JP2015165736A - Actuator and manufacturing method of the same - Google Patents

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actuator
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大竹 俊裕
Toshihiro Otake
俊裕 大竹
木村 睦
Mutsumi Kimura
睦 木村
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Shinshu University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an actuator excellent in durability and excellent in adhesion between a deformable material and an electrode.SOLUTION: An actuator 100 includes: a conductive films 13, 14 composed of a metal material; and a deformable material layer 15, provided on the conductive films 13, 14, composed of a material containing a stimulant responsive compound that deforms a molecular structure by an oxidation reduction reaction. The metal material and the stimulant responsive compound are bonded by a covalent bond. The conductive films 13, 14 are preferably composed of Au.

Description

本発明は、アクチュエーターおよびアクチュエーターの製造方法に関する。   The present invention relates to an actuator and a method for manufacturing the actuator.

近年、医療分野やマイクロマシン分野等において、小型のアクチュエーターの必要性が高まっている。   In recent years, the need for small actuators has increased in the medical field, the micromachine field, and the like.

このような小型のアクチュエーターは、小型であるとともに、低電圧で駆動することが求められている。このような低電圧化を実現するために種々の試みが行われている(例えば、特許文献1参照)。   Such a small actuator is required to be small and to be driven at a low voltage. Various attempts have been made to achieve such a low voltage (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、従来のアクチュエーターでは、電圧の印加により変形する変形材料(刺激応答性化合物)と電極との密着性が不十分であり、アクチュエーターの変形に伴い、変形材料(刺激応答性化合物)と電極との間に剥離が生じる等の問題があった。このような問題は、アクチュエーターの変形量を大きくした場合により顕著に発生していた。   However, in the conventional actuator, the adhesiveness between the deformable material (stimulus responsive compound) that deforms when a voltage is applied and the electrode is insufficient, and along with the deformation of the actuator, the deformable material (stimulus responsive compound) and the electrode There was a problem that peeling occurred between the two. Such a problem occurred more remarkably when the amount of deformation of the actuator was increased.

特開2011−162473号公報JP 2011-162473 A

本発明の目的は、変形材料と電極との密着性に優れ、耐久性に優れたアクチュエーターを提供すること、また、変形材料と電極との密着性に優れ、耐久性に優れたアクチュエーターを生産性良く製造することができるアクチュエーターの製造方法を提供することにある。   The object of the present invention is to provide an actuator having excellent adhesion between the deformable material and the electrode and excellent in durability, and producing an actuator excellent in adhesion between the deformable material and the electrode and excellent in durability. An object of the present invention is to provide an actuator manufacturing method that can be manufactured well.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のアクチュエーターは、金属材料で構成された導電性膜と、
前記導電性膜上に設けられ、酸化還元反応によって分子構造が変形する刺激応答性化合物を含む材料で構成された変形材料層とを有し、
前記金属材料と前記刺激応答性化合物とが共有結合で結合していることを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The actuator of the present invention includes a conductive film made of a metal material,
A deformable material layer provided on the conductive film and made of a material containing a stimulus-responsive compound whose molecular structure is deformed by an oxidation-reduction reaction;
The metal material and the stimulus-responsive compound are bonded by a covalent bond.

これにより、変形材料と電極(導電性膜)との密着性に優れ、耐久性に優れたアクチュエーターを提供することができる。   Thereby, the actuator excellent in the adhesiveness of a deformable material and an electrode (conductive film) and excellent in durability can be provided.

本発明のアクチュエーターでは、前記導電性膜は、Auで構成されたものであることが好ましい。   In the actuator of the present invention, it is preferable that the conductive film is composed of Au.

これにより、導電性膜の導電性、および、変形材料と導電性膜との密着性を、より高いレベルで両立することができる。また、Auは比較的化学的安定性に優れる材料であるため、アクチュエーターにおいて優れた導電性を長期間にわたって安定的に保持することができる一方で、アクチュエーターの製造時においては刺激応答性化合物との間に共有結合を形成するための、前処理としての化学修飾を好適に行うことができる材料である。したがって、アクチュエーターの信頼性、耐久性を特に優れたものとしつつ、アクチュエーターの生産性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the conductivity of the conductive film and the adhesion between the deformable material and the conductive film can be made compatible at a higher level. In addition, since Au is a material that is relatively excellent in chemical stability, it can stably maintain excellent electrical conductivity in the actuator for a long period of time, while at the time of manufacturing the actuator, it can be used as a stimulus-responsive compound. It is a material that can be suitably subjected to chemical modification as a pretreatment for forming a covalent bond therebetween. Therefore, it is possible to make the actuator productivity particularly excellent while making the actuator reliability and durability particularly excellent.

本発明のアクチュエーターでは、前記金属材料は、末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物による表面処理によって、前記刺激応答性化合物と結合していることが好ましい。   In the actuator of the present invention, it is preferable that the metal material is bonded to the stimulus-responsive compound by a surface treatment with a compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at a terminal.

これにより、導電性膜の化学的安定性を特に優れたものとすることができ、アクチュエーターの耐久性を特に優れたものとすることができる。特に、酸素や水に対する耐久性を特に優れたものとすることができ、アクチュエーターの信頼性を特に優れたものとすることができる。また、アクチュエーターの製造時においては、簡便、温和な条件(例えば、室温環境下で、化学修飾剤を含む液体を導電性膜に付与するという条件)で、高い反応性で金属材料と化学修飾剤とを反応させることができ、アクチュエーターの生産性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the chemical stability of the conductive film can be made particularly excellent, and the durability of the actuator can be made particularly excellent. In particular, durability against oxygen and water can be made particularly excellent, and the reliability of the actuator can be made particularly excellent. In addition, when manufacturing an actuator, a metal material and a chemical modifier with high reactivity under simple and mild conditions (for example, a condition that a liquid containing a chemical modifier is applied to a conductive film in a room temperature environment). And the actuator productivity can be made particularly excellent.

本発明のアクチュエーターでは、前記金属材料と前記刺激応答性化合物とは、ポリシロキサン構造を有する化学構造を介して結合していることが好ましい。   In the actuator of the present invention, it is preferable that the metal material and the stimulus-responsive compound are bonded via a chemical structure having a polysiloxane structure.

これにより、金属材料と刺激応答性化合物との間に他の化学構造が介在することなく、これらが直接結合する場合に比べて、変形の自由度が高まるため、変形量、変形速度を向上させ、滑らかな変形を実現する上で有利である。また、ポリシロキサン構造は化学的安定性に優れているため、アクチュエーターの信頼性、耐久性を向上させる上でも有利である。   This increases the degree of freedom of deformation compared to the case where they are directly bonded without any other chemical structure between the metal material and the stimulus-responsive compound. This is advantageous in realizing smooth deformation. In addition, since the polysiloxane structure is excellent in chemical stability, it is advantageous for improving the reliability and durability of the actuator.

本発明のアクチュエーターでは、前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第1の基と、前記結合の他端に位置する第2の基とを有するユニットAと、
前記第1の基の第1の結合部位に配置された第1のユニットBと、
前記第2の基の第2の結合部位に配置された第2のユニットBと、
前記共有結合の形成の反応に関与する反応部に連結する第1のユニットCと、
前記共有結合の形成の反応に関与する反応部に連結する第2のユニットCとを有し、
前記第1のユニットBと前記第2のユニットBとが、還元反応によって結合するものであることが好ましい。
In the actuator of the present invention, the stimulus-responsive compound has a bond that functions as a rotation axis, and a first group located at one end of the bond and a second group located at the other end of the bond. A unit A having
A first unit B disposed at a first binding site of the first group;
A second unit B disposed at a second binding site of the second group;
A first unit C coupled to a reaction part involved in the reaction of formation of the covalent bond;
A second unit C connected to a reaction part involved in the reaction for forming the covalent bond,
It is preferable that the first unit B and the second unit B are bonded by a reduction reaction.

これにより、より速くかつより円滑な変形(変位)が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。   As a result, faster and smoother deformation (displacement) is possible, and driving is performed at a lower voltage.

本発明のアクチュエーターでは、前記第1のユニットCおよび前記第2のユニットCは、芳香族性を有する環構造を含むものであることが好ましい。   In the actuator of the present invention, it is preferable that the first unit C and the second unit C include a ring structure having aromaticity.

これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性をより優れたものとすることができる。また、刺激応答性化合物の製造時において、変形部(酸化還元反応により変形する部位)と反応部(前記共有結合の形成の反応に関与する部位)とを容易に結合することができる。また、酸化還元反応の際に、立体障害(回転障壁)が生じるのをより効果的に抑制することができる。その結果、刺激応答性化合物の運動速度がより速くなる。   Thereby, the chemical stability of the stimulus-responsive compound can be further improved. Further, at the time of producing the stimuli-responsive compound, the deformable part (site deformed by the redox reaction) and the reactive part (site involved in the reaction for forming the covalent bond) can be easily combined. In addition, it is possible to more effectively suppress steric hindrance (rotation barrier) during the redox reaction. As a result, the speed of movement of the stimulus-responsive compound is increased.

本発明のアクチュエーターでは、前記第1のユニットCは、前記第1の基の第3の結合部位に配置されたものであり、
前記第2のユニットCは、前記第2の基の第4の結合部位に配置されたものであることが好ましい。
In the actuator of the present invention, the first unit C is arranged at a third binding site of the first group,
The second unit C is preferably arranged at the fourth binding site of the second group.

これにより、共有結合により結合された構造と、ユニットAおよびユニットBとが、接近しすぎることによる立体障害によって、刺激応答性化合物の酸化還元反応が阻害されることをより効果的に防止することができる。その結果、刺激応答性化合物の応答速度を特に速いものとすることができ、また、アクチュエーターの駆動電圧をより低いものとすることが可能となる。   This more effectively prevents the redox reaction of the stimuli-responsive compound from being inhibited by steric hindrance caused by too close proximity between the structure bound by the covalent bond and the unit A and unit B. Can do. As a result, the response speed of the stimulus-responsive compound can be made particularly fast, and the actuator drive voltage can be made lower.

本発明のアクチュエーターでは、前記導電性膜の前記変形材料層に対向する面とは反対側の面に、可撓性を有する基材が設けられていることが好ましい。   In the actuator of the present invention, it is preferable that a flexible base material is provided on the surface of the conductive film opposite to the surface facing the deformable material layer.

これにより、アクチュエーターの耐荷重特性を特に優れたものとすることができ、アクチュエーターに不本意な座屈が生じることを効果的に防止することができる。   As a result, the load bearing characteristics of the actuator can be made particularly excellent, and unintentional buckling of the actuator can be effectively prevented.

本発明のアクチュエーターでは、前記基材は、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレートのうち少なくとも一方を含む材料で構成されたものであることが好ましい。   In the actuator of the present invention, it is preferable that the base material is made of a material containing at least one of polyvinylidene fluoride and polyethylene terephthalate.

これにより、柔軟性を特に優れたものとし、変形量をより大きいものとすることができる。   Thereby, flexibility can be made particularly excellent and the amount of deformation can be made larger.

本発明のアクチュエーターでは、前記基材は、液晶エラストマーを含む材料で構成されたものであることが好ましい。   In the actuator of the present invention, it is preferable that the substrate is made of a material containing a liquid crystal elastomer.

これにより、アクチュエーターが湾曲した状態から湾曲していない状態に移行する時間を効果的に短縮することができ、アクチュエーターの動作性が特に優れたものとなる。また、特定の方向への変形性(変形のし易さ)を特に優れたものとすることができ、不本意な方向への変形をより効果的に防止することができる。   As a result, it is possible to effectively shorten the time required for the actuator to transition from the curved state to the non-curved state, and the operability of the actuator becomes particularly excellent. Further, the deformability in a specific direction (ease of deformation) can be made particularly excellent, and the deformation in an unintended direction can be more effectively prevented.

本発明のアクチュエーターの製造方法は、金属材料で構成された導電性膜に対し化学修飾を施す化学修飾工程と、
前記導電性膜の前記化学修飾が施された面上に、酸化還元反応によって分子構造が変形する刺激応答性化合物を含む材料を付与する変形材料付与工程と、
前記化学修飾が施された前記金属材料と、前記刺激応答性化合物とを反応させることにより、前記金属材料と前記刺激応答性化合物との間に共有結合を形成する共有結合形成工程とを有することを特徴とする。
The actuator manufacturing method of the present invention includes a chemical modification step of chemically modifying a conductive film made of a metal material,
A deformable material applying step of applying a material containing a stimulus-responsive compound whose molecular structure is deformed by an oxidation-reduction reaction on the surface of the conductive film subjected to the chemical modification;
A covalent bond forming step of forming a covalent bond between the metal material and the stimulus responsive compound by reacting the metal material subjected to the chemical modification with the stimulus responsive compound. It is characterized by.

これにより、変形材料と電極との密着性に優れ、耐久性に優れたアクチュエーターを生産性良く製造することができるアクチュエーターの製造方法を提供することができる。   Thereby, it is possible to provide an actuator manufacturing method capable of manufacturing an actuator excellent in adhesion between the deformable material and the electrode and excellent in durability with high productivity.

本発明のアクチュエーターの製造方法では、前記刺激応答性化合物として、ビニル基と(メタ)アクリロイル基とのうちの少なくとも一方の官能基を有する化合物を用いることが好ましい。   In the actuator manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a compound having at least one functional group of a vinyl group and a (meth) acryloyl group as the stimulus-responsive compound.

これにより、前記共有結合の化学的安定性を特に優れたものとすることができ、変形材料層と導電性膜との密着性を特に優れたものとし、アクチュエーターの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、アクチュエーターの製造時においては、共有結合を形成するための反応の効率を特に優れたものとすることができ、短時間で目的の反応を進行させることができ、アクチュエーターの生産性を優れたものとすることができるとともに、反応生成物の収率を高め、変形材料層と導電性膜との密着性を特に優れたものとし、アクチュエーターの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the chemical stability of the covalent bond can be made particularly excellent, the adhesion between the deformable material layer and the conductive film is made particularly excellent, and the durability and reliability of the actuator are particularly excellent. Can be. In addition, when manufacturing the actuator, the reaction efficiency for forming the covalent bond can be made particularly excellent, the target reaction can be advanced in a short time, and the actuator productivity is excellent. In addition to improving the yield of the reaction product, the adhesion between the deformable material layer and the conductive film is particularly excellent, and the durability and reliability of the actuator are particularly excellent. Can do.

本発明のアクチュエーターの製造方法では、前記化学修飾工程では、前記金属材料に対し、末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物を用いた処理を施すことが好ましい。   In the actuator manufacturing method of the present invention, in the chemical modification step, the metal material is preferably treated with a compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at the terminal.

これにより、変形材料層と導電性膜との密着性を特に優れたものとし、アクチュエーターの耐久性を特に優れたものとすることができる。また、簡便、温和な条件(例えば、室温環境下で、化学修飾剤を含む液体を導電性膜に付与するという条件)で、高い反応性で金属材料と化学修飾剤とを反応させることができる。その結果、最終的に得られるアクチュエーターの生産性を特に優れたものとすることができるとともに、アクチュエーターにおける導電性膜と変形材料層との結合力を特に優れたものとすることできる。   Thereby, the adhesion between the deformable material layer and the conductive film can be made particularly excellent, and the durability of the actuator can be made particularly excellent. In addition, the metal material and the chemical modifier can be reacted with high reactivity under simple and mild conditions (for example, a condition that a liquid containing the chemical modifier is applied to the conductive film in a room temperature environment). . As a result, the productivity of the finally obtained actuator can be made particularly excellent, and the bonding force between the conductive film and the deformable material layer in the actuator can be made particularly excellent.

本発明のアクチュエーターの製造方法では、前記共有結合形成工程において、前記刺激応答性化合物とともに、ポリシロキサン結合を有する化合物を、前記化学修飾が施された前記金属材料と反応させることが好ましい。   In the actuator manufacturing method of the present invention, in the covalent bond forming step, it is preferable that a compound having a polysiloxane bond is reacted with the metal material subjected to the chemical modification together with the stimulus-responsive compound.

これにより、より効率よく、ポリシロキサン構造を有する化学構造を介して金属材料と刺激応答性化合物とを共有結合により結合することができ、変形の自由度が特に高く、変形量、変形速度が特に優れ、より滑らかな変形が可能なアクチュエーターを得ることができる。また、ポリシロキサン構造は化学的安定性に優れているため、アクチュエーターの信頼性、耐久性を向上させる上でも有利である。また、ポリシロキサン結合を有さないシロキサン化合物を用いることもできるが、ポリシロキサン結合を有する化合物を用いることにより、アクチュエーターの生産性を特に優れたものとすることができる。   As a result, the metal material and the stimuli-responsive compound can be bonded by a covalent bond through a chemical structure having a polysiloxane structure, and the degree of freedom of deformation is particularly high, and the amount of deformation and the speed of deformation are particularly high. An excellent actuator capable of smoother deformation can be obtained. In addition, since the polysiloxane structure is excellent in chemical stability, it is advantageous for improving the reliability and durability of the actuator. Moreover, although the siloxane compound which does not have a polysiloxane bond can also be used, the productivity of an actuator can be made especially excellent by using the compound which has a polysiloxane bond.

本発明のアクチュエーターの製造方法では、前記ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンを構成成分として含む高分子を用いることが好ましい。   In the actuator manufacturing method of the present invention, it is preferable to use a polymer containing methylhydrosiloxane as a constituent component as the compound having a polysiloxane bond.

これにより、刺激応答性化合物が、ビニル基と(メタ)アクリロイル基とのうちの少なくとも一方の官能基を有する化合物である場合に、ビニル基、(メタ)アクリロイル基がSiH基と効率よく反応することにより、強固な結合を形成することができるとともに、ポリシロキサン結合を有する化合物と導電性膜を構成する金属材料との間に強固な結合を容易に形成することができる。したがって、容易かつ確実に、アクチュエーターの耐久性等を特に優れたものとすることができる。   Thereby, when the stimulus-responsive compound is a compound having at least one functional group of a vinyl group and a (meth) acryloyl group, the vinyl group and the (meth) acryloyl group efficiently react with the SiH group. Accordingly, a strong bond can be formed, and a strong bond can be easily formed between the compound having a polysiloxane bond and the metal material constituting the conductive film. Therefore, the durability of the actuator can be made particularly excellent easily and reliably.

本発明のアクチュエーターの製造方法では、前記ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンのホモポリマーを用いることが好ましい。   In the method for producing an actuator of the present invention, it is preferable to use a methylhydrosiloxane homopolymer as the compound having a polysiloxane bond.

これにより、ポリシロキサン結合を有する化合物中における、刺激応答性化合物や金属材料との反応点が多く存在するものとなる。そのため、アクチュエーターの耐久性等をさらに優れたものとすることができる。また、架橋成分として機能する刺激応答性化合物の配合比を調整することにより、刺激応答性化合物およびポリシロキサン結合を有する化合物(主鎖を構成する成分)を構成成分として含む高分子中における架橋度を容易かつ確実に調整することができる。   Thereby, many reaction points with the stimulus-responsive compound and the metal material exist in the compound having a polysiloxane bond. Therefore, the durability of the actuator can be further improved. In addition, by adjusting the compounding ratio of the stimulus-responsive compound functioning as a crosslinking component, the degree of crosslinking in the polymer containing the stimulus-responsive compound and the compound having a polysiloxane bond (component constituting the main chain) as constituent components Can be adjusted easily and reliably.

本発明のアクチュエーターの製造方法では、前記ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとを構成成分として含むコポリマーを用いることが好ましい。   In the method for producing an actuator of the present invention, it is preferable to use a copolymer containing methylhydrosiloxane and dimethylhydrosiloxane as components as the compound having a polysiloxane bond.

これにより、最終的に得られるアクチュエーターの硬度、柔軟性を最適なものとすることができる。また、アクチュエーターの製造後に、ポリシロキサン結合を有する化合物のSiH基(反応性官能基)が不本意に残存してしまうことをより確実に防止することができ、アクチュエーターの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、本工程後に、ポリシロキサン結合を有する化合物の反応性官能基が不本意に残存してしまった場合に必要な後処理(反応性の高い部位を失活させるための後処理)を省略または簡略化することができるため、アクチュエーターの生産性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the hardness and flexibility of the actuator finally obtained can be optimized. Moreover, it is possible to more reliably prevent the SiH group (reactive functional group) of the compound having a polysiloxane bond from remaining unintentionally after the manufacture of the actuator, and the durability and reliability of the actuator are particularly improved. It can be excellent. Further, after this step, the post-treatment (post-treatment for deactivating highly reactive sites) required when the reactive functional group of the compound having a polysiloxane bond remains unintentionally or Since it can be simplified, the productivity of the actuator can be made particularly excellent.

本発明のアクチュエーターの好適な実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically suitable embodiment of the actuator of this invention. 本発明のアクチュエーターの好適な実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically suitable embodiment of the actuator of this invention. 刺激応答性化合物の一例についての、酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the molecular structure before and behind oxidation-reduction reaction about an example of a stimulus responsive compound. 本発明のアクチュエーターの他の実施形態を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically other embodiment of the actuator of this invention.

以下、添付する図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細な説明をする。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

まず、本発明のアクチュエーターについて説明する。
《アクチュエーター》
ところで、近年、医療分野やマイクロマシン分野等において、小型のアクチュエーターの必要性が高まっている。
First, the actuator of the present invention will be described.
<Actuator>
By the way, in recent years, the need for a small actuator is increasing in the medical field, the micromachine field, and the like.

このような小型のアクチュエーターは、小型であるとともに、低電圧で駆動することが求められている。このような低電圧化を実現するために種々の試みが行われている。   Such a small actuator is required to be small and to be driven at a low voltage. Various attempts have been made to realize such a low voltage.

しかしながら、従来のアクチュエーターでは、電圧の印加により変形する変形材料(刺激応答性化合物)と電極との密着性が不十分であり、アクチュエーターの変形に伴い、変形材料(刺激応答性化合物)と電極との間に剥離が生じる等の問題があった。このような問題は、アクチュエーターの変形量を大きくした場合により顕著に発生していた。   However, in the conventional actuator, the adhesiveness between the deformable material (stimulus responsive compound) that deforms when a voltage is applied and the electrode is insufficient, and along with the deformation of the actuator, the deformable material (stimulus responsive compound) and the electrode There was a problem that peeling occurred between the two. Such a problem occurred more remarkably when the amount of deformation of the actuator was increased.

このような問題を解決する目的で、本発明者は鋭意研究を行った結果、本発明に至った。   In order to solve such a problem, the present inventor conducted intensive research, and as a result, reached the present invention.

すなわち、本発明のアクチュエーターは、金属材料で構成された導電性膜と、前記導電性膜上に設けられ、酸化還元反応によって分子構造が変形する刺激応答性化合物を含む材料(変形材料)で構成された変形材料層とを有し、前記金属材料と前記刺激応答性化合物とが共有結合で結合していることを特徴とする。このような構成により、変形材料(変形材料層)と電極(導電性膜)との密着性に優れ、耐久性に優れたアクチュエーターを提供することができる。なお、本発明において、「前記金属材料と前記刺激応答性化合物とが共有結合で結合している」ことに関しては、金属材料と刺激応答性化合物とが直接共有結合によって結合している場合に加え、金属材料と刺激応答性化合物との間に他の原子または原子団が介在しており、全体としてこれらが共有結合によって結合している場合をも含むものとする。言い換えると、共有結合以外の化学結合(例えば、水素結合を含む分子間力による結合、イオン結合等)を除外した場合であっても、金属材料と刺激応答性化合物との間に、少なくとも1個の他の原子が介在しているか否かにかかわらず、原子間に形成されたすくなくとも1つの共有結合によって金属材料と刺激応答性化合物とが結合していればよい。   That is, the actuator of the present invention is composed of a conductive film made of a metal material, and a material (deformable material) including a stimulus-responsive compound that is provided on the conductive film and whose molecular structure is deformed by an oxidation-reduction reaction. And the metal material and the stimulus-responsive compound are bonded by a covalent bond. With such a configuration, it is possible to provide an actuator having excellent durability and excellent adhesion between the deformable material (deformable material layer) and the electrode (conductive film). In the present invention, “the metal material and the stimulus-responsive compound are bound by a covalent bond” refers to the case where the metal material and the stimulus-responsive compound are directly bound by a covalent bond. In addition, it includes a case where another atom or atomic group is interposed between the metal material and the stimulus-responsive compound and these are bonded by a covalent bond as a whole. In other words, even when chemical bonds other than covalent bonds (for example, bonds by intermolecular forces including hydrogen bonds, ionic bonds, etc.) are excluded, at least one is present between the metal material and the stimulus-responsive compound. Regardless of whether other atoms are present or not, it is sufficient that the metal material and the stimulus-responsive compound are bonded by at least one covalent bond formed between the atoms.

図1、図2は、本発明のアクチュエーターの好適な実施形態を模式的に示す断面図、図3は、刺激応答性化合物の一例についての、酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。   1 and 2 are cross-sectional views schematically showing a preferred embodiment of the actuator of the present invention, and FIG. 3 is a diagram for explaining the molecular structure before and after the oxidation-reduction reaction for an example of a stimulus-responsive compound. It is.

図1、図2に示すように、本実施形態のアクチュエーター100は、第1の基材11と、第1の基材11の表面に設けられた第1の導電性膜(第1の電極)13と、第2の基材12と、第2の基材12の表面に設けられた第2の導電性膜(第2の電極)14と、第1の導電性膜13および第2の導電性膜14で挟持された変形材料層15とを有している。そして、駆動装置200は、アクチュエーター100と、直流の電源22と、アクチュエーター100への通電・切電を選択するスイッチ21とで構成されており、アクチュエーター100は、スイッチ21を介して、電源22に接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the actuator 100 of the present embodiment includes a first base material 11 and a first conductive film (first electrode) provided on the surface of the first base material 11. 13, the second base 12, the second conductive film (second electrode) 14 provided on the surface of the second base 12, the first conductive film 13 and the second conductive And a deformable material layer 15 sandwiched between the conductive films 14. The driving device 200 includes an actuator 100, a DC power supply 22, and a switch 21 that selects energization / cutoff of the actuator 100. The actuator 100 is connected to the power supply 22 via the switch 21. It is connected.

図1に示す構成では、スイッチ21を介して、第1の導電性膜(第1の電極)13が正極となるように電源22に接続されており、第2の導電性膜(第2の電極)14が負極となるように電源22に接続されている。他方、図2に示す構成では、スイッチ21を介して、第1の導電性膜(第1の電極)13が負極となるように電源22に接続されており、第2の導電性膜(第2の電極)14が正極となるように電源22に接続されている。   In the configuration shown in FIG. 1, the first conductive film (first electrode) 13 is connected to the power source 22 via the switch 21 so as to be a positive electrode, and the second conductive film (second electrode) Electrode) 14 is connected to a power source 22 so as to be a negative electrode. On the other hand, in the configuration shown in FIG. 2, the first conductive film (first electrode) 13 is connected to the power source 22 via the switch 21 so as to be a negative electrode, and the second conductive film (first electrode) 2 electrode) 14 is connected to a power source 22 so as to be a positive electrode.

以下、アクチュエーター100の構成について詳細に説明する。
≪基材(第1の基材、第2の基材)≫
第1の基材11は、第1の導電性膜13を保持する機能を有している。第2の基材12は、第2の導電性膜14を保持する機能を有している。第1の基材11、第2の基材12は、いずれも、可撓性を有するものである。
Hereinafter, the configuration of the actuator 100 will be described in detail.
<< Base material (first base material, second base material) >>
The first base material 11 has a function of holding the first conductive film 13. The second substrate 12 has a function of holding the second conductive film 14. Both the first base material 11 and the second base material 12 have flexibility.

このような基材(第1の基材11、第2の基材12)を有することにより、アクチュエーター100の耐荷重特性を特に優れたものとすることができ、アクチュエーター100に不本意な座屈が生じることを効果的に防止することができる。   By having such base materials (the first base material 11 and the second base material 12), the load resistance characteristics of the actuator 100 can be made particularly excellent, and the actuator 100 is unwilling to buckle. Can be effectively prevented.

中でも、基材(第1の基材11、第2の基材12)がポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレートのうち少なくとも一方を含む材料で構成されたものである場合には、柔軟性を特に優れたものとし、変形量をより大きいものとすることができる。このような効果は、基材(第1の基材11、第2の基材12)がポリフッ化ビニリデンで構成されたものである場合により顕著に発揮される。   Especially, when the base material (the first base material 11 and the second base material 12) is made of a material containing at least one of polyvinylidene fluoride and polyethylene terephthalate, the flexibility is particularly excellent. The amount of deformation can be larger. Such an effect is remarkably exhibited when the base material (the first base material 11 and the second base material 12) is made of polyvinylidene fluoride.

また、基材(第1の基材11、第2の基材12)がエラストマーで構成されたものであると、アクチュエーター100が湾曲した状態から湾曲していない状態に移行する時間を効果的に短縮することができ、アクチュエーター100の動作性が特に優れたものとなる。   Moreover, when the base material (the first base material 11 and the second base material 12) is made of an elastomer, the time required for the actuator 100 to shift from a curved state to a non-curved state is effectively reduced. Therefore, the operability of the actuator 100 is particularly excellent.

また、基材(第1の基材11、第2の基材12)が液晶エラストマーで構成されたものである場合には、アクチュエーター100全体としての変形についての異方性を高めることができ、所望の方向への変形をより確実に実現することができる。   Further, when the base material (the first base material 11, the second base material 12) is made of a liquid crystal elastomer, the anisotropy of the deformation of the actuator 100 as a whole can be increased, Deformation in a desired direction can be realized more reliably.

また、基材(第1の基材11、第2の基材12)は、全体にわたって均一な組成を有するものであってもよいし、組成の異なる部位を有するものであってもよい。例えば、基材(第1の基材11、第2の基材12)は、異なる組成の層を複数有する積層体であってもよいし、傾斜的に組成が変化する傾斜材料で構成されたものであってもよい。   Moreover, a base material (the 1st base material 11 and the 2nd base material 12) may have a uniform composition over the whole, and may have a site | part from which a composition differs. For example, the base material (the first base material 11 and the second base material 12) may be a laminated body having a plurality of layers having different compositions, or is composed of a gradient material whose composition changes in a gradient manner. It may be a thing.

本実施形態において、基材(第1の基材11、第2の基材12)は、シート状(膜状)をなすものである。これにより、アクチュエーター100の変形の異方性をより高いものとすることができる。   In the present embodiment, the base material (the first base material 11 and the second base material 12) has a sheet shape (film shape). Thereby, the anisotropy of deformation of the actuator 100 can be made higher.

基材(第1の基材11、第2の基材12)の厚さは、特に限定されないが、10μm以上500μm以下であるのが好ましい。これにより、アクチュエーター100をより低い電圧で駆動することができるものとしつつ、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。   The thickness of the base material (the first base material 11 and the second base material 12) is not particularly limited, but is preferably 10 μm or more and 500 μm or less. Thereby, the actuator 100 can be driven at a lower voltage, and the effects as described above can be more remarkably exhibited.

第1の基材11と第2の基材12とは、形状、厚さ、構成材料等の各種条件について、同一の条件のものであってもよいし、異なる条件のものであってもよい。   The first substrate 11 and the second substrate 12 may have the same or different conditions for various conditions such as shape, thickness, and constituent material. .

≪導電性膜(第1の導電性膜、第2の導電性膜)≫
導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)は、変形材料層15に電圧を印加する機能を有している。
<< Conductive film (first conductive film, second conductive film) >>
The conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) have a function of applying a voltage to the deformable material layer 15.

また、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)は、変形材料層15の変形に追従するために、湾曲性を備えている。   In addition, the conductive films (first conductive film 13 and second conductive film 14) are curved in order to follow the deformation of the deformable material layer 15.

導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)は、金属材料で構成されたものである。金属材料は、一般に、導電性有機材料等に比べて、導電性に優れるとともに、耐久性に優れている。その一方で、アクチュエーターの製造時においては、後に詳述するような表面処理(化学修飾)により、刺激応答性化合物との間での強固な共有結合を容易かつ確実に形成することができる。   The conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) are made of a metal material. In general, a metal material has excellent conductivity and durability as compared with a conductive organic material or the like. On the other hand, at the time of manufacturing the actuator, a strong covalent bond with the stimulus-responsive compound can be easily and reliably formed by surface treatment (chemical modification) as described in detail later.

導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)を構成する金属材料としては、例えば、各種単体金属や、各種合金等を用いることができる。   As a metal material constituting the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14), for example, various single metals, various alloys, and the like can be used.

中でも、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)がAuで構成されたものである場合、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)の導電性、および、変形材料と導電性膜との密着性を、より高いレベルで両立することができる。また、Auは比較的化学的安定性に優れる材料であるため、アクチュエーターにおいて優れた導電性を長期間にわたって安定的に保持することができる一方で、アクチュエーターの製造時においては刺激応答性化合物との間に共有結合を形成するための、前処理としての化学修飾を好適に行うことができる材料である。したがって、アクチュエーターの信頼性、耐久性を特に優れたものとしつつ、アクチュエーターの生産性を特に優れたものとすることができる。   In particular, when the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) are made of Au, the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film). The conductivity of the film 14) and the adhesion between the deformable material and the conductive film can be made compatible at a higher level. In addition, since Au is a material that is relatively excellent in chemical stability, it can stably maintain excellent electrical conductivity in the actuator for a long period of time, while at the time of manufacturing the actuator, it can be used as a stimulus-responsive compound. It is a material that can be suitably subjected to chemical modification as a pretreatment for forming a covalent bond therebetween. Therefore, it is possible to make the actuator productivity particularly excellent while making the actuator reliability and durability particularly excellent.

導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)を構成する金属材料は、化学修飾剤(表面処理剤)による化学修飾(表面処理)が施されたものであってもよい。これにより、変形材料と導電性膜との密着性を特に優れたものとし、アクチュエーター100の信頼性、耐久性を特に優れたものとすることができる。   The metal material constituting the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) has been subjected to chemical modification (surface treatment) with a chemical modifier (surface treatment agent). Also good. Thereby, the adhesiveness between the deformable material and the conductive film can be made particularly excellent, and the reliability and durability of the actuator 100 can be made particularly excellent.

金属材料の表面処理(化学修飾)は、各種化学修飾剤(表面処理剤)により行うことができるが、末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物によるものであるのが好ましい。   The surface treatment (chemical modification) of the metal material can be performed by various chemical modifiers (surface treatment agents), but it is preferable to use a compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at the terminal.

これにより、導電性膜の化学的安定性を特に優れたものとすることができ、アクチュエーター100の耐久性を特に優れたものとすることができる。特に、酸素や水に対する耐久性を特に優れたものとすることができ、アクチュエーター100の信頼性を特に優れたものとすることができる。また、アクチュエーター100の製造時においては、簡便、温和な条件(例えば、室温環境下で、化学修飾剤を含む液体を導電性膜に付与するという条件)で、高い反応性で金属材料と化学修飾剤とを反応させることができ、アクチュエーター100の生産性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the chemical stability of the conductive film can be made particularly excellent, and the durability of the actuator 100 can be made particularly excellent. In particular, durability against oxygen or water can be made particularly excellent, and the reliability of the actuator 100 can be made particularly excellent. In addition, when the actuator 100 is manufactured, the metal material is chemically modified with high reactivity under simple and mild conditions (for example, a condition that a liquid containing a chemical modifier is applied to the conductive film in a room temperature environment). Thus, the productivity of the actuator 100 can be made particularly excellent.

また、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)は、全体にわたって均一な組成を有するものであってもよいし、組成の異なる部位を有するものであってもよい。例えば、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)は、異なる組成の層を複数有する積層体であってもよいし、傾斜的に組成が変化する傾斜材料で構成されたものであってもよい。   In addition, the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) may have a uniform composition throughout or may have portions having different compositions. Good. For example, the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) may be a laminated body having a plurality of layers having different compositions, or may be a gradient material whose composition changes in a gradient manner. It may be configured.

導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)の厚さは、特に限定されないが、10nm以上100nm以下であるのが好ましい。これにより、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)と変形材料層15との密着性、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)と基材(第1の基材11、第2の基材12)との密着性や、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)の導電性を十分に優れたものとしつつ、アクチュエーター100の柔軟性を特に優れたものとすることができる。   The thicknesses of the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) are not particularly limited, but are preferably 10 nm or more and 100 nm or less. As a result, the adhesion between the conductive films (first conductive film 13 and second conductive film 14) and the deformable material layer 15, the conductive films (first conductive film 13 and second conductive film). Film 14) and the substrate (first substrate 11 and second substrate 12), and the conductivity of the conductive film (first conductive film 13 and second conductive film 14). The flexibility of the actuator 100 can be made particularly excellent while sufficiently improving the above.

第1の導電性膜13と第2の導電性膜14とは、厚さ、構成材料等の各種条件について、同一の条件のものであってもよいし、異なる条件のものであってもよい。   The first conductive film 13 and the second conductive film 14 may have the same or different conditions for various conditions such as thickness and constituent materials. .

導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)を構成する金属材料のうち少なくとも一部は、変形材料層15を構成する刺激応答性化合物と共有結合により結合している。これにより、変形材料層15と導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)との密着性に優れたものとすることができ、変形材料層15と導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)との間での不本意な剥離等を防止することができ、アクチュエーター100全体としての耐久性を優れたものとすることができる。金属材料と刺激応答性化合物とを繋ぐ共有結合の形態については、後に詳述する。   At least a part of the metal material constituting the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) is covalently bonded to the stimuli-responsive compound constituting the deformable material layer 15. Yes. Thereby, it can be made excellent in the adhesiveness of the deformation material layer 15 and a conductive film (the 1st conductive film 13, the 2nd conductive film 14), and the deformation material layer 15 and a conductive film Unintentional peeling between the first conductive film 13 and the second conductive film 14 can be prevented, and the durability of the actuator 100 as a whole can be made excellent. . The form of the covalent bond that connects the metal material and the stimulus-responsive compound will be described in detail later.

≪変形材料層≫
変形材料層15は、酸化還元反応により、分子構造が変わる刺激応答性化合物を含む変形材料で構成されたものである。
≪Deformable material layer≫
The deformable material layer 15 is composed of a deformable material containing a stimulus-responsive compound whose molecular structure changes due to a redox reaction.

変形材料層15は、例えば、固体状、ゲル状(半固体状)、液体状等、その形態はいかなるものであってもよいが、ゲル状(半固体状)をなすものが好ましい。これにより、変形材料の取り扱い性(取り扱いのし易さ)に優れるとともに、変形材料の適用範囲を広げることができる。また、柔軟に変形し、円滑に作動をするアクチュエーター100を提供することができる。   The deformable material layer 15 may be in any form such as solid, gel (semi-solid), liquid, etc., but is preferably in the form of a gel (semi-solid). Thereby, while being excellent in the handleability (easiness of handling) of a deformable material, the application range of a deformable material can be expanded. In addition, it is possible to provide the actuator 100 that is flexibly deformed and operates smoothly.

<刺激応答性化合物>
刺激応答性化合物は、刺激によって、分子の立体構造を変形(変位)させる機能を有する化合物のことを指す。刺激応答性化合物は、アクチュエーターの駆動部を構成する化合物である。
<Stimulus responsive compound>
A stimulus-responsive compound refers to a compound having a function of deforming (displacement) the three-dimensional structure of a molecule by stimulation. The stimulus-responsive compound is a compound that constitutes the actuator drive unit.

本発明において、刺激応答性化合物は、酸化還元反応により変形する変形部を有するものである。このような変形部を有することにより、酸化還元反応により、刺激応答性化合物の分子全体としての立体構造(コンフォメーション)が変化することとなる。その結果、電圧の印加により変形材料層全体を容易に変位させることができ、変形材料層の変位量(変形量)を印加する電圧の大きさにより容易に調整することができるものである。また、アクチュエーターの応答速度を優れたものとすることができ、変形の再現性にも優れている。また、アクチュエーターの軽量化を図ることができる。   In the present invention, the stimulus-responsive compound has a deformed portion that is deformed by an oxidation-reduction reaction. By having such a deformation part, the three-dimensional structure (conformation) of the molecule of the stimulus-responsive compound as a whole changes due to the redox reaction. As a result, the entire deformable material layer can be easily displaced by applying a voltage, and the displacement amount (deformation amount) of the deformable material layer can be easily adjusted according to the magnitude of the applied voltage. In addition, the response speed of the actuator can be made excellent, and the reproducibility of deformation is also excellent. In addition, the weight of the actuator can be reduced.

また、本発明において、刺激応答性化合物は、前述した導電性膜を構成する金属材料と共有結合を形成し得る反応基(反応部)を有するものであり、変形材料層中に含まれる刺激応答性化合物のうちの少なくとも一部は、導電性膜を構成する金属材料と共有結合により結合した状態で存在している。これにより、変形材料層と導電性膜との密着性に優れたものとすることができ、変形材料層と導電性膜との間での不本意な剥離等を防止することができ、アクチュエーター全体としての耐久性を優れたものとすることができる。   In the present invention, the stimulus-responsive compound has a reactive group (reaction part) that can form a covalent bond with the metal material constituting the conductive film described above, and is included in the deformable material layer. At least a part of the conductive compound is present in a state of being covalently bonded to the metal material constituting the conductive film. As a result, the adhesiveness between the deformable material layer and the conductive film can be improved, and unintentional peeling between the deformable material layer and the conductive film can be prevented, and the entire actuator can be prevented. As a result, the durability can be improved.

なお、変形材料層15に含まれる刺激応答性化合物は、その少なくとも一部が、前記反応基で金属材料と反応(金属材料と刺激応答性化合物とが直接共有結合によって結合することに係る反応に加え、他の原子または原子団が介在した金属材料と刺激応答性化合物との共有結合によって結合することに係る反応を含む)していればよく、前記反応基が反応に寄与していない分子を含んでいてもよい。また、前記反応基は、導電性膜を構成する金属材料との間で共有結合を形成する反応に寄与するだけでなく、例えば、刺激応答性化合物同士(分子同士)が結合する反応(例えば、重合反応)に寄与するものであってもよい。このように、アクチュエーター100の変形材料層15中には、例えば、以下に述べるような分子の状態の刺激応答性化合物(前記反応基が反応していない状態の刺激応答性化合物)が含まれていてもよいし、これらの分子同士が反応した高分子が含まれていてもよい。本明細書では、これらを総称して、刺激応答性化合物という。   It should be noted that at least a part of the stimulus-responsive compound contained in the deformable material layer 15 reacts with the metal material at the reactive group (the reaction related to the direct bond between the metal material and the stimulus-responsive compound). In addition, it is necessary to include a reaction involving bonding by a covalent bond between a metal material mediated by other atoms or atomic groups and a stimulus-responsive compound), and a molecule in which the reactive group does not contribute to the reaction. May be included. Further, the reactive group not only contributes to a reaction that forms a covalent bond with the metal material constituting the conductive film, but also, for example, a reaction in which stimuli-responsive compounds (molecules) bind (for example, It may contribute to the polymerization reaction. Thus, the deformable material layer 15 of the actuator 100 includes, for example, a stimulus-responsive compound in a molecular state as described below (a stimulus-responsive compound in a state where the reactive group is not reacted). Alternatively, a polymer in which these molecules react with each other may be included. In the present specification, these are collectively referred to as stimulus-responsive compounds.

以下の説明では、便宜上、刺激応答性化合物として、前記反応部が反応していない状態のものについて中心的に説明する。   In the following description, for convenience, the stimulus-responsive compound will be mainly described in a state where the reaction part has not reacted.

本発明において、刺激応答性化合物は、酸化還元反応により変形する変形部と、導電性膜を構成する金属材料との間で共有結合による結合を形成し得る反応基(反応部)とを有するものであれば、いかなるものであってもよいが、刺激応答性化合物としては、例えば、図3に示す構成の化合物を好適に用いることができる。図3中、○および□は官能基(原子団)を意味し、線は結合を意味する。   In the present invention, the stimulus-responsive compound has a deformed portion that is deformed by an oxidation-reduction reaction and a reactive group (reactive portion) that can form a covalent bond between the metal material constituting the conductive film. Any compound may be used as long as it is a stimulus-responsive compound, for example, a compound having a structure shown in FIG. 3 can be preferably used. In FIG. 3, ◯ and □ mean a functional group (atomic group), and a line means a bond.

図3に示す刺激応答性化合物は、1つの変形部と、2つの反応部とを有しており、変形部が、回転軸として機能する結合を有し、当該結合の一端に位置する第1の基(図中、A)と、結合の他端に位置する第2の基(図中、A)とを有するユニットAと、第1の基の第1の結合部位に配置された第1のユニットB(図中、B)と、第2の基の第2の結合部位に配置された第2のユニットB(図中、B)と、一方の反応部に連結する第1のユニットC(図中、C)と、他方の反応部に連結する第2のユニットC(図中、C)とを備えている。刺激応答性化合物がこのような構成を有することにより、アクチュエーター100は、より速くかつより円滑な変形(変位)が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。 The stimulus-responsive compound shown in FIG. 3 has one deformation part and two reaction parts, and the deformation part has a bond that functions as a rotation axis, and is located at one end of the bond. And a unit A having a second group (A 2 in the figure) located at the other end of the bond, and a first binding site of the first group (A 1 in the figure) The first unit B (B 1 in the figure), the second unit B (B 2 in the figure) arranged at the second binding site of the second group, and the second unit B connected to one reaction part 1 unit C (in the figure, C 1 ) and a second unit C (in the figure, C 2 ) connected to the other reaction part. When the stimulus-responsive compound has such a configuration, the actuator 100 can be deformed (displaced) faster and more smoothly, and is driven at a lower voltage.

ユニットAは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合の両端にそれぞれ第1の基および第2の基が結合している。そして、当該結合を軸に回転可能となっている。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形(変位)可能となっている。   The unit A has a bond that functions as a rotation axis, and a first group and a second group are bonded to both ends of the bond, respectively. And it can rotate centering on the said connection. By having such a unit, the stimulus-responsive compound can be deformed (displaced).

ユニットAとしては、例えば、2つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、下記式(1)、下記式(2)および下記式(3)からなる群から選択される1種の基であるのが好ましい。このような基をユニットAとして用いることにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形(変位)が可能となり、より低電圧で駆動するものとなる。   As the unit A, for example, a group in which two aromatic rings are bonded can be used. Among them, one type selected from the group consisting of the following formula (1), the following formula (2), and the following formula (3) is used. It is preferable that By using such a group as the unit A, the stimulus-responsive compound can be more smoothly deformed (displaced) and driven at a lower voltage.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

第1のユニットBは、ユニットAの第1の基の第1の結合部位に結合している。また、第2のユニットBは、ユニットAの第2の基の第2の結合部位に結合している。
また、第1のユニットBおよび第2のユニットBは、ユニットB同士で還元反応によって結合を形成する基である。すなわち、第1のユニットBと第2のユニットBとは、図3(b)に示すように、電子を受け取る(還元される)ことにより結合する。また、第1のユニットBと第2のユニットBとは、図3(a)に示すように、電子を放出する(酸化される)ことで結合を解除する。このように、酸化還元反応により分子の立体構造を変化させることができる。このような酸化還元反応は、例えば、電圧を印加することにより、進行させることができ、電圧の印加を止めることで、酸化還元反応を止めることができる。
The first unit B is bonded to the first binding site of the first group of unit A. The second unit B is bonded to the second binding site of the second group of the unit A.
Further, the first unit B and the second unit B are groups that form a bond between the units B by a reduction reaction. That is, as shown in FIG. 3B, the first unit B and the second unit B are coupled by receiving (reduced) electrons. Further, as shown in FIG. 3A, the first unit B and the second unit B release the bonds by releasing (oxidizing) electrons. Thus, the three-dimensional structure of the molecule can be changed by the oxidation-reduction reaction. Such a redox reaction can be advanced, for example, by applying a voltage, and the redox reaction can be stopped by stopping the application of the voltage.

ユニットB(第1のユニットBと第2のユニットB)としては、ユニットB同士(第1のユニットBと第2のユニットB)で還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットB(第1のユニットBと第2のユニットB)は、下記式(4)で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を変更することで、第1のユニットBおよび第2のユニットB同士が、可逆的に結合を形成・切断することが容易となる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつ低電圧で変形が可能となる。   The unit B (the first unit B and the second unit B) is not particularly limited as long as it is a group that forms a bond by a reduction reaction between the units B (the first unit B and the second unit B). However, the unit B (the first unit B and the second unit B) is preferably a group represented by the following formula (4). Thereby, it becomes easy for the first unit B and the second unit B to reversibly form and break bonds by changing the reaction conditions. Moreover, since the reactivity is high, the stimulus-responsive compound can be deformed more smoothly and at a low voltage.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

ユニットCは、ユニットAおよびユニットBと、反応部とを繋ぐ機能を有するものである。   The unit C has a function of connecting the unit A and the unit B and the reaction part.

本実施形態では、第1のユニットCは、ユニットAの第1の基の第3の結合部位に結合している。また、第2のユニットCは、ユニットAの第2の基の第4の結合部位に結合している。これにより、共有結合により結合された構造(例えば、金属材料等)と、ユニットAおよびユニットBとが、接近しすぎることによる立体障害によって、刺激応答性化合物の酸化還元反応が阻害されることをより効果的に防止することができる。その結果、刺激応答性化合物の応答速度を特に速いものとすることができ、また、アクチュエーターの駆動電圧をより低いものとすることが可能となる。   In the present embodiment, the first unit C is bonded to the third binding site of the first group of the unit A. The second unit C is bonded to the fourth binding site of the second group of the unit A. Thereby, the structure (for example, metal material etc.) couple | bonded by the covalent bond, and the redox reaction of a stimulus responsive compound are inhibited by the steric hindrance by unit A and unit B being too close. It can prevent more effectively. As a result, the response speed of the stimulus-responsive compound can be made particularly fast, and the actuator drive voltage can be made lower.

また、第1のユニットCおよび第2のユニットCは、それぞれ、ユニットAが結合している箇所とは反対側の端部で、反応部と結合している。また、第1のユニットCおよび第2のユニットCは、それぞれ異なる反応部と結合している。   Moreover, the 1st unit C and the 2nd unit C are respectively couple | bonded with the reaction part in the edge part on the opposite side to the location where the unit A is couple | bonded. Moreover, the 1st unit C and the 2nd unit C are couple | bonded with the different reaction part, respectively.

ユニットC(第1のユニットCと第2のユニットC)としては、環構造を含むものが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性をより優れたものとすることができる。   The unit C (the first unit C and the second unit C) preferably includes a ring structure. Thereby, the chemical stability of the stimulus-responsive compound can be further improved.

環構造としては、例えば、芳香族性を有する環構造や、芳香族性を有しない脂環構造のものが挙げられる。また、炭化水素のみからなる環構造や、環を構成する元素が炭素だけでなく異原子を環内に含む複素環構造が挙げられる。また、単環構造、縮合環構造、架橋環構造、スピロ環構造、環集合構造等が挙げられる。このような、環構造としては、具体的には、シクロペンタン、シクロペンタン等のシクロパラフィン、シクロペンテン、シクロヘキセン等のシクロオレフィン、ベンゼン、チオフェン、ピロール、チアゾール、ピリジン、ピペリジン、テトラヒドロピラン、テトラヒドロチオピラン、ビフェニル、p−テルフェニル、2,2−ビチオフェン、アダマンタン、インデン、ナフタリン、テトラリン、インドール、キノリン等が挙げられる。   Examples of the ring structure include an aromatic ring structure and an alicyclic structure having no aromaticity. In addition, a ring structure composed only of hydrocarbons and a heterocyclic structure in which the elements constituting the ring include not only carbon but also different atoms in the ring can be mentioned. Moreover, a monocyclic structure, a condensed ring structure, a bridged ring structure, a spiro ring structure, a ring assembly structure, and the like can be given. Specific examples of such ring structures include cycloparaffins such as cyclopentane and cyclopentane, cycloolefins such as cyclopentene and cyclohexene, benzene, thiophene, pyrrole, thiazole, pyridine, piperidine, tetrahydropyran, and tetrahydrothiopyran. , Biphenyl, p-terphenyl, 2,2-bithiophene, adamantane, indene, naphthalene, tetralin, indole, quinoline and the like.

これらの中でも特に、芳香族性を有する環構造を有するものが好ましく、ベンゼン、チオフェン、ピロール、チアゾール、ピリジンおよびピリジン等の単環式の芳香族性を有する環構造のものが好ましく、ベンゼンであるのがさらに好ましい。これにより、刺激応答性化合物の化学的安定性をより優れたものとすることができる。また、刺激応答性化合物の製造時において、変形部と反応部(前記共有結合の形成の反応に関与する部位)とを容易に結合することができる。また、酸化還元反応の際に、立体障害(回転障壁)が生じるのをより効果的に抑制することができる。その結果、刺激応答性化合物の運動速度がより速くなる。   Among these, those having an aromatic ring structure are preferable, and those having a monocyclic aromatic ring structure such as benzene, thiophene, pyrrole, thiazole, pyridine and pyridine are preferable, and benzene is preferable. Is more preferable. Thereby, the chemical stability of the stimulus-responsive compound can be further improved. Moreover, at the time of manufacture of a stimulus responsive compound, a deformation | transformation part and a reaction part (site | part involved in reaction of formation of the said covalent bond) can be couple | bonded easily. In addition, it is possible to more effectively suppress steric hindrance (rotation barrier) during the redox reaction. As a result, the speed of movement of the stimulus-responsive compound is increased.

また、ユニットC(第1のユニットCと第2のユニットC)としては、ユニットAと結合することで、ユニットAとユニットCとで共役系を形成するものが好ましく、例えば、共役二重結合を有する環式構造のもの、1,3−ブタジエン等の共役二重結合を有する鎖式構造のもの、ジアセチレン等の共役三重結合を有する鎖式構造のもの等が挙げられる。これにより、刺激応答性化合物内での、電子の移動がよりスムーズとなることで、分子の立体構造をより容易に変化させることができる。   The unit C (the first unit C and the second unit C) is preferably one that forms a conjugated system by combining the unit A with the unit A. For example, a conjugated double bond A chain structure having a conjugated double bond such as 1,3-butadiene, a chain structure having a conjugated triple bond such as diacetylene, and the like. Thereby, the movement of electrons in the stimulus-responsive compound becomes smoother, so that the three-dimensional structure of the molecule can be changed more easily.

ユニットCは、前記のような環構造に加え、エステル基、エーテル基、アミド基およびウレタン基よりなる群から選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましく、エーテル基を含むものであるのがより好ましい。これにより、刺激応答性化合物の製造時において、変形部と反応部とを容易に結合することができる。   The unit C preferably contains one or more selected from the group consisting of an ester group, an ether group, an amide group and a urethane group in addition to the ring structure as described above, and contains an ether group. Is more preferable. Thereby, a deformation | transformation part and a reaction part can be couple | bonded easily at the time of manufacture of a stimulus responsive compound.

反応部は、共有結合により、前述した導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)を構成する金属材料と刺激応答性化合物とを結合する反応に寄与する部位である。   The reaction part is a site that contributes to the reaction of binding the metal material constituting the conductive film (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) and the stimulus-responsive compound by the covalent bond. is there.

反応基(反応部)は、金属材料と刺激応答性化合物との間で共有結合を形成し得るものであればいかなるものであってもよいが、ビニル基および(メタ)アクリロイル基よりなる群から選択される1種または2種以上であるのが好ましい。   The reactive group (reactive part) may be any group as long as it can form a covalent bond between the metal material and the stimulus-responsive compound, but from the group consisting of a vinyl group and a (meth) acryloyl group. It is preferable that it is 1 type, or 2 or more types selected.

これにより、形成される共有結合の化学的安定性を特に優れたものとすることができ、変形材料層と導電性膜との密着性を特に優れたものとし、アクチュエーターの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、アクチュエーターの製造時においては、共有結合を形成するための反応の効率を特に優れたものとすることができ、短時間で目的の反応を進行させることができ、アクチュエーターの生産性を優れたものとすることができるとともに、反応生成物の収率を高め、変形材料層と導電性膜との密着性を特に優れたものとし、アクチュエーターの耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。   As a result, the chemical stability of the covalent bond formed can be made particularly excellent, the adhesion between the deformable material layer and the conductive film can be made particularly excellent, and the durability and reliability of the actuator can be improved. It can be made particularly excellent. In addition, when manufacturing the actuator, the reaction efficiency for forming the covalent bond can be made particularly excellent, the target reaction can be advanced in a short time, and the actuator productivity is excellent. In addition to improving the yield of the reaction product, the adhesion between the deformable material layer and the conductive film is particularly excellent, and the durability and reliability of the actuator are particularly excellent. Can do.

特に、ユニットAが上記式(1)、上記式(2)および上記式(3)からなる群から選択される1種の基であり、ユニットB(第1のユニットBおよび第2のユニットB)が上記式(4)であり、ユニットC(第1のユニットCおよび第2のユニットC)がベンゼン環およびエーテル基を有するものであり、反応部がビニル基および(メタ)アクリロイル基よりなる群から選択される1種または2種以上である刺激応答性化合物であると、変形材料層と導電性膜との密着性を特に優れたものとしつつ、刺激応答性化合物の分子の立体構造をより容易にかつより大きく変化させることができ、刺激応答性化合物全体をより効率よく変形させることができ、変形材料層を低電圧でより大きく変位させることが可能となる。また、アクチュエーターの応答速度を特に優れたものとすることができ、変形の再現性にも優れている。また、アクチュエーターの軽量化を図ることができる。   In particular, the unit A is one group selected from the group consisting of the above formula (1), the above formula (2), and the above formula (3), and the unit B (the first unit B and the second unit B). ) Is the above formula (4), the unit C (the first unit C and the second unit C) has a benzene ring and an ether group, and the reaction part is composed of a vinyl group and a (meth) acryloyl group. When the stimulus-responsive compound is one or more selected from the group, the adhesion between the deformable material layer and the conductive film is particularly excellent, and the three-dimensional structure of the molecule of the stimulus-responsive compound is improved. It can be changed more easily and greatly, the entire stimulus-responsive compound can be deformed more efficiently, and the deformable material layer can be displaced more greatly at a low voltage. Further, the response speed of the actuator can be made particularly excellent, and the reproducibility of deformation is also excellent. In addition, the weight of the actuator can be reduced.

刺激応答性化合物の具体例としては、例えば、下記式(5)で表される化合物(還元した状態)を挙げることができる。このような化合物を用いることにより、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。   Specific examples of the stimulus responsive compound include a compound represented by the following formula (5) (reduced state). By using such a compound, the effects as described above can be exhibited more remarkably.

Figure 2015165736
(式(5)中、m、nは、それぞれ独立に、1以上8以下の整数であり、R、Rは、それぞれ独立に、水素原子またはCOORであり、Rは、炭素数が1以上4以下の炭化水素基である。)
Figure 2015165736
(In formula (5), m and n are each independently an integer of 1 to 8, R 1 and R 2 are each independently a hydrogen atom or COOR 3 , and R 3 is the number of carbon atoms. Is 1 or more and 4 or less hydrocarbon group.)

変形材料層15は、刺激応答性化合物を、高分子の構成成分(例えば、単量体成分、架橋成分等)として含むものであってもよい。これにより、アクチュエーター100の耐久性を特に優れたものとすることができる。   The deformable material layer 15 may include a stimulus-responsive compound as a constituent component of a polymer (for example, a monomer component, a crosslinking component, etc.). Thereby, the durability of the actuator 100 can be made particularly excellent.

変形材料層15が前記のような高分子を含むものである場合、刺激応答性化合物の重量平均分子量は、5000以上100000以下であるのが好ましく、10000以上50000以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料層15の柔軟性を特に優れたものとしつつ、アクチュエーター100の耐久性を特に優れたものとすることができる。   When the deformable material layer 15 includes a polymer as described above, the weight-average molecular weight of the stimulus-responsive compound is preferably 5000 or more and 100,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 50000 or less. Thereby, the durability of the actuator 100 can be made particularly excellent while the flexibility of the deformable material layer 15 is particularly excellent.

変形材料層15が前記のような高分子を含むものである場合、当該高分子は、刺激応答性化合物(前述したような重合前の状態の化合物)と、他の成分とを含むものであり、当該他の成分は、高分子の単量体成分として含まれるものであるのが好ましい。これにより、複数の変形部同士が、接近しすぎることによる立体障害によって、刺激応答性化合物の酸化還元反応が阻害されることをより効果的に防止することができる。その結果、刺激応答性化合物の応答速度を特に速いものとすることができ、また、アクチュエーター100の駆動電圧をより低いものとすることが可能となる。   When the deformable material layer 15 includes a polymer as described above, the polymer includes a stimulus-responsive compound (a compound in a state before polymerization as described above) and other components, The other components are preferably included as a polymer monomer component. Thereby, it can prevent more effectively that the oxidation-reduction reaction of a stimulus responsive compound is inhibited by the steric hindrance by a some deformation | transformation part approaching too much. As a result, the response speed of the stimulus-responsive compound can be made particularly fast, and the drive voltage of the actuator 100 can be made lower.

また、変形材料層15が前記のような高分子を含むものである場合、当該高分子は、刺激応答性化合物を架橋成分として含むものであるのが好ましい。   In addition, when the deformable material layer 15 includes a polymer as described above, the polymer preferably includes a stimulus-responsive compound as a crosslinking component.

これにより、ゴムのような弾性を持ちつつ、刺激により自発的に変形するという効果が得られる。   Thereby, the effect that it deform | transforms spontaneously by irritation | stimulation is obtained, having elasticity like rubber | gum.

前述したように、本発明においては、導電性膜を構成する金属材料と変形材料層を構成する刺激応答性化合物とが直接共有結合によって結合していてもよいし、導電性膜を構成する金属材料と変形材料層を構成する刺激応答性化合物との間に他の原子または原子団が介在しており、全体としてこれらが共有結合によって結合していてもよいが、前記金属材料と前記刺激応答性化合物とは、ポリシロキサン構造を有する化学構造を介して結合しているのが好ましい。これにより、金属材料と刺激応答性化合物との間に他の化学構造が介在することなく、これらが直接結合する場合に比べて、変形の自由度が高まるため、変形量、変形速度を向上させ、滑らかな変形を実現する上で有利である。また、ポリシロキサン構造は化学的安定性に優れているため、アクチュエーター100の信頼性、耐久性を向上させる上でも有利である。   As described above, in the present invention, the metal material constituting the conductive film and the stimulus-responsive compound constituting the deformable material layer may be directly bonded by a covalent bond, or the metal constituting the conductive film. Other atoms or atomic groups are interposed between the material and the stimulus-responsive compound constituting the deformable material layer, and these may be bonded by a covalent bond as a whole, but the metal material and the stimulus response The active compound is preferably bonded via a chemical structure having a polysiloxane structure. This increases the degree of freedom of deformation compared to the case where they are directly bonded without any other chemical structure between the metal material and the stimulus-responsive compound. This is advantageous in realizing smooth deformation. In addition, since the polysiloxane structure is excellent in chemical stability, it is advantageous in improving the reliability and durability of the actuator 100.

前記ポリシロキサン構造の構成成分(モノマー成分)としては、例えば、ジメチルシロキサン、メチルヒドロシロキサン、ジヒドロシロキサン等が挙げられる。   Examples of the constituent component (monomer component) of the polysiloxane structure include dimethylsiloxane, methylhydrosiloxane, and dihydrosiloxane.

特に、前記ポリシロキサン構造が、メチルヒドロシロキサンを構成成分として含むものである場合、ガラス転移温度が低く、室温で柔軟性を保っているという効果が得られる。なお、前記ポリシロキサン構造がメチルヒドロシロキサンを構成成分として含むものである場合、化合物としてのメチルヒドロシロキサンが有しているSiH基は、アクチュエーター100の変形材料層15中においては、他の化学構造と反応した結果、消滅していてもよい。   In particular, when the polysiloxane structure contains methylhydrosiloxane as a constituent component, an effect that the glass transition temperature is low and flexibility is maintained at room temperature can be obtained. When the polysiloxane structure contains methylhydrosiloxane as a constituent component, the SiH group possessed by methylhydrosiloxane as a compound reacts with other chemical structures in the deformable material layer 15 of the actuator 100. As a result, it may disappear.

また、前記ポリシロキサン構造が、ジメチルシロキサンを構成成分として含むものであると、有機溶媒への溶解性が上がり、加工が容易になるという効果が得られる。   Further, when the polysiloxane structure contains dimethylsiloxane as a constituent component, the effect of increasing the solubility in an organic solvent and facilitating processing can be obtained.

前記高分子が、刺激応答性化合物(前述したような重合前の状態の化合物)と、他の単量体成分との共重合体である場合、当該他の単量体成分は、下記式(B)で表されるものであってもよい。   When the polymer is a copolymer of a stimulus-responsive compound (a compound in a state before polymerization as described above) and another monomer component, the other monomer component is represented by the following formula ( It may be represented by B).

Figure 2015165736
(式(B)中、Rは、水素原子またはメチル基、Rは、炭素数が1以上4以下の炭化水素基である。)
Figure 2015165736
(In Formula (B), R 1 is a hydrogen atom or a methyl group, and R 2 is a hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms.)

これにより、複数の変形部同士が、接近しすぎることによる立体障害によって、刺激応答性化合物の酸化還元反応が阻害されることをさらに効果的に防止することができる。その結果、刺激応答性化合物の応答速度をさらに速いものとすることができ、また、アクチュエーター100の駆動電圧をさらに低いものとすることが可能となる。また、変形材料層15の柔軟性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, it can prevent more effectively that the oxidation-reduction reaction of a stimulus responsive compound is inhibited by the steric hindrance by a some deformation | transformation part being too close. As a result, the response speed of the stimulus-responsive compound can be further increased, and the drive voltage of the actuator 100 can be further decreased. Further, the flexibility of the deformable material layer 15 can be made particularly excellent.

このような場合、変形材料層15中に含まれる刺激応答性化合物(前述したような重合前の状態の化合物)と前記他の単量体成分との含有率の比率は、モル比で、1:20以上1:5以下であるのが好ましく、1:20以上1:10以下であるのがより好ましい。このような関係を満足することにより、刺激応答性化合物の応答速度をさらに速いものとし、アクチュエーター100の駆動電圧をさらに低いものとしつつ、アクチュエーター100の変形量、変形力をより大きいものとすることができる。   In such a case, the content ratio of the stimulus-responsive compound (the compound in the state before polymerization as described above) contained in the deformable material layer 15 and the other monomer component is a molar ratio of 1 : It is preferable that it is 20 or more and 1: 5 or less, and it is more preferable that it is 1:20 or more and 1:10 or less. By satisfying such a relationship, the response speed of the stimulus-responsive compound is further increased, the driving voltage of the actuator 100 is further decreased, and the deformation amount and the deformation force of the actuator 100 are increased. Can do.

変形材料層15中における刺激応答性化合物(前述したような高分子を含むものである場合は、前述したような重合前の状態の化合物)の含有率は、10質量%以上80質量%以下であるのが好ましく、20質量%以上60質量%以下であるのがより好ましい。これにより、より低い電圧で、十分な変形量、変形力を得ることができる。   The content of the stimuli-responsive compound in the deformable material layer 15 (in the case of containing a polymer as described above, the compound before polymerization as described above) is 10% by mass or more and 80% by mass or less. Is preferable, and it is more preferable that it is 20 mass% or more and 60 mass% or less. Thereby, sufficient deformation amount and deformation force can be obtained at a lower voltage.

<高分子材料>
変形材料層15を構成する変形材料は、前述したような刺激応答性化合物に加えて、高分子材料を含むものであってもよい。これにより、刺激応答性化合物の酸化還元反応による変形に伴い、高分子材料も変位することとなり、結果として、酸化還元反応による変形の度合いが増幅され、変形材料層15全体としての変形の度合いをより大きいものとすることができる。その結果、アクチュエーター100全体としての変形の度合いをより大きいものとすることができる。
<Polymer material>
The deformable material constituting the deformable material layer 15 may include a polymer material in addition to the stimulus-responsive compound as described above. As a result, the polymer material is also displaced along with the deformation of the stimuli-responsive compound due to the redox reaction. As a result, the degree of deformation due to the redox reaction is amplified, and the degree of deformation as a whole of the deformable material layer 15 is increased. Can be larger. As a result, the degree of deformation of the actuator 100 as a whole can be increased.

高分子材料としては、いかなるものを用いてもよいが、以下に述べるようなゲル化剤、液晶ポリマー等を好適に用いることができる。   As the polymer material, any material may be used, but a gelling agent, a liquid crystal polymer and the like as described below can be suitably used.

(ゲル化剤)
高分子材料としてのゲル化剤は、変形材料全体をゲル化することができる材料である。このようなゲル化剤を含むことにより、ゲル化剤の種類や配合量等の選択によって、変形材料全体をより好適に最適な硬さに調整することができる。
(Gelling agent)
The gelling agent as the polymer material is a material that can gel the entire deformable material. By including such a gelling agent, the entire deformable material can be more suitably adjusted to an optimal hardness by selecting the type and blending amount of the gelling agent.

特に、刺激応答性化合物がゲル化しにくいものである場合でも、ゲル化剤を含むことにより、変形材料全体をより好適に最適な硬さに調整することができる。また、刺激応答性化合物がそれ自体でゲル状をなさない場合に限らず、刺激応答性化合物がそれ自体でゲル状をなす場合であっても、同様にゲル化剤を用いることができる。   In particular, even when the stimulus-responsive compound is difficult to gel, by including the gelling agent, the entire deformable material can be more suitably adjusted to the optimum hardness. Further, not only when the stimulus-responsive compound does not form a gel by itself, but also when the stimulus-responsive compound forms a gel by itself, a gelling agent can be similarly used.

変形材料を構成するゲル化剤としては、例えば、各種樹脂材料、寒天、ゼラチン、アルギン酸塩、ジェランガム等の材料が挙げられるが、変形材料は、ゲル化剤として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、(メタ)アクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、ゲル化剤の種類や配合量等の選択によって、変形材料全体をより好適に最適な硬さに調整することができる。また、変形材料を、より柔軟に変形し、円滑に作動をするものとすることができる。   Examples of the gelling agent constituting the deformable material include various resin materials, agar, gelatin, alginate, gellan gum and the like, but the deformable material is a vinylidene fluoride-propylene hexafluoride as a gelling agent. It is preferable to include one or more selected from the group consisting of a copolymer, methyl (meth) acrylate, and an organic electrolyte oligomer. Thereby, the whole deformation | transformation material can be more appropriately adjusted to optimal hardness by selection of the kind, compounding quantity, etc. of a gelatinizer. Further, the deformable material can be deformed more flexibly and operate smoothly.

特に、変形材料が、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体を含むものである場合変形材料をより柔軟なものとすることができる。また、水分濃度の変動の影響を受けにくくすることができる。その結果、変形材料の不本意な吸湿等をより効果的に防止することができる。   In particular, when the deformable material contains vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, the deformable material can be made more flexible. In addition, it can be made less susceptible to fluctuations in moisture concentration. As a result, unintentional moisture absorption of the deformable material can be prevented more effectively.

フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の重量平均分子量(Mw)は10,000以上1,000,000以下であるのが好ましく、100,000以上500,000以下であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。   The weight average molecular weight (Mw) of the vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer is preferably 10,000 or more and 1,000,000 or less, more preferably 100,000 or more and 500,000 or less. Thereby, the effects as described above are more remarkably exhibited.

なお、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の化学構造は、下記式(6)で表すことができる。   In addition, the chemical structure of a vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer can be represented by the following formula (6).

Figure 2015165736
Figure 2015165736

式(6)中、aは、0<a<1の条件を満たすものであればよいが、0.60以上0.98以下であるのが好ましく、0.75以上0.95以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料をより変形に適した柔軟性を有するものとすることができる。   In formula (6), a may satisfy the condition of 0 <a <1, but is preferably 0.60 or more and 0.98 or less, and is 0.75 or more and 0.95 or less. Is more preferable. Thereby, the deformable material can have flexibility more suitable for deformation.

また、変形材料が、ポリ(メタ)アクリル酸メチルを含むものである場合、変形材料が変形する際に割れ等が生じることをより確実に防止することができる。   In addition, when the deformable material contains poly (meth) acrylate, it is possible to more reliably prevent cracks and the like from occurring when the deformable material is deformed.

ポリ(メタ)アクリル酸メチルの重量平均分子量(Mw)は、10,000以上100,000以下であるのが好ましく、10,000以上50,000以下であるのがより好ましい。前述したような効果がより顕著に発揮される。   The weight average molecular weight (Mw) of methyl poly (meth) acrylate is preferably 10,000 or more and 100,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 50,000 or less. The effects as described above are more remarkably exhibited.

なお、ポリ(メタ)アクリル酸メチルの化学構造は、例えば、下記式(7)で表すことができる。   In addition, the chemical structure of poly (meth) acrylate methyl can be represented by the following formula (7), for example.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

また、変形材料が、有機電解質オリゴマーを含むものである場合、当該有機電解質オリゴマーが後に述べる電解質の機能も兼ねることができる。   Further, when the deformable material contains an organic electrolyte oligomer, the organic electrolyte oligomer can also function as an electrolyte described later.

なお、有機電解質オリゴマーとしては、例えば、下記式(8)で表されるものを用いることができる。   In addition, as an organic electrolyte oligomer, what is represented by following formula (8) can be used, for example.

Figure 2015165736
(式(8)中、Xは、ハロゲン、(CFSO)N、PF、BF、SCN、または、CFSO、nは、3以上30以下の数である。)
Figure 2015165736
(In the formula (8), X is halogen, (CF 3 SO 2 ) N, PF 6 , BF 4 , SCN, or CF 3 SO 3 , and n is a number of 3 or more and 30 or less.)

変形材料中におけるゲル化剤の含有率は、5質量%以上50質量%以下であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物等の機能を十分に発揮させつつ、前述したような効果をより顕著に発揮させることができる。   The content of the gelling agent in the deformable material is preferably 5% by mass or more and 50% by mass or less. Thereby, the effects as described above can be exhibited more significantly while the functions of the stimulus-responsive compound and the like are sufficiently exhibited.

(液晶ポリマー)
また、変形材料は、液晶ポリマーを含むものであってもよい。
(Liquid crystal polymer)
The deformable material may include a liquid crystal polymer.

液晶ポリマーは、前述したような刺激応答性化合物の立体構造による、分子の変形に有利なように、補助する機能を有するものが好ましい。   The liquid crystal polymer preferably has an assisting function so as to be advantageous for deformation of the molecule due to the three-dimensional structure of the stimulus-responsive compound as described above.

液晶ポリマーは、液晶性を有する官能基を備えたモノマーを重合させることにより得ることができる。   The liquid crystal polymer can be obtained by polymerizing a monomer having a functional group having liquid crystallinity.

液晶性を有する官能基としては、複数の環構造を有する基、例えば、複数の芳香環(例えば、フェニル基)をエステル基で連結したもの、芳香環(例えば、ベンゼン環)若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。   As the functional group having liquid crystallinity, a group having a plurality of ring structures, for example, a group in which a plurality of aromatic rings (for example, a phenyl group) are linked by an ester group, an aromatic ring (for example, a benzene ring), or a cyclohexane ring is directly used. The connected thing is mentioned.

モノマーとしては、例えば、液晶性を有する官能基とアクリロイル基(アクリル基)とを備えたモノマー、液晶性を有する官能基とメタアクリロイル基(メタクリル基)とを備えたモノマー等を挙げることができる。   Examples of the monomer include a monomer having a liquid crystalline functional group and an acryloyl group (acrylic group), and a monomer having a liquid crystalline functional group and a methacryloyl group (methacrylic group). .

このようなモノマーとしては、例えば、下記式(9)または式(10)で表される化合物を挙げることができる。   Examples of such a monomer include compounds represented by the following formula (9) or formula (10).

Figure 2015165736
(式(9)、(10)中、nは6以上の整数、Rは炭素数が1以上のアルキル基を示す。)
Figure 2015165736
(In formulas (9) and (10), n represents an integer of 6 or more, and R represents an alkyl group having 1 or more carbon atoms.)

このようなモノマーを用いることにより、変形材料は、より速くかつより円滑に変形(変位)が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。   By using such a monomer, the deformable material can be deformed (displaced) faster and more smoothly, and is driven at a lower voltage.

変形材料が液晶ポリマーを含むものである場合、当該液晶ポリマーは、架橋剤により架橋されたものであるのが好ましい。これにより、変形材料をより好適に最適な硬さに調整することができる。その結果、変形材料全体としての形状の安定性、取り扱い性が特に優れたものとなる。また、これにより、変形材料は、異方的な伸縮をより好適に行うことができる。また、架橋構造を有することにより、変形材料はより好適な弾性を有するものとなる。   When the deformable material includes a liquid crystal polymer, the liquid crystal polymer is preferably cross-linked by a cross-linking agent. Thereby, a deformable material can be adjusted to optimal hardness more suitably. As a result, the shape stability and handleability of the deformable material as a whole are particularly excellent. Thereby, the deformable material can more suitably perform anisotropic expansion and contraction. Moreover, the deformable material has more suitable elasticity by having a crosslinked structure.

架橋剤としては、上記モノマーで形成されるポリマーを架橋し得るものであれば、特に限定されず、いかなるものを用いてもよいが、下記式(11)で示す架橋剤を用いることにより、より確実に変形材料をゲル化することができる。   The cross-linking agent is not particularly limited as long as it can cross-link the polymer formed of the above monomers, and any cross-linking agent may be used, but by using a cross-linking agent represented by the following formula (11), The deformable material can be reliably gelled.

Figure 2015165736
(式(11)中、mは4以上の整数を示す。)
Figure 2015165736
(In formula (11), m represents an integer of 4 or more.)

架橋剤としては、具体的には、例えば、ビスアクリロイルオキシヘキサン、N,N−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート等を挙げることができる。   Specific examples of the crosslinking agent include bisacryloyloxyhexane, N, N-methylenebisacrylamide, and ethylene glycol dimethacrylate.

液晶ポリマーは、液晶性官能基を有するモノマー100molに対して、架橋剤を1mol以上10mol以下添加して架橋したものであるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位を効率よく増幅することができる。   It is preferable that the liquid crystal polymer is cross-linked by adding 1 mol or more and 10 mol or less of a crosslinking agent to 100 mol of the monomer having a liquid crystalline functional group. Thereby, the displacement of the whole deformable material accompanying the expansion and contraction of the stimulus responsive compound can be efficiently amplified.

また、前記液晶ポリマーは、その分子内に、刺激応答性化合物が有する液晶性の官能基と同じ官能基を有しているものであるのが好ましい。これにより、変形材料の応答速度をより効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をさらに好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量をさらに大きいものとすることができる。また、変形材料は、より低い電圧での変形が可能となる。   The liquid crystal polymer preferably has the same functional group as the liquid crystalline functional group of the stimulus-responsive compound in the molecule. Thereby, the response speed of a deformable material can be improved more effectively. In addition, the displacement of the entire deformable material accompanying the expansion and contraction of the stimulus responsive compound can be more suitably amplified, and the displacement amount of the entire deformable material can be further increased. In addition, the deformable material can be deformed at a lower voltage.

液晶ポリマーの重量平均分子量(Mw)は、10,000以上100,000以下であるのが好ましく、10,000以上50,000以下であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。   The weight average molecular weight (Mw) of the liquid crystal polymer is preferably 10,000 or more and 100,000 or less, and more preferably 10,000 or more and 50,000 or less. Thereby, the effects as described above are more remarkably exhibited.

上述したような液晶ポリマーを用いることにより、変形材料の応答速度を効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。   By using the liquid crystal polymer as described above, the response speed of the deformable material can be effectively improved. In addition, the displacement of the entire deformable material accompanying the expansion and contraction of the stimulus responsive compound can be more suitably amplified, and the amount of displacement of the entire deformable material can be particularly large.

また、変形材料が、ゲル化剤とともに、液晶ポリマーを含むものである場合、前述したような効果が得られるとともに、これらが相乗的に作用し合い、変形材料の強度をさらに優れたものとすることができるとともに、変位量をより大きいものとすることができる。   In addition, when the deformable material includes a liquid crystal polymer together with the gelling agent, the above-described effects can be obtained, and these can act synergistically to further improve the strength of the deformable material. In addition, the displacement can be made larger.

変形材料中における液晶ポリマーの含有率は、3質量%以上50質量%以下であるのが好ましい。これにより、上述したような刺激応答性化合物等の機能を十分に発揮させつつ、前述したような効果がより顕著に発揮される。   The content of the liquid crystal polymer in the deformable material is preferably 3% by mass or more and 50% by mass or less. Thereby, the effects as described above are more significantly exhibited while sufficiently exhibiting the functions of the stimulus-responsive compound and the like as described above.

<電解質>
変形材料層15を構成する変形材料は、電解質を含むものであってもよい。
<Electrolyte>
The deformable material constituting the deformable material layer 15 may include an electrolyte.

電解質としては、各種酸、塩基、塩を用いることができるが、塩を用いるのが好ましい。これにより、変形材料の耐久性を特に優れたものとすることができる。電解質の塩としては、例えば、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム等の無機塩;テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素、1−ブチル−1−メチルピロリジニウム ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(BMPTFSI)、メチル−トリオクチルアンモニウム ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(MTOATFSI)、トリエチルスルフォニウム ビス(トリフルオロメチルスルフォニル)イミド(TESTFSI)、1−エチル−3−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルフォネート(EMICFSO)等の有機塩等を用いることができる。BMPTFSI、MTOATFSI、TESTFSI、および、EMICFSOの構造式は、それぞれ、下記式(12)、下記式(13)、下記式(14)、および、下記式(15)で表される。 As the electrolyte, various acids, bases and salts can be used, but it is preferable to use a salt. Thereby, the durability of the deformable material can be made particularly excellent. Examples of the electrolyte salt include inorganic salts such as lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, and lithium hexafluorophosphate; tetrabutylammonium tetrafluoroboron, 1-butyl-1-methylpyrrolidinium bis (tri Fluoromethylsulfonyl) imide (BMPTFSI), methyl-trioctylammonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (MTOATFSI), triethylsulfonium bis (trifluoromethylsulfonyl) imide (TESTFSI), 1-ethyl-3-methylimidazo An organic salt such as lithium trifluoromethanesulfonate (EMICF 3 SO 3 ) can be used. The structural formulas of BMPTFSI, MTO ATFSI, TESTFSI, and EMICF 3 SO 3 are represented by the following formula (12), the following formula (13), the following formula (14), and the following formula (15), respectively.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

Figure 2015165736
Figure 2015165736

Figure 2015165736
Figure 2015165736

Figure 2015165736
Figure 2015165736

変形材料は、中でも、電解質として、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、および、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素よりなる群から選択される1種または2種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物(変形材料、アクチュエーター100)の応答速度をさらに効果的に向上させることができるとともに、刺激応答性化合物の伸縮にともなうアクチュエーター100全体の変位をさらに増幅することができる。   The deformable material includes, as an electrolyte, one or more selected from the group consisting of lithium perchlorate, lithium trifluoromethanesulfonate, lithium hexafluorophosphate, and tetrabutylammonium tetrafluoroboron. It is preferable that As a result, the response speed of the stimulus-responsive compound (deformable material, actuator 100) can be further effectively improved, and the displacement of the entire actuator 100 associated with the expansion and contraction of the stimulus-responsive compound can be further amplified.

前述したような電解質を含むことにより、電源22による安定的な通電が可能となる。また、刺激応答性化合物への電荷の受け渡しをより速やかに進行させることができ、変形材料層15の高速応答性を特に優れたものとすることができる。また、変形材料層15全体(特に、変形材料層15の厚さ方向全体)にわたって、変形材料層15を構成する刺激応答性化合物を効率よく伸縮させることができる。その結果、アクチュエーター100全体としての伸縮率を特に大きいものとすることができる。   By including the electrolyte as described above, stable power supply by the power source 22 is possible. Moreover, the charge delivery to the stimulus-responsive compound can be advanced more quickly, and the high-speed response of the deformable material layer 15 can be made particularly excellent. Further, the stimuli-responsive compound constituting the deformable material layer 15 can be efficiently expanded and contracted over the entire deformable material layer 15 (particularly, the entire thickness direction of the deformable material layer 15). As a result, the expansion / contraction rate of the actuator 100 as a whole can be made particularly large.

変形材料中における電解質の含有率は、3質量%以上80質量%以下であるのが好ましく、5質量%以上30質量%以下であるのがより好ましい。これにより、前述したような効果がより顕著に発揮される。   The content of the electrolyte in the deformable material is preferably 3% by mass or more and 80% by mass or less, and more preferably 5% by mass or more and 30% by mass or less. Thereby, the effects as described above are more remarkably exhibited.

<電子導電性物質>
また、変形材料層15を構成する変形材料は、変形材料中において電子を輸送する機能を有する電子導電性物質を含んでいてもよい。
<Electronic conductive material>
Moreover, the deformable material constituting the deformable material layer 15 may include an electron conductive substance having a function of transporting electrons in the deformable material.

電子導電性物質としては、例えば、金属材料、炭素材料、それらの化合物、または有機材料などが挙げられる。具体例としては、例えば、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノ粒子、アセチレンブラック、活性炭等の各種炭素材料;ポリアニリン、ポリチオール、ポリピロール、Si系やGa系等の半導体材料、PEDOT:PSS(3,4−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸)等の導電性高分子;透明導電性酸化物材料(例えば、ITO(酸化インジウムスズ)等);各種金属ナノワイヤー等が挙げられる。その中でも特に、炭素材料が好ましく、カーボンナノ粒子がより好ましい。これにより、電子の輸送機能が向上し、比較的低い電圧で変形材料層15(アクチュエーター100)を大きく変位させることができる。   Examples of the electronic conductive substance include a metal material, a carbon material, a compound thereof, or an organic material. Specific examples include, for example, various carbon materials such as graphite, carbon nanotubes, graphene, carbon nanoparticles, acetylene black and activated carbon; polyaniline, polythiol, polypyrrole, semiconductor materials such as Si-based and Ga-based materials, PEDOT: PSS (3, Examples include conductive polymers such as 4-polyethylenedioxythiophene-polystyrene sulfonic acid), transparent conductive oxide materials (for example, ITO (indium tin oxide)), and various metal nanowires. Among these, carbon materials are particularly preferable, and carbon nanoparticles are more preferable. Thereby, the electron transport function is improved, and the deformable material layer 15 (actuator 100) can be greatly displaced at a relatively low voltage.

また、炭素材料等の粒子の形態は特に限定されず、緻密質、多孔質、中空等いずれの形態であってもよい。また、例えば、電子導電性物質として、カーボンナノ粒子を用いる場合、中空シェル状構造を持つカーボンナノ粒子を用いるのが好ましい。このものは、電子の輸送機能が向上する。また、比較的低い電圧で変形材料全体を大きく変位させることができ、アクチュエーター100は、より速くかつより円滑に変形(変位)が可能となる。   Moreover, the form of particles, such as a carbon material, is not specifically limited, Any forms, such as dense, porous, and hollow, may be sufficient. Further, for example, when carbon nanoparticles are used as the electronic conductive material, it is preferable to use carbon nanoparticles having a hollow shell structure. This improves the electron transport function. Further, the entire deformable material can be greatly displaced with a relatively low voltage, and the actuator 100 can be deformed (displaced) faster and more smoothly.

電子導電性物質として中空シェル状構造を持つカーボンナノ粒子を用いる場合、当該カーボンナノ粒子の空隙率(空孔率)は、90体積%以下であることが好ましく、30体積%以上90体積%以下であるのがより好ましく、60体積%以上90体積%以下であるのがさらに好ましい。これにより、カーボンナノ粒子(電子導電性物質)の形状の安定性を保持しつつ、上記のような効果をより顕著に発揮させることができる。その結果、長期間にわたって安定的に上記のような効果を発揮させることができるとともに、アクチュエーター100のロット間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。   When carbon nanoparticles having a hollow shell-like structure are used as the electronic conductive material, the porosity (porosity) of the carbon nanoparticles is preferably 90% by volume or less, and 30% by volume or more and 90% by volume or less. More preferably, it is 60 volume% or more and 90 volume% or less. Thereby, the above effects can be exhibited more significantly while maintaining the stability of the shape of the carbon nanoparticles (electronic conductive material). As a result, the above-described effects can be exhibited stably over a long period of time, and the uniformity of characteristics among the lots of the actuator 100 can be made particularly excellent.

電子導電性物質は、変形材料中において、他の成分に溶解するものであってもよいが、変形材料中に不溶成分として存在しているものであるのが好ましく、特に、固体状で存在しているものが好ましい。   The electron conductive substance may be dissolved in other components in the deformable material, but is preferably present as an insoluble component in the deformable material, particularly in a solid state. Are preferred.

電子導電性物質の形状は、例えば、粒子状、平板状、繊維状(例えば、チューブ状)等の様々な形状をなすものであるのが挙げられるが、特に、粒子状をなすものであることが好ましい。なお、粒子の形状は、球体、非球体(例えば、鱗片状、紡錘状、回転楕円体)のいずれのものでもよい。これにより、変形材料全体に均一に電子導電性物質を分散させることができ、比較的低い電圧で変形材料全体を均一に大きく変位させることができ、アクチュエーター100全体を均一に大きく変位させることができる。   Examples of the shape of the electron conductive material include various shapes such as a particle shape, a flat plate shape, and a fiber shape (for example, a tube shape). In particular, the electron conductive material has a particle shape. Is preferred. The shape of the particles may be spherical or non-spherical (for example, scaly, spindle, or spheroid). As a result, the electron conductive material can be uniformly dispersed throughout the deformable material, the entire deformable material can be uniformly and largely displaced at a relatively low voltage, and the entire actuator 100 can be uniformly and largely displaced. .

電子導電性物質が粒子状の場合、その平均粒径は、1nm以上10μm以下であるのが好ましく、2nm以上90nm以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料全体に、必要な濃度の電子導電性材料を付与することにより、確実に変形材料中での電子の供給ができる。また、刺激応答性化合物への電子供給効率を特に優れたものとすることができ、アクチュエーター100は、より速くかつより円滑に変形(変位)が可能となる。これに対して、平均粒径が前記下限値未満であると、電子導電性材料が凝集してしまい、凝集を防止するための処理が加えて必要となる。一方、平均粒径が前記上限値を超えると、電子導電性材料の含有率を高める必要が生じ、前述したような効果のさらなる向上がみられない。   When the electron conductive substance is in the form of particles, the average particle diameter is preferably 1 nm or more and 10 μm or less, and more preferably 2 nm or more and 90 nm or less. Thereby, the electron in a deformable material can be reliably supplied by providing an electron conductive material of a required density | concentration to the whole deformable material. In addition, the electron supply efficiency to the stimulus-responsive compound can be made particularly excellent, and the actuator 100 can be deformed (displaced) faster and more smoothly. On the other hand, when the average particle size is less than the lower limit, the electron conductive material aggregates, and a treatment for preventing aggregation is necessary. On the other hand, when the average particle diameter exceeds the upper limit, it is necessary to increase the content of the electronic conductive material, and further improvement of the effects as described above is not observed.

なお、本明細書では、「平均粒径」とは、体積基準の平均粒径(体積平均粒径(D50))のことを指すものとする。測定装置としては、例えば、レーザー回折・散乱式粒度分析計 マイクロトラックMT−3000(日機装社製)等が挙げられる。 In the present specification, “average particle diameter” refers to a volume-based average particle diameter (volume average particle diameter (D 50 )). Examples of the measuring apparatus include a laser diffraction / scattering particle size analyzer Microtrac MT-3000 (manufactured by Nikkiso Co., Ltd.).

前述したような電子導電性材料を含むことにより、比較的低い電圧で変形材料層15全体を大きく変位させることができる。特に、変形材料層15の厚さが比較的大きい場合であっても、変形材料層15全体を効率よく変形させることができる。その結果、低電圧で、より大きな変位力、変位量を得ることができる。また、変形材料の厚さが比較的大きいものであっても、その表面付近と、中心部付近とでの変形量の差が小さくなるため、変形量の制御が容易となる。   By including the electronic conductive material as described above, the entire deformable material layer 15 can be greatly displaced at a relatively low voltage. In particular, even when the thickness of the deformable material layer 15 is relatively large, the entire deformable material layer 15 can be efficiently deformed. As a result, a larger displacement force and displacement amount can be obtained at a low voltage. Further, even if the thickness of the deformable material is relatively large, the difference in deformation amount between the vicinity of the surface and the vicinity of the center portion becomes small, so that the deformation amount can be easily controlled.

また、変形材料中における電子導電性物質の含有率は、10質量%以上90質量%以下であるのが好ましく、30質量%以上70質量%以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料中における電子の輸送を好適に行うことができ、アクチュエーター100は、より速くかつより円滑に変形(変位)が可能となる。これに対して、電子導電性物質の含有率が前記下限値未満であると、変形材料中における電子の移動を補助する機能が減少する。一方、電子導電性物質の含有率が前記上限値を超えると、前述したような効果のさらなる向上がみられない。   Further, the content of the electron conductive substance in the deformable material is preferably 10% by mass or more and 90% by mass or less, and more preferably 30% by mass or more and 70% by mass or less. Thereby, the transport of electrons in the deformable material can be suitably performed, and the actuator 100 can be deformed (displaced) faster and more smoothly. On the other hand, when the content of the electron conductive material is less than the lower limit value, the function of assisting the movement of electrons in the deformable material decreases. On the other hand, when the content of the electronic conductive material exceeds the upper limit, further improvement of the effects as described above is not observed.

また、変形材料中の電子導電性物質の分散状態は、均一なものがよいが、変形材料中での電子導電性材料の濃度が、連続的、断続的(間欠的)に、変化するような部分があってもよい。変形材料中の電子導電性物質の分散状態が均一な場合、比較的低い電圧で変形材料全体を均一により大きく変位させることができる。特に、変形材料の厚さが比較的大きい場合であっても、より効率よく変形させることができる。   Also, the dispersion state of the electronic conductive material in the deformable material is preferably uniform, but the concentration of the electronic conductive material in the deformable material changes continuously and intermittently (intermittently). There may be parts. When the dispersion state of the electronic conductive substance in the deformable material is uniform, the entire deformable material can be uniformly and largely displaced with a relatively low voltage. In particular, even when the thickness of the deformable material is relatively large, the deformable material can be more efficiently deformed.

<溶媒>
また、変形材料層15を構成する変形材料は、溶媒を含むものであってもよい。溶媒が上記高分子材料に取り込まれると、変形材料が好適にゲル化するため、容易に固形化することができるとともに、変形材料の取り扱い性を向上させることができ、さらには、変形材料層15を最適な硬さに調整でき、アクチュエーター100の柔軟性を特に優れたものとすることができる。また、単体で固体状をなす電解質を含む場合において、当該電解質を変形材料中において溶解することができ、好適に電離した状態にすることができる。
<Solvent>
The deformable material constituting the deformable material layer 15 may include a solvent. When the solvent is taken into the polymer material, the deformable material is suitably gelled, so that it can be easily solidified and the handleability of the deformable material can be improved. Furthermore, the deformable material layer 15 Can be adjusted to an optimum hardness, and the flexibility of the actuator 100 can be made particularly excellent. In addition, in the case of including an electrolyte that is solid as a single substance, the electrolyte can be dissolved in the deformable material, and can be suitably ionized.

溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド(DMSO)、トルエン、ベンゼン、ジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMA)、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、アセトン、プロピレンカーボネイト、メチルペンタノン、エチルペンタノン、アセトニトリル等の有機溶媒を挙げることができる。   Examples of the solvent include dimethyl sulfoxide (DMSO), toluene, benzene, dimethylformamide (DMF), dimethylacetamide (DMA), chloroform, dichloromethane, dichloroethane, acetone, propylene carbonate, methylpentanone, ethylpentanone, and acetonitrile. Mention may be made of organic solvents.

変形材料中における溶媒の含有率は、20質量%以上80質量%以下であるのが好ましく、30質量%以上60質量%以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料の取り扱い性をより高いものとすることができる。   The content of the solvent in the deformable material is preferably 20% by mass or more and 80% by mass or less, and more preferably 30% by mass or more and 60% by mass or less. Thereby, the handleability of a deformable material can be made higher.

また、変形材料層15を構成する変形材料は、前述した以外の成分を含むものであってもよい。   Further, the deformable material constituting the deformable material layer 15 may include components other than those described above.

変形材料層15の導電率は、0.1S/cm以上であるのが好ましく、1S/cm以上であるのがより好ましい。これにより、アクチュエーター100の応答速度を特に優れたものとし、また、アクチュエーター100の小型化を図ることができる。   The conductivity of the deformable material layer 15 is preferably 0.1 S / cm or more, and more preferably 1 S / cm or more. Thereby, the response speed of the actuator 100 can be made particularly excellent, and the actuator 100 can be downsized.

変形材料層15の厚さは、特に限定されないが、5mm以下であるのが好ましい。これにより、駆動電圧を比較的低いものとしつつ、より大きな変位力を得ることができる。   The thickness of the deformable material layer 15 is not particularly limited, but is preferably 5 mm or less. Thereby, a larger displacement force can be obtained while the drive voltage is relatively low.

また、変形材料層15に電子導電性物質を含む場合、0.01mm以上10mm以下であるのが好ましく、0.03mm以上1mm以下であるのがより好ましい。これにより、アクチュエーター100の変形力をより大きなものとすることができる。   Further, when the deformable material layer 15 contains an electronic conductive material, the thickness is preferably 0.01 mm or more and 10 mm or less, and more preferably 0.03 mm or more and 1 mm or less. Thereby, the deformation force of the actuator 100 can be increased.

本発明のアクチュエーターの用途は、特に限定されず、例えば、リハビリ支援用グローブ等の医療機器、マイクロポンプ用のアクチュエーター、電圧検知センサ等の各種工業機器等に用いることができる。   The application of the actuator of the present invention is not particularly limited, and for example, it can be used for medical equipment such as a rehabilitation assisting glove, various industrial equipment such as an actuator for a micropump, a voltage detection sensor, and the like.

次に、図1、図2に基づいて、アクチュエーター100(駆動装置200)の作動について説明する。   Next, based on FIG. 1, FIG. 2, the action | operation of the actuator 100 (drive device 200) is demonstrated.

変形材料層15を構成する刺激応答性化合物が酸化されることにより伸長(膨張)し、還元されることにより収縮することにより、アクチュエーター100(駆動装置200)全体としては、以下のような挙動を示す。   When the stimulus-responsive compound constituting the deformable material layer 15 is expanded (expanded) by being oxidized and contracted by being reduced, the actuator 100 (drive device 200) as a whole exhibits the following behavior. Show.

すなわち、図1に示す構成では、第1の電極13が、電源22の正極に接続されており、スイッチ21をオンすると、第1の電極13と変形材料層15と第2の電極14との間に通電がなされる。通電がなされると、変形材料層15の第1の電極13と接している側では、刺激応答性化合物が、第1の電極13に電子を受け渡して酸化状態となる。刺激応答性化合物が酸化されることで、刺激応答性化合物の分子鎖が伸長(膨張)する。その結果、第1の電極13と接している側の変形材料は伸長(膨張)する。一方、変形材料層15の第2の電極14と接している側では、刺激応答性化合物が、第2の電極14から電子を受け取り還元状態となる。刺激応答性化合物が還元されることで、刺激応答性化合物の分子鎖が収縮する。その結果、第2の電極14と接している側の変形材料は収縮する。このようなことから、アクチュエーター100全体は、第1の電極13側(図1中の上側)に、凸となるように湾曲する。   That is, in the configuration shown in FIG. 1, the first electrode 13 is connected to the positive electrode of the power source 22, and when the switch 21 is turned on, the first electrode 13, the deformable material layer 15, and the second electrode 14 Energization is performed between them. When energization is performed, on the side of the deformable material layer 15 in contact with the first electrode 13, the stimulus-responsive compound delivers electrons to the first electrode 13 and enters an oxidized state. Oxidation of the stimulus-responsive compound causes the molecular chain of the stimulus-responsive compound to expand (swell). As a result, the deformable material on the side in contact with the first electrode 13 expands (expands). On the other hand, on the side of the deformable material layer 15 that is in contact with the second electrode 14, the stimulus-responsive compound receives electrons from the second electrode 14 and enters a reduced state. Reduction of the stimulus-responsive compound causes the molecular chain of the stimulus-responsive compound to contract. As a result, the deformable material on the side in contact with the second electrode 14 contracts. For this reason, the entire actuator 100 is curved to be convex toward the first electrode 13 (upper side in FIG. 1).

図2に示す構成では、図1とは極性が反転しており、第1の電極13が、電源22の負極に接続されており、スイッチ21をオンにすると、第1の電極13と変形材料層15と第2の電極14との間に通電がなされる。通電がなされると、変形材料層15の第1の電極13と接している側では、刺激応答性化合物が還元されることで、刺激応答性化合物の分子鎖が収縮する。その結果、第1の電極13と接している側の変形材料は収縮する。一方、変形材料層15の第2の電極14と接している側では、刺激応答性化合物が酸化されることで、刺激応答性化合物の分子鎖が伸長(膨張)する。その結果、第2の電極14と接している側の変形材料は伸長(膨張)する。このようなことから、アクチュエーター100全体は、第2の電極14側(図2中の下側)に、凸となるように湾曲する。   In the configuration shown in FIG. 2, the polarity is reversed from that in FIG. 1, the first electrode 13 is connected to the negative electrode of the power source 22, and when the switch 21 is turned on, the first electrode 13 and the deformable material are turned on. Energization is performed between the layer 15 and the second electrode 14. When energization is performed, on the side of the deformable material layer 15 in contact with the first electrode 13, the stimulus-responsive compound is reduced, so that the molecular chain of the stimulus-responsive compound contracts. As a result, the deformable material on the side in contact with the first electrode 13 contracts. On the other hand, on the side of the deformable material layer 15 in contact with the second electrode 14, the stimulus-responsive compound is oxidized, so that the molecular chain of the stimulus-responsive compound is expanded (expanded). As a result, the deformable material on the side in contact with the second electrode 14 expands (expands). For this reason, the entire actuator 100 is curved to be convex toward the second electrode 14 (lower side in FIG. 2).

このように、アクチュエーター100は、正極と負極との接続を変えることで、湾曲する方向を変えることができる。このような動作は可逆性がある。また、アクチュエーター100に印加する電流の特性を、連続的または断続的に反転させることにより、湾曲方向を交互に繰り返し変えることができ、反復継続させることができる。   In this way, the actuator 100 can change the direction of bending by changing the connection between the positive electrode and the negative electrode. Such an operation is reversible. Further, by reversing the characteristics of the current applied to the actuator 100 continuously or intermittently, the bending direction can be alternately changed repeatedly and can be continuously repeated.

また、電極(第1の電極13、第2の電極14)と、変形材料層15との密着性が優れているため、湾曲方向を交互に繰り返し変えた場合であっても、電極(第1の電極13、第2の電極14)と、変形材料層15との密着状態を好適に保持することができ、湾曲動作の再現性に優れている。また、変形量を大きくした場合であっても、電極(第1の電極13、第2の電極14)と、変形材料層15との密着状態を好適に保持することができるため、可動域の大きいアクチュエーターを実現することができる。   In addition, since the adhesion between the electrodes (the first electrode 13 and the second electrode 14) and the deformable material layer 15 is excellent, the electrode (the first electrode) can be used even when the bending direction is changed alternately. The electrode 13, the second electrode 14) and the deformable material layer 15 can be suitably maintained, and the reproducibility of the bending operation is excellent. In addition, even when the deformation amount is increased, the close contact state between the electrodes (first electrode 13 and second electrode 14) and the deformable material layer 15 can be suitably maintained. Large actuators can be realized.

また、アクチュエーター100に印加する電圧値としては、例えば、0.1V以上10V以下であることが好ましく、1V以上5V以下であるのがより好ましい。これにより、より優れたアクチュエーター100の変形量が得られる。   Moreover, as a voltage value applied to the actuator 100, it is preferable that it is 0.1V or more and 10V or less, for example, and it is more preferable that it is 1V or more and 5V or less. As a result, a better deformation amount of the actuator 100 can be obtained.

また、アクチュエーター100への通電は、前述したような直流電流を用いたものだけに限らず、交番電流等を用いたものも可能である。ここで、交番電流とは、例えば、正弦波交流や、パルス状の矩形電流等の、時間とともに周期的に大きさや向きが変化する電流を言う。   Further, the energization of the actuator 100 is not limited to that using the direct current as described above, but can also use an alternating current or the like. Here, the alternating current refers to a current whose magnitude and direction change periodically with time, such as a sinusoidal alternating current or a pulsed rectangular current.

交番電流の周波数は、特に限定されず、アクチュエーター100の応答性を考慮して決定すればよく、例えば、0.01Hz以上100Hz以下とすることができる。これにより、アクチュエーター100の応答性に適合した通電が可能となり、円滑な連続的な反転運動が可能となる。   The frequency of the alternating current is not particularly limited, and may be determined in consideration of the response of the actuator 100. For example, the frequency of the alternating current may be 0.01 Hz or more and 100 Hz or less. As a result, energization suitable for the responsiveness of the actuator 100 is possible, and smooth continuous reversal motion is possible.

《アクチュエーターの製造方法》
次に、本発明のアクチュエーターの製造方法について説明する。
《Actuator manufacturing method》
Next, the manufacturing method of the actuator of this invention is demonstrated.

本実施形態のアクチュエーターの製造方法は、可撓性を有する基材(第1の基材11および第2の基材12)の表面に、金属材料で構成された導電性膜(第1の導電性膜13および第2の導電性膜14)を形成する導電性膜形成工程(1a)と、金属材料で構成された導電性膜(第1の導電性膜13および第2の導電性膜14)に対し化学修飾を施す化学修飾工程(1b)と、酸化還元反応によって分子構造が変形する刺激応答性化合物を含む変形材料を、化学修飾が施された第1の導電性膜13および第2の導電性膜14の表面に付与する変形材料付与工程(1c)と、化学修飾が施された金属材料と刺激応答性化合物とを反応させることにより、導電性膜(第1の導電性膜13および第2の導電性膜14)を構成する金属材料と刺激応答性化合物との間に共有結合を形成する共有結合形成工程(1d)と、第1の導電性膜13上の変形材料と第2の導電性膜14上の変形材料とを貼り合わせる貼り合わせ工程(1e)とを有する。これにより、変形材料層15と導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)との密着性に優れ、耐久性に優れたアクチュエーター100を生産性良く製造することができる。   The actuator manufacturing method of the present embodiment includes a conductive film (first conductive material) made of a metal material on the surface of a flexible base material (first base material 11 and second base material 12). Conductive film forming step (1a) for forming conductive film 13 and second conductive film 14), and conductive films made of metal material (first conductive film 13 and second conductive film 14). The first conductive film 13 and the second conductive film 13 that have been chemically modified with a chemical modification step (1b) that chemically modifies the material) and a deformable material that includes a stimulus-responsive compound whose molecular structure is deformed by an oxidation-reduction reaction. The deformable material applying step (1c) to be applied to the surface of the conductive film 14 and the metal material subjected to chemical modification and the stimulus-responsive compound are reacted to form a conductive film (first conductive film 13). And the metal material constituting the second conductive film 14) and the stimulus response A covalent bond forming step (1d) for forming a covalent bond with the compound, and a bonding step for bonding the deformable material on the first conductive film 13 and the deformable material on the second conductive film 14 ( 1e). Thereby, it is possible to manufacture the actuator 100 having excellent adhesion and excellent durability between the deformable material layer 15 and the conductive films (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) with high productivity. it can.

≪導電性膜形成工程≫
本工程では、第1の基材11の表面に第1の導電性膜13を形成し、第2の基材12の表面に第2の導電性膜14を形成する(1a)。
≪Conductive film formation process≫
In this step, the first conductive film 13 is formed on the surface of the first base material 11, and the second conductive film 14 is formed on the surface of the second base material 12 (1a).

第1の導電性膜13、第2の導電性膜14は、例えば、真空蒸着、スパッタリング等の気相成膜法、電解めっき、無電解めっき等の湿式めっき法、溶射等の方法により好適に形成することができる。   The first conductive film 13 and the second conductive film 14 are preferably formed by a vapor deposition method such as vacuum deposition or sputtering, a wet plating method such as electrolytic plating or electroless plating, or a method such as thermal spraying. Can be formed.

また、基材(第1の基材11、第2の基材12)に対しては、成膜に先立って、密着性向上等の目的で表面処理を施してもよい。   In addition, the base material (first base material 11 and second base material 12) may be subjected to a surface treatment for the purpose of improving adhesion before film formation.

なお、第1の導電性膜13と第2の導電性膜14とで、形成方法、形成条件は同一であってもよいし、異なるものであってもよい。   It should be noted that the first conductive film 13 and the second conductive film 14 may have the same formation method or formation conditions, or may be different.

≪化学修飾工程≫
本工程では、第1の導電性膜13および第2の導電性膜14に対し化学修飾を施す(1b)。これにより、第1の導電性膜13および第2の導電性膜14のうち表面(基材に対向する面とは反対側の面)を構成する金属材料に、化学修飾による官能基が導入される。
≪Chemical modification process≫
In this step, the first conductive film 13 and the second conductive film 14 are chemically modified (1b). Thereby, the functional group by chemical modification is introduced into the metal material constituting the surface (surface opposite to the surface facing the base material) of the first conductive film 13 and the second conductive film 14. The

これにより、後に詳述する共有結合形成工程において、金属材料と刺激応答性化合物との間に共有結合を形成することができる。また、本工程で行う化学修飾により、一般に、導電性膜の表面は、疎水性(親油性)となる。一方、後の変形材料付与工程で付与される変形材料に含まれる刺激応答性化合物は、一般に、疎水性(親油性)のものである。このため、本工程で導電性膜に対し化学修飾を施すことにより、導電性膜と変形材料との親和性が向上し、後に詳述する変形材料付与工程の作業効率が向上する。また、導電性膜の表面での刺激応答性化合物の凝集等を効果的に防止し、変形材料を均一に付与することができる。これにより、最終的に形成される変形材料層の各部位での不本意な特性のばらつきの発生を効果的に防止することができる。   Thereby, a covalent bond can be formed between the metal material and the stimulus-responsive compound in the covalent bond forming step described in detail later. Moreover, generally the surface of a conductive film becomes hydrophobic (lipophilic) by the chemical modification performed at this process. On the other hand, the stimulus-responsive compound contained in the deformable material applied in the subsequent deformable material applying step is generally hydrophobic (lipophilic). For this reason, by chemically modifying the conductive film in this step, the affinity between the conductive film and the deformable material is improved, and the working efficiency of the deformable material applying step described in detail later is improved. Moreover, aggregation of the stimulus responsive compound on the surface of the conductive film can be effectively prevented, and the deformable material can be applied uniformly. As a result, it is possible to effectively prevent undesired variations in characteristics at each part of the deformable material layer to be finally formed.

化学修飾に用いることのできる物質(化学修飾剤)は、導電性膜の構成材料や、後の工程で反応すべき刺激応答性化合物が有する官能基等により異なる。   Substances (chemical modifiers) that can be used for chemical modification differ depending on the constituent material of the conductive film, the functional group of the stimulus-responsive compound to be reacted in a later step, and the like.

例えば、導電性膜がAuを含む材料で構成されたものであり、かつ、ビニル基と(メタ)アクリロイル基とのうちの少なくとも一方の官能基を反応基として有する化合物を刺激応答性化合物として用いる場合には、末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物、アクリロイル基を有する化合物およびメタクリロイル基を有する化合物等を化学修飾剤として用いることができる。   For example, the conductive film is made of a material containing Au, and a compound having at least one functional group of a vinyl group and a (meth) acryloyl group as a reactive group is used as the stimulus-responsive compound. In some cases, a compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at the terminal, a compound having an acryloyl group, a compound having a methacryloyl group, or the like can be used as the chemical modifier.

特に、導電性膜がAuを含む材料で構成されたものであり、かつ、ビニル基と(メタ)アクリロイル基とのうちの少なくとも一方の官能基を反応基として有する化合物を刺激応答性化合物として用いる場合には、化学修飾剤としては、末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物を特に好適に用いることができる。   In particular, the conductive film is made of a material containing Au, and a compound having at least one functional group of a vinyl group and a (meth) acryloyl group as a reactive group is used as the stimulus-responsive compound. In this case, as the chemical modifier, a compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at the terminal can be particularly preferably used.

これにより、変形材料層15と導電性膜(第1の導電性膜13および第2の導電性膜14)との密着性を特に優れたものとし、アクチュエーター100の耐久性を特に優れたものとすることができる。また、簡便、温和な条件(例えば、室温環境下で、化学修飾剤を含む液体を導電性膜に付与するという条件)で、高い反応性で金属材料と化学修飾剤とを反応させることができる。その結果、最終的に得られるアクチュエーター100の生産性を特に優れたものとすることができるとともに、アクチュエーター100における導電性膜と変形材料層との結合力を特に優れたものとすることできる。   Thereby, the adhesion between the deformable material layer 15 and the conductive film (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) is particularly excellent, and the durability of the actuator 100 is particularly excellent. can do. In addition, the metal material and the chemical modifier can be reacted with high reactivity under simple and mild conditions (for example, a condition that a liquid containing the chemical modifier is applied to the conductive film in a room temperature environment). . As a result, the productivity of the actuator 100 finally obtained can be made particularly excellent, and the bonding force between the conductive film and the deformable material layer in the actuator 100 can be made particularly excellent.

末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物としては、例えば、下記式(50)で表されるものを用いることができる。
CH=CH(CHSH (50)
(式(50)中、nは、1以上20以下の整数である。)
As the compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at the terminal, for example, a compound represented by the following formula (50) can be used.
CH 2 = CH (CH 2 ) n SH (50)
(In formula (50), n is an integer of 1 or more and 20 or less.)

式(50)中、nは、1以上20以下の整数であればよいが、2以上16以下であるのが好ましく、4以上12以下であるのがより好ましい。これにより、化学修飾剤による化学修飾の効率を特に優れたものとすることができ、アクチュエーター100の生産性を特に優れたものとすることができる。また、変形の自由度を特に高いものとすることができるため、変形量、変形速度をさらに向上させ、より滑らかな変形を実現する上で有利である。   In formula (50), n may be an integer of 1 or more and 20 or less, preferably 2 or more and 16 or less, and more preferably 4 or more and 12 or less. Thereby, the efficiency of chemical modification by the chemical modifier can be made particularly excellent, and the productivity of the actuator 100 can be made particularly excellent. Further, since the degree of freedom of deformation can be made particularly high, it is advantageous for further improving the deformation amount and the deformation speed and realizing smoother deformation.

なお、本工程において、化学修飾剤として上記式(50)で表される化合物を用いた場合、導電性膜(第1の導電性膜13および第2の導電性膜14)の表面の金属材料は、下記式(51)で表される構造を有するものとなる。
−S(CHCH=CH (51)
また、本工程では、2段階以上の反応を行ってもよい。
In this step, when the compound represented by the above formula (50) is used as the chemical modifier, the metal material on the surface of the conductive film (the first conductive film 13 and the second conductive film 14). Has a structure represented by the following formula (51).
-S (CH 2) n CH = CH 2 (51)
Moreover, in this process, you may perform reaction of two steps or more.

≪変形材料付与工程≫
本工程では、酸化還元反応によって分子構造が変形する刺激応答性化合物を含む変形材料を、化学修飾が施された第1の導電性膜13および第2の導電性膜14の表面に付与する(1c)。
≪Deformation material application process≫
In this step, a deformable material containing a stimulus-responsive compound whose molecular structure is deformed by an oxidation-reduction reaction is applied to the surfaces of the first conductive film 13 and the second conductive film 14 that have been chemically modified ( 1c).

本工程における変形材料の付与方法は、特に限定されず、例えば、変形材料が流動性を有するものである場合には、刷毛塗り等の各種塗布方法、インクジェット法等の各種印刷方法、ディッピング等を採用することができる。また、本工程は、刺激応答性化合物を含む変形材料を、予めシート状等の所定の形状に成形しておき、これを、導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)と接触させること(載置すること、貼り合わせること)により行ってもよい。また、これらの方法を組み合わせて行ってもよい。   The method for applying the deformable material in this step is not particularly limited. For example, when the deformable material has fluidity, various coating methods such as brush coating, various printing methods such as an ink jet method, dipping, etc. Can be adopted. Further, in this step, a deformable material containing a stimulus-responsive compound is previously formed into a predetermined shape such as a sheet shape, and this is formed into a conductive film (first conductive film 13, second conductive material). It may be carried out by contacting (mounting, bonding) with the film 14). Moreover, you may carry out combining these methods.

また、第1の導電性膜13に対する変形材料の付与方法と、第2の導電性膜14に対する変形材料の付与方法とは、同一であってもよいし、異なるものであってもよい。   Further, the method for applying the deformable material to the first conductive film 13 and the method for applying the deformable material to the second conductive film 14 may be the same or different.

本工程で、第1の導電性膜13上に付与される変形材料と、第2の導電性膜14上に付与される変形材料とは、同一の組成を有するものであってもよいし、異なるものであってもよい。また、第1の導電性膜13に対する変形材料の付与量と、第2の導電性膜14に対する変形材料の付与量とは、同一の組成を有するものであってもよいし、異なるものであってもよい。   In this step, the deformable material applied on the first conductive film 13 and the deformable material applied on the second conductive film 14 may have the same composition, It may be different. Further, the amount of deformation material applied to the first conductive film 13 and the amount of deformation material applied to the second conductive film 14 may have the same composition or different. May be.

本工程では、例えば、刺激応答性化合物を含む変形材料の粘度調整(塗工性の向上等)等の目的で、最終的なアクチュエーター100を構成する変形材料層15とは異なる組成の材料を用いてもよい。   In this step, for example, a material having a composition different from that of the deformable material layer 15 constituting the final actuator 100 is used for the purpose of adjusting the viscosity of the deformable material including the stimulus-responsive compound (improving the coating property). May be.

例えば、本工程で用いる変形材料は、本工程より後に、その少なくとも一部が除去される液体成分(溶媒等)を含むものであってもよい。   For example, the deformable material used in this step may include a liquid component (such as a solvent) from which at least a part is removed after this step.

また、本工程で用いる変形材料は、後の共有結合形成工程で反応に寄与する成分であって、その後、洗浄等により除去される成分(例えば、触媒等)を含むものであってもよい。   Further, the deformable material used in this step may be a component that contributes to the reaction in the subsequent covalent bond forming step, and may include a component (for example, a catalyst) that is removed by washing or the like thereafter.

また、本工程で用いる変形材料中に含まれる刺激応答性化合物は、最終的なアクチュエーター100に含まれる刺激応答性化合物とは異なる構造のものであってもよい。例えば、最終的なアクチュエーター100に含まれる刺激応答性化合物が高分子である場合において、本工程で用いる変形材料中に含まれる刺激応答性化合物は、最終的なアクチュエーター100に含まれる刺激応答性化合物よりも重合度の低いものであってもよい。   In addition, the stimulus-responsive compound included in the deformable material used in this step may have a structure different from that of the stimulus-responsive compound included in the final actuator 100. For example, when the stimulus-responsive compound contained in the final actuator 100 is a polymer, the stimulus-responsive compound contained in the deformable material used in this step is the stimulus-responsive compound contained in the final actuator 100. The degree of polymerization may be lower than that.

また、金属材料と刺激応答性化合物とが、ポリシロキサン構造を有する化学構造を介して結合している構成を有するアクチュエーター100を製造する場合には、本工程で、刺激応答性化合物とともに、ポリシロキサン結合を有する化合物を用いてもよい。   Further, when manufacturing the actuator 100 having a configuration in which the metal material and the stimulus-responsive compound are bonded via a chemical structure having a polysiloxane structure, in this step, the polysiloxane is combined with the stimulus-responsive compound. A compound having a bond may be used.

ポリシロキサン結合を有する化合物としては、例えば、メチルヒドロシロキサンを構成成分として含む高分子を用いることができる。   As the compound having a polysiloxane bond, for example, a polymer containing methylhydrosiloxane as a constituent component can be used.

これにより、刺激応答性化合物が、ビニル基と(メタ)アクリロイル基とのうちの少なくとも一方の官能基を有する化合物である場合に、ビニル基、(メタ)アクリロイル基がSiH基と効率よく反応することにより、強固な結合を形成することができるとともに、ポリシロキサン結合を有する化合物と導電性膜を構成する金属材料との間に強固な結合を容易に形成することができる。したがって、容易かつ確実に、アクチュエーター100の耐久性等を特に優れたものとすることができる。   Thereby, when the stimulus-responsive compound is a compound having at least one functional group of a vinyl group and a (meth) acryloyl group, the vinyl group and the (meth) acryloyl group efficiently react with the SiH group. Accordingly, a strong bond can be formed, and a strong bond can be easily formed between the compound having a polysiloxane bond and the metal material constituting the conductive film. Therefore, the durability and the like of the actuator 100 can be made particularly excellent easily and reliably.

また、ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンのホモポリマーを用いることができる。   In addition, a homopolymer of methylhydrosiloxane can be used as the compound having a polysiloxane bond.

これにより、ポリシロキサン結合を有する化合物中における、刺激応答性化合物や金属材料との反応点が多く存在するものとなる。そのため、アクチュエーター100の耐久性等をさらに優れたものとすることができる。また、架橋成分として機能する刺激応答性化合物の配合比を調整することにより、刺激応答性化合物およびポリシロキサン結合を有する化合物(主鎖を構成する成分)を構成成分として含む高分子中における架橋度を容易かつ確実に調整することができる。   Thereby, many reaction points with the stimulus-responsive compound and the metal material exist in the compound having a polysiloxane bond. Therefore, the durability of the actuator 100 can be further improved. In addition, by adjusting the compounding ratio of the stimulus-responsive compound functioning as a crosslinking component, the degree of crosslinking in the polymer containing the stimulus-responsive compound and the compound having a polysiloxane bond (component constituting the main chain) as constituent components Can be adjusted easily and reliably.

また、ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとを構成成分として含むコポリマーを用いることができる。   In addition, as a compound having a polysiloxane bond, a copolymer containing methylhydrosiloxane and dimethylhydrosiloxane as constituent components can be used.

これにより、最終的に得られるアクチュエーター100の硬度、柔軟性を最適なものとすることができる。また、アクチュエーター100の製造後に、ポリシロキサン結合を有する化合物のSiH基(反応性官能基)が不本意に残存してしまうことをより確実に防止することができ、アクチュエーター100の耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。また、本工程後に、ポリシロキサン結合を有する化合物の反応性官能基が不本意に残存してしまった場合に必要な後処理(反応性の高い部位を失活させるための後処理)を省略または簡略化することができるため、アクチュエーター100の生産性を特に優れたものとすることができる。   Thereby, the hardness and flexibility of the actuator 100 finally obtained can be optimized. In addition, it is possible to more reliably prevent the SiH group (reactive functional group) of the compound having a polysiloxane bond from remaining unintentionally after the actuator 100 is manufactured, and thus the durability and reliability of the actuator 100 can be prevented. Can be made particularly excellent. Further, after this step, the post-treatment (post-treatment for deactivating highly reactive sites) required when the reactive functional group of the compound having a polysiloxane bond remains unintentionally or Since it can be simplified, the productivity of the actuator 100 can be made particularly excellent.

≪共有結合形成工程≫
本工程では、化学修飾が施された金属材料と刺激応答性化合物とを反応させることにより、導電性膜(第1の導電性膜13および第2の導電性膜14)を構成する金属材料と刺激応答性化合物との間に共有結合を形成する(1d)。これにより、変形材料層15と導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)との密着性に優れたものとすることができ、変形材料層15と導電性膜(第1の導電性膜13、第2の導電性膜14)との間での不本意な剥離等を防止することができ、アクチュエーター100全体としての耐久性を優れたものとすることができる。
≪Covalent bond formation process≫
In this step, the metal material constituting the conductive film (the first conductive film 13 and the second conductive film 14) is reacted with the stimulus-responsive compound and the metal material subjected to chemical modification; A covalent bond is formed with the stimulus-responsive compound (1d). Thereby, it can be made excellent in the adhesiveness of the deformation material layer 15 and a conductive film (the 1st conductive film 13, the 2nd conductive film 14), and the deformation material layer 15 and a conductive film Unintentional peeling between the first conductive film 13 and the second conductive film 14 can be prevented, and the durability of the actuator 100 as a whole can be made excellent. .

また、本工程では、刺激応答性化合物以外の成分が寄与する反応を行ってもよい。
例えば、本工程において、刺激応答性化合物とともに、ポリシロキサン結合を有する化合物を、化学修飾が施された金属材料と反応させてもよい。
Moreover, in this process, you may perform reaction to which components other than a stimulus responsive compound contribute.
For example, in this step, a compound having a polysiloxane bond may be reacted with a metal material subjected to chemical modification together with a stimulus-responsive compound.

これにより、より効率よく、ポリシロキサン構造を有する化学構造を介して金属材料と刺激応答性化合物とを共有結合により結合することができ、変形の自由度が特に高く、変形量、変形速度が特に優れ、より滑らかな変形が可能なアクチュエーター100を得ることができる。また、ポリシロキサン構造は化学的安定性に優れているため、アクチュエーター100の信頼性、耐久性を向上させる上でも有利である。また、ポリシロキサン結合を有さないシロキサン化合物を用いることもできるが、ポリシロキサン結合を有する化合物を用いることにより、アクチュエーター100の生産性を特に優れたものとすることができる。   As a result, the metal material and the stimuli-responsive compound can be bonded by a covalent bond through a chemical structure having a polysiloxane structure, and the degree of freedom of deformation is particularly high, and the amount of deformation and the speed of deformation are particularly high. The actuator 100 which is excellent and can be deformed more smoothly can be obtained. In addition, since the polysiloxane structure is excellent in chemical stability, it is advantageous in improving the reliability and durability of the actuator 100. Moreover, although the siloxane compound which does not have a polysiloxane bond can also be used, the productivity of the actuator 100 can be made especially excellent by using the compound which has a polysiloxane bond.

本工程での反応条件は、刺激応答性化合物が有する反応基と化学修飾剤との組み合わせ等により異なるが、一般には、加熱により、金属材料と刺激応答性化合物との間に共有結合を形成する反応を好適に進行させることができる。   The reaction conditions in this step vary depending on the combination of the reactive group of the stimulus-responsive compound and the chemical modifier, but generally a covalent bond is formed between the metal material and the stimulus-responsive compound by heating. The reaction can proceed suitably.

本工程を加熱により行う場合、加熱温度は、50℃以上200℃以下であるのが好ましく、60℃以上150℃以下であるのがより好ましく、70℃以上130℃以下であるのがさらに好ましい。これにより、アクチュエーター100の構成成分の不本意な変性・劣化や、好ましくない副反応の進行等をより効果的に防止しつつ、目的とする反応の反応速度をより速いものとすることができる。   When this step is performed by heating, the heating temperature is preferably 50 ° C. or higher and 200 ° C. or lower, more preferably 60 ° C. or higher and 150 ° C. or lower, and further preferably 70 ° C. or higher and 130 ° C. or lower. As a result, the reaction rate of the intended reaction can be made faster while more effectively preventing undesired modification / deterioration of the constituent components of the actuator 100 and the progression of undesirable side reactions.

本工程を加熱により行う場合、加熱時間は、30分以上48時間以下であるのが好ましく、1時間以上42時間以下であるのがより好ましく、4時間以上36時間以下であるのがさらに好ましい。これにより、アクチュエーター100の生産性を十分に高いものとしつつ、目的とする反応が十分に進行しないこと等による弊害をより効果的に防止することができ、変形材料層15と導電性膜(第1の導電性膜13および第2の導電性膜14)との密着性を特に優れたものとし、また、アクチュエーター100の信頼性を特に優れたものとすることができる。   When this step is performed by heating, the heating time is preferably from 30 minutes to 48 hours, more preferably from 1 hour to 42 hours, and even more preferably from 4 hours to 36 hours. Thereby, while making the productivity of the actuator 100 sufficiently high, it is possible to more effectively prevent harmful effects caused by the target reaction not proceeding sufficiently, and the deformable material layer 15 and the conductive film (first film). The adhesion between the first conductive film 13 and the second conductive film 14) can be made particularly excellent, and the reliability of the actuator 100 can be made particularly excellent.

また、第1の導電性膜13上に付与された変形材料に対する反応条件と、第2の導電性膜14上に付与された変形材料に対する反応条件とは、同一であってもよいし、異なるものであってもよい。   The reaction conditions for the deformable material applied on the first conductive film 13 and the reaction conditions for the deformable material applied on the second conductive film 14 may be the same or different. It may be a thing.

本工程では、少なくとも、金属材料と刺激応答性化合物との間に共有結合を形成する反応が進行すればよいが、この反応に加え、他の反応が進行してもよい。例えば、本工程においては、変形材料付与工程で付与された変形材料中に含まれる刺激応答性化合物の分子同士が重合する反応等が進行してもよい。   In this step, at least a reaction for forming a covalent bond between the metal material and the stimulus-responsive compound may proceed, but in addition to this reaction, another reaction may proceed. For example, in this step, a reaction in which molecules of the stimulus-responsive compound contained in the deformable material applied in the deformable material applying step polymerize may proceed.

例えば、刺激応答性化合物が有する反応基がビニル基と(メタ)アクリロイル基とのうちの少なくとも一方の官能基であり、化学修飾工程で用いた化学修飾剤が3−(2−ブロモイソブチリル)プロピルジメチルクロロシランである場合等には、本工程においては、金属材料と刺激応答性化合物との間に共有結合を形成する反応が進行するとともに、刺激応答性化合物の分子同士が重合する反応も進行する。このような反応は、ATRP(Atom Transfer Radical Polymerization)と呼ばれるものであり、このような反応では、分子量分布がシャープで、鎖の長さが整った高分子が得られる。これにより、変形材料層の各部位での不本意な特性のばらつきの発生を効果的に防止することができる。   For example, the reactive group of the stimulus-responsive compound is a functional group of at least one of a vinyl group and a (meth) acryloyl group, and the chemical modifier used in the chemical modification step is 3- (2-bromoisobutyryl). ) In the case of propyldimethylchlorosilane, in this step, a reaction that forms a covalent bond between the metal material and the stimulus-responsive compound proceeds, and a reaction in which molecules of the stimulus-responsive compound polymerize. proceed. Such a reaction is called ATRP (Atom Transfer Radical Polymerization). In such a reaction, a polymer having a sharp molecular weight distribution and a uniform chain length is obtained. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of unintended variation in characteristics at each part of the deformable material layer.

≪貼り合わせ工程≫
本工程では、第1の導電性膜13上の変形材料と第2の導電性膜14上の変形材料とを貼り合わせる(1e)。これにより、第1の基材11と、第2の基材12と、第1の導電性膜(第1の電極)13と、第2の導電性膜(第2の電極)14と、変形材料層15を有するアクチュエーター100が得られる。
≪Lamination process≫
In this step, the deformable material on the first conductive film 13 and the deformable material on the second conductive film 14 are bonded together (1e). Thereby, the first base material 11, the second base material 12, the first conductive film (first electrode) 13, the second conductive film (second electrode) 14, and the deformation The actuator 100 having the material layer 15 is obtained.

第1の導電性膜13上の変形材料と第2の導電性膜14上の変形材料との貼り合わせは、直接、これらが接触するようにして行ってもよいが、第1の導電性膜13上の変形材料の表面、第2の導電性膜14上の変形材料の表面のうちの少なくとも一方に、溶媒(例えば、変形材料の構成材料の少なくとも一部を可溶な溶媒、刺激応答性化合物をゲル化可能な溶媒、電解質を含む液状物質(電解質溶液、液状の高分子電解質等))等を付与してもよい。これにより、例えば、第1の導電性膜13上の変形材料と第2の導電性膜14上の変形材料との接合強度を特に優れたものとすることができ、アクチュエーター100の耐久性、信頼性を特に優れたものとすることができる。   The bonding of the deformable material on the first conductive film 13 and the deformable material on the second conductive film 14 may be performed so that they are in direct contact with each other, but the first conductive film At least one of the surface of the deformable material on 13 and the surface of the deformable material on the second conductive film 14 is provided with a solvent (for example, at least a part of the constituent material of the deformable material is a soluble solvent, stimulus responsiveness) You may give the solvent which can gelatinize a compound, the liquid substance (electrolyte solution, liquid polymer electrolyte, etc.) containing an electrolyte, etc. Thereby, for example, the bonding strength between the deformable material on the first conductive film 13 and the deformable material on the second conductive film 14 can be made particularly excellent, and the durability and reliability of the actuator 100 can be improved. The property can be made particularly excellent.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these.

例えば、前述した実施形態では、駆動装置は、変形材料層を2つの電極で挟持した構造のアクチュエーターを備えたものとして説明したが、これに限定されるものではなく、駆動装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。例えば、駆動装置は、図4に示すような構造のものであってもよい。すなわち、駆動装置200は、図4に示すように、電源22と、電源22の入切を行うスイッチ21と、電源22に接続される第1の電極13、および、第1の電極13に密着している変形材料層15とを備えたアクチュエーター100と、電源22に接続される対向電極23と、変形材料層15と対向電極23との間に介在する電解液24と、容器25とを備えているものであってもよい。このように、本発明においては、アクチュエーターが導電性膜を1つのみ有するものであってもよい。また、3つ以上の導電性膜を有するものであってもよい。   For example, in the above-described embodiment, the drive device has been described as including an actuator having a structure in which a deformable material layer is sandwiched between two electrodes. However, the present invention is not limited to this, and each unit constituting the drive device includes: It can be replaced with any structure capable of performing the same function. For example, the drive device may have a structure as shown in FIG. That is, as shown in FIG. 4, the driving device 200 is in close contact with the power source 22, the switch 21 for turning on / off the power source 22, the first electrode 13 connected to the power source 22, and the first electrode 13. An actuator 100 including the deformable material layer 15, a counter electrode 23 connected to the power source 22, an electrolytic solution 24 interposed between the deformable material layer 15 and the counter electrode 23, and a container 25. It may be. Thus, in the present invention, the actuator may have only one conductive film. Moreover, you may have three or more electroconductive films.

また、前述した実施形態では、刺激応答性化合物が、ユニットAと、第1のユニットBと第2のユニットBと第1のユニットCと第2のユニットCとを含むものである場合について中心的に説明したが、本発明において刺激応答性化合物は、酸化還元反応により、分子構造が変わるものであればよく、例えば、前記の各ユニットを全て備えたものに限定されない。また、刺激応答性化合物は、前述したようなユニットA、ユニットB、ユニットC以外のユニットを有するものであってもよい。   In the above-described embodiment, the stimulus-responsive compound mainly includes the unit A, the first unit B, the second unit B, the first unit C, and the second unit C. As described above, in the present invention, the stimulus-responsive compound may be any compound as long as the molecular structure is changed by the oxidation-reduction reaction, and is not limited to, for example, a compound including all the units described above. Further, the stimulus-responsive compound may have a unit other than the units A, B, and C as described above.

また、前述した実施形態では、反応部は、ユニットC(第1のユニットCおよび第2のユニットC)の、ユニットAとは反対側の端部に結合したものとして説明したが、反応部の結合箇所は、これに限定されない。   In the above-described embodiment, the reaction unit has been described as being coupled to the end of the unit C (the first unit C and the second unit C) opposite to the unit A. The joining location is not limited to this.

また、前述した実施形態では、反応部は、第1のユニットCおよび第2のユニットCに、それぞれ1つずつ結合したものとして説明したが、反応部の数は、刺激応答性化合物内に1つであってもよいし、3つ以上であってもよい。   In the above-described embodiment, the reaction unit is described as being coupled to the first unit C and the second unit C one by one. However, the number of reaction units is 1 in the stimulus-responsive compound. There may be one, or three or more.

また、前述した実施形態では、ポリシロキサン構造が、前記高分子中に前記他の成分として含まれている場合について中心的に説明したが、ポリシロキサン構造は、他の形態、例えば、高分子中において、架橋成分として含まれるものであってもよい。   In the above-described embodiment, the case where the polysiloxane structure is contained as the other component in the polymer has been mainly described. However, the polysiloxane structure may be in another form, for example, in the polymer. In, it may be included as a crosslinking component.

また、本発明のアクチュエーターは、前述した方法を用いて製造されたものでなくてもよい。例えば、貼り合わせ工程後に共有結合形成工程を行う等、前述した方法とは工程の順番が異なる方法を用いてもよい。また、前述した実施形態では、第1の導電性膜および第2の導電性膜の両方に対して、変形材料を付与するものとして説明したが、第1の導電性膜、第2の導電性膜のうち一方のみに変形材料を付与してもよい。また、第1の導電性膜と第2の導電性膜とが所定距離だけ離間した状態で対向するようにし、この状態で、これらの間に変形材料を注入する方法を採用してもよい(貼り合わせ工程を有していなくてもよい)。   Further, the actuator of the present invention may not be manufactured using the method described above. For example, a method in which the order of the steps is different from the method described above, such as a covalent bond forming step after the bonding step, may be used. In the above-described embodiment, the deformation material is applied to both the first conductive film and the second conductive film. However, the first conductive film and the second conductive film are used. The deformation material may be applied to only one of the films. Alternatively, a method may be employed in which the first conductive film and the second conductive film face each other with a predetermined distance therebetween, and in this state, a deformable material is injected between them ( It is not necessary to have a bonding step).

また、本発明の製造方法は、前述した工程に加えて他の工程(前処理工程、中間工程、後処理工程等)を有していてもよい。   Moreover, the manufacturing method of this invention may have other processes (a pre-processing process, an intermediate process, a post-processing process, etc.) in addition to the process mentioned above.

また、変形材料層の形状は、特に限定されず、繊維状、シート状、板状、棒状等の様々なものが挙げられ、変形材料の厚みが比較的大きいものであってもよい。   In addition, the shape of the deformable material layer is not particularly limited, and various shapes such as a fiber shape, a sheet shape, a plate shape, and a rod shape may be used, and the thickness of the deformable material may be relatively large.

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to these examples.

[1]アクチュエーター、駆動装置の製造
(実施例1)
(導電性膜形成工程)
可撓性を有する基材として、Millipore社製のポリフッ化ビニリデン(PVdF)フィルター(膜厚:0.1mm、ポアサイズ:0.45μm)を用意し、配線接続用の貫通孔を形成した後、この基材の一方の面に、スパッタリングにより、厚さ40nmのAu膜(導電性膜)を形成した。
[1] Manufacture of actuator and drive device (Example 1)
(Conductive film forming process)
As a flexible substrate, a polyvinylidene fluoride (PVdF) filter (film thickness: 0.1 mm, pore size: 0.45 μm) manufactured by Millipore was prepared, and after forming a through hole for wiring connection, An Au film (conductive film) having a thickness of 40 nm was formed on one surface of the substrate by sputtering.

次に、Au膜(導電性膜)が形成された基材を、超純水(MilliQ水):25mL、28質量%のアンモニア水:2mL、35質量%の過酸化水素水:2mLの混合溶液中で、85℃で加熱し、その後、超純水(MilliQ水)、メタノールで、順次洗浄し、室温で乾燥した。   Next, the base material on which the Au film (conductive film) was formed was mixed with ultrapure water (MilliQ water): 25 mL, 28 mass% ammonia water: 2 mL, 35 mass% hydrogen peroxide solution: 2 mL. Then, it was heated at 85 ° C., then washed successively with ultrapure water (MilliQ water) and methanol, and dried at room temperature.

(化学修飾工程)
導電性膜が形成された基材をガラス管に入れ、ここに、トルエン:10mL、化学修飾剤としての上記式(50)で表される化合物(ただし、式(50)中のnが9である化合物):30mgを加え、20時間室温で放置した。これにより、導電性膜の表面に、Au−S−(CH−CH=CHで表される構造が導入された。
その後、上記のような化学修飾が施された基材をジクロロメタンで洗浄し乾燥した。
(Chemical modification process)
The base material on which the conductive film is formed is put in a glass tube, and here, toluene: 10 mL, a compound represented by the above formula (50) as a chemical modifier (provided that n in the formula (50) is 9) A certain compound): 30 mg was added, and left at room temperature for 20 hours. Thereby, a structure represented by Au—S— (CH 2 ) 9 —CH═CH 2 was introduced on the surface of the conductive film.
Thereafter, the substrate subjected to the chemical modification as described above was washed with dichloromethane and dried.

(変形材料付与工程)
化学修飾工程に供された基材について、化学修飾が施された導電性膜上に、それぞれ、下記式(17)で表される化合物(刺激応答性化合物):7.93mmol、アクリル酸メチル:24mmol、2−ブロモイソブチル酸エチル:0.25mmol、メチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとのコポリマー:2mmol、および、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン:0.25mmolを、アニソール:2.5mLに溶解した溶液(変形材料)をインクジェット法により付与した。
(Deformation material application process)
About the base material subjected to the chemical modification step, the compound represented by the following formula (17) (stimulation responsive compound): 7.93 mmol, methyl acrylate: 24 mmol, ethyl 2-bromoisobutyrate: 0.25 mmol, copolymer of methylhydrosiloxane and dimethylhydrosiloxane: 2 mmol, and N, N, N ′, N ″, N ″ -pentamethyldiethylenetriamine: 0.25 mmol Anisole: A solution (deformable material) dissolved in 2.5 mL was applied by an inkjet method.

Figure 2015165736
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上記式(17)で表される化合物(刺激応答性化合物)としては、以下のようにして合成したものを用いた。   As the compound (stimulus responsive compound) represented by the above formula (17), a compound synthesized as follows was used.

まず、下記式(18)で表される化合物とPd(PPhの混合物をトルエン中で撹拌しているところへ4−tert−ブチルジメチルシリルオキシフェニルボロン酸のエタノール溶液と2.3M炭酸カリウム水溶液を加え17.5時間加熱、還流した。反応溶液を室温まで冷却し、有機層を分離した後、水層をジクロロメタンで抽出した。集めた有機層を水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで乾燥後濾過して濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィーで精製し、下記式(19)で表される化合物を得た。 First, a mixture of a compound represented by the following formula (18) and Pd (PPh 3 ) 4 was stirred in toluene, and an ethanol solution of 4-tert-butyldimethylsilyloxyphenylboronic acid and 2.3M carbonic acid were added. A potassium aqueous solution was added, and the mixture was heated to reflux for 17.5 hours. The reaction solution was cooled to room temperature, the organic layer was separated, and the aqueous layer was extracted with dichloromethane. The collected organic layer was washed with water and saturated brine, dried over sodium sulfate, filtered and concentrated. Then, it refine | purified by column chromatography and the compound represented by following formula (19) was obtained.

Figure 2015165736
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Figure 2015165736
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次に、上記式(19)で表される化合物をTHFに溶解し、フッ化テトラブチルアンモニウムのTHF溶液(1M)を加えた。反応溶液を2時間撹拌したのち、塩酸で反応を停止し、ジクロロメタンで抽出し硫酸ナトリウムで乾燥後、濾過して濃縮した。得られた固体に、DMF、炭酸カリウム、および、下記式(20)で表される化合物を加え、80℃で加熱撹拌した。反応溶液をジクロロメタンで抽出し、水、飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、下記式(21)で表される化合物を得た。なお、式(21)中、CH=CH−(CH−(式(20)で表される構造のうちOTsを除く部分)は、Rで示す(後に示す式(22)、式(23)中についても同様)。 Next, the compound represented by the above formula (19) was dissolved in THF, and a THF solution (1 M) of tetrabutylammonium fluoride was added. The reaction solution was stirred for 2 hours, then quenched with hydrochloric acid, extracted with dichloromethane, dried over sodium sulfate, filtered and concentrated. To the obtained solid, DMF, potassium carbonate, and a compound represented by the following formula (20) were added, and the mixture was heated and stirred at 80 ° C. The reaction solution was extracted with dichloromethane, washed with water and saturated brine, dehydrated with sodium sulfate, and purified by column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (21). In formula (21), CH 2 = CH— (CH 2 ) 4 — (part excluding OTs in the structure represented by formula (20)) is represented by R (formula (22) and formula shown later). The same applies to (23).

Figure 2015165736
Figure 2015165736

Figure 2015165736
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次に、上記式(21)で表される化合物、p−トルエンスルホン酸、1,2−ベンゼンジチオールをベンゼン中で加熱還流した。反応溶液に飽和炭酸水素ナトリウム水溶液を加え、ジクロロメタンで抽出し、硫酸ナトリウムで乾燥した。硫酸ナトリウムを濾過して濃縮した後、カラムクロマトグラフィーで精製し、下記式(22)で表される化合物を得た。   Next, the compound represented by the above formula (21), p-toluenesulfonic acid, and 1,2-benzenedithiol were heated to reflux in benzene. A saturated aqueous sodium hydrogen carbonate solution was added to the reaction solution, extracted with dichloromethane, and dried over sodium sulfate. Sodium sulfate was filtered and concentrated, and then purified by column chromatography to obtain a compound represented by the following formula (22).

Figure 2015165736
Figure 2015165736

次に、上記式(22)で表される化合物をジクロロメタンに溶解させ、(BrCNSbClを加えて撹拌した。反応溶液にジエチルエーテルを250mL加え析出した固体を濾過し、ジクロロメタン、アセトニトリル、およびTHFの混合溶媒にとかし、亜鉛粉末を加えて室温で撹拌した。亜鉛粉末を濾過で除去し、濃縮した。その後、カラムクロマトグラフィーで精製し、下記式(23)で表される化合物を得た。 Next, a compound represented by the formula (22) was dissolved in dichloromethane and stirred with (BrC 6 H 4) 3 NSbCl 6. 250 mL of diethyl ether was added to the reaction solution, and the precipitated solid was filtered, dissolved in a mixed solvent of dichloromethane, acetonitrile, and THF, added with zinc powder, and stirred at room temperature. The zinc powder was removed by filtration and concentrated. Then, it refine | purified by column chromatography and the compound represented by following formula (23) was obtained.

Figure 2015165736
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また、メチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとのコポリマーとしては、当該コポリマー中におけるメチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとの比率がモル比で1:2であるものを用いた。   Further, as the copolymer of methylhydrosiloxane and dimethylhydrosiloxane, a copolymer having a molar ratio of methylhydrosiloxane to dimethylhydrosiloxane in the copolymer of 1: 2 was used.

(共有結合形成工程)
前記溶液が付与された基材を、100℃で24時間加熱した。これにより、重合反応が進行するとともに、導電性膜を構成するAu(金属材料)と刺激応答性化合物とが共有結合(ポリシロキサン構造を介した共有結合)により結合された。
その後、ジクロロメタンで洗浄し、乾燥した。
(Covalent bond formation process)
The substrate provided with the solution was heated at 100 ° C. for 24 hours. As a result, the polymerization reaction progressed, and Au (metal material) constituting the conductive film and the stimulus-responsive compound were bonded by a covalent bond (covalent bond via a polysiloxane structure).
Thereafter, it was washed with dichloromethane and dried.

(貼り合わせ工程)
その後、共有結合形成工程に供された基材を5mm×2cmの短冊状に切り、2枚の切片を電解質溶液に浸漬し、変形材料同士が接触し、基材が外側を向くように貼り合わせ、アクチュエーターを得た。電解質溶液としては、0.1Mに調整したテトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ酸のアセトニトリル溶液を用いた。
(Lamination process)
After that, the base material subjected to the covalent bond forming step is cut into a strip of 5 mm × 2 cm, the two pieces are immersed in the electrolyte solution, and bonded so that the deformable materials are in contact with each other and the base material faces outward. The actuator was obtained. As the electrolyte solution, an acetonitrile solution of tetrabutylammonium tetrafluoroboric acid adjusted to 0.1M was used.

その後、基材に設けられた貫通孔を介して、各導電性膜に配線を接続し、図1、図2に示すような駆動装置を得た。変形材料層の厚さは、0.1mmであった。   Then, wiring was connected to each conductive film through the through-hole provided in the base material, and the drive device as shown in FIG. 1 and FIG. 2 was obtained. The thickness of the deformable material layer was 0.1 mm.

(実施例2)
変形材料付与工程において、化学修飾工程に供された基材について、化学修飾が施された導電性膜上に、それぞれ、下記式(17)で表される化合物(刺激応答性化合物):7.93mmol、アクリル酸メチル:24mmol、2−ブロモイソブチル酸エチル:0.25mmol、メチルヒドロシロキサンのホモポリマー(重量平均分子量:2000):0.6mmol、および、N,N,N’,N’’,N’’−ペンタメチルジエチレントリアミン:0.25mmolを、アニソール:2.5mLに溶解した溶液(変形材料)をインクジェット法により付与した以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
(Example 2)
In the deformable material application step, the compound (stimulation responsive compound) represented by the following formula (17) on the conductive film subjected to the chemical modification with respect to the base material subjected to the chemical modification step: 7. 93 mmol, methyl acrylate: 24 mmol, ethyl 2-bromoisobutyrate: 0.25 mmol, homopolymer of methylhydrosiloxane (weight average molecular weight: 2000): 0.6 mmol, and N, N, N ′, N ″, An actuator and a driving device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that a solution (deformable material) obtained by dissolving N ″ -pentamethyldiethylenetriamine: 0.25 mmol in anisole: 2.5 mL was applied by the inkjet method. .

(実施例3)
可撓性を有する基材として、厚さ:0.1mmのポリエチレンテレフタレート(帝人デュポン社製)製のシート材を用いた以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
(Example 3)
An actuator and a driving device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that a sheet material made of polyethylene terephthalate (manufactured by Teijin DuPont) having a thickness of 0.1 mm was used as the flexible substrate.

(実施例4)
可撓性を有する基材として、厚さ:0.1mmのエラストマー(アロン化成社製、AR−760)製のシート材を用いた以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
Example 4
The actuator and drive device were the same as in Example 1 except that a sheet material made of an elastomer (Aron Kasei Co., Ltd., AR-760) having a thickness of 0.1 mm was used as the flexible substrate. Manufactured.

(実施例5)
刺激応答性化合物として、下記式(32)で表される化合物を用いた以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
(Example 5)
An actuator and a driving device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that a compound represented by the following formula (32) was used as the stimulus responsive compound.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

(実施例6)
刺激応答性化合物として、下記式(33)で表される化合物を用いた以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
(Example 6)
An actuator and a driving device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that the compound represented by the following formula (33) was used as the stimulus responsive compound.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

(実施例7)
導電性膜の化学修飾に用いる化合物(化学修飾剤)としての、上記式(50)で表される化合物(ただし、式(50)中のnが15である化合物)を用いた以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
(Example 7)
Except for using the compound represented by the above formula (50) as a compound (chemical modifier) used for the chemical modification of the conductive film (wherein n in the formula (50) is 15), Actuators and drive devices were manufactured in the same manner as in Example 1.

(実施例8)
変形材料層の構成成分としてのアクリル酸メチルの代わりに、メタクリル酸メチルを用いた以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
(Example 8)
An actuator and a driving device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that methyl methacrylate was used instead of methyl acrylate as a component of the deformable material layer.

(実施例9)
変形材料層の構成成分としてのアクリル酸メチルの代わりに、アクリル酸イソプロピルを用いた以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
Example 9
An actuator and a driving device were manufactured in the same manner as in Example 1 except that isopropyl acrylate was used instead of methyl acrylate as a component of the deformable material layer.

(比較例1)
化学修飾工程を省略し、導電性膜を構成するAu(金属材料)と刺激応答性化合物との間に共有結合を有さないものとした以外は、前記実施例1と同様にしてアクチュエーター、駆動装置を製造した。
(Comparative Example 1)
Actuator and drive in the same manner as in Example 1 except that the chemical modification step is omitted and there is no covalent bond between Au (metal material) constituting the conductive film and the stimulus-responsive compound. The device was manufactured.

前記各実施例および比較例のアクチュエーターの構成を表1にまとめて示す。なお、表1中、ポリフッ化ビニリデンを「PVdF」、ポリエチレンテレフタレートを「PET」、エラストマー(アロン化成社製、AR−760)を「AR760」、化学修飾剤としての上記式(50)で表される化合物(ただし、式(50)中のnが9である化合物)を「50a」、化学修飾剤としての上記式(50)で表される化合物(ただし、式(50)中のnが15である化合物)を「50B」、上記式(17)で表される刺激応答性化合物を「C17」、メチルヒドロシロキサンのホモポリマーを「PS1」、メチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとのコポリマーを「PS2」、上記式(32)で表される刺激応答性化合物を「C32」、上記式(33)で表される刺激応答性化合物を「C33」、アクリル酸メチルを「MA」、メタクリル酸メチルを「MMA」、アクリル酸イソプロピルを「IPA」で示した。また、表中、変形材料層についての、構成材料の欄には、重合に用いられた成分(構成成分)を示し、含有率の欄には、これらの配合比を示した。また、前記各実施例のアクチュエーターでは、変形材料層を構成する刺激応答性化合物(重合後の化合物)の重量平均分子量は、いずれも、3000以上10000以下の範囲内の値であった。また、前記各実施例のアクチュエーターでは、変形材料層の導電率は、いずれも、1S/cm以上であった。   Table 1 summarizes the configurations of the actuators of the examples and comparative examples. In Table 1, the polyvinylidene fluoride is “PVdF”, the polyethylene terephthalate is “PET”, the elastomer (AR-760 manufactured by Aron Kasei Co., Ltd.) is “AR760”, and is represented by the above formula (50) as a chemical modifier. A compound represented by the above formula (50) as a chemical modifier (provided that n in the formula (50) is 15). (50), the stimuli-responsive compound represented by the above formula (17) is “C17”, the homopolymer of methylhydrosiloxane is “PS1”, and the copolymer of methylhydrosiloxane and dimethylhydrosiloxane is “ PS2 ”, the stimulus-responsive compound represented by the above formula (32) is“ C32 ”, the stimulus-responsive compound represented by the above formula (33) is“ C33 ”, Le "MA", methyl methacrylate "MMA" showed isopropyl acrylate with "IPA". Moreover, in the table | surface, the component (component) used for superposition | polymerization was shown in the column of the constituent material about a deformation | transformation material layer, and these compounding ratios were shown in the column of content rate. In the actuators of the above examples, the weight average molecular weight of the stimulus-responsive compound (compound after polymerization) constituting the deformable material layer was a value in the range of 3000 or more and 10,000 or less. In the actuators of the above examples, the conductivity of the deformable material layer was 1 S / cm or more.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

[2]アクチュエーターの評価
[2.1]変形量
25℃の環境下で、図1に示す状態から図2に示すように通電方向を逆転させ、レーザー変位計を用いて、アクチュエーターの図中右側の端部から2mm離れた箇所(アクチュエーターの中心点から図中右方向へ8mm離れた箇所)でのアクチュエーター湾曲方向(図1、図2中の上下方向)の変位を観測し、以下の基準に従い評価した。なお、印加電圧は3Vとした。
[2] Actuator evaluation [2.1] Deformation amount In the environment of 25 ° C., the energization direction is reversed as shown in FIG. 2 from the state shown in FIG. Observe the displacement in the actuator bending direction (vertical direction in FIGS. 1 and 2) at a location 2 mm away from the end of the actuator (a location 8 mm away from the center of the actuator in the right direction in the figure). evaluated. The applied voltage was 3V.

A:変位量が10mm以上。
B:変位量が5mm以上10mm未満。
C:変位量が3mm以上5mm未満。
D:変位量が1mm以上3mm未満。
E:変位量が1mm未満。
A: The displacement is 10 mm or more.
B: Displacement amount is 5 mm or more and less than 10 mm.
C: The displacement is 3 mm or more and less than 5 mm.
D: The displacement is 1 mm or more and less than 3 mm.
E: The displacement is less than 1 mm.

[2.2]導電性膜と変形材料層との密着性の評価
実施例および比較例のアクチュエーターについて、25℃の環境下で、印加電圧:10V、周波数:10Hzという条件で電圧を印加し、30分間連続して湾曲運動を繰り返し行った。
[2.2] Evaluation of Adhesiveness between Conductive Film and Deformable Material Layer For the actuators of Examples and Comparative Examples, a voltage was applied under the conditions of an applied voltage of 10 V and a frequency of 10 Hz in an environment of 25 ° C. The bending motion was repeated for 30 minutes continuously.

その後、導電性膜と変形材料層との界面を、走査型電子顕微鏡(SEM)で観察し、導電性膜と変形材料層との密着状態を以下の基準に従い評価した。   Thereafter, the interface between the conductive film and the deformable material layer was observed with a scanning electron microscope (SEM), and the adhesion between the conductive film and the deformable material layer was evaluated according to the following criteria.

A:導電性膜と変形材料層とがしっかりと密着しており、浮き・剥がれが全く認め
られない。
B:導電性膜と変形材料層とが密着しており、浮き・剥がれがほとんど認められな
い。
C:導電性膜と変形材料層との間に、わずかに浮き・剥がれが認められる。
D:導電性膜と変形材料層との間に、はっきりと浮き・剥がれが認められる。
E:導電性膜と変形材料層との間に、顕著に浮き・剥がれが認められる。
これらの結果を表2にまとめて示す。
A: The conductive film and the deformable material layer are in close contact with each other, and no floating or peeling is observed.
B: The conductive film and the deformable material layer are in close contact with each other, and there is almost no floating / peeling.
C: Slight floating / peeling is observed between the conductive film and the deformable material layer.
D: Floating / peeling is clearly observed between the conductive film and the deformable material layer.
E: Remarkable floating / peeling is recognized between the conductive film and the deformable material layer.
These results are summarized in Table 2.

Figure 2015165736
Figure 2015165736

表2から明らかなように、本発明のアクチュエーターは、低電圧印加時の変形量が十分に大きいものであるとともに、導電性膜と変形材料層との密着性に優れており、耐久性、信頼性の高いものであった。   As is apparent from Table 2, the actuator of the present invention has a sufficiently large amount of deformation when a low voltage is applied, and has excellent adhesion between the conductive film and the deformable material layer, resulting in durability and reliability. It was highly probable.

特に、ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンのホモポリマーを用いた実施例では、ポリシロキサン結合を有する化合物中における、刺激応答性化合物や金属材料との反応点をより多いものとすることができ、アクチュエーターの耐久性等をさらに優れたものとすることができた。また、架橋成分として機能する刺激応答性化合物の配合比を調整することにより、刺激応答性化合物およびポリシロキサン結合を有する化合物(主鎖を構成する成分)を構成成分として含む高分子中における架橋度を容易かつ確実に調整することができた。   In particular, in examples using a methylhydrosiloxane homopolymer as a compound having a polysiloxane bond, the number of reaction points with a stimulus-responsive compound or a metal material in the compound having a polysiloxane bond should be increased. The durability of the actuator can be further improved. In addition, by adjusting the compounding ratio of the stimulus-responsive compound functioning as a crosslinking component, the degree of crosslinking in the polymer containing the stimulus-responsive compound and the compound having a polysiloxane bond (component constituting the main chain) as constituent components Can be adjusted easily and reliably.

また、ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとを構成成分として含むコポリマーを用いた実施例では、アクチュエーターの硬度、柔軟性を最適なものとすることができた。   Further, in the example using a copolymer containing methylhydrosiloxane and dimethylhydrosiloxane as constituents as the compound having a polysiloxane bond, the hardness and flexibility of the actuator could be optimized.

また、基材としてポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレートを用いた実施例では、柔軟性を特に優れたものとし、変形量をより大きいものとすることができた。このような効果は、基材がポリフッ化ビニリデンで構成された実施例においてより顕著に発揮された。   Moreover, in the Example using a polyvinylidene fluoride and a polyethylene terephthalate as a base material, the softness | flexibility was made especially excellent and the deformation amount could be made larger. Such an effect was more remarkably exhibited in Examples in which the base material was composed of polyvinylidene fluoride.

また、基材としてエラストマーで構成されたものを用いた実施例では、アクチュエーターが湾曲した状態から湾曲していない状態に移行する時間をより効果的に短縮することができ、アクチュエーターの動作性が特に優れたものであった。また、特定の方向への変形性(変形のし易さ)を特に優れたものとすることができ、不本意な方向への変形をより効果的に防止することができた。
これに対し、比較例では、満足な結果が得られなかった。
Further, in the embodiment using the material made of elastomer as the base material, it is possible to more effectively shorten the time for the actuator to move from the curved state to the non-curved state, and the operability of the actuator is particularly good. It was excellent. In addition, the deformability in a specific direction (ease of deformation) can be made particularly excellent, and the deformation in an unintended direction can be more effectively prevented.
On the other hand, in the comparative example, a satisfactory result was not obtained.

…第1の基 A…第2の基 B…第1のユニットB B…第2のユニットB C…第1のユニットC C…第2のユニットC 200…駆動装置 100…アクチュエーター 11…第1の基材 12…第2の基材 13…第1の導電性膜(第1の電極) 14…第2の導電性膜(第2の電極) 15…変形材料層 21…スイッチ
22…電源 23…対向電極 24…電解液 25…容器
A 1 ... first group A 2 ... second group B 1 ... first unit B B 2 ... second unit B C 1 ... first unit C C 2 ... second unit C 200 ... drive unit DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Actuator 11 ... 1st base material 12 ... 2nd base material 13 ... 1st electroconductive film | membrane (1st electrode) 14 ... 2nd electroconductive film | membrane (2nd electrode) 15 ... Deformation material layer 21 ... Switch 22 ... Power supply 23 ... Counter electrode 24 ... Electrolyte solution 25 ... Container

Claims (17)

金属材料で構成された導電性膜と、
前記導電性膜上に設けられ、酸化還元反応によって分子構造が変形する刺激応答性化合物を含む材料で構成された変形材料層とを有し、
前記金属材料と前記刺激応答性化合物とが共有結合で結合していることを特徴とするアクチュエーター。
A conductive film made of a metal material;
A deformable material layer provided on the conductive film and made of a material containing a stimulus-responsive compound whose molecular structure is deformed by an oxidation-reduction reaction;
An actuator, wherein the metal material and the stimulus-responsive compound are bonded by a covalent bond.
前記導電性膜は、Auで構成されたものである請求項1に記載のアクチュエーター。   The actuator according to claim 1, wherein the conductive film is made of Au. 前記金属材料は、末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物による表面処理によって、前記刺激応答性化合物と結合している請求項1または2に記載のアクチュエーター。   The actuator according to claim 1 or 2, wherein the metal material is bonded to the stimulus-responsive compound by a surface treatment with a compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at a terminal. 前記金属材料と前記刺激応答性化合物とは、ポリシロキサン構造を有する化学構造を介して結合している請求項1ないし3のいずれか1項に記載のアクチュエーター。   The actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal material and the stimulus-responsive compound are bonded via a chemical structure having a polysiloxane structure. 前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有し、かつ、該結合の一端に位置する第1の基と、前記結合の他端に位置する第2の基とを有するユニットAと、
前記第1の基の第1の結合部位に配置された第1のユニットBと、
前記第2の基の第2の結合部位に配置された第2のユニットBと、
前記共有結合の形成の反応に関与する反応部に連結する第1のユニットCと、
前記共有結合の形成の反応に関与する反応部に連結する第2のユニットCとを有し、
前記第1のユニットBと前記第2のユニットBとが、還元反応によって結合するものである請求項1ないし4のいずれか1項に記載のアクチュエーター。
The stimulus-responsive compound has a bond that functions as a rotation axis, and a unit A having a first group located at one end of the bond and a second group located at the other end of the bond; ,
A first unit B disposed at a first binding site of the first group;
A second unit B disposed at a second binding site of the second group;
A first unit C coupled to a reaction part involved in the reaction of formation of the covalent bond;
A second unit C connected to a reaction part involved in the reaction for forming the covalent bond,
The actuator according to any one of claims 1 to 4, wherein the first unit B and the second unit B are coupled by a reduction reaction.
前記第1のユニットCおよび前記第2のユニットCは、芳香族性を有する環構造を含むものである請求項5に記載のアクチュエーター。   The actuator according to claim 5, wherein the first unit C and the second unit C include a ring structure having aromaticity. 前記第1のユニットCは、前記第1の基の第3の結合部位に配置されたものであり、
前記第2のユニットCは、前記第2の基の第4の結合部位に配置されたものである請求項5または6に記載のアクチュエーター。
The first unit C is arranged at a third binding site of the first group,
The actuator according to claim 5 or 6, wherein the second unit C is disposed at a fourth binding site of the second group.
前記導電性膜の前記変形材料層に対向する面とは反対側の面に、可撓性を有する基材が設けられている請求項1ないし7のいずれか1項に記載のアクチュエーター。   The actuator according to any one of claims 1 to 7, wherein a base material having flexibility is provided on a surface opposite to the surface facing the deformable material layer of the conductive film. 前記基材は、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレートのうち少なくとも一方を含む材料で構成されたものである請求項8に記載のアクチュエーター。   The actuator according to claim 8, wherein the base material is made of a material containing at least one of polyvinylidene fluoride and polyethylene terephthalate. 前記基材は、液晶エラストマーを含む材料で構成されたものである請求項8または9に記載のアクチュエーター。   The actuator according to claim 8 or 9, wherein the substrate is made of a material containing a liquid crystal elastomer. 金属材料で構成された導電性膜に対し化学修飾を施す化学修飾工程と、
前記導電性膜の前記化学修飾が施された面上に、酸化還元反応によって分子構造が変形する刺激応答性化合物を含む材料を付与する変形材料付与工程と、
前記化学修飾が施された前記金属材料と、前記刺激応答性化合物とを反応させることにより、前記金属材料と前記刺激応答性化合物との間に共有結合を形成する共有結合形成工程とを有することを特徴とするアクチュエーターの製造方法。
A chemical modification step for chemically modifying a conductive film made of a metal material;
A deformable material applying step of applying a material containing a stimulus-responsive compound whose molecular structure is deformed by an oxidation-reduction reaction on the surface of the conductive film subjected to the chemical modification;
A covalent bond forming step of forming a covalent bond between the metal material and the stimulus responsive compound by reacting the metal material subjected to the chemical modification with the stimulus responsive compound. An actuator manufacturing method characterized by the above.
前記刺激応答性化合物として、ビニル基と(メタ)アクリロイル基とのうちの少なくとも一方の官能基を有する化合物を用いる請求項11に記載のアクチュエーターの製造方法。   The method for manufacturing an actuator according to claim 11, wherein a compound having at least one functional group of a vinyl group and a (meth) acryloyl group is used as the stimulus-responsive compound. 前記化学修飾工程では、前記金属材料に対し、末端にビニル基を有するアルカンチオール構造を有する化合物を用いた処理を施す請求項12に記載のアクチュエーターの製造方法。   The method for manufacturing an actuator according to claim 12, wherein in the chemical modification step, the metal material is treated with a compound having an alkanethiol structure having a vinyl group at a terminal. 前記共有結合形成工程において、前記刺激応答性化合物とともに、ポリシロキサン結合を有する化合物を、前記化学修飾が施された前記金属材料と反応させる請求項12または13に記載のアクチュエーターの製造方法。   The method for manufacturing an actuator according to claim 12 or 13, wherein in the covalent bond forming step, a compound having a polysiloxane bond is reacted with the metal material subjected to the chemical modification together with the stimulus-responsive compound. 前記ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンを構成成分として含む高分子を用いる請求項14に記載のアクチュエーターの製造方法。   The method for manufacturing an actuator according to claim 14, wherein a polymer containing methylhydrosiloxane as a constituent component is used as the compound having a polysiloxane bond. 前記ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンのホモポリマーを用いる請求項14または15に記載のアクチュエーターの製造方法。   The method for manufacturing an actuator according to claim 14, wherein a homopolymer of methylhydrosiloxane is used as the compound having a polysiloxane bond. 前記ポリシロキサン結合を有する化合物として、メチルヒドロシロキサンとジメチルヒドロシロキサンとを構成成分として含むコポリマーを用いる請求項14ないし16のいずれか1項に記載のアクチュエーターの製造方法。   The method for manufacturing an actuator according to any one of claims 14 to 16, wherein a copolymer containing methylhydrosiloxane and dimethylhydrosiloxane as constituent components is used as the compound having a polysiloxane bond.
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