KR20070001146A - 고분자 액추에이터 - Google Patents

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KR20070001146A
KR20070001146A KR1020067016760A KR20067016760A KR20070001146A KR 20070001146 A KR20070001146 A KR 20070001146A KR 1020067016760 A KR1020067016760 A KR 1020067016760A KR 20067016760 A KR20067016760 A KR 20067016760A KR 20070001146 A KR20070001146 A KR 20070001146A
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gel
electrode
polymer
actuator
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KR1020067016760A
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히데토시 이토
코이치로 케즈카
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소니 가부시키가이샤
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    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

선방향(線方向)으로 신장(伸張; extensible)/수축(收縮; shrinkable)할 수 있고 경량(輕量)이며, 또한 저전압(低電壓) 동작이 가능한 고분자(高分子) 액추에이터를 제공한다.
산성(酸性) 혹은 염기성(鹽基性)의 관능기(官能基)의 적어도 어느것인가 한쪽(either)을 가지는 고분자를 함유(含有)하는 고분자 겔(gel)(2a, 2b)과, 이 고분자 겔에 내설(內設; within; 내측에 설치)된, 전기 화학적(電氣化學的)으로 수소의 흡장(吸藏; occlusion) 및 방출(放出; release)이 가능한 재료를 포함하는 전극(3a, 3b)으로 구성되어 이루어지는 겔/전극 복합체(複合體; composites)(4a, 4b)의 복수개(複數個; multiple)가, 전해질 수용액(電解質水溶液)(6) 중에 배설(配設; install, place; 배치하고 설치)되어 이루어지고, 이들 복수의 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 전극(3a, 3b) 사이에 전압이 인가(印加; apply)됨에 따라서, 겔/전극 복합체에서의 고분자 겔(2a, 2b) 내부의 pH가 변화하고, 이 pH 변화에 따라서, 겔/전극 복합체(4a, 4b)가 각각 체적 변화를 일으키도록 구성되어 있는 고분자 액추에이터(1)를 제공한다.

Description

고분자 액추에이터{POLYMER ACTUATOR}
본 발명은 고분자(高分子) 액추에이터에 관한 것이다.
근년(近年; recent years)에, 개호(介護; 시중드는 간호) 지원, 위험 작업, 엔터테인먼트 등의 여러가지 방면에서 로봇이 주목받고 있다. 이들의 용도에 적용되는 로봇은, 동물과 같이 많은 관절(關節)(가동부(可動部))을 가지고, 복잡한 동작을 가능하게 하는 것이 요구된다.
이 가동부를 구동하는 액추에이터로서 종래, 자기(磁氣) 회전 모터가 이용되고 있지만, 구성 재료가 금속이기 때문에 액추에이터 중량(重量)이 커져 버린다고 하는 결점을 가지고 있다.
가동부에 액추에이터를 실장(組入; interpose)하는 경우, 가동부를 동작시킬 때에, 액추에이터 중량이 부하(負荷)로 되기 때문에, 중량이 큰 액추에이터를 이용하려면 대출력(大出力)이 요구되게 되고, 한편에 있어서는 대출력의 액추에이터는, 대형(大型), 대중량(大重量)으로 되어 버린다고 하는 해결 곤란한 모순이 생겨 버린다.
또, 자기 회전 모터를 이용하는 경우, 필요한 회전수(回轉數), 토크로 조정하기 위한 감속기(減速器)가 필요하게 되고, 이 감속기에 이용되는 기어는 마모에 의해 서서히 성능 저하한다고 하는 결점도 있다.
저속 회전으로 고(高)토크가 얻어지는 초음파 모터는 감속기가 불필요(不要)하지만, 이것도 금속 재료로 구성되기 때문에, 중량이 크기 때문에, 상기와 같은 문제를 일으킨다.
이 때문에, 근년에 있어서는, 경량이고, 또한 유연성이 풍부한 고분자 재료에 의해서 구성되는 고분자 액추에이터가 주목받고 있다.
이 고분자 액추에이터로서는, 예를 들면 폴리불화 비닐리덴 등을 이용한 고분자 압전 소자(壓電素子), 전자 도전성(電子導電性) 고분자 등을 이용한 도전성 고분자 액추에이터, 고분자 겔(gel) 등을 이용한 겔 액추에이터 등이 알려져 있다.
상기의 겔 액추에이터, 특히 물 팽윤(水膨潤) 고분자 겔을 이용하는 고분자 하이드로 겔 액추에이터는, 고분자 하이드로 겔이, 그 주위의 온도나 이온 강도나, pH라고 하는 환경에 응답해서 체적 변화하는 것을 이용하는 것이다. 그의 변위량은 30∼50%로 크고, 발생력도 0. 2∼0. 4MPa이며, 생체 골격근(生體骨格筋)에 필적하는 성능을 발휘한다.
그렇지만, 온도는 가열, 냉각 모두 고속 제어가 곤란한 것이며, 또 이온 농도를 제어하기 위해서는, 주위 전해액을 펌프 등을 이용해서 강제 교환하는 등의 작업이 필요하게 되며, 이것에 이용하는 전해액을 저장(畜; store, reserve, accumulate)하는 탱크도 필요하게 되기 때문에, 소형 경량(小型輕量)인 시스템으로 서 적합하지 않다(不向; improper).
한편, pH 응답성 고분자 하이드로 겔을 적용하는 경우에 있어서는, pH는 주위 용액(周圍溶液)의 교환으로 변화시키는 것 이외에, 전기 화학 반응(電氣化學反應)을 이용해서 변화시키는 것이 가능하게 되어 있다.
즉, 주위 용액을 전해질 수용액(電解質水溶液)으로 하고, 수용액 중(中)에 배설(配設; install, place; 배치하고 설치)한 전극 사이에 전압을 인가(印加; apply)하면, 전극 반응에 의한 수소 이온이나 수산화물 이온의 소비가 일어나거나, 혹은 전극 표면의 전기 이중층(電氣二重層) 형성에 따르는 농도 구배를 일으키게 하거나 할 수 있어, 전극 근방의 pH를 변화시키는 것이 가능하다. 이 현상을 이용하는 것에 의해, pH 응답성 하이드로 겔을 전기에 의해 제어, 구동할 수가 있다.
상기와 같은 pH 응답성 고분자 하이드로 겔은, 겔을 구성하는 고분자 내(內)에 산성(酸性) 혹은 염기성(鹽基性)의 관능기(官能基)를 가지고 있고, 겔 주위에서의 수용액의 pH에 의해서 팽윤도(膨潤度; degree of swelling), 겔 체적이 변화하도록 이루어져 있다.
예를 들면, 산성 기(酸性基)를 가지는 pH 응답성 고분자 하이드로 겔을 이용하는 경우에는, 겔 주위에서의 수용액의 pH가 높을 때에는, 겔 중의 산성기가 프로톤(proton; 양성자)을 해리(解離)해서 아니온(anion; 음이온)으로 되고, 친수성(親水性)이 늘어남과 동시에 부전하(負電荷)의 분자 내, 혹은 분자 사이에서의 반발이 작용해서, 겔은 팽창(膨脹; expand, swell)한다. 반대로, 겔 주위에서의 수용액의 pH가 낮을 때에는, 겔 중의 산성기는 해리하지 않고, 더욱더 산성기 끼리 수소 결 합을 형성하는 등 해서 겔은 수축(收縮; shrink)한다.
여기서, 상기의 산성기를 가지는 pH 응답성 고분자 하이드로 겔 대신에, 염기성 기(鹽基性基)를 가지는 pH 응답성 고분자 하이드로 겔을 이용하는 경우에는, 상기의 반응과는 반대로, 겔 주위에서의 수용액의 pH가 높을 때에는, 겔 중의 염기성 기가 프로톤화해서 캐티온(cation; 양이온)으로 되고, 친수성이 늘어남과 동시에 정전하(正電荷)의 분자 내 혹은 분자 사이에서의 반발이 작용해서, 겔은 팽창한다.
pH응답성 고분자 하이드로 겔을 이용하는 경우, 구체적으로는, 전해질 수용액 중에 전극을 배설해서 1∼3V 정도의 전압을 인가하면, 전해질 수용액 중에 이온 농도 구배(句配; gradient, slope)가 형성되어, 전극 근방의 pH를 변화시키는 것이 가능하고, 이 현상을 이용하는 것에 의해, 가열 냉각 장치, 펌프, 탱크 등을 필요로 하지 않고, pH 응답성 고분자 하이드로 겔의 팽창/수축을, 전압으로 제어하는 것이 가능해진다.
이 변형을 이용해서 액추에이터로 하는 것도 가능하고, 이온성 고분자 하이드로 겔 막(膜)의 양면에 전극을 배치하고, 이들 전극 사이에 전압을 인가함으로써 전기 화학적으로 만곡 변위(彎曲變位)를 얻는 액추에이터도 알려져 있다(예를 들면, 특허 문헌 1(일본 특공평(特公平) 제7-97912호) 공보 참조).
그렇지만, 만곡 변위하는 액추에이터는, 생체 골격근과 같이 선방향(線方向)으로 신장(伸張; extend)/수축하는 것에 비해서 로봇의 관절 등에 이용하는 것이 어렵고, 근년에 있어서는, 생체 골격근과 같이 선방향으로 신축하는 액추에이터가 요망되고 있었다.
이것에 관해서는, 예를 들면 전극 간격을 넓혀서, 겔을 어느것인가 한쪽의 전극에 가까이 댐(近付)으로써, 또다른 한쪽의 전극에 의한 영향을 피해서, 겔을 만곡시키지 않고 팽창(신장)/수축시키는 것도 가능하지만, 겔의 팽창/수축을 방해하지 않고 겔을 전극 근방에 고정(固定)하는 것은, 기술적으로 매우 곤란하다고 하는 문제를 가지고 있다.
또, 전극 사이에 전압을 인가해서 전극 근방의 pH를 변화시키는 경우, 물의 전기 분해 반응이 일어나서, 양극(陽極) 근방에서는 산화 반응에 의해 OH-농도가 감소하여 pH가 저하함과 동시에 산소 가스가 발생하고, 음극(陰極) 근방에서는 환원 반응에 의해 H+ 농도가 감소하여 pH가 상승함과 동시에 수소 가스가 발생한다. 이 경우, 전극 사이에 흐르는 전류를 크게 함으로써 전극으로부터 비교적 떨어진 장소까지 pH 변화시키는 것이 가능하지만, 산소, 수소라고 하는 가스가 발생하거나, 전해액 용매인 물이 소비되거나 하는 것은, 밀폐(密閉)한 액추에이터 소자를 설계하는데 있어서 문제로 된다.
그래서, 본 발명에서는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 만곡 변위하는 일 없이, 선방향으로 신장/수축할 수 있고 경량이며, 저전압 동작이 가능하고, 또한 가스 발생이나 물 소비가 없는, 밀폐 가능한 고분자 액추에이터를 제공하는 것으로 했다.
본 발명에서는, 산성 혹은 염기성의 관능기의 적어도 어느것인가 한쪽(either)을 가지는 고분자를 함유(含有)하는 고분자 겔과, 이 고분자 겔에 내설(內設; within; 내측에 설치)된, 전기 화학적으로 수소의 흡장(吸藏; occlusion) 및 방출(放出; release)이 가능한 재료를 포함하는 전극으로 구성되어 이루어지는, 겔/전극 복합체(複合體; composites)의 복수개(複數個; multiple)가, 전해질 수용액 중에 배설되어 이루어지고, 이 복수의 겔/전극 복합체의 상기 전극 사이에 전압이 인가됨에 따라서 겔/전극 복합체에서의 고분자 겔 내부의 pH가 변화하고, 이 pH 변화에 따라서 복수의 겔/전극 복합체가, 각각 체적 변화를 일으키도록 구성되어 있는 고분자 액추에이터를 제공한다.
도 1에는, 본 발명의 고분자 액추에이터의 1구성예의 개략도를 도시한다.
도 2의 (a)에는, 본 발명의 고분자 액추에이터의 수축 상태에서의 개략 단면도를 나타내고, 도 2의 (b)에는, 본 발명의 고분자 액추에이터의 신장 상태에서의 개략 단면도를 도시한다.
도 3의 (a)에는, 본 발명의 고분자 액추에이터를 구성하는 겔/전극 복합체의 1예의 팽창(신장) 상태에서의 개략 사시도를 도시하고, 도 3의 (b)에는, 본 발명의 고분자 액추에이터를 구성하는 겔/전극 복합체의 1예의 수축 상태에서의 개략 사시도를 도시한다.
도 4의 (a)에는, 본 발명의 고분자 액추에이터를 구성하는 겔/전극 복합체의 다른 1예의 팽창(신장) 상태에서의 개략 사시도를 도시하고, 도 4의 (b)에는, 본 발명의 고분자 액추에이터를 구성하는 겔/전극 복합체의 다른 1예의 수축 상태에서의 개략 사시도를 도시한다.
[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]
이하, 본 발명의 고분자 액추에이터의 구체적인 실시 형태에 대해서, 도면을 참조하여 설명하겠지만, 본 발명은 이하에 나타내는 예에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 이하에서는, 본 발명의 고분자 액추에이터의 매우 적합(好適; suitable)한 예로서, 산성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체와, 염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체를 각각 한 개(個)씩 가지는 구성의 것에 대해서 도면을 참조하여 설명하겠지만, 본 발명은 이하의 예에 한정되는 것은 아니다. 도 1에, 본 발명의 고분자 액추에이터(1)의 개략 구성도를 도시한다.
도 1의 고분자 액추에이터(1)는, 산성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 하이드로 겔(2a)과 이 고분자 하이드로 겔(2a)에 내설된 전극(3a)으로 이루어지는 겔/전극 복합체(이하, 산성 겔/전극 복합체라고 칭(稱)하는 경우가 있다)(4a)와, 염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 하이드로 겔(2b)과 이 고분자 하이드로 겔(2b)에 내설된 전극(3b)으로 이루어지는 겔/전극 복합체(이 하, 염기성 겔/전극 복합체라고 칭하는 경우가 있다)(4b)를 구비하는 구성을 가지고 있다.
또, 겔/전극 복합체(4a 및 4b)는 밀폐 용기(密閉容器)(5) 내에 배설되어 있고, 겔/전극 복합체(4a 및 4b)의 각각의 양단으로부터 전극(3a, 3b)이 취출(取出; extract, take out)되도록 이루어져 있으며, 또 용기(5) 내에는 전해질 수용액(6)이 충전(充塡)되어 있다.
또한, 겔/전극 복합체(4a 및 4b)는 거의 평행하게 배설되어 있다. 여기서, 용기(5)는 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 체적 변화에 추수(追隨; follow, track)해서 신축하는 기능을 가지고 있는 재료로 이루어지는 것으로 하는 것이 바람직하다.
겔/전극 복합체(4a, 4b)의 전극(3a, 3b) 사이에 전압이 인가됨에 따라서, 고분자 하이드로 겔(2a, 2b) 내부의 pH가 변화하고, 이 pH변화에 따라서 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 체적 변화가 일어난다.
전극(3a, 3b)을 구성하는 재료는 전기 화학적으로 수소의 흡장 및 방출이 가능한 재료를 포함하고 있는 것으로 한다.
이와 같이, 전극 구성 재료로서, 전기 화학적으로 수소의 흡장 및 방출이 가능한 재료를 포함하고 있는 것을 적용하는 것에 의해, 양극에서는 수소 방출이 행해지는 것에 의해, 전극 근방의 H+ 농도가 상승하여 pH가 저하하고, 음극에서는 H+의 환원(還元) 흡장이 행해져서 전극 근방의 H+ 농도가 저하하여 pH가 상승한다고 하는 바와 같이, 물의 전기 분해 반응에 의한 산소, 수소와 같은 가스의 발생이나 물을 소비하는 일없이, 고분자 하이드로 겔(2a, 2b) 내부의 pH를 변화시키는 것이 가능해지는 것이다.
상술한 바와 같은 구성의 고분자 액추에이터를 이용한 팽창, 수축 운동에 대해서 도 2의 A 및 도 2의 B를 참조하여 설명한다.
산성 겔/전극 복합체(4a)에서의 전극(3a)을 양극으로 하고, 염기성 겔/전극 복합체(4b)에서의 전극(3b)을 음극으로 해서 1∼3V의 전압을 인가하면, 고분자 하이드로 겔(2a) 내부, 즉 양극(3a) 주변의 pH는 저하한다. 이와 같이, pH가 저하한 경우, 산성 겔/전극 복합체(4a) 중의 산성기는 해리하지 않고, 더욱더 산성기 끼리 수소 결합을 형성하는 등 해서, 산성 겔/전극 복합체(4a)는 수축한다. 한편, 1∼3V의 전압을 인가하면, 고분자 하이드로 겔(2b) 내부, 즉 음극(3b) 주변의 pH는 상승한다. 이와 같이, pH가 상승한 경우, 염기성 겔/전극 복합체(4b) 중의 염기성 기는 프로톤화하지 않고, 더욱더 염기성 기끼리 수소 결합을 형성하는 등 해서, 염기성 겔/전극 복합체(4b)는 수축한다(도 2의 A).
또, 전압 인가를 멈추거나, 혹은 상기(上記)와는 역방향(逆方向)의 전압을 인가하면, 산성 겔/전극 복합체(4a) 내부의 pH는 상승하며, 이 경우, 산성 겔/전극 복합체(4a) 중의 산성기가 프로톤을 해리하여 아니온으로 되어, 친수성이 늘어남과 동시에, 부전하의 분자 내 혹은 분자 사이에서의 반발이 작용하여, 산성 겔/전극 복합체(4a)는 팽창한다. 한편, 염기성 겔/전극 복합체(4b) 내부의 pH는 저하하며, 이 경우, 염기성 겔/전극 복합체(4b) 중의 염기성 기가 프로톤화해서 캐티온으로 되어, 친수성이 늘어남과 동시에, 정전하의 분자 내 혹은 분자 사이에서의 반발이 작용하여, 염기성 겔/전극 복합체(4b)는 팽창한다(도 2의 B).
상술한 바와 같이, 본 발명의 고분자 액추에이터(1)에 의하면, 겔/전극 복합체(4a, 4b)가, 전해질 수용액(6) 중에 배설되어 이루어지고, 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 전극(3a, 3b) 사이에 전압이 인가됨에 따라서, 겔/전극 복합체(4a, 4b)가 각각 체적 변화를 일으키도록 구성되어 있으므로, 종래의 온도나 이온 강도에 응답해서 체적 변화하는 액추에이터와 같이 가열 냉각 장치, 펌프, 탱크 등을 필요로 하지 않아, 장치 구성을 간이하게 또한 경량으로 할 수 있으며, 또 예를 들면 1∼3V 정도의 저전압으로 동작 제어를 하는 것이 가능해진다.
또, 겔/전극 복합체(4a, 4b)가 산성 혹은 염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 하이드로 겔(2a, 2b)과, 이 고분자 하이드로 겔(2a, 2b)에 내설된 전극(3a, 3b)으로 구성되므로, 어느 쪽의 겔/전극 복합체(4a, 4b)나 전압에 대해서 같은 방향(同方向)으로 팽창/수축시킬 수 있으며, 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 형상(形狀)이 도시하는 바와 같이 막대모양(棒狀)이어도, 종래와 같이 만곡 변위하는 일 없이, 길이(長) 방향의 신장/수축 변위(선방향 변위)를 양쪽의 겔/전극 복합체(4a, 4b)에서 행할 수가 있다.
또, 겔/전극 복합체(4a, 4b)가 체적 변화를 일으켜도, 고분자 하이드로 겔(2a, 2b)이 전극(3a, 3b)으로부터 떨어지는 일이 없으므로, 효율적으로 pH변화를 고분자 하이드로 겔(2a, 2b)에 전(傳)할 수 있어, 한층 더 효과적으로 신장/수축을 행할 수가 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 체적 변화에 의해서 얻 어지는 선방향의 신축을, 예를 들면 로봇의 관절(가동부) 등에 매우 적합하게 이용하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 고분자 액추에이터(1)에서는, 겔/전극 복합체(4a, 4b)를 구성하는 전극(3a, 3b)은 고분자 하이드로 겔(2a, 2b)의 체적 변화를 저해하지 않고 추종(追從; trace)하는 형상인 것이 바람직하고, 예를 들면 도 1 내지(乃至) 도 3의 B에 도시하는 바와 같은 코일 형상을 매우 적합한 예로서 들 수가 있다. 이 경우, 코일의 탄성 변형(彈性變形)에 의해서 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 상기 체적 변화에 추종할 수가 있다. 여기서, 상기 체적 변화를 저해(阻害)하지 않기 위해서는, 상기 코일을 형성하는 선은 가늘고, 유연한 것이 보다 매우 적합하다.
또, 본 발명의 고분자 액추에이터에서는, 특히 겔/전극 복합체(4a, 4b)에 내설되는 전극(3a, 3b)이, 전기 화학적으로 수소의 흡장 및 방출이 가능한 재료를 포함하는 전극인 것으로 한다. 이것에 의해, 가스 발생이나 물 소비없이 고분자 하이드로 겔(2a, 2b) 내부의 pH를 변화시킬 수 있어, 밀폐한 액추에이터 소자가 얻어진다.
전기 화학적으로 수소의 흡장 및 방출이 가능한 재료로서는, 특히 금속, 무기(無機) 화합물, 유기(有機) 고분자 화합물이라고 하는 바와 같이 제약되는 것은 아니고, 종래 공지의 재료를 적용할 수가 있다. 예를 들면, 금속 수소화물(水素化物)이나, 니켈 수소 2차 전지의 부극(負極) 재료로서도 알려져 있는 수소 흡장 합금은, 수소 흡장량이 많아 매우 적합하다. 이들 재료는 단체(單體; single)로 이용하는 것 이외에, 필요에 따라서 다른(他) 재료와의 혼합물, 합금으로서도 적용할 수가 있다.
특히, 금속 수소화물을 형성하는 팔라듐(Pd)은, 전기 화학적인 수소의 흡장 및 방출이 가능한데다, 다른 금속 수소화물이나 수소 흡장 합금에 비해서 전압을 인가했을 때에, 산화 혹은 환원되어 용출(溶出; elusion)이나 부동체화(不動體化)를 하기 어려워, 매우 적합한 재료로 된다. 또, 용출이나 부동체화를 하기 쉬운 수소 흡장 합금을, 팔라듐 등의, 용출이나 부동체화에 대한 내성이 뛰어나고, 또한 수소 투과성을 가지는 재료로 피복한 재료도 매우 적합한 것으로 된다.
전해질 수용액(6)으로서는, 공지의 수용성 전해질을 용해한 수용액을 적용할 수 있다.
전해질 농도가 높으면 이온 도전율이 높아져, 고속으로 pH 변화를 야기할 수 있지만, 침투압 차(浸透壓差)에 의해서 고분자 하이드로 겔(2a, 2b)로부터 전해질 수용액(6)으로 물이 빼앗기는 일이 있기 때문에, 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 팽창이 저해(阻害)되는 일이 있다. 한편, 전해질 농도가 낮으면 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 팽창은 저해되지 않지만, 고속의 응답이 얻어지지 않게 될 우려가 있다. 이와 같은 것을 감안해서, 전해질 수용액(6)의 전해질 농도는 0. 01∼0. 5㏖/d㎥이 매우 적합하다고 하는 것이 확실해졌다.
용기(5)는, 전해질 수용액(6)을 저장하는 용기이며, 또 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 변위를 역학적 일(力學的仕事; working)로서 취출하는 단자로서 기능하는 것이다.
용기(5)의 형상, 재료는, 경우에 따라서 적당히 선정할 수가 있지만, 전해질 수용액(6)을 밀폐할 수 있고, 또한 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 변위를 저해하지 않는 유연성(柔軟性)을 가지고 있는 것인 것이 필요하다. 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화 비닐, 폴리염화 비닐리덴, 불소 수지(弗素樹脂) 등의 고분자 재료 필름으로 이루어지는 자루모양(袋狀) 용기를 매우 적합한 예로서 들 수 있다.
겔/전극 복합체(4a, 4b)의 전극(3a, 3b)은, 전극 단자(7)와 전기적으로 접합되어 이루어지고, 이 전극 단자(7)는 용기(5)의 밀폐성을 손상시키지 않는 상태에서 용기(5)의 외부에 드러나(露呈; exposed) 있다.
용기(5)가, 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 상기 체적 변화에 추수하는 신축성(伸縮性)을 가지는 경우, 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 단부를 용기(5)에 고정하는 것에 의해, 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 변위에 따라서 용기(5)도 변형시킬 수 있게 된다.
따라서, 예를 들면 용기의 단부(5′)를 동작시키고 싶은 기기 가동부(도시 생략)에 취부(取付; attach)하면, 역학적 일을 행할 수 있게 된다.
또, 이 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 용기(5)에 고정하는 단부를, 전극 단자(7)로 해도 좋다.
또, 용기(5)가 상술한 바와 같은 신축성을 가지는 재료가 아니더라도, 예를 들면 용기 단부(5′)를 용기 본체(5)에는 고정하지 않고, 용기 본체(5)의 벽면을 따라서 슬라이드(slid)하는 바와 같은 구조로 하면, 용기(5)에 의해서 겔/전극 복합체(4a, 4b)의 상기 체적 변화가 저해되는 바와 같은 일을 회피할 수 있다.
본 발명의 고분자 액추에이터에서는, 상술한 복수의 겔/전극 복합체를 구성하는 고분자 겔이, 산성의 관능기와 염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유하는 것으로 해도 좋다.
이 경우, 상기 겔/전극 복합체에서의 상기 고분자 겔 내부의 pH가 낮을 때에는 염기성 기의 캐티온화(化)에 의해서 팽창하고, pH가 높을 때에도 산성 기의 아니온화(化)에 의해서 팽창하지만, 중성(中性) 부근에서는 이온화한 양 관능기가 이온 결합에 의해 착체(錯體)(이온 컴플렉스) 형성하기 때문에, 수축한다.
이 현상은, 상기 복수의 겔/전극 복합체를 구성하는 상기 고분자 겔이, 산성의 관능기를 가지는 고분자와, 염기성의 관능기를 가지는 고분자와의 혼합물을 함유하는 것으로 한 경우에 있어서도, 마찬가지로 확인(確認)되었다.
상술한 바와 같은 겔/전극 복합체를 적용하는 것에 의해, 중성 전해액 중에서 전극 전위를 낮음(卑), 높음(貴)의 어느 쪽으로 움직이더라도, 겔은 팽창해서, 평형 전위로 되돌아감으로써 수축한다.
따라서, 음극용, 양극용의 2종류의 겔을 이용할 필요가 없어지고, 동일 구성의 겔/전극 복합체의 전극 사이에 전압을 인가함으로써, 선방향 변위를 상기 복수의 겔/전극 복합체로부터 취출하는 것이 가능해진다.
도 1 내지 도 3의 B에서는, 복수의 겔/전극 복합체를 구성하는 전극으로서, 코일 모양의 형상물을 예시했지만, 본 발명의 고분자 액추에이터를 구성하는 전극은, 이 예에 한정되는 일없이, 고분자 겔의 체적 변화를 저해하지 않고, 이것에 추종하는 형상이면 좋고, 예를 들면 도 4의 A 및 도 4의 B에 도시하는 바와 같은 그물 모양(網狀)의 형상물(形狀物)이라도 좋다. 도 4의 A 및 도 4의 B에 도시하는 바와 같이 그물 모양의 형상물을 이용한 경우도 코일 모양(狀)의 형상물과 마찬가지 로, 탄성 변형에 의해서 고분자 겔의 체적 변화에 추종할 수 있지만, 그물을 형성하는 선이 가늘고 유연할 수록, 한층 더 매우 적합하다.
또, 복수의 겔/전극 복합체를 구성하는 전극은 상기와 같이, 코일 모양이나 그물 모양의 형상물에 한정되는 것은 아니며, 예를 들면 고분자 겔 내에, 혼합, 분산되는 입자 모양(粒子狀), 또는 섬유 모양(纖維狀)의 형상물이라도 좋다. 이 경우도, 상술한 예와 마찬가지로, 고분자 겔의 체적 변화를 방해하는 일 없이, pH 변화를 야기할 수가 있다.
또, 복수의 겔/전극 복합체를 구성하는 전극으로서, 코일 모양 또는 그물 모양의 형상물과 입자 모양 또는 섬유 모양의 형상물을 병용(倂用)하면, 복수의 겔/전극 복합체 전체에, 한층 더 효과적으로 pH 변화를 야기할 수가 있다.
겔/전극 복합체를 구성하는 고분자 겔에 적용하는 산성 혹은 염기성의 관능기를 가지는 고분자로서는, 산성에서는 카르본산, 설폰산 등의 관능기, 염기성에서는 1급(級) 아민, 2급 아민, 3급 아민 등의 관능기를 가지는 고분자를 들 수가 있다.
구체적으로, 산성의 관능기를 가지는 고분자로서는, 아크릴산, 메타크릴산, 비닐 초산(醋酸), 말레인산, 이타콘산, 비닐 설폰산, 스틸렌 설폰산 등의 집합체를 들 수가 있다.
또, 염기성의 관능기를 가지는 고분자로서는, 에틸렌이민, 아릴아민, 비닐피리딘, 리진, 비닐아닐린, 비닐이미다졸, 아미노에틸 아크릴레이트, 메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 에틸아미노에틸 아크릴레이트, 에 틸메틸아미노에틸 아크릴레이트, 디에틸아미노에틸 아크릴레이트, 아미노에틸 메타크릴레이트, 메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 에틸메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트, 아미노프로필 아크릴레이트, 메틸아미노프로필 아크릴레이트, 디메틸아미노프로필 아크릴레이트, 에틸아미노프로필 아크릴레이트, 에틸메틸아미노프로필 아크릴레이트, 디에틸아민프로필 아크릴레이트, 아미노프로필 메타크릴레이트, 메틸아미노프로필 메타크릴레이트, 디메틸아미노프로필 메타크릴레이트, 에틸아미노프로필 메타크릴레이트, 에틸메틸아미노프로필 메타크릴레이트, 디에틸아미노프로필 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴아미드, 디메틸아미노프로필 아크릴아미드 등의 집합체를 들 수가 있다.
또, 필요에 따라서, 이들에 분자 내 혹은 분자 사이에 가교(架橋)를 행한 고분자, 이들의 단량체(單量體)와 다른(他) 단량체와의 공중합체(共重合體), 다른 고분자와의 혼합물을 사용할 수가 있다.
또, 본 발명의 고분자 액추에이터에서는, 겔/전극 복합체는, 2개 이상의 복수개이면 그 개수에 제약없이 사용할 수가 있다. 다만, 복수의 겔/전극 복합체로서, 산성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체와, 염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체를 이용하는 경우에는, 산성 겔/전극 복합체를 양극, 염기성 겔/전극 복합체를 음극으로 해서 전압을 인가하기 때문에, 양자가 같은 수(同數)인 것이 보다 바람직하다.
또, 복수의 겔/전극 복합체를 구성하는 고분자 겔이, 산성의 관능기와 염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유하는 것으로 하는 경우, 및 겔/전극 복합체를 구성하는 고분자 겔이, 산성의 관능기를 가지는 고분자와, 염기성의 관능기를 가지는 고분자와의 혼합물을 함유하는 것으로 한 경우에도, 상기와 마찬가지로 해서 반수(半數)의 전극을 양극, 나머지 반수의 전극을 음극으로 해서 전압을 인가하기 때문에, 복수의 겔/전극 복합체의 총수(總數)는 짝수개(偶數個)인 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 의거하는 고분자 액추에이터의 구체적인 샘플을 제작(作製)해서, 동작시킨 실시예에 대해서 이하 설명한다.
[실시예 1]
하기(下記)에서, 겔/전극 복합체에 적용하는 고분자 하이드로 겔은, 단량체, 가교제(架橋劑) 및 개시제(開始劑)를 수용 혼합(水溶混合)하고, 이것을 래디컬 중합(重合)하는 것에 의해서 제작하는 것으로 했다.
산성의 관능기를 가지는 고분자의 단량체로서 아크릴산 나트륨, 가교제로서 N, N′-메틸렌비스아크릴아미드, 개시제로서 과황산 암모늄을 각각 준비하고, ㏖비(比)로 단량체：가교제：개시제를 100：3：1으로 하여 수용 혼합해서 겔 전구체(前驅體; precursor) 용액을 제작했다.
전극으로는, 직경 10㎛의 팔라듐선으로 이루어지는 직경 1㎜의 코일을 이용하고, 이것을 내경 1.5㎜, 길이 30㎜의 유리관 내에 삽입해서, 코일의 축과 유리관의 축이 일치하도록 고정했다.
이 유리관에, 상술한 겔 전구체 용액을 주입(注入)하여, 유리관 양단(兩端)을 고무 마개(栓)로 봉(封)해서 50℃로 가온(加溫)하는 것에 의해, 겔 전구체 용액의 겔화(化)를 행했다. 겔화 후, 유리관의 일단을 가압(加壓)해서 타단으로부터 취출하여 수세(水洗; water washing, wash)하는 것에 의해, 산성 겔/전극 복합체(산성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체)를 얻었다.
이 산성 겔/전극 복합체를, 0.01㏖/d㎥의 질산(硝酸) 수용액 중에 침지(浸漬)하여, 산성 겔/전극 복합체를 수축시켰다. 다음에, 이 산성 겔/전극 복합체를 0.05㏖/d㎥의 질산 나트륨 수용액 중에 침지하고, 백금 상대전극(對極; counter electrode; 보조전극이나 역전극이라고도 함), 은/염화은 참조전극(參照極; reference electrode)을 이용한 3극식으로, 산성 겔/전극 복합체의 전극에 -1.0V의 전위를 인가하여, 산성 겔/전극 복합체를 팽창시켰다.
또, 염기성의 관능기를 가지는 고분자의 단량체로서 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 가교제로서 N, N′-메틸렌비스아크릴아미드, 개시제로서 과황산 암모늄을 준비하고, ㏖비로 단량체：가교제：개시제를 100：3：1로 하여 수용 혼합해서 겔 전구체 용액을 제작했다. 이 겔 전구체 용액을 이용하여 상기의 산성 겔/전극 복합체와 마찬가지 방법에 의해서 염기성 겔/전극 복합체(염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체)를 얻었다.
이 염기성 겔/전극 복합체를, 0.01㏖/d㎥의 질산 수용액 중에 침지하여, 염기성 겔/전극 복합체를 팽창시켰다.
상술한 바와 같이 해서 제작한 산성 겔/전극 복합체 및 염기성 겔/전극 복합체를, 길이 50㎜, 직경 6㎜의 원통 모양(圓筒狀) 폴리에틸렌 필름에 수납(收納)하고, 원통 모양 폴리에틸렌 필름의 한쪽측 개구부를 열 융착(熱融着)에 의해 봉했다.
또다른 한쪽의 개구부로부터는, 0.05㏖/d㎥의 질산 나트륨 수용액을 주입하고, 열융착으로 봉했다. 또한, 이 열융착 시에는, 겔/전극 복합체의 양단으로부터 드러난 코일을 사이에 두고(挾入; interposed, held) 열융착해서 고정하고, 이것을 전극 단자로 했다.
상술한 바와 같이 해서, 도 1 내지 도 2의 B에 도시하는 바와 같은 구성의 고분자 액추에이터를 제작했다.
상술한 바와 같이 해서 제작한 고분자 액추에이터에서, 산성 겔/전극 복합체의 전극 단자를 양극, 염기성 겔/전극 복합체의 전극 단자를 음극으로 하여 2V의 전압을 인가한 바, 양극의 겔/전극 복합체가 모두 수축하고, 이것에 따라서 고분자 액추에이터 양단의 열융착부간 거리가 45㎜에서 35㎜로 변화했다.
또, 이 때에 양극의 겔/전극 복합체로부터의 가스 발생은 보이지 않았다.
[실시예 2]
이 예에서도, 겔/전극 복합체로 이용하는 고분자 하이드로 겔은, 단량체, 가교제 및 개시제를 수용 혼합해서, 래디칼 중합하는 것에 의해서 제작했다.
산성의 관능기를 가지는 고분자의 단량체로서 아크릴산 나트륨, 염기성을 나타내는 관능기를 가지는 고분자의 단량체로서 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 가교제로서 N, N′-메틸렌비스아크릴아미드, 개시제로서 과황산 암모늄을 이용하고, ㏖비로 산성 단량체：염기성 단량체：가교제：개시제를 50：50：3：1로 하여 수용 혼합해서 겔 전구체 용액으로 했다.
전극으로는 직경 10㎛의 팔라듐 선으로 이루어지는 직경 1㎜의 코일을 이용하고, 이것을 내경(內徑) 1. 5㎜, 길이(長) 30㎜의 유리관 내에 삽입하여, 코일의 축과 유리관의 축이 일치하도록 고정했다.
이 유리관에 상기의 겔 전구체 용액을 주입하고, 유리관 양단을 고무마개로 봉해서 50℃로 가온하는 것에 의해, 겔 전구체 용액의 겔화를 행했다. 겔화 후, 유리관의 일단을 가압해서 타단으로부터 취출하여 수세하는 것에 의해, 양성 겔/전극 복합체(산성의 관능기와 염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유하는 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체)를 얻었다.
이 양성 겔/전극 복합체를, 0.01㏖/d㎥의 질산 수용액 중에 침지하고, 양성 겔/전극 복합체를 팽창시켰다. 다음에, 이 양성 겔/전극 복합체를 0.05㏖/d㎥의 질산 나트륨 수용액 중에 침지하고, 백금 상대전극, 은/염화은 참조극을 이용한 3극식으로, 양성 겔/전극 복합체의 전극에 -1.0V의 전위를 인가해서, 양성 겔/전극 복합체를 수축시켰다.
상술한 바와 같이 해서 제작한 양성 겔/전극 복합체 2개(本)를, 길이 50㎜, 직경(直徑) 6㎜의 원통 모양 폴리에틸렌 필름에 수납하고, 원통 모양 폴리에틸렌 필름의 한쪽측 개구부를 열융착에 의해 봉했다.
또다른 한쪽의 개구부로부터는 0.05㏖/d㎥의 질산 나트륨 수용액을 주입하 여, 열융착으로 봉했다. 이 열융착 시에, 겔/전극 복합체의 양단으로부터 드러난 코일을 사이에 두고 열융착해서 고정하고, 이것을 전극 단자로 했다.
상술한 바와 같이 해서, 도 1 내지 도 2의 B에 도시하는 바와 같은 구성의 고분자 액추에이터를 제작했다.
상술한 바와 같이 해서 제작한 고분자 액추에이터에서, 한쪽의 겔/전극 복합체의 전극 단자를 양극, 다른쪽의 겔/전극 복합체의 전극 단자를 음극으로 하여 2V의 전압을 인가한 바, 양극의 겔/전극 복합체가 모두 팽창하고, 이것에 따라서 고분자 액추에이터 양단의 열융착부간 거리가 35㎜에서 43㎜로 변화했다.
또, 이 때에 양극의 겔/전극 복합체로부터의 가스 발생은 보이지 않았다.
[실시예 3]
단량체(모노머)의 중량의 10중량%에 상당(相當)하는 Pd 입자를 겔 전구체 용액에 더(加; add)했다.
그 밖의 조건은, 실시예 1과 마찬가지로 해서 고분자 액추에이터를 제작했다.
산성 겔/전극 복합체의 전극 단자를 양극, 염기성 겔/전극 복합체의 전극 단자를 음극으로 하여 2V의 전압을 인가한 바, 양극의 겔/전극 복합체가 모두 수축하고, 이것에 따라서 고분자 액추에이터 양단의 열융착부간 거리가 45㎜에서 31㎜로 변화했다.
또, 이 때에 양극의 겔/전극 복합체로부터의 가스 발생은 보이지 않았다.
[비교예]
이 예에서도, 겔/전극 복합체로 이용하는 고분자 하이드로 겔은, 단량체, 가교제 및 개시제를 수용 혼합해서, 래디컬 중합하는 것에 의해서 제작했다.
산성의 관능기를 가지는 고분자의 단량체로서 아크릴산 나트륨, 가교제로서 N, N′-메틸렌비스아크릴아미드, 개시제로서 과황산 암모늄을 준비하고, 이들을, ㏖비로 단량체：가교제：개시제를 100：3：1로 하여 수용 혼합해서 겔 전구체 용액을 제작했다.
전극으로는 직경 10㎛의 백금선으로 이루어지는 직경 1㎜의 코일을 이용하고, 이것을 내경 1.5㎜, 길이 30㎜의 유리관 내에 삽입하여, 코일의 축과 유리관의 축이 일치하도록 고정했다.
이 유리관에 상기의 겔 전구체 용액을 주입하고, 유리관 양단을 고무마개로 봉해서 50℃로 가온하는 것에 의해, 겔 전구체 용액의 겔화를 행했다. 겔화 후, 유리관의 일단을 가압해서 타단으로부터 취출하여 수세하는 것에 의해, 산성 겔/전극 복합체(산성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체)를 얻었다.
또, 염기성의 관능기를 가지는 고분자의 단량체로서 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 가교제로서 N, N′-메틸렌비스아크릴아미드, 개시제로서 과황산 암모늄을 이용하고, ㏖비로 단량체：가교제：개시제를 100：3：1로 하여 수용 혼합해서 겔 전구체 용액으로 했다.
이 겔 전구체 용액을 이용하여 상기의 산성 겔/전극 복합체와 마찬가지 방법에 의해서 염기성 겔/전극 복합체(염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분 자 겔로 이루어지는 겔/전극 복합체)를 제작했다.
이 염기성 겔/전극 복합체를, 0.01㏖/d㎥의 질산 수용액 중에 침지하여, 염기성 겔/전극 복합체를 팽창시켰다.
상술한 바와 같이 해서 제작한 산성 겔/전극 복합체 및 염기성 겔/전극 복합체를, 길이 50㎜, 직경 6㎜의 원통 모양 폴리에틸렌 필름에 수납하고, 원통 모양 폴리에틸렌 필름의 한쪽측 개구부를 열융착에 의해 봉했다.
또다른 한쪽의 개구부로부터는 0.05㏖/d㎥의 질산 나트륨 수용액을 주입하고, 열융착으로 봉했다. 이 열융착 시에, 겔/전극 복합체의 양단으로부터 드러난 코일을 사이에 두고 열융착해서 고정하고, 이것을 전극 단자로 했다.
상술한 바와 해서, 도 1 내지 도 2의 B에 도시하는 바와 같은 고분자 액추에이터를 제작했다.
상술한 바와 같이 해서 제작한 고분자 액추에이터에서, 산성 겔/전극 복합체의 전극 단자를 양극으로 하고, 염기성 겔/전극 복합체의 전극 단자를 음극으로 하여 2V의 전압을 인가한 바, 양극의 겔/전극 복합체가 모두 수축하며, 이것에 따라서 고분자 액추에이터 양단의 열융착부간 거리가 45㎜에서 41㎜로 변화했다.
이 때에, 양극의 겔/전극 복합체로부터 가스 발생이 확인되었다.
또, 3V의 전압을 인가한 바, 고분자 액추에이터 양단의 열융착부간 거리는 35㎜로 변화했지만, 동시에 보다 많은 가스 발생이 확인되었다.
상기 실시예 1∼3 및 비교예로부터 명확한 바와 같이, 전기 화학적으로 수소의 흡장 및 방출이 가능한 재료를 포함하는 전극을 이용한 것에 의해, 가스가 발생 하거나, 혹은 물을 소비하거나 하는 일 없이, 겔/전극 복합체에서의 고분자 겔 내부의 pH를 변화시킬 수 있고, 밀폐한 액추에이터 소자에서, 안정된 선방향에서의 신장/수축 상태를 얻을 수 있었다.
본 발명의 고분자 액추에이터에 의하면, 복수의 겔/전극 복합체가 전해질 수용액 중에 배설되고, 복수의 겔/전극 복합체의 전극 사이에 전압이 인가됨에 따라서 겔/전극 복합체에서의 고분자 겔 내부의 pH가 변화하고, 이 pH 변화에 따라서 복수의 겔/전극 복합체가 각각 체적 변화를 일으키도록 구성했으므로, 종래의 가열 냉각 장치, 펌프, 탱크 등을 필요로 하지 않아, 장치 구성상, 용이하게 경량화를 도모할 수 있으며, 또 예를 들면 1∼3V라고 하는 낮은 전압으로 제어하는 것이 가능해졌다.
또, 겔/전극 복합체에 내설되는 전극이, 전기 화학적으로 수소의 흡장 및 방출이 가능한 재료를 포함하는 전극인 것으로 했기 때문에, 전기 분해 반응에 의한 가스 발생이 일어나거나, 물을 소비하거나 하는 것을 회피할 수 있어, 밀폐한 액추에이터 소자를 얻을 수 있었다.
또, 복수의 겔/전극 복합체가, 산성, 혹은 염기성의 관능기의 적어도 어느것인가 한쪽을 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔과, 이 고분자 겔에 내설된 전극으로 구성되어 있는 것으로 했기 때문에, 종래와 같이 만곡 변위하는 일없이, 예를 들면 생체 골격근과 같이 선방향의, 신장/수축이 가능해졌다.
따라서, 복수의 겔/전극 복합체의 체적 변화에 의해서 얻어지는 선방향의 신축을, 예를 들면 로봇의 관절(가동부) 등에 매우 적합하게 이용할 수 있었다.

Claims (10)

  1. 산성(酸性) 혹은 염기성(鹽基性)의 관능기(官能基)의 적어도 어느것인가 한쪽을 가지는 고분자(高分子)를 함유(含有)하는 고분자 겔과, 해당(當該) 고분자 겔에 내설(內設; within; 내측에 설치)된, 전기 화학적(電氣化學的)으로 수소의 흡장(吸藏; occlusion) 및 방출(放出; release)이 가능한 재료를 포함하는 전극으로 구성되어 이루어지는 겔/전극 복합체(複合體; composites)의 복수개(複數個; multiple)가, 전해질 수용액(電解質水溶液) 중에 배설(配設; install, place; 배치하고 설치)되어 이루어지고,
    상기 복수의 겔/전극 복합체의 상기 전극 사이에 전압이 인가(印加; apply)됨에 따라서 상기 겔/전극 복합체에서의 상기 고분자 겔 내부의 pH가 변화하고, 해당(當該) pH 변화에 따라서 상기 복수의 겔/전극 복합체가, 각각 체적 변화를 일으키도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 겔/전극 복합체를 구성하는 상기 전극의 재료가, 팔라듐, 혹은 팔라듐을 포함하는 합금인 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 겔/전극 복합체를 구성하는 상기 전극의 재료가, 팔라듐으로 피복(被 覆; coating)된 수소 흡장 합금인 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 겔/전극 복합체를 구성하는 상기 전극이, 코일 모양(狀), 또는 그물 모양(網狀)의 형상물(形狀物)인 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 겔/전극 복합체를 구성하는 상기 전극이, 입자 모양(粒子狀) 또는 섬유 모양(纖維狀)의 형상물이며, 상기 고분자 겔 내에 혼합, 분산되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 겔/전극 복합체를 구성하는 상기 전극이, 코일 모양, 또는 그물 모양의 형상물과, 입자 모양 또는 섬유 모양의 형상물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  7. 제1항에 있어서,
    산성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 상기 겔/전극 복합체와,
    염기성의 관능기를 가지는 고분자를 함유한 고분자 겔로 이루어지는 상기 겔 /전극 복합체를, 각각 하나 이상 구비(具備)하는 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 겔/전극 복합체를 구성하는 상기 고분자 겔이, 산성의 관능기를 가지는 고분자와,
    염기성의 관능기를 가지는 고분자와의 혼합물을 함유하는 것인 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 겔/전극 복합체가, 용기(容器) 내에 배설되어 이루어지고, 해당 용기의 양단(兩端)으로부터, 상기 전극이 취출(取出; extract, take out)되도록 이루어지고,
    상기 용기 내의 상기 겔/전극 복합체의 주위에는, 상기 전해질 수용액이 충전(充塡)되어 있는 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 용기가, 상기 복수의 겔/전극 복합체의 체적 변화에 추수(追隨; follow, track)하는 신축성(伸縮性)을 가지고 있는 것을 특징으로 하는 고분자 액추에이터.
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