JPH09302246A - Functional polymer element and its production - Google Patents

Functional polymer element and its production

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JPH09302246A
JPH09302246A JP8124692A JP12469296A JPH09302246A JP H09302246 A JPH09302246 A JP H09302246A JP 8124692 A JP8124692 A JP 8124692A JP 12469296 A JP12469296 A JP 12469296A JP H09302246 A JPH09302246 A JP H09302246A
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JP
Japan
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conductive polymer
film
metal film
polymer film
voltage
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Application number
JP8124692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Satoru Shimoda
悟 下田
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Casio Computer Co Ltd
Original Assignee
Casio Computer Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH09302246A publication Critical patent/JPH09302246A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a functional polymer element which functions when voltage is applied thereto and which can easily be made minute. SOLUTION: A conductive polymer film 3 wherein the main chains 3a of conductive polymer molecules are arranged in almost the same direction is formed on the surface of a metal film 2 to give a functional polymer element 1. Voltage is applied between the metal film 2 and an electrode which faces thereto through the polymer film 3 and an electrolyte layer (an electrolyte liq. or film) adjacent thereto, causing the ion transfer between the polymer film 3 and the electrolyte layer. Thus the vol. of the polymer film 3 is changed, and the metal film 2 is distorted together with the polymer film 3.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、電圧の印加によ
るイオンの授受に基づき種々の機能を発揮する機能性高
分子素子およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a functional polymer element that exhibits various functions based on the transfer of ions by applying a voltage and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電圧の印加によって機能する素子
としては、圧電素子があり、この圧電素子は、物体の駆
動を行なうアクチュエータなどに利用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a piezoelectric element as an element that functions by applying a voltage, and this piezoelectric element is used for an actuator or the like for driving an object.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記圧電素子
は、その微細化による高密度実装が極めて困難であっ
た。この発明は、電圧の印加により機能するものであっ
て、微細化が容易な機能性高分子素子を提供するととも
に、あわせてその製造方法を提供することを目的とした
ものである。
However, it has been extremely difficult to achieve high-density mounting of the piezoelectric element due to its miniaturization. It is an object of the present invention to provide a functional polymer element that functions by applying a voltage and can be easily miniaturized, and also to provide a manufacturing method thereof.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明の機能性高分子
素子は、金属膜面に、導電性高分子の主鎖の向きがほぼ
同じ方向に揃っている導電性ポリマー膜を積層してな
り、電圧の印加により前記導電性ポリマー膜とそれに隣
接する電解質層との間でのイオンの授受を行なって機能
することを特徴とするものであり、この機能性高分子素
子は、電圧の印加によりイオンの授受を行なって機能す
るものであるから、その微細化が容易であり、しかも前
記導電性ポリマー膜が、その導電性高分子の主鎖の向き
がほぼ同じ方向に揃った構造をなしているため、再現性
がよく、変形量も大きい機能特性を得ることができる。
The functional polymer element of the present invention comprises a conductive polymer film in which the main chains of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction on the metal film surface. The functional polymer element is characterized by functioning by exchanging ions between the conductive polymer film and an electrolyte layer adjacent thereto by the application of a voltage. Since it functions by transferring and receiving ions, it is easy to miniaturize it, and the conductive polymer film has a structure in which the main chains of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction. Therefore, it is possible to obtain functional characteristics with good reproducibility and a large amount of deformation.

【0005】また、この発明の機能性高分子素子の製造
方法は、導電性ポリマーからなる原料を蒸発させてその
蒸発ガスをイオン化するか、または、導電性ポリマーあ
るいは導電性高分子のモノマーまたはオリゴマーの溶液
をスプレイしてその噴射霧をイオン化し、前記金属膜へ
の電圧の印加により前記イオンを前記金属膜面に吸着さ
せて、前記導電性ポリマー膜を形成することを特徴とす
るものであり、この製造方法によれば、金属膜面に導電
性高分子の主鎖の向きがほぼ同じ方向に揃っている導電
性ポリマー膜を積層した前記機能性高分子素子を得るこ
とができる。
Further, in the method for producing a functional polymer element of the present invention, a raw material made of a conductive polymer is vaporized and the vaporized gas is ionized, or a conductive polymer or a monomer or oligomer of the conductive polymer is used. The solution is sprayed to ionize the sprayed mist, and the ions are adsorbed to the metal film surface by applying a voltage to the metal film, thereby forming the conductive polymer film. According to this manufacturing method, it is possible to obtain the functional polymer element in which the conductive polymer film in which the main chains of the conductive polymers are aligned in substantially the same direction is laminated on the metal film surface.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】この発明の機能性高分子素子にお
いて、前記導電性ポリマー膜が、イオンの授受により体
積が変化するものであれば、この機能性高分子素子を、
前記導電性ポリマー膜の面方向の体積変化により前記金
属膜が前記導電性ポリマー膜とともに撓み変形する撓み
変形素子として用いることができる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the functional polymer element of the present invention, if the conductive polymer film is one whose volume is changed by the transfer of ions, this functional polymer element is
It can be used as a flexural deformation element in which the metal film flexibly deforms together with the conductive polymer film due to a change in volume of the conductive polymer film in the surface direction.

【0007】その場合、前記導電性ポリマー膜が、導電
性高分子の主鎖の向きが前記金属膜面に対してほぼ垂直
な方向に揃った構造をなしていれば、この導電性ポリマ
ー膜のイオンの授受による体積の変化率が面方向におい
て大きくなるため、電圧の印加に対して機能性高分子素
子を効率良く撓み変形させることができる。
In this case, if the conductive polymer film has a structure in which the main chains of the conductive polymer are aligned in a direction substantially vertical to the metal film surface, the conductive polymer film Since the rate of change in volume due to the exchange of ions increases in the plane direction, the functional polymer element can be efficiently flexibly deformed in response to the application of voltage.

【0008】また、この機能性高分子素子において、前
記電解質層は、電解物質を溶解した電解液であってもよ
く、その場合は、前記金属膜と、前記導電性ポリマー膜
および前記電解液を介して前記金属膜と対向する電極と
の間に電圧を印加することにより、前記導電性ポリマー
膜と前記電解液との間でのイオンの授受を行なわせるこ
とができる。
Further, in this functional polymer element, the electrolyte layer may be an electrolytic solution in which an electrolytic substance is dissolved. In that case, the metal film, the conductive polymer film and the electrolytic solution are used. By applying a voltage between the metal film and the opposing electrode via the metal ion, it is possible to exchange ions between the conductive polymer film and the electrolytic solution.

【0009】さらに、前記電解質層は、前記導電性ポリ
マー膜に積層された電解物質からなる電解質膜であって
もよく、その場合は、前記金属膜と、前記導電性ポリマ
ー膜および前記電解質膜を介して前記金属膜と対向する
ように設けられた電極との間に電圧を印加することによ
り、前記導電性ポリマー膜と前記電解質膜との間でのイ
オンの授受を行なわせることができる。なお、この場合
は、前記導電性ポリマー膜と電解質膜との界面は、その
両方の膜の成分が混在した組成であり、その組成比が前
記導電性ポリマー膜と電解質膜との間で連続的に変化し
ているのが望ましい。
Further, the electrolyte layer may be an electrolyte film made of an electrolytic substance laminated on the conductive polymer film. In that case, the metal film, the conductive polymer film and the electrolyte film may be combined. By applying a voltage between the metal film and an electrode provided so as to face the metal film, it is possible to exchange ions between the conductive polymer film and the electrolyte film. In this case, the interface between the conductive polymer membrane and the electrolyte membrane has a composition in which the components of both membranes are mixed, and the composition ratio is continuous between the conductive polymer membrane and the electrolyte membrane. It is desirable that it has changed to.

【0010】また、この発明の機能性高分子素子の製造
方法において、前記金属膜面に吸着させるイオンが導電
性ポリマーのイオンである場合は、その被膜をそのまま
前記導電性ポリマー膜とすることができるし、また前記
イオンが導電性高分子のモノマーまたはオリゴマーのイ
オンである場合も、電界によりイオンを加速して金属膜
面に吸着させれば、モノマーまたはオリゴマーがポリマ
ー化し、前記導電性ポリマー膜が形成される。
Further, in the method for producing a functional polymer element according to the present invention, when the ions to be adsorbed on the surface of the metal film are ions of a conductive polymer, the film may be directly used as the conductive polymer film. Even if the ions are ions of a conductive polymer monomer or oligomer, if the ions are accelerated by an electric field and adsorbed on the metal film surface, the monomer or oligomer is polymerized, and the conductive polymer film is formed. Is formed.

【0011】[0011]

【実施例】以下、この発明を、電圧の印加により撓み変
形する機能性高分子素子に適用した実施例を図面を参照
して説明する。図1および図2はこの発明の第1の実施
例による機能性高分子素子を示しており、図1は機能性
高分子の一部分の拡大断面図、図2は前記機能性高分子
素子の側面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a functional polymer element which flexibly deforms when a voltage is applied will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show a functional polymer element according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1 is an enlarged sectional view of a part of the functional polymer, and FIG. 2 is a side view of the functional polymer element. It is a figure.

【0012】この実施例の機能性高分子素子1は、柔軟
な曲げ性を有する極薄の金属薄板からなる金属膜2の一
面に、そのほぼ全面にわたって導電性ポリマー膜3を固
着状態で積層したものであり、前記金属膜2は、溶液中
で電気化学的に不活性な金属である金等からなってい
る。
In the functional polymer element 1 of this example, a conductive polymer film 3 is laminated in a fixed state on almost one surface of a metal film 2 made of an extremely thin metal thin plate having a flexible bendability. The metal film 2 is made of gold, which is a metal that is electrochemically inactive in a solution.

【0013】また、前記導電性ポリマー膜3は、イオン
の授受によってその体積が変化するものであり、この導
電性ポリマー膜3は、例えばPPy(ポリピロール)に
DBS(ドデシルベンゼンサルファネート)をドープし
た導電性高分子からなっている。
The volume of the conductive polymer film 3 is changed by the transfer of ions, and the conductive polymer film 3 is formed by doping PPy (polypyrrole) with DBS (dodecylbenzenesulphanate). It is made of conductive polymer.

【0014】この導電性ポリマー膜3は、その導電性高
分子の主鎖3aの向きが、導電性ポリマー膜3の全体に
わたってほぼ同じ方向に揃った構造をなしており、この
導電性高分子の主鎖3aの向きは、前記金属膜2面に対
してほぼ垂直な方向にある。
The conductive polymer film 3 has a structure in which the main chains 3a of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction over the entire conductive polymer film 3. The main chain 3a is oriented substantially perpendicular to the surface of the metal film 2.

【0015】上記機能性高分子素子1は、導電性ポリマ
ーからなる原料を蒸発させてその蒸発ガスをイオン化す
るか、または、導電性ポリマーあるいは導電性高分子の
モノマーまたはオリゴマーの溶液をスプレイしてその噴
射霧をイオン化し、前記金属膜2への電圧の印加により
前記イオンを金属膜2面に吸着させて、前記導電性ポリ
マー膜3を形成する方法で製造することができる。
In the functional polymer element 1, the raw material made of a conductive polymer is vaporized to ionize the vaporized gas, or a solution of a conductive polymer or a monomer or oligomer of the conductive polymer is sprayed. It can be manufactured by a method of forming the conductive polymer film 3 by ionizing the sprayed mist and adsorbing the ions on the surface of the metal film 2 by applying a voltage to the metal film 2.

【0016】図3は上記機能性高分子素子1の第1の製
造方法を示しており、この製造方法は、導電性ポリマー
からなる原料Aを蒸発させてその蒸発ガスをイオン化
し、そのイオンを金属膜2面に吸着させる方法である。
FIG. 3 shows a first method for producing the functional polymer element 1 described above. In this method, a raw material A made of a conductive polymer is vaporized to ionize the vaporized gas, and the ions are This is a method of adsorbing to the surface of the metal film 2.

【0017】この製造方法は、前記金属膜2を、温度調
整機能を備えた図示しない移動治具に水平に保持し、こ
の金属膜2を一方向に定速で水平移動させながら、この
金属膜2の下面にその一端側から他端側に向かって順次
上記イオンを所定の厚さに堆積させてゆくものであり、
前記原料Aは、前記金属膜2の移動路の下方に前記金属
膜2の幅方向(移動方向と直交する方向)に沿わせて配
置した横長の蒸発皿10内において加熱により蒸発され
る。
In this manufacturing method, the metal film 2 is held horizontally by a moving jig (not shown) having a temperature adjusting function, and the metal film 2 is horizontally moved in one direction at a constant speed. The ions are sequentially deposited on the lower surface of 2 from one end side to the other end side to a predetermined thickness,
The raw material A is evaporated by heating in a horizontally long evaporating dish 10 arranged below the moving path of the metal film 2 along the width direction of the metal film 2 (direction orthogonal to the moving direction).

【0018】また、上記蒸発皿10の上方には、前記金
属膜2の幅方向に沿う一対のイオン化電極11a,11
bが、前記金属膜2の移動方向に間隔をおいて配置され
ており、上記原料Aからの蒸発ガスは、前記一対のイオ
ン化電極11a,11bの間に高圧電圧Vを印加するこ
とによってつくられる電界によりイオン化される。
Above the evaporation dish 10, a pair of ionization electrodes 11a, 11 extending in the width direction of the metal film 2 is provided.
b are arranged at intervals in the moving direction of the metal film 2, and the vaporized gas from the raw material A is produced by applying a high voltage V between the pair of ionization electrodes 11a and 11b. It is ionized by the electric field.

【0019】一方、上記金属膜2には、電源部12から
イオン吸着電圧(直流電圧)が印加されており、前記一
対のイオン化電極11a,11b間の電界によりイオン
化されたイオンは、金属膜2に印加されるイオン吸着電
圧により加速されて前記金属膜2面に吸着される。
On the other hand, an ion adsorption voltage (DC voltage) is applied to the metal film 2 from the power supply section 12, and the ions ionized by the electric field between the pair of ionization electrodes 11a and 11b are applied to the metal film 2. It is accelerated by the ion adsorption voltage applied to and is adsorbed on the surface of the metal film 2.

【0020】すなわち、この製造方法は、導電性ポリマ
ーからなる原料Aを蒸発させてその蒸発ガスをイオン化
し、前記金属膜2へのイオン吸着電圧の印加により前記
イオンを金属膜2面に吸着させて導電性ポリマー膜3を
形成する方法であり、金属膜2面に形成される導電性ポ
リマー膜3の厚さは、金属膜2の移動速度と、原料Aの
蒸発量およびそのイオン化率と、金属膜2に印加するイ
オン吸着電圧および金属膜2の温度等を制御することに
よって任意に選ぶことができる。
That is, in this manufacturing method, the raw material A made of a conductive polymer is vaporized to ionize the vaporized gas, and the ions are adsorbed on the surface of the metal film 2 by applying an ion adsorption voltage to the metal film 2. The conductive polymer film 3 is formed on the surface of the metal film 2 by the moving speed of the metal film 2, the evaporation amount of the raw material A and its ionization rate. It can be arbitrarily selected by controlling the ion adsorption voltage applied to the metal film 2 and the temperature of the metal film 2.

【0021】この製造方法によれば、金属膜2面に導電
性高分子の主鎖3aの向きがほぼ同じ方向に揃った構造
の導電性ポリマー膜3を積層した機能性高分子素子1を
得ることができ、さらに、前記金属膜2に印加するイオ
ン吸着電圧および金属膜2の温度等のパラメータを制御
することによって、導電性高分子の主鎖3aの向きが金
属膜2面に対してほぼ垂直な方向に揃っている導電性ポ
リマー膜3を形成することができる。
According to this manufacturing method, the functional polymer element 1 is obtained in which the conductive polymer film 3 having a structure in which the main chains 3a of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction on the surface of the metal film 2 is laminated. Further, by controlling the parameters such as the ion adsorption voltage applied to the metal film 2 and the temperature of the metal film 2, the orientation of the main chain 3a of the conductive polymer can be made substantially parallel to the surface of the metal film 2. The conductive polymer film 3 aligned in the vertical direction can be formed.

【0022】図4は上記機能性高分子素子1の第2の製
造方法を示しており、この製造方法は、導電性ポリマー
あるいは導電性高分子のモノマーまたはオリゴマーの溶
液をスプレイしてその噴射霧をイオン化し、そのイオン
を金属膜2面に吸着させる方法である。
FIG. 4 shows a second method for manufacturing the functional polymer element 1 described above. In this manufacturing method, a solution of a conductive polymer or a monomer or oligomer of a conductive polymer is sprayed and then sprayed. Is ionized and the ions are adsorbed on the surface of the metal film 2.

【0023】この製造方法は、前記金属膜2を、温度調
整機能を備えた図示しない移動治具に水平に保持し、こ
の金属膜2を一方向に定速で水平移動させながら、この
金属膜2の下面にその一端側から他端側に向かって順次
上記イオンを所定の厚さに堆積させてゆくものであり、
前記溶液は、前記金属膜2の移動路の下方に前記金属膜
2の幅方向(移動方向と直交する方向)に沿わせて配列
した複数のノズル13からスプレイされる。
In this manufacturing method, the metal film 2 is held horizontally on a moving jig (not shown) having a temperature adjusting function, and the metal film 2 is horizontally moved at a constant speed in one direction while the metal film 2 is moved horizontally. The ions are sequentially deposited on the lower surface of 2 from one end side to the other end side to a predetermined thickness,
The solution is sprayed from a plurality of nozzles 13 arranged below the moving path of the metal film 2 along the width direction of the metal film 2 (direction orthogonal to the moving direction).

【0024】また、上記ノズル13の上方には、前記金
属膜2の幅方向に沿う一対のイオン化電極11a,11
bが、前記金属膜2の移動方向に間隔をおいて配置され
ており、上記噴射霧は、前記一対のイオン化電極11
a,11bの間に高圧電圧Vを印加することによってつ
くられる電界によりイオン化される。
Above the nozzle 13, a pair of ionization electrodes 11a, 11 extending along the width direction of the metal film 2 is formed.
b are arranged at intervals in the moving direction of the metal film 2, and the spray mist is generated by the pair of ionization electrodes 11
It is ionized by an electric field created by applying a high voltage V between a and 11b.

【0025】一方、上記金属膜2には、電源部12から
イオン吸着電圧(直流電圧)が印加されており、前記一
対のイオン化電極11a,11b間の電界によりイオン
化されたイオンは、金属膜2に印加されるイオン吸着電
圧により加速されて前記金属膜2面に吸着される。
On the other hand, an ion adsorption voltage (DC voltage) is applied to the metal film 2 from the power supply section 12, and the ions ionized by the electric field between the pair of ionization electrodes 11a and 11b are not applied to the metal film 2. It is accelerated by the ion adsorption voltage applied to and is adsorbed on the surface of the metal film 2.

【0026】すなわち、この製造方法は、導電性ポリマ
ーあるいはそのモノマーまたはオリゴマーの溶液をスプ
レイしてその噴射霧をイオン化し、前記金属膜2へのイ
オン吸着電圧の印加により前記イオンを金属膜2面に吸
着させて導電性ポリマー膜3を形成する方法であり、金
属膜2面に形成される導電性ポリマー膜3の厚さは、金
属膜2の移動速度と、前記溶液の濃度とスプレイ量およ
びそのイオン化率と、金属膜2に印加するイオン吸着電
圧および金属膜2の温度等を制御することによって任意
に選ぶことができる。
That is, in this manufacturing method, a solution of a conductive polymer or a monomer or oligomer thereof is sprayed to ionize the spray mist, and the ions are applied to the metal film 2 by applying an ion adsorption voltage to the metal film 2. The conductive polymer film 3 formed on the surface of the metal film 2 has a thickness of the moving speed of the metal film 2, a concentration and a spray amount of the solution, and a thickness of the conductive polymer film 3. It can be arbitrarily selected by controlling the ionization rate, the ion adsorption voltage applied to the metal film 2, the temperature of the metal film 2, and the like.

【0027】この製造方法によれば、金属膜2面に導電
性高分子の主鎖3aの向きがほぼ同じ方向に揃った構造
の導電性ポリマー膜3を積層した機能性高分子素子1を
得ることができ、さらに、前記金属膜2に印加するイオ
ン吸着電圧および金属膜2の温度等のパラメータを制御
することによって、導電性高分子の主鎖3aの向きが金
属膜2面に対してほぼ垂直な方向に揃っている導電性ポ
リマー膜3を形成することができる。
According to this manufacturing method, the functional polymer element 1 is obtained in which the conductive polymer film 3 having a structure in which the main chains 3a of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction on the surface of the metal film 2 is laminated. Further, by controlling the parameters such as the ion adsorption voltage applied to the metal film 2 and the temperature of the metal film 2, the orientation of the main chain 3a of the conductive polymer can be made substantially parallel to the surface of the metal film 2. The conductive polymer film 3 aligned in the vertical direction can be formed.

【0028】なお、この図4に示した製造方法におい
て、ノズル13からスプレイする溶液が導電性ポリマー
の溶液である場合、つまり金属膜2面に吸着させるイオ
ンが導電性ポリマーのイオンである場合は、その被膜を
乾燥させるだけで、そのまま導電性ポリマー膜3とする
ことができる。
In the manufacturing method shown in FIG. 4, when the solution sprayed from the nozzle 13 is a conductive polymer solution, that is, when the ions to be adsorbed on the surface of the metal film 2 are conductive polymer ions. The conductive polymer film 3 can be directly used by simply drying the film.

【0029】また、ノズル13からスプレイする溶液が
導電性高分子のモノマーまたはオリゴマーの溶液、例え
ば、Py(ピロール)にDBSを混入したモノマーまた
はオリゴマーの溶液である場合は、金属膜2面にそれら
のイオンを加速して吸着させれば、吸着と同時にそのモ
ノマーまたはオリゴマーンがポリマー化し、上記導電性
ポリマー膜3を被着形成することができる。
When the solution sprayed from the nozzle 13 is a solution of a conductive polymer monomer or oligomer, for example, a solution of a monomer or oligomer in which DBS is mixed with Py (pyrrole), these are applied to the metal film 2 surface. If the ions are accelerated and adsorbed, the monomer or oligomer is polymerized at the same time as the adsorption, so that the conductive polymer film 3 can be deposited.

【0030】上記機能性高分子素子1は、電圧の印加に
より導電性ポリマー膜3とそれに隣接する電解質層との
間でのイオンの授受を行なって機能するものであり、前
記導電性ポリマー膜3がイオンの授受により体積が変化
するものであれば、この機能性高分子素子1を、前記導
電性ポリマー膜3の面方向の体積変化により前記金属膜
2が前記導電性ポリマー膜3とともに撓み変形する撓み
変形素子として用いることができる。
The functional polymer element 1 functions by exchanging ions between the conductive polymer film 3 and an electrolyte layer adjacent thereto by the application of a voltage, and the conductive polymer film 3 is used. If the volume changes due to the transfer of ions, the functional polymer element 1 is deformed by bending the metal film 2 together with the conductive polymer film 3 due to the volume change in the plane direction of the conductive polymer film 3. It can be used as a flexural deformation element.

【0031】また、前記電解質層としては、例えば電解
物質を溶解した電解液を利用すればよく、その場合は、
上記電極を前記機能性高分子素子1の導電性ポリマー膜
3面に対して間隙を存して対向させ、その間に電解液を
介在させるか、あるいは、電解液を封入した容器内に前
記機能性高分子素子1と上記電極とを互いに対向させて
配置すればよい。
As the electrolyte layer, for example, an electrolytic solution in which an electrolytic substance is dissolved may be used. In that case,
The above-mentioned electrode is opposed to the surface of the conductive polymer film 3 of the functional polymer element 1 with a gap, and an electrolytic solution is interposed therebetween, or the functionality is provided in a container in which the electrolytic solution is sealed. The polymer element 1 and the electrode may be arranged so as to face each other.

【0032】図2に示した状態は、機能性高分子素子1
の導電性ポリマー膜3面に対して、そのほぼ全面に対向
する面積の電極8を間隙を存して対向させ、その間に電
解液5を介在させた例である。
The state shown in FIG. 2 is the functional polymer element 1.
This is an example in which the electrode 8 having an area facing almost the entire surface of the conductive polymer film 3 is faced with a gap, and the electrolytic solution 5 is interposed therebetween.

【0033】この機能性高分子素子1は、その金属膜2
と、導電性ポリマー膜3および電解液7を介して前記金
属膜2と対向する電極8との間にパルス電圧を印加する
ことによって駆動されるものであり、その印加電圧は撓
み変形制御部6から供給される。
This functional polymer element 1 has the metal film 2
Is driven by applying a pulse voltage between the metal film 2 and the opposing electrode 8 through the conductive polymer film 3 and the electrolytic solution 7, and the applied voltage is the bending deformation control unit 6 Supplied from

【0034】この撓み変形制御部6は、上記金属膜2と
電極8との間に印加するパルス電圧の極性と電圧値を制
御するものであり、金属膜2と電極8との間に一方の極
性の電圧を印加すると、導電性ポリマー膜3から印加電
圧値に応じた量のイオンが電解液7中の電解物質に移動
し、そのイオン放出によって導電性ポリマー膜3の体積
が変化する。
The flexural deformation control unit 6 controls the polarity and voltage value of the pulse voltage applied between the metal film 2 and the electrode 8, and one of them is provided between the metal film 2 and the electrode 8. When a polar voltage is applied, a quantity of ions corresponding to the applied voltage value moves from the conductive polymer film 3 to the electrolytic substance in the electrolytic solution 7, and the volume of the conductive polymer film 3 changes due to the release of the ions.

【0035】また、前記金属膜2と電極8との間に他方
の極性の電圧を印加すると、電解液7中の電解物質から
導電性ポリマー膜3に印加電圧値に応じた量のイオンが
ドープされ、導電性ポリマー膜3の体積がイオン放出時
とは逆に変化する。
When a voltage of the other polarity is applied between the metal film 2 and the electrode 8, the conductive substance in the electrolytic solution 7 is doped with ions in an amount corresponding to the applied voltage value. As a result, the volume of the conductive polymer film 3 changes contrary to the time of ion emission.

【0036】この導電性ポリマー膜3のイオン放出時お
よびドープ時の体積の変化量は、印加電圧値、つまり導
電性ポリマー膜3からのイオンの放出量およびドープ量
に対応する。
The amount of change in the volume of the conductive polymer film 3 at the time of ion emission and doping corresponds to the applied voltage value, that is, the amount of ion emission and the amount of doping from the conductive polymer film 3.

【0037】そして、導電性ポリマー膜3と電解液7と
の間でのイオンの授受により導電性ポリマー膜3の体積
が変化すると、その体積変化により金属膜2が導電性ポ
リマー膜3とともに撓み変形し、それによって機能性高
分子素子1がそのほぼ全体にわたって撓み変形する。
When the volume of the conductive polymer film 3 changes due to the exchange of ions between the conductive polymer film 3 and the electrolytic solution 7, the volume change causes the metal film 2 to bend and deform together with the conductive polymer film 3. As a result, the functional polymer element 1 is flexibly deformed over almost the entire area.

【0038】すなわち、上記導電性ポリマー膜3は、電
圧の印加によるイオンの放出およびドープによって膨脹
収縮するが、導電性ポリマー膜3が固着状態で積層され
ている金属膜2は電圧を印加しても膨脹収縮しないた
め、導電性ポリマー膜3が膨脹収縮すると、金属膜2が
導電性ポリマー膜3とともに円弧状に撓み変形し、機能
性高分子素子1全体が図2に破線で示すように撓み変形
する。
That is, the conductive polymer film 3 expands and contracts due to the emission and doping of ions when a voltage is applied, but the metal film 2 in which the conductive polymer film 3 is laminated in a fixed state is applied with a voltage. Since the conductive polymer film 3 expands and contracts, the metal film 2 bends and deforms in an arc shape together with the conductive polymer film 3, and the entire functional polymer element 1 bends as shown by a broken line in FIG. Deform.

【0039】この機能性高分子素子1の撓み変形特性
は、前記導電性ポリマー膜3の物性によって異なり、例
えば導電性ポリマー膜3が、イオン放出により膨脹し、
イオンドープによって収縮する物性のものである場合
は、導電性ポリマー膜3からイオンを放出させる極性の
電圧を印加したときに、導電性ポリマー膜3の表面が円
弧の外周面となる向きに撓み変形し、逆極性の電圧を印
加したときに、金属膜2の裏面が円弧の外周面となる向
きに撓み変形する。
The flexural deformation characteristics of the functional polymer element 1 differ depending on the physical properties of the conductive polymer film 3, for example, the conductive polymer film 3 expands due to ion emission,
In the case where the conductive polymer film 3 has a physical property of contracting due to ion doping, when a voltage having a polarity for releasing ions from the conductive polymer film 3 is applied, the surface of the conductive polymer film 3 is bent and deformed so as to become an outer circumferential surface of an arc. Then, when a voltage of opposite polarity is applied, the back surface of the metal film 2 is flexibly deformed in a direction to become the outer peripheral surface of the arc.

【0040】また、導電性ポリマー膜3が、イオン放出
により縮小し、イオンドープによって膨脹する物性のも
のである場合は、導電性ポリマー膜3からイオンを放出
させる極性の電圧を印加したときに、金属膜11の裏面
が円弧の外周面となる向きに撓み変形し、逆極性の電圧
を印加したときに導電性ポリマー膜3の表面が円弧の外
周面となる向きに撓み変形する。
When the conductive polymer film 3 has a physical property that it shrinks due to ion emission and expands due to ion doping, when a voltage of a polarity that causes the conductive polymer film 3 to emit ions is applied, The back surface of the metal film 11 is flexibly deformed in the direction of the outer peripheral surface of the arc, and when a voltage of opposite polarity is applied, the surface of the conductive polymer film 3 is flexibly deformed in the direction of the outer peripheral surface of the arc.

【0041】上記イオンの授受による導電性ポリマー膜
3の体積の変化は、前記導電性ポリマー膜3の導電性高
分子主鎖3aの間隔の変化であり、上記機能性高分子素
子1では、その導電性ポリマー膜3の導電性高分子主鎖
3aの向きがほぼ同じ方向に揃った構造をなしているた
め、再現性のよい安定した機能特性を得ることができ
る。
The change in the volume of the conductive polymer film 3 due to the exchange of ions is a change in the distance between the conductive polymer main chains 3a of the conductive polymer film 3, and in the functional polymer element 1, Since the conductive polymer film 3 has a structure in which the conductive polymer main chains 3a are aligned in substantially the same direction, stable and highly reproducible functional characteristics can be obtained.

【0042】しかも、この実施例では、前記導電性ポリ
マー膜3が、導電性高分子主鎖3aの向きが金属膜2面
に対してほぼ垂直な方向に揃った構造をなしているた
め、この導電性ポリマー膜3のイオンの授受による体積
の変化率は面方向において大きく、したがって、電圧の
印加に対して機能性高分子素子1を効率良く大きな変形
量で撓み変形させることができる。
Moreover, in this embodiment, the conductive polymer film 3 has a structure in which the conductive polymer main chain 3a is aligned in a direction substantially perpendicular to the surface of the metal film 2. The rate of change in the volume of the conductive polymer film 3 due to the transfer of ions is large in the plane direction, and therefore the functional polymer element 1 can be flexibly deformed by a large amount of deformation in response to the application of voltage.

【0043】そして、上記機能性高分子素子1は、電圧
の印加により、導電性ポリマー膜3とそれに隣接する電
解質層(この実施例では電解液7)との間でのイオンの
授受を行なって撓み変形するように機能するものである
から、その撓み変形力を他の物体の駆動などに利用する
ことができる。
Then, the functional polymer element 1 exchanges ions between the conductive polymer film 3 and the electrolyte layer (electrolyte solution 7 in this embodiment) adjacent to the conductive polymer film 3 by applying a voltage. Since it functions to be flexibly deformed, the flexural deformation force can be used for driving other objects.

【0044】すなわち、上記機能性高分子素子1は、流
体の加圧や減圧や、傾き回動部材の駆動等に用いるアク
チュエータなどとして利用できるものであり、その両端
または周囲を拘束した状態で使用すると、図2に鎖線で
示したように中央部が表裏面方向に膨らみ変形するダイ
ヤフラム型アクチュエータとして動作し、また一端を拘
束した状態で使用すると、自由端側が表裏面方向に彎曲
変形するフラップ型アクチュエータとして動作する。
That is, the functional polymer element 1 can be used as an actuator or the like used for pressurizing or depressurizing a fluid, or driving a tilt-rotating member, and is used with both ends or the periphery thereof being restrained. Then, as shown by the chain line in FIG. 2, the central portion operates as a diaphragm type actuator that bulges and deforms in the front and back directions, and when used with one end restrained, the free end side bends and deforms in the front and back directions. Operates as an actuator.

【0045】図5および図6は、上記機能性高分子素子
1を、インクジェット方式のプリンタに用いるインクジ
ェットノズルのダイヤフラム型アクチュエータに利用し
た例を示している。
5 and 6 show an example in which the functional polymer element 1 is used in a diaphragm type actuator of an inkjet nozzle used in an inkjet printer.

【0046】このインクジェットノズルは、インクタン
ク20内を可撓性隔膜21によって前面側のインク室2
2と後面側の圧力室23とに仕切り、前記インク室22
の前面にノズル管24を設け、このインク室22の側面
に逆止弁を備えたインク補給口25を設けるとともに、
前記圧力室23の後面を上記機能性高分子素子1からな
るダイヤフラム型アクチュエータで構成したものであ
り、前記インク補給口25には図示しないインク供給管
が接続されている。
In this ink jet nozzle, the inside of the ink tank 20 is formed by the flexible diaphragm 21 and the ink chamber 2 on the front side.
2 and the pressure chamber 23 on the rear surface side, and the ink chamber 22
Is provided with a nozzle tube 24 on the front surface thereof, and an ink supply port 25 having a check valve is provided on the side surface of the ink chamber 22
The rear surface of the pressure chamber 23 is composed of a diaphragm type actuator composed of the functional polymer element 1, and an ink supply pipe (not shown) is connected to the ink supply port 25.

【0047】そして、図5に示したインクジェットノズ
ルでは、前記機能性高分子素子1を、その導電性ポリマ
ー膜3を圧力室23の後方に向けて取り付け、この機能
性高分子素子1背後に電解液室20aを形成して、この
電解液室20a内に電解液7を封入するとともに、前記
電解液室20aの後面壁の内面に、前記機能性高分子素
子1と対向する電極8を設けている。
In the ink jet nozzle shown in FIG. 5, the functional polymer element 1 is attached so that the conductive polymer film 3 faces the rear of the pressure chamber 23, and the electrolytic polymer is placed behind the functional polymer element 1. The liquid chamber 20a is formed, the electrolytic solution 7 is enclosed in the electrolytic chamber 20a, and the electrode 8 facing the functional polymer element 1 is provided on the inner surface of the rear wall of the electrolytic chamber 20a. There is.

【0048】また、図6に示したインクジェットノズル
では、前記上記機能性高分子素子1を、その導電性ポリ
マー膜3を圧力室23内に向けて取り付け、前記圧力室
23内に電解液7を封入するとともに、前記可撓性隔膜
21の圧力室23側の面に、前記機能性高分子素子1と
対向する電極8を設けている。
In the ink jet nozzle shown in FIG. 6, the functional polymer element 1 is attached so that the conductive polymer film 3 faces the pressure chamber 23, and the electrolytic solution 7 is placed in the pressure chamber 23. An electrode 8 facing the functional polymer element 1 is provided on the surface of the flexible diaphragm 21 on the pressure chamber 23 side while being sealed.

【0049】上記図5および図6に示したインクジェッ
トノズルは、いずれも、上記機能性高分子素子1の撓み
変形によってノズル管24からのインク噴射とインク室
22内へのインク補給を行なうものであり、機能性高分
子素子1にいずれかの極性の電圧を印加すると、この機
能性高分子素子1が圧力室23側に膨らむように撓み変
形して圧力室23内の圧力(図4では気圧、図5では電
解液圧)が上昇し、それにより可撓性隔膜21がインク
室22側に撓み変形してインク室22内が加圧され、そ
の圧力でノズル管24の先端からインクaが噴射する。
The ink jet nozzles shown in FIGS. 5 and 6 both perform ink ejection from the nozzle tube 24 and ink replenishment into the ink chamber 22 by flexural deformation of the functional polymer element 1. Therefore, when a voltage of either polarity is applied to the functional polymer element 1, the functional polymer element 1 is flexibly deformed so as to bulge toward the pressure chamber 23 side, and the pressure in the pressure chamber 23 (atmospheric pressure in FIG. 4). 5, the electrolyte pressure) rises, whereby the flexible diaphragm 21 is flexed and deformed toward the ink chamber 22 side to pressurize the inside of the ink chamber 22, and the pressure causes the ink a to flow from the tip of the nozzle tube 24. To jet.

【0050】また、上記機能性高分子素子1に逆極性の
電圧を印加すると、この機能性高分子素子1が反対側に
膨らむように撓み変形し、圧力室23内の圧力低下によ
り可撓性隔膜21が圧力室23側に撓み変形してインク
室22内が負圧になり、インク補給口25からインク室
22にインクaが補給される。
When a voltage having a reverse polarity is applied to the functional polymer element 1, the functional polymer element 1 is flexibly deformed so as to bulge to the opposite side, and the pressure in the pressure chamber 23 is lowered to be flexible. The diaphragm 21 bends and deforms toward the pressure chamber 23 side to create a negative pressure in the ink chamber 22, and the ink a is replenished from the ink replenishing port 25 to the ink chamber 22.

【0051】なお、上記実施例の機能性高分子素子1
は、導電性ポリマー膜3に隣接する電解質層として電解
液5を用いるものであるが、前記電解質層は、前記導電
性ポリマー膜3に積層された電解物質からなる電解質膜
であってもよい。
The functional polymer element 1 of the above embodiment
Uses the electrolytic solution 5 as an electrolyte layer adjacent to the conductive polymer film 3, but the electrolyte layer may be an electrolyte film made of an electrolytic substance laminated on the conductive polymer film 3.

【0052】図7はこの発明の第2の実施例を示す機能
性高分子素子の側面図であり、この実施例の機能性高分
子素子1aは、金属膜1の上にそのほぼ全面にわたって
導電性ポリマー膜3を固着状態で積層し、この導電性ポ
リマー膜3の上に電解質膜4を固着状態で積層するとと
もに、前記導電性ポリマー膜3と電解質膜4との積層膜
の上に、この積層膜をはさんで前記金属膜2と対向する
電極5を設けたものである。
FIG. 7 is a side view of a functional polymer element showing a second embodiment of the present invention. The functional polymer element 1a of this embodiment has a conductive film on the metal film 1 over substantially the entire surface thereof. A conductive polymer film 3 in a fixed state, an electrolyte membrane 4 on the conductive polymer film 3 in a fixed state, and a conductive polymer film 3 and an electrolyte film 4 on the laminated film. An electrode 5 is provided so as to face the metal film 2 with the laminated film interposed therebetween.

【0053】なお、上記金属膜2と導電性ポリマー膜3
は、上記第1の実施例のものと同じものであり、導電性
ポリマー膜3の導電性高分子の主鎖の向きは、ほぼ同じ
方向、例えば金属膜2面に対してほぼ垂直な方向に揃っ
ている。
The metal film 2 and the conductive polymer film 3 are used.
Is the same as that of the first embodiment, and the main chains of the conductive polymer of the conductive polymer film 3 are oriented in substantially the same direction, for example, in the direction substantially perpendicular to the surface of the metal film 2. I have them all.

【0054】また、上記電解質膜4は、例えばポリオキ
シエチレン等に代表されるイオン伝導性ポリマーの溶液
を上記導電性ポリマー膜3の上に塗布することにより形
成されている。
The electrolyte membrane 4 is formed by applying a solution of an ion conductive polymer represented by polyoxyethylene or the like on the conductive polymer membrane 3.

【0055】なお、前記導電性ポリマー膜3と電解質膜
4との界面は、その両方の膜3,4の成分が混在した組
成となっており、その組成比が導電性ポリマー膜3と電
解質膜4との間で連続的に変化している。
The interface between the conductive polymer membrane 3 and the electrolyte membrane 4 has a composition in which the components of both membranes 3 and 4 are mixed, and the composition ratio is such that the conductive polymer membrane 3 and the electrolyte membrane are in contact. 4 and continuously changing.

【0056】すなわち、前記導電性ポリマー膜3と電解
質膜4の界面部以外での組成比はそれぞれ100%であ
るが、界面部では、導電性ポリマー膜3の組成比が電解
質膜4に近づくのにともなって少なくなり、電解質膜4
の組成比が導電性ポリマー膜3に近づくのにともなって
少なくなっている。
That is, the composition ratios of the conductive polymer film 3 and the electrolyte film 4 except the interface portion are 100%, respectively, but the composition ratio of the conductive polymer film 3 approaches the electrolyte membrane 4 at the interface portion. Electrolyte membrane 4
As the composition ratio of (1) approaches the conductive polymer film 3, it decreases.

【0057】この実施例の機能性高分子素子1aは、そ
の金属膜2と、導電性ポリマー膜3および電解質膜4と
をはさんで前記金属膜2と対向する電極5との間にパル
ス電圧を印加することによって駆動されるものであり、
その印加電圧は、前記パルス電圧の極性と電圧値を制御
する撓み変形制御部6から供給される。
In the functional polymer element 1a of this embodiment, a pulse voltage is applied between the metal film 2 and the electrode 5 facing the metal film 2 with the conductive polymer film 3 and the electrolyte film 4 interposed therebetween. Is driven by applying
The applied voltage is supplied from the bending deformation control unit 6 that controls the polarity and voltage value of the pulse voltage.

【0058】そして、この機能性高分子素子1aにおい
ては、その金属膜2と、前記導電性ポリマー膜3および
前記電解質膜4を介して前記金属膜2と対向する電極5
との間に電圧を印加すると、前記導電性ポリマー膜3が
前記電解質膜4との間でのイオンの授受を行なって体積
を変え、その体積変化により金属膜2が導電性ポリマー
膜3とともに撓み変形し、それによって機能性高分子素
子1aがそのほぼ全体にわたって撓み変形する。
In the functional polymer element 1a, the metal film 2 and the electrode 5 facing the metal film 2 with the conductive polymer film 3 and the electrolyte film 4 interposed therebetween.
When a voltage is applied between the conductive polymer film 3 and the electrolyte film 4, the conductive polymer film 3 exchanges ions with the electrolyte film 4 to change the volume, and the volume change causes the metal film 2 to bend together with the conductive polymer film 3. The functional polymer element 1a is deformed, and thereby the functional polymer element 1a is flexibly deformed almost all over.

【0059】この場合、この実施例では、導電性ポリマ
ー膜3と電解質膜4との界面を、両方の膜3,4の成分
が混在した組成とするとともにその組成比を連続的に変
化させているため、導電性ポリマー膜3と電解質膜4と
の間でのイオン交換をスムーズにして、機能性高分子素
子1aを電圧の印加に対して応答性良く撓み変形させる
ことができる。
In this case, in this embodiment, the interface between the conductive polymer film 3 and the electrolyte film 4 is made to have a composition in which the components of both films 3 and 4 are mixed and the composition ratio is continuously changed. Therefore, the ion exchange between the conductive polymer film 3 and the electrolyte film 4 can be smoothed, and the functional polymer element 1a can be flexibly deformed in response to the application of voltage.

【0060】また、この実施例の機能性高分子素子1a
においても、前記導電性ポリマー膜3が、導電性高分子
主鎖の向きが金属膜2面に対してほぼ垂直な方向に揃っ
た構造をなしているため、この導電性ポリマー膜3のイ
オンの授受による体積の変化率は面方向において大き
く、したがって、電圧の印加に対して機能性高分子素子
1aを効率良く撓み変形させることができる。
The functional polymer element 1a of this embodiment is also used.
Also in the above, since the conductive polymer film 3 has a structure in which the direction of the conductive polymer main chain is aligned in a direction substantially perpendicular to the surface of the metal film 2, the ion of the conductive polymer film 3 is The rate of change in volume due to transfer is large in the surface direction, so that the functional polymer element 1a can be efficiently flexibly deformed in response to the application of a voltage.

【0061】そして、上記機能性高分子素子1aは、電
圧の印加により、導電性ポリマー膜3とその上に積層し
た電解質膜5との間でのイオンの授受を行なって撓み変
形するように機能するものであるから、電解液を用いず
に動作させることができ、したがって、空間で使用する
ことが可能である。
Then, the functional polymer element 1a functions so that when a voltage is applied, ions are transferred between the conductive polymer film 3 and the electrolyte film 5 laminated thereon to be flexibly deformed. Therefore, it can be operated without using an electrolytic solution, and thus can be used in space.

【0062】図8は、上記機能性高分子素子1aを、イ
ンクジェット方式のプリンタに用いるインクジェットノ
ズルのダイヤフラム型アクチュエータに利用した例を示
している。
FIG. 8 shows an example in which the functional polymer element 1a is used in a diaphragm type actuator of an inkjet nozzle used in an inkjet printer.

【0063】このインクジェットノズルは、その構造は
図6に示したものと同じであるが、圧力室23を空気室
としたものであり、前記圧力室23の後面を構成する機
能性高分子素子1aは金属膜2面と電極5面のうちの任
意の面を圧力室23内に向けて取り付けられている。
The structure of this ink jet nozzle is the same as that shown in FIG. 6, but the pressure chamber 23 is an air chamber, and the functional polymer element 1a constituting the rear surface of the pressure chamber 23 is formed. Is attached with any one of the metal film 2 surface and the electrode 5 surface facing the inside of the pressure chamber 23.

【0064】なお、この実施例の機能性高分子素子1a
は、導電性ポリマー膜3の上に電解質膜4を積層すると
ともに、その上に電極5を設けたものであるため、前記
電解質膜4と電極5が機能性高分子素子1aの撓み変形
に対して抵抗となるが、機能性高分子素子1aに要求さ
れる撓み変形量が小さい場合は、その撓み変形に対する
電解質膜4と電極5の抵抗はほとんど問題にならない。
The functional polymer element 1a of this example is used.
In which the electrolyte membrane 4 is laminated on the conductive polymer membrane 3 and the electrode 5 is provided on the electrolyte membrane 4, the electrolyte membrane 4 and the electrode 5 resist the bending deformation of the functional polymer element 1a. However, when the amount of flexural deformation required for the functional polymer element 1a is small, the resistance of the electrolyte membrane 4 and the electrode 5 against the flexural deformation does not pose a problem.

【0065】ただし、機能性高分子素子1aに要求され
る撓み変形量が大きい場合は、前記電解質膜4と電極5
とを、機能性高分子素子1aの撓み変形方向において複
数に分割するか、あるいは蛇行させて形成するのが望ま
しく、このようにすれば、電解質膜4と電極5が機能性
高分子素子1aの撓み変形に対して抵抗となる度合を小
さくすることができる。
However, when the flexural deformation amount required for the functional polymer element 1a is large, the electrolyte membrane 4 and the electrode 5 are used.
Are preferably divided into a plurality of parts in the bending deformation direction of the functional polymer element 1a or are formed in a meandering manner. In this case, the electrolyte membrane 4 and the electrode 5 are formed in the functional polymer element 1a. The degree of resistance against flexural deformation can be reduced.

【0066】また、上記第1および第2の実施例の機能
性高分子素子1,1aは、導電性ポリマー膜3と電解質
層(電解液7または電解質膜4)との間でのイオンの授
受による導電性ポリマー膜3の体積変化により撓み変形
という機械的作用を起こす撓み変形素子として使用され
るものであるが、この発明の機能性高分子素子は、前記
実施例のものに限らず、導電性ポリマー膜と電解質層と
の間でのイオンの授受により膜自体の光透過性や誘電率
等の物性が変化するような、機械的な素子以外の例えば
光シャッタや各種センサ等に適用することも可能であ
り、その場合でも、前記導電性ポリマー膜3が、導電性
高分子の主鎖の向きがほぼ同じ方向に揃った構造をなし
ているため、再現性がよく、変形量も大きい機能特性を
得ることができる。
In the functional polymer elements 1 and 1a of the first and second embodiments, the exchange of ions between the conductive polymer film 3 and the electrolyte layer (electrolyte solution 7 or electrolyte film 4). The functional polymer element of the present invention is not limited to that of the above-described embodiment, but is used as a flexible deformable element that causes a mechanical action called flexural deformation due to a volume change of the conductive polymer film 3 due to the conductive polymer film 3. Application to non-mechanical elements such as optical shutters and various sensors where physical properties such as light transmittance and dielectric constant of the film itself change due to ion exchange between the polymer film and electrolyte layer Even in that case, since the conductive polymer film 3 has a structure in which the main chains of the conductive polymers are aligned in substantially the same direction, good reproducibility and large deformation amount can be obtained. The characteristics can be obtained.

【0067】[0067]

【発明の効果】この発明の機能性高分子素子は、金属膜
面に、導電性高分子の主鎖の向きがほぼ同じ方向に揃っ
ている導電性ポリマー膜を積層してなり、電圧の印加に
より前記導電性ポリマー膜とそれに隣接する電解質層と
の間でのイオンの授受を行なって機能することを特徴と
するものであり、この機能性高分子素子は、電圧の印加
によりイオンの授受を行なって機能するものであるか
ら、その微細化が容易であり、しかも前記導電性ポリマ
ー膜が、その導電性高分子の主鎖の向きがほぼ同じ方向
に揃った構造をなしているため、再現性がよく、変形量
も大きい機能特性を得ることができる。
The functional polymer element of the present invention comprises a conductive polymer film in which the main chains of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction on the metal film surface, and a voltage is applied. It is characterized by functioning by exchanging ions between the conductive polymer film and the electrolyte layer adjacent to the conductive polymer film, and the functional polymer element is capable of exchanging ions by applying a voltage. Since it works by functioning, it is easy to miniaturize it, and the conductive polymer film has a structure in which the main chains of the conductive polymer are aligned in almost the same direction. It is possible to obtain functional characteristics that are excellent in the property and have a large amount of deformation.

【0068】この発明の機能性高分子素子において、前
記導電性ポリマー膜が、イオンの授受により体積が変化
するものであれば、この機能性高分子素子を、前記導電
性ポリマー膜の面方向の体積変化により前記金属膜が前
記導電性ポリマー膜とともに撓み変形する撓み変形素子
として用いることができる。
In the functional polymer element of the present invention, if the conductive polymer film has a volume that is changed by the transfer of ions, the functional polymer element is disposed in the plane direction of the conductive polymer film. It can be used as a flexural deformation element in which the metal film flexibly deforms together with the conductive polymer film due to a volume change.

【0069】その場合、前記導電性ポリマー膜が、導電
性高分子の主鎖の向きが前記金属膜面に対してほぼ垂直
な方向に揃った構造をなしていれば、この導電性ポリマ
ー膜のイオンの授受による体積の変化率が面方向におい
て大きくなるため、電圧の印加に対して機能性高分子素
子を効率良く撓み変形させることができる。
In this case, if the conductive polymer film has a structure in which the main chains of the conductive polymer are aligned in a direction substantially perpendicular to the metal film surface, the conductive polymer film Since the rate of change in volume due to the exchange of ions increases in the plane direction, the functional polymer element can be efficiently flexibly deformed in response to the application of voltage.

【0070】また、この機能性高分子素子において、前
記電解質層は、電解物質を溶解した電解液であってもよ
く、その場合は、前記金属膜と、前記導電性ポリマー膜
および前記電解液を介して前記金属膜と対向する電極と
の間に電圧を印加することにより、前記導電性ポリマー
膜と前記電解液との間でのイオンの授受を行なわせるこ
とができる。
In this functional polymer element, the electrolyte layer may be an electrolytic solution in which an electrolytic substance is dissolved. In that case, the metal film, the conductive polymer film and the electrolytic solution are By applying a voltage between the metal film and the opposing electrode via the metal ion, it is possible to exchange ions between the conductive polymer film and the electrolytic solution.

【0071】さらに、前記電解質層は、前記導電性ポリ
マー膜に積層された電解物質からなる電解質膜であって
もよく、その場合は、前記金属膜と、前記導電性ポリマ
ー膜および前記電解質膜を介して前記金属膜と対向する
電極との間に電圧を印加することにより、前記導電性ポ
リマー膜と前記電解質膜との間でのイオンの授受を行な
わせることができる。
Further, the electrolyte layer may be an electrolyte film made of an electrolytic substance laminated on the conductive polymer film. In that case, the metal film, the conductive polymer film and the electrolyte film may be combined. By applying a voltage between the metal film and the opposing electrode via the ion, it is possible to exchange ions between the conductive polymer film and the electrolyte film.

【0072】また、この発明の機能性高分子素子の製造
方法は、導電性ポリマーからなる原料を蒸発させてその
蒸発ガスをイオン化するか、または、導電性ポリマーあ
るいは導電性高分子のモノマーまたはオリゴマーの溶液
をスプレイしてその噴射霧をイオン化し、前記金属膜へ
の電圧の印加により前記イオンを前記金属膜面に吸着さ
せて、前記導電性ポリマー膜を形成することを特徴とす
るものであり、この製造方法によれば、金属膜面に導電
性高分子の主鎖の向きがほぼ同じ方向に揃っている導電
性ポリマー膜を積層した前記機能性高分子素子を得るこ
とができる。
In the method for producing a functional polymer element of the present invention, a raw material made of a conductive polymer is vaporized to ionize the vaporized gas, or a conductive polymer or a monomer or oligomer of the conductive polymer is used. The solution is sprayed to ionize the sprayed mist, and the ions are adsorbed to the metal film surface by applying a voltage to the metal film, thereby forming the conductive polymer film. According to this manufacturing method, it is possible to obtain the functional polymer element in which the conductive polymer film in which the main chains of the conductive polymers are aligned in substantially the same direction is laminated on the metal film surface.

【0073】この発明の機能性高分子素子の製造方法に
おいて、前記金属膜面に吸着させるイオンが導電性ポリ
マーのイオンである場合は、その被膜をそのまま前記導
電性ポリマー膜とすることができるし、また前記イオン
が導電性高分子のモノマーまたはオリゴマーのイオンで
ある場合も、それらのイオンを加速して金属膜面に吸着
させれば、モノマーまたはオリゴマーがポリマー化し、
前記導電性ポリマー膜が形成される。
In the method for producing a functional polymer element of the present invention, when the ions to be adsorbed on the metal film surface are the ions of the conductive polymer, the coating can be used as it is as the conductive polymer film. Also, when the ion is a monomer or oligomer ion of a conductive polymer, if these ions are accelerated and adsorbed on the metal film surface, the monomer or oligomer is polymerized,
The conductive polymer film is formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1の実施例を示す機能性高分子素
子の一部分の拡大断面図。
FIG. 1 is an enlarged sectional view of a part of a functional polymer element showing a first embodiment of the present invention.

【図2】上記機能性高分子素子の側面図。FIG. 2 is a side view of the functional polymer element.

【図3】上記機能性高分子素子の第1の製造方法を示す
図。
FIG. 3 is a diagram showing a first manufacturing method of the functional polymer element.

【図4】上記機能性高分子素子の第2の製造方法を示す
図。
FIG. 4 is a diagram showing a second manufacturing method of the functional polymer element.

【図5】インクジェットノズルのダイヤフラム型アクチ
ュエータに第1の実施例の機能性高分子素子を利用した
例を示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example in which the functional polymer element of the first embodiment is used in a diaphragm actuator of an inkjet nozzle.

【図6】インクジェットノズルのダイヤフラム型アクチ
ュエータに第1の実施例の機能性高分子素子を利用した
他の例を示す断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing another example in which the functional polymer element of the first embodiment is used for the diaphragm type actuator of the inkjet nozzle.

【図7】この発明の第2の実施例を示す機能性高分子素
子の側面図。
FIG. 7 is a side view of the functional polymer element showing the second embodiment of the present invention.

【図8】インクジェットノズルのダイヤフラム型アクチ
ュエータに第2の実施例の機能性高分子素子を利用した
例を示す断面図。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example in which the functional polymer element according to the second embodiment is used for a diaphragm type actuator of an inkjet nozzle.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1a…機能性高分子素子 2…金属膜 3…導電性ポリマー膜 3a…導電性高分子の主鎖 4…電解質膜 5…電極 7…電解液 8…電極 1, 1a ... Functional polymer element 2 ... Metal film 3 ... Conductive polymer film 3a ... Main chain of conductive polymer 4 ... Electrolyte film 5 ... Electrode 7 ... Electrolyte solution 8 ... Electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 B41J 2/055 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI technical display location B41J 2/055

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】金属膜面に、導電性高分子の主鎖の向きが
ほぼ同じ方向に揃っている導電性ポリマー膜を積層して
なり、電圧の印加により前記導電性ポリマー膜とそれに
隣接する電解質層との間でのイオンの授受を行なって機
能することを特徴とする機能性高分子素子。
1. A conductive polymer film in which the main chains of conductive polymers are aligned in substantially the same direction on a metal film surface, and the conductive polymer film and the conductive polymer film are adjacent to the conductive polymer film when a voltage is applied. A functional polymer element characterized by functioning by giving and receiving ions to and from an electrolyte layer.
【請求項2】前記導電性ポリマー膜の導電性高分子の主
鎖の向きは前記金属膜面に対してほぼ垂直な方向にあ
り、前記イオンの授受によって前記導電性ポリマー膜の
体積が変化し、その面方向の体積変化により前記金属膜
が前記導電性ポリマー膜とともに撓み変形することを特
徴とする請求項1に記載の機能性高分子素子。
2. The main chain of the conductive polymer of the conductive polymer film is oriented substantially perpendicular to the metal film surface, and the volume of the conductive polymer film is changed by the transfer of the ions. The functional polymer element according to claim 1, wherein the metal film bends and deforms together with the conductive polymer film due to a volume change in the plane direction.
【請求項3】前記電解質層は、電解物質を溶解した電解
液であり、前記導電性ポリマー膜は、前記金属膜と、前
記導電性ポリマー膜および前記電解液を介して前記金属
膜と対向する電極との間に電圧を印加することにより、
前記電解液との間でのイオンの授受を行なうことを特徴
とする請求項1または請求項2に記載の機能性高分子素
子。
3. The electrolyte layer is an electrolytic solution in which an electrolytic substance is dissolved, and the conductive polymer film faces the metal film and the metal film via the conductive polymer film and the electrolytic solution. By applying a voltage between the electrodes,
The functional polymer element according to claim 1 or 2, which exchanges ions with the electrolytic solution.
【請求項4】前記電解質層は、前記導電性ポリマー膜に
積層された電解物質からなる電解質膜であり、前記導電
性ポリマー膜は、前記金属膜と、前記導電性ポリマー膜
および前記電解質膜を介して前記金属膜と対向する電極
との間に電圧を印加することにより、前記電解質膜との
間でのイオンの授受を行なうことを特徴とする請求項1
または請求項2に記載の機能性高分子素子。
4. The electrolyte layer is an electrolyte film made of an electrolytic substance laminated on the conductive polymer film, and the conductive polymer film includes the metal film, the conductive polymer film and the electrolyte film. The ion is exchanged with the electrolyte membrane by applying a voltage between the metal membrane and an electrode facing the metal membrane via the electrolyte membrane.
Alternatively, the functional polymer element according to claim 2.
【請求項5】金属膜面に、導電性高分子の主鎖の向きが
ほぼ同じ方向に揃っている導電性ポリマー膜を積層して
なる機能性高分子素子を製造する方法であって、 導電性ポリマーからなる原料を蒸発させてその蒸発ガス
をイオン化し、前記金属膜への電圧の印加により前記イ
オンを前記金属膜面に吸着させて、前記導電性ポリマー
膜を形成することを特徴とする機能性高分子素子の製造
方法。
5. A method for producing a functional polymer element, which comprises laminating a conductive polymer film in which the main chains of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction on the metal film surface. A raw material made of a conductive polymer is evaporated to ionize the vaporized gas, and the ions are adsorbed to the surface of the metal film by applying a voltage to the metal film to form the conductive polymer film. Method for producing functional polymer element.
【請求項6】金属膜面に、導電性高分子の主鎖の向きが
ほぼ同じ方向に揃っている導電性ポリマー膜を積層して
なる機能性高分子素子を製造する方法であって、 導電性ポリマーあるいは導電性高分子のモノマーまたは
オリゴマーの溶液をスプレイしてその噴射霧をイオン化
し、前記金属膜への電圧の印加により前記イオンを前記
金属膜面に吸着させて、前記導電性ポリマー膜を形成す
ることを特徴とする機能性高分子素子の製造方法。
6. A method for producing a functional polymer element, which comprises laminating a conductive polymer film in which the main chains of the conductive polymer are aligned in substantially the same direction on a metal film surface, the method comprising: Of a conductive polymer or conductive polymer monomer or oligomer is sprayed to ionize the spray mist, and the ions are adsorbed to the metal film surface by applying a voltage to the metal film, thereby forming the conductive polymer film. A method for producing a functional polymer element, which comprises forming
【請求項7】前記金属膜面に吸着させるイオンは導電性
高分子のモノマーまたはオリゴマーのイオンであり、こ
のイオンを前記金属膜面に吸着させるとともにポリマー
化して、前記導電性ポリマー膜を形成することを特徴と
する請求項6に記載の機能性高分子素子の製造方法。
7. The ion to be adsorbed on the metal film surface is an ion of a conductive polymer monomer or oligomer, and the ion is adsorbed to the metal film surface and polymerized to form the conductive polymer film. 7. The method for producing a functional polymer element according to claim 6, wherein.
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