JP2007106945A - Light-driving type actuator and method for producing the same - Google Patents

Light-driving type actuator and method for producing the same Download PDF

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尚之 西川
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light-driving type actuator which exhibits high light responsibility, can be formed in complicated structures, is flexible and lightweight, and can silently be driven, and to provide a method for producing the same. <P>SOLUTION: This light-driving type actuator comprises a polymer layer 12 which contains light-responsible groups causing the change of the structure by light stimulation and is deformed in response to the structural change of the light-responsible groups, and an elastomer 13 which is adhered to the polymer layer 12 and is deformed together with the polymer layer 12. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、光により駆動する光駆動型アクチュエータ及びその製造方法に関する。   The present invention relates to an optically driven actuator driven by light and a method for manufacturing the same.

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、光により駆動する光駆動型アクチュエータは、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。   Various actuators have been developed in the mechatronics field, and polymer actuators in particular have attracted a great deal of attention because of their flexibility, light weight, and silence during driving. Among them, the optically driven actuator driven by light is capable of supplying energy in a non-contact manner, does not require wiring for driving, and can avoid noise generated from electrical wiring. Applications to micromachines and robots used in the medical / nursing care field and aerospace field are expected.

光により駆動する高分子材料としては、従来より、光応答性ゲルに関する研究が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た。 As a polymer material driven by light, research on a photoresponsive gel has been actively conducted. For example, photodeformation by a polyacrylamide gel containing a leuco body of triphenylmethane that is photoionized (see Non-Patent Document 1), or a bending action by irradiating the polyacrylamide gel with CO 2 infrared laser light (Non-Patent Document 2). Reference) is realized. In the former example, an ion dissociation reaction due to light occurs, and as a result, the osmotic pressure in the gel increases and swells. In the latter example, the penetration is based on the volume change of the gel due to heat generated by infrared laser light irradiation. This is due to pressure changes. Furthermore, in addition to polyacrylamide gel, a polyimide gel containing an azobenzene group as a photoresponsive group in its main chain is also known (see Patent Document 1). However, such a light-responsive gel has a problem that a solvent is indispensable and cannot be used in a dry environment because the driving principle is based on the uptake and discharge of solvent molecules such as water based on changes in osmotic pressure.

ドライな環境で使用できる光駆動型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やアゾベンゼン基を有するポリイミド等が古くより知られている。しかしながら、これらの変形量はいたって小さく、大きな変形は望めないとされてきた(非特許文献3)。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4参照)。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5参照)。さらに、液晶エラストマの中には、有機溶媒中で膨潤した状態で光により駆動するようなエラストマも知られている(非特許文献6、特許文献2参照)。   As light-driven actuators that can be used in a dry environment, polyethyl acrylate crosslinked with azobenzene, polyimide having an azobenzene group, and the like have been known for a long time. However, these deformation amounts are extremely small, and it has been considered that large deformation cannot be expected (Non-patent Document 3). Liquid crystal elastomer has been reported. For example, it has been reported that a liquid crystal elastomer obtained by crosslinking a polymer having an azobenzene group as a photoresponsive group in a side chain in a liquid crystal alignment state exhibits a stretching behavior when irradiated with ultraviolet light (see Non-Patent Document 4). Further, it is known that a polydomain liquid crystal elastomer obtained by crosslinking a polymerizable liquid crystal composition composed of an azobenzene derivative with light or heat can bend in a free direction by irradiation with polarized light of ultraviolet light (see Non-Patent Document 5). Further, among liquid crystal elastomers, an elastomer that is driven by light in a swollen state in an organic solvent is also known (see Non-Patent Document 6 and Patent Document 2).

しかしながら、上記非特許文献4で開示された技術では、光に対する応答速度が非常に遅い点で問題を有していた。また、上記非特許文献5で開示された技術では、膜厚とともに応答性が減少し、薄膜のみの機能に限定されてしまうという点、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た。上記非特許文献6、および特許文献2で開示された技術では、前述のゲルと同様に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た。   However, the technique disclosed in Non-Patent Document 4 has a problem in that the response speed to light is very slow. Further, in the technique disclosed in Non-Patent Document 5, the responsiveness decreases with the film thickness, the function is limited to the function of only the thin film, and the operating temperature is limited only by driving in the liquid crystal temperature range. Had a problem in that. The techniques disclosed in Non-Patent Document 6 and Patent Document 2 have a problem that a solvent is indispensable and cannot be used in a dry environment, like the gel described above.

したがって、これらの液晶エラストマは、性能面とともに、アクチュエータとして要求される複雑な構造体形成はいずれも困難であり、製造適正の観点においても課題が残されていた。
Macromolecules誌、第19巻、2476頁(1986年) J.Chem.Phys.誌、第102巻、551頁(1995年) 「形状記憶ポリマーの開発と応用」、第5章、67頁((株)シーエムシー発行、1989年、東京) Phys.Rev.Lett.誌、第87巻、015501頁(2001年) Nature誌、第425巻、145頁(2003年) Adv.Mater.誌、第15巻、201頁(2003年) 特開2005−23151号公報 特開2002−256031号公報
Therefore, in these liquid crystal elastomers, it is difficult to form a complicated structure required as an actuator, in terms of performance, and problems remain in terms of manufacturing suitability.
Macromolecules, Vol. 19, p. 2476 (1986) J. et al. Chem. Phys. 102, 551 (1995) "Development and application of shape memory polymer", Chapter 5, p. 67 (published by CMC Co., Ltd., 1989, Tokyo) Phys. Rev. Lett. Journal, Vol. 87, 015501 (2001) Nature Magazine, Vol. 425, 145 (2003) Adv. Mater. Journal, Volume 15, 201 (2003) JP-A-2005-23151 JP 2002-256031 A

本発明は、上記事情に鑑み、高い光応答性を示すとともに、複雑な構造体も形成可能な、柔軟な、軽量な、かつ無音で駆動することが可能な光駆動型アクチュエータ、およびその製造方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, the present invention is a flexible, lightweight, and silently driven optically driven actuator capable of forming a complex structure, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.

上記目的を達成する本発明の光駆動型アクチュエータにおいて、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を含む、その光応答性基の構造変化に応じて変形する高分子層と、
前記高分子層が貼着されることによりその高分子層とともに変形するエラストマとを備えたことを特徴とする。
In the optically driven actuator of the present invention that achieves the above object,
A polymer layer that includes a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation, and that is deformed in accordance with the structural change of the photoresponsive group;
An elastomer that is deformed together with the polymer layer when the polymer layer is attached is provided.

光応答性基を含む高分子層がエラストマの表面に形成されていることで、光応答性基による光の吸収効率が高くなる。その結果、光応答性基が、効率良く構造変化を引き起こすことができる。   Since the polymer layer containing the photoresponsive group is formed on the surface of the elastomer, the light absorption efficiency by the photoresponsive group is increased. As a result, the photoresponsive group can cause a structural change efficiently.

また、光駆動型アクチュエータが高分子から形成されているので無音により駆動することが可能となる。   In addition, since the optically driven actuator is made of a polymer, it can be driven silently.

ここで、上記高分子層が、前記エラストマの両面に貼着されていることが好ましい。   Here, it is preferable that the polymer layer is attached to both sides of the elastomer.

光応答性基を含む高分子層がエラストマの両面に貼着されていることで、光応答性基を含む高分子層がエラストマの片面に貼着されている場合と比べて、光を吸収する面積が大きくなる分、光駆動型アクチュエータをより高速に駆動させることが可能となる。さらに、両面から紫外光を照射することにより、複雑な駆動を提供することが可能となる。   The polymer layer containing the photoresponsive group is attached to both sides of the elastomer, so that it absorbs light compared to the case where the polymer layer containing the photoresponsive group is attached to one side of the elastomer. As the area increases, the optically driven actuator can be driven at higher speed. Furthermore, it becomes possible to provide complicated driving by irradiating ultraviolet light from both sides.

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。   The photoresponsive group is preferably an azobenzene group.

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、紫外光でシス体となり熱もしくは可視光でトランス体となる、光異性化を起こす光応答性基である。したがって、アゾベンゼン基を用いることで、光異性化反応を可逆的に起こすことが容易になり、高い光応答性が得られる。   The azobenzene group usually exists as a thermodynamically stable trans isomer, but is a photoresponsive group that undergoes photoisomerization that becomes a cis isomer by ultraviolet light and a trans isomer by heat or visible light. Therefore, by using an azobenzene group, it is easy to reversibly cause a photoisomerization reaction, and high photoresponsiveness can be obtained.

また、上記エラストマが、天然ゴム、アクリル系エラストマ、およびシリコン系エラストマのうちから選択されたエラストマであることが好ましい。   The elastomer is preferably an elastomer selected from natural rubber, acrylic elastomer, and silicon elastomer.

上記のエラストマを採用することにより、柔軟かつ軽量な、複雑な構造体も形成可能な光駆動型アクチュエータが得られる。   By adopting the above-described elastomer, a light-driven actuator capable of forming a flexible and lightweight complex structure can be obtained.

上記目的を達成する本発明の光駆動型の製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する高分子をエラストマの表面に塗布する工程を備えたことを特徴とする。
In the light-driven manufacturing method of the present invention that achieves the above object,
It is characterized by comprising a step of applying a polymer having a photoresponsive group causing a structural change by light stimulation to the surface of an elastomer.

エラストマの表面に光応答性基を有する高分子を塗布することで光駆動型アクチュエータを簡単に製造することができる。   A light-driven actuator can be easily manufactured by applying a polymer having a photoresponsive group on the surface of an elastomer.

上記目的を達成する本発明の光駆動型の製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する重合性分子をエラストマの表面に塗布する工程と、
該重合性分子を重合する工程とを備えたことを特徴とする。
In the light-driven manufacturing method of the present invention that achieves the above object,
Applying a polymerizable molecule having a photoresponsive group causing a structural change by light stimulation to the surface of the elastomer;
And a step of polymerizing the polymerizable molecule.

エラストマの表面に光応答性基を有する重合性分子を塗布し、その重合性分子を重合させる方法を採用することで、例えば、光駆動型アクチュエータを光重合を用いて簡単に製造することができる。   By applying a method of polymerizing a polymerizable molecule having a photoresponsive group on the surface of an elastomer and polymerizing the polymerizable molecule, for example, a light-driven actuator can be easily manufactured using photopolymerization. .

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製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する高分子を支持体上に塗布して高分子層を形成させる工程と、
該高分子層をエラストマ表面に転写する工程とを備えたことを特徴とする。
In the method of manufacturing an optically driven actuator of the present invention that achieves the above object,
A step of forming a polymer layer by applying a polymer having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation on a support;
And a step of transferring the polymer layer to the surface of the elastomer.

光応答基を有する高分子を塗布して作成された高分子層をエラストマに転写することで、例えば、高分子層とエラストマの間に粘着層などを設けることが可能となり、高分子層とエラストマとの密着性が上がることで光駆動型アクチュエータの性能が向上する。   By transferring a polymer layer formed by applying a polymer having a photoresponsive group to the elastomer, for example, an adhesive layer can be provided between the polymer layer and the elastomer. As a result, the performance of the optically driven actuator is improved.

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製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する重合性分子を支持体上に塗布する工程と、
該重合性分子を重合して高分子層を形成させる工程と、
該高分子層をエラストマ表面に転写する工程とを備えたことを特徴とする。
In the method of manufacturing an optically driven actuator of the present invention that achieves the above object,
Applying a polymerizable molecule having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation on a support;
Polymerizing the polymerizable molecules to form a polymer layer;
And a step of transferring the polymer layer to the surface of the elastomer.

重合性分子を重合して作成された高分子層をエラストマに転写することで、例えば、高分子層とエラストマの間に粘着層などを設けることが可能となり、高分子層とエラストマとの間における密着性が上がることで光駆動型アクチュエータの性能が向上する。   By transferring the polymer layer created by polymerizing polymerizable molecules to the elastomer, for example, it becomes possible to provide an adhesive layer between the polymer layer and the elastomer, and between the polymer layer and the elastomer. Increased adhesion improves the performance of the optically driven actuator.

本発明によれば、高い光応答性を示すとともに、複雑な構造体も形成可能な、柔軟な、軽量な、かつ無音で駆動することが可能な光駆動型アクチュエータ、およびその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, there are provided a light-driven actuator that exhibits high light responsiveness, can form a complicated structure, is flexible, lightweight, and can be driven silently, and a method for manufacturing the same. be able to.

以下、本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below.

最初に、本発明の光駆動型アクチュエータに関し、その構成の一例を図に従って説明する。   First, an example of the configuration of the optically driven actuator of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施形態である光駆動型アクチュエータの模式図である。   FIG. 1 is a schematic diagram of an optically driven actuator according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、光駆動型アクチュエータ1は、光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を含む高分子層12がエラストマ11の上面に貼着されている構成をとっている。この光駆動型アクチュエータ1は、光の刺激により光応答性基が構造変化を引き起こし、その光応答性基の構造変化に応じて高分子層12およびエラストマ11が共に変形するものである。ここで、光応答性基にはアゾベンゼンを用い、エラストマには天然ゴムを用いた。光応答性基、およびエラストマについては、後で詳述する。   As shown in FIG. 1, the light-driven actuator 1 has a configuration in which a polymer layer 12 including a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation is attached to the upper surface of an elastomer 11. In this light-driven actuator 1, the photoresponsive group causes a structural change by light stimulation, and the polymer layer 12 and the elastomer 11 are both deformed in accordance with the structural change of the photoresponsive group. Here, azobenzene was used for the photoresponsive group, and natural rubber was used for the elastomer. The photoresponsive group and the elastomer will be described in detail later.

図2は、本発明の第2の実施形態である光駆動型アクチュエータの模式図である。   FIG. 2 is a schematic diagram of an optically driven actuator according to the second embodiment of the present invention.

第2の実施形態である光駆動型アクチュエータ2は、光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を含む高分子層21、22がエラストマ23を挟んで配備されている構成になっている。   The light-driven actuator 2 according to the second embodiment has a configuration in which polymer layers 21 and 22 including a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation are disposed with an elastomer 23 interposed therebetween.

図3は、本発明の第3の実施形態である光駆動型アクチュエータの模式図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of an optically driven actuator that is a third embodiment of the present invention.

第3の実施形態である光駆動型アクチュエータ2は、光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を含む高分子層32がエラストマ31を覆っている構成になっている。   The light-driven actuator 2 according to the third embodiment is configured such that a polymer layer 32 including a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation covers an elastomer 31.

これらの実施形態から、光応答性基を含む高分子層は、図1に示すようにエラストマの上面にのみ配置されていてもよい。また、図2に示すように両面に配置されていてもよく、さらに、図3に示すようにエラストマを覆っていてもよい。   From these embodiments, the polymer layer containing the photoresponsive group may be disposed only on the upper surface of the elastomer as shown in FIG. Moreover, as shown in FIG. 2, it may be arrange | positioned at both surfaces, and also may cover the elastomer as shown in FIG.

また、エラストマと高分子層との間には、必要に応じて高分子層の配向を制御するための配向層、エラストマと高分子層との層間密着を高めるための粘着層などの層を設けてもよい。   In addition, a layer such as an alignment layer for controlling the alignment of the polymer layer and an adhesive layer for improving the interlayer adhesion between the elastomer and the polymer layer are provided between the elastomer and the polymer layer as necessary. May be.

本発明に用いるエラストマとしては、天然ゴム、未加硫ゴム、加硫ゴム、クロロプレン、シリコン系、ウレタン系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリアクリル系、ポリオレフィン系、含ハロゲンポリオレフィン系、ポリスチレン系、フッ素系、クロロスルフォン化ポリエチレン系、エチレン/プロピレン共重合系、などのエラストマが好ましい。中でも、天然ゴム、ポリアクリル系エラストマ、およびシリコン系エラストマが特に好ましい。   The elastomer used in the present invention includes natural rubber, unvulcanized rubber, vulcanized rubber, chloroprene, silicone, urethane, polyamide, polyester, polyacryl, polyolefin, halogenated polyolefin, polystyrene, fluorine. Elastomers such as chlorosulfonated polyethylene and ethylene / propylene copolymer are preferred. Of these, natural rubber, polyacrylic elastomer, and silicone elastomer are particularly preferable.

また、耐熱性を付与するために、ホウ素系、リン系、シリカ系、バリウム系などの無機化合物、アルミ、ステンレススチール、アルミナ、シリカ、ジルコニウム、などの金属、セラミック、メラミン、有機ハロゲンなどの有機系高耐熱性化合物などを前記エラストマに混合して使用してもよい。さらに、各種添加剤、例えば、熱安定剤、老化防止剤、酸化防止剤、光安定化剤、可塑剤、軟化剤、難燃剤、顔料、発泡剤、発泡助剤などを必要に応じて加えて使用してもよい。   In addition, in order to impart heat resistance, inorganic compounds such as boron, phosphorus, silica and barium, metals such as aluminum, stainless steel, alumina, silica and zirconium, organics such as ceramic, melamine and organic halogen A high heat resistant compound may be mixed with the elastomer. Furthermore, various additives such as heat stabilizers, anti-aging agents, antioxidants, light stabilizers, plasticizers, softeners, flame retardants, pigments, foaming agents, foaming aids and the like are added as necessary. May be used.

光応答性基を含む高分子層に関しては、光応答性基を主鎖、側鎖、および/あるいは架橋鎖に有する高分子により形成される。高分子としては、ポリアクリル系高分子、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリオレフィン系高分子、シリコン系高分子が好ましく、ポリアクリル系高分子、ポリエステル系高分子、シリコン系高分子が特に好ましい。   The polymer layer containing a photoresponsive group is formed of a polymer having a photoresponsive group in the main chain, side chain, and / or cross-linked chain. As the polymer, polyacrylic polymer, polyamide-based, polyester-based, polyolefin-based polymer, and silicon-based polymer are preferable, and polyacrylic-based polymer, polyester-based polymer, and silicon-based polymer are particularly preferable.

前記光応答性基とは、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。該光応答性基には、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が特に好ましい。具体的には、このような光応答性基として、アゾベンゼン基、ヒドラゾノ−β−ケトエステル基、スチルベン基、スピロピラン基等を挙げることができる。その中で、C=C、又はN=Nからなる二重結合構造を含む光異性化基が好ましく、N=Nからなる二重結合構造を含む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。   The photoresponsive group is, for example, a group that causes at least one of a photoisomerization reaction, a photodimerization reaction, and a photolysis reaction by light irradiation. The photoresponsive group is particularly preferably a group that undergoes a photoisomerization reaction upon irradiation with light from the viewpoint of reversibility. Specifically, examples of such a photoresponsive group include an azobenzene group, a hydrazono-β-ketoester group, a stilbene group, and a spiropyran group. Among them, a photoisomerization group containing a double bond structure consisting of C = C or N = N is preferred, and an azobenzene group containing a double bond structure consisting of N = N can be mentioned as a particularly preferred example.

以下に具体例として、一般式(1)から一般式(9)までの光応答性基を含んだ高分子が挙げられる。ただし、本発明の範囲はこれらのみに限定されるものではない。   Specific examples include polymers containing photoresponsive groups of general formula (1) to general formula (9). However, the scope of the present invention is not limited to these.

Figure 2007106945
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また、光応答性基を含む高分子層は、光応答性基を有する重合性分子をエラストマ表面上に塗布し、その重合性分子を重合することにより形成することもできる。以下に光応答性基を有する重合性分子の具体例として、化合物1から化合物6までの重合性分子が挙げられる。ただし、本発明の範囲はこれらのみに限定されるものではない。   The polymer layer containing a photoresponsive group can also be formed by applying a polymerizable molecule having a photoresponsive group on the elastomer surface and polymerizing the polymerizable molecule. Specific examples of the polymerizable molecule having a photoresponsive group include polymerizable molecules from Compound 1 to Compound 6. However, the scope of the present invention is not limited to these.

Figure 2007106945
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光応答性基は、高分子層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。   The photoresponsive group may or may not be oriented in the polymer layer, and which one is selected depends on the usage form of the actuator. For example, when a material that selectively bends or stretches only in one direction is required, it is preferable that the photoresponsive groups are uniaxially arranged in the polymer layer. In addition, when a material that can be bent or stretched in a free direction is required, it is preferable that the photoresponsive group is not oriented in the polymer layer.

エラストマと高分子層との間に配向層を配置する場合、配向層には、例えば、一般に液晶分野で用いられるような周知の配向膜を採用することができる。具体的な例としては、ラビング配向処理されたポリイミドやポリビニルアルコールなどの配向膜や光配向処理されたアゾベンゼン誘導体、桂皮酸誘導体、あるいはクマリン誘導体などを採用することができる。   When an alignment layer is disposed between the elastomer and the polymer layer, for example, a well-known alignment film generally used in the liquid crystal field can be adopted as the alignment layer. As specific examples, an alignment film such as polyimide or polyvinyl alcohol subjected to rubbing alignment treatment, an azobenzene derivative, cinnamic acid derivative, or coumarin derivative subjected to photo-alignment treatment can be employed.

エラストマと高分子層との間に粘着層を配置する場合、その粘着層には、周知の粘着剤を用いることができる。具体的な例としては、例えばゴム系、アクリル系、シリコン系、ビニルエーテル系などの粘着剤が挙げられる。粘着剤には、目的に応じた粘着特性の付与などの点から合成重合体が好ましく、特に用いるエラストマに近い化学、あるいは力学特性を有するものが好ましい。   When an adhesive layer is disposed between the elastomer and the polymer layer, a known adhesive can be used for the adhesive layer. Specific examples include rubber-based, acrylic-based, silicon-based, and vinyl ether-based pressure-sensitive adhesives. The pressure-sensitive adhesive is preferably a synthetic polymer from the viewpoint of imparting pressure-sensitive adhesive properties according to the purpose, and particularly preferably has a chemical or mechanical property close to the elastomer used.

次に、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法について詳しく説明する。   Next, the manufacturing method of the optically driven actuator of the present invention will be described in detail.

先ず、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法のうちの第1の製造方法の一実施形態について説明する。   First, an embodiment of the first manufacturing method among the manufacturing methods of the optically driven actuator of the present invention will be described.

図4は、この第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。   FIG. 4 is a flowchart showing an embodiment of the first manufacturing method.

ステップS100では、光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する高分子を含む塗布液を最初に調液して、エラストマ表面に光応答性基を有する高分子を塗布した後に乾燥させる。このステップS100の工程を経ることにより、この第1の製造方法の一実施形態が適用された光駆動型アクチュエータが製造される。   In step S100, a coating liquid containing a polymer having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation is first prepared, and the polymer having a photoresponsive group is applied to the elastomer surface and then dried. Through the step S100, an optically driven actuator to which one embodiment of the first manufacturing method is applied is manufactured.

ここで、エラストマ、および光応答性基を有する高分子に関しては上記の説明のとおりである。   Here, the elastomer and the polymer having a photoresponsive group are as described above.

塗布液の溶剤には、高分子を溶解、あるいは分散できる公知の溶剤を用いることができる。   As the solvent for the coating solution, a known solvent capable of dissolving or dispersing the polymer can be used.

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。   Specific examples of the solvent include halogen solvents such as chloroform and dichloromethane, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, and chloroform, methyl ethyl ketone, cyclohexanone and dimethylacetamide are preferable, Particularly preferred are chloroform, methyl ethyl ketone, and dimethylacetamide. Moreover, you may use combining these solvents.

上記溶剤の添加量は、塗布性を保つ範囲で最適値が決められるが、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。   The optimum amount of the solvent to be added is determined within the range of maintaining the coatability, but the polymer concentration is preferably in the range of 1 to 75% in the coating solvent, and in the range of 5 to 50%. Is particularly preferred.

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、および印刷コーティング法等が用いることができる。   As the coating method, known methods such as curtain coating method, extrusion coating method, roll coating method, spin coating method, dip coating method, bar coating method, spray coating method, slide coating method, and printing coating method are used. be able to.

塗布は必要に応じて、エラストマを延伸、あるいは圧縮しながら行ってもよい。また、本発明において、塗布とは、エラストマ表面にテフロン(登録商標)テープ等で枠を作製し、その中に塗布液を流し込む方法や、塗布液にエラストマを含浸させる方法等も含む。   The application may be performed while stretching or compressing the elastomer, if necessary. In the present invention, the term “coating” includes a method in which a frame is prepared on the surface of the elastomer with a Teflon (registered trademark) tape and a coating solution is poured into the frame, and a method in which the coating solution is impregnated with an elastomer.

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、および減圧乾燥が挙げられ、またこれらを組み合わせてもよい。さらに、塗布物の乾燥は、該塗布物を延伸、あるいは圧縮しながら行ってもよい。   A known drying method can be used for drying. Specific examples include room temperature drying, warm drying, air drying, and vacuum drying, and these may be combined. Further, the coated product may be dried while stretching or compressing the coated product.

以上をもって、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法のうちの第1の製造方法の一実施形態を適用して、光駆動型アクチュエータを製造することができる。   With the above, an optically driven actuator can be manufactured by applying one embodiment of the first manufacturing method of the optically driven actuator manufacturing method of the present invention.

次に、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法のうちの第2の製造方法の一実施形態について説明する。   Next, an embodiment of the second manufacturing method among the manufacturing methods of the optically driven actuator of the present invention will be described.

図5は、この第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。   FIG. 5 is a flowchart showing an embodiment of the second manufacturing method.

ステップS200では、光応答性基を有する重合性分子の塗布液を調液し、その塗布液をエラストマ表面に塗布する。   In step S200, a coating solution of a polymerizable molecule having a photoresponsive group is prepared, and the coating solution is applied to the elastomer surface.

続いて、ステップS202では、その重合性分子を重合し、光応答性基を含む高分子層をエラストマの表面に形成する。   Subsequently, in step S202, the polymerizable molecule is polymerized to form a polymer layer containing a photoresponsive group on the surface of the elastomer.

この図5に示すステップを実行することによっても、この第2の製造方法の一実施形態が適用された光駆動型アクチュエータが製造される。   By executing the steps shown in FIG. 5, an optically driven actuator to which one embodiment of the second manufacturing method is applied is manufactured.

ここで、エラストマ、および光応答性基を有する重合性分子に関しては前記の説明のとおりである。   Here, the elastomer and the polymerizable molecule having a photoresponsive group are as described above.

塗布液の溶剤には、光応答性基を有する重合性分子を溶解、あるいは分散できる公知の溶剤を用いることができる。   As the solvent of the coating solution, a known solvent that can dissolve or disperse a polymerizable molecule having a photoresponsive group can be used.

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、ピリジン、トルエン、フェノール等の芳香族系溶剤が挙げられ、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、ピリジン、フェノールが特に好ましい。また、これらの溶剤を組み合わせて用いてもよい。   Specific examples of the solvent include halogen solvents such as chloroform and dichloromethane, ketone solvents such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, amide solvents such as dimethylformamide and dimethylacetamide, and aromatic solvents such as pyridine, toluene and phenol. , Chloroform, methyl ethyl ketone, cyclohexanone and dimethylacetamide are preferred, and chloroform, methyl ethyl ketone, dimethylacetamide, pyridine and phenol are particularly preferred. Moreover, you may use combining these solvents.

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、架橋剤、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、用いる光応答性基を有する重合性分子と重合方法に応じて公知の重合開始剤を適宜選択できる。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。その中で、前記アゾ系重合開始剤としては、V−601(和光純薬(株)製)、V−40(和光純薬(株)製)、V−30(和光純薬(株)製)、V−65(和光純薬(株)製)、V−59(和光純薬(株)製)、前記カチオン系光重合開始剤としては、WPI−113(和光純薬(株)製),前記ラジカル系光重合開始剤としては、イルガキュア784(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)、イルガキュア819(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)等を特に好ましい例として挙げることができる。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等を用いることができる。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、用いる光重合開始剤と用いる光の波長に応じて適宜選択できる。具体的な例としてはイルガキュア907(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ(株)製)と併用されるジエチルチオキサントンもしくは、イソプロピルチオキサントンなどを挙げることができる。架橋剤としては、架橋膜の構造を固定するために用いられる。具体的には、重合性基を複数持つ化合物であり、用いる重合性分子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。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。   If necessary, additives such as a polymerization initiator, a polymerization inhibitor, a photosensitizer, a crosslinking agent, and a coating aid may be added to the coating solution. Regarding the polymerization initiator, a known polymerization initiator can be appropriately selected according to the polymerizable molecule having a photoresponsive group to be used and the polymerization method. Specifically, an azo polymerization initiator, a cationic photopolymerization initiator, a radical photopolymerization initiator, or the like can be employed. Among them, as the azo polymerization initiator, V-601 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), V-40 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), V-30 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) ), V-65 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), V-59 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.), and the cationic photopolymerization initiator, WPI-113 (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) As the radical photopolymerization initiator, Irgacure 784 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.), Irgacure 819 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd.) and the like can be mentioned as particularly preferred examples. As the polymerization inhibitor, for example, a known hydroquinone polymerization inhibitor can be used. As a photosensitizer, it is used in order to use together with a photoinitiator, and it can select suitably according to the photoinitiator to be used and the wavelength of the light to be used. Specific examples include diethylthioxanthone and isopropylthioxanthone used together with Irgacure 907 (manufactured by Ciba Specialty Chemicals). The crosslinking agent is used for fixing the structure of the crosslinked film. Specifically, it is a compound having a plurality of polymerizable groups, and can be appropriately selected according to the polymerizable molecule to be used. Specific examples of the acrylate include trimethylolpropane triacrylate and dipentaerythritol hexaacrylate. With respect to the coating aid, for example, a known surfactant or high viscosity agent can be used to improve coating properties.

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、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。   The optimum amount of the solvent added is determined within a range that does not impair the applicability, but the polymer concentration is preferably in the range of 1 to 75% in the coating solvent, and in the range of 5 to 50%. It is particularly preferred.

塗布、乾燥の方法に関しては前記と同様である。   The application and drying methods are the same as described above.

重合反応には、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が特に好ましい。   For the polymerization reaction, various known polymerization methods using heat or electromagnetic waves can be employed, but radical polymerization using an azo polymerization initiator or a photopolymerization initiator is particularly preferred.

紫外光による光重合の場合、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、用いる光応答性基の種類と用いる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、具体的には500nmより長波の光源が好ましい。中でも、波長520nm〜600nmが好適に用いられる。架橋体の形態、形状、及び厚み等は、特に限定されず、その架橋体を有する光学要素の部位に応じて種々の形態、形状及び厚みとすることができる。   In the case of photopolymerization using ultraviolet light, a known light source can be used without limitation, but a light source suitable for the photopolymerization initiator used is preferable. The wavelength of the light source is 220 nm to 740 nm, although it depends on the type of photoresponsive group used and the photopolymerization initiator used. When an azobenzene group is employed as the photoresponsive group, specifically, a light source with a long wave longer than 450 nm is preferable, and specifically, a light source with a long wave longer than 500 nm is preferable. Among these, a wavelength of 520 nm to 600 nm is preferably used. The form, shape, thickness, and the like of the crosslinked body are not particularly limited, and can be various forms, shapes, and thicknesses depending on the portion of the optical element having the crosslinked body.

また、重合反応は窒素雰囲気下で行うことが好ましい。   The polymerization reaction is preferably performed in a nitrogen atmosphere.

以上をもって、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法のうちの第2の製造方法の一実施形態を適用して、光駆動型アクチュエータを製造することができる。   With the above, an optically driven actuator can be manufactured by applying one embodiment of the second manufacturing method of the optically driven actuator manufacturing method of the present invention.

次に、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法のうちの第3の製造方法の一実施形態について説明する。   Next, an embodiment of a third manufacturing method among the methods for manufacturing the optically driven actuator of the present invention will be described.

図6は、この第3の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart showing an embodiment of the third manufacturing method.

ステップS300では、光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する高分子を支持体上に塗布し、ステップS302において高分子層を形成させる。   In step S300, a polymer having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation is applied on the support, and a polymer layer is formed in step S302.

続いて、ステップS304では、その高分子層をエラストマ表面に転写する。   Subsequently, in step S304, the polymer layer is transferred to the elastomer surface.

この図6に示すステップを実行することによっても、この第3の製造方法の一実施形態が適用された光駆動型アクチュエータが製造される。   Also by executing the steps shown in FIG. 6, an optically driven actuator to which one embodiment of the third manufacturing method is applied is manufactured.

この第3の製造方法の一実施形態では、前記の二つの製造方法と比較して、エラストマの代わりに支持体を用いて、光応答性基を有する高分子を支持体上に塗布して高分子膜を作成する。得られた高分子膜を剥離し、エラストマ表面に転写して光駆動型アクチュエータを製造する。このとき、エラストマ表面には、粘着層を有していることが好ましい。   In one embodiment of the third production method, compared with the above two production methods, a polymer having a photoresponsive group is coated on a support using a support instead of an elastomer, and the production method is high. Create a molecular film. The obtained polymer film is peeled off and transferred to the surface of the elastomer to produce a light-driven actuator. At this time, it is preferable that the elastomer surface has an adhesive layer.

以上をもって、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法のうちの第3の製造方法の一実施形態を適用して、光駆動型アクチュエータを製造することができる。   With the above, an optically driven actuator can be manufactured by applying one embodiment of the third manufacturing method of the optically driven actuator manufacturing method of the present invention.

次に、本発明の光駆動型アクチュエータの製造方法のうちの第4の製造方法の一実施形態について説明する。   Next, an embodiment of the fourth manufacturing method among the manufacturing methods of the optically driven actuator of the present invention will be described.

図7は、この第4の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。   FIG. 7 is a flowchart showing an embodiment of the fourth manufacturing method.

ステップS400では、光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する重合性分子を支持体上に塗布する。ステップS402では、重合性分子を重合して高分子層を形成する。続いて、ステップS404では、その高分子層をエラストマ表面に転写する。   In step S400, a polymerizable molecule having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation is applied on a support. In step S402, a polymer molecule is polymerized to form a polymer layer. Subsequently, in step S404, the polymer layer is transferred to the elastomer surface.

この図7に示すステップを実行することによっても、この第4の製造方法の一実施形態が適用された光駆動型アクチュエータが製造される。   By executing the steps shown in FIG. 7, an optically driven actuator to which one embodiment of the fourth manufacturing method is applied is manufactured.

ここで、この第4の製造方法の一実施形態では、第3の製造方法の一実施形態と同様に、エラストマの代わりに支持体を用いている。   Here, in one embodiment of the fourth manufacturing method, a support is used instead of the elastomer, as in the one embodiment of the third manufacturing method.

次に、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」
下記の構造を有する一般式(10)からなるアゾベンゼン基含有高分子P−1(100mg)をクロロホルム(50μL)に溶解し、塗布液を調液した。次に、ケアラテックス手袋S(AS ONE製)を洗浄し、裁断して天然ゴム膜を作成した。塗布液をミクロフィルター(DISMIC−13 PIFE 0.45M : ADVANTEC社製)にて濾過し、該天然ゴム膜表面にスピンコート(1000rpm、20秒)により塗布し、室温で1時間乾燥した。得られた塗布膜に3倍延伸を施し、屈曲形態を有する光駆動型アクチュエータを作成した。得られたアクチュエータに紫外線照射器(EXECURE3000、HOYA CANDEO OPTRONICS社製)より出射される紫外光を100mW/cm2(365nm)の強度で室温にて照射した。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but the present invention is not limited to these examples.
"Example 1"
An azobenzene group-containing polymer P-1 (100 mg) having the following structure and having the following structure (10) was dissolved in chloroform (50 μL) to prepare a coating solution. Next, care latex gloves S (manufactured by AS ONE) were washed and cut to create a natural rubber film. The coating solution was filtered with a microfilter (DISMIC-13 PIFE 0.45M: manufactured by ADVANTEC), applied to the surface of the natural rubber film by spin coating (1000 rpm, 20 seconds), and dried at room temperature for 1 hour. The obtained coating film was stretched 3 times to produce a light-driven actuator having a bent form. The obtained actuator was irradiated with ultraviolet light emitted from an ultraviolet irradiator (EXECURE 3000, manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS) at an intensity of 100 mW / cm 2 (365 nm) at room temperature.

Figure 2007106945
Figure 2007106945

図8は、実施例1における結果を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing the results in Example 1.

図8(a)は、紫外線照射前の状態を示す。矢印Aで示すように、載置台5の上面の端部5aに屈曲形態をした光駆動型アクチュエータ4の一端が貼り付けられている。   FIG. 8A shows a state before ultraviolet irradiation. As indicated by an arrow A, one end of a light-driven actuator 4 having a bent shape is attached to an end portion 5 a on the upper surface of the mounting table 5.

図8(b)は、屈曲形態をした光駆動型アクチュエータ4に紫外線を照射した後の状態を示す。矢印Bで示すように、5秒間の照射で光駆動型アクチュエータ4の屈曲形態が水平形態に変化した。この実施例1の結果から、光駆動型アクチュエータ4が光により駆動することを確認した。
「実施例2」
実施例1と同様にして調液した塗布液を、実施例1と同様に作成した天然ゴム膜上に180μm厚のテフロン(登録商標)テープで作製した1cm×2cmの長方形の枠内に流し込んだ。次に、室温下で約12時間溶媒を蒸発させた後、3倍延伸を施し、屈曲形態を有する光駆動型アクチュエータを作成した。
FIG. 8B shows a state after the light-driven actuator 4 having a bent form is irradiated with ultraviolet rays. As shown by the arrow B, the bent form of the light-driven actuator 4 changed to a horizontal form after irradiation for 5 seconds. From the results of Example 1, it was confirmed that the light-driven actuator 4 was driven by light.
"Example 2"
The coating solution prepared in the same manner as in Example 1 was poured into a 1 cm × 2 cm rectangular frame made of Teflon (registered trademark) tape having a thickness of 180 μm on a natural rubber film prepared in the same manner as in Example 1. . Next, after evaporating the solvent at room temperature for about 12 hours, the film was stretched 3 times to produce a light-driven actuator having a bent form.

得られた光駆動型アクチュエータに紫外線照射器(EXECURE3000、HOYA CANDEO OPTRONICS社製)より出射される紫外光を100mW/cm2(365nm)の強度で室温にて照射し、実施例1と同様に、屈曲形態が水平形態に変化し、光により駆動することを確認した。
「実施例3」
下記組成を有する塗布液を作成し、ミクロフィルタ (DISMIC−13 PIFE 0.45M : ADV ANTEC社製)にて濾過し、0.1μmの厚さのシリコンフイルム(AS ONE製)にスピンコートにより塗布した。次に、窒素雰囲気下、70℃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、架橋膜を作成した。
The obtained light-driven actuator was irradiated with ultraviolet light emitted from an ultraviolet irradiator (EXECURE 3000, manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS) at an intensity of 100 mW / cm 2 (365 nm) at room temperature. It was confirmed that the bent form changed to a horizontal form and was driven by light.
"Example 3"
A coating solution having the following composition was prepared, filtered with a microfilter (DISMIC-13 PIFE 0.45M: manufactured by ADV ANTEC), and applied to a silicon film (manufactured by AS ONE) having a thickness of 0.1 μm by spin coating. did. Next, ultraviolet light emitted from an ultraviolet irradiator (EXECURE 3000, manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS) at 70 ° C. in a nitrogen atmosphere is irradiated at an intensity of 50 mW / cm 2 (560 nm) through an O-54 cut filter (manufactured by HOYA). Thus, a crosslinked film was prepared.

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。   The cross-linked film obtained by converting ultraviolet light emitted from an ultraviolet irradiator (EXECURE 3000, manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS) into linearly polarized light through a polarizing plate was irradiated, and the light driving behavior was confirmed.

Figure 2007106945
Figure 2007106945

「実施例4」
実施例1と同様にして調液した塗布液を、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1cm×2cmの長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て高分子膜を作成した。
次に、実施例1と同様に作成した一般式(10)からなるアゾベンゼン基含有高分子P−1を天然ゴム膜表面に塗布した試料において、該アゾベンゼン基含有高分子P−1を塗布した面と裏側にセブンタック(No.6034(株)倉本産業製)を張り合わせ、続いて、ニトフロンフイルム上に作成した前記の高分子膜を転写し、得られた塗布膜に2倍延伸を施し、高分子層がエラストマの両面に貼着されている光アクチュエータを作成した。
Example 4
The coating solution prepared in the same manner as in Example 1 was poured into a 1 cm × 2 cm rectangular frame made of 180 μm-thick Teflon (registered trademark) tape on Nitoflon film (manufactured by AS ONE), and about The solvent was evaporated for 12 hours to prepare a polymer film.
Next, in the sample in which the azobenzene group-containing polymer P-1 having the general formula (10) prepared in the same manner as in Example 1 was applied to the natural rubber film surface, the surface on which the azobenzene group-containing polymer P-1 was applied 7tack (manufactured by Kuramoto Sangyo Co., Ltd. No. 6034) on the back side, followed by transferring the above-mentioned polymer film created on the nitroflon film, stretching the coated film obtained twice, An optical actuator was created in which polymer layers were attached to both sides of the elastomer.

得られたアクチュエータに紫外線照射器(EXECURE3000、HOYA CANDEO OPTRONICS社製)より出射される紫外光を照射し、その光駆動挙動を確認した。
「実施例5」
実施例1と同様にして調液した塗布液中に実施例1と同様に作成した天然ゴム膜を浸漬した後、取り出し、3倍延伸を施しながら乾燥し、光アクチュエータを作成した。
The obtained actuator was irradiated with ultraviolet light emitted from an ultraviolet irradiator (EXECULE 3000, manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS), and its light driving behavior was confirmed.
"Example 5"
A natural rubber film prepared in the same manner as in Example 1 was immersed in a coating solution prepared in the same manner as in Example 1, and then taken out and dried while being stretched 3 times to prepare an optical actuator.

得られたアクチュエータに紫外線照射器(EXECURE3000、HOYA CANDEO OPTRONICS社製)より出射される紫外光を照射し、その光駆動挙動を確認した。   The obtained actuator was irradiated with ultraviolet light emitted from an ultraviolet irradiator (EXECULE 3000, manufactured by HOYA CANDEO OPTRONICS), and its light driving behavior was confirmed.

以上説明したように、本発明によれば、高い光応答性を示すとともに、複雑な構造体も形成可能な、柔軟な、軽量な、かつ無音で駆動することが可能な光駆動型アクチュエータ、およびその製造方法を提供することができる。さらに、本発明によれば、光アクチュエータが、光応答性部位となる高分子層を、塗布、あるいは転写によりエラストマ表面に配するという製造適性を有する方法で製造できるため、従来の方法と比較して製造負荷を大きく低減することが可能となる。また、高価な光応答性基を有する高分子層の使用量を削減することができるため、コスト低減が可能となる。   As described above, according to the present invention, a light-driven actuator that exhibits high light responsiveness, can be formed into a complicated structure, is flexible, lightweight, and can be driven silently, and A manufacturing method thereof can be provided. Furthermore, according to the present invention, the optical actuator can be manufactured by a method having manufacturing aptitude such that a polymer layer serving as a photoresponsive portion is disposed on the surface of the elastomer by coating or transfer, so that it is compared with the conventional method. Thus, the production load can be greatly reduced. Moreover, since the usage-amount of the high molecular layer which has an expensive photoresponsive group can be reduced, cost reduction is attained.

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。   The light-driven actuator according to the present invention includes, for example, active forceps, endoscopes, artificial muscles, drug delivery systems, bio-elements, bio-elements, aerospace robots, artificial mimics in the medical / nursing field. It can be applied to a driving unit such as a satellite. Furthermore, in general equipment, it can be used for a drive unit of a digital camera, a mobile phone, a micropump, a tactile display, a non-contact inspection equipment, and the like.

本発明の第1の実施形態である光駆動型アクチュエータの模式図である。It is a schematic diagram of the optically driven actuator which is the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態である光駆動型アクチュエータの模式図である。It is a schematic diagram of the optically driven actuator which is the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施形態である光駆動型アクチュエータの断面図を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows sectional drawing of the optically driven actuator which is the 3rd Embodiment of this invention. この第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。It is a flowchart which shows one Embodiment of this 1st manufacturing method. この第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。It is a flowchart which shows one Embodiment of this 2nd manufacturing method. この第3の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one Embodiment of this 3rd manufacturing method. この第4の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows one Embodiment of this 4th manufacturing method. 実施例1における結果を示す図である。It is a figure which shows the result in Example 1. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1、2、3、4 光駆動型アクチュエータ
5 載置台
5a 載置台の上面の端部
11、23、31 エラストマ
12、21、22、32 高分子層
1, 2, 3, 4 Light-driven actuator 5 Mounting table 5a Ends on the top surface of the mounting table 11, 23, 31 Elastomer 12, 21, 22, 32 Polymer layer

Claims (8)

光により駆動される光駆動型アクチュエータにおいて、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を含む、該光応答性基の構造変化に応じて変形する高分子層と、
前記高分子層が貼着されることにより該高分子層とともに変形するエラストマとを備えたことを特徴とする光駆動型アクチュエータ。
In an optically driven actuator driven by light,
A polymer layer containing a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation, and deforms in response to the structural change of the photoresponsive group;
An optically driven actuator comprising an elastomer that deforms together with the polymer layer when the polymer layer is attached.
前記高分子層が、前記エラストマの両面に貼着されていることを特徴とする請求項1記載の光駆動型アクチュエータ。   The light-driven actuator according to claim 1, wherein the polymer layer is attached to both surfaces of the elastomer. 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記載の光駆動型アクチュエータ。   The light-driven actuator according to claim 1, wherein the photoresponsive group is an azobenzene group. 前記エラストマが、天然ゴム、アクリル系エラストマ、およびシリコン系エラストマの中から選択されたエラストマであることを特徴とする請求項1記載の光駆動型アクチュエータ。   2. The optically driven actuator according to claim 1, wherein the elastomer is an elastomer selected from natural rubber, acrylic elastomer, and silicon elastomer. 光により駆動される光駆動型アクチュエータの製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する高分子をエラストマの表面に塗布する工程を備えたことを特徴とする光駆動型アクチュエータの製造方法。
In the manufacturing method of the optically driven actuator driven by light,
A method for producing a light-driven actuator, comprising a step of applying a polymer having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation to an elastomer surface.
光により駆動される光駆動型アクチュエータの製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する重合性分子をエラストマの表面に塗布する工程と、
該重合性分子を重合する工程とを備えたことを特徴とする光駆動型アクチュエータの製造方法。
In the manufacturing method of the optically driven actuator driven by light,
Applying a polymerizable molecule having a photoresponsive group causing a structural change by light stimulation to the surface of the elastomer;
And a step of polymerizing the polymerizable molecule. A method for producing a light-driven actuator.
光により駆動される光駆動型アクチュエータの製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する高分子を支持体上に塗布して高分子層を形成させる工程と、
該高分子層をエラストマ表面に転写する工程とを備えたことを特徴とする光駆動型アクチュエータの製造方法。
In the manufacturing method of the optically driven actuator driven by light,
A step of forming a polymer layer by applying a polymer having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation on a support;
And a step of transferring the polymer layer to the surface of the elastomer.
光により駆動される光駆動型アクチュエータの製造方法において、
光の刺激により構造変化を引き起こす光応答性基を有する重合性分子を支持体上に塗布する工程と、
該重合性分子を重合して高分子層を形成させる工程と、
該高分子層をエラストマ表面に転写する工程とを備えたことを特徴とする光駆動型アクチュエータの製造方法。
In the manufacturing method of the optically driven actuator driven by light,
Applying a polymerizable molecule having a photoresponsive group that causes a structural change by light stimulation on a support;
Polymerizing the polymerizable molecules to form a polymer layer;
And a step of transferring the polymer layer to the surface of the elastomer.
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