CN102003361B

CN102003361B - 致动器

Info

Publication number: CN102003361B
Application number: CN201010268839.5A
Authority: CN
Inventors: 须田荣
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2009-08-27
Filing date: 2010-08-27
Publication date: 2013-10-30
Anticipated expiration: 2030-08-27
Also published as: CN102003361A; JP2011072174A; JP5631042B2; US20110049404A1; US8330322B2

Abstract

本发明提供抑制水的流入等并且即使反复驱动也不可能造成开裂和剥离的致动器。具有导电层和离子传导层的致动器包括：与所述致动器接触地设置并由抑制水渗透的聚合物形成的第一层；和与所述第一层接触地设置、具有比所述第一层低的拉伸弹性模量、保护所述第一层且由聚合物形成的第二层。所述第一层和所述第二层可覆盖整个致动器。

Description

致动器

技术领域

本发明涉及致动器(actuator)。

背景技术

聚合物致动器比由传统无机材料制成的致动器更柔性，并由于具有在低电力下运行的特征而引起关注。在聚合物致动器中，具有将离子交换树脂夹在两个电极之间的结构的聚合物致动器是典型的。通过由于在电极之间施加的电压使离子交换膜中的离子迁移，这种聚合物致动器自行弯曲和变形。在此，为了稳定地保持该离子交换膜中的离子，该致动器通常被覆以抑制水渗透的材料的层(下文有时缩写为不透水层)。

例如，日本专利申请公开No.2008-035682公开了通过用由聚合物形成的不透水层覆盖包括电极和离子导电聚合物层(阳离子交换树脂层)的结构体的表面来抑制离子从离子导电聚合物层中流出和水流入的致动器。此外，日本专利申请公开No.2008-035682公开了通过在该不透水层的表面上形成金属层，不仅提高抑制水的流入等的性能而且具有保护该不透水层的功能的致动器。

发明内容

但是，日本专利申请公开No.2008-035682中公开的致动器的问题在于当反复驱动时产生充当不透水层的聚合物层和金属层之间的开裂和剥离。该致动器的另一问题在于，当在该聚合物层的表面上形成通常具有比该聚合物层高的拉伸弹性模量的金属层时，干扰该致动器的运动。

鉴于这样的背景技术而作出本发明，并且其目的是提供抑制水的流入等并且即使反复驱动也不可能产生开裂和剥离且其运动不可能受扰的致动器。

根据本发明的具有导电层和离子传导层的致动器包括与所述致动器接触地设置并且由抑制水渗透的聚合物形成的第一层和与所述第一层接触地设置、具有比所述第一层低的拉伸弹性模量并且由保护所述第一层的聚合物形成的第二层。

本发明能够提供抑制水的流入等并且即使反复驱动也不可能造成开裂和剥离并且其运动不可能受扰的致动器。

从以下参照附图对示例性实施方案的描述中可看出本发明的进一步特征。

附图说明

图1是表示根据本发明的实施方案的致动器的结构的轮廓的截面图。

图2A和2B是表示运动致动器的运动方向投影在表面上的方向的图。

图3A和3B是表示通过使离子传导层夹在两个导电层之间而形成的致动器的驱动原理的图。

具体实施方式

现在根据附图详细描述本发明的优选实施方案。

根据本实施方案的致动器具有导电层和离子传导层。该致动器包括与所述致动器接触地设置并且由抑制水渗透的聚合物形成的第一层和与所述第一层接触地设置、具有比所述第一层低的拉伸弹性模量并且由保护所述第一层的聚合物形成的第二层。

根据本实施方案的致动器在其中设置由抑制水渗透的聚合物形成的第一层，并由此抑制水的流入等。该致动器还具有与所述第一层接触地设置的聚合物的第二层，由此保护抑制水渗透的第一层，并且即使反复驱动也不可能造成其中的开裂和剥离。第二层的拉伸弹性模量小于第一层，因此该致动器的运动不可能受扰。在此，由抑制水渗透的聚合物形成的第一层是指其为由聚合物形成的阻水层的第一层。

在本实施方案中，如下述图1中所示，当上述致动器具有扁平形状时，上述第二层可设置以覆盖上述致动器的两个主表面，并可进一步设置以覆盖主表面和侧表面。上述第一层和上述第二层可覆盖整个致动器。

图1是表示根据本实施方案的致动器的轮廓的截面图。在图1中，导电层1和导电层2将离子传导层3夹在中间，并且将各引线6与导电层1和导电层2连接。此外，整个致动器被与所述致动器接触地设置并由抑制水渗透的聚合物形成的第一层4覆盖，并进一步被在上述第一层4上设置并具有比上述第一层4低的拉伸弹性模量的第二层5覆盖。图2A和2B表示其中第二层5覆盖整个表面的致动器。

根据本实施方案的致动器具有由抑制水渗透的聚合物形成的第一层。

当具有导电层和离子传导层之一存在于表面上的结构的聚合物致动器在水和空气之一中使用时，环境中存在的水分子吸附到该聚合物致动器的表面上，溶解在该层中并渗入内部。当离子导电聚合物致动器在其内部具有电解溶液时，如果水含量改变，在驱动该致动器时随离子迁移一起迁移的水的量也受到影响，因此不稳定地驱动该离子导电聚合物致动器。上述离子导电聚合物致动器是具有包括导电层和离子传导层的结构的致动器。

根据本实施方案的致动器使用抑制水渗透的聚合物作为第一层，因此水不能渗透在含水状态下驱动的离子导电致动器中的第一层，并抑止水从该致动器的外部渗入内部。此外，该致动器能够抑制水从该致动器的内部向外部蒸发和渗透。在含水状态下驱动的离子导电致动器中，水随内部离子的迁移一起迁移，并通过体积膨胀驱动该致动器。因此，由于能够通过抑制内部的水蒸发和渗透到外部来使水含量保持恒定，该致动器能够长期稳定地驱动并能够获得提高的耐久性。

在本实施方案中，该致动器可含有离子液体。该离子液体在存在水的环境中长期使用时可分解/劣化，或在使用BF₄ ^-、PF₆ ^-等之一作为阴离子时通过产生水解平衡反应以产生H⁺而使致动器本身劣化。因此，如果外部的水渗入该致动器且该致动器在含水状态下长期使用，有时无法稳定地驱动该致动器。在本实施方案中，使用抑制水渗透的聚合物膜作为第一层，因此水不能渗透所述第一层并抑止水从该致动器的外部渗入内部。因此，抑制由离子液体的分解/劣化和水解平衡反应之一造成的H⁺生成，能够在水和空气中长期稳定地驱动该致动器，并且能够获得具有提高的耐久性的致动器。

根据本实施方案的致动器能够抑制内部存在的离子液体渗透到外部，并能够使该离子液体的量保持恒定。使用离子液体的致动器的驱动原理在于，在电极之间施加电压时该离子液体中的阳离子/阴离子向各个电极迁移。因此，如果该离子液体的量改变，有时不能稳定地驱动该致动器。在本实施方案中抑制水渗透的聚合物的第一层也抑制该离子液体的渗透，因此能提供能使该层中所含的离子液体的量保持恒定、能长期稳定地驱动并具有提高的耐久性的致动器。

通常，水分子不可能渗透聚合物膜中聚合物链取向/结晶的部位，因此当取向/结晶的比例较大时，抑制水对于该聚合物膜的渗透性。在拉伸聚合物膜和其中聚合物链取向/结晶的聚合物膜中，与未处理的聚合物膜相比，进一步抑制水的渗透性，因此能获得具有提高的耐久性的致动器。

由具有可弯性/膨胀和收缩性的聚合物形成抑制水渗透的第一层。金属例如铝的层也能抑制水渗透，但容易因运动例如弯曲/膨胀和收缩而剥离。当所述第一层使用柔性聚合物时，该致动器即使重复弯曲/膨胀和收缩等运动也能抑制所述第一层的剥离。

用于根据本实施方案的致动器、由聚合物形成并抑制水渗透的第一层可以是任何层，只要该层能抑制液体例如水和离子液体的渗透，并且不受特别限制。聚合物的实例包括聚乙烯例如低密度聚乙烯和高密度聚乙烯；聚丙烯；聚烯烃，包括聚乙烯-聚丙烯共聚物；聚氯乙烯；聚偏氯乙烯；聚偏氯乙烯与聚氯乙烯、甲基丙烯酸等的共聚物；聚丙烯腈；氟树脂；其中各聚合物的共聚物；和通过其中各聚合物的合金化和其中各聚合物的共混之一制备的聚合物。此外，为了进一步抑制水渗透，也可以使用下述材料之一：其中各聚合物链已拉伸，其中各聚合物链已取向，和其中各聚合物链已结晶。这类聚合物的实例包括取向聚乙烯、取向聚丙烯、取向尼龙(取向聚酰胺)和取向聚酯，但该聚合物不限于这些聚合物。该拉伸可例如通过单轴拉伸和双轴拉伸中的任一种进行。

该聚合物链的拉伸、取向、结晶的方法不受特别限制，只要使该聚合物链拉伸、取向和结晶。该方法的实例包括在不高于熔点的温度下，通常在不低于玻璃化转变温度的温度下通过拉伸机等单轴或双轴拉伸该聚合物的方法；拉幅机法；辊法；管式同时双轴拉伸法；和它们的组合方法。在双轴拉伸法的情况下，该聚合物可以同时在两个方向取向，也可以相继取向。或者，可以通过不少于两个阶段的多个阶段将该聚合物拉伸和取向。

由该聚合物形成的第一层的拉伸弹性模量不小于0.01GPa且不大于10GPa，并且可以不小于0.05GPa且不大于8Gpa。

根据本实施方案的致动器中第一层的厚度不受特别限制，但不小于0.001微米且不大于500微米，并且可以不小于0.1微米且不大于200微米。如果该厚度小于0.1微米，有时不能充分抑制水渗透。如果该厚度大于500微米，则在驱动该致动器时有时干扰该致动器的运动。

用于根据本实施方案的致动器的第二层可以由具有比所述第一层低的拉伸弹性模量的聚合物形成。所述第二层层叠在上述第一层上。

用于根据本实施方案的致动器的聚合物的第一层如上所述具有不透水性。通常，水难以渗透聚合物链取向/结晶的部位。因此，该不透水的聚合物材料能通过具有聚合物链取向/结晶的部位而抑制透水性。但是，该聚合物取向/结晶的部位容易在与取向方向垂直的方向上撕裂，并在由该致动器的驱动引起的膨胀和收缩、弯曲等的力加载在其上时容易造成劣化例如针孔。此外，由于该聚合物取向/结晶的部位硬，在该聚合物膜变形时，力更局部加载在该部位上，因此该聚合物容易撕裂并容易造成劣化例如针孔。

在本实施方案中，在第一层上层叠具有比所述第一层低的拉伸弹性模量的第二层，因此由该致动器的运动例如弯曲/膨胀和收缩造成的施加在所述第一层上的力被分散并难以局部加载。因此，所述第二层能抑制在聚合物取向/结晶的部位在聚合物链间产生的裂纹/针孔。

根据本实施方案的致动器用于驱动系统的器件，并因此常常与该器件的其它部分接触。例如，当聚合物第一层作为该致动器的顶表面存在时，如上所述，由于摩擦等，容易在聚合物链之间产生裂纹/针孔。在本实施方案中，由于在该致动器表面上存在具有比所述第一层低的拉伸弹性模量的第二层，来自外部的摩擦不直接发生在所述第一层中。

根据本实施方案的致动器中的第二层可以由具有比所述第一层低的拉伸弹性模量的聚合物形成。所述第二层的拉伸弹性模量不受特别限制，但可以是不大于5GPa，并可进一步为不小于0.01GPa且不大于3GPa。当所述第二层具有大于5GPa的拉伸弹性模量时，所述第二层抑制该致动器的运动，且该致动器不能获得足够的变形和/或足够的力。

该拉伸弹性模量由梯度(gradient)δ/ε的值(杨氏模量)表示，其由通过使用例如拉力试验机测定的应力(δ)-应变(ε)曲线计算。

上述第二层可具有与所述第一聚合物层的粘合性。在本实施方案中，所述第二层具有与第一聚合物层的粘合性，由此保护所述第一层即使在长期驱动该致动器时也不从所述第一层剥离，并且能够抑制水渗透。粘合性是指当第二层层叠在第一层上并随后反复运动例如弯曲/膨胀和收缩时，在层之间不发生剥离。

上述第二层可具有比上述第一层低的拉伸弹性模量并可以具有与所述第一层的粘合性。所述第二层不受特别限制。材料的实例包括聚酰胺例如尼龙6、尼龙66、尼龙610和共聚尼龙；聚氨酯；聚乙烯醇及其共聚物；硅橡胶；天然橡胶；苯乙烯-丁二烯共聚物；聚合物例如聚丁二烯等的弹性体；其中各聚合物的共聚物；和由其中各聚合物的合金化或其中各聚合物的共混获得的聚合物。

上述第二层的厚度不受特别限制，但可以为不小于0.001微米且不大于500微米，并可进一步为不小于0.01微米且不大于200微米。当该厚度小于0.001微米时，由于该致动器的运动而产生裂纹等，且所述第二层有时不能充分地保护所述第一层。当该厚度大于500微米时，有时干扰该致动器的运动。

在本实施方案中，上述第一层和上述第二层可覆盖整个上述致动器。在此，覆盖整个致动器的意思是包括导电层和离子传导层的该堆叠体的所有表面被上述第一层和上述第二层覆盖。在如图1中所示的致动器的情况下，在由堆叠的导电层和离子传导层的各层形成的堆叠表面的上侧和下侧，离子传导层出现在表面层侧，因此水容易从中渗入。通过用所述第一层和所述第二层覆盖包括该堆叠表面的整个表面，由于这些层能由此封闭水能经其流入和流出该致动器的部位，该致动器能稳定地驱动并能获得提高的耐久性。

可以使上述第一层的聚合物取向，上述聚合物的取向方向可以是与投影在所述第一层表面上的该致动器的运动方向相同的方向。图2A是表示投影在该表面上的弯曲运动的致动器的运动方向的方向的图。图2B是表示投影在该表面上的膨胀和收缩运动的致动器的运动方向的方向的图。

在此，投影在所述第一层表面上的上述致动器的运动方向的方向是指例如如图2A中所示的方向203。在图2A的致动器201中，如图1中所示两个导电层将离子传导层夹在中间。当在两个导电层之间施加电压时，该致动器如下所述以如虚线202的方式弯曲运动。因此，投影在所述第一层上的该致动器的运动方向204的方向是方向203，且所述第一层的聚合物在方向203上取向。第一层中的聚合物的取向方向中至少一个方向可以是与投影在所述第一层表面上的该致动器的运动方向相同的方向。例如，当该聚合物在双轴方向上取向时，任一方向是与投影在所述第一层表面上的该致动器的运动方向相同的方向。

上述第一层的聚合物的取向方向是与投影在所述第一层表面上的上述致动器的运动方向相同的方向，由此能够抑制该膜在与该聚合物的取向方向垂直的方向上的撕裂。例如，当该致动器在图2A中以方向204弯曲运动时，第一层以方向203伸长，所述方向203是投影在所述第一层表面上的运动方向。通过将聚合物的取向方向校准为与方向203相同的方向，在取向聚合物链之间不可能发生开裂，因为该取向方向具有比其它方向高的断裂强度。

图2A表示弯曲运动的情况，但运动方向不受特别限制。在如图2B中所示的膨胀和收缩运动的致动器210中，聚合物的取向方向与弯曲运动的情况中相同。具体而言，当该致动器以方向211伸长运动时，第一层以方向212(其是投影在所述第一层表面上的运动方向213)膨胀和收缩。通过将聚合物的取向方向校准为与方向212相同的方向，在取向聚合物链之间不可能发生开裂，因为该取向方向具有比其它方向高的断裂强度。

在本实施方案中，上述第一层包括至少两层，并且这些层可以堆叠以使包括所述至少两层的上述第一层的聚合物的取向方向彼此不同。如上所述，水通常难以渗透其中聚合物链已经取向/结晶的区域。另一方面，在取向方向上机械强度强，但该层在与取向方向垂直的方向上容易被撕裂。因此，在该方向上容易产生裂纹/针孔。在本实施方案中，这些层堆叠以使包括至少两层的上述第一层中的聚合物的取向方向彼此不同，由此具有强机械强度的方向不是各自相同的方向，而是变成多个方向。因此，本发明能提供对由该运动在各个方向上施加的力具有提高的耐久性的致动器。此外，由至少两层的聚合物的取向方向形成的角度越大时，对由该运动在各个方向上施加的力的耐久性提高。

包括至少两层的所述第一层中聚合物的取向方向不受特别限制，只要这些层堆叠以使聚合物的取向方向彼此不同，但由至少两层的各自聚合物的取向方向形成的角度可以为不小于1度，并可以进一步为不小于5度。如果该角度小于1度，有时无法充分提高对由该运动在各个方向上施加的力的耐久性。

在本实施方案中，具有导电层和离子传导层的致动器的驱动原理不清楚，但下面针对本实施方案中能使用的实例参照图3A和3B描述目前推测的原理，其中两个导电层将离子传导层夹在中间。如图3A中所示，以相互绝缘的状态在离子传导层303的表面上形成两个导电层301和302。当如图3B中所示在这些导电层301和302之间施加电势差时，在离子材料306的阳离子304和阴离子305中，阳离子304迁移/渗透到阴极的导电层307中，并且阴离子305迁移/渗透到阳极的导电层308中。随后，在导电层307和308中各导电材料层与离子材料相之间的界面中形成电双层。能够使用的离子液体中阳离子304的离子半径大于阴离子305。据认为，由于导电层中存在的离子的位阻效应和源于该电双层的静电排斥的协同作用，导电层307因此与导电层308相比进一步膨胀，且该致动器以阴极与阳极相比进一步伸长的方向弯曲。弯曲变形的方向、位移幅度、位移速度等取决于导电层/离子传导层的类型、电极的组成/构造、迁移离子的类型等而变。当电势的极性逆转时，该薄膜通常朝相反方向弯曲和变形。

如图1中所示，根据本实施方案的致动器具有由抑制水渗透的聚合物形成的第一层和拉伸弹性模量低于上述第一层的第二层，但驱动原理与上述实例中相同。该驱动运动不受所述第一层和所述第二层干扰，且该致动器可充分获得位移和力。

在本实施方案中，上述致动器可具有离子材料。可用的离子材料的实例包括氟化锂、溴化锂、溴化钠、氯化镁、硫酸铜、乙酸钠、油酸钠和乙酸钠，但离子液体更有利。

根据本实施方案的致动器中所用的离子液体(ionic liquid)也被称作常温熔融盐和简单熔融盐之一，并且是指在包括常温(室温)的宽温度区域中显现出熔融态的盐。由于该离子液体在常温下显现出非挥发性，当使用该离子液体作为本发明中的离子传导材料时，可以在湿度不高的空气中和在真空中驱动该致动器。

在本实施方案中，可以使用各种常规已知的离子液体，但该离子液体可以在常温(室温)或在尽可能接近常温的温度下显现出液态并且稳定。在本发明中，该离子液体可以是常温熔融盐，并可具有不小于0.1Sm^-1的电导率。

可例举由下列通式(1)至(4)所示的任何阳离子(其可以是咪唑

离子)和阴离子(X^-)形成的化合物作为本实施方案中可用的离子液体。

[式1]

[NRxH4-x]⁺ (3)

[PRxH4-x]⁺ (4)

在上述式(1)至(4)中，R表示具有1至12个碳原子的烷基和含有醚键并且具有3至12的碳原子和氧原子总数的烷基之一；且在式(1)中，R1表示具有1至4个碳原子的烷基和氢原子之一。在式(1)中，R和R1不可以相同。在各式(3)和(4)中，x是1至4的整数。

作为阴离子(X^-)，可以有利地使用选自四氟硼酸根阴离子、六氟磷酸根阴离子、双(三氟甲磺酰基)imidate阴离子、高氯酸根阴离子、三(三氟甲磺酰基)碳酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、dicyanamidate阴离子、三氟乙酸根阴离子、有机羧酸根阴离子和卤素离子的至少一种。

在根据本实施方案的致动器中所用的导电层中，导电材料可显示出导电性以致在两个导电层之间施加电压时离子渗透/迁移到该导电层中，其实例包括碳材料、导电聚合物、金属和金属化合物。这些导电材料可以单独使用，也可以将其一种或多种组合使用。

特别地，从与离子材料的相互作用的观点出发，上述导电材料可以是碳材料或导电聚合物。当导电材料显示出与离子材料的高相互作用时，该导电材料能够充分且均匀地分散在导电层中并且能够提高所得导电层的机械强度。

上述导电层可以含有碳材料。碳材料的实例包括碳纳米管、炭黑、富勒烯、石墨和碳纤维，但不限于这些材料。该碳材料可以单独使用，也可以将其一种或多种组合使用。注意，碳纳米管(Carbon nanotube)有时缩写为CNT。

根据本实施方案的致动器的导电材料可以是CNT，因为能够获得具有导电性以及膨胀和收缩性的层。通过与离子液体一起剪切和分散CNT，能够获得具有膨胀和收缩性的导电凝胶。该CNT是具有将石墨烯(graphene)片卷绕成圆筒形而得的形状的碳基材料并根据构成圆周壁的层数大致分成单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)。该CNT也根据石墨烯片的结构之间的差异分成各种类型例如手性(螺旋)型、锯齿型和扶手椅型，这些是公知的。在本实施方案中，可以使用任何类型的CNT，只要该CNT被称作所谓的CNT。通常，具有较高纵横比，换言之，薄且长的单壁碳纳米管倾向于容易形成凝胶。因此，在本实施方案中，能够由SWNT获得凝胶组合物。实际可得的CNT的实例包括HiPco(由Carbon Nanotechnologies Inc.制造)，其使用一氧化碳作为原材料并且能够相当大量生产，但当然不限于HiPco。

上述可用的导电材料包括具有导电性的导电聚合物，但该导电聚合物不受特别限制。该导电聚合物的实例包括π-共轭导电聚合物例如聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚对亚苯基、聚亚苯基亚乙烯基和聚薁以及这些π-共轭导电聚合物的衍生物。这些导电聚合物可以单独使用或将其一种或多种组合使用。

上述导电层可含有导电材料和离子液体。此外，为了保持该导电层的机械强度，该导电层除CNT和离子液体外还可以含有聚合物。

上述导电层中的上述导电材料相对于该导电层的重量百分比可不小于1重量％。当该含量小于1重量％时，该导电层有时无法提供充足的导电性。

上述导电层中导电聚合物的含量可不大于99重量％。当该含量大于99重量％时，该导电层有时不提供充足的导电性。

上述导电层中离子液体的含量可不大于80重量％。当该含量大于80重量％时，该导电层有时显示出弱机械强度。

在根据本实施方案的致动器中，可用于获得该导电层的聚合物粘合剂不受特别限制，只要该聚合物粘合剂具有这样的柔性以致能够在依循上述致动器的弯曲变形的同时变形。根据本实施方案的聚合物粘合剂可几乎没有水解性并可在空气中稳定。这种聚合物粘合剂的实例包括聚烯烃类聚合物例如聚乙烯和聚丙烯；聚苯乙烯；聚酰亚胺；聚对苯醚；聚亚芳基(芳香族系聚合物)例如聚(2，6-二甲基苯醚)和聚对苯硫醚；化合物，其中将磺酸基(-SO₃H)、羧基(-COOH)、磷酸基、锍基、铵基、吡啶

基等引入聚烯烃类聚合物、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚亚芳基(芳香族系聚合物)等中；含氟聚合物例如聚四氟乙烯和聚偏氟乙烯；全氟-磺酸聚合物、全氟-羧酸聚合物、全氟-磷酸聚合物等，其中将磺酸基、羧基、磷酸基、锍基、铵基、吡啶

基等引入该含氟聚合物的骨架中；聚丁二烯类化合物；聚氨酯类化合物例如弹性体和凝胶；有机硅类化合物；聚氯乙烯；聚对苯二甲酸乙二醇酯；尼龙；和聚芳酯。此外，可以使用具有导电性的聚合物粘合剂。这种聚合物粘合剂不受特别限制，其实例包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔和聚亚苯基。注，这些聚合物粘合剂可以单独使用或将其一种或多种组合使用。该聚合物粘合剂也可以官能化，并且可以是与其它聚合物的共聚物。

在这些聚合物粘合剂中，特别可用的聚合物粘合剂的实例包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[PVDF(HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟-磺酸(Nafion)、甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧乙烷(PEO)和聚丙烯腈(PAN)。此外，上述聚合物粘合剂可以是与该离子传导层高度相容的聚合物。由此，该聚合物粘合剂具有较高的与该离子传导层的相容性和粘合性，由此可以构造更紧密的电极。为此，上述聚合物粘合剂可以是具有与组成上述离子传导层的聚合物化合物相同种类、类似或相同的聚合物结构的聚合物和具有与该聚合物化合物相同种类、类似或相同的官能团的聚合物粘合剂之一。

此外，作为上述聚合物粘合剂，也可以使用通过溶胶-凝胶法等之一获得的具有聚合物结构的金属氧化物。此类金属氧化物不受特别限制，例如，可以使用基于锰、镍和钴以及五氧化二钒的金属氧化物。

根据该实施方案的致动器的上述导电层的电阻值可不大于1,000Ωcm，并可以进一步为不大于100Ωcm。通过将上述电极的电阻值设定为不大于1,000Ωcm的值，在对电极施加低电压时，能够使本发明的致动器弯曲。上述电极可含有该聚合物粘合剂和上述导电材料的其它组分，除非该组合物对软致动器的功能产生不利影响。

根据本实施方案的致动器的导电层可具有聚合物纤维和多孔组分(porous component)中的至少一种。

本实施方案的导电层中所含的聚合物纤维和多孔组分具有上述聚合物粘合剂。

当该导电层含有聚合物纤维时，该导电层含有许多空隙。因此，该离子液体能容易地进入该导电层或容易离开该层。因此，当在导电层之间施加电压时，该导电层能够甚至在深部也含有离子液体或能够含有大量离子液体，且该致动器以较大的位移幅度变形。此外，该导电层可具有导电材料，因为该导电材料提高电极层的导电性。本实施方案的致动器具有与该致动器接触地设置的上述第一层并因此能够抑制离子液体从导电层(该离子液体能够容易地渗入其中)离开。该致动器也能够抑制水等从外部进入该导电层。此外，该致动器具有在上述第一层上设置的上述第二层，因此即使反复驱动也不可能造成其中的开裂和剥离。因此，能够获得能使该致动器内部中含有的离子液体的量保持恒定并能长期稳定驱动的致动器。

上述聚合物纤维相对于纤维的直径具有足够长度。在此，纤维的直径不小于0.05微米且不大于50微米，且该长度不小于纤维直径的10倍。

根据本实施方案的聚合物纤维可以在导电层中呈无规态，也可以排列成以一定方向配向。当该致动器具有长形并在纵向的末端上设置引线时，例如，该聚合物纤维可以沿纵向设置。这是因为与引线接触的部分中的电压和纵向另一末端(在其上不设置引线)上的电压之间的差变小。

或者，该聚合物纤维可以排列成也以与该纵向交叉的方向配向。在这种情况下，该致动器倾向于容易变形。

根据本实施方案的多孔组分的孔包括闭孔和相互连接的连接孔中的任一种。该孔可以进一步是连接孔，因为阳离子和阴离子容易经其迁移和扩散。该连接孔和闭孔也可以共存。

该多孔组分的孔隙率可不小于5体积％且不大于90体积％。当该孔隙率小于5体积％时，有时抑制离子液体的迁移。当该孔隙率大于90体积％时，该导电层没有显示出充足的机械强度，这有时在变形过程中造成开裂等。在此，可以用压汞测孔法、气体吸收法、Archimedes法等中的任一种测定孔隙率。

孔尺寸可不小于0.005微米且不大于3毫米。当孔尺寸小于0.005微米时，有时抑制离子液体的迁移。当孔尺寸大于3毫米时，在该致动器弯曲时内部中的应力更多施加于大孔，这有时造成开裂等。可以用压汞测孔法、气体吸收法和通过扫描电子显微镜等之一直接观察中的任一种测定孔尺寸。

上述导电层可具有聚合物纤维和多孔组分中的任一种，也可以具有它们两者。

根据本实施方案的致动器的离子传导层含有离子液体，并且可以含有聚合物，因为该聚合物保持该离子液体并确保机械强度和柔性。

该离子液体的含量可为该离子传导层的不小于30重量％且不大于80重量％。如果离子液体/离子材料的含量小于30重量％，在施加电压时可能无法向该导电层充分供应离子材料。当离子液体/离子材料的含量大于80重量％时，该离子传导层的机械强度变弱，在该致动器弯曲/变形时可能无法获得充足作用力。

在本实施方案中，可用于提供该离子传导层的聚合物的实例包括含氟聚合物例如四氟乙烯和聚偏氟乙烯；聚烯烃类聚合物例如聚乙烯和聚丙烯；聚丁二烯类化合物；聚氨酯类化合物例如弹性体和凝胶；有机硅类化合物；热塑性聚苯乙烯；聚氯乙烯；和聚对苯二甲酸乙二醇酯。注，这些聚合物可以单独使用或将其一种或多种组合使用。该聚合物也可以官能化，并可以是与其它聚合物的共聚物。上述聚合物需要含有离子材料。由此，在施加电压时，由上述非离子型聚合物化合物形成的致动器能弯曲和变形。

在本实施方案中，当该离子材料是离子液体时，该聚合物的实例包括聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[PVDF(HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟-磺酸(Nafion)、甲基丙烯酸2-羟基乙酯(HEMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧乙烷(PEO)和聚丙烯腈(PAN)，但该聚合物不受特别限制。这些聚合物可以单独使用或将其一种或多种组合使用。用于导电层的聚合物和用于离子传导层的聚合物可以相同，也可以彼此不同。

根据本实施方案的致动器的上述离子传导层可具有聚合物纤维和多孔组分中的至少一种。

构成本实施方案的离子传导层的聚合物纤维具有上述聚合物粘合剂。该离子传导层由于具有聚合物纤维聚集的结构而具有许多空隙，因此该离子液体能容易地迁移到该离子传导层中。因此，当在导电层之间施加电压时，该离子液体能容易地通过该离子传导层，迁移和渗透到导电层中。随之，能够快速驱动该致动器。本实施方案的致动器完全被上述第一层覆盖并因此抑制该离子液体从电极层和离子传导层(离子液体在其中容易渗透)之一流出到外部。此外，上述第二层覆盖上述第一层的整个表面，由此该致动器即使反复驱动也不可能造成其中的开裂和剥离。因此，能够获得能使该致动器内部中的离子液体的量保持恒定并能长期稳定驱动的致动器。上述聚合物纤维相对于纤维直径具有足够的长度。在此，纤维直径不小于0.05微米且不大于50微米，且该长度大于纤维直径的10倍。

根据本实施方案的聚合物纤维可以在离子传导层中呈无规态，并可以排列成以一定方向配向。该致动器可具有矩形表面形状并可以在纵向的末端上设置引线，因为该致动器例如如图2A中所示对于该聚合物的变形具有充足耐久性。

本实施方案的离子传导层中所含的多孔组分具有上述聚合物粘合剂。该离子传导层由于是多孔组分而具有许多空隙，因此，该离子液体能容易地迁移到该离子传导层中。因此，当在导电层之间施加电压时，该离子液体能容易地通过该离子传导层并迁移和渗透到导电层中。随之，能够快速驱动该致动器。本实施方案的致动器完全被上述第一层覆盖并因此能够抑制该离子液体从电极层和离子传导层(离子液体在其中容易渗透)之一流出到外部。此外，上述第二层覆盖上述第一层的整个表面，因此该致动器即使反复驱动也不可能造成其中的开裂和剥离。因此，能够获得能使该致动器内部中的离子液体的量保持恒定并能长期稳定驱动的致动器。

该多孔组分的孔包括闭孔和相互连接的连接孔中的任一种。该孔可以进一步是连接孔，因为阳离子和阴离子容易经其迁移和扩散。该连接孔和闭孔也可以共存。

该多孔组分的孔隙率可不小于5体积％且不大于90体积％。当该孔隙率小于5体积％时，有时抑制离子液体的迁移。当该孔隙率大于90体积％时，该离子传导层没有显示出充足的机械强度，这有时在变形过程中造成开裂等。在此，可以用压汞测孔法、气体吸收法、Archimedes法等中的任一种测定孔隙率。

根据本实施方案的致动器的上述离子传导层可具有聚合物纤维和多孔组分中的任一种，也可以具有它们两者。

上述导电层可以含有离子液体和导电材料。为了保持该导电层的机械强度，该导电层除碳材料和离子液体外还可以含有聚合物。

制造上述导电层的方法不受特别限制，只要将导电材料分散/保持在该导电层中，但其实例包括按需要在离子液体和聚合物之一存在下在对该导电材料施加剪切操作的同时细分该导电材料以形成导电材料的分散体、由该分散体形成膜并堆叠所述膜的方法。

在这种细分步骤中对导电材料赋予剪切力的装置不受特别限制，并且例如以小规模例如在实验室中制造该分散体时可以是用手工研钵和自动研钵之一磨碎该导电材料的装置。此外，当打算大规模制造时，可以使用可对该导电材料赋予高剪切力的湿式粉碎装置例如球磨机、辊磨机和振动磨机。此外，也可以使用捏和机型捏和机器。考虑到该分散体的粘度，也可以通过在该分散体中添加溶剂以适度调节粘度来对该导电材料给予剪切力。细分该导电材料所必需的时间也不受特别限制。可以根据应用中所必需的细分程度来适当改变该时间，但通常为大约5分钟至1小时。可以通过上述方法提供该导电材料的分散体。

使用该导电材料的分散体形成膜和获得导电层的方法不受特别限制，并且可以是用流延法、旋涂法、印刷法、喷涂法等之一由该导电材料的分散体形成薄膜、气化溶剂和将残留的膜干燥的方法。也可以使用挤出法和注射法。

包括CNT和离子液体并可用于本实施方案的凝胶组合物的生成机制和结构还不清楚，但可以从各种分析结果以下列方式理解其概况。

(1)在剪切力下的细分处理不造成CNT的化学变性，但降低CNT之间的相互缠结，并造成它们物理形状的改变以使该束变细。(2)认为该凝胶的形成不是由CNT之间的缠结造成的。推测由于交联结构而形成凝胶，所述交联结构由如下作用形成：已结合到CNT(已通过“阳离子-π”的相互作用降低其缠结)表面的离子液体的分子通过离子键将CNT束相互结合。在此，该交联结构是指三维网络结构。

上述导电层的厚度不小于1微米且不大于5毫米，可不小于5微米且不大于2毫米，并且可以进一步不小于10微米且不大于500微米。当薄膜厚度大于5毫米时，该薄膜的弹性模量变大，这有时抑制该致动器的弯曲运动。当薄膜厚度小于1微米时，迁移/渗透到该导电层中的离子液体的量小，且有时不能充分获得弯曲运动。

上述离子传导层可具有离子液体，并可以含有聚合物以保持该离子液体和保持该导电层的机械强度。

制造上述离子传导层的方法不受特别限制，只要将该离子液体保持在该离子传导层中。例如，可以使用将该离子液体和聚合物溶解/分散在溶剂中以获得离子组合物，通过对所得组合物进行流延法、旋涂法、印刷法、喷涂法等之一来形成膜，气化溶剂和将残留的膜干燥的方法。或者，也可以使用包括加热和熔融聚合物、将该熔融的聚合物与离子材料一起捏和并形成膜的方法、挤出法和注射法的方法。

上述离子传导层的厚度可不小于10微米且不大于500微米，可以进一步为不小于10微米且不大于400微米。当该膜厚度大于500微米时，该膜的弹性模量变大，这有时抑制该致动器的弯曲运动。此外，当该膜厚度小于10微米时，保持在该离子传导层中的离子液体的质量少且供给导电层的量变得少。因此，有时不能获得充足的驱动运动。

在本实施方案中，具有第一层和第二层并且在上述第一层上层叠上述第二层的方法不受特别限制。例如，该方法可以包括首先制备堆叠体，其包括导电层和离子传导层并向其施加电压时被驱动，和在其上依次堆叠所述第一层和所述第二层。或者，该方法包括分别制备导电层、离子传导层、第一层和第二层，以所需堆叠次序堆叠这些层并用热压机等之一加压和加热和熔结这些层以堆叠这些层。或者，该方法还包括重复将已通过上述方法获得的导电材料分散体和离子组合物以所需堆叠次序依次施涂/成膜/干燥的步骤。

此外，在本实施方案中，上述第一层和上述第二层可以覆盖整个致动器，且该制备方法不受特别限制，只要上述第一层和上述第二层覆盖整个致动器。该方法包括，例如，首先制备堆叠体，其包括导电层和离子传导层并向其施加电压时被驱动，将该堆叠体浸渍于用于第一层的聚合物的溶液中，干燥该堆叠体，随后将该堆叠体浸渍于用于第二层的聚合物的溶液中，和干燥该堆叠体。在此，聚合物的溶液可通过将该聚合物溶解或分散到水和溶剂之一中来制备，也可通过热熔融该聚合物来制备。在已热熔融的聚合物的溶液的情况下，可以通过使其中已浸渍该堆叠体的溶液的温度恢复至室温来获得所述第一层和所述第二层之一。也可以如下制备所述第一层和所述第二层：将该堆叠体夹在所述第一层和所述第二层之一之间而非浸渍该堆叠体，加压和加热该堆叠体并使这些层熔融以将这些层与该堆叠体熔结。

此外，在本实施方案中，其中上述第一层的聚合物以与投影在所述第一层表面上的上述致动器的运动方向相同的方向取向的致动器的制备方法不受特别限制。例如，首先制备堆叠体，其包括导电层和离子传导层并向其施加电压时被驱动。随后，层叠第一层以将上述堆叠体夹在中间和使作为第一层并已单独制备的取向膜的拉伸/取向方向能与投影在该表面上的该致动器的运动方向相同。此外，另一方法包括将该堆叠体夹在第二层之间，然后加压加热该堆叠体以在其上层叠这些层。再一方法包括层叠取向膜以将该堆叠体夹在取向膜之间而非将该堆叠体夹在第二层之间，然后将该堆叠体浸渍于用于第二层的聚合物的溶液中，和干燥该浸渍过的堆叠体。

此外，在本实施方案中，其中堆叠至少两层以使具有至少两层的上述第一层的聚合物的取向方向彼此不同的致动器的制备方法不受特别限制。例如，首先制备堆叠体，其包括导电层和离子传导层并在其施加电压时被驱动。随后，在上述堆叠体上重叠形成所述第一层并已单独制备的至少两层取向膜以将上述堆叠体夹在中间且使这些膜之间的拉伸/取向方向不同，将该堆叠体进一步夹在第二层之间，并将所得堆叠体加压加热以在其上层叠这些层。另一方法包括层叠取向膜以将该堆叠体夹在取向膜之间而非将该堆叠体夹在第二层之间，然后将该堆叠体浸渍于用于第二层的聚合物的溶液中并干燥该浸渍过的堆叠体。

制备导电层和离子传导层和致动器(在其上层叠这些层)时要用的溶剂不受特别限制，只要该溶剂可将导电材料和离子材料充分分散在其中。该溶剂的实例包括4-甲基-2-戊酮、N-甲基-2-吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、N，N-二甲基乙酰胺和四氢呋喃。制备聚合物的第一层和第二层和致动器(在其上层叠这些层)时要用的溶剂可将该聚合物充分分散在其中。例如，也可以使用上述溶剂、水、醇、甲苯、二甲苯等，但该溶剂不受特别限制。这些溶剂可以单独使用或将其一种或多种组合使用。

在本实施方案中，在两个导电层之间施加的电压可以不大于10V，可以在它们之间施加电压时不分解该离子液体的范围(电势窗)内使用，并可以进一步不大于4V。

下面参照示例性实施方案详细描述本发明，但本发明不限于这些示例性实施方案。

[示例性实施方案1]

如下制备致动器1，其中第一层由高密度聚乙烯(HDPE)形成，第二层由聚酰胺(PA)形成，所述第二层位于表面侧，且所述第一层和所述第二层覆盖整个致动器。

首先，如下制备堆叠体1，其中两个导电层将离子传导层夹在中间。为了制备该离子传导层，以下述方式制备含有离子液体和聚合物的离子组合物。通过在80℃下加热和混合100毫克由下列化学式所示的聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVdF(HFP))、100毫克1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐(由Kanto Chemical Co.，Inc.制造的BMIBF4)和1毫升N，N-二甲基乙酰胺(由Kishida Chemical Co.，Ltd.制造的DMAc)，获得含有透明离子液体和聚合物的离子组合物1。

[式2]

此外，为了制备该导电层，以下列方式制备导电材料的分散体，该导电材料均匀分散在其中。将1毫升量的有机溶剂DMAc添加到10毫克单壁碳纳米管(SWNT，和由Carbon Nanotechnologies Inc.制造的“HiPco”)(其是导电材料)和100毫克作为离子液体的BMIBF4中。然后，用球磨机(Fritsch GmbH制造的行星式微型磨机)借助氧化锆球(粒径2毫米)在200rpm下分散该材料30分钟。随后，向由该球磨机获得的组合物中加入将80毫克PVdF(HFP)溶解在2毫升DMAc中而得的溶液，并用球磨机将该混合物在500rpm下进一步分散30分钟。结果获得导电材料的分散体1，其具有高粘度并具有均匀分散的导电材料。

接着，如下制备堆叠体，其中两个导电层将离子传导层夹在中间。首先，通过将上述导电材料的分散体1倒在具有80微米厚的间隔物的基板上，在使用该间隔物作为导向的同时弄平该分散体1并在室温下干燥该分散体，获得第一导电层。接着，通过将60微米厚的另一间隔物层叠在所得导电层上，将上述步骤中获得并由PVdF(HFP)/BMIBF4/DMAc形成的离子组合物1倒在该导电层上，在使用该间隔物作为导向的同时弄平该离子组合物，并在室温下干燥该离子组合物，获得离子传导层。通过将80微米厚的又一间隔物层叠在该离子传导层上，倾倒上述说明中制备的导电材料分散体1，在使用该间隔物作为导向的同时弄平该分散体，在室温下干燥该分散体，然后将该干燥膜在真空中干燥整夜，获得堆叠体1。

此外，通过将高密度聚乙烯(Japan Polyethylene Co.，Ltd.制造的HF313的HDPE)供应到挤出机中，熔融该高密度聚乙烯，通过膜模头挤出该熔体和用模塑机冷却该挤出膜，获得20微米厚的HDPE膜。将所得20微米厚的HDPE膜切成4毫米宽(W)和20毫米长(L)的尺寸。将上述堆叠体1切成1毫米宽(W)和12毫米长(L)的尺寸，将其两面都夹在HDPE膜之间，并用热压机(Tester Sangyo Co.，Ltd.制造)在130℃和0.5kN下将该堆叠体1加压和加热并熔结。此后，将从该堆叠体1上伸出的HDPE膜切掉1毫米宽，并通过将堆叠体1的堆叠面的四个面压到已过热至140℃的热板上的操作促进该HDPE膜在厚度方向上的熔结。接着，从距一端2毫米的部分的表面形成供引线通过的孔以到达导电层的表面，并用导电粘合剂将引线粘合到导电层上。此后，在140℃下加热引线外缘以熔融一部分HDPE和封闭该HDPE的孔。由此，该堆叠体被第一层涂布。接着，将该堆叠体浸到含有10重量％聚酰胺(Fuji Kasei Kogyo Co.，Ltd.制造的PA-201的PA)的甲苯(Kishida Chemical Co.，Ltd.制造)的溶液中，并将提出的堆叠体干燥以使该表面被第二层涂布。通过上述制备方法制备致动器1，其中所述第一聚合物层是HDPE，所述第二层是PA，并且所述第二层位于表面侧并覆盖整个致动器。

使用扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation制造的S-4800的SEM)观察所得致动器1的横截面，可以确认两个导电层将离子传导层夹在中间。此外，可以确认其表面侧整个被HDPE涂布，且其表面侧进一步整个被PA涂布。

[示例性实施方案2]

如下制造致动器2，其中第一层是流延聚丙烯(CPP1)，第二层是聚酰胺(PA)，且第二层位于表面侧并覆盖整个致动器。

通过使用该流延聚丙烯(CPP1)代替示例性实施方案1中的第一层的HDPE和除第一层外以与示例性实施方案1中类似的方式在相同条件下制备致动器，获得致动器2。

使用扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation制造的S-4800的SEM)观察所得致动器2的横截面，可以确认两个导电层将离子传导层夹在中间。此外，可以确认其表面侧整个被CPP1涂布，且其表面侧进一步整个被PA涂布。

[示例性实施方案3]

如下制备致动器3，其中第一层是单轴取向聚乙烯(OPE)，位于表面侧的第二层是聚酰胺(PA)，所述第一层的OPE的聚合物的取向是与投影在所述第一层表面上的该致动器的运动方向相同的方向。

如下获得要充当第一层的单轴取向聚乙烯(OPE)。通过将该HDPE供应到挤出机中，熔融该HDPE，通过膜模头挤出该HDPE和使用模塑机冷却该HDPE，获得200微米厚的HDPE膜。随后，通过在120℃的气氛中用单轴拉伸机(Imoto Machinery Co.，Ltd.制造)将该200微米厚的HDPE膜拉伸至10倍的操作，获得20微米厚的单轴取向膜OPE。

接着，将示例性实施方案1中获得的堆叠体1切成1毫米宽(W)和12毫米长(L)的尺寸，将其两面都夹在OPE膜之间以使该OPE的拉伸方向与纵向匹配。用热压机(Tester Sangyo Co.，Ltd.制造)在130℃和0.5kN下将该堆叠体1加压和加热并熔结。除上文的描述外，以与示例性实施方案1中类似的条件获得致动器3。

使用扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation制造的S-4800的SEM)观察所得致动器3的横截面，可以确认两个导电层将离子传导层夹在中间。此外，可以确认其表面侧整个被OPE涂布，且其表面侧进一步整个被PA涂布。

[示例性实施方案4]

如下制备致动器4，其中第一层是单轴取向聚乙烯(OPE)，具有两层并堆叠以使聚合物的取向方向彼此不同，第二层是聚酰胺(PA)并位于表面侧。

首先，获得以与示例性实施方案2中类似的方式制备的OPE。接着，将示例性实施方案1中获得的堆叠体1切成1毫米宽(W)和12毫米长(L)的尺寸，将其两面都夹在OPE膜之间以使该OPE的拉伸方向与纵向形成45度。将其两面进一步夹在另一OPE层之间以使该另一OPE的拉伸方向与内侧OPE的拉伸方向呈90度，用热压机(TesterSangyo Co.，Ltd.制造)在130℃和0.5kN下将该堆叠体加压和加热并熔结。除上文的描述外，以与示例性实施方案1中类似的条件获得致动器4。

使用扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation制造的S-4800的SEM)观察所得致动器4的横截面，可以确认两个导电层将离子传导层夹在中间。此外，可以确认其表面侧整个被两层OPE涂布，且其表面侧进一步整个被PA涂布。

(对比例1)

<制备具有抑制水渗透的层叠在其表面上的聚合物第一层的致动器5的方法>

如下制备致动器5，其表面被聚合物高密度聚乙烯HDPE的第一层涂布。换言之，制备该致动器以具有如下结构：其中设置高密度聚乙烯HDPE作为内层，不设置外层。

换言之，该致动器5应该是在示例性实施方案1中涂布PA第二层之前的步骤中获得的堆叠体。

使用扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation制造的S-4800的SEM)观察所得致动器5的横截面，确认两个导电层将离子传导层夹在中间，且表面侧整个被HDPE涂布。

(对比例2)

<制备具有抑制水渗透的聚合物第一层和拉伸弹性模量比所述第一层低的聚合物第二层的致动器6的方法，其中上述第一层层叠在比第二层更靠外的表面侧>

如下制备致动器6，其中聚合物第一层是高密度聚乙烯HDPE，聚合物第二层是聚酰胺PA，且第一层位于表面侧并涂布整个致动器。换言之，制备该致动器以具有如下结构，其中设置聚酰胺PA作为内层，并设置高密度聚乙烯HDPE作为外层。

首先，将在上述方法中获得的堆叠体1切成1毫米宽(W)和12毫米长(L)的尺寸，浸在含10重量％PA的甲苯溶液中，并干燥以便被第二层涂布。接着，将其两面都夹在以与示例性实施方案1中类似的方式获得的HDPE膜之间，用热压机(Tester Sangyo Co.，Ltd.制造)在130℃和0.5kN下将这些膜加压和加热并与所述两面熔结，将从该堆叠体上伸出的HDPE膜切掉1毫米宽，并将该堆叠体的堆叠表面的四个面压到已过热至140℃的热板上，这促进该HDPE膜在厚度方向上的熔结。接着，从距一端2毫米的部分的表面形成供引线通过的孔以到达导电层表面，并用导电粘合剂将引线粘合到导电层上。此后，通过在140℃下加热引线外缘、熔融一部分HDPE和由此封闭该HDPE的孔，制备致动器6。

使用扫描电子显微镜(Hitachi High-Technologies Corporation制造的S-4800的SEM)观察所得致动器6的横截面，确认两个导电层将离子传导层夹在中间，表面侧整个被PA涂布，且表面侧进一步整个被HDPE涂布。

(对比例3)

<制备具有抑制水渗透的聚合物第一层和拉伸弹性模量比所述第一层高的聚合物第二层的致动器7的方法，其中上述第二层层叠在比第一层更靠外的表面侧>

如下制备致动器7，其中聚合物第一层是高密度聚乙烯HDPE，聚合物第二层是流延聚丙烯CPP2，且第二层位于表面侧并涂布整个致动器。换言之，制备该致动器以具有如下结构，其中设置高密度聚乙烯HDPE作为内层，并设置流延聚丙烯CPP2作为外层。

具体而言，在示例性实施方案1中已层叠该HDPE第一层，然后以与HDPE类似的方式层叠25微米厚的流延聚丙烯膜(Prime Polymer Co.，Ltd.制造的F-300SP的CPP2)。但是，热压机和热板的温度设定在160℃。接着，从距一端2毫米的部分的表面形成供引线通过的孔以到达导电层的表面，并用导电粘合剂将引线粘合到导电层上。此后，通过在160℃下加热引线外缘、熔融一部分CPP2和由此封闭该CPP2的孔，制备致动器7。

(对比例4)

<制造具有抑制水渗透的金属第一层和层叠在比第一层更靠外的表面侧的聚合物第二层的致动器8的方法>

如下制造致动器8，其中金属第一层是铝，聚合物第二层是聚酰胺PA，且第二层位于比第一层更靠外的表面侧并涂布整个致动器。换言之，制备该致动器以具有如下结构，其中设置铝(其在表2中被记载为Al)作为内层，并设置聚酰胺PA作为外层。

首先，将上述方法中获得的堆叠体1切成1毫米宽(W)和12毫米长(L)的尺寸，并在其两个表面上都沉积铝。接着，在距一端2毫米的部分的表面上用导电粘合剂将引线粘合到该导电层上。通过将所得堆叠体浸到含10重量％PA的甲苯溶液中并将提出的堆叠体干燥以用第二层涂布该表面，获得致动器8。使用扫描电子显微镜(HitachiHigh-Technologies Corporation制造的S-4800的SEM)观察所得致动器8的横截面，确认两个导电层将离子传导层夹在中间，两个表面都被铝涂布，且表面侧整个被HDPE涂布。

<拉伸弹性模量的评价>

该拉伸弹性模量以梯度δ/ε的值(杨氏模量)表示，其通过使用拉力试验机(Shimadzu Corporation制造的MST-1)获得聚合物致动器用的第一层和第二层的各个膜的应力(δ)-应变(ε)曲线来计算。

用上述方法计算用于聚合物第一层的HDPE、CPP1和OPE和用于第二层的PA的各单膜的拉伸弹性模量。结果显示在表1中。在此，在与拉伸方向相同的拉力方向上测定OPE。

表1

在示例性实施方案1、2、3和4和对比例2中，第二层的拉伸弹性模量小于第一层。对比例2中第二层的HDPE的拉伸弹性模量大于第一层的PA。

在对比例3中用于第二层的CPP2的拉伸弹性模量为2,200MPa，且第二层的拉伸弹性模量大于第一层。

<耐久性的评价>

通过位移幅度的方差评价该致动器已驱动许多小时时显示出的致动器耐久性。具体而言，该致动器的一端固定在湿度为90％RH的气氛中，对该致动器施加2.5V的电压，且该致动器弯曲。由使用激光位移计(Keyence Corporation制造的LK-G80)在距该固定端8毫米的位置测量该致动器弯曲预定次数后的位移幅度而获得的结果，评价该耐久性。

用使用激光位移计在示例性实施方案1至4和对比例1至4中的致动器1至8(其已在湿度为90％RH的气氛中连续驱动3,000次、6,000次和10,000次)上距该固定端8毫米的位置测量位移幅度的操作评价耐久性。结果显示在表2中。

表2

在示例性实施方案1至4的致动器中，即使驱动次数为3,000次和6,000次，位移幅度也不变，并且在示例性实施方案1、2、3和4中分别为2.2、2.3、2.1和2.0(毫米)。

在对比例1至4的致动器中，在驱动次数从3,000次增加至6,000次时，位移幅度都降低。当驱动次数为3,000次时，对比例1、2、3和4中的位移幅度分别为2.2、2.2、1.8和2.0(毫米)，而当驱动次数为6,000次时，对比例1、2、3和4中的位移幅度分别为1.6、1.7、1.2和1.4(毫米)。

此外，当驱动次数为10,000次时，示例性实施方案3和4中获得的致动器的位移幅度不变，它们分别为2.1和2.0(毫米)。示例性实施方案1和2中获得的致动器的位移幅度几乎不变，它们分别为2.0和2.1(毫米)。另一方面，在对比例1、2、3和4中获得的致动器中，该位移幅度进一步降低，并分别变成0.8、0.9、0.5和0.3。

此外，目视观察已驱动10,000次的各致动器。结果，在示例性实施方案1、2、3和4中获得的致动器中，与尚未驱动的致动器相比，外观不变，且没有观察到开裂和劣化。另一方面，在对比例1、2和3中获得的致动器中，在覆盖导电层和离子传导层的一部分层中观察到开裂和劣化，并在一部分覆盖层中观察到剥离。此外，在对比例4中获得的致动器中，在一部分覆盖层中观察到剥离。

此外，在对比例1、2、3和4中获得的致动器中，在致动器已驱动10,000次后在一部分中观察到离子液体的渗出，但在示例性实施方案1、2、3和4中获得的致动器中，没有观察到该渗出。

本发明的致动器抑制水的流入等并且即使反复驱动也不可能造成开裂和剥离，且运动不可能受扰。因此，该致动器可用在可在各种环境中长期使用的装置例如机器人和微电机(micromachine)中。

尽管已经参照示例性实施方案描述了本发明，但要理解的是，本发明不限于所公开的示例性实施方案。下列权利要求的范围遵循最广义解释以涵盖所有这样的修改以及等效结构和功能。

Claims

1.包括具有导电层和离子传导层的致动器部分的致动器，其包含：与所述致动器部分接触地设置并由抑制水渗透的聚合物形成的第一层；和与所述第一层接触地设置、具有比所述第一层低的拉伸弹性模量、保护所述第一层且由聚合物形成的第二层。

2.根据权利要求1的致动器，其中所述第一层和所述第二层覆盖整个致动器部分。

3.根据权利要求1或2的致动器，其中使所述第一层的聚合物取向，且该聚合物的取向方向与投影在所述第一层的表面上的该致动器部分的运动方向相同。

4.根据权利要求1或2的致动器，其中所述第一层包含至少两层，且包含所述至少两层的第一层的聚合物的取向方向彼此不同。

5.根据权利要求1或2的致动器，其中该致动器部分含有离子液体。

6.根据权利要求1或2的致动器，其中该导电层含有碳材料。

7.根据权利要求1或2的致动器，其中该导电层具有聚合物纤维和多孔组分中的至少一种。

8.根据权利要求1或2的致动器，其中该离子传导层具有聚合物纤维和多孔组分中的至少一种。