JP2008054446A - 高分子アクチュエータ素子およびその駆動方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属電極と高分子電解質を含む電解質とを含む高分子アクチュエータ素子であって、上記金属電極が対を形成することができるように形成され、上記金属電極が上記電解質と接し、上記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、上記電解質が上記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする高分子アクチュエータ素子。
【選択図】なし
Description
前記金属電極が対を形成することができるように形成され、
前記金属電極が前記電解質と接し、
前記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、
前記電解質が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする。
テトラアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリウムイオン、ピロリニウムイオン、ピロリジニウムイオン、およびピペリジニウムイオンからなる群より少なくとも一種選ばれたカチオンと、
PF6 −、BF4 −、AlCl4 −、ClO4 −、および下記式(I)
で示されるスルホニウムイミドアニオンからなる群より少なくとも一種選ばれたアニオンとの組合せからなる塩を含ものが好ましい。
(CnF(2n+1)SO3)(CmF(2m+1)SO2)N− (I)
[上記式(I)において、nおよびmは任意の整数である。]。
前記金属電極が対を形成することができるように形成され、
前記金属電極が前記電解質と接し、
前記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、
前記電解質が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする。
(CnF(2n+1)SO3)(CmF(2m+1)SO2)N− (I)
[上記式(I)において、nおよびmは任意の整数である。]。
(イオン交換樹脂膜(a)の調製)
イオン交換樹脂膜(フッ素樹脂系イオン交換樹脂:パーフルオロカルボン酸樹脂、旭硝子社製、フレミオン、乾燥時の膜厚:0.14mm、イオン交換容量:1.4meq/g)を用いて下記(1)〜(3)の工程を6サイクル繰り返し、イオン交換樹脂を挟んで形成された一対の金属電極を備えたイオン交換樹脂膜(a)を得た。
・(1)吸着工程:ジクロロフフェナントロリン金塩化物水溶液に12時間浸漬し、上記イオン交換樹脂膜内にジクロロフェナントロリン金錯体を吸着させた。
・(2)還元工程:亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したジクロロフェナントロリン金錯体を還元し、上記膜状高分子電解質(イオン交換樹脂膜)に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を室温〜80℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、6時間ジクロロフェナントリン金錯体の還元処理を行った。
・(3)洗浄工程:表面に金電極が形成した膜状高分子電解質(イオン交換樹脂膜)を取り出し、70℃の水で1時間洗浄した。上記無電解メッキにより一対の金属電極が形成されたイオン交換樹脂膜を長さ22mm、幅1.5mmのサイズに切断した。
上記イオン交換樹脂膜(a)を0.2mol/lの1−エチル−3−メチルイミダゾリウムテトラフルオロボラートの水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約35%となるようにポリエチレングリコール(数平均分子量200)を20vol%含むプロピレンカーボネート溶液に24時間浸漬した後乾燥し、実施例1の高分子アクチュエータ素子を得た。
(高分子アクチュエータ素子の作製)
上記イオン交換樹脂膜(a)を0.5mol/lのテトラメチルアンモニウムクロリドの水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約50%となるようにポリエチレングリコールジ−2−エチルヘキサエート(数平均分子量400)を50vol%含むプロピレンカーボネート溶液に24時間浸漬した後乾燥し、実施例2の高分子アクチュエータ素子を得た。
(高分子アクチュエータ素子の作製)
上記イオン交換樹脂膜(a)を0.1mol/lのテトラエチルアンモニウム酢酸塩のエタノール溶液に浸漬し、そのまま膨潤度が約45%となるようにテトラエチレンエチレングリコールジ−2−エチルヘキサエート溶液に24時間浸漬した後乾燥し、実施例3の高分子アクチュエータ素子を得た。
(高分子アクチュエータ素子の作製)
上記イオン交換樹脂膜(a)を膨潤度が約25%となるように1mol/lのN,N−ジエチル−N−メチル−N−(2−メトキシエチル)アンモニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドのポリエチレングリコール(数平均分子量200)溶液に40℃で24時間浸漬して実施例4の高分子アクチュエータ素子を得た。
(高分子アクチュエータ素子の作製)
上記ポリエチレングリコール(数平均分子量200)に代えてトリプロピレングリコールを用いたこと以外は実施例1と同様に行ない、実施例5の高分子アクチュエータ素子を得た。
(高分子アクチュエータ素子の作製)
上記イオン交換樹脂膜(a)を0.5mol/lの塩化テトラエチルアンモニウム塩の水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約20%となるように40℃で5時間浸漬して比較例1の高分子アクチュエータ素子を得た。
(高分子アクチュエータ素子の作製)
上記イオン交換樹脂膜(a)を0.5mol/lの塩化テトラエチルアンモニウム塩の水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約45%となるようにジエチレングリコール溶液に40℃で24時間浸漬して比較例2の高分子アクチュエータ素子を得た。
(高分子アクチュエータ素子の作製)
上記イオン交換樹脂膜(a)を0.2mol/lのホウフッ化N−メチル−N−プロピルピペリジニウム塩の水溶液に浸漬し、次いで乾燥させた後に、膨潤度が約20%となるように炭酸プロピレン溶液に7時間浸漬して比較例3の高分子アクチュエータ素子を得た。
作製した各高分子アクチュエータ素子について、一方の端部から2mm内側の位置において、一対の金属電極のそれぞれに通電できるように、白金端子にて高分子アクチュエータ素子の厚さ方向に挟み、膜面が重力方向と平行になるように握持した。
Claims (9)
- 金属電極と高分子電解質を含む電解質とを含む高分子アクチュエータ素子であって、
前記金属電極が対を形成することができるように形成され、
前記金属電極が前記電解質と接し、
前記電解質中に常温常圧下で液状のポリエーテル化合物を含み、
前記電解質が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態であることを特徴とする高分子アクチュエータ素子。 - 前記ポリエーテル化合物の凝固点または軟化点が0℃以下である請求項1に記載の高分子アクチュエータ素子。
- 前記ポリエーテル化合物がポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、および/またはそれらの類縁化合物である請求項1または2に記載の高分子アクチュエータ素子。
- 前記電解質中にさらにイオン性液体を含む請求項1〜3のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
- 前記イオン性液体が、
テトラアルキルアンモニウムイオン、ジアルキルイミダゾリウムイオン、トリアルキルイミダゾリウムイオン、ピラゾリウムイオン、ピロリウムイオン、ピロリニウムイオン、ピロリジニウムイオン、およびピペリジニウムイオンからなる群より少なくとも一種選ばれたカチオンと、
PF6 −、BF4 −、AlCl4 −、ClO4 −、および下記式(I)で示されるスルホニウムイミドアニオンからなる群より少なくとも一種選ばれたアニオンとの組合せからなる塩を含む請求項4に記載の高分子アクチュエータ素子。
(CnF(2n+1)SO3)(CmF(2m+1)SO2)N− (I)
[上記式(I)において、nおよびmは任意の整数である。] - 前記電解質がイオン交換樹脂と前記ポリエーテル化合物とを含む高分子ゲル電解質である請求項1〜5のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
- 前記高分子アクチュエータ素子が前記ポリエーテル化合物により膨潤した状態にあり、前記高分子アクチュエータ素子の膨潤度が3〜200%である請求項1〜6のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
- 可撓性を有する樹脂で被覆されている請求項1〜7のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子。
- 請求項1〜8のいずれかに記載の高分子アクチュエータ素子の駆動方法。
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