随するように変形して、応力を生じている。このため、これらは、アクチュエータの初期状態と駆動状態との繰り返しによるストレスで亀裂や剥離を生じにくい材料であることが要求されている。
【００３２】
本実施形態の高分子アクチュエータ素子１において、電極層２１、２２の導電性フィラー２５、２７による凹凸形状を、異方性導電層４１、４２が吸収している。特に、あらかじめフィルム状、テープ状に加工されたものを異方性導電層４１、４２に用いる場合は、集電層３１、３２が形成される面の平滑度が高く出来るため、集電層３１、３２は薄い膜厚でも十分な導電性を確保できる。また、導電性フィラー２５、２７が突出している凸部は、導電材料４５、４７と接触する確率が高いので、電極層２１、２２と集電層３１、３２とを低抵抗で導通させることができる。さらに、電極層２１、２２の凹部には、柔軟性を有する粘着層４６、４８が充填され、電極層２１、２２と異方性導電層４１、４２との密着性が高められている。
【００３３】
一方、図７は、図２の模式断面図を説明するための比較例を示す模式断面図である。以下、比較例のアクチュエータ素子１００について説明する。図７に示すように、電極層１２１はイオン液体とポリマーとのゲル状組成物１２６に導電性フィラー１２５を含有するものである。同様に、電極層１２２はイオン液体とポリマーとのゲル状組成物１２８に導電性フィラー１２７を含有するものである。電極層１２１及び電極層１２２は、電解質層１１０とともに変位可能な柔軟性を有している。導電性フィラー１２５、１２７には、カーボンナノチューブやカーボンナノホーン等のカーボンナノ粒子が用いられている。この電極層１２１に外部の制御回路から制御電圧を印加するために、集電層１３１が配置されている。同様に、電極層１２２に外部の制御回路から制御電圧を印加するために、集電層１３２が配置されている。集電層１３１は、貴金属をスパッタ法で成膜して形成された薄膜電極である。貴金属材料には、金（Ａｕ）が用いられている。同様に、集電層１３２は、Ａｕをスパッタ法で形成した薄膜電極である。貴金属の集電層１３１、１３２に制御電圧を与えることにより湾曲および変形を生じさせ得る。この比較例の構成の場合、電極層１２１、１２２は、導電性フィラー１２５、１２７を含有しているために、その表面は凹凸形状をしている。電極層１２１、１２２の表面にスパッタ法で貴金属の集電層１３１、１３２を直接形成する場合、電極層１２１、１２２の材料への貴金属の集電層１３１、１３２の付着強度が弱いという問題がある。さらに、貴金属の集電層１３１、１３２は、スパッタ法での成膜初期に島状に形成されて、面方向に連続膜が得られにくいという問題があり、面方向の抵抗値（シート抵抗）が所望の抵抗値以下になるためには２００〜３００ｎｍの膜厚が必要である。このような厚い貴金属の集電層１３１、１３２では、柔軟性が得られず、電解質層１１０及び電極層１２１、１２２の変位を妨げる要因となる。さらに、電解質層１１０及び電極層１２１、１２２を変位させたときに、貴金属の集電層１３１、１３２に亀裂や剥離を生じる恐れがあった。
【００３４】
比較例と異なり、図１〜図３を用いて説明した本実施形態では、柔軟性を有する異方性導電層４１、４２の表面にスパッタ法で貴金属の集電層３１、３２を形成している。この場合、異方性導電層４１、４２に対する付着強度に問題は見られなかった。さらに、集電層３１、３２の膜厚が１０ｎｍ以上で面方向に連続膜が得られ、５０ｎｍ以下の膜厚で所望のシート抵抗を得ることができる。このような膜厚の集電層３１、３２は、異方性導電層４１、４２の柔軟性を妨げない。また、加熱加圧されて、異方性導電層４１、４２が電極層２１、２２に貼り合わせされるときにも、集電層３１、３２のシート抵抗は劣化せず、さらに、亀裂や剥離を生じるようなことはない。
【００３５】
以下、本実施形態としたことによる効果について説明する。
【００３６】
導電性フィラー２５、２７を含有するゲル状組成物２６、２８を含む１組の電極層２１、２２の表面に、異方性導電層４１、４２を介して集電層３１、３２が形成されている。このとき、電極層２１、２２の導電性フィラー２５、２７による凹凸形状を異方性導電層４１、４２が吸収し、集電層３１、３２は導電性フィラー２５、２７による凹凸の影響を受けない。これにより、集電層３１、３２の膜厚を薄くしても、低抵抗化された薄膜電極が形成可能になる。異方性導電層４１、４２が柔軟性を有し、集電層３１、３２の膜厚が薄くできるので、電解質層１０及び電極層２１、２２の変位動作への妨げが少ない。これにより、応答特性及び変位特性の良好な高分子アクチュエータ素子１を得ることができる。
【００３７】
なお、集電層３１、３２の膜厚が薄いので、集電層３１、３２に貴金属を用いてもコストの増加を抑制することができる。さらに、スパッタ法で形成した貴金属の集電層３１、３２は、電極層２１、２２のゲル状組成物との接合では密着性に問題があるが、本実施形態では、異方性導電層４１、４２を介して接合させているので密着性が向上する。
【００３８】
本実施形態の高分子アクチュエータ素子１において、異方性導電層４１、４２は、導電材料４５、４７が分散配置された粘着層４６、４８である。粘着層４６、４８は、高分子材料に浸透する溶媒を含んでいない。こうすれば、溶媒が浸透した場合に懸念されるような、高分子材料の構造変化がなく、それによる性能劣化がない。したがって、高分子アクチュエータ素子１の信頼性が向上する。
【００３９】
なお、粘着層４６、４８の代わりに、樹脂ペーストを印刷形成した樹脂材料を用いることも可能である。この場合は、導電材料４５、４７が混合された樹脂ペーストを印刷後に乾燥させて、その表面に集電層３１、３２を形成すればよい。
【００４０】
次に、本実施形態の変形例を図４及び図５を用いて説明する。
【００４１】
図４は、第１実施形態の第１変形例を示す模式断面図である。電解質層１０、電極層２１及び電極層２２の側面（Ｘ１−Ｘ２方向）を異方性導電層４０がくるむように覆っている。集電層３１、３２は、それぞれ、Ｚ１側、Ｚ２側の面だけに形成される。この場合、異方性導電層４１、４２の表面にスパッタ法で貴金属の集電層３１、３２を形成する前に、異方性導電層４１、４２でくるむように形成すればよい。
【００４２】
例えば、異方性導電層４０（４１）をＸ２方向からＺ２方向に延ばして、電極層２１、電解質層１０、及び電極層２２のＸ２側の側面をくるんで、さらに、Ｚ２側でＸ１方向に一体のまま延ばすことで異方性導電層４２とし、さらに、Ｘ１側の側面をくるませる。最初の異方性導電層４１に重ねて押圧することによって、図４に示すように一体でくるませることが可能である。図示しないＹ１−Ｙ２側も、同様にしてくるませることが可能である。なお、異方性導電層４０（４１、４２）は、重ねた状態で加熱加圧されることによって、繋ぎ目が目視で見えない状態にすることが可能である。この後に、集電層３１、３２を、それぞれ、Ｚ１側、Ｚ２側の面にスパッタ法で形成する。
【００４３】
こうすれば、異方性導電層４０が１組の電極層２１、２２と電解質層１０との側面を覆っているので、異方性導電層４０（４１、４２）が電解質層１０への水分の侵入を抑制する封止材料として機能する。上述のように、繋ぎ目がない状態に一体化されることによって、水分の侵入を抑制できる。これにより、高分子アクチュエータ素子１の性能劣化を抑制できるため、信頼性が向上する。
【００４４】
また、膜厚方向のみに導電性を有する異方性導電層４０（４１、４２）を用いているため、異方性導電層４０（４１、４２）が面方向においては絶縁層として作用する。このため、高分子アクチュエータ素子１の側面（端面）において、Ｘ１−Ｘ２方向には加圧せずに、Ｚ１−Ｚ２方向の加圧を行えば、導電材料４５、４７が露出する可能性が殆どない。したがって、高分子アクチュエータ素子１の側面全周に亘って、側面での短絡不良を防止しながら、同じ部材で電極層２１、２２と集電層３１、３２との導通をとる効果が得られる。
【００４５】
図５は、第１実施形態の第２変形例を示す模式断面図である。図４に示す第１変形例との違いは、Ｚ１側の異方性導電層４１と、Ｚ２側の異方性導電層４２とをＸ１側及びＸ２側で重ねた形状としていることである。この場合、あらかじめ、シート状の母材の状態で、異方性導電層４０（４１、４２）の表面にスパッタ法で貴金属の集電層３０（３１、３２）を形成しておくことができる。本変形例でも、Ｘ１側及びＸ２側で重ねた繋ぎ目（接合面）が一体化するように加熱加圧すれば、異方性導電層４０（４１、４２）が封止材料として、水分の侵入を抑制できる。
【００４６】
［第２実施形態］
次に、第２実施形態の高分子アクチュエータ素子２について、図６を参照して説明する。図６は、高分子アクチュエータ素子２において、図２と同様の切断面を示す模式断面図である。なお、図１及び図２に示す第１実施形態とは、封止層５０を備えていることが異なっており、他の構成及び材料は第１実施形態と同じであるため、同じ符号を用いて説明を省略する。
【００４７】
図６に示すように、高分子アクチュエータ素子２は、集電層３１、３２の外側に、外気を遮断する封止層５０を備えている。封止層５０は、ポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）を溶媒に溶かして液状化した状態で付着させてから、固体化させたものである。例えば、溶液に浸漬するディップ法で付着させることができる。なお、この溶液は、電解質層１０及び電極層２１、２２を変質させない性質であることが好ましい。
【００４８】
図６に示すように、封止層５０が、異方性導電層４１、４２及び電極層２１、２２の表面を覆って、かつ、電解質層１０及び電極層２１、２２を封止している。本実施形態では、封止層５０が外気を遮断するので、水分から、確実に高分子アクチュエータ素子２が保護される。
【００４９】
また、高分子アクチュエータ素子２では、絶縁性の封止層５０に覆われているので、電解質層１０の側面に導電性の異物が付着して生じる短絡不良を防止することができる。これにより、高分子アクチュエータ素子２の性能劣化や短絡不良を抑制できるため、信頼性がより向上する。
【００５０】
本実施形態の高分子アクチュエータ素子２においても、導電性フィラー２５、２７を含有するゲル状組成物２６、２８を含む１組の電極層２１、２２の表面に、異方性導電層４１、４２を介して集電層３１、３２が形成されている。このとき、電極層２１、２２の導電性フィラー２５、２７による凹凸形状を異方性導電層４１、４２が吸収し、集電層３１、３２は導電性フィラー２５、２７による凹凸の影響を受けない。これにより、集電層３１、３２の膜厚を薄くしても、低抵抗化された薄膜電極が形成可能になる。異方性導電層４１、４２が柔軟性を有し、集電層３１、３２の膜厚が薄くできるので、電解質層１０及び電極層２１、２２の変位動作への妨げが少ない。これにより、応答特性及び変位特性の良好な高分子アクチュエータ素子２を得ることができる。
【００５１】
なお、集電層３１、３２の膜厚が薄いので、集電層３１、３２に貴金属を用いてもコストの増加を抑制することができる。さらに、スパッタ法で形成した貴金属の集電層３１、３２は、電極層２１、２２のゲル状組成物との接合では密着性に問題があるが、本実施形態では、異方性導電層４１、４２を介して接合させているので密着性が向上する。
【００５２】
本実施形態の高分子アクチュエータ素子２において、異方性導電層４１、４２は、導電材料４５、４７が分散配置された粘着層４６、４８である。粘着層４６、４８は、高分子材料に浸透する溶媒を含んでいない。こうすれば、溶媒が浸透した場合に懸念されるような、高分子材料の構造変化がなく、それによる性能劣化がない。したがって、高分子アクチュエータ素子２の信頼性が向上する。
【００５３】
本実施形態においても、電解質層１０、電極層２１及び電極層２２の側面（Ｘ１−Ｘ２方向）を異方性導電層４１、４２の部材がくるむように覆っていてもよい。集電層３１、３２は、それぞれ、Ｚ１側、Ｚ２側の面だけに形成される。この場合、異方性導電層４１、４２の表面にスパッタ法で貴金属の集電層３１、３２を形成する前に、異方性導電層４１、４２でくるむように形成すればよい。
【００５４】
こうすれば、異方性導電層４１、４２が１組の電極層２１、２２と電解質層１０との側面を覆っているので、異方性導電層４１、４２が電解質層１０への水分の侵入を抑制する封止材料として機能する。さらに、封止層５０が、異方性導電層４１、４２及び電極層２１、２２の表面を覆って、かつ、電解質層１０及び電極層２１、２２を封止している。これにより、異方性導電層４１、４２と封止層５０とが２重に封止材料として機能して、水分から、高分子アクチュエータ素子２が保護される。これにより、高分子アクチュエータ素子２の性能劣化を抑制できるため、信頼性が向上する。
【００５５】
本発明は上記の第１実施形態及び第２実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で種々変更して実施することが可能である。
【００５６】
例えば、集電層３０（３１、３２）は、電解質層１０の側面を覆っていなければ、電極層２１、２２の側面を覆ってもよい。集電層３０は１組に限定されず、複数組が配置されたものであってもよい。複数組の集電層３０に異なる制御電圧を印加すれば、それぞれの部位で異なる変位を与えることが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１、２  高分子アクチュエータ素子
１０    電解質層
２０、２１、２２    電極層
２５、２７    導電性フィラー
２６、２８    ゲル状組成物
３０、３１、３２    集電層
４０、４１、４２    異方性導電層
４５、４７    導電材料
４６、４８    粘着層
５０    封止層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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