JP4323308B2 - Manufacturing method of laminate - Google Patents

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本発明は、高分子電解質に緻密かつ表面積の大きい金属層を形成する無電解メッキ方法、及び前記金属層及び高分子電解質層を備えた積層体に関する。   The present invention relates to an electroless plating method for forming a dense metal layer having a large surface area on a polymer electrolyte, and a laminate comprising the metal layer and the polymer electrolyte layer.

無電解メッキ方法は、高分子電解質上に金属層を容易に形成することができるために、屈曲可能なアクチュエータとして使用することが可能な積層体として、金属層と高分子電解質層とを備えた積層体を得ることができるために有用である。   The electroless plating method includes a metal layer and a polymer electrolyte layer as a laminate that can be used as a bendable actuator because a metal layer can be easily formed on the polymer electrolyte. This is useful because a laminate can be obtained.

屈曲可能なアクチュエータ、特に高分子アクチュエータは、その柔軟性によりカテーテル等の駆動部として用いることができるので、近年、特に注目されている。前記アクチュエータとしては、例えば、高分子電解質であるイオン交換樹脂膜とその表面に相互に接合した金属電極との積層体を、該イオン交換樹脂膜の含水状態において、金属電極間に電位差をかけることによりイオン交換樹脂成形品に湾曲または変形を生じさせることにより、アクチュエータとして用いることができる(例えば、特許文献1参照)。   Bendable actuators, particularly polymer actuators, have been attracting particular attention in recent years because they can be used as a drive unit such as a catheter due to their flexibility. As the actuator, for example, a laminated body of an ion exchange resin film that is a polymer electrolyte and a metal electrode bonded to the surface thereof is applied with a potential difference between the metal electrodes in the water-containing state of the ion exchange resin film. Thus, the ion-exchange resin molded product can be used as an actuator by bending or deforming the ion-exchange resin molded product (see, for example, Patent Document 1).

このようなアクチュエータである積層体の製造方法としては、粗面化処理を行った後に、水中に浸漬して高分子電解質であるイオン交換樹脂膜を膨潤させ、水で膨潤したイオン交換樹脂膜に白金錯体や金錯体等の金属錯体を水溶液中で吸着させて、還元剤で吸着された金属錯体を還元させる金属を析出させる無電解メッキ法により電極の形成を行い、この吸着・還元の工程を繰り返し行うことが行われている。吸着・還元の工程を繰り返しは、アクチュエータとして屈曲等の変位をすることができるような金属量を高分子電解質上に確保するために、それぞれの工程が6回以上繰り返し行われている。このようにして得られた高分子電解質と電極層との積層体は、高分子電解質の内部方向に金属層が成長して電極が形成されており、高分子電解質と電極層との界面において、電極層の断面がフラクタル状の構造を形成している(例えば、非特許文献1参照)。このフラクタル状構造により、前記金属層と前記高分子電解質層との界面で電気二重層を形成し、良好な屈曲等の変位を得ることができる。
特許第2961125号公報(第1頁−9頁) 長田義仁編、「バイオミメティックスハンドブック」、初版、株式会社エヌ・ティー・エス、2000年9月13日、P932−938
As a manufacturing method of a laminate as such an actuator, after performing a roughening treatment, the ion exchange resin film that is a polymer electrolyte is swollen by being immersed in water, and the ion exchange resin film swollen with water An electrode is formed by electroless plating, in which a metal complex such as a platinum complex or gold complex is adsorbed in an aqueous solution, and the metal complex adsorbed with the reducing agent is deposited, and this adsorption / reduction process is performed. Repeatedly done. Repeating the adsorption / reduction process is repeated 6 times or more in order to ensure the amount of metal on the polymer electrolyte that can be displaced such as bending as an actuator. In the laminate of the polymer electrolyte and the electrode layer thus obtained, a metal layer is grown in the inner direction of the polymer electrolyte to form an electrode, and at the interface between the polymer electrolyte and the electrode layer, The cross section of the electrode layer forms a fractal structure (see, for example, Non-Patent Document 1). With this fractal-like structure, an electric double layer can be formed at the interface between the metal layer and the polymer electrolyte layer, and favorable displacement such as bending can be obtained.
Japanese Patent No. 2961125 (pages 1-9) Edited by Yoshihito Nagata, “Biomimetics Handbook”, first edition, NTS, Inc., September 13, 2000, P932-938

しかし、高分子アクチュエータについては、近年、人工筋肉や各種装置への広い用途への適用が検討され、カテーテルに用いるアクチュエータよりも大きな振れ幅が必要とされる用途への適用が望まれ、屈曲等の変位量が上記の無電解メッキ方法により得られた積層体よりも大きな変位量が必要とされている。また、カテーテルについても、操作性により、より変位量の大きなアクチュエータを用いることが望まれている。   However, with regard to polymer actuators in recent years, application to a wide range of uses for artificial muscles and various devices has been studied, and application to applications that require a larger swing width than actuators used for catheters is desired, such as bending Is required to be larger than the laminate obtained by the electroless plating method. In addition, it is desired to use an actuator with a larger displacement amount for the catheter due to operability.

アクチュエータとして従来よりも大きな屈曲量を得ることができる積層体を得るには、上記の無電解メッキ方法で吸着・還元の工程の繰り返し回数を増やす方法により、高分子電解質に析出する金属量を増やすことも考えられる。しかし、吸着・還元の工程の繰り返し回数を増やす方法では、析出する金属量には限界があり、上記の無電解メッキ方法により得られる積層体の屈曲量について更なる向上を図ることが難しい。   In order to obtain a laminate that can obtain a larger amount of bending than the conventional actuator, the amount of metal deposited on the polymer electrolyte can be increased by increasing the number of repetitions of the adsorption / reduction process by the electroless plating method. It is also possible. However, in the method of increasing the number of repetitions of the adsorption / reduction process, the amount of deposited metal is limited, and it is difficult to further improve the bending amount of the laminate obtained by the electroless plating method.

本発明の目的は、金属層と高分子電解質層との積層体であって、従来の屈曲よりも大きな屈曲が必要とされる用途に用いることができる積層体を得ることができる無電解メッキ方法を提供することである。   An object of the present invention is an electroless plating method capable of obtaining a laminate of a metal layer and a polymer electrolyte layer, which can be used in applications requiring a larger bend than a conventional bend. Is to provide.

本発明者らは、鋭意検討の結果、高分子電解質への無電解メッキのための前処理の工程として、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を浸透させて高分子電解質を膨潤させる膨潤工程と、前記膨潤した高分子電解質に金属錯体を吸着させる吸着工程と、前記金属錯体を吸着させた高分子電解質に、還元剤溶液を接触させることにより前記高分子電解質と金属層を形成する還元工程と、を含むアクチュエータ素子用積層体の製造方法であって、前記膨潤工程における前記高分子電解質が、所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが、前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して、110%以上であり、前記高分子電解質がイオン交換樹脂であり、前記良溶媒が、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサフルオロ−2−プロパノール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンからなる群より選択される少なくとも1種を含有することを特徴とするアクチュエータ素子用積層体の製造方法を用いることにより、従来に比べてより大きな屈曲をする積層体を得ることができることを見出し、本発明に至った。
また、本発明は、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが、前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して、110〜240%であることが好ましい。
更に、本発明は、前記膨潤工程は、前記良溶媒または前記良溶媒を含む混合溶媒を前記高分子電解質に浸透さることにより、前記高分子電解質の結晶化度を低下させ、前記高分子電解質を構成する高分子において少なくとも官能基を有する側鎖の絡み合いを緩和させることが好ましい。
また、本発明は、前記良溶媒が、メタノール、エタノール、及び、プロパノールからなる群より選択される少なくとも1種を含有することが好ましく、メタノールを含有することがより好ましく、前記良溶媒が、更に、塩基性塩を含有することが好ましい。
本発明は、前記金属層と前記高分子電解質層との界面のサイクリックボルタンメトリー法で測定した電気二重層容量が、前記高分子電解質の乾燥膜厚を170μmに換算したときの値として、3mF/cm 以上であることが好ましく、また、前記金属層と前記高分子電解質層との界面の定電流放電法による電気二重層容量が、2.0F/cm 3 以上であることが好ましい。
As a result of intensive studies, the present inventors have, as a pretreatment step for electroless plating on a polymer electrolyte, a swelling step in which a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent is permeated to swell the polymer electrolyte, An adsorption step of adsorbing a metal complex to the swollen polymer electrolyte; and a reduction step of forming a metal layer with the polymer electrolyte by bringing a reducing agent solution into contact with the polymer electrolyte adsorbed with the metal complex. And the polymer electrolyte in the swelling step has a predetermined shape, and the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is the polymer electrolyte. 110% or more of the thickness in a dry state, the polymer electrolyte is an ion exchange resin, and the good solvent is methanol, ethanol, propanol, hexafluoro 2-propanol, dimethyl sulfoxide, N- methylpyrrolidone, dimethylformamide, ethylene glycol, diethylene glycol, using the manufacturing method of the actuator element for laminate characterized in that it contains at least one member selected from the group consisting of glycerol As a result, it has been found that a laminate that can be bent more than before can be obtained, and the present invention has been achieved.
In the present invention, the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is preferably 110 to 240% with respect to the thickness of the polymer electrolyte in a dried state.
Further, in the present invention, in the swelling step, the good solvent or a mixed solvent containing the good solvent is permeated into the polymer electrolyte, thereby reducing the crystallinity of the polymer electrolyte. It is preferable to reduce the entanglement of the side chain having at least a functional group in the constituting polymer.
In the present invention, the good solvent preferably contains at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, and propanol, more preferably contains methanol, and the good solvent further includes It is preferable to contain a basic salt.
In the present invention, the electric double layer capacity measured by the cyclic voltammetry method at the interface between the metal layer and the polymer electrolyte layer is 3 mF / as a value when the dry film thickness of the polymer electrolyte is converted to 170 μm. preferably cm 2 or more, also, the electric double layer capacity by constant current discharge method of the interface between the metal layer and the polymer electrolyte layer is preferably 2.0 F / cm 3 or more.

本発明の無電解メッキ方法は、前処理工程として膨潤工程を行っているので、金属層と高分子電解質層とを備えた積層体であって、アクチュエータとして駆動させた場合に大きな変位(屈曲)を示す積層体を得ることができる。しかも、前記積層体は、従来の屈曲以上の屈曲が要求される用途の駆動部として用いることができる。また、本発明の積層体は、電極層と前記高分子電解質層との界面の電気二重層容量が、前記高分子電解質の乾燥膜厚を170μmに換算したときの値として、3.0mF/cm以上、若しくは定電流放電法による電気二重層容量が、2.0F/cm3以上である積層体であるので、アクチュエータとして屈曲等の変位も大きく、低印加電圧で従来と同様の機械的エネルギーを得ることができるので、大きなエネルギーコストの削減も可能となる。 Since the electroless plating method of the present invention performs a swelling process as a pretreatment process, the electroless plating method is a laminate including a metal layer and a polymer electrolyte layer, and has a large displacement (bending) when driven as an actuator. Can be obtained. In addition, the laminate can be used as a drive unit for applications that require bending beyond the conventional bending. In the laminate of the present invention, the electric double layer capacity at the interface between the electrode layer and the polymer electrolyte layer is 3.0 mF / cm as a value when the dry thickness of the polymer electrolyte is converted to 170 μm. 2 or more, or because the electric double layer capacity by the constant current discharge method is 2.0 F / cm 3 or more, the actuator has a large displacement such as bending, and mechanical energy similar to the conventional one with a low applied voltage. Therefore, it is possible to greatly reduce the energy cost.

本発明は、高分子電解質への無電解メッキのための前処理の工程として、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を浸透させて高分子電解質を膨潤させる膨潤工程であって、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上である膨潤工程を行うことを特徴とする高分子電解質への無電解メッキ方法である。前処理工程である前記膨潤工程が行われた後に、無電解メッキ方法による金属層の形成として、金属錯体を高分子電解質に吸着させる吸着工程、及び吸着された金属錯体を還元剤溶液により還元して金属を析出させる還元工程が行われる。前記還元工程の後には、還元剤を除去して還元工程後の行われる工程を容易に行うことができるために、金属が析出した高分子電解質を洗浄する洗浄工程を行うことが好ましい。   The present invention is a swelling step of swelling a polymer electrolyte by impregnating a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent as a pretreatment step for electroless plating on the polymer electrolyte, The molecular electrolyte has a predetermined shape, and a swelling process is performed in which the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is 110% or more with respect to the thickness of the polymer electrolyte in a dried state An electroless plating method for polymer electrolyte. After the swelling process, which is a pretreatment process, is performed, an adsorption process for adsorbing the metal complex to the polymer electrolyte as a metal layer formation by an electroless plating method, and the adsorbed metal complex is reduced with a reducing agent solution. Then, a reduction process for depositing the metal is performed. After the reduction step, it is preferable to perform a washing step of washing the polymer electrolyte on which the metal has been deposited in order to easily remove the reducing agent and perform the step performed after the reduction step.

(膨潤工程)
本発明の無電解メッキ方法は、まず前処理として、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を浸透させて高分子電解質を膨潤させる膨潤工程であって、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上である膨潤工程が行われる。前記良溶媒は、前記高分子電解質の組成に応じて用いられる。前記膨潤工程は、前記良溶媒が高分子電解質に浸透することにより、高分子電解質を膨潤した状態にする。前記膨潤工程に良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を用いることにより、貧溶媒に比べて大きな高分子電解質の膨潤が生じる。この膨潤により、膜状や柱状などの形状した形成の高分子電解質は、コーティング等の特殊な加工が施されていない場合には、ほぼ同じ形状を維持した状態でサイズが全体的に大きくなり、コーティング等の特殊な加工が施されている場合には、特殊な加工が施されていない部分が大きくなり湾曲等の変形が生じることもある。前記膨潤工程において、高分子電解質が膨潤した状態で形状を有していない場合には後の工程により金属層を形成することが難しいために、高分子電解質は、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒の浸透により、膨潤前とほぼ同じ形状若しくは湾曲等の変形した形状などの所定の形状を有した状態で膨潤する必要がある。前記膨潤工程において、前記高分子電解質の金属層が形成される面に対する厚さについて、前記高分子電解質が膨潤した状態での厚さは、高分子電解質の種類によって異なるが、前記膨潤工程の後に行われる吸着工程や還元工程に移行する際等の作業を容易に行いやすいために、前記高分子電解質が乾燥した状態での厚さに対して110〜3000%であることが好ましく、前記高分子電解質が乾燥した状態での厚さに対して120〜1000%であることがより好ましい。また、前記良溶媒が吸着工程で用いられる金属錯体と反応して金属層の形成を阻害する場合には、前記高分子電解質が膨潤した状態での厚さは、前記高分子電解質が乾燥した状態での厚さに対して120〜300%であることが好ましい。なお、高分子電解質の乾燥した状態に対する前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さの割合は、前記高分子電解質の乾燥した状態からどの程度の割合で膨潤したかでも示すことができる。以下これを膨潤度という。例えば、膨潤した高分子電解質の厚さが乾燥した状態での厚さに対して110%である場合の当該膨潤度は10%となる。
(Swelling process)
The electroless plating method of the present invention is a swelling step in which a polymer solvent is swollen by infiltrating a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent as a pretreatment, and the swollen polymer electrolyte has a predetermined shape. And a swelling step in which the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is 110% or more with respect to the thickness of the polymer electrolyte in a dried state. The good solvent is used according to the composition of the polymer electrolyte. The swelling step causes the polymer electrolyte to swell by allowing the good solvent to permeate the polymer electrolyte. By using a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent in the swelling step, the polymer electrolyte swells larger than that of the poor solvent. Due to this swelling, the polymer electrolyte formed into a film shape or a columnar shape, when not subjected to special processing such as coating, increases the overall size while maintaining almost the same shape, When special processing such as coating is performed, a portion not subjected to special processing becomes large and deformation such as bending may occur. In the swelling step, when the polymer electrolyte does not have a shape in a swollen state, it is difficult to form a metal layer in a later step. Therefore, the polymer electrolyte is mixed with a good solvent or a good solvent. Due to the permeation of the solvent, it is necessary to swell in a state having a predetermined shape such as substantially the same shape as before swelling or a deformed shape such as a curve. In the swelling step, the thickness of the polymer electrolyte with respect to the surface on which the metal layer is formed varies depending on the type of the polymer electrolyte. It is preferable that the polymer electrolyte is 110 to 3000% with respect to the thickness in a dry state in order to easily perform operations such as the transition to the adsorption step and the reduction step performed, and the polymer More preferably, the electrolyte is 120 to 1000% of the thickness in a dry state. Further, when the good solvent reacts with the metal complex used in the adsorption step to inhibit the formation of the metal layer, the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is the state where the polymer electrolyte is dried. The thickness is preferably 120 to 300%. In addition, the ratio of the thickness of the polymer electrolyte in the swollen state with respect to the dry state of the polymer electrolyte can be indicated by how much the polymer electrolyte is swollen from the dry state. This is hereinafter referred to as the degree of swelling. For example, when the thickness of the swollen polymer electrolyte is 110% with respect to the thickness in the dry state, the degree of swelling is 10%.

前記高分子電解質としては、主として高分子により形成された電解質であれば特に限定されるものではないが、金属錯体を十分に吸着させるためにイオン交換樹脂が好ましい。前記イオン交換樹脂は、特に限定されるものではなく、公知の樹脂を用いることができ、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの親水性官能基を導入したものを用いることができる。特に、前記イオン交換樹脂として、フッ素樹脂にスルホン酸基及び/またはカルボキシル基を導入した陽イオン交換樹脂を用いることが、剛性が適度でありイオン交換量が大きく、耐薬品性及び繰り返し曲げに対する耐久性が良好であるために高分子アクチュエータとして好ましい。前記イオン交換樹脂の具体例としては、パーフルオロカルボン酸樹脂、パーフルオロスルホン酸樹脂を用いることができ、例えばNafion樹脂(パーフルオロスルホン酸樹脂、DuPont社製)、フレミオン(パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂、旭硝子社製)を用いることができる。なお、前記高分子電解質は、無電解メッキ方法により得られる積層体として形状に適した形状の高分子電解質成形品を用いることができ、膜状、板状、筒状、柱状や管状等の所望の形状を用いることができる。   The polymer electrolyte is not particularly limited as long as it is an electrolyte mainly formed of a polymer, but an ion exchange resin is preferable in order to sufficiently adsorb the metal complex. The ion exchange resin is not particularly limited, and a known resin can be used, and one obtained by introducing a hydrophilic functional group such as a sulfonic acid group or a carboxyl group into polyethylene, polystyrene, fluororesin or the like is used. Can do. In particular, a cation exchange resin in which a sulfonic acid group and / or a carboxyl group is introduced into a fluororesin is used as the ion exchange resin. The rigidity is moderate, the ion exchange amount is large, chemical resistance, and durability against repeated bending. It is preferable as a polymer actuator because of its good properties. Specific examples of the ion exchange resin include perfluorocarboxylic acid resin and perfluorosulfonic acid resin. For example, Nafion resin (perfluorosulfonic acid resin, manufactured by DuPont), Flemion (perfluorocarboxylic acid resin or Perfluorosulfonic acid resin (Asahi Glass Co., Ltd.) can be used. As the polymer electrolyte, a polymer electrolyte molded product having a shape suitable for the shape can be used as a laminate obtained by an electroless plating method, and a film shape, a plate shape, a cylindrical shape, a columnar shape, a tubular shape, or the like can be used. Can be used.

前記膨潤工程は、前記高分子電解質に良溶媒を浸透させること、または良溶媒を含む混合溶媒を浸透させることにより、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上にする膨潤がなされる。前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上とする膨潤により、高分子電解質を形成する樹脂成分において、官能基を有する側鎖についてのセグメント運動の自由度が増大する。この自由度の増大により、無電解メッキ方法の吸着工程において、金属錯体が前記高分子電解質の表面より内部へ吸着しやすくなり、また、還元工程においても還元剤溶液中の還元剤が高分子電解質の表面より内部へ吸着しやすくなり、高分子電解質内部において金属錯体及び還元剤のブラウン運動が容易となったと考えられる。   In the swelling step, the polymer electrolyte swollen has a predetermined shape by infiltrating the polymer electrolyte with a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent, and the polymer electrolyte is swollen. Swelling is performed so that the thickness in the dried state is 110% or more with respect to the dry thickness of the polymer electrolyte. The resin component that forms the polymer electrolyte has a functional group by swelling the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state to 110% or more of the thickness of the polymer electrolyte in a dried state Increased freedom of segmental motion for the side chain. This increase in the degree of freedom makes it easier for the metal complex to be adsorbed from the surface of the polymer electrolyte in the adsorption step of the electroless plating method, and the reducing agent in the reducing agent solution also becomes a polymer electrolyte in the reduction step. It is considered that the metal complex and the reducing agent are easily moved in the Brownian motion inside the polymer electrolyte.

また、前記膨潤工程が行われた無電解メッキ方法により得られた高分子電解質層上に金属層が形成された積層体は、金属層を電極層として用いた場合に従来に比べて電極層の電気二重層容量が大きい。前記無電解メッキ方法により得られた積層体の金属層では、高分子電解質層と金属層との界面において、金属層の断面が従来のフラクタル状の構造よりも凹凸の大きな構造を形成し、積層体を得た後であって高分子電解質が収縮した際においても膨潤時に形成されたフラクタル状構造がその形状をとどめているものと考えられる。   In addition, the laminate in which the metal layer is formed on the polymer electrolyte layer obtained by the electroless plating method in which the swelling process has been performed has a higher electrode layer than the conventional one when the metal layer is used as the electrode layer. Large electric double layer capacity. In the metal layer of the laminate obtained by the electroless plating method, a structure in which the cross section of the metal layer is more uneven than the conventional fractal structure is formed at the interface between the polymer electrolyte layer and the metal layer. Even after the body is obtained, even when the polymer electrolyte contracts, it is considered that the fractal structure formed at the time of swelling retains its shape.

前記良溶媒は、高分子を良く膨潤させることができる溶媒であり、高分子電解質を構成する高分子の種類により異なる。従って、前記良溶媒は、無電解メッキ方法により最終的に得られる積層体の用途等に応じて採用される高分子電解質の組成に応じて、適した溶媒種を用いることができる。前記良溶媒は、複数種類の良溶媒を混合して用いても良い。前記良溶媒としては、例えば、メタノール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等を用いることができる。前記高分子電解質が、パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合には、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサフルオロ−2−プロパノール、ジエチレングリコール、グリセリンを用いることができる。特に、前記膨潤工程において、前記高分子電解質がパーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合に、メタノールまたはメタノールを含む溶媒を浸透させて、膨前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上に膨潤することが好ましい。これは、メタノールは、膨潤がしやすく取り扱いが容易であるので、作業性が良好であるからである。   The good solvent is a solvent that can swell the polymer well, and varies depending on the type of polymer constituting the polymer electrolyte. Accordingly, as the good solvent, a suitable solvent species can be used according to the composition of the polymer electrolyte employed depending on the use of the laminate finally obtained by the electroless plating method. The good solvent may be a mixture of a plurality of good solvents. As the good solvent, for example, methanol, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, ethylene glycol, diethylene glycol, glycerin and the like can be used. When the polymer electrolyte is a perfluorocarboxylic acid resin or a perfluorosulfonic acid resin, methanol, ethanol, propanol, hexafluoro-2-propanol, diethylene glycol, and glycerin can be used. In particular, in the swelling step, when the polymer electrolyte is a perfluorocarboxylic acid resin or a perfluorosulfonic acid resin, methanol or a solvent containing methanol is infiltrated to swell the polymer electrolyte in a swollen state. It is preferable that the thickness swells to 110% or more with respect to the thickness of the polymer electrolyte in a dry state. This is because methanol is easy to swell and is easy to handle, and therefore has good workability.

前記膨潤工程は、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上とすることができれば、良溶媒のみを用いて高分子電解質を膨潤させても良く、良溶媒を含む混合溶媒を用いても良い。高分子電解質を膨潤させることにより、高分子電解質の結晶化度が低下し、特に官能基を有する側鎖の絡み合いが緩和され、側鎖についてのセグメント運動の自由度が増大する。このため、前記膨潤工程を前処理工程とする無電解メッキ方法により得られた金属層と高分子電解質層とを備えた積層体は、より効率的にイオンの移動が生じ大きな変位を得ることができると考えられる。   In the swelling step, if the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state can be 110% or more with respect to the thickness of the polymer electrolyte in a dried state, the polymer electrolyte can be obtained using only a good solvent. The electrolyte may be swollen or a mixed solvent containing a good solvent may be used. By swelling the polyelectrolyte, the crystallinity of the polyelectrolyte is lowered, in particular, the entanglement of the side chain having a functional group is alleviated, and the degree of freedom of segment movement with respect to the side chain is increased. For this reason, a laminate including a metal layer and a polymer electrolyte layer obtained by an electroless plating method using the swelling step as a pretreatment step can move ions more efficiently and obtain a large displacement. It is considered possible.

前記高分子電解質の良溶媒を含む混合溶媒としては、良溶媒が任意の割合で他の溶媒に混合された混合溶媒であって、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上とすることができれば良溶媒と他の溶媒との混合比が特に限定されるものではない。膨潤した高分子電解質が、高分子電解質の膜厚を乾燥した状態での高分子電解質の膜厚に対して110%未満である場合には、無電解メッキ方法により得られる積層体がアクチュエータとして駆動させた際に、変位量(屈曲量)が低下するからである。前記他の溶媒は、用いられる高分子電解質の良溶媒と異なる溶媒であり、良溶媒と安定な混合状態を維持できる溶媒であれば水でも有機溶媒でもよいが、前記膨潤工程に次いで行われる吸着工程が金属錯体水溶液中で行われる場合には、金属錯体の析出などの金属錯体の吸着の阻害がないことから、前記他の溶媒は、水を用いることが好ましい。なお、前記高分子電解質がパーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合に、前記高分子電解質を膨潤させるための膨潤用溶媒である良溶媒若しくは前記良溶媒を含む混合溶媒がメタノールと水との混合溶媒である場合には、容易に膨潤することができるために、メタノールが膨潤用溶媒中に5〜100重量%含まれることが好ましく、パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂のイオン交換容量が1.8meq/gである場合には、メタノールが膨潤用溶媒中に5〜40重量%含まれることが大きな膨潤を容易に得ることができるのでさらに好ましく、パーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂のイオン交換容量が1.4meq/gである場合には、メタノールが膨潤用溶媒中に100重量%含まれることがさらに好ましい。前記膨潤用溶媒に混合溶媒ではなく良溶媒のみを用いる場合には、良溶媒の種類によって異なるが、適宜好ましい温度領域で高分子電解質の膨潤をさせることができる。前記高分子電解質をゲル化しない温度において良溶媒に浸漬することが好ましい。前記膨潤溶媒としてメタノールを用いる場合においては、室温において膨潤工程が行われることが好ましい。   The mixed solvent containing a good solvent for the polymer electrolyte is a mixed solvent in which a good solvent is mixed with another solvent at an arbitrary ratio, and the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is set as the polymer solvent. The mixing ratio of the good solvent and the other solvent is not particularly limited as long as it can be 110% or more with respect to the thickness of the electrolyte in a dry state. When the swollen polymer electrolyte is less than 110% of the thickness of the polymer electrolyte in the dry state, the laminate obtained by the electroless plating method is driven as an actuator. This is because the amount of displacement (the amount of bending) decreases when it is applied. The other solvent is a solvent different from the good solvent of the polymer electrolyte to be used, and may be water or an organic solvent as long as it can maintain a stable mixed state with the good solvent. When the process is performed in an aqueous metal complex solution, water is preferably used as the other solvent because there is no inhibition of the adsorption of the metal complex such as precipitation of the metal complex. When the polymer electrolyte is a perfluorocarboxylic acid resin or a perfluorosulfonic acid resin, a good solvent that is a swelling solvent for swelling the polymer electrolyte or a mixed solvent containing the good solvent is methanol and In the case of a mixed solvent with water, since it can easily swell, it is preferable that methanol is contained in the swelling solvent in an amount of 5 to 100% by weight. In the case where the ion exchange capacity is 1.8 meq / g, it is more preferable that methanol is contained in the swelling solvent in an amount of 5 to 40 wt% because large swelling can be easily obtained. Alternatively, when the ion exchange capacity of the perfluorosulfonic acid resin is 1.4 meq / g, methanol swells. More preferably it contained 100 wt% to use a solvent. When only the good solvent is used as the swelling solvent instead of the mixed solvent, the polymer electrolyte can be swollen appropriately in a preferable temperature range, although it varies depending on the kind of the good solvent. It is preferable to immerse the polymer electrolyte in a good solvent at a temperature at which it does not gel. When methanol is used as the swelling solvent, the swelling step is preferably performed at room temperature.

前記前処理工程において、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上に膨潤させることができれば、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を高分子電解質に浸透させる手段が特に限定されるものではない。例えば、前記手段として、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に高分子電解質を浸漬させる方法を用いてもよく、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を高分子電解質の表面に塗布する方法を用いても良い。前記手段としては、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒に高分子電解質を浸漬させる方法を用いることが、作業性が容易であるために好ましい。   In the pretreatment step, the swollen polymer electrolyte has a predetermined shape, and the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is 110% of the thickness of the polymer electrolyte in a dried state. As long as it can be swollen as described above, the means for penetrating the polymer electrolyte with the good solvent or the mixed solvent containing the good solvent is not particularly limited. For example, as the means, a method of immersing the polymer electrolyte in a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent may be used, or a method of applying a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent to the surface of the polymer electrolyte is used. May be. As the means, it is preferable to use a method of immersing the polymer electrolyte in a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent because workability is easy.

前記良溶媒に、塩基性塩を1〜30重量%、好ましくは1〜10重量%混合したものを溶媒として前記膨潤工程を行うこともできる。若しくは前記良溶媒による膨潤工程の前若しくは後の工程に、上記割合の塩基性塩水溶液を溶媒で膨潤を行う工程を設けることもできる。このような塩基性塩を含む溶媒によって膨潤工程を行った場合、良溶媒のみを用いて膨潤工程を行った場合と比較して、高分子電解質の膨潤度を大きくすることができる。これは良溶媒が高分子電解質の側鎖の絡み合いを緩和させて高分子電解質を膨潤させると考えられるのに対して、塩基性塩は溶媒中で溶解して生じるイオン性物質は、高分子電解質の官能基の絡み合いを緩和させて高分子電解質を膨潤させると考えられることによる。すなわち、良溶媒単独では膨潤させることができなかった高分子電解質の官能基部分の絡み合いも塩基性塩によって緩和され、これにより高分子電解質は相乗的に大きな膨潤度を達成することができる。   The swelling step can also be performed using a mixture of the good solvent and a basic salt in an amount of 1 to 30% by weight, preferably 1 to 10% by weight. Or the process of swelling the basic salt aqueous solution of the said ratio with a solvent can also be provided in the process before or after the swelling process by the said good solvent. When the swelling step is performed with a solvent containing such a basic salt, the degree of swelling of the polymer electrolyte can be increased as compared with the case where the swelling step is performed using only a good solvent. This is because a good solvent relaxes the entanglement of the side chain of the polymer electrolyte and swells the polymer electrolyte, whereas an ionic substance produced by dissolving a basic salt in a solvent is a polymer electrolyte. This is because it is considered that the entanglement of the functional group of the polymer is eased to swell the polymer electrolyte. That is, the entanglement of the functional group portion of the polymer electrolyte that could not be swollen by the good solvent alone is also alleviated by the basic salt, and thus the polymer electrolyte can achieve a large degree of swelling synergistically.

前記塩基性塩は良溶媒若しくは水に溶解する性質のものあれば制限無く用いることができる。前記塩基性塩は、上述のように、塩基性塩水溶液による膨潤工程を別途追加することによって、本発明の効果を得ることができる。これら塩基性塩の具体的な例としては、LiOH、NaOH,アンモニア水、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAOH)、テトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TEAOH)、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイド(TPAOH),テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド(TBAOH)等を挙げる事ができる。このような塩基性塩のうち、用いる高分子電解質に応じて最適なイオン性溶媒や塩を選ぶことができる。例えば、前記高分子電解質がパーフルオロカルボン酸樹脂またはパーフルオロスルホン酸樹脂である場合には、TEAOH、TPAOH、TBAOH等の塩基性塩を用いて膨潤させることが好ましい。また同じ成分の高分子電解質であっても、イオン交換容量が異なれば、最適な塩基性塩も異なる。例えば、パーフルオロカルボン酸樹脂である商品名「フレミオン」(旭硝子社製)を高分子電解質に用いた場合、イオン交換容量1.4meq/gタイプではTEAOHやTPAOHが適当であるのに対し、イオン交換容量1.8meq/gであればTBAOHが適当である。これは、かかる組み合わせによればイオン交換樹脂のクラスターサイズと塩基性塩のサイズとがマッチングするためであると考えられる。   The basic salt can be used without limitation as long as it is soluble in a good solvent or water. As described above, the basic salt can obtain the effects of the present invention by separately adding a swelling step with an aqueous basic salt solution. Specific examples of these basic salts include LiOH, NaOH, aqueous ammonia, tetramethylammonium hydroxide (TMAOH), tetraethylammonium hydroxide (TEAOH), tetrapropylammonium hydroxide (TPAOH), and tetrabutylammonium hydroxide. (TBAOH). Among such basic salts, an optimal ionic solvent or salt can be selected according to the polymer electrolyte used. For example, when the polymer electrolyte is a perfluorocarboxylic acid resin or a perfluorosulfonic acid resin, it is preferably swollen with a basic salt such as TEAOH, TPAOH, or TBAOH. Even if the polymer electrolyte has the same component, the optimum basic salt is different if the ion exchange capacity is different. For example, when the trade name “Flemion” (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), which is a perfluorocarboxylic acid resin, is used for the polymer electrolyte, TEAOH and TPAOH are suitable for the ion exchange capacity of 1.4 meq / g type, whereas ions TBAOH is appropriate if the exchange capacity is 1.8 meq / g. This is considered to be because the cluster size of the ion exchange resin matches the size of the basic salt according to such a combination.

前記塩基性塩は、前記高分子電解質を膨潤させることができる塩であれば、特に限定されるものではない。例えば、前記塩基性塩が銅イオンや鉄イオンのような多価イオンを含む塩である場合には、配位子として多環を含む分子を用いるなどすることで多価イオンの陽イオンを錯体に形成させることで、該塩基性塩を本発明に用いることができる。しかし、溶液中の陽イオンが1価であれば前記のように巨大な配位子を中心原子に配位させる必要が無いことから、前記塩基性塩は、一価の塩であることが好ましい。上述のように、高分子電解質への無電解メッキのための前処理の工程として、塩の水溶液を浸透させて高分子電解質を膨潤させ、前記塩は該高分子電解質を構成するイオン交換樹脂の交換基とイオン交換可能なイオンを含む塩である膨潤工程を行うことができる。例えば、前記高分子電解質が陽イオン交換樹脂である場合には、上述のように、交換基であるスルホ基やカルボキシル基と交換可能なイオンは、テトラメチルアンモニウムイオンやテトラエチルアンモニウムイオン等である。高分子電解質に浸透させる塩の水溶液は、前記高分子電解質が陰イオン交換樹脂である場合には、陰イオン交換樹脂が有する交換基と交換可能なイオンを含む塩であればよい。   The basic salt is not particularly limited as long as it is a salt that can swell the polymer electrolyte. For example, when the basic salt is a salt containing a polyvalent ion such as a copper ion or an iron ion, a cation of the polyvalent ion is complexed by using a molecule containing a polycycle as a ligand. Thus, the basic salt can be used in the present invention. However, if the cation in the solution is monovalent, it is not necessary to coordinate a huge ligand to the central atom as described above, so the basic salt is preferably a monovalent salt. . As described above, as a pretreatment step for electroless plating on a polymer electrolyte, the salt is infiltrated with an aqueous salt solution to swell the polymer electrolyte, and the salt is an ion-exchange resin constituting the polymer electrolyte. A swelling step, which is a salt containing an ion that can exchange ions with an exchange group, can be performed. For example, in the case where the polymer electrolyte is a cation exchange resin, as described above, ions that can be exchanged with sulfo groups or carboxyl groups that are exchange groups are tetramethylammonium ions, tetraethylammonium ions, and the like. When the polymer electrolyte is an anion exchange resin, the salt aqueous solution to be permeated into the polymer electrolyte may be a salt containing an ion exchangeable with the exchange group of the anion exchange resin.

上述の通り、塩基性塩含有の溶媒によって膨潤工程を行った場合、良溶媒単独の場合よりも高分子電解質の膨潤度が大きいので、その後の無電解メッキ方法による吸着工程と還元工程の繰り返し回数を減らすことができる。つまり良溶媒単独で膨張行程を行った場合であれば、高分子電解質に良好な金属層を形成するためには、吸着工程と還元工程を複数回、中でも4回以上、更には6回以上繰り返すことが好ましい。しかし塩基性塩含有の溶媒で膨潤工程を行った場合には、高分子電解質の膨潤度が大きいので、かかる繰り返しをしなくても、これと同等の金属層を各一回の吸着工程と還元工程にて形成することができる。これは高分子電解質の側鎖及び官能基の絡み合いが解けて、膨張度が大きくなることで、高分子電解質への金属吸着が容易になると考えられる。つまり、吸着工程と還元工程を各一回行うだけでも金属錯体が高分子電解質に十分な量が吸着され、かかる金属錯体が還元されて金属層を形成するから、吸着工程と還元工程とをそれぞれ1回行っても、吸着工程と還元工程とを繰り返し行った場合と同等の金属層が得られると考えられる。   As described above, when the swelling step is performed with a basic salt-containing solvent, the degree of swelling of the polymer electrolyte is larger than that of the good solvent alone, so the number of repetitions of the adsorption step and the reduction step by the subsequent electroless plating method Can be reduced. In other words, in the case where the expansion process is performed with a good solvent alone, in order to form a good metal layer on the polymer electrolyte, the adsorption step and the reduction step are repeated a plurality of times, particularly 4 times or more, and more preferably 6 times or more. It is preferable. However, when the swelling step is carried out with a solvent containing a basic salt, the degree of swelling of the polymer electrolyte is large, so even if this is not repeated, an equivalent metal layer can be reduced by one adsorption step and each reduction step. It can be formed in a process. This is thought to be because the entanglement between the side chain and the functional group of the polymer electrolyte is released and the degree of expansion increases, so that the metal adsorption to the polymer electrolyte is facilitated. In other words, even if the adsorption step and the reduction step are performed only once, a sufficient amount of the metal complex is adsorbed to the polymer electrolyte, and the metal complex is reduced to form a metal layer. Even if it performs once, it is thought that the metal layer equivalent to the case where an adsorption process and a reduction process are performed repeatedly is obtained.

(無電解メッキ方法)
上記の膨潤工程が行われた後に、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上に膨潤した高分子電解質は、膨潤した状態で高分子電解質に金属錯体を吸着させる吸着工程が行われ、次いで金属錯体が吸着した高分子電解質に還元剤溶液を接触させる還元工程が行われる。前記吸着工程が行われた後に前記還元工程が行われることにより、金属錯体が還元されて金属として高分子電解質上に析出し、金属層が形成され積層体を得ることができる。高分子電解質に対して前記膨潤工程後に無電解メッキ方法を行うことにより、本発明の積層体の製造方法、即ち、高分子電解質への無電解メッキのための前処理の工程として、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を高分子電解質に浸透させて、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上に膨潤させる膨潤工程を行った後に、高分子電解質に金属錯体を吸着させる吸着工程、及び金属錯体が吸着した高分子電解質に還元剤溶液を接触させる還元工程を行うことにより金属層を形成することを特徴とする金属層と高分子電解質層とを備えた積層体の製造方法となる。
(Electroless plating method)
After the above swelling process is performed, the polymer electrolyte in which the thickness in the swollen state of the polymer electrolyte is swollen to 110% or more with respect to the thickness in the dry state of the polymer electrolyte is swollen. In this state, an adsorption step of adsorbing the metal complex to the polymer electrolyte is performed, and then a reduction step of bringing the reducing agent solution into contact with the polymer electrolyte adsorbed with the metal complex is performed. By performing the reduction step after the adsorption step, the metal complex is reduced and deposited as a metal on the polymer electrolyte, and a metal layer is formed to obtain a laminate. By performing the electroless plating method on the polymer electrolyte after the swelling step, as a pretreatment step for the method of manufacturing a laminate of the present invention, that is, electroless plating on the polymer electrolyte, a good solvent or The polymer electrolyte is infiltrated with a mixed solvent containing a good solvent, the swollen polymer electrolyte has a predetermined shape, and the thickness of the swollen state of the polymer electrolyte is the dried state of the polymer electrolyte An adsorption step for adsorbing a metal complex to a polymer electrolyte after performing a swelling step for swelling to 110% or more with respect to the thickness of the metal, and a reduction step for bringing a reducing agent solution into contact with the polymer electrolyte adsorbed with the metal complex The metal layer is formed by performing a method for producing a laminate including a metal layer and a polymer electrolyte layer.

(吸着工程)
本発明の積層体の製造方法における吸着工程は、膨潤した前記高分子電解質が所定の形状を有し、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上に膨潤した高分子電解質に金属錯体を吸着させる工程であれば特に限定されるものではない。前記吸着工程は、金属錯体溶液を高分子電解質に塗布してもよいが、前記膨潤工程により膜厚が乾燥膜厚に対して110〜300%に膨潤した高分子電解質を金属錯体溶液に浸漬させることにより行うと作業が容易であるので好ましい。
(Adsorption process)
In the adsorption step in the method for producing a laminate of the present invention, the swollen polymer electrolyte has a predetermined shape, and the thickness of the swollen state of the polymer electrolyte is determined in the dry state of the polymer electrolyte. There is no particular limitation as long as it is a step of adsorbing the metal complex to the polymer electrolyte swollen to 110% or more with respect to the thickness. In the adsorption step, the metal complex solution may be applied to the polymer electrolyte, but the polymer electrolyte having a film thickness swollen to 110 to 300% by the swelling process is immersed in the metal complex solution. This is preferable because the operation is easy.

前記吸着工程の金属錯体溶液は、還元されることにより形成される金属層が電極層として機能することができる金属の錯体を含むものであれば、特に限定されるものではない。前記金属錯体は、イオン化傾向の小さい金属が電気化学的に安定であるために金錯体、白金錯体、パラジウム錯体、ロジウム錯体、ルテニウム錯体等の金属錯体を使用することが好ましく、析出した金属が電極として水中で使用されるため、通電性が良好で電気化学的な安定性に富んだ貴金属からなる金属錯体が好ましく、さらに電気分解が比較的起こり難い金からなる金錯体が好ましい。前記金属塩溶液は、溶媒が特に限定されるものではないが、金属塩の溶解が容易であって取り扱いが容易であることから溶媒が水を主成分とすることが好ましく、前記金属塩溶液が金属塩水溶液であることが好ましい。したがって、前記金属錯体溶液としては、金属錯体水溶液であることが好ましく、特に金錯体水溶液または白金錯体水溶液であることが好ましく、さらに金錯体水溶液が好ましい。   The metal complex solution in the adsorption step is not particularly limited as long as the metal layer formed by reduction contains a metal complex that can function as an electrode layer. The metal complex is preferably a metal complex such as a gold complex, a platinum complex, a palladium complex, a rhodium complex, or a ruthenium complex because a metal having a small ionization tendency is electrochemically stable. Therefore, a metal complex composed of a noble metal having good electrical conductivity and high electrochemical stability is preferable, and a gold complex composed of gold which is relatively difficult to undergo electrolysis is preferable. In the metal salt solution, the solvent is not particularly limited. However, since the metal salt is easily dissolved and easy to handle, it is preferable that the solvent contains water as a main component. A metal salt aqueous solution is preferred. Therefore, the metal complex solution is preferably a metal complex aqueous solution, particularly preferably a gold complex aqueous solution or a platinum complex aqueous solution, and more preferably a gold complex aqueous solution.

前記吸着工程は、前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さを前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して110%以上に膨潤した高分子電解質に金属錯体を吸着させる工程であれば、温度及び浸漬時間等の条件が特に限定されるものではないが、温度20℃以上であることが効率よく膨潤するために好ましい。また、前記吸着工程は、金属錯体が高分子電解質中へ容易に吸着させるために、金属錯体溶液中に高分子電解質の良溶媒を含んでいても良い。   The adsorption step is a step of adsorbing a metal complex to a polymer electrolyte swollen to 110% or more of the thickness of the polymer electrolyte in a swollen state relative to the thickness of the polymer electrolyte in a dry state. If there are, conditions such as temperature and immersion time are not particularly limited, but a temperature of 20 ° C. or higher is preferable for efficient swelling. In the adsorption step, the metal complex solution may contain a good solvent for the polymer electrolyte so that the metal complex is easily adsorbed into the polymer electrolyte.

(還元工程)
本発明において用いられる還元剤溶液は、還元剤が溶解されているものであれば、高分子電解質の形状にかかわらず、特に限定されるものではない。前記還元剤としては、高分子電解質に吸着される金属錯体溶液に使用される金属錯体の種類に応じて、種類を適宜選択して使用することができ、例えば亜硫酸ナトリウム、ヒドラジン、水素化ホウ素ナトリウム等を用いることができる。なお、金属錯体を還元する際に、必要に応じて、酸またはアルカリを添加してもよい。前記還元剤溶液の濃度は、金属錯体の還元により析出させる金属量を得ることができるのに十分な量の還元剤を含んでいればよく、特に限定されるものではないが、通常の無電解メッキにより電極を形成する場合に用いられる金属塩溶液と同等の濃度を用いることも可能である。また、還元剤溶液中には、高分子電解質の良溶媒を含むことができる。
(Reduction process)
The reducing agent solution used in the present invention is not particularly limited as long as the reducing agent is dissolved regardless of the shape of the polymer electrolyte. The reducing agent can be used by appropriately selecting the type according to the type of metal complex used in the metal complex solution adsorbed on the polymer electrolyte, such as sodium sulfite, hydrazine, sodium borohydride. Etc. can be used. In addition, when reducing a metal complex, you may add an acid or an alkali as needed. The concentration of the reducing agent solution is not particularly limited as long as it contains a sufficient amount of reducing agent to obtain the amount of metal to be deposited by reduction of the metal complex. It is also possible to use a concentration equivalent to the metal salt solution used when forming the electrode by plating. Further, the reducing agent solution can contain a good solvent for the polymer electrolyte.

また、本発明の積層体の製造方法においては、吸着工程と還元工程とを1回ずつ行うことにより金属層と高分子電解質層とを備えた積層体を得ることができるが、吸着工程と還元工程とを更に繰り返し行うことにより、アクチュエータとして駆動させた場合の変位量(屈曲量)、並びに金属層と高分子電解質層との界面の電気二重層容量を、従来の値よりも大きくすることができる。吸着工程と還元工程とを繰り返して行う場合には、還元剤を高分子電解質より除去して吸着工程を容易に行うために、還元工程の後に洗浄工程を行うことが好ましい。前記洗浄工程としては、特に限定されるものではなく、水洗して還元剤も除去してもよい。   In the method for producing a laminate of the present invention, a laminate comprising a metal layer and a polymer electrolyte layer can be obtained by performing the adsorption step and the reduction step once, but the adsorption step and the reduction step are performed. By further repeating the process, the displacement amount (bending amount) when driven as an actuator and the electric double layer capacity at the interface between the metal layer and the polymer electrolyte layer can be made larger than the conventional values. it can. When the adsorption step and the reduction step are repeated, it is preferable to perform a washing step after the reduction step in order to easily remove the reducing agent from the polymer electrolyte and perform the adsorption step. The washing step is not particularly limited, and the reducing agent may be removed by washing with water.

(積層体)
本発明の積層体の製造方法により得られた積層体は、高分子電解質層と金属層との界面において金属層の断面が従来のフラクタル状構造よりも凹凸の大きな構造が形成され、得られた高分子電解質層上に形成された金属層を電極層として用いた場合には大きな電気二重層容量を得ることができる。即ち、得られる積層体は、本発明の積層体であって、電極層と高分子電解質層とを含む積層体であって、前記電極層と高分子電解質層との界面の電気二重層容量が、前記積層体の厚さを170μmに換算したときの値として3mF/cm以上である積層体である。若しくは、本発明の積層体であって、定電流放電法による電気二重層容量が、2.0F/cm3以上である積層体である。なお、本発明の積層体は、積層体としての厚さが特に限定されるものではない。
(Laminate)
The laminate obtained by the method for producing a laminate of the present invention was obtained by forming a structure in which the cross section of the metal layer was more uneven than the conventional fractal structure at the interface between the polymer electrolyte layer and the metal layer. When a metal layer formed on the polymer electrolyte layer is used as an electrode layer, a large electric double layer capacity can be obtained. That is, the obtained laminate is a laminate of the present invention, and includes an electrode layer and a polymer electrolyte layer, and has an electric double layer capacity at the interface between the electrode layer and the polymer electrolyte layer. The laminate has a value of 3 mF / cm 2 or more as a value when the thickness of the laminate is converted to 170 μm. Or it is a laminated body of this invention, Comprising: The electrical double layer capacity | capacitance by a constant current discharge method is a laminated body which is 2.0 F / cm < 3 > or more. In addition, the laminated body of this invention does not specifically limit the thickness as a laminated body.

前記膨潤工程を経て還元工程行った場合、上述のように金属錯体が高分子電解質内部に入り込み、これが還元工程により粒子状金属となり、これら粒子状金属がお互い繋がることにより、金属成分が電解質上に形成されるものである。このような過程を経て高分子電解質上に金属層が形成されるのであるから、本発明の積層体においては、金属層と電解質層の界面は必ずしも明確なものではなく、高分子電解質外側付近に金属成分がリッチな領域があり、電解質中心に向かうにつれ、徐々に電解質成分がリッチになる構造も採りうる。すなわち本発明の積層体にいう金属層とは、電解質層上に明確な金属成分が層として存在している必要はなく、少なくとも電解質外側近辺に存在する金属成分が、互いに電気的に接続されることにより、通電性の良い部分が形成されていることで足りるものである。   When the reduction process is performed through the swelling process, the metal complex enters the polymer electrolyte as described above, and becomes a particulate metal by the reduction process, and these particulate metals are connected to each other, so that the metal component is on the electrolyte. Is formed. Since the metal layer is formed on the polymer electrolyte through such a process, in the laminate of the present invention, the interface between the metal layer and the electrolyte layer is not always clear, and is near the outside of the polymer electrolyte. There may be a structure in which there is a region where the metal component is rich, and the electrolyte component gradually becomes richer toward the center of the electrolyte. That is, the metal layer referred to in the laminate of the present invention does not require a clear metal component as a layer on the electrolyte layer, and at least the metal components present near the outside of the electrolyte are electrically connected to each other. Therefore, it is sufficient that a portion having good conductivity is formed.

本発明の積層体は、積層体の厚さを170μmに換算した場合の電気二重層容量が3mF/cm以上であり、アクチュエータとして屈曲等の変位が可能であれば、前記電気二重層容量の上限が限定されるものではない。積層体の電極層(金属層)の電気二重層容量の値が大きければ大きいほど、電極層に電圧を印加した場合において高分子電解質に含まれるイオンの移動が生じやすく、前記積層体は、アクチュエータとしての屈曲(変位)が大きくなり、屈曲の反応性が速くなり、大きな屈曲を必要とする実用的用途に好適である。前記電気二重層容量は、より大きな屈曲を得ることができるので、5mF/cm以上であることがより好ましく、10mF/cm以上であることがさらに好ましい。また、本発明の積層体は、低印加電圧で従来の変位量を得ることができるのでエネルギー効率も良い。積層体の厚さを170μmに換算した電気二重層容量の値を得る場合には、実際に測定で得られた電気二重層の値に、測定に用いた電気二重層容量の厚さ(d)〔μm〕を170μmで除した値(170/d)を乗ずることにより得ることができる。前記積層体の電気二重層容量の実測値は、公知の装置を用いた公知のサイクリックボルタムメトリー法で測定することができる。 The laminate of the present invention has an electric double layer capacity of 3 mF / cm 2 or more when the thickness of the laminate is converted to 170 μm. The upper limit is not limited. The larger the electric double layer capacity value of the electrode layer (metal layer) of the laminate, the easier the movement of ions contained in the polymer electrolyte occurs when a voltage is applied to the electrode layer. As a result, the bending (displacement) becomes larger, the bending reactivity becomes faster, and it is suitable for practical use requiring a large bending. The electric double layer capacitance, it is possible to obtain a larger bending, more preferably 5mF / cm 2 or more, further preferably 10 mF / cm 2 or more. In addition, since the laminate of the present invention can obtain a conventional displacement amount with a low applied voltage, it is also energy efficient. When the electric double layer capacity value obtained by converting the thickness of the laminate to 170 μm is obtained, the electric double layer capacity value used in the measurement (d) is added to the value of the electric double layer actually obtained by the measurement. It can be obtained by multiplying the value (170 / d) obtained by dividing [μm] by 170 μm. The actual measured value of the electric double layer capacity of the laminate can be measured by a known cyclic voltammetry method using a known apparatus.

また、本発明の積層体は、上記サイクリックボルタンメトリー法による電気二重層容量による評価とは別に、定電流放電法によって電気二重層容量の評価を行うこともできる。ここで本発明にいう定電流放電法による電気二重層容量とは、社団法人日本電子機械工業会発行の日本電子工業会規格、規格番号EIAJ RC−2377(2000年4月制定、電気二重層コンデンサの試験方法、3.3.1 定電流放電法)に準拠して測定した値のことをいい、コンデンサにおいて静電容量と呼ばれている値に相当する。本発明の積層体は、上記定電流放電法による電気二重層容量が、2.0F/cm3以上であるという特徴を有し、より大きな屈曲を得るためには、3.0F/cm3以上が好ましく、4.0F/cm3以上であることが更に好ましい。 Moreover, the laminated body of this invention can also evaluate electric double layer capacity | capacitance by the constant current discharge method separately from evaluation by the electric double layer capacity | capacitance by the said cyclic voltammetry method. Here, the electric double layer capacity by the constant current discharge method referred to in the present invention is the Japan Electronic Industry Association standard published by the Japan Electronic Machinery Manufacturers Association, standard number EIAJ RC-2377 (established in April 2000, electric double layer capacitor This is a value measured in accordance with the test method (3.3.1 Constant current discharge method) and corresponds to a value called capacitance in a capacitor. The laminate of the present invention, an electric double layer capacitor according to the constant current discharge method has a feature that is 2.0 F / cm 3 or more, in order to obtain a larger bending, 3.0F / cm 3 or more Is preferably 4.0 F / cm 3 or more.

本発明の積層体は、前記電極層が高分子電解質層との界面を有していることによりアクチュエータとして好適である。特に、前記積層体は、電極と高分子電解質との接合体であることが、電極と高分子電解質との界面における剥離が生じがたいことから好ましい。前記積層体は、前記電極層は金属層により形成され、電極層と高分子電解質層とが1層ずつの2層構造の積層体であってもよく、2つの電極層により高分子電解質層とが挟まれている3層構造でもよい。また、本発明のアクチュエータは、膜状、板状、筒状、柱状や管状等の形状に形成することもできる。   The laminate of the present invention is suitable as an actuator because the electrode layer has an interface with the polymer electrolyte layer. In particular, the laminate is preferably a joined body of an electrode and a polymer electrolyte because peeling at the interface between the electrode and the polymer electrolyte hardly occurs. The laminate may be a laminate having a two-layer structure in which the electrode layer is formed of a metal layer, and the electrode layer and the polymer electrolyte layer are one layer each. A three-layer structure may be used. In addition, the actuator of the present invention can be formed into a film shape, a plate shape, a cylindrical shape, a columnar shape, a tubular shape, or the like.

(用途)
上記の無電解メッキ方法を用いることにより、電極層に電圧を印加した際にアクチュエータとして大きな屈曲を示す積層体を得ることができる。前記積層体は大きな屈曲をすることから、より大きな機械的エネルギーを必要とする用途に特に好適である。つまり、前記積層体は、マイクロマシンや人工筋肉などを含む大きな機械的エネルギーを必要とする用途のアクチュエータに好適に使用することができる。また、従来の用途であっても、低印加電圧で駆動することができる。前記アクチュエータは、公知の構造とすることができる。本発明の積層体を、例えば、特開平8−10336に記載されたアクチュエータのように、高分子電解質を挟む位置となるように、対の電極を筒状の高分子電解質の内周面または外周面に形成し、電極に電圧を印加することにより変形(屈曲)するように構成したアクチュエータとすることができる。
(Use)
By using the above electroless plating method, it is possible to obtain a laminate that exhibits a large bend as an actuator when a voltage is applied to the electrode layer. Since the laminated body bends greatly, it is particularly suitable for applications that require larger mechanical energy. That is, the laminate can be suitably used for actuators for applications that require large mechanical energy including micromachines and artificial muscles. Moreover, even if it is a conventional use, it can drive with a low applied voltage. The actuator can have a known structure. The laminated body of the present invention, for example, an actuator described in JP-A-8-10336, the pair of electrodes are arranged on the inner peripheral surface or outer periphery of the cylindrical polymer electrolyte so that the polymer electrolyte is sandwiched between them. The actuator can be formed on the surface and deformed (bent) by applying a voltage to the electrode.

前記積層体は、アクチュエータとして用い、アクチュエータを駆動部に用いるマイクロマシンやマイクロサージェリー技術におけるピンセット、ハサミ、鉗子、スネア、レーザメス、スパチュラ、クリップなどの医療器具に好適に適用することもできる。また、前記積層体は、検査や補修等を行う各種センサー若しくは補修用工具、健康器具、湿度計、湿度計コントロール装置、ソフトマニュピュレーター、水中バルブ、ソフト運搬装置などの工業用機器、金魚などの水中モービル、または動く釣り餌や推進ヒレなどのホビー用品などの水中で用いられる物品において、アクチュエータを駆動部に用いる機械機器に好適に使用することもできる。   The laminate can be suitably applied to medical instruments such as tweezers, scissors, forceps, snares, laser scalpels, spatulas, and clips in micromachines and microsurgery techniques that use actuators as drive units. In addition, the laminated body includes various sensors or repair tools for inspection and repair, health appliances, hygrometers, hygrometer control devices, soft manipulators, submersible valves, soft transport devices, and other industrial equipment, goldfish, etc. In an article used underwater such as an underwater mobile or a hobby article such as a moving fishing bait or a propeller fin, it can also be suitably used for a mechanical device using an actuator as a drive unit.

本発明の無電解メッキ方法により得られた積層体並びに本発明の積層体は、アクチュエータとして駆動可能な積層体であり、屈曲の変位を生じるアクチュエータとして用いることができる。また、前記積層体を屈曲運動を直線的な運動に変換する装置と組合わせることにより、直線的が変位を生じるアクチュエータとすることもできる。直線的な変位若しくは屈曲の変位を生じるアクチュエータは、直線的な駆動力を発生する駆動部、または円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部として用いることができる。さらに、前記アクチュエータは、直線的な動作をする押圧部として用いることもできる。   The laminate obtained by the electroless plating method of the present invention and the laminate of the present invention are laminates that can be driven as actuators, and can be used as actuators that cause bending displacement. Further, by combining the laminated body with a device that converts a bending motion into a linear motion, an actuator that generates a linear displacement can be obtained. An actuator that generates a linear displacement or a bending displacement can be used as a driving unit that generates a linear driving force or a driving unit that generates a driving force for moving a track-type orbit made of an arc portion. . Further, the actuator can be used as a pressing portion that performs a linear operation.

即ち、前記アクチュエータ素子は、OA機器、アンテナ、ベッドや椅子等の人を乗せる装置、医療機器、エンジン、光学機器、固定具、サイドトリマ、車両、昇降器械、食品加工装置、清掃装置、測定機器、検査機器、制御機器、工作機械、加工機械、電子機器、電子顕微鏡、電気かみそり、電動歯ブラシ、マニピュレータ、マスト、遊戯装置、アミューズメント機器、乗車用シミュレーション装置、車両乗員の押さえ装置及び航空機用付属装備展張装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部若しくは円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作若しくは曲線的な動作をする押圧部として好適に用いることができる。前記アクチュエータ素子は、例えば、OA機器や測定機器等の上記機器等を含む機械全般に用いられる弁、ブレーキ及びロック装置において、直線的な駆動力を発生する駆動部もしくは円弧部からなるトラック型の軌道を移動するための駆動力を発生する駆動部、または直線的な動作をする押圧部として用いることができる。また、前記の装置、機器、器械等以外においても、機械機器類全般において、位置決め装置の駆動部、姿勢制御装置の駆動部、昇降装置の駆動部、搬送装置の駆動部、移動装置の駆動部、量や方向等の調節装置の駆動部、軸等の調整装置の駆動部、誘導装置の駆動部、及び押圧装置の押圧部として好適に用いることができる。また、前記アクチュエータ素子は、回転的な運動をすることができるので、切替え装置の駆動部、搬送物等の反転装置の駆動部、ワイヤ−等の巻取り装置の駆動部、牽引装置の駆動部、及び首振り等の左右方向への旋回装置の駆動部としても用いることができる。   That is, the actuator element is an OA device, an antenna, a device on which a person such as a bed or a chair is placed, a medical device, an engine, an optical device, a fixture, a side trimmer, a vehicle, a lifting device, a food processing device, a cleaning device, or a measuring device. , Inspection equipment, control equipment, machine tools, processing machines, electronic equipment, electron microscopes, electric razors, electric toothbrushes, manipulators, masts, amusement equipment, amusement equipment, vehicle simulation equipment, vehicle occupant restraining devices, and aircraft accessories In a stretching device, a driving unit that generates a linear driving force or a driving unit that generates a driving force for moving a track-type track composed of an arcuate portion, or a pressing unit that performs a linear operation or a curved operation Can be suitably used. The actuator element is, for example, a track type composed of a drive unit or a circular arc part that generates a linear drive force in valves, brakes, and lock devices used in all machines including the above-mentioned equipment such as OA equipment and measurement equipment. It can be used as a driving unit that generates a driving force for moving the track, or a pressing unit that performs a linear operation. In addition to the above-mentioned devices, devices, instruments, etc., in general mechanical devices, a positioning device drive unit, a posture control device drive unit, a lifting device drive unit, a transport device drive unit, and a movement device drive unit It can be suitably used as a drive unit for an adjustment device such as an amount and a direction, a drive unit for an adjustment device such as a shaft, a drive unit for a guidance device, and a pressing unit for a pressing device. In addition, since the actuator element can perform a rotational movement, the drive unit of the switching device, the drive unit of the reversing device such as the conveyed product, the drive unit of the winding device such as a wire, the drive unit of the traction device It can also be used as a drive unit for a swiveling device in the left-right direction such as swinging.

前記アクチュエータ素子は、例えば、CAD用プリンター等のインクジェットプリンターにおけるインクジェット部分の駆動部、プリンターの前記光ビームの光軸方向を変位させる駆動部、外部記憶装置等のディスクドライブ装置のヘッド駆動部、並びに、プリンタ、複写機及びファックスを含む画像形成装置の給紙装置における紙の押圧接触力調整手段の駆動部として好適に用いることができる。   The actuator element includes, for example, a drive unit of an inkjet part in an inkjet printer such as a CAD printer, a drive unit that displaces the optical axis direction of the light beam of the printer, a head drive unit of a disk drive device such as an external storage device, and the like. It can be suitably used as a drive unit for a paper pressing contact force adjusting means in a paper feeding device of an image forming apparatus including a printer, a copying machine, and a fax machine.

前記アクチュエータ素子は、例えば、電波天文用の周波数共用アンテナ等の高周波数給電部を第2焦点へ移動させるなどの測定部や給電部の移動設置させる駆動機構の駆動部、並びに、車両搭載圧空作動伸縮マスト(テレスコーピングマスト)等のマストやアンテナにおけるリフト機構の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element includes, for example, a measurement unit for moving a high frequency power supply unit such as a frequency sharing antenna for radio astronomy to the second focal point, a drive unit for a drive mechanism for moving the power supply unit, and a vehicle mounted pneumatic operation It can be suitably used for a drive part of a lift mechanism in a mast such as a telescopic mast (telescoping mast) or an antenna.

前記アクチュエータ素子は、例えば、椅子状のマッサージ機のマッサージ部の駆動部、介護用又は医療用ベットの駆動部、電動リクライニング椅子の姿勢制御装置の駆動部、マッサージ機や安楽椅子等に用いられるリクライニングチェアのバックレスト・オットマンの起倒動自在にする伸縮ロッドの駆動部、椅子や介護用ベッド等における背もたれやレッグレスト等の人を乗せる家具における可倒式の椅子の背もたれやレッグレスト或いは介護用ベッドの寝台の旋回駆動等に用いられる駆動部、並びに、起立椅子の姿勢制御のため駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element includes, for example, a massage unit driving unit of a chair-shaped massage machine, a nursing or medical bed driving unit, a driving unit of a posture control device for an electric reclining chair, a reclining used for a massage machine or an easy chair, etc. Backrest of chair / Extension rod drive that allows ottoman to move up and down, chair backrest, legrest, etc. It can be suitably used for a drive unit used for turning the bed bed or the like and a drive unit for controlling the posture of the standing chair.

前記アクチュエータ素子は、例えば、検査装置の駆動部、体外血液治療装置等に用いられている血圧等の圧力測定装置の駆動部、カテーテル、内視鏡装置や鉗子等の駆動部、超音波を用いた白内障手術装置の駆動部、顎運動装置等の運動装置の駆動部、病弱者用ホイストのシャシの部材を相対的に伸縮させる手段の駆動部、並びに、介護用ベッドの昇降、移動や姿勢制御等のための駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element is, for example, a driving unit of a testing device, a driving unit of a pressure measuring device such as a blood pressure used in an extracorporeal blood treatment device, a driving unit of a catheter, an endoscope device, forceps, or the like, and an ultrasonic wave. Drive unit of a cataract surgery device, a drive unit of an exercise device such as a jaw movement device, a drive unit of a means for relatively expanding and contracting a chassis member of a hoist for sick people, and raising / lowering, moving and posture control of a care bed It can use suitably for the drive part for etc.

前記アクチュエータ素子は、例えば、エンジン等の振動発生部からフレーム等の振動受部へ伝達される振動を減衰させる防振装置の駆動部、内燃機関の吸排気弁のための動弁装置の駆動部、エンジンの燃料制御装置の駆動部、並びにディーゼルエンジン等のエンジンの燃料供給装置の駆動部として好適に用いることができる。   The actuator element includes, for example, a vibration isolator driving unit that attenuates vibration transmitted from a vibration generating unit such as an engine to a vibration receiving unit such as a frame, and a valve operating unit driving unit for an intake and exhaust valve of an internal combustion engine. It can be suitably used as a drive unit for an engine fuel control device and a drive unit for an engine fuel supply device such as a diesel engine.

前記アクチュエータ素子は、例えば、手振れ補正機能付き撮像装置の校正装置の駆動部、家庭用ビデオカメラレンズ等のレンズ駆動機構の駆動部、スチルカメラやビデオカメラ等の光学機器の移動レンズ群を駆動する機構の駆動部、カメラのオートフォーカス部の駆動部、カメラ、ビデオカメラ等の撮像装置に用いられるレンズ鏡筒の駆動部、光学望遠鏡の光を取り込むオートガイダの駆動部、立体視カメラや双眼鏡等の2光学系を有する光学装置のレンズ駆動機構または鏡筒の駆動部、光通信、光情報処理や光計測等に用いられるファイバ型波長可変フィルタの波長変換のファイバに圧縮力を与える駆動部若しくは押圧部、光軸合せ装置の駆動部、並びに、カメラのシャッタ機構の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element drives, for example, a driving unit of a calibration device of an imaging apparatus with a camera shake correction function, a driving unit of a lens driving mechanism such as a home video camera lens, and a moving lens group of an optical device such as a still camera or a video camera. Drive unit of mechanism, drive unit of camera autofocus unit, drive unit of lens barrel used in imaging device such as camera, video camera, drive unit of auto guider that captures light of optical telescope, stereoscopic camera, binoculars, etc. A lens drive mechanism or lens barrel drive unit of an optical device having two optical systems, a drive unit or a pressing unit that applies a compressive force to a wavelength conversion fiber of a fiber-type wavelength tunable filter used for optical communication, optical information processing, optical measurement, or the like It can be suitably used for a driving unit of a camera unit, an optical axis alignment device driving unit, and a shutter mechanism of a camera.

前記アクチュエータ素子は、例えば、ホース金具をホース本体にカシメ固定する等の固定具の押圧部に好適に用いることができる。   The actuator element can be suitably used, for example, for a pressing portion of a fixture such as caulking and fixing a hose fitting to a hose body.

前記アクチュエータ素子は、例えば、自動車のサスペンションの巻ばね等の駆動部、車両のフューエルフィラーリッドを解錠するフューエルフィラーリッドオープナーの駆動部、ブルドーザーブレードの伸張及び引っ込みの駆動の駆動部、自動車用変速機の変速比を自動的に切り替える為やクラッチを自動的に断接させる為の駆動装置の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element includes, for example, a driving unit such as a winding spring of an automobile suspension, a driving unit of a fuel filler lid opener for unlocking a fuel filler lid of a vehicle, a driving unit for driving the extension and retraction of a bulldozer blade, and a transmission for an automobile. It can be suitably used for a drive unit of a drive device for automatically switching the gear ratio of the machine or for automatically connecting and disconnecting the clutch.

前記アクチュエータ素子は、例えば、座板昇降装置付車椅子の昇降装置の駆動部、段差解消用昇降機の駆動部、昇降移載装置の駆動部、医療用ベッド、電動ベッド、電動テーブル、電動椅子、介護用ベッド、昇降テーブル、CTスキャナ、トラックのキャビンチルト装置、リフター等や各種昇降機械装置の昇降用の駆動部、並びに重量物搬送用特殊車両の積み卸し装置の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element includes, for example, a driving unit of a lifting device of a wheelchair with a seat plate lifting device, a driving unit of a lifting machine for level difference, a driving unit of a lifting / lowering transfer device, a medical bed, an electric bed, an electric table, an electric chair, a nursing care Bed, elevating table, CT scanner, truck cabin tilt device, lifter, etc., and elevating drive unit for various elevating machine devices, and drive unit for heavy vehicle transport special vehicle unloading device. .

前記アクチュエータ素子は、例えば、食品加工装置の食材吐出用ノズル装置等の吐出量調整機構の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element can be suitably used for, for example, a drive unit of a discharge amount adjusting mechanism such as a food material discharge nozzle device of a food processing apparatus.

前記アクチュエータ素子は、例えば、清掃装置の台車や清掃部等の昇降等の駆動部に好適に用いることができる。   For example, the actuator element can be suitably used in a drive unit such as a carriage or a cleaning unit of a cleaning device.

前記アクチュエータ素子は、例えば、面の形状を測定する3次元測定装置の測定部の駆動部、ステージ装置の駆動部、タイヤの動作特性を検知システム等のセンサー部分の駆動部、力センサーの衝撃応答の評価装置の初速を与える装置の駆動部、孔内透水試験装置を含む装置のピストンシリンダのピストン駆動装置の駆動部、集光追尾式発電装置における仰角方向へ動かすための駆動部、気体の濃度測定装置を含む測定装置のサファイアレーザー発振波長切替機構のチューニングミラーの振動装置の駆動部、プリント基板の検査装置や液晶、PDPなどのフラットパネルディスプレイの検査装置においてアライメントを必要とする場合にXYθテーブルの駆動部、電子ビーム(Eビーム)システム又はフォーカストイオンビーム(FIB)システムなどの荷電粒子ビームシステム等において用いる調節可能なアパーチャー装置の駆動部、平面度測定器における測定対象の支持装置若しくは検出部の駆動部、並びに、微細デバイスの組立をはじめ、半導体露光装置や半導体検査装置、3次元形状測定装置などの精密位置決め装置の駆動部に好適に使用できる。   The actuator element is, for example, a driving unit of a measuring unit of a three-dimensional measuring apparatus that measures the shape of a surface, a driving unit of a stage device, a driving unit of a sensor part such as a detection system for tire operating characteristics, and an impact response of a force sensor. The drive unit of the device that gives the initial speed of the evaluation device, the drive unit of the piston drive device of the piston cylinder of the device including the in-hole water permeability test device, the drive unit for moving in the elevation angle direction of the concentrating tracking power generation device, the gas concentration XYθ table when alignment is required in the driving unit of the tuning mirror vibration device of the sapphire laser oscillation wavelength switching mechanism of the measuring device including the measuring device, the inspection device of the printed circuit board, and the inspection device of the flat panel display such as liquid crystal and PDP Drive unit, electron beam (E beam) system or focused ion beam (FIB) system Adjustable aperture device drive unit used in charged particle beam systems, etc., etc., flatness measuring device support device or detection unit drive unit, as well as assembly of fine devices, semiconductor exposure devices and semiconductors It can be suitably used for a driving unit of a precision positioning device such as an inspection device or a three-dimensional shape measuring device.

前記アクチュエータ素子は、例えば、電気かみそりの駆動部、並びに、電動歯ブラシの駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element can be suitably used for, for example, an electric razor drive unit and an electric toothbrush drive unit.

前記アクチュエータ素子は、例えば、三次元物体の撮像デバイス或いはCD、DVD共用の読み出し光学系の焦点深度調整用デバイスの駆動部、複数のアクチュエータ素子によって駆動対象面を能動曲面としてその形状を変形させることによって所望の曲面を近似的に形成して焦点位置を容易に可変できる可変ミラーの駆動部、光ピックアップ等の磁気ヘッドの少なくとも一方を有する移動ユニットを直線移動させることが可能なディスク装置の駆動部、リニアテープストレージシステム等の磁気テープヘッドアクチュエータ素子センブリのヘッド送り機構の駆動部、電子写真方式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどに適用される画像形成装置の駆動部、磁気ヘッド部材等の搭載部材の駆動部、集束レンズ群を光軸方向に駆動制御する光ディスク原盤露光装置の駆動部、光ヘッドを駆動するヘッド駆動手段の駆動部、記録媒体に対する情報の記録又は記録媒体に記録された情報の再生を行う情報記録再生装置の駆動部、並びに、回路しゃ断器(配電用回路しゃ断器)の開閉操作の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element, for example, a three-dimensional object imaging device or a drive unit of a focal depth adjustment device of a CD / DVD shared readout optical system, and a plurality of actuator elements to change the shape of the surface to be driven as an active curved surface. The drive unit of the variable mirror that can form the desired curved surface approximately and easily change the focal position, and the drive unit of the disk device that can linearly move the moving unit having at least one of the magnetic heads such as an optical pickup , Magnetic tape head actuator element assembly head drive mechanism drive unit for linear tape storage system, etc., drive unit for image forming apparatus applied to electrophotographic copying machine, printer, facsimile, etc., mounting member such as magnetic head member Light that controls the drive of the focusing lens group in the optical axis direction Drive unit of disk master exposure device, drive unit of head drive means for driving optical head, drive unit of information recording / reproducing device for recording information on recording medium or reproducing information recorded on recording medium, and circuit cutoff It can be suitably used for a drive unit for opening / closing operation of a power supply (circuit breaker for power distribution).

前記アクチュエータ素子は、例えば、ゴム組成物のプレス成形加硫装置の駆動部、移送される部品について単列・単層化や所定の姿勢への整列をさせる部品整列装置の駆動部、圧縮成形装置の駆動部、溶着装置の保持機構の駆動部、製袋充填包装機の駆動部、マシニングセンター等の工作機械や射出成形機やプレス機等の成形機械等の駆動部、印刷装置、塗装装置やラッカ吹き付け装置等の流体塗布装置の駆動部、カムシャフト等を製造する製造装置の駆動部、覆工材の吊上げ装置の駆動部、無杼織機における房耳規制体等の駆動装置、タフティング機の針駆動システム、ルーパー駆動システム、およびナイフ駆動システム等の駆動部、カム研削盤や超精密加工部品等の部品の研磨を行う研磨装置の駆動部、織機における綜絖枠の制動装置の駆動部、織機における緯糸挿通のための経糸の開口部を形成する開口装置の駆動部、半導体基板等の保護シート剥離装置の駆動部、通糸装置の駆動部、CRT用電子銃の組立装置の駆動部、衣料用縁飾り、テーブルクロスやシートカバー等に用途をもつトーションレースを製造するためのトーションレース機におけるシフターフォーク駆動選択リニア制御装置の駆動部、アニールウィンドウ駆動装置の水平移動機構の駆動部、ガラス溶融窯フォアハースの支持アームの駆動部、カラー受像管の蛍光面形成方法等の露光装置のラックを進退動させる駆動部、ボールボンディング装置のトーチアームの駆動部、ボンディングヘッドのXY方向への駆動部、チップ部品のマウントやプローブを使った測定などにおける部品の実装工程や測定検査工程の駆動部、基板洗浄装置の洗浄具支持体の昇降駆動部、ガラス基板を走査される検出ヘッドを進退させる駆動部、パターンを基板上に転写する露光装置の位置決め装置の駆動部、精密加工などの分野においけるサブミクロンのオーダで微小位置決め装置の駆動部、ケミカルメカニカルポリシングツールの計測装置の位置決め装置の駆動部、導体回路素子や液晶表示素子等の回路デバイスをリソグラフィ工程で製造する際に用いられる露光装置及び走査露光装置に好適なステージ装置の位置決めのための駆動部、ワーク等の搬送あるいは位置決め等の手段の駆動部、レチクルステージやウエハステージ等の位置決めや搬送のための駆動部、チャンバ内の精密位置決めステージ装置の駆動部、ケミカルメカニカルポリシングシステムでのワークピースまたは半導体ウェーハの位置決め装置の駆動部、半導体のステッパー装置の駆動部、加工機械の導入ステーション内に正確に位置決めする装置の駆動部、NC機械やマシニングセンター等の工作機械等またはIC業界のステッパーに代表される各種機器用のパッシブ除振及びアクティブ除振の除振装置の駆動部、半導体素子や液晶表示素子製造のリソグラフィ工程に使用される露光装置等において光ビーム走査装置の基準格子板を前記光ビームの光軸方向に変位させる駆動部、並びに、コンベヤの横断方向に物品処理ユニット内へ移送する移送装置の駆動部に好適に使用できる。   The actuator element includes, for example, a drive unit of a rubber composition press molding vulcanizing device, a driving unit of a component aligning device that aligns a transferred component into a single row / single layer and a predetermined posture, and a compression molding device. Drive unit, welding device holding mechanism drive unit, bag making and filling machine drive unit, machine tool such as machining center, drive unit such as injection molding machine and press machine, etc., printing device, coating device and lacquer Drive unit for fluid application device such as spraying device, drive unit for manufacturing device for manufacturing camshaft, etc., drive unit for lifting device for lining material, drive device for tufted ear regulating body in non-woven loom, tufting machine Needle drive system, looper drive system, drive unit such as knife drive system, drive unit of polishing device that polishes parts such as cam grinder and ultra-precision machined parts, brake device for hook frame in loom Of a moving part, a driving part of an opening device for forming an opening part of a warp for inserting a weft in a loom, a driving part of a protective sheet peeling device such as a semiconductor substrate, a driving part of a threading device, and an assembly device of an electron gun for CRT Drive unit of shifter fork drive selection linear control device and drive of horizontal movement mechanism of annealing window drive device in torsion race machine for manufacturing torsion race with application to drive unit, clothing decoration, table cloth and seat cover etc. , Glass melting furnace fore Haas support arm drive unit, drive unit for moving the rack of the exposure device such as the fluorescent screen forming method of the color picture tube, the drive unit of the torch arm of the ball bonding apparatus, the XY direction of the bonding head Drive of components, mounting of chip components and driving of components in measurement using probes, etc. Moving part, raising / lowering driving part of the cleaning tool support of the substrate cleaning apparatus, driving part for moving the detection head scanned on the glass substrate forward / backward, driving part of the positioning apparatus of the exposure apparatus for transferring the pattern onto the substrate, precision processing, etc. Used when manufacturing circuit devices such as conductor circuit elements and liquid crystal display devices in the sub-micron order in the field, driving units for micro-positioning devices, positioning units for chemical mechanical polishing tool measuring devices, and conductor circuit elements and liquid crystal display elements. A drive unit for positioning a stage device suitable for an exposure apparatus and a scanning exposure apparatus, a drive unit for means for conveying or positioning a workpiece, etc., a drive unit for positioning and conveying a reticle stage, a wafer stage, etc., a chamber In precision positioning stage device, workpiece in chemical mechanical polishing system Or a drive unit for semiconductor wafer positioning device, a drive unit for semiconductor stepper device, a drive unit for device that accurately positions in the processing machine introduction station, a machine tool such as NC machine or machining center, or a stepper in the IC industry. The reference grating plate of the light beam scanning device in the drive unit of the passive vibration isolation device for various representative devices and the vibration isolation device for active vibration isolation, the exposure device used in the lithography process for manufacturing semiconductor elements and liquid crystal display elements, etc. It can be suitably used for a drive unit that displaces the light beam in the optical axis direction, and a drive unit for a transfer device that transfers the light beam into the article processing unit in the transverse direction of the conveyor.

前記アクチュエータ素子は、例えば、電子顕微鏡等の走査プローブ顕微鏡のプローブの位置決め装置の駆動部、並びに、電子顕微鏡用試料微動装置の位置決め等の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element can be suitably used for, for example, a drive unit for a probe positioning device of a scanning probe microscope such as an electron microscope and a drive unit for positioning an electron microscope sample fine movement device.

前記アクチュエータ素子は、例えば、自動溶接ロボット、産業用ロボットや介護用ロボットを含むロボットまたはマニピュレータにおけるロボットアームの手首等に代表される関節機構の駆動部、直接駆動型以外の関節の駆動部、ロボットの指のそのもの、ロボット等のハンドとして使用されるスライド開閉式チャック装置の運動変換機構の駆動部、細胞微小操作や微小部品の組立作業等において微小な対象物を任意の状態に操作するためのマイクロマニピュレータの駆動部、開閉可能な複数のフィンガーを有する電動義手等の義肢の駆動部、ハンドリング用ロボットの駆動部、補装具の駆動部、並びにパワースーツの駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element is, for example, an automatic welding robot, a robot including an industrial robot or a nursing robot, or a joint mechanism represented by a wrist of a robot arm in a manipulator, a joint drive other than a direct drive type, a robot To operate a minute object in an arbitrary state in the movement part of a slide opening and closing type chuck device used as a hand of a robot or the like, a micro-manipulation operation of a cell or a micro part It can be suitably used for a driving unit of a micromanipulator, a driving unit of a prosthesis such as an electric prosthesis having a plurality of fingers that can be opened and closed, a driving unit of a handling robot, a driving unit of a prosthesis, and a driving unit of a power suit.

前記アクチュエータ素子は、例えば、サイドトリマの上回転刃又は下回転刃等を押圧する装置の押圧部に好適に用いることができる。   The actuator element can be suitably used for, for example, a pressing portion of a device that presses an upper rotary blade or a lower rotary blade of a side trimmer.

前記アクチュエータ素子は、例えば、パチンコ等の遊戯装置における役物等の駆動部、人形やペットロボット等のアミューズメント機器の駆動部、並びに、乗車用シミュレーション装置のシミュレーション装置の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element is preferably used for, for example, a driving unit for an accessory in a game device such as a pachinko machine, a driving unit for an amusement device such as a doll or a pet robot, and a driving unit for a simulation device of a boarding simulation device. it can.

前記アクチュエータ素子は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられる弁の駆動部に用いることができ、例えば、蒸発ヘリウムガスの再液化装置の弁の駆動部、ベローズ式の感圧制御弁の駆動部、綜絖枠を駆動する開口装置の駆動部、真空ゲート弁の駆動部、液圧システム用のソレノイド動作型制御バルブの駆動部、ピボットレバーを用いる運動伝達装置を組み込んだバルブの駆動部、ロケットの可動ノズルのバルブの駆動部、サックバックバルブの駆動部、並びに、調圧弁部の駆動部に好適に用いることができる。   The actuator element can be used, for example, in a valve drive unit used in general machines including the above-described devices. For example, a valve drive unit of an evaporative helium gas reliquefaction device, a bellows pressure-sensitive control valve A drive unit, a drive unit of an opening device that drives the frame, a drive unit of a vacuum gate valve, a drive unit of a solenoid-operated control valve for a hydraulic system, a drive unit of a valve incorporating a motion transmission device using a pivot lever, It can be suitably used for the drive unit of the rocket movable nozzle valve, the drive unit of the suck back valve, and the drive unit of the pressure regulating valve unit.

前記アクチュエータ素子は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられるブレーキの押圧部として用いることができ、例えば、非常用、保安用、停留用等のブレーキやエレベータのブレーキに用いて好適な制動装置の押圧部、並びに、ブレーキ構造もしくはブレーキシステムの押圧部に好適に用いることができる。   The actuator element can be used, for example, as a pressing portion of a brake used in all machines including the above devices. For example, braking suitable for use in an emergency brake, a safety brake, an elevator brake, or an elevator brake. It can be used suitably for the pressing part of the device and the pressing part of the brake structure or brake system.

前記アクチュエータ素子は、例えば、上記機器等を含む機械全般に用いられるロック装置の押圧部として用いることができ、例えば、機械的ロック装置の押圧部、車両用ステアリングロック装置の押圧部、並びに、負荷制限機構及び結合解除機構を合わせ持つ動力伝達装置の押圧部に好適に用いることができる。   The actuator element can be used, for example, as a pressing portion of a locking device used in all machines including the above devices, etc., for example, a pressing portion of a mechanical locking device, a pressing portion of a vehicle steering lock device, and a load It can be suitably used for a pressing portion of a power transmission device having both a limiting mechanism and a coupling release mechanism.

以下、本発明の実施例及び比較例を示すが、本発明はこれらに限定されるものではない。   Hereinafter, although the Example and comparative example of this invention are shown, this invention is not limited to these.

(実施例1)
(膨潤工程)
乾燥時の膜厚170μmの膜状高分子電解質(フッ素樹脂系イオン交換樹脂:パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量1.4meq/g)を膨潤溶媒であるメタノール中に20℃で1時間以上浸漬した。膨潤した前記膜状高分子電解質の膜厚を測定して、乾燥膜厚に対して膨潤後の膜厚の増加した割合〔膨潤度(%)〕を算出し、膨潤度が表1に記載の値(50%)となるように前記膜状高分子電解質を膨潤溶媒に浸漬した。
Example 1
(Swelling process)
A membrane polymer electrolyte (fluorine resin-based ion exchange resin: perfluorocarboxylic acid resin, trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., ion exchange capacity 1.4 meq / g) having a film thickness of 170 μm at the time of drying is a swelling solvent. It was immersed in methanol at 20 ° C. for 1 hour or longer. The film thickness of the swollen membrane-shaped polymer electrolyte was measured, and the ratio [swelling degree (%)] of the film thickness after swelling to the dry film thickness was calculated. The membrane polymer electrolyte was immersed in a swelling solvent so that the value (50%) was obtained.

(無電解メッキ工程)
膜状高分子電解質を膨潤溶媒で膨潤させた後に、下記(1) 〜(3) の工程を6サイクル繰り返して実施し、金属層が形成された高分子電解質(積層体)を得た。(1)吸着工程:ジクロロフェナントロリン金塩化物水溶液に12時間浸漬し、成形品内にジクロロフェナントロリン金錯体を吸着させ、(2)還元工程:亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したジクロロフェナントロリン金錯体を還元して、前記膜状高分子電解質に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を60〜80℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、6時間ジクロロフェナントリン金錯体の還元を行った。次いで、(3)洗浄工程:表面に金電極が形成した膜状高分子電解質を取り出し、70℃の水で1時間洗浄した。金属層が形成された高分子電解質を1mm×20mmの大きさに切断して実施例1の積層体を得た。
(Electroless plating process)
After the membrane polymer electrolyte was swollen with a swelling solvent, the following steps (1) to (3) were repeated 6 times to obtain a polymer electrolyte (laminate) having a metal layer formed thereon. (1) Adsorption step: Immerse in dichlorophenanthroline gold chloride aqueous solution for 12 hours to adsorb dichlorophenanthroline gold complex in the molded product, (2) Reduction step: Adsorbed dichlorophenanthroline gold complex in aqueous solution containing sodium sulfite And a gold electrode was formed on the membrane polymer electrolyte. At this time, the temperature of the aqueous solution was set to 60 to 80 ° C., and the dichlorophenanthrine gold complex was reduced for 6 hours while gradually adding sodium sulfite. Next, (3) washing step: The membrane polymer electrolyte having a gold electrode formed on the surface was taken out and washed with water at 70 ° C. for 1 hour. The polymer electrolyte on which the metal layer was formed was cut into a size of 1 mm × 20 mm to obtain a laminate of Example 1.

(実施例2)
浸漬時間を短くして膨潤度を40%としたこと以外は、実施例1と同様の方法により実施例2の積層体を得た。
(Example 2)
A laminate of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the dipping time was shortened to set the degree of swelling to 40%.

(実施例3)
膜状高分子電解質として、膜厚170μmの膜状高分子電解質(フッ素樹脂系イオン交換樹脂:パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量1.8meq/g)を用い、膨潤溶媒としてメタノール−水混合溶媒(メタノール:水=3:7)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により実施例3の積層体を得た。
(Example 3)
As a membrane polymer electrolyte, a membrane polymer electrolyte with a film thickness of 170 μm (fluorine resin-based ion exchange resin: perfluorocarboxylic acid resin, trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., ion exchange capacity 1.8 meq / g) A laminate of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a methanol-water mixed solvent (methanol: water = 3: 7) was used as the swelling solvent.

(実施例4)
膜状高分子電解質として、膜厚170μmの膜状高分子電解質(フッ素樹脂系イオン交換樹脂:パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量1.8meq/g)を用い、膨潤溶媒としてメタノール−水混合溶媒(メタノール:水=4:6)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により実施例4の積層体を得た。
(Example 4)
As a membrane polymer electrolyte, a membrane polymer electrolyte with a film thickness of 170 μm (fluorine resin-based ion exchange resin: perfluorocarboxylic acid resin, trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., ion exchange capacity 1.8 meq / g) A laminate of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a methanol-water mixed solvent (methanol: water = 4: 6) was used as the swelling solvent.

(実施例5及び6)
膨潤溶媒としてメタノールに替えて、ジメチルスルホキシド(DMSO)(実施例5)またはN−メチルピロリドン(NMP)(実施例6)を用いたこと以外は実施例1と同様の方法により、実施例5の積層体または実施例6の積層体をそれぞれ得た。
(Examples 5 and 6)
In the same manner as in Example 1 except that dimethyl sulfoxide (DMSO) (Example 5) or N-methylpyrrolidone (NMP) (Example 6) was used instead of methanol as the swelling solvent. A laminate or a laminate of Example 6 was obtained.

(実施例7)
実施例1の(1) 〜(3) の工程を4サイクル行ったこと以外は実施例1と同様の方法により実施例7の積層体を得た。
(Example 7)
A laminate of Example 7 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the steps (1) to (3) of Example 1 were performed for 4 cycles.

(実施例8)
イオン交換容量1.4meq/gの膜状高分子電解質に替えて、イオン交換容量1.1meq/gの膜状高分子電解質(パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製)を用いたこと以外は、実施例1と同様の方法により実施例8の積層体を得た。
(Example 8)
Instead of a membrane polymer electrolyte with an ion exchange capacity of 1.4 meq / g, a membrane polymer electrolyte with an ion exchange capacity of 1.1 meq / g (perfluorocarboxylic acid resin, trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.) A laminate of Example 8 was obtained in the same manner as in Example 1 except that it was used.

(実施例9)
浸漬時間を長くして、膨潤度を80%になるように調整し、代わりに実施例1の(1) 〜(3) の工程サイクルを1回に減らした以外は、実施例1と同様の方法により、実施例9の積層体を得た。
Example 9
The same as in Example 1 except that the dipping time was increased and the swelling degree was adjusted to 80%, and instead the process cycles of (1) to (3) in Example 1 were reduced to one time. The laminate of Example 9 was obtained by the method.

(実施例10)
メタノール中での浸漬に先立って、TEAOHの10%水溶液中に、20℃で約2時間浸漬する工程を設けた上で、実施例1の(1) 〜(3) の工程サイクルを1回にした以外は、実施例1と同様の方法により、実施例10の積層体を得た。
(Example 10)
Prior to immersion in methanol, a step of immersing in a 10% aqueous solution of TEAOH at 20 ° C. for about 2 hours was performed, and the process cycles (1) to (3) of Example 1 were performed once. A laminated body of Example 10 was obtained in the same manner as in Example 1 except that.

(実施例11)
膨潤溶媒として、TEAOHの10%メタノール混合溶液を用いて膨潤度が120%となるように高分子電解質を膨潤溶媒に浸漬したこと、並びに実施例1の(1) 〜(3) の工程サイクルの回数を1回とした以外は、実施例1同様の方法により実施例11の積層体を得た。
Example 11
As a swelling solvent, the polymer electrolyte was immersed in the swelling solvent using a 10% methanol mixed solution of TEAOH so that the swelling degree was 120%, and the process cycle of (1) to (3) of Example 1 A laminate of Example 11 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the number of times was set to 1.

(実施例12)
膨潤溶媒として、テトラプロピルアンモニウムハイドロオキサイドの10%メタノール混合溶液を用いて膨潤度が140%となるように高分子電解質を膨潤溶媒に浸漬したこと、並びに実施例1の(1) 〜(3) の工程サイクルの回数を1回とした以外は、実施例1同様の方法により、実施例12の積層体を得た。
Example 12
As a swelling solvent, a 10% methanol mixed solution of tetrapropylammonium hydroxide was used to immerse the polymer electrolyte in the swelling solvent so that the degree of swelling was 140%, and (1) to (3) of Example 1 A laminate of Example 12 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the number of process cycles was set to 1.

(実施例13)
膨潤溶媒としてメタノールに替えてテトラエチルアンモニウムハイドロオキサイド(TEAOH)10%水溶液を用いて膨潤度が30%となるように高分子電解質を膨潤溶液に浸漬したこと以外は、実施例1と同様の方法により、実施例13の積層体を得た。
(Example 13)
Except that the polymer electrolyte was immersed in the swelling solution using a 10% aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide (TEAOH) instead of methanol as the swelling solvent so that the degree of swelling was 30%, the same method as in Example 1 was used. And the laminated body of Example 13 was obtained.

(比較例1〜3)
(無電解メッキ工程)
実施例と異なって、膨潤工程を経ずに無電解メッキ工程を行った。乾燥時の膜厚が170μmの膜状高分子電解質(フッ素樹脂系イオン交換樹脂:パーフルオロカルボン酸樹脂、商品名「フレミオン」、旭硝子社製、イオン交換容量:表3に記載)に、下記(1) 〜(3) の工程を6サイクル繰り返して実施し、金属層が形成された高分子電解質を得た。(1)吸着工程:ジクロロフェナントロリン金塩化物水溶液に12時間浸漬し、成形品内にジクロロフェナントロリン金錯体を吸着させ、(2)還元工程:亜硫酸ナトリウムを含む水溶液中で、吸着したジクロロフェナントロリン金錯体を還元して、膜状高分子電解質に金電極を形成させた。このとき、水溶液の温度を60〜80℃とし、亜硫酸ナトリウムを徐々に添加しながら、6時間ジクロロフェナントリン金錯体の還元を行った。次いで、(3)洗浄工程:表面に金電極が形成した膜状高分子電解質を取り出し、70℃の水で1時間洗浄した。金属層が形成された高分子電解質を1mm×20mmの大きさに切断して各比較例の積層体を得た。比較例1〜3の積層体を表3に示す。なお、表3中における比較例の膨潤度として、最初の吸着工程でジクロロフェナントロリン金塩化物水溶液に12時間浸漬した後に膨潤度を測定した。
(Comparative Examples 1-3)
(Electroless plating process)
Unlike the Example, the electroless plating process was performed without passing through the swelling process. The membrane-like polymer electrolyte (fluorine resin ion exchange resin: perfluorocarboxylic acid resin, trade name “Flemion”, manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., ion exchange capacity: listed in Table 3) having a thickness of 170 μm at the time of drying is as follows ( The steps 1) to (3) were repeated 6 cycles to obtain a polymer electrolyte having a metal layer formed thereon. (1) Adsorption step: Immerse in dichlorophenanthroline gold chloride aqueous solution for 12 hours to adsorb dichlorophenanthroline gold complex in the molded product, (2) Reduction step: Adsorbed dichlorophenanthroline gold complex in aqueous solution containing sodium sulfite Was reduced to form a gold electrode on the membranous polymer electrolyte. At this time, the temperature of the aqueous solution was set to 60 to 80 ° C., and the dichlorophenanthrine gold complex was reduced for 6 hours while gradually adding sodium sulfite. Next, (3) washing step: The membrane polymer electrolyte having a gold electrode formed on the surface was taken out and washed with water at 70 ° C. for 1 hour. The polymer electrolyte on which the metal layer was formed was cut into a size of 1 mm × 20 mm to obtain a laminate of each comparative example. The laminates of Comparative Examples 1 to 3 are shown in Table 3. In addition, as a swelling degree of the comparative example in Table 3, the swelling degree was measured after immersing in a dichlorophenanthroline gold chloride aqueous solution for 12 hours in the first adsorption step.

(比較例4)
実施例1記載の膨潤工程において、高分子電解質を60℃のメタノール単独溶媒に、膨潤度が120%になるまで浸漬させて比較例4の積層体を作製しようとしたところ、当該高分子電解質はメタノール浸漬中にゲル化した。
(Comparative Example 4)
In the swelling process described in Example 1, when the polymer electrolyte was immersed in a methanol single solvent at 60 ° C. until the degree of swelling became 120%, the laminate of Comparative Example 4 was prepared. Gelation occurred during methanol immersion.

〔評価〕
(変位距離)
実施例1〜12及び比較例1〜3、5の積層体をそれぞれ作用電極とし、白金プレートを対向電極とした。それぞれの作用電極並びに対向電極を水中に保持し、それぞれの電極端部にリードを介して電源と接続して、電圧(1Hz、2.0Vの矩形波)を印加し、屈曲した変位量を測定した。なお、変位量は、実施例1〜12及び比較例1〜3,5の一端から18mmの位置で固定し、電圧を印加した際の固定位置から先端の変位量を測定した。結果を表1〜3に示す。
[Evaluation]
(Displacement distance)
The laminates of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3 and 5 were each used as a working electrode, and a platinum plate was used as a counter electrode. Hold each working electrode and counter electrode in water, connect each electrode end to a power source via a lead, apply voltage (1Hz, 2.0V rectangular wave), and measure the amount of bending displacement did. In addition, the displacement amount was fixed at a position of 18 mm from one end of Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3 and 5, and the displacement amount of the tip was measured from the fixed position when a voltage was applied. The results are shown in Tables 1-3.

(電気二重層容量)
電気二重層容量(測定方法A)については、公知のサイクリックボルタムメトリー法を用いて、0.1mV/sec、±0.5Vの測定条件で測定した。サイクリックボルタムメトリー法の電気二重層容量の実測値は、商品名「Potentio Galvanostat Model263A」(Princeton Applied Research社製)を用いた。一方、定電流放電法による電気二重層容量(測定方法B)の実測値は、商品名「HJ−201B」(北斗電工社製)を用いて、上記規格番号EIAJ RC−2377に準拠して測定した値である。なお、実施例1〜12、比較例1〜3,5において、電気二重層容量測定における積層体素子の構成イオンは、ナトリウムイオンである。得られた測定結果を表1〜3に示す。
(Electric double layer capacity)
The electric double layer capacity (measurement method A) was measured under the measurement conditions of 0.1 mV / sec and ± 0.5 V using a known cyclic voltammetry method. As an actual measurement value of the electric double layer capacity of the cyclic voltammetry method, a trade name “Potentio Galvanostat Model 263A” (manufactured by Princeton Applied Research) was used. On the other hand, the measured value of the electric double layer capacity (measurement method B) by the constant current discharge method is measured in accordance with the standard number EIAJ RC-2377 using the trade name “HJ-201B” (made by Hokuto Denko). It is the value. In Examples 1 to 12 and Comparative Examples 1 to 3 and 5, the constituent ions of the laminated body element in the electric double layer capacity measurement are sodium ions. The obtained measurement results are shown in Tables 1-3.

Figure 0004323308
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また、実施例1の積層体と比較例1の積層体とについて、印加電圧(V)を±2.0、±1.5、及び±1.0とした場合について、それぞれ上記の方法で変位量を測定した。結果を表4に示す。   Moreover, about the laminated body of Example 1, and the laminated body of the comparative example 1, when applied voltage (V) is set to +/- 2.0, +/- 1.5, and +/- 1.0, it is displaced by said method, respectively. The amount was measured. The results are shown in Table 4.

Figure 0004323308
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本発明の無電解メッキ方法により得られた実施例1及び2の積層体は、膨潤工程において、膨潤度が50%及び40%、つまり用いた高分子電解質の膨潤した状態での厚さ(膨潤した膜状高分子電解質の膜厚)が前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さ(乾燥膜厚)に対して150%及び140%の厚さであった場合であり、変位量が25mm及び24mmであった。一方、従来の無電解メッキ方法により得られた積層体である比較例1の積層体は、膨潤工程において、膨潤度が5%、つまり用いた高分子電解質の膨潤した状態での厚さ(膨潤した膜状高分子電解質の膜厚)が前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さ(乾燥膜厚)に対して105%の厚さであった場合であり、変位量が11mmであった。実施例1及び2の積層体は、アクチュエータとして駆動させた場合に、従来の方法により得られた積層体に比べて2倍以上の優れた変位量を示した。   The laminates of Examples 1 and 2 obtained by the electroless plating method of the present invention had a swelling degree of 50% and 40% in the swelling step, that is, the thickness of the used polymer electrolyte in the swollen state (swelling) The film thickness of the membrane-shaped polymer electrolyte was 150% and 140% of the thickness of the polymer electrolyte in a dried state (dry film thickness), and the displacement was 25 mm. And 24 mm. On the other hand, the laminate of Comparative Example 1, which is a laminate obtained by the conventional electroless plating method, has a swelling degree of 5%, that is, the thickness (swelling) of the used polymer electrolyte in the swelling process. Film thickness of the polymer electrolyte) was 105% of the dry thickness of the polymer electrolyte (dry film thickness), and the displacement was 11 mm. . When the laminates of Examples 1 and 2 were driven as actuators, the displacement amount was more than twice that of the laminate obtained by the conventional method.

実施例3及び4の積層体は、膨潤工程において良溶媒を含む混合溶媒を膨潤溶媒に用いた場合であって、膨潤度が30%、つまり用いた高分子電解質の膨潤した状態での厚さ(膨潤した膜状高分子電解質の膜厚)が前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さ(乾燥膜厚)に対して130%の厚さであった場合であり、変位量が21mm及び20mmであった。これに対し、実施例2及び3の積層体と同じイオン交換容量のイオン交換樹脂を用いた場合である比較例2の積層体は、膨潤工程において、膨潤度が5%、つまり用いた高分子電解質の膨潤した状態での厚さ(膨潤した膜状高分子電解質の膜厚)が前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さ(乾燥膜厚)に対して105%の厚さであった場合であり、変位量が11mmであった。実施例3及び4の積層体は、アクチュエータとして駆動させた場合に、従来の方法により得られた積層体に比べて2倍以上の優れた変位量を示した。   The laminates of Examples 3 and 4 are cases where a mixed solvent containing a good solvent is used as a swelling solvent in the swelling step, and the degree of swelling is 30%, that is, the thickness of the used polymer electrolyte in the swollen state. This is a case where (the film thickness of the swollen membrane-like polymer electrolyte) was 130% of the thickness of the polymer electrolyte in a dried state (dry film thickness), and the displacement was 21 mm and It was 20 mm. On the other hand, the laminate of Comparative Example 2 in which the ion exchange resin having the same ion exchange capacity as that of the laminates of Examples 2 and 3 was used had a swelling degree of 5%, that is, the polymer used. The thickness of the electrolyte in the swollen state (film thickness of the swollen membrane-shaped polymer electrolyte) was 105% of the thickness of the polymer electrolyte in the dried state (dry film thickness). The displacement amount was 11 mm. When the laminates of Examples 3 and 4 were driven as actuators, the displacements were more than twice as good as the laminates obtained by the conventional method.

同様に、実施例5及び6の積層体は、メタノール以外の良溶媒を膨潤溶媒に用いた場合であり、イオン交換容量が同じ1.1meq/gのイオン交換樹脂を用いた比較例3の積層体に比べて2倍以上の優れた変位量を示した。   Similarly, the laminates of Examples 5 and 6 are cases where a good solvent other than methanol was used as the swelling solvent, and the laminate of Comparative Example 3 using an ion exchange resin having the same ion exchange capacity of 1.1 meq / g. The displacement amount was more than twice that of the body.

実施例7の積層体は、アクチュエータとして駆動させた場合において、比較例1の積層体と同等の変位量である積層体であるが、本発明の無電解メッキ方法を用いることにより、吸着工程、還元工程及び洗浄工程のサイクルを繰り返して4回行うことにより得ることができ、従来の無電解メッキ方法に比べて1/3の工程を短縮することができる。吸着工程、還元工程及び洗浄工程のサイクルが終夜連続で1日かかるために、従来の無電解メッキ方法で積層体を得るには、少なくとも6日かかるのに対し、本発明の無電解メッキ方法では、膨潤工程に1日要したとしても5日で終わるために、日常の製造作業形態として前記積層体を製造することが可能であり、産業としての製造作業性が良好である。   When the laminate of Example 7 is driven as an actuator, the laminate has a displacement equivalent to that of the laminate of Comparative Example 1. By using the electroless plating method of the present invention, the adsorption step, It can be obtained by repeating the cycle of the reduction process and the cleaning process four times, and can shorten the process by 1/3 compared with the conventional electroless plating method. Since the cycle of the adsorption process, the reduction process and the cleaning process takes one day all night, it takes at least 6 days to obtain a laminate by the conventional electroless plating method, whereas in the electroless plating method of the present invention, Even if one day is required for the swelling process, it takes 5 days, so the laminate can be produced as a daily production work form, and the production workability as an industry is good.

更に実施例10〜12のように、塩基性塩を利用した膨潤工程を経ことで、高分子電解質を、良溶媒単独ではゲル化してしまうような大きな膨潤でもさせることができる。このため、膨潤工程において、塩基性塩を利用して高分子電解質の膨潤度を充分に高めることにより、無電解メッキ方法の回数サイクルを1回に減らした場合でも、実施例10〜12の積層体のように、良溶媒単独で作製した他の実施例に示した積層体と遜色のない性能の積層体が得られる。すなわち、良溶媒のみの膨潤工程に替えて塩基性塩含有の良溶媒を用いた膨潤工程とするか、若しくは良溶媒のみの膨潤工程に前若しくは後工程に塩基性塩を溶解させた水溶液中での膨潤工程を設けると、後続の無電解メッキ工程における時間を短縮することができるので、本発明の積層体の製造において、全体としての製造効率を更に向上させることができる。   Furthermore, as in Examples 10 to 12, the polymer electrolyte can be swollen so as to be gelled with a good solvent alone by passing through a swelling step using a basic salt. For this reason, even when the number of cycles of the electroless plating method is reduced to one by sufficiently increasing the degree of swelling of the polymer electrolyte using a basic salt in the swelling step, the lamination of Examples 10-12 Like the body, a layered body having the same performance as the layered body shown in the other examples produced with the good solvent alone can be obtained. That is, instead of the good solvent only swelling step, a swelling step using a basic salt-containing good solvent is used, or in an aqueous solution in which the basic salt is dissolved in the previous or subsequent step in the good solvent only swelling step. Since the time in the subsequent electroless plating step can be shortened by providing the swelling step, the production efficiency as a whole can be further improved in the production of the laminate of the present invention.

実施例13の積層体は、イオン交換樹脂が有する交換基と交換可能なイオンを含む塩の水溶液としてテトラエチルアンモニウムハイドロオキサイドの10%水溶液を用いて、高分子電解質を膨潤させた後に、無電解メッキを行うことにより得られた高分子電解質上に金属電極を有する積層体である。この積層体も優れた変位量を示した。   The laminate of Example 13 was prepared by electroless plating after swelling a polymer electrolyte using a 10% aqueous solution of tetraethylammonium hydroxide as an aqueous solution of a salt containing ions exchangeable with exchange groups of the ion exchange resin. It is the laminated body which has a metal electrode on the polymer electrolyte obtained by performing. This laminate also showed excellent displacement.

また、本発明の無電解メッキ方法により得られた実施例1の積層体は、表4に示すとおり、印加電圧を低くするほど、比較例1の積層体に比べて変位量の差が大きい。印加電圧が±1.0(V)である場合での実施例1の積層体の変位量は、比較例1の6倍以上となり、印加電圧±2.0(V)とほぼ同等の変位量である。つまり、本発明の無電解メッキ方法により得られる積層体は、駆動による変位量が従来と同様の変位量である用途のアクチュエータに用いる場合には、従来の無電解メッキ方法により得られた積層体に比べてエネルギー効率が良く、印加電圧を小さくすることができるので、消費エネルギーを大きく削減をすることができる。これは、本発明の無電解メッキ方法により得られる積層体の電気二重層容量が、従来の無電解メッキ方法により得られた積層体の電気二重層容量に比べて大きいことによるのもと考えられる。   Further, as shown in Table 4, the laminate of Example 1 obtained by the electroless plating method of the present invention has a larger difference in displacement than the laminate of Comparative Example 1 as the applied voltage is lowered. The displacement amount of the laminate of Example 1 when the applied voltage is ± 1.0 (V) is 6 times or more that of Comparative Example 1, and the displacement amount is almost equivalent to the applied voltage ± 2.0 (V). It is. In other words, when the laminate obtained by the electroless plating method of the present invention is used for an actuator for a use in which the displacement amount by driving is the same as the conventional displacement amount, the laminate obtained by the conventional electroless plating method is used. Compared with the above, the energy efficiency is good and the applied voltage can be reduced, so that the energy consumption can be greatly reduced. This is considered to be due to the fact that the electric double layer capacity of the laminate obtained by the electroless plating method of the present invention is larger than the electric double layer capacity of the laminate obtained by the conventional electroless plating method. .

本発明の無電解メッキ方法は、高分子電解質上に金属層を形成させた本発明の積層体を作製することに利用できる。この本発明の積層体は、例えば、金属層に電圧を与えることにより、屈曲する性質を有するのでアクチュエータとしての利用可能性がある。具体的には、本発明の積層体を駆動部に用いた位置決め装置、姿勢制御装置、昇降装置、搬送装置、移動装置、調節装置、調整装置、誘導装置、関節装置、切替え装置、反転装置、巻取り装置、牽引装置、または旋回装置等や、積層体を押圧部に用いた押圧装置等に利用することができる。また、本発明の積層体は、金属層と高分子電解質の間に電気二重層を形成するので、電気二重層容量キャパシタとしても利用することができる。
The electroless plating method of the present invention can be used for producing the laminate of the present invention in which a metal layer is formed on a polymer electrolyte. Since the laminate of the present invention has a property of bending when a voltage is applied to a metal layer, for example, it can be used as an actuator. Specifically, a positioning device, a posture control device, a lifting device, a transport device, a moving device, an adjusting device, an adjusting device, a guiding device, a joint device, a switching device, a reversing device, using the laminate of the present invention as a drive unit, The present invention can be used for a winding device, a traction device, a turning device, etc., a pressing device using a laminated body as a pressing portion, and the like. In addition, since the laminate of the present invention forms an electric double layer between the metal layer and the polymer electrolyte, it can also be used as an electric double layer capacitor.

Claims (8)

高分子電解質への無電解メッキのための前処理の工程として、良溶媒または良溶媒を含む混合溶媒を浸透させて高分子電解質を膨潤させる膨潤工程と、
前記膨潤した高分子電解質に金属錯体を吸着させる吸着工程と、
前記金属錯体を吸着させた高分子電解質に、還元剤溶液を接触させることにより前記高分子電解質と金属層を形成する還元工程と、を含むアクチュエータ素子用積層体の製造方法であって、
前記膨潤工程における前記高分子電解質が、所定の形状を有し、
前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが、前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して、110%以上であり、
前記高分子電解質がイオン交換樹脂であり、
前記良溶媒が、メタノール、エタノール、プロパノール、ヘキサフルオロ−2−プロパノール、ジメチルスルホキシド、N−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリンからなる群より選択される少なくとも1種を含有することを特徴とするアクチュエータ素子用積層体の製造方法。
As a pretreatment step for electroless plating on the polymer electrolyte, a swelling step of allowing the polymer electrolyte to swell by infiltrating a good solvent or a mixed solvent containing a good solvent, and
An adsorption step of adsorbing a metal complex to the swollen polymer electrolyte;
A reduction step of forming a metal layer with the polymer electrolyte by bringing a reducing agent solution into contact with the polymer electrolyte to which the metal complex is adsorbed, and a method for producing a laminate for an actuator element,
The polymer electrolyte in the swelling step has a predetermined shape,
The thickness of a state swollen in the polymer electrolyte, the thickness in dry state of the polymer electrolyte state, and are more than 110%,
The polymer electrolyte is an ion exchange resin;
The good solvent contains at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, propanol, hexafluoro-2-propanol, dimethyl sulfoxide, N-methylpyrrolidone, dimethylformamide, ethylene glycol, diethylene glycol, and glycerin. A method for manufacturing a laminate for an actuator element.
前記高分子電解質の膨潤した状態での厚さが、前記高分子電解質の乾燥した状態での厚さに対して、110〜240%であることを特徴とする請求項1に記載のアクチュエータ素子用積層体の製造方法。 2. The actuator element according to claim 1, wherein a thickness of the polymer electrolyte in a swollen state is 110 to 240% with respect to a thickness of the polymer electrolyte in a dried state . A manufacturing method of a layered product. 前記膨潤工程は、前記良溶媒または前記良溶媒を含む混合溶媒を前記高分子電解質に浸透さることにより、前記高分子電解質の結晶化度を低下させ、前記高分子電解質を構成する高分子において少なくとも官能基を有する側鎖の絡み合いを緩和させることを特徴とする請求項1又は2に記載のアクチュエータ素子用積層体の製造方法。 The swelling step reduces the crystallinity of the polymer electrolyte by penetrating the good solvent or a mixed solvent containing the good solvent into the polymer electrolyte, and at least in the polymer constituting the polymer electrolyte. The method for producing a laminate for an actuator element according to claim 1 or 2, wherein the entanglement of the side chain having a functional group is relaxed . 前記良溶媒が、メタノール、エタノール、及び、プロパノールからなる群より選択される少なくとも1種を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のアクチュエータ素子用積層体の製造方法。 The said good solvent contains at least 1 sort (s) selected from the group which consists of methanol, ethanol, and a propanol , The manufacturing method of the laminated body for actuator elements in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned . 前記良溶媒がメタノールを含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のアクチュエータ素子用積層体の製造方法。 The good solvent is, the manufacturing method of the actuator element for laminate according to claim 1, characterized in that it contains methanol. 前記良溶媒が、更に、塩基性塩を含有することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のアクチュエータ素子用積層体の製造方法。 The method for producing a laminate for an actuator element according to claim 1, wherein the good solvent further contains a basic salt . 前記金属層と前記高分子電解質層との界面のサイクリックボルタンメトリー法で測定した電気二重層容量が、前記高分子電解質の乾燥膜厚を170μmに換算したときの値として、3mF/cm 以上であることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載のアクチュエータ素子用積層体の製造方法。 The electric double layer capacity measured by the cyclic voltammetry method at the interface between the metal layer and the polymer electrolyte layer is 3 mF / cm 2 or more when the dry film thickness of the polymer electrolyte is converted to 170 μm. The method for producing a laminated body for an actuator element according to any one of claims 1 to 6, wherein: 前記金属層と前記高分子電解質層との界面の定電流放電法による電気二重層容量が、2.0F/cm 3 以上であることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載のアクチュエータ素子用積層体の製造方法。 Electric double layer capacitor according to a constant current discharge method of the interface between the polymer electrolyte layer and the metal layer is, actuator according to any one of claims 1 to 7, characterized in that 2.0 F / cm 3 or more A method for producing a laminated body for an element .
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