JP2008305725A - 導電性高分子複合膜の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】適度な密着度で均一な導体膜と導電性高分子膜との複合膜が形成でき、生産性を向上した導電性高分子複合膜の製造方法を提供する。
【解決手段】導電性高分子複合膜の製造方法は、まず溶解基材１を提供し、溶解基材１上に導体膜２を形成する。また、導体膜２上に導電性高分子膜３を形成する。さらに、導体膜２及び導電性高分子膜３の複合膜を得るために、溶解基材１を溶解可能で且つ導体膜２及び導電性高分子膜３を溶解しない溶剤５に、結果物を浸漬して溶解基材１を溶解することで、導体膜と導電性高分子膜との複合膜を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は導電性高分子複合膜の製造方法に関し、特に、導体膜と導電性高分子膜の複合膜の製造方法に関する。

ポリピロール等からなる導電性高分子は、電気伝導性を有する有機材料である。導電性高分子に電圧を印加すると、導電性高分子へのイオンの出入りにより導電性高分子が伸縮する。この原理を利用して、導電性高分子をアクチュエータやマイクロスイッチに応用した例が種々存在する。導電性高分子アクチュエータは、例えば１．０Ｖ未満の低電圧での駆動も可能であり、また、水溶液中で１０％以上の高い伸縮性能を発揮するものも存在するため、新たな駆動体として期待されている。

導電性高分子アクチュエータに用いられる導電性高分子は、導電性高分子膜単体の構造のものと、導電性高分子膜と導体膜との複合膜の構造のものが存在する。単体構造のものと比べて、複合構造のものは、伸縮性能は若干低下するものの、ドーピング性能が上がるため、応答性に優れているという特徴を有する。

従来の一般的な導電性高分子の複合膜は、電解重合法やスピンコート法等により予めポリピロール等の導電性高分子膜を形成した後に、スパッタリング等により金薄膜等の導体膜を導電性高分子膜上に形成していた。

また、特許文献１に開示のもののように、基板上に金属薄膜を形成し、その上に導電性高分子膜を形成するものもあった。

特開２００６−１６５３４１

しかしながら、従来の方法による導電性高分子の複合膜では、導電性高分子膜を基板として金属膜を形成するが、導電性高分子膜は凹凸が多く、均一な膜が形成できない場合があった。

また、ポリピロールからなる導電性高分子膜の場合、導電性高分子膜に水溶液中で電圧を印加し、その水溶液中のイオンが導電性高分子構造内部に出入りして導電性高分子が伸縮することでアクチュエータ動作をする。しかしながら、スパッタリングにより導体膜を形成すると、導電性高分子膜と導体膜との密着度が高くなり過ぎ、導電性高分子へのイオンの出入りが制限されてしまう場合があった。

さらに、特許文献１に開示の構造では、基板が導電性高分子と一体的に形成されているため、導電性高分子複合膜をアクチュエータとして動作させることは不可能であった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、適度な密着度で均一な導体膜と導電性高分子膜との複合膜が形成でき、生産性を向上した導電性高分子複合膜の製造方法を提供しようとするものである。

上述した本発明の目的を達成するために、本発明による導電性高分子複合膜の製造方法は、溶解基材を提供する過程と、溶解基材上に導体膜を形成する過程と、導体膜上に導電性高分子膜を形成する過程と、導体膜及び導電性高分子膜の複合膜を得るために、溶解基材を溶解可能で且つ導体膜及び導電性高分子膜を溶解しない溶剤に、導電性高分子膜形成過程による結果物を浸漬して溶解基材を溶解する過程と、を具備するものである。

ここで、溶解基材がアクリル樹脂であり、溶剤がアセトンであれば良い。

また、溶解基材が二酸化シリコンであり、溶剤がフッ化水素であっても良い。

また、導体膜形成過程は、導体膜を所定の形状にパターンニング形成するものであっても良い。

さらに、溶解過程は、溶解基材を選択的に溶解するものであっても良い。

また、導電性高分子膜形成過程は、導体膜形成過程により形成される導体膜を電極として用いる電解重合法により導電性高分子膜を形成するものであっても良い。

本発明の導電性高分子複合膜の製造方法には、溶解基材上に導体膜を形成後に導体膜上に導電性高分子を形成し、その後溶解基材を溶剤を用いて溶解することで、適度な密着度で均一な導体膜と導電性高分子膜との複合膜を製造できるという利点がある。また、導体膜を所定の形状にパターンニング形成することで、ミアンダ形状等、任意の形状の複合膜を製造することができるという利点もある。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図示例と共に説明する。図１は、本発明の導電性高分子複合膜の製造方法を説明するための概略横断面図である。まず、図１（ａ）に示されるように、溶解基材１を用意する。溶解基材１は、例えばアクリル樹脂からなる基板である。溶解基材１は、後述する溶剤により溶解可能な材料であり、アクリル樹脂には限定されず、二酸化シリコン等、種々のものが利用可能である。

次に、図１（ｂ）に示されるように、溶解基材１上に導体膜２を形成する。導体膜２は、例えば金薄膜や白金薄膜等である。導体膜２は、溶解基材１上に形成できる方法であれば、スパッタリング法や真空蒸着法、ＣＶＤ法等、周知の方法で形成することが可能である。また、導体膜を所定の形状にパターンニング形成しても良い。導体膜２を例えばミアンダ形状や短冊状等形成することで、導体膜による導電性高分子膜の伸縮の制限を緩和することが可能である。

そして、導体膜２上に導電性高分子膜３を形成する。導電性高分子膜３は、例えば図１（ｃ）に示されるように、電解重合法により形成される。これは、溶液にモノマーと電解質を溶かした電解液４中で、作用電極と対向電極に電流を印加することで作用電極上に導電性高分子膜が形成されるものである。ここで、本発明では、作用電極として導体膜２を用いている。これにより、金薄膜や白金薄膜等の高価な金属薄膜を別途用意することなく、導電性高分子膜を形成することができる。なお、対向電極等、他に電解重合に必要な要素は図中では省略している。電解重合法による導電性高分子膜の形成は、電解重合の条件を種々変更することで、導電性高分子の膜厚や導電率、伸縮率等を種々調整することが可能である。さらに、導体膜の種類を種々変更することでも多彩な複合膜を重合することが可能となる。

作用電極としての導体膜２上に形成される導電性高分子膜３は、導体膜２とは適度な密着度で接することになる。したがって、イオンの出入りの制限は緩和される。なお、図示例では電解重合法により導電性高分子膜３を形成した例を示したが、本発明はこれに限定されず、導体膜２上に導電性高分子膜を形成できる方法であれば、スピンコート法、化学重合法等、種々の方法で形成することが可能である。いずれの方法であっても、平坦性の高い導体膜上に導電性高分子膜を形成するため、接合部の凹凸が少なく、均一な膜の形成が可能となる。

次に、導体膜及び導電性高分子膜の複合膜を得るために、図１（ｄ）に示されるように、導電性高分子膜形成過程による結果物を溶剤５に浸漬する。溶剤５は、溶解基材１を溶解可能で且つ導体膜及び導電性高分子膜を溶解しない材料からなるものである。より具体的には、例えば溶解基材１がアクリル樹脂からなる場合には、溶剤５はアセトンであれば良い。また、溶解基材１が二酸化シリコンからなる場合には、溶剤５はフッ化水素であれば良い。なお、本明細書中で、「溶解しない」という用語は、完全にまったく溶解しないという厳密な意味だけでなく、導体膜や導電性高分子膜に大きな影響を与えない程度であれば多少溶解することまでも含む概念である。さらに、溶剤についてはアセトンやフッ化水素だけには限定されず、溶解基材を溶解でき、導体膜や導電性高分子膜には影響を与えない材料であれば、いかなる溶剤であっても構わない。

なお、導体膜と導電性高分子膜と溶解基材の複合体をアセトンからなる溶剤に浸漬することにより、電解重合時に導電性高分子膜に残存した電解溶液等を洗浄する効果も得られる。

このように溶剤５を用いて溶解基材１が溶解された結果、最終的に図１（ｅ）に示されるように、導体膜２と導電性高分子膜３との複合膜が得られる。

本発明の導電性高分子複合膜の製造方法によれば、予め形成された導体膜上に導電性高分子膜を形成するので、均一な導体膜とすることが可能であり、また適度な密着度を持った複合膜を得ることができる。また、導体膜は膜厚も任意に形成可能なため、金や白金のような高価な金属であっても薄膜とすることで大面積の複合膜を形成可能である。さらに、基材上に形成される導体膜をパターンニング形成することで、ミアンダ形状等、任意の形状とすることが可能となり、このパターンニングされた導体膜上に導電性高分子膜を形成すれば、種々の形状の導電性高分子複合膜を形成することが可能となる。

なお、図１の例では溶解基材は溶剤によりすべて溶解されて除去されるものについて説明したが、本発明はこれに限定されず、溶解基材を選択的に溶解してパターンニング除去するようにしても良い。

図２は、溶解基材を選択的に溶解した場合の例を説明するための概略図であり、図２（ａ）はその上面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ断面図である。図２に示されるように、図示例では、溶解基材１上に形成される導体膜２がミアンダ形状にパターンニング形成され、その導体膜２上に導電性高分子膜３が形成されたものである。そして、溶解基材１が溶剤５を用いて選択的に除去されている。より具体的には、図示例では溶解基材１の周辺部分を残して中央部分が選択的に除去されている。これは、例えばポリエチレンやポリプロピレン等をマスクとして用いて溶解基材１の周辺部分を覆い、中央部分のみが溶剤５に晒されるようすることで、溶解基材１の中央部分のみが選択的に溶解除去されるようにすれば良い。例えば図示例に示されるように、ミアンダ形状等のばね状の導電性高分子複合膜を生成した場合には、溶解基材１を選択的に残すことで、溶解基材１をばね状の導電性高分子複合膜の支持基板として用いることも可能である。

なお、本発明の導電性高分子複合膜の製造方法は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

図１は、本発明の導電性高分子複合膜の製造方法を説明するための概略横断面図である。 図２は、本発明の導電性高分子複合膜の製造方法において溶解基材を選択的に溶解した場合の例を説明するための概略図である。

符号の説明

１ 溶解基材
２ 導体膜
３ 導電性高分子膜
４ 電解液
５ 溶剤

Claims (6)

1. 導電性高分子複合膜の製造方法であって、該製造方法は、
   溶解基材を提供する過程と、
   前記溶解基材上に導体膜を形成する過程と、
   前記導体膜上に導電性高分子膜を形成する過程と、
   前記導体膜及び前記導電性高分子膜の複合膜を得るために、前記溶解基材を溶解可能で且つ前記導体膜及び前記導電性高分子膜を溶解しない溶剤に、前記導電性高分子膜形成過程による結果物を浸漬して前記溶解基材を溶解する過程と、
   を具備することを特徴とする導電性高分子複合膜の製造方法。
2. 請求項１に記載の導電性高分子複合膜の製造方法において、前記溶解基材がアクリル樹脂であり、前記溶剤がアセトンであることを特徴とする導電性高分子複合膜の製造方法。
3. 請求項１に記載の導電性高分子複合膜の製造方法において、前記溶解基材が二酸化シリコンであり、前記溶剤がフッ化水素であることを特徴とする導電性高分子複合膜の製造方法。
4. 請求項１乃至請求項３の何れかに記載の導電性高分子複合膜の製造方法において、前記導体膜形成過程は、導体膜を所定の形状にパターンニング形成することを特徴とする導電性高分子複合膜の製造方法。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の導電性高分子複合膜の製造方法において、前記溶解過程は、前記溶解基材を選択的に溶解することを特徴とする導電性高分子複合膜の製造方法。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の導電性高分子複合膜の製造方法において、前記導電性高分子膜形成過程は、前記導体膜形成過程により形成される導体膜を電極として用いる電解重合法により導電性高分子膜を形成することを特徴とする導電性高分子複合膜の製造方法。