JP2009258008A

JP2009258008A - 透明性を有する可撓性変形センサ

Info

Publication number: JP2009258008A
Application number: JP2008109193A
Authority: JP
Inventors: Ryota Komiya; 良太小宮; Toshinori Kato; 利典加藤; Taketoshi Okuno; 壮敏奥野; Nozomi Sugo; 望須郷
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2008-04-18
Filing date: 2008-04-18
Publication date: 2009-11-05

Abstract

【課題】素子の変形により起電力を生じるセンサであって、空気中で安定的に高い応答感度で機能する軽量で可撓性を有する透明な変形センサを提供する。
【解決手段】変形センサ１は、ヘテロ原子を有する単量体単位を含む重合体または該重合体のブロックを含むブロック共重合体から選ばれ、イオン解離性基を含まない高分子成分と、イオン液体とを含有する非水系高分子固体電解質１０、および少なくとも一対の電極１１・１２からなる可撓性素子であって、該可撓性素子の全光線透過率が７０％以上であり、該可撓性素子の変形によって起電力を生じる。
【選択図】図１

Description

本発明は、素子の変形によって起電力を生じる可撓性の透明な変形センサに関するものである。

近年、医療介護機器、産業用ロボットやパーソナルロボットなどの分野において、小型で軽量なセンサの必要性が高まっている。また歪みセンサ、振動センサとして、複雑な形状の構造物に設置可能な軽量で柔軟なセンサの必要性が高まっている。

機械エネルギーを電気エネルギーに変換するセンサとしては、圧電セラミックス等を用いた圧電素子が広く用いられている。チタン酸バリウムやジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）などに代表される圧電セラミックスは、該セラミックスが応力を受けることで電荷を発生する圧電効果により、機械エネルギーを電気エネルギーに変換している。

しかしこれらの圧電セラミックスを用いたセンサは、高密度の無機材料を用いるために、低重量であることが求められる用途では使用できないことが多い。また、耐衝撃性に劣るために、外部からの衝撃が加わった場合に圧電セラミックスが破壊されてセンサ機能が低下しやすい。また、可撓性に劣るために、球面や凹凸を有する複雑な形状の構造物に設置することが求められる用途では使用することが難しく、大きな変形や小さな応力を検出することができなかった。

これらセンサの逆作用をするものとしてアクチュエータが知られており、なかでも高分子アクチュエータが注目されている。例えば含水高分子ゲルの温度変化、ｐＨ変化、電場印加等の刺激による形体変化を利用した高分子アクチュエータが考案されている（特許文献１参照）。この高分子アクチュエータは、逆作用として圧力や変位等の機械エネルギーを電気エネルギーに変換することができるため、センサとしての使用もできる（例えば特許文献２参照）。

しかしながら、含水高分子ゲルの種々の刺激による形態変化は一般に非常に遅く、また含水高分子ゲルの不均一な架橋構造に由来して力学強度も低く、また動作環境が湿潤環境に限られる、また応答感度に劣るといった問題があるといった問題があり、実際に変形センサとして利用するには更なる改良が必要である。

上記のような動作環境の問題を考慮し、イオン液体とモノマー、架橋剤を混合し硬化させることで作製した固体電解質に電極として金箔を張り合わせた高分子アクチュエータが報告されている（特許文献３）。しかしながら、イオン液体を架橋により固定するため、形状選択性が低い。

また、イオン液体とイオン交換樹脂膜からなる高分子固体電解質を用いたセンサが報告されている（非特許文献１）。しかしながら、この場合、イオン交換樹脂膜の分極により膜の誘電率が上がるため、静電容量が上がり、応答感度が低いという問題があった。

また、応答感度の問題を考慮し、イオン解離性基を含まない高分子成分とイオン液体からなる高分子固体電解質を用いたセンサが報告されている（特許文献４）。しかしながら、これらのセンサは、電極が固体金属や炭素微粒子を含むものであることから、有色であったり、不透明であるため、ディスプレイ、電子ペーパー、タッチパネル、レンズ等の光学部品、あるいは窓やヘッドランプカバーのような透明性を要する用途へは適用できないものであった。

特開昭６３−３０９２５２号公報特開２００６−１７３２１９号公報特開２００５−５１９４９号公報特願２００８−０１６６９０号Ｐｒｏｃ. ｏｆＳＰＩＥＶｏｌ６５２９６５２９０Ｌ−１

本発明の目的は、上記のような問題点を克服するためのセンサ素子であって、素子の変形により起電力を生じるセンサに関するもので、空気中で安定的に高い応答感度で機能する軽量で可撓性を有する透明な変形センサを提供することにある。

この目的を達成するためになされた本発明の請求項１に係る発明は、ヘテロ原子を有する単量体単位を含む重合体または該重合体のブロックを含むブロック共重合体から選ばれ、イオン解離性基を含まない高分子成分と、イオン液体とを含有する非水系高分子固体電解質、および少なくとも一対の電極からなる可撓性素子であって、該可撓性素子の全光線透過率が７０％以上であり、該可撓性素子の変形によって起電力を生じることを特徴とする透明性を有する変形センサである。

同じく請求項２に係る発明は、請求項１に記載の変形センサであって、該可撓性素子の電極が透明な可撓性フィルム上に金属、金属酸化物、金属硫化物、導電性炭化物、導電性高分子から選ばれる物質で形成されたことを特徴とする。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の電極であって、該金属酸化物が蒸着、スパッタ、または印刷により形成されたものであることを特徴とする。

請求項４に係る発明は、請求項２に記載の電極であって、該金属酸化物がインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）であることを特徴とする。

請求項５に係る発明は、請求項１に記載の変形センサであって、該電極の表面抵抗が最大でも１０００Ω/□であり、該可撓性素子の１ｃｍ^２あたりの静電容量が最大でも１０００ｍＦであることを特徴とする。

請求項６に係る発明は、請求項１に記載の変形センサであって、該非水系高分子固体電解質のイオン伝導度が１×１０^−７Ｓ／ｃｍ以上で１×１０^−１Ｓ／ｃｍ未満であることを特徴とする。

請求項７に係る発明は、請求項１に記載の変形センサであって、該高分子成分が、該イオン液体と非相溶である重合体ブロックを有する共重合体を構成成分として含み、該重合体が該イオン液体によって含浸された状態にある。

請求項８に係る発明は、請求項１に記載の変形センサであって、該高分子成分が、該イオン液体と相溶である重合体ブロック及び該イオン液体と非相溶である重合体ブロックを有する共重合体を構成成分として含み、該共重合体が該イオン液体によって含浸された状態にある。

本発明の変形センサは、固体電解質を一対の透明な電極で挟んだ構造を有する。この構造に機械的な変形を与えたときにイオンの移動が生じ、電荷の偏りが生じることで電圧を発生する。したがって、発生電圧は変形量に応じた値となり、応答感度の高い透明なセンサである。

この透明な変形センサは、空気中で安定的に高い感度で応答し、軽量で可撓性を有している。実用的には、例えば速度センサ、加速度センサ、圧力センサ、角度センサ、流速センサ、歪みセンサ、変位センサ、位置センサ、曲げセンサ、触覚センサ、人工皮膚、人工筋肉、構造物の振動検知装置等の多様な用途に適用できる。

具体的には、速度または加速度センサの例として、エアバッグ作動等の自動車用、ゲーム機コントローラ用、携帯電話または携帯情報端末用、各種ロボット用、手ぶれ防止等のためのカメラ用、マイクロエレクトロメカニカルシステム（ＭＥＭＳ）用；圧力センサの例として、侵入物検出用、ロードセル用、障害物検出用、衝突時等の非常作動用、マイク用、ソナー用、カメラ等の精密機器スイッチ用、電子楽器等のキーボード用、ＭＥＭＳ用；流速センサの例として、風速計用、水流計用、発電機用；角度センサの例として、ポテンショメータ、ロータリーエンコーダ；変位または位置センサの例として、ロボットや機械の制御または緊急停止用；触覚センサの例として人工皮膚；などを挙げることができる。これらの中で、内部の様子の確認が必要な用途や、ディスプレイ、電子ペーパー、タッチパネル、レンズ等の光学部品にセンシング機能を付随させる用途等の、透明性を要する用途に使用できる。

発明を実施するための好ましい形態

以下、本発明の変形センサについて好ましい実施形態を具体的に説明する。

本発明の透明な変形センサは、非水系高分子固体電解質を少なくとも一対の電極で挟んだ可撓性素子構造である。変形センサの性能指針は、機械的な変形を与えることで高い電圧を発生できる構造にすることが要求される。空気中のような乾燥状態で機械的な変形を与えたときに安定してイオンの移動が生じる必要がある。そのために非水系高分子固体電解質は、ヘテロ原子を有する単量体単位を含む重合体または該重合体のブロックを含むブロック共重合体から選ばれ、イオン解離性基を含まない高分子成分と、イオン液体とを含有する。ここで、非水系高分子固体電解質とは水の含有量が２０質量％未満の高分子固体電解質を言う。

ヘテロ原子を有する単量体単位を含む重合体または該重合体のブロックを含むブロック共重合体とは、主鎖の繰り返し単位の２０質量％以上がヘテロ原子を有する繰り返し単位である高分子である。したがって、繰り返し単位の２０質量％未満がヘテロ原子に変性しているような高分子、例えば末端が酸化等によりヘテロ原子に変性されたポリオレフィン等は含まない。ヘテロ原子の種類に特に制限はなく、酸素、フッ素、塩素、臭素、硫黄、窒素などが用いられる。

イオン解離性基を含まない高分子とは、繰返し単位中にイオン解離性基を含んでいないものを言い、主鎖の繰り返し単位の２０質量％未満がイオン解離性基に変性しているような高分子は含まない。ここで、イオン解離性基とはプロトンの解離定数がカルボン酸以上のものを言い、具体的にはスルホニル基、カルボキシル基等が挙げられる。

非水系高分子固体電解質を構成する少なくともヘテロ原子を有する高分子成分としては、該高分子固体電解質を構成するイオン液体と相溶である重合体ブロック（Ｐａ）及び該イオン液体と非相溶である重合体ブロック（Ｐｂ）を有する共重合体（Ｐ）、及び該イオン液体と相溶である重合体（Ｑ）が好適なものとして挙げられる。上記で共重合体（Ｐ）は重合体ブロック（Ｐａ）及び重合体ブロック（Ｐｂ）はそれぞれ１つもしくは２つ以上有することができる。

共重合体（Ｐ）を構成するイオン液体と相溶である重合体ブロック（Ｐａ）の例としては、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等の酢酸ビニル系重合体ブロック；ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレン等のハロゲン化ビニル系重合体ブロック；ポリメチル（メタ）アクリレート、ポリブチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸アルキルエステル重合体ブロック；ポリ（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリル酸の炭素数２〜６のヒドロキシアルキルエステル重合体ブロック；（メタ）アクリル酸アルコキシアルキルエステル重合体ブロック；（メタ）アクリル酸ヒドロキシオリゴアルキレングリコールエステル重合体ブロック；（メタ）アクリル酸アルコキシオリゴアルキレングリコールエステル重合体ブロック；ポリメチルビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル等のビニルエーテル系重合体ブロック；ポリメチルビニルケトン、ポリメチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン系重合体ブロック；ポリエチレンオキシド等のポリエーテルブロック；ポリ（メタ）アクロレイン等のアクロレイン系重合体ブロック；ポリ（メタ）アクリルアミド等のアクリルアミド系重合体ブロック；ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルブロック；ポリアミド−６、ポリアミド−６，６、ポリアミド−６，１２等のポリアミドブロック；ポリジメチルシロキサン等のシロキサン系重合体ブロック；ポリアクリロニトリル等のニトリル系重合体ブロックを挙げることができる。またここには列記はしていないが、上述したような重合体ブロックの構成成分が共重合して構成する重合体ブロックも用いることができる。

共重合体（Ｐ）を構成するイオン液体と非相溶である重合体ブロック（Ｐｂ）の例としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、ポリオクテン、ポリイソブチレン等の炭素数２〜８のアルケンの重合体ブロックなどのオレフィン系重合体ブロック；ポリスチレンブロック、ポリ（４−メチルスチレン）等のベンゼン環やα位に炭素数１〜４のアルキル基が合計で１もしくは２個置換したスチレンの重合体のブロック等のスチレン系重合体ブロック等を挙げることができる。

またここには列記していないが、上述したような重合体ブロックの構成成分が他のモノマーと共重合して構成する重合体ブロック、例えばスチレン−ブタジエン重合体ブロック等の、非置換の又はベンゼン環やα位に炭素数１〜４のアルキル基が合計で１もしくは２個置換したスチレンなどのスチレン系モノマーと炭素数４〜８の共役ジエンとの共重合体ブロックも用いることができる。

共重合体（Ｐ）における重合体ブロック（Ｐａ）と重合体ブロック（Ｐｂ）の結合様式には特に制限はなく、共重合体（Ｐ）は重合体ブロック（Ｐａ）及び重合体ブロック（Ｐｂ）をそれぞれ１つ以上含んでいる限り、ブロック共重合体であってもグラフト共重合体であってもよい。これらの中でも製造容易性の観点からブロック共重合体であることが好ましく、得られる高分子固体電解質の機械的強度の観点から重合体ブロック（Ｐｂ）を２つ以上有するブロック共重合体であることが好ましい。

共重合体（Ｐ）の分子量に特に制限はないが、数平均分子量で１，０００〜２，０００，０００であることが好ましく、５，０００〜１，０００，０００であることがより好ましく、１０，０００〜５００，０００であることがより一層好ましい。数平均分子量が１，０００未満である場合には、共重合体（Ｐ）ひいては得られる非水系高分子固体電解質の機械的強度が劣る傾向となり、数平均分子量が２，０００，０００を超える場合には、共重合体（Ｐ）ひいては得られる非水系高分子固体電解質の粘度が大きくなり取扱い性に劣る傾向となる。

共重合体（Ｐ）における重合体ブロック（Ｐａ）の質量分率に特に制限はないが、得られる非水系高分子固体電解質の機械的強度の観点から、８０質量％以下であることが好ましく、７５質量％以下であることがより好ましく、７０質量％以下であることがより一層好ましい。一方、得られる非水系高分子固体電解質のイオン伝導率の観点から、重合体ブロック（Ｐａ）の質量分率は１５質量％以上であることが好ましく、２０質量％以上であることがより好ましく、２５質量％以上であることがより一層好ましい。

共重合体（Ｐ）の製造方法としては、特に制限はなく、リビング重合法、前駆体として用意したポリマーの末端もしくは側鎖からモノマーを重合する方法、互いに反応し得る官能基を末端に有するポリマー同士を反応させる方法などを挙げることができる。これらは目的とする共重合体（Ｐ）の構造に応じて適宜選択することができる。

イオン液体と相溶である重合体（Ｑ）の例としては、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体；ポリフッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル系重合体；ポリ（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリレート、ポリメチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系重合体；ポリエチレンオキシド等のエーテル系重合体；ポリアクリロニトリル等のアクリロニトリル系重合体等を挙げることができる。これらの中で、得られる非水系高分子固体電解質のイオン伝導率の観点から、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体；ポリフッ化ビニリデン等のハロゲン化ビニル系重合体；及びポリ（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリレート、ポリメチル（メタ）アクリレート等の（メタ）アクリレート系重合体が好ましい。

重合体（Ｑ）の分子量に特に制限はないが、数平均分子量で１，０００〜２，０００，０００であることが好ましく、５，０００〜１，０００，０００であることがより好ましく、１０，０００〜５００，０００であることがより一層好ましい。数平均分子量が１，０００未満である場合には、重合体（Ｑ）ひいては得られる非水系高分子固体電解質の機械的強度が劣る傾向となり、数平均分子量が２，０００，０００を超える場合には、重合体（Ｑ）ひいては得られる非水系高分子固体電解質の粘度が大きくなり取扱い性に劣る傾向となる。

重合体（Ｑ）の例として上記に挙げたポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体におけるヘキサフルオロプロピレン単位の質量分率に特に制限はないが、得られる非水系高分子固体電解質の機械的強度の観点から、９８質量％以下であることが好ましく、９５質量％以下であることがより好ましく、９０質量％以下であることがより一層好ましい。一方、得られる非水系高分子固体電解質の柔軟性の観点から、ヘキサフルオロプロピレン単位の質量分率は２質量％以上であることが好ましく、５質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることがより一層好ましい。

本発明で用いる非水系高分子固体電解質を構成する高分子成分としては、共重合体（Ｐ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ポリ（２−ヒドロキシエチル）（メタ）アクリレート及びポリメチル（メタ）アクリレートがより好ましく、得られる非水系高分子固体電解質の機械的強度の観点から、イオン液体と相溶である重合体ブロック（Ｐａ）を１つ以上有し、イオン液体と非相溶である重合体ブロック（Ｐｂ）を２つ以上有する共重合体（Ｐ）がより一層好ましい。

非水系高分子固体電解質はイオン液体と高分子成分とからなり、高分子成分からなる骨格にイオン液体が含浸した形態となっている。非水系高分子固体電解質におけるイオン液体と高分子成分との質量分率は特に制限されないが、非水系高分子固体電解質のイオン伝導率及び機械的強度の観点から、０．１：１〜１０：１程度であることが好ましい。また、高分子成分が共重合体（Ｐ）である場合、イオン液体と重合体ブロック（Ｐａ）との質量分率は０．０３：１〜４０：１程度であることが好ましい。非水系高分子固体電解質の形状についても特に制限はなく、例えば膜状、フィルム状、シート状、板状、織物状、ロッド状、立方体状、直方体状等であることができる。

本発明で用いる非水系高分子固体電解質の製造方法については特に制限はなく、例えば、加熱下においてイオン液体と高分子成分を機械的に混練し、ついで成形する方法；イオン液体及び高分子成分を適当な溶媒に溶解させた後に溶媒を除去し、ついで成形する方法；イオン液体及び高分子成分を適当な溶媒に溶解させた後に型内または型上で溶媒を除去することにより成形する方法；高分子成分にイオン液体を含浸させ、ついで成形する方法；成形された高分子成分にイオン液体を含浸させる方法；イオン液体中で高分子成分の製造に用いるモノマーと重合開始剤の存在下に反応させ、ついで成形する方法等が挙げられる。

これらは目的に応じ、適宜選択することができる。上記で、イオン液体及び高分子成分を適当な溶媒に溶解させた後に溶媒を除去する方法における溶媒としては、例えばテトラヒドロフラン、メチルエチルケトン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン等を用いることができる。

本発明の変形センサにおける電極は、該非水系高分子固体電解質を挟んでこれに密着し、互いに接触しないように設置される。また、電極は、それぞれ独立に、一体化されていてもよいし、一体化されず、すなわち複数の、固体として別個の電極からなっていてもよい。

非水系高分子固体電解質と電極とが重なり合った方向における該非水系高分子固体電解質の厚さといずれか一方の電極の厚さとの比率については特に制限はないが、本発明の特徴を効果的に発揮する観点から、０．０５：１〜１×１０^６：１程度であることが好ましく、０．１：１〜５×１０^５：１程度であることがより好ましく、０．２：１〜１×１０^５：１程度であることがさらに好ましい。

イオン液体とは、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、例えばサイエンス（Science）、３０２号、７９２頁、２００３年によれば、１００℃以下において流動性を有し、完全にイオンからなる液体と定義されている。本発明では、従来より知られた各種のイオン液体を使用することができるが、常温（室温）または可及的に常温に近い状態において液体状態を呈し安定なもの、常温におけるイオン伝導率が０．００１Ｓ／ｃｍ以上のものが好ましく用いられる。

イオン液体は、蒸気圧がほとんどないため引火性が低く、熱的安定性に優れる。イオン液体を非水系高分子固体電解質の構成成分として用いることで、水や有機溶媒を電解液に用いる場合に懸念される電解液の蒸発の問題を回避できる。

本発明において用いられる好適なイオン液体を構成する有機カチオンの例としては、下記化学式Ｉ〜Ｖの構造のものを挙げることができる。

（Ｉ式中、Ｒ^１、Ｒ^２及びＲ^３は、それぞれ独立に、水素原子、または炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルキル基、炭素数２〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルケニル基、炭素数６〜１５のアリール基、炭素数７〜２０のアラルキル基又は炭素数２〜３０のポリオキシアルキレン基を表す。）

（II式中、Ｒ^４は水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルキル基、炭素数２〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルケニル基、炭素数６〜１５のアリール基、炭素数７〜２０のアラルキル基又は炭素数２〜３０のポリオキシアルキレン基を表し、Ｒ’は炭素数１〜６の直鎖状もしくは分岐状のアルキル基を表し、ｎは０以上５以下の整数を表す。ｎが２以上の場合、各Ｒ’は同一の基でもよいし、異なる基でもよい。）

（III式中、Ｒ^５、Ｒ^６、Ｒ^７及びＲ^８は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルキル基、炭素数２〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルケニル基、炭素数６〜１５のアリール基、炭素数７〜２０のアラルキル基、炭素数２〜３０のポリオキシアルキレン基を表すか、又はR⁵〜R⁸のうち２つの基が共同して環構造を形成する。）

（IV式中、Ｒ^９、Ｒ^１０、Ｒ^１１及びＲ^１２は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルキル基、炭素数２〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルケニル基、炭素数６〜１５のアリール基、炭素数７〜２０のアラルキル基、炭素数２〜３０のポリオキシアルキレン基を表すか、又はＲ^９〜Ｒ^１２のうち２つの基が共同して環構造を形成する。）

（Ｖ式中、Ｒ^１３、Ｒ^１４及びＲ^１５は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルキル基、炭素数２〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルケニル基、炭素数６〜１５のアリール基、炭素数７〜２０のアラルキル基、炭素数２〜３０のポリオキシアルキレン基を表すか、又はＲ^１３〜Ｒ^１５のうち２つの基が共同して環構造を形成する。）

上記した有機カチオンの例示における、Ｒ^１〜Ｒ^１５の定義において、炭素数１〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルキル基としては、炭素数１〜６のものが好ましく、炭素数１〜４のものがより好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。Ｒ^１〜Ｒ^１５の定義において、炭素数２〜１０の直鎖状もしくは分岐状アルケニル基としては、炭素数２〜６のものが好ましく、炭素数２〜４のものがより好ましく、具体的には、ビニル基、プロペニル基、ブテニル基等が挙げられる。Ｒ^１〜Ｒ^１５の定義において、炭素数６〜１５のアリール基としては、フェノル基、ナフチル基等が挙げられる。

Ｒ^１〜Ｒ^１５の定義において、炭素数７〜２０のアラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基等が挙げられる。同じくＲ^１〜Ｒ^１５の定義において、炭素数２〜３０のポリオキシアルキレン基としては、ポリオキシエチレン基、ポリオキシプロピレン基等が挙げられる。Ｒ’の定義において、炭素数１〜６の直鎖状もしくは分岐状アルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。Ｒ^５〜Ｒ^１５の定義において、２つの基が共同して環構造を形成する場合として、例えば、中心原子のＮと共同して、ピロリジン環やピペリジン環を形成する場合などが挙げられる。

このうちでもイオン液体のイオン伝導性及び入手容易性の観点から一般式（Ｉ）で表される非置換もしくは置換イミダゾリウムカチオンが好ましく、置換イミダゾリウムカチオンがより好ましい。このうちでも、イオン液体の融点及び粘度の観点から一般式（Ｉ）におけるR¹及びR²が、それぞれ独立に、炭素数１〜６の直鎖状もしくは分岐状アルキル基であることが好ましく、Ｒ^１及びＲ^２が、それぞれ独立に、炭素数１〜６の直鎖状もしくは分岐状アルキル基であってＲ^３が水素原子であることがより好ましく、またこれらの場合においてＲ^１とＲ^２とが異なる基であることが好ましい。もっとも好ましい有機カチオンの例としては、３−エチル−１−メチルイミダゾリウムカチオン（EMI^＋）を挙げることができる。

本発明において用いられる好適なイオン液体を構成するアニオンの例としては、含ハロゲンアニオン、鉱酸アニオン、有機酸アニオン等を挙げることができる。含ハロゲンアニオンもしくは鉱酸アニオンの例としては、具体的にはPF_６ ⁻、ClO_４ ⁻、CF_３SO_３ ⁻、C_４F_９SO_３ ⁻、BF_４ ⁻、（CF_３SO_２)_２N⁻、
（C_２F_５SO_２)_２N⁻、（CF_３SO_２)_３C⁻、AsF_６ ⁻、SO_４ ^２−、（CN)_２N⁻、及びNO_３ ⁻等を挙げることができる。また有機酸アニオンの例としてはRSO_３ ⁻、RCO_２ ⁻、等を挙げることができる。ここにおいて、Ｒは炭素数１〜４のアルキル基、炭素数２〜４のアルケニル基、炭素数７〜２０のアラルキル基、炭素数８〜２のアラルケニル基、炭素数２〜８のアルコキシアルキル基、炭素数３〜のアシルオキシアルキル基、炭素数２〜８のスルホアルキル基、炭素数６〜１５のアリール基又は炭素数３〜７の芳香族複素環基を表す。

これらの中でもイオン液体のイオン伝導率及び入手容易性の観点からPF_６ ⁻、ClO_４ ⁻、CF_３SO_３ ⁻、C_４F_９SO_３ ⁻、BF_４ ⁻、（CN)_２N⁻並びに（CF_３SO_２)_２N⁻、（C_２F_５SO_２)_２N⁻等のスルホニルイミド系アニオンが好ましく、（CF_３SO_２)_２N⁻、（C_２F_５SO_２)_２N⁻等のスルホニルイミド系アニオンが特に好ましい。

本発明に好適に用いられるイオン液体の例としては上記した有機カチオンとアニオンの組み合わせからなるイオン液体を挙げることができる。これらは単独で用いても良いし、複数を組み合わせて用いても良い。本発明に用いられる特に好ましいのは置換イミダゾリウム塩であり、具体的例としては、エチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）、エチルメチルイミダゾリウムビス（ペンタフルオロメタンスルホニル）イミド（ＥＭＩＰＦＳＩ）、ブチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＢＭＩＴＦＳＩ）、ブチルメチルイミダゾリウムビス（ペンタフルオロメタンスルホニル）イミド（ＢＭＩＰＦＳＩ）等を挙げることができる。これらの中でも、イオン液体のイオン伝導率の観点からＥＭＩＴＦＳＩ及びＥＭＩＰＦＳＩがより好ましく、さらに入手容易性の観点からはＥＭＩＴＦＳＩがより一層好ましい。

イオン液体が存在しなければイオンの移動は行われずセンサとしては機能しない。またポリエチレン、ポリスチレン等のヘテロ原子を含まない高分子成分を用いたときにはイオン液体を複合しても相溶しないためイオン伝導度が上がらなかったり、イオン伝導度を上げる目的でイオン液体の複合量を増やしたときにブリードアウトを招き好ましくない。

可撓性素子の電極は、上記の非水系高分子固体電解質を挟んで位置し、互いに接触していない正極と負極の電極である。

かかる電極で全光線透過率が７０％以上であれば材料に特に限定されることはないが、金属及び金属酸化物、金属硫化物、導電性炭化物、導電性高分子（導電性ポリマー）、並びにこれらの組み合わせ及び合金などからなる材料が挙げられる。例えば、金属及び金属酸化物及び金属硫化物の例として、リチウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、アンチモン、錫、銀、金、銅、ニッケル、パラジウム、白金、クロム、モリブデン、タングステン、マンガン、コバルト、及びこれらの酸化物、複合酸化物、並びにそれらの組み合わせまたは合金が挙げられる。特に好適には、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、銀などが挙げられる。

例えば導電性炭化物の例として、シングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）、ダブルウォールカーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）、あるいはマルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）、カーボンナノシート（グラフェンシート）などが挙げられる。導電性高分子の例として、ポリ（エチレン−３，４−ジオキシチオフェン:ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン誘導体、ポリピロール誘導体などが挙げられる。

これらの透明性を有する電極の製造方法に制限はなく、ＰＥＴ（ポリエステル）やウレタンのような透明な可撓性フィルム上に、上記の導電性を有する、金属、金属酸化物、金属硫化物、炭化物、高分子を、真空蒸着法、スパッタリング法や電解メッキ法、無電解メッキ法、または必要に応じ適切なバインダーに上述した電極材料を溶解あるいは分散させたインキを塗布する方法等の公知の方法として適用される。

以上の電極として、透明性、導電性、可撓性、入手の容易性の観点から、透明な可撓性フィルム上に金属酸化物を蒸着したものが好ましく、特に金属酸化物がＩＴＯであることがより好ましい。

これらの電極シートを、別途作製した非水系高分子固体電解質と貼りあわせる方法としては、圧着、溶着により、あるいは接着剤を介して貼りあわせる方法等を挙げることができる。また、導電性を有する、金属、金属酸化物、金属硫化物、炭化物、高分子を、直接非水系高分子固体電解質と貼りあわせる場合は、真空蒸着法、スパッタリング法や電解メッキ法、無電解メッキ法、または必要に応じ適切なバインダーに上述した電極材料を溶解あるいは分散させたインキを塗布する方法等の公知の方法によって、別途作製した非水系高分子固体電解質に直接貼りあわせても良い。

また、本発明の効果を損なわない範囲であれば、目的に応じて樹脂中に酸化防止剤、凍結防止剤、ｐＨ調整剤、分散剤、可塑剤、隠蔽剤、着色剤、油剤などの添加剤が含まれていてもよい。

次に、変形センサの発生電圧に着目する。同等の変形を与えたときに、発生電圧が高い方が応答感度に優れる、すなわちセンサとしての性能に優れることを意味する。したがって、高性能なセンサを設計するにあたっては発生電圧の高いセンサを設計する必要がある。

ここで、変形時に電極に発生する電荷量をＱ、可撓性素子の静電容量をＣとすると、変形時に発生する電圧Ｖは
Ｖ＝Ｑ／Ｃ・・・（１）
となる。式（１）より、発生電圧Ｖを高くするためには、電極に発生する電荷量Ｑが一定ならば、可撓性素子の静電容量Ｃを小さくする必要がある。

また、電極の抵抗値が大きいときには電極に発生した電荷がジュール熱に変換されるため損失する。従って、電極に発生した電荷量Ｑを効率的に電圧に変換するという観点からは、電極の表面抵抗を小さくする必要がある。

以上のことから、本発明の特徴である高感度での応答性を達成するためには、電極の表面抵抗、可撓性素子の静電容量がいずれも小さいことが必要である。すなわち、電極の表面抵抗が１０００Ω／□以下であり、かつ１ｃｍ^２あたりの静電容量が１０００ｍＦ以下であることが好ましい。ここで、静電容量Ｃを小さくするためには、電解質の誘電率が小さい方が好ましい。誘電率は物質中の分極によって生じるため、同時に分極を大きくする要因となるイオン解離性基を含まないことが重要である。

さらに、式（１）より、電圧Ｖを高くするためには電極に発生する電荷量Ｑを高くする必要がある。電極に発生する電荷量Ｑを高くするためには、非水系高分子電解質のイオン伝導度を高くすることが好ましい。しかしながら、非水系高分子電解質のイオン伝導度を高くし過ぎることで、静電容量Ｃの増加を招き応答感度が低下すること、またイオン液体の複合量が多いが故にセンサの成形性が悪化するといった問題が生じる。

以上から、該非水系高分子固体電解質のイオン伝導度が１×１０^−７Ｓ／ｃｍ以上１×１０^−１Ｓ／ｃｍ未満であることが好ましく、より好ましくは１×１０^−６Ｓ／ｃｍ以上５×１０^−２Ｓ／ｃｍ未満、さらに好ましくは１×１０^−５Ｓ／ｃｍ以上１×１０^−２Ｓ／ｃｍ未満である。

本発明の変形センサの形状については特に制限はなく、例えば膜状、フィルム状、シート状、板状、織物状、ロッド状、立方体状又は直方体状などが挙げられ、これらは使用目的に応じ適宜選択すればよい。また変形センサの厚さについても特に制限はないが、透明な電極の導電層厚が薄すぎると導電性の確保が困難になり、また変形センサの厚みが厚すぎると透明性の低下を招くことから、厚みが１×１０^−６〜１×１０^−１ｍの範囲にあるのが好ましく、より好ましくは１×１０^−６〜１×１０^−２ｍの範囲であり、さらに好ましくは１×１０^−６〜５×１０^−３ｍである。

以下、参考例、実施例及び比較例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。また以下の参考例、実施例及び比較例において用いられた測定機器、測定方法及び使用材料を以下に示す。

（１）核磁気共鳴スペクトル（^１Ｈ−ＮＭＲ）による共重合体（Ｐ）及びイオン液体の分子構造の解析
機器：日本電子社製核磁気共鳴装置（ＪＮＭ−ＬＡ４００）
溶媒：重クロロホルム（共重合体）、又は重ジメチルスルホキシド（イオン性液体）

（２）ゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）による数平均分子量（Ｍｎ）及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）の測定
機器：東ソー社製ゲルパーミエーションクロマトグラフ（ＨＬＣ−８０２０）
カラム：いずれも東ソー社製ＴＳＫgelであるＧＭＨＸＬ、Ｇ４０００ＨＸＬ及びＧ５０００ＨＸＬを直列に連結
溶離液：テトラヒドロフラン、流量１．０ｍｌ／分
検量線：標準ポリスチレンを用いて作成
検出方法：示唆屈折率（ＲＩ）

（３）イオン伝導度の測定
機器：日置電機社製ケミカルインピーダンスメータ３５３２−８０
方法：複素インピーダンス法、交流４端子セルを用いて測定、２５℃／１１Rｈ％で一晩、高分子電解質を調湿した後に測定。測定温度２５℃。

（４）電極の表面抵抗の測定
膜状の電極を５０ｍｍ×５ｍｍの大きさにカットして電気抵抗測定装置（三菱化学社製「Ｌａｒｅｓｔａ−ＧＰＭＣＰ−Ｔ６１０」）を使用して、５箇所の表面抵抗を測定し、その平均値を算出した。

（５）可撓性素子の静電容量の測定
一対の電極と固体電解質膜からなるサンプルを１５ｍｍ×５ｍｍの大きさにカットし、充放電装置（北斗電工社製「ＨＪ−２０１Ｂ」）に接続して、室温下、１ｍＡの定電流充放電サイクルテストを１０回繰り返し、放電カーブから静電容量を測定した。

（６）変形センサの応答感度の測定
変形センサの応答感度は、一定変位を与えたときに発生した電圧と定義する。変形センサの測定は、図１に示す構成で行った。変形センサ１のサンプルは、１０ｍｍ×１００ｍｍの非水系高分子固体電解質１０の両面を、片端を揃えて１０ｍｍ×１１０ｍｍの透明な電極１１・１２で挟み、はみ出した部分の電極の１０ｍｍを折り返してある（拡大図参照）。透明な電極１１・１２この折り返し部を銅製電極３・４で挟み、変形センサ１の長さで９０ｍｍ分が片持ち状態で空間に出ている。電極固定端から４０ｍｍの位置に、変形センサ１の初期状態（実線示）と変位を与えたときの状態とのなす角度が１５度になるように垂直方向の変位を与え発生した電圧Ｖを、銅製電極３・４に接続したデータロガー６（キーエンス社製「ＮＲ−ＳＴ０４」）で測定し、ノイズとシグナルの電圧比（Ｓ／Ｎ比）を算出した。

（７）変形センサの透明性の測定
ヘイズメーター（日本電色社製「ＮＤＨ５０００」）を使用して、ＪＩＳＫ７３６１−１に準じて、全光線透過率を測定し３点の平均値を測定値として、透明性の指標とした。

≪参考例１≫ ポリスチレン−ｂ−ポリメチルアクリレート−ｂ−ポリスチレン
（Ｐ−１）の製造
使用した材料について、臭化銅（I）、塩化銅（I）、塩化銅（II）は和光純薬工業社から購入しそのまま用いた。１，１，４，７，１０，１０-ヘキサメチルトリエチレンテトラミン（HMTETA）はアルドリッチ社から購入しそのまま用いた。トリス（２-ジメチルアミノエチル）アミン（Ｍｅ6-ＴＲＥＮ）は、トリス（２-アミノエチル）アミンとギ酸、ホルムアルデヒドの混合水溶液を還流して得られた生成物を減圧蒸留して用いた。ジエチル-meso-２，５-ジブロモアジペートはアルドリッチ社から購入してそのまま用いた。スチレン、メチルアクリレートはキシダ化学社より購入し、使用前にゼオラムとアルミナと接触させて重合禁止剤を除去し、続いて乾燥窒素で十分にバブリングして溶存酸素を除去したものを用いた。アセトニトリルはキシダ化学社より購入し、ゼオラムと接触させて水分を除去し、続いて乾燥窒素で十分にバブリングして溶存酸素を除去したものを用いた。
その他の材料については、目的に応じて精製を行い使用した。

（１）２Lの３つ口フラスコに磁気撹拌子、臭化銅（I）７．１７ｇ（５０mmol）、ジエチル-meso-２，５-ジブロモアジペート３．６g（１０mmol）を仕込んだ後、フラスコ内を十分に乾燥窒素で置換した。ここにアセトニトリル９５５ｍｌ、メチルアクリレート７８５ｍｌを加え、室温で３０分撹拌した。その後５０℃に昇温し、別途調製した、HMTETAのアセトニトリル溶液（濃度０．３mol／Ｌ）８．３３ｍｌ（ＨＭＴＥＴＡとして１６．７mmol）を加えて重合を開始した。重合開始２時間後にＨＭＴＥＴＡのアセトニトリル溶液（濃度０．３mol／Ｌ）２．０８ｍｌ（ＨＭＴＥＴＡとして０．６２mmol）を添加し、さらに６時間重合を行った。

（２）６時間後、フラスコを氷水につけて重合溶液を冷却し重合を停止した。重合停止時の重合率は３８％、数平均分子量Ｍｎは２８７００、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎ=１．０４であった。

（３）得られた重合溶液をエバポレータで濃縮したのちにトルエンで希釈し、続いて水で洗浄を繰り返して残存触媒を除いた。洗浄後、再度エバポレータで濃縮したのちに大過剰のメタノールで再沈して得られる粘ちょうな液状物を７０℃で一晩真空乾燥させて、両末端ブロモ化ポリメチルアクリレートを得た。

（４）２Lの３つ口フラスコに、両末端ブロモ化ポリメチルアクリレート１７０ｇ、磁気撹拌子を仕込み十分に乾燥窒素で置換した。続いてスチレン１５２ｍｌを加えて両末端ブロモ化ポリメチルアクリレートを溶解させた。この溶液を４０℃に昇温し、別途調製した、塩化銅（I）０．５８６ｍｇ（５．９２mmol）、塩化銅（II）０．２３９ｍｇ（１．７８mmol）、Ｍｅ6-ＴＲＥＮのアセトニトリル溶液（濃度０．３mol／Ｌ）２９．６ｍｌ（Ｍｅ6-ＴＲＥＮとして８．８９mmol）の混合物を加えて重合を開始した。

（５）８時間重合を行った後に、フラスコを氷水につけて重合溶液を冷却し重合を停止した。重合停止時の重合率は１０％、数平均分子量Ｍｎは７２０００、分子量分布Ｍｗn／Ｍｎ=１．３１であった。

（６）得られた重合溶液を大過剰のメタノールに再沈し、室温で乾燥した後にトルエンに再溶解、水洗を繰り返して残存触媒を除いた後に、大過剰のメタノールで再沈して得られる固体を７０℃で一晩乾燥させた。

（７）以上のようにして、重合体ブロック（Ｐａ）がポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、重合体ブロック（Ｐｂ）がポリスチレン（ＰＳｔ）である共重合体（Ｐ−１）を得た。１Ｈ−ＮＭＲ測定を行ったところ、共重合体（Ｐ−１）中のＰＳｔ含量は４６％、ＰＭＡ含量は５４％であった。

≪参考例２≫ エチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）
イミド（イオン液体）の製造
使用した材料について、リチウムビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミドは東京化成工業社製のものをそのまま用いた。シクロヘキサンはキシダ化学社製のものをそのまま用いた。その他の材料については、目的に応じて精製を行い使用した。

（１）５００ｍＬのセパラブルフラスコに、攪拌翼を取り付けたメカニカルスターラー、三方コック、冷却管を取り付けた。ここにシクロヘキサン２５０ｍＬ、１−メチルイミダゾール５０ｍＬ（０．５８mol）を仕込んだ。１−メチルイミダゾールはシクロヘキサンには完全に溶解せず、二相に分離した状態であった。この液を攪拌しながら、室温でブロモエタン１３０ｍＬ（１．７４mol）を１時間かけて滴下した。滴下終了後、８０℃まで加熱し２４時間還流を行った。反応の進行とともに、白色固体が析出した。

（２）得られた懸濁液について、過剰のブロモエタン、シクロヘキサンを減圧留去して得られる白色固体を酢酸エチル／イソプロパノール混合溶媒（１／１ｖ／ｖ）から再結晶させて精製した。得られた結晶をろ別、ｎ−ヘキサンで洗浄し、５０℃で一晩真空乾燥させた。収量９１ｇ、収率８３％であった。得られた白色固体の１Ｈ−ＮＭＲ測定から、目的の３−エチル−1−メチルイミダゾリウムブロマイド（ＥＭＩＢｒ）が生成したことを確認した。

（３）上記で得られたＥＭＩＢｒ４５ｇ（２３６mmol）を攪拌翼、メカニカルスターラー、三方コックを取り付けた５００ｍＬのセパラブルフラスコに仕込んだ。ここに蒸留水１２０ｍＬを仕込み、ＥＭＩＢｒを完全に溶解させた。

（４）リチウム（ビストリフルオロメタンスルホニル）イミド６８ｇ（２３６mmol）を蒸留水２４０ｍＬに溶解させた水溶液を作製した。この水溶液を上記のＥＭＩＢｒ水溶液に攪拌しながら滴下した。滴下終了後、７０℃で１時間反応を継続した。反応液は二相に分離していた。

（５）得られた二相の下相を抜き出し、塩化メチレンで希釈し、蒸留水で３回洗浄した。洗浄後、８０℃で３時間減圧留去を行い、塩化メチレン、及び一部の水分を除去した。得られた無色透明の液体を１２０℃で３日間真空乾燥することで、系内の水を完全に除去した。収量６１ｇ、収率６７％であった。得られた無色透明液体の１Ｈ−ＮＭＲ測定から、目的の３−エチルー1−メチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＥＭＩＴＦＳＩ）が生成していることを確認した。

≪参考例３≫ ポリスチレン−ｂ−ポリメチルアクリレート−ｂ−ポリスチレン共重合体
（Ｐ−１）を用いた非水型高分子固体電解質（Ｅ−１）の製造
共重合体（Ｐ−１）をテトラヒドロフランに完全に溶解させた。この溶液にＥＭＩＴＦＳＩを所定量加え均一な溶液を得た。この溶液をガラス上に広げ乾燥させた。得られた透明、柔軟な固体を５０℃で真空乾燥して非水系高分子固体電解質（Ｅ−１〜Ｅ−３）を得た。

≪参考例４≫ ウレタンフィルムの製造
高分子ポリオール（クラレ社製「クラレポリオールＡ−１０１０」（商品名）：ＰＯＨ−１）、鎖伸長剤として１，４ブタンジオール：ＢＤ（和光純薬社製）および４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート：ＭＤＩ（和光純薬社製）を、ＰＯＨ−１／ＢＤ／ＭＤＩのモル比が１．０／１．８／２．８（窒素原子含有率は４．２重量％）で、かつこれらの合計供給量が２００ｇ／分になるように定量ポンプにより同軸方向に回転する二軸スクリュー型押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６）に連続的に供給して、連続溶融重合を行った。このとき前記押出機の加熱ゾーンを前部、中間部および後部の３つの帯域に分け、前部の温度を９０〜２２０℃、中間部の温度を２６０℃、後部の温度を２２０℃に設定した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状で水中に連続的に押し出し、次いでペレタイザーで切断し、このペレットを８０℃で４時間乾燥した。得られたペレットを、Ｔダイ型押出成形機を用いて厚さ１００μｍのフィルム状に成形した。

≪参考例５≫ ＰＥＴを基材とした透明な電極の製造
中井工業社製透明導電膜メタフォースをそのまま使用した。

≪参考例６≫ ウレタンを基材とした透明な電極の製造
参考例４に記載の方法で製造したウレタンフィルム上に蒸着法によりITOを蒸着することで、ウレタンフィルムを基材にした透明な電極を得た。

≪参考例７≫非水系高分子固体電解質と一対の透明な電極からなる可撓性素子の製造
非水系高分子固体電解質の両面を透明な電極で挟み、１３０℃で熱プレスすることで、電極非水系高分子固体電解質膜−電極の構成で積層された可撓性素子を得た。

≪比較参考例１≫ ＡＴＯを塗工した透明電極の製造
厚み１００μｍの東洋紡社製ＰＥＴフィルム「Ｅ５０００」に、ジェムコ社製スズ−アンチモン系酸化物（ＡＴＯ）水系塗料「ＴＷＵ−１」を、インクジェット印刷法により塗工した。

≪実施例１〜８≫ 非水系高分子固体電解質と透明な対電極からなる可撓性素子
参考例に従い作製した非水系高分子固体電解質および透明な電極の組成比を表１、表２に示す。

≪比較例１〜５≫ 非水系高分子固体電解質と透明な対電極からなる可撓性素子
参考例、ならびに比較参考例に従い作製した非水系高分子固体電解質および電極の組成比を表３、表４に示す。

≪測定≫
電極（Ｆ−１）、（Ｆ−３）〜（Ｆ−５）の電極を用いた透明な可撓性素子（実施例１〜８）の表面抵抗を測定した。また、非水系高分子固体電解質（Ｅ−１）、（Ｅ−３）についてイオン伝導度の測定を行った。さらに、実施例１〜８で製造した非水系高分子固体電解質と透明な対電極からなる可撓性素子における静電容量、Ｓ／Ｎ比、全光線透過率を測定した。その結果を表５に示す。

電極（Ｆ−１）、（Ｆ−３）〜（Ｆ−５）の透明な電極を用いた可撓性素子（比較例１〜５）の表面抵抗測定を行った。また、非水系高分子固体電解質（Ｅ−１）、（Ｅ−３）についてイオン伝導度の測定を行った。さらに、比較例１〜５で製造した非水系高分子固体電解質と一対の透明な電極からなる可撓性素子における静電容量、Ｓ／Ｎ比、全光線透過率を測定した。以上の結果を表５に示す。

実施例１〜８は、いずれも電極の表面抵抗が１０００Ω／□以下で、高分子電解質のイオン伝導度が１×１０−７Ｓ／ｃｍ以上１×１０−１Ｓ／ｃｍ未満の範囲に含まれるものであり、可撓性素子の全光線透過率が７０％以上のものである。一般的に、S／N比が１０以上のときに、変形センサとして機能するのに十分な応答感度であることが知られているが、上記範囲にある実施例１〜８はいずれもS／N比が１０以上であることから、透明な変形センサとして利用可能なものである。

これに対して、比較例１〜３では、電極の表面抵抗が１０００Ω／□を超えるものであるが、このときのS／N比は１０以下となり、変形センサとして機能する応答感度に達しなかった。また、比較例４、比較例５は、高分子電解質のイオン伝導度が１×１０−７Ｓ／ｃｍ未満のものであるが、このときのS／N比は１０以下となり、変形センサとして機能する応答感度に達していなかった。

以上の結果から、本可撓性素子は、透明であると同時に、変位に応じて高い感度での応答性を示すことから、透明な変形センサとして有効に利用できることがわかる。

本発明の可撓性素子は、変位を与えることで電圧が発生し、空気中でも実用的に満足し得る感度での応答性を示すことから、可撓性を有する透明な変形センサとして好適に使用できる。

本発明を適用する変形センサの起電力測定の構成図である。

符号の説明

１は変形センサ、３・４は銅製電極、６はデータロガー、１０は非水系高分子固体電解質、１１・１２は透明な電極。

Claims

ヘテロ原子を有する単量体単位を含む重合体または該重合体のブロックを含むブロック共重合体から選ばれ、イオン解離性基を含まない高分子成分と、イオン液体とを含有する非水系高分子固体電解質、および少なくとも一対の電極からなる可撓性素子であって、
該可撓性素子の全光線透過率が７０％以上であり、
該可撓性素子の変形によって起電力を生じることを特徴とする透明性を有する変形センサ。
該可撓性素子の電極が透明な可撓性フィルム上に金属、金属酸化物、金属硫化物、導電性炭化物、導電性高分子から選ばれる物質で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の透明性を有する変形センサ。
該金属酸化物が蒸着、スパッタ、または印刷により形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載の透明性を有する変形センサ。
該金属酸化物がインジウム錫酸化物であることを特徴とする請求項２に記載の透明性を有する変形センサ。
該電極の表面抵抗が最大でも１０００Ω/□であり、該可撓性素子の１ｃｍ^２あたりの静電容量が最大でも１０００ｍＦであることを特徴とする請求項１に記載の透明性を有する変形センサ。
該非水系高分子固体電解質のイオン伝導度が１×１０^−７Ｓ／ｃｍ以上で１×１０^−１Ｓ／ｃｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の透明性を有する変形センサ。
該高分子成分が、該イオン液体と非相溶である重合体ブロックを有する共重合体を構成成分として含み、該重合体が該イオン液体によって含浸された状態にある、請求項１に記載の透明性を有する変形センサ。
該高分子成分が、該イオン液体と相溶である重合体ブロック及び該イオン液体と非相溶である重合体ブロックを有する共重合体を構成成分として含み、該共重合体が該イオン液体によって含浸された状態にある、請求項１に記載の透明性を有する変形センサ。