JP6338185B2 - 高分子アクチュエータ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極層間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータに関し、特に、層構成を改良した高分子アクチュエータ及びその製造方法に関する。

各種電子機器において、小型で且つ軽量で柔軟性に富むアクチュエータの必要性が高まっており、この要求に対して、高分子伸縮式の高分子アクチュエータが期待されている。

この高分子アクチュエータの従来例として、特許文献１では、イオン性液体を含む電解質層を有した高分子アクチュエータが提案されている。図７は、従来例の高分子アクチュエータを説明する構成の概略を示す図であり、図７（ａ）は、３層構造のアクチュエータ素子９１０であり、図７（ｂ）は、５層構造のアクチュエータ素子９２０である。

図７（ａ）に示すアクチュエータ素子９１０は、イオン性液体とポリマーとのゲル状組成物からなるイオン伝導層９０１を、カーボンナノチューブとイオン性液体とポリマーとのゲル状組成物からなる電極層９０２とで挟んだ３層構造になっている。そして、この電極層９０２間に０．５〜３．０（Ｖ）の直流電圧を加えると、電極層９０２間に生じた電位差によりイオン伝導層９０１内のイオンが分極し、アクチュエータ素子９１０の伸縮の偏りができて、数秒以内に素子長の０．５〜１倍程度の変位変化が見られるとしている。

しかしながら、この電極層９０２の導電率が低いため、高分子アクチュエータの変位応答性が悪いと言った課題があった。そこで、図７（ｂ）に示すアクチュエータ素子９２０では、電極層９０２外側に貴金属やカーボンペースト等の導電層９２３を設けた５層構造が提案されている。この導電層９２３の形成にあたっては、スパッタ法、蒸着法等による貴金属皮膜層の堆積、或いはスプレー法、印刷法によるカーボンペーストの塗布／硬化等の方法が用いられている。そして、この導電層９２３により、アクチュエータ素子９２０における電極部分の導電率が高くなったため、図７（ｂ）に示すアクチュエータ素子９２０は、図７（ａ）に示すアクチュエータ素子９１０より、はるかに変位応答性が良くなっているとしている。

特開２００５−１７６４２８公報

しかしながら、貴金属皮膜で作製された導電層９２３では、膜質が硬質のため、変形の繰り返しに弱いと言う問題があった。また、カーボンペースで作製された導電層９２３では、導電率を貴金属皮膜にまでに高くすることが難しく、導電率を高くするために層厚を厚くすると、変形に対して悪影響を与えるばかりでなく、同じように変形の繰り返しに弱くなると言う課題があった。このように、従来技術では、変形の繰り返しに対して強い耐性を有し、しかも変位応答性が高い高分子アクチュエータを得ることができないという課題があった。

本発明は、上述した課題を解決するもので、柔軟性があり変位応答性の良い高分子アクチュエータ及びその高分子アクチュエータを容易に作製することができる製造方法を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の高分子アクチュエータは、電解質層と、該電解質層の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層と、を有し、前記一対の電極層の間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータにおいて、前記一対の電極層の少なくとも一方には、前記電解質層と接する前記電極層の反対側の面に、電流が流れやすい集電層を有し、該集電層が、金属粒子を含む第１集電層と、該第１集電層と同じ種類の金属を含む金属薄膜からなる第２集電層と、を有することを特徴としている。

これによれば、本発明の高分子アクチュエータは、電極層と第１集電層及び第２集電層とで構成する電極の導電率を高くすることができる。このため、高分子アクチュエータの変位応答性を良くすることができる。更に、第１集電層と第２集電層との２層構造で集電層を形成しているので、柔軟性の高い金属粒子を含む皮膜と薄く形成できる金属薄膜とで、充分な導電性を有した柔軟性の高い集電層を形成することができる。このため、高分子アクチュエータの変形に対して動きを阻害することなく、変形の繰り返しに対しても強い耐性を有している。従って、柔軟性があり変位応答性の良い高分子アクチュエータを提供することができる。

また、本発明の高分子アクチュエータは、前記電解質層がポリマーとイオン液体を混合したゲルを含んでおり、前記電極層が前記ポリマーと前記イオン液体と導電性粒子とを混合したゲルを含むことを特徴としている。

これによれば、低い電圧で大きな変位が得られる高分子アクチュエータを提供することができる。

また、本発明の高分子アクチュエータは、前記金属が金であることを特徴としている。

これによれば、第１集電層と第２集電層に用いる金属が金であるので、金属としては非常に軟らかい物質であり、しかも高い導電性と腐食に対する強い耐性を有している。このため、柔軟性と高い導電性とを集電層に付与することができるとともに、耐環境に対して強い集電層を得ることができる。

また、本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、電解質層と、該電解質層の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層と、を有し、前記一対の電極層の間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータの製造方法において、溶媒と導電性粒子とイオン液体とポリマーとを混合し、前記溶媒を揮発させてゲルの前記電極層を形成する電極層形成工程と、前記電極層に、前記ポリマーを溶かす前記溶媒に金属粒子を分散させた分散液を塗布して前記溶媒を揮発させることにより金属粒子を含む第１集電層を形成する第１集電層形成工程と、前記第１集電層と同じ種類の金属を真空成膜することにより第２集電層を形成する第２集電層形成工程と、を有することを特徴としている。

これによれば、電極層に第１集電層と第２集電層を順次積層させるだけで、容易に集電層を作製することができる。しかも、柔軟性の高い金属粒子を含む皮膜と薄く形成できる金属薄膜とで、充分な導電性を有した柔軟性の高い集電層を容易に形成することができる。このことにより、柔軟性があり変位応答性の良い高分子アクチュエータを容易に作製することができる。

また、本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、イオン液体とポリマーとを含む電解質層の厚さ方向の両面に、前記電極層を積層する積層工程を有することを特徴としている。

これによれば、電解質層の両面に一対の電極層を積層させるだけで、容易に高分子アクチュエータを作製することができる。しかも、電解質層がポリマーとイオン液体を混合したゲルを含んでいるので、低い電圧で大きな変位が得られる高分子アクチュエータを提供することができる。

また、本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、前記金属が金であることを特徴としている。

これによれば、金は、金属としては非常に軟らかい物質であり、しかも高い導電性と腐食に対する強い耐性を有している。このため、柔軟性と高い導電性とを集電層に付与することができるとともに、耐環境に対して強い集電層を得ることができる。

本発明の高分子アクチュエータは、電極層と第１集電層及び第２集電層とで構成する電極の導電率を高くすることができる。このため、高分子アクチュエータの変位応答性を良くすることができる。更に、柔軟性の高い金属粒子を含む皮膜（第１集電層）と薄く形成できる金属薄膜（第２集電層）とで、充分な導電性を有した柔軟性の高い集電層を形成することができる。このため、高分子アクチュエータの変形に対して動きを阻害することなく、変形の繰り返しに対しても強い耐性を有している。従って、柔軟性があり変位応答性の良い高分子アクチュエータを提供することができる。

また、本発明の高分子アクチュエータの製造方法は、電極層に第１集電層と第２集電層を順次積層させるだけで、容易に集電層を作製することができる。しかも、柔軟性の高い金属粒子を含む皮膜と薄く形成できる金属薄膜とで、充分な導電性を有した柔軟性の高い集電層を容易に形成することができる。このことにより、柔軟性があり変位応答性の良い高分子アクチュエータを容易に作製することができる。

本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータを説明する模式図であって、高分子アクチュエータの斜視図である。 本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータを説明する模式図であって、図１のＺ１側から見た平面図である。 本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータを説明する模式図であって、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。 本発明の第１実施形態における高分子アクチュエータの動作原理について説明した模式図である。 本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータに用いた集電層を説明する図であって、図５（ａ）は、第１集電層に用いた金属粒子の電子顕微鏡写真であり、図５（ｂ）は、第１集電層上に第２集電層を積層した状態の電子顕微鏡写真である。 本発明の第１実施形態における高分子アクチュエータの製造工程中の断面模式図である。 従来例の高分子アクチュエータを説明する構成の概略を示す図であり、図７（ａ）は、３層構造のアクチュエータ素子であり、図７（ｂ）は、５層構造のアクチュエータ素子である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１を説明する模式図であって、高分子アクチュエータ１０１の斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１を説明する模式図であって、図１のＺ１側から見た平面図である。図３は、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１を説明する模式図であって、図２に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線における断面図である。なお、図１ないし図３は模式図なので、高分子アクチュエータ１０１の実際の寸法とは異なる。

本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１は、図１及び図２に示すような外観を呈し、図３に示すように、電解質層１１と、電解質層１１の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）と、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）の厚さ方向の外側に形成された集電層３（３Ａ、３Ｂ）と、を備えて構成される。また、集電層３は、図３に示すように、電解質層１１と接する電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）の反対側の面に形成された第１集電層１３（１３Ａ、１３Ｂ）と、第１集電層１３の厚さ方向の外側に形成された第２集電層２３（２３Ａ、２３Ｂ）と、から構成されている。

また、高分子アクチュエータ１０１には、他に、集電層３Ａを介して一方の電極層１２Ａと電気的に接続した第１導電端子１９Ａと、集電層３Ｂを介して他方の電極層１２Ｂと電気的に接続した第２導電端子１９Ｂと、この第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂと集電層３（３Ａ、３Ｂ）との接続部分を覆うカバー部材１５と、を有している。そして、第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂから電力を供給すると、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとの間の電圧に応じて、この高分子アクチュエータ１０１が変形するようになっている。

ここで、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１に用いたイオン導電型のアクチュエータについて説明する。図４は、イオン導電型のアクチュエータの動作原理について説明した模式図であって、図４（ａ）は、本発明の第１実施形態の電解質層１１と電極層１２におけるイオンを模式化した図であり、図４（ｂ）は、本発明の第１実施形態の電極層１２に電圧が印加された状態を示している。

図４（ａ）に示すように、イオン導電型のアクチュエータは、対向配置された一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）と、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）との間に設けられた電解質層１１と、を有し、それぞれの層の中には、陽イオンＣＡと陰イオンＡＮが分散されている。そして、図４（ｂ）に示すように、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとの間に電圧が印加されると、電極層１２Ａと電極層１２Ｂとの間に挟まれている電解質層１１内に電界が発生して、電極層１２Ａに陽イオンＣＡが移動するとともに、電極層１２Ｂに陰イオンＡＮが移動する。このため、一方側を支持して支点ＰＰ（支持部分）とすると、アクチュエータへの電界の方向に応じて、アクチュエータの他方側が大きく変位する。そして、このアクチュエータの他方側を作用点ＬＰ（作用部分）とすると、各種アクチュエータとして利用することができる。なお、アクチュエータへの電界の方向を変えることで、アクチュエータの作用方向を変えることができるし、アクチュエータへの電圧の強さを変えることで、電圧に応じて変形する変形量を変えることもできる。

次に、上述した各構成要素について詳しく説明する。図５は、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１に用いた集電層３を説明する図であって、図５（ａ）は、第１集電層１３に用いた金属粒子の電子顕微鏡写真であり、図５（ｂ）は、第１集電層１３上に第２集電層２３を積層した状態の電子顕微鏡写真である。

先ず、高分子アクチュエータ１０１の電解質層１１は、ベースとなるポリマー（樹脂材料）にイオン液体を混合したゲル状のフィルムであり、図３に示すように、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）に挟まれている。また、電解質層１１の作製は、イオン液体及び樹脂材料（ポリマー）を溶媒に溶かしてキャスト液を作製し、型枠にキャスト液をキャスティングした後、真空乾燥して溶媒を蒸発させることにより行われる。なお、電解質層１１のポリマー（樹脂材料）の材質として、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＧＦ）やポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等を用いることができる。

次に、高分子アクチュエータ１０１の電極層１２は、電解質層１１と同じベースとなるポリマー（樹脂材料）及びイオン液体と、導電性粒子を有して構成され、ポリマー（樹脂材料）及びイオン液体中に導電性粒子を混合してゲル状としたものである。そして、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）は、前述したように、電解質層１１の厚さ方向の両面に設けられ、電解質層１１を挟持している（図３を参照）。以上のように構成された電解質層１１及び電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）を用いると、低い電圧で大きな変位が得られるようになる。なお、電極層１２の導電性粒子としては、カーボンナノチューブ、カーボンファイバー、金粒子、白金粒子、ニッケル粒子等を用いることができる。

次に、高分子アクチュエータ１０１の集電層３は、金属粒子を含む第１集電層１３と、第１集電層１３と同じ種類の金属を含む金属薄膜からなる第２集電層２３と、から構成されており、図３に示すように、第１集電層１３（１３Ａ、１３Ｂ）が一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）の厚さ方向の外側に形成されるとともに、第２集電層２３（２３Ａ、２３Ｂ）が第１集電層１３（１３Ａ、１３Ｂ）の厚さ方向の外側に形成されている。これにより、電極層１２と集電層３とで導電率の高い一対の電極Ｄ４を構成することができ、従来例のカーボンペースで作製された場合の導電層９２３と比較して、電極Ｄ４の導電率を高くすることができる。そして、この集電層３を電極層１２の厚さ方向の外側にそれぞれ配設しているので、集電層３に電流が流れやすくなり、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）間の電位の変化が早くなる。このため、高分子アクチュエータ１０１の変位応答性を良くすることができる。なお、本発明の第１実施形態では、集電層３が一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）の両側に好適に形成されているが、これに限らず、一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）の少なくとも一方に形成されていれば良い。

集電層３の第１集電層１３は、図５（ａ）に示すような金の金属粒子を用いており、厚みが５μｍ前後の皮膜で構成されている。また、集電層３の第２集電層２３は、スパッタリング法や真空蒸着法等で作製しており、厚みが１μｍ前後の金の金属薄膜で構成され、第１集電層１３に積層されている。その結果、図５（ｂ）に示すように、金属粒子上に金が積層されて粒子間の隙間が減少している。このように、第１集電層１３と第２集電層２３に用いた金属が金であるので、金属としては非常に軟らかい物質であり、しかも高い導電性と腐食に対する強い耐性を有している。このため、柔軟性と高い導電性とを集電層３（第１集電層１３及び第２集電層２３）に付与することができるとともに、耐環境に対して強い集電層３を得ることができる。なお、図３などで示した断面は模式的なものであり、金属粒子が集まって形成されている第１集電層１３の隙間から内部にスパッタリングや蒸着で金が積層されて第２集電層２３が第１集電層１３の内部に入り込んだ形で形成されることもある 。

更に、金属粒子を含む第１集電層１３と金属薄膜からなる第２集電層２３とで集電層３を形成したので、従来例の貴金属の皮膜のみで作製された場合の導電層９２３と比較して、この集電層３（第１集電層１３及び第２集電層２３）は柔軟性を有している。このため、この集電層３を電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）と積層して用いても、高分子アクチュエータ１０１の変形に対しての動きを阻害することなく、変形の繰り返しに対しても強い耐性を有している。以上のことから、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１は、柔軟性があり変位応答性の良いアクチュエータを提供することができる。

最後に、高分子アクチュエータ１０１の第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂは、鋼板を加工して作製されており、表面にニッケル或いはスズのめっきが施されている。また、高分子アクチュエータ１０１のカバー部材１５は、片側に粘着層（図示していない）が設けられたＰＥＴフィルム（ＰＥＴ、Polyethylene terephthalate）を用いている。そして、図１ないし図３に示すように、カバー部材１５により、第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂが第２集電層２３（２３Ａ、２３Ｂ）に固定されている。

次に、高分子アクチュエータ１０１の製造方法について、図６を用いて説明する。図６は、高分子アクチュエータ１０１の製造工程中における断面模式図であり、図６（ａ）は、電極層形成工程Ｐ１の終了後を示し、図６（ｂ）は、第１集電層形成工程Ｐ２の終了後を示し、図６（ｃ）は、第２集電層形成工程Ｐ３の終了後を示し、図６（ｄ）は、剥離工程Ｐ４後を示し、図６（ｅ）は、積層工程Ｐ５の終了後を示し、図６（ｆ）は、端子付け工程Ｐ６の終了後を示している。

本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１の製造方法は、先ず、図６（ａ）に示すように、電極層１２を形成する電極層形成工程Ｐ１を行う。電極層形成工程Ｐ１では、導電性粒子を含む電極層１２をキャスト法にて形成する。具体的には、先ず、イオン液体、導電性粒子、及び樹脂材料（ポリマー）を溶媒に溶かして混合してキャスト液を作製する。続いて、このキャスト液を石英等で形成された台座１８上にキャスティングした後、真空乾燥することにより溶媒を揮発させる。そして、ゲルの電極層１２が得られる。

次に、図６（ｂ）に示すように、電極層１２上に第１集電層１３を形成する第１集電層形成工程Ｐ２を行う。具体的には、先ず、超音波振動装置等を用いて、金の金属粒子を溶媒に分散させて分散液を作製する。続いて、この分散液を電極層１２上に塗布した後、真空乾燥することにより溶媒を揮発させる。そして、金の金属粒子を含む第１集電層１３が得られる。この際に、第１集電層形成工程Ｐ２で使用する溶媒として、電極層１２のポリマーを溶かす溶媒を用いることにより、金属粒子の一部を電極層１２に食い込ませることができる。このため、電極層１２と第１集電層１３との密着性を向上させることができる。このことにより、高分子アクチュエータ１０１の変形の繰り返しに対して強い耐性を有することができる。

次に、図６（ｃ）に示すように、第１集電層１３上に第２集電層２３を形成する第２集電層形成工程Ｐ３を行う。第２集電層形成工程Ｐ３では、金属薄膜からなる第２集電層２３をスパッタリング法や真空蒸着法等を用いて形成する。具体的には、先ず、第２集電層形成工程Ｐ３迄で作製した電極層１２及び第１集電層１３を台座１８ごと真空チャンバー内にセットする。続いて、第１集電層１３と同じ種類の金属である金をターゲットにして、第１集電層１３上に真空成膜する。そして、金の金属薄膜の第２集電層２３が得られる。このようにして、電極層１２と集電層３（第１集電層１３及び第２集電層２３）からなる電極Ｄ４が得られる。このようにして、電極層１２に第１集電層１３と第２集電層２３を順次積層させるだけで、容易に集電層３を作製することができる。

次に、図６（ｄ）に示すように、電極Ｄ４を台座１８から剥離する剥離工程Ｐ４を行う。なお、電極層形成工程Ｐ１、第１集電層形成工程Ｐ２、第２集電層形成工程Ｐ３及び剥離工程Ｐ４を同じように行って、電極層１２Ａに集電層３Ａ（第１集電層１３Ａ及び第２集電層２３Ａ）が積層された電極Ｄ４Ａと、電極層１２Ｂに集電層３Ｂ（第１集電層１３Ｂ及び第２集電層２３Ｂ）が積層された電極Ｄ４Ｂと、を形成する（図６（ｅ）を参照）。

次に、図６（ｅ）に示すように、電解質層１１を一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）間に挟んで積層する積層工程Ｐ５を行う。積層工程Ｐ５では、電極Ｄ４Ａの電極層１２Ａともう一つの電極Ｄ４Ｂの電極層１２Ｂとを対向させて、電解質層１１の両面を電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）間に挟んで積層させる。具体的には、電解質層１１と電極Ｄ４Ａ及び電極Ｄ４Ｂ間を加熱圧着するして積層させている。このようにして、電解質層１１の両面に一対の電極Ｄ４（Ｄ４Ａ、Ｄ４Ｂ）を積層させるだけで、電解質層１１の上下面を一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）で挟んだ積層構造を容易に得ることができる。なお、電解質層１１の作製は、電極層１２と同様なキャスト法を用いており、イオン液体及び樹脂材料（ポリマー）を溶媒に溶かしたキャスト液を作製して行っている。

以上のように、電極層形成工程Ｐ１と第１集電層形成工程Ｐ２と第２集電層形成工程Ｐ３と積層工程Ｐ５とを行うことにより、電解質層１１と一対の電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）と一対の集電層３（第１集電層１３及び第２集電層２３）とを順次積層させるだけで、導電率の高い一対の電極Ｄ４（Ｄ４Ａ、Ｄ４Ｂ）が積層された高分子アクチュエータ１０１を、容易に作製することができる。

最後に、図６（ｆ）に示すように、第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂを装着する端子付け工程Ｐ６を行う。具体的には、先ず、電極Ｄ４Ａの第２集電層２３Ａに第１導電端子１９Ａを接着し、電極Ｄ４Ｂの第２集電層２３Ｂに第２導電端子１９Ｂを接着する。この接着には、導電性接着剤を好適に用いている。次に、片側に粘着層が設けられたＰＥＴフィルムのカバー部材１５を、第１導電端子１９Ａ及び第２導電端子１９Ｂが覆われるように配設して、第２集電層２３（２３Ａ、２３Ｂ）に接着する。なお、カバー部材１５の第２集電層２３（２３Ａ、２３Ｂ）への接着は、粘着層を熱硬化させることによって容易に達成できる。

以上の工程を行うことにより、本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１を製造することができる。

以上のように構成された本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１及びその製造方法における、効果について、以下に纏めて説明する。

本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１は、一対の電極層１２の両側には、金属粒子を含む第１集電層１３と金属薄膜からなる第２集電層２３とを有しているので、電極層１２と第１集電層１３及び第２集電層２３とで構成する電極Ｄ４の導電率を高くすることができる。このため、高分子アクチュエータ１０１の変位応答性を良くすることができる。更に、第１集電層１３と第２集電層２３との２層構造で集電層３を形成しているので、柔軟性の高い金属粒子を含む皮膜と薄く形成できる金属薄膜とで、充分な導電性を有した柔軟性の高い集電層３を形成することができる。このため、高分子アクチュエータ１０１の変形に対して動きを阻害することなく、変形の繰り返しに対しても強い耐性を有している。従って、柔軟性があり変位応答性の良い高分子アクチュエータ１０１を提供することができる。

また、電解質層１１がポリマーとイオン液体を混合したゲルを含んでおり、電極層１２がポリマーとイオン液体と導電性粒子を混合したゲルを含んでいるため、低い電圧で大きな変位が得られる高分子アクチュエータ１０１を提供することができる。

また、第１集電層１３（１３Ａ、１３Ｂ）と第２集電層２３（２３Ａ、２３Ｂ）に用いる金属が金であるので、金属としては非常に軟らかい物質であり、しかも高い導電性と腐食に対する強い耐性を有している。このため、柔軟性と高い導電性とを集電層３（１３、２３）に付与することができるとともに、耐環境に対して強い集電層３を得ることができる。

本発明の第１実施形態の高分子アクチュエータ１０１の製造方法は、電極層形成工程Ｐ１と第１集電層形成工程Ｐ２と第２集電層形成工程Ｐ３とを有しているので、電極層１２に第１集電層１３と第２集電層２３を順次積層させるだけで、容易に集電層３を作製することができる。しかも、柔軟性の高い金属粒子を含む皮膜と薄く形成できる金属薄膜とで、充分な導電性を有した柔軟性の高い集電層３を容易に形成することができる。このことにより、柔軟性があり変位応答性の良い高分子アクチュエータ１０１を容易に作製することができる。

また、電解質層１１の厚さ方向の両面に電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）を積層する積層工程Ｐ５を有しているので、電解質層１１の両面に一対の電極層１２を積層させるだけで、容易に高分子アクチュエータ１０１を作製することができる。しかも、電解質層１１がポリマーとイオン液体を混合したゲルを含んでいるので、低い電圧で大きな変位が得られる高分子アクチュエータ１０１を提供することができる。

また、第１集電層１３（１３Ａ、１３Ｂ）と第２集電層２３（２３Ａ、２３Ｂ）に用いる金属が金であるので、金属としては非常に軟らかい物質であり、しかも高い導電性と腐食に対する強い耐性を有している。このため、柔軟性と高い導電性とを集電層３（第１集電層１３及び第２集電層２３）に付与することができるとともに、耐環境に対して強い集電層３を得ることができる高分子アクチュエータ１０１を提供することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

＜変形例１＞
上記第１実施形態では、第１集電層１３及び第２集電層２３の金属として金を用いたが、これに限るものではなく、例えば白金、銅等でも良い。

＜変形例２＞
上記第１実施形態に対して、更に封止部材を用い、高分子アクチュエータ１０１の全体を封止部材で包み込んだ封止構造を適用しても良い。これにより、高分子アクチュエータ１０１を水分を含む外気から保護することができる。このことにより、電解質層１１及び電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）を外気からより遮断することができ、電解質層１１及び電極層１２（１２Ａ、１２Ｂ）の水分による劣化を防止することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

１１ 電解質層
１２、１２Ａ、１２Ｂ 電極層
１３、１３Ａ、１３Ｂ 第１集電層
２３、２３Ａ、２３Ｂ 第２集電層
Ｐ１ 電極層形成工程
Ｐ２ 第１集電層形成工程
Ｐ３ 第２集電層形成工程
Ｐ５ 積層工程
１０１ 高分子アクチュエータ

Claims (6)

1. 電解質層と、該電解質層の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層と、を有し、前記一対の電極層の間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータにおいて、
   前記一対の電極層の少なくとも一方には、前記電解質層と接する前記電極層の反対側の面に、電流が流れやすい集電層を有し、
   該集電層は、金属粒子を含む第１集電層と、該第１集電層と同じ種類の金属を含む金属薄膜からなる第２集電層と、を有することを特徴とする高分子アクチュエータ。
2. 前記電解質層は、ポリマーとイオン液体を混合したゲルを含んでおり、
   前記電極層は、前記ポリマーと前記イオン液体と導電性粒子とを混合したゲルを含むことを特徴とする請求項１に記載の高分子アクチュエータ。
3. 前記金属が金であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高分子アクチュエータ。
4. 電解質層と、該電解質層の厚さ方向の両面に設けられた一対の電極層と、を有し、前記一対の電極層の間の電圧に応じて変形する高分子アクチュエータの製造方法において、
   溶媒と導電性粒子とイオン液体とポリマーとを混合し、前記溶媒を揮発させてゲルの前記電極層を形成する電極層形成工程と、
   前記電極層に、前記ポリマーを溶かす前記溶媒に金属粒子を分散させた分散液を塗布して前記溶媒を揮発させることにより金属粒子を含む第１集電層を形成する第１集電層形成工程と、
   前記第１集電層と同じ種類の金属を真空成膜することにより第２集電層を形成する第２集電層形成工程と、を有することを特徴とする高分子アクチュエータの製造方法。
5. 前記イオン液体と前記ポリマーとを含む前記電解質層の厚さ方向の両面に、前記電極層を積層する積層工程を有することを特徴とする請求項４に記載の高分子アクチュエータの製造方法。
6. 前記金属が金であることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の高分子アクチュエータの製造方法。