WO2025178010A1 - 微細水粒子発生用高分子膜 - Google Patents

微細水粒子発生用高分子膜

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WO2025178010A1
WO2025178010A1 PCT/JP2025/005333 JP2025005333W WO2025178010A1 WO 2025178010 A1 WO2025178010 A1 WO 2025178010A1 JP 2025005333 W JP2025005333 W JP 2025005333W WO 2025178010 A1 WO2025178010 A1 WO 2025178010A1
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fine water
polymer membrane
pedot
core
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友紀 田端
隆行 森
慎介 井上
謡子 足立
修也 山本
かおり 木村
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Aisin Corp
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    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L65/00—Compositions of macromolecular compounds obtained by reactions forming a carbon-to-carbon link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers

Definitions

  • the present invention relates to a polymer membrane for generating fine water particles.
  • Patent documents 1 and 2 listed below propose one such technology for generating fine water particles using core-shell particles formed from poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and poly(styrenesulfonic acid).
  • Patent No. 7091692 Patent No. 7196923
  • the core-shell structured particles are generally spherical, and water particles flow through the flow paths formed between the multiple core-shell structures, generating fine water particles.
  • the flow paths formed between the multiple core-shell structured particles curve significantly along the outer periphery of the spherical particles, resulting in the problem of a small amount of fine water particles being generated.
  • the present invention was made to solve the above-mentioned problems in the past, and aims to reduce the curvature of the flow paths formed between multiple core-shell structured particles, thereby ensuring the amount of fine water particles generated.
  • one aspect of the present invention is a polymer membrane for generating fine water droplets, which comprises multiple particles with a core-shell structure having a rod-shaped core containing poly(3,4-ethylenedioxythiophene) and a shell containing poly(styrenesulfonic acid) covering the core, and flow paths formed between the multiple particles and extending in the direction of the long side of the core.
  • rod-shaped cores are used as the cores of the core-shell structured particles, so the flow paths formed between multiple particles are formed to extend in the direction of the long sides of the rod-shaped cores. This reduces the curvature of the flow paths formed between multiple core-shell structured particles, making it possible to ensure the amount of fine water particles generated.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a polymer membrane for generating fine water particles according to an embodiment.
  • 2 is a schematic diagram showing particles with a core-shell structure that constitute the polymer membrane for generating fine water droplets of FIG. 1.
  • FIG. 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 1 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 1 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 1 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 1 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 2 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 2 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 2 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Comparative Example Sample 1 in double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Comparative Example Sample 1 in double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Comparative Example Sample 1 in double logarithmic scale.
  • FIG. 18 is a diagram showing the slope of the Guinier plots of FIGS. 3 to 17 for each sample.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the specific shape including dimensions of Example Sample 2.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the specific shape including dimensions of Comparative Example Sample 1.
  • 1 is a schematic diagram showing a polymer film for generating fine water droplets formed by PEDOT/PSS particles containing spherical PEDOT.
  • FIG. 1 is a diagram showing the moisture absorption rate of Example Sample 1, Example Sample 2, and Comparative Example Sample 1.
  • 1 is a graph showing a small angle X-ray scattering profile. 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 4 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 4 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 4 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 4 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 5 in double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 5 in double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 5 in double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 5 in double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 6 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 6 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 6 on a double logarithmic scale.
  • 1 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Example Sample 6 on a double logarithmic scale.
  • 10 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Comparative Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • 10 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Comparative Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • 10 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Comparative Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • FIG. 10 is a graph plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector of Comparative Example Sample 3 on a double logarithmic scale.
  • FIG. 45 is a diagram showing the slope of the Guinier plots of FIGS. 3 to 13 and 25 to 44 for each sample.
  • 1 is a graph showing the slope of a Guinier plot for each PEDOT ratio of a sample when measured under measurement conditions of room temperature and low humidity.
  • 1 is a graph showing the slope of a Guinier plot for each PEDOT ratio of a sample when measured under measurement conditions of room temperature and high humidity.
  • 1 is a graph showing the slope of a Guinier plot for each PEDOT ratio of a sample when measured under high temperature and low humidity conditions.
  • FIG. 1 is a graph showing the slope of a Guinier plot for each PEDOT ratio of a sample when measured under high temperature and high humidity conditions.
  • FIG. 1 is a diagram showing the moisture absorption rate of each of Example Sample 1, Example Sample 2, Comparative Example Sample 1, and Comparative Example Sample 3.
  • a polymer membrane 10 for generating fine water particles that generates fine water particles (hereinafter referred to as fine water particles) with a particle size of several nanometers.
  • the polymer membrane 10 for generating fine water particles is formed in a sheet shape and is adhered to a thin plate-shaped substrate 12.
  • the substrate 12 is a conductive metal foil made of stainless steel, for example, from among conductive materials such as stainless steel or copper-based metals, carbon materials (carbon paper, graphite, etc.), conductive ceramic materials (e.g., ITO, etc.), and conductive resin materials (e.g., metal-deposited films, nano-silver coatings, CNT coatings, etc.).
  • the substrate 12 generates heat when electricity is passed through it.
  • the polymer film 10 for generating fine water droplets is formed by dispersing particles 20 having a core-shell structure in a solvent, applying the dispersion liquid containing the particles 20 to the outer surface of a substrate 12, and then drying.
  • the polymer film 10 for generating fine water droplets is manufactured using a manufacturing method that includes a coating process in which the dispersion liquid containing the particles 20 is applied to a conductive substrate 12, and a drying process in which the particles 20 applied to the substrate 12 are dried after the coating process.
  • a manufacturing method that includes a coating process in which the dispersion liquid containing the particles 20 is applied to a conductive substrate 12, and a drying process in which the particles 20 applied to the substrate 12 are dried after the coating process.
  • the solvent for the dispersion liquid is, for example, water.
  • the particles 20 transition from an emitting state to an adsorbing state as the temperature of the fine water particle generating polymer film 10 decreases toward room temperature, and when the substrate 12 is energized, the particles transition from an adsorbing state to an emitting state as the temperature of the fine water particle generating polymer film 10 increases from room temperature.
  • the particles 20 have a particle size of approximately 1 to 500 nanometers.
  • multiple particles 20 are closely packed on the outer surface of the substrate 12, forming the fine water particle generating polymer film 10.
  • the fine water particle generating polymer film 10 is formed so that the thickness (film thickness) of the multiple particles 20 stacked on the outer surface of the substrate 12 is 1 to 30 ⁇ m.
  • the particles 20 are formed from PEDOT/PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-poly(styrenesulfonic acid)).
  • particle 20 is composed of a core 22 and a shell 24.
  • the core 22 of particle 20 is crystalline and forms the skeleton of the particle, and is made of poly(3,4-ethylenedioxythiophene), i.e., PEDOT.
  • the shell 24 of particle 20 is amorphous and is made of poly(styrenesulfonic acid), i.e., PSS, a polymer material having sulfonic acid groups (-SO3H) 24a capable of hydrogen bonding, and covers the core 22.
  • the shape of particle 20 changes depending on the shape of core 22.
  • the shape of particle 20 with a core-shell structure can be considered a spheroid that depends on the shape of core 22.
  • the polymer membrane 10 for generating fine water particles increases the amount of water adsorbed by the shells 24 of the particles 20 over time, stabilizing at a saturated moisture absorption rate.
  • the polymer membrane 10 for generating fine water particles releases the moisture adsorbed by the shells 24 of the particles 20 in the form of water particles.
  • a polymer film 10 for generating fine water particles that contains particles 20 with this core-shell structure the speed at which moisture in the air is adsorbed in the adsorption state and the speed at which moisture is released into the air in the release state are faster than those of common moisture absorbents such as silica gel. Furthermore, in a polymer film 10 for generating fine water particles that contains particles 20 with a core-shell structure, the size of the water particles released in the release state is distributed in an extremely small particle size distribution range of approximately 1 nanometer to 40 nanometers, more specifically, 1 nanometer to 10 nanometers.
  • the polymer film 10 for generating fine water droplets has particles 20 made of PEDOT/PSS layered on a substrate 12.
  • the shells 24 of the particles 20 are layered in an aligned state in the polymer film 10 for generating fine water droplets, as shown in Figure 1.
  • the PSS that makes up the shell 24 of the particle 20 has numerous sulfonic acid groups (-SO3H) 24a, which are polar functional groups capable of hydrogen bonding, on the outer surface of the shell 24. Therefore, moisture contained in the air is adsorbed by hydrogen bonding to the sulfonic acid groups 24a that are in contact with the air.
  • nanometer-sized flow paths 30 are formed between the stacked particles 20 inside the fine water particle generating polymer membrane 10.
  • These nanochannels 30 contain a large number of sulfonic acid groups 24a, and moisture adsorbed on the surface of the fine water particle generating polymer membrane 10 moves rapidly along the sulfonic acid groups 24a present in the nanochannels 30 into the interior of the fine water particle generating polymer membrane 10.
  • moisture adsorbed on the surface of the fine water particle generating polymer membrane 10 moves through the nanochannels 30 into the interior of the fine water particle generating polymer membrane 10.
  • the moisture adsorbed on the surface of the polymer membrane 10 for generating fine water particles moves at high speed into the interior of the polymer membrane 10 for generating fine water particles due to the difference in moisture concentration, allowing large amounts of moisture to be adsorbed and retained from the air at high speed.
  • the moisture held inside the fine water particle generating polymer membrane 10 moves at high speed to the surface of the fine water particle generating polymer membrane 10 due to the difference in moisture concentration, and the fine water particle generating polymer membrane 10 can release large amounts of moisture into the air at high speed. Furthermore, even when the humidity of the outside air is high, by passing electricity through the substrate 12, the temperature of the polymer film 10 for generating fine water particles can be raised, allowing the polymer film 10 for generating fine water particles to release large amounts of moisture into the air at a high speed.
  • the particles 20 with a core-shell structure are PEDOT/PSS, with PEDOT in the core and PSS in the shell 24.
  • the PSS has sulfonic acid groups 24a, which are hydrophilic groups, and are distributed in large numbers on the outer surface and inside of the shell 24. Because the polymer membrane 10 for generating fine water particles is formed by stacking particles 20 with a core-shell structure, nanochannels 30 with a flow path width of several nanometers exist between adjacent particles 20, and large numbers of sulfonic acid groups 24a are distributed inside the nanochannels 30.
  • the reason why the water particles (moisture) emitted from the polymer membrane 10 for generating fine water particles become smaller is due to the process in which multiple water molecules gather together to form the water particles. For example, if there are substances such as ions that can serve as nuclei for water particles immediately after the water molecules are emitted from the nozzle, the water molecules will gather around the ions, forming relatively large water particle diameters. However, when the polymer membrane 10 for generating fine water particles is used, there is no source of substances such as ions that can serve as nuclei for water particles.
  • the water molecules are less likely to gather together even after the water molecules present in the nanochannels 30 are ejected from the surface of the polymer membrane 10 for generating fine water particles by thermal energy, allowing the water particles to maintain a relatively small diameter.
  • the moisture adsorbed on the surface of the fine water particle generating polymer membrane 10 moves through the nanochannels 30 into the interior of the fine water particle generating polymer membrane 10. This allows the moisture adsorbed on the surface of the fine water particle generating polymer membrane 10 to be retained inside the fine water particle generating polymer membrane 10.
  • the fine water particle generating polymer membrane 10 when the substrate 12 is energized and the temperature of the fine water particle generating polymer membrane 10 rises, the moisture retained inside the fine water particle generating polymer membrane 10 moves through the nanochannels 30 to the surface of the fine water particle generating polymer membrane 10. This allows the moisture retained inside the fine water particle generating polymer membrane 10 to be released into the air as fine particles on the surface of the fine water particle generating polymer membrane 10.
  • the core 22 of the PEDOT/PSS particles 20 with a core-shell structure that defines the nanochannels 30 is made rod-shaped, which makes up the PEDOT.
  • the weight ratio of ethylenedioxythiophene (EDOT), a PEDOT monomer, to PSS in the PEDOT/PSS particles 20 is set to greater than 1:3 and equal to or less than 1:8. Furthermore, the weight ratio of ethylenedioxythiophene (EDOT), a PEDOT monomer, to PSS is set to greater than 1:3 and equal to or less than 1:7.
  • Example Samples 1 to 6 and Comparative Samples 1 to 3 were performed on Example Samples 1 to 6 and Comparative Samples 1 to 3 to create Guinier plots and evaluate the shape of the core 22.
  • a polymer film for generating fine water particles was formed on a silicon wafer using PEDOT/PSS particles 20 in which the weight ratio of EDOT to PSS was 1:4.
  • a polymer film for generating fine water particles was formed on a silicon wafer using PEDOT/PSS particles 20 in which the weight ratio of EDOT to PSS was 1:6.
  • sample 3 a polymer film for generating fine water particles was formed on a PET film using PEDOT/PSS particles 20 in which the weight ratio of EDOT to PSS was 1:4.
  • sample 4 a polymer film for generating fine water particles was formed on a PET film using PEDOT/PSS particles 20 in which the weight ratio of EDOT to PSS was 1:5.
  • a polymer film for generating fine water particles was formed on a PET film using PEDOT/PSS particles 20 in which the weight ratio of EDOT to PSS was 1:7.
  • a polymer film for generating fine water particles was formed on a PET film using PEDOT/PSS particles 20 in which the weight ratio of EDOT to PSS was 1:8.
  • a polymer membrane for generating fine water particles was formed on a silicon wafer using PEDOT/PSS particles 20 with a weight ratio of EDOT to PSS of 1:2.5.
  • a commercially available Nafion (registered trademark) (NR211 (25 ⁇ m thick) solution-cast membrane) was used.
  • a polymer membrane for generating fine water particles was formed on a PET film using PEDOT/PSS particles 20 with a weight ratio of EDOT to PSS of 1:3.
  • Scattered radiation measurements for each sample were performed at beamline BL8S3 of the Aichi Synchrotron Light Center, a public interest incorporated foundation for science and technology, using a two-dimensional semiconductor detector (PILATUS 2M) and an automatic reading imaging plate detector (R-AXIS IV) manufactured by DECTRIS, under conditions of an X-ray energy of 13.9 keV (wavelength 0.92 ⁇ ) and a camera length of 4 m.
  • Scattered radiation measurements for example samples 1 and 2 and comparative example samples 1 and 2 were performed using a two-dimensional semiconductor detector (PILATUS 2M), while scattered radiation measurements for example samples 3-6 and comparative example sample 3 were performed using an automatic reading imaging plate detector (R-AXIS IV).
  • Example Samples 1 and 2 and Comparative Samples 1 and 2 scattered radiation measurements were performed under the following measurement conditions: temperature 30°C and humidity 11%, temperature 30°C and humidity 74%, temperature 70°C and humidity 11%, and temperature 70°C and humidity 74%, and for Example Samples 3 to 6 and Comparative Sample 3, scattered radiation measurements were performed under the following measurement conditions: temperature 25°C and humidity 11%, temperature 25°C and humidity 63%, temperature 68°C and humidity 12%, and temperature 68°C and humidity 56%. Then, the small-angle X-ray scattering profile shown in FIG. 24 was created.
  • the measurement conditions of 30°C temperature and 11% humidity and 25°C temperature and 11% humidity are referred to as “room temperature and low humidity,” while the measurement conditions of 30°C temperature and 74% humidity and 25°C temperature and 63% humidity are referred to as “room temperature and high humidity,” while the measurement conditions of 70°C temperature and 11% humidity and 68°C temperature and 12% humidity are referred to as “high temperature and low humidity,” and the measurement conditions of 70°C temperature and 74% humidity and 68°C temperature and 56% humidity are referred to as “high temperature and high humidity.”
  • the relationship between the scattering intensity and scattering vector in the shape-dependent region between the Guinier region and the Polode region was then plotted logarithmically from the obtained scattering diffraction data, and the slope of the shape-dependent region was determined.
  • Graphs plotting the relationship between scattering intensity and scattering vector are shown in Figures 3 to 17 and 25 to 44. Furthermore, the slope of the shape-dependent region (slope in the scattering intensity range of 0.15 to 0.3) for each of Example Samples 1 and 2 and Comparative Samples 1 and 2, or the so-called Guinier plot slope, is shown in Figure 18, and the slope of the shape-dependent region (slope in the scattering intensity range of 0.15 to 0.3) for each of Example Samples 1 to 6 and Comparative Samples 1 and 3, or the so-called Guinier plot slope, is shown in Figure 45.
  • Example Sample 1 the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was -1.164 to -0.918, and for Example Sample 2, the slope of the Guinier plot under each of the three measurement conditions was -1.262 to -0.518. Note that for Example Sample 2, the slope of the Guinier plot could not be calculated under the measurement conditions of a temperature of 70°C and humidity of 11%.
  • the slope of the Guinier plot could be calculated under three of the four measurement conditions for Example Sample 2, but could not be calculated under only one of the four measurement conditions, it can be inferred that there was not a problem with Example Sample 2, but rather a problem with the measurement itself, such as the inability to properly perform scattered radiation measurement under the measurement conditions of a temperature of 70°C and humidity of 11%. Furthermore, for comparative sample 1, the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was -3.265 to -2.276, and for comparative sample 2, the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was -3.381 to -1.864.
  • the slope of the Guinier plot indicates the shape of the object to be measured, and indicates the shape of PEDOT, which is the core 22 of the particle 20 to be measured.
  • a slope of the Guinier plot of approximately -1 indicates a rod shape. Therefore, the shape of PEDOT in Example Sample 1 is rod-shaped under each of the four measurement conditions. Furthermore, the shape of PEDOT in Example Sample 2 is rod-shaped under each of the three measurement conditions. As mentioned above, it can be inferred that there was not a problem with Example Sample 2, but rather a problem with the measurement itself, such as the inability to properly perform scattered radiation measurement under the measurement conditions of Example Sample 2, which was a temperature of 70°C and humidity of 11%, and therefore it can be said that the shape of PEDOT in Example Samples 1 and 2 is rod-shaped.
  • a slope of approximately -2 in the Guinier plot indicates a disk or Gaussian coil shape
  • a slope of approximately -4 indicates a spherical shape. Therefore, the shape of the PEDOT in Comparative Sample 1 was disk or Gaussian coil shape under each of the three measurement conditions, and spherical under one measurement condition. Furthermore, the shape of the PEDOT in Comparative Sample 2 was disk or Gaussian coil shape under each of the three measurement conditions, and spherical under one measurement condition.
  • Comparative Sample 2 is a polymer membrane formed from commercially available Nafion, and the actual shape of the internal structure of Nafion is known to be close to a disk, Gaussian coil, or sphere. Therefore, the shape indicated by the slope of the Guinier plot for Comparative Sample 2 is the same as the actual shape of Comparative Sample 2. Therefore, it can be said that the shape indicated by the slope of the Guinier plot indicates the actual shape of each sample.
  • a bar shape with the dimensions shown in Figure 19 is calculated as the specific shape of Example Sample 1 at a temperature of 30°C and humidity of 74%.
  • a bar shape with the dimensions shown in Figure 20 is calculated as the specific shape of Example Sample 2 at a temperature of 30°C and humidity of 74%.
  • a disk shape with the dimensions shown in Figure 21 is calculated as the specific shape of Comparative Example Sample 1 at a temperature of 30°C and humidity of 74%.
  • the PEDOT in Example Sample 1 and Example Sample 2 is rod-shaped, but not rod-shaped in Comparative Example Sample 1 and Comparative Example Sample 2.
  • EDOT ethylenedioxythiophene
  • the PEDOT will become rod-shaped.
  • the PEDOT will become rod-shaped.
  • the minimum value of the Guinier plot slope for Comparative Example Sample 2 (a polymer membrane formed from commercially available Nafion) is -1.864, and the actual shape of Comparative Example Sample 2 is a disk or Gaussian coil shape.
  • a Guinier plot slope of around -1 indicates a rod shape. Therefore, a Guinier plot slope greater than -1.8 indicates that the PEDOT has a rod shape. In other words, by increasing the weight ratio of EDOT to PSS beyond 1:3, the Guinier plot slope becomes greater than -1.8, and the PEDOT becomes rod-shaped.
  • the rod-shaped PEDOT core 22 is coated with PSS shell 24, as shown in Figure 2, and the particle 20 becomes a spheroid.
  • the polymer film 10 for generating fine water droplets which is formed by closely stacking multiple such spheroidal particles 20, the multiple particles 20 are arranged so as to extend in the vertical direction, as shown in Figure 1, and nanochannels 30 are formed between the multiple particles 20.
  • PEDOT/PSS particles 20 When the PEDOT/PSS particles 20 are dispersed in water, they become a solution in which the PEDOT/PSS is dispersed as colloids (hereinafter referred to as "PEDOT/PSS dispersion").
  • PEDOT/PSS dispersion When this PEDOT/PSS dispersion is applied to a metal plate such as stainless steel and dried to form a film, the colloids dispersed in the water aggregate as the water evaporates, forming a higher-order structure in which a crystalline PEDOT core 22 is covered by a hydrophilic PSS shell 24.
  • the colloids dispersed in water undergo movements such as rotation and translation, but as the water evaporates, they are thought to spontaneously orient in a predetermined direction due to the anisotropy of the colloid's shape. Therefore, in the polymer film 10 for generating fine water droplets, multiple particles 20 are arranged so that they extend in the vertical direction, as shown in Figure 1.
  • the nanochannels 30 formed between the multiple particles 20 are generally linear, extending in the vertical direction, i.e., in the direction of the longer sides of the spheroidal particles 20.
  • the PEDOT that forms the core 22 of the particles 20 is rod-shaped and is contained within the particles 20 along the longer sides of the particles 20.
  • the nanochannels 30 are generally linear, extending in the direction of the longer sides of the rod-shaped PEDOT that forms the core 22.
  • the "linear" here does not only refer to a straight line, but also includes a zigzag shape of straight lines extending in the same direction. Furthermore, a shape that is slightly curved and extends in the same direction is also included in the linear shape.
  • nanochannels 30 are formed between the spheroidal particles 20 containing rod-shaped PEDOT cores 22, extending in the direction of the long sides of the rod-shaped PEDOT, i.e., in the direction of the long sides of the spheroidal particles 20, thereby ensuring the flow of moisture through the nanochannels 30.
  • particles 52 have a core-shell structure containing spherical PEDOT as the core 50, and when the spherical PEDOT is coated with PSS, which forms the shell 54, the particles become spherical.
  • a polymer film 60 for generating fine water particles is then formed on a substrate 12 using the core-shell PEDOT/PSS particles 52.
  • nanochannels 70 are formed between multiple spherical particles 52, and water molecules flow through the nanochannels 70.
  • water flows along the outer surfaces of the spherical particles, so the amount of water flowing per unit time is small.
  • water flowing per unit time is small.
  • nanochannels 30 are formed between spheroidal particles 20 containing rod-shaped PEDOT cores 22, extending in the direction of the long sides of the rod-shaped PEDOT, i.e., in the direction of the long sides of the spheroidal particles 20. Therefore, the nanochannels 30 in the polymer film 10 for generating fine water particles have a more linear shape than the nanochannels 70 in the polymer film 60 for generating fine water particles. In other words, the nanochannels 30 in the polymer film 10 for generating fine water particles have a less curved shape than the nanochannels 70 in the polymer film 60 for generating fine water particles.
  • the amount of water flowing through the nanochannels 30 per unit time it is possible to increase the rate at which water is absorbed by the polymer film 10 for generating fine water particles.
  • the moisture absorption rate of the polymer membrane 10 for generating fine water droplets is described below.
  • Test pieces for Example Sample 1, Example Sample 2, and Comparative Sample 1 were exposed to a constant temperature and humidity environment for a set period of time, and the weights of the test pieces were measured using a differential thermal/thermogravimetric simultaneous analyzer (TG-DTA SE, manufactured by NETZSCH). The moisture absorption rate was calculated by measuring the weights of the test pieces using a differential thermal/thermogravimetric simultaneous analyzer. Specifically, test pieces for Example Sample 1, Example Sample 2, and Comparative Sample 1 were left in an oven-dry state at 70°C with nitrogen introduced until the weight of each test piece stabilized. The weight of the test piece in the oven-dry state was then set as the zero point, and the test piece was controlled to a temperature of 30°C and humidity of 10%.
  • TG-DTA SE differential thermal/thermogravimetric simultaneous analyzer
  • Example Sample 1 The moisture absorption rates calculated in this manner for Example Sample 1, Example Sample 2, and Comparative Example Sample 1 at each humidity level are shown in Figure 23. As can be seen from Figure 23, the moisture absorption rates of Example Sample 1 and Example Sample 2 are clearly faster than that of Comparative Example Sample 1. This clearly shows that by making the PEDOT core 22 rod-shaped, the moisture absorption rate of the polymer film 10 for generating fine water particles becomes approximately 2.6 to 4.6 times faster.
  • Example Sample 1 the gradient of the Guinier plot for each of the four measurement conditions for Example Sample 1 is ⁇ 1.164 to ⁇ 0.918, and the gradient of the Guinier plot for each of the three measurement conditions for Example Sample 2 is ⁇ 1.262 to ⁇ 0.518. Note that the calculation results for Example Samples 1 and 2 in FIG. 45 are the same as the calculation results for Example Samples 1 and 2 in FIG.
  • the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was ⁇ 2.159 to ⁇ 1.197, for example sample 4, the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was ⁇ 1.441 to ⁇ 1.065, for example sample 5, the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was ⁇ 1.13 to ⁇ 0.957, and for example sample 6, the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was ⁇ 2.053 to ⁇ 0.952.
  • the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was ⁇ 3.265 to ⁇ 2.276, and for Comparative Sample 2, the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was ⁇ 3.381 to ⁇ 1.864.
  • the calculation results for Comparative Samples 1 and 2 in FIG. 45 are the same as the calculation results for Example Samples 1 and 2 in FIG. 18.
  • the slope of the Guinier plot under each of the four measurement conditions was ⁇ 3.278 to ⁇ 1.736.
  • the slopes of the Guinier plots of Example Samples 1 to 6 are all greater than ⁇ 1.8, while the slope of the Guinier plot of Comparative Example Sample 1 (PEDOT ratio of 0.4) is less than ⁇ 1.8.
  • the slope of the Guinier plot of Comparative Example Sample 3 is slightly greater than ⁇ 1.8, but is approximately ⁇ 1.8.
  • the slope of the Guinier plot for Example Samples 1 to 6 (PEDOT ratio 0.125 to 0.25) is generally greater than -1.8, while the slope of the Guinier plot for Comparative Samples 1 and 3 (PEDOT ratio 0.33 to 0.4) is generally less than -1.8.
  • the slope of the Guinier plot becomes greater than -1.8.
  • the slope of the Guinier plot becomes greater than -1.8.
  • Comparative Sample 3 has the same shape as Comparative Sample 1, which is presumed to be a disk or Gaussian coil shape.
  • EDOT and PSS which are PEDOT monomers in Comparative Sample 3
  • the moisture absorption rate can be increased, as in Example Samples 1 and 2. That is, by increasing the weight ratio of EDOT, which is a PEDOT monomer, to PSS, to more than 1:3, the PEDOT core 22 becomes rod-shaped, and the slope of the Guinier plot becomes greater than ⁇ 1.8.
  • the polymer film 10 for generating fine water particles comprises a plurality of particles 20 with a core-shell structure, each having a rod-shaped core 22 containing PEDOT and a shell 24 containing PSS that covers the core 22, and nanochannels 30 formed between the plurality of particles 20 so as to extend in the direction of the long sides of the cores 22.
  • This makes it possible to reduce the curvature of the nanochannels 30 through which water flows, thereby enabling the polymer film 10 for generating fine water particles to have a higher moisture absorption rate.
  • the increased moisture absorption rate of the polymer film 10 for generating fine water particles makes it possible to generate a larger number of fine water particles, thereby ensuring the amount of fine water particles generated.
  • the slope of the Guinier plot obtained from small-angle X-ray scattering of the core 22 is greater than ⁇ 1.8, which makes it possible to form the PEDOT core 22 into a rod shape, thereby reducing the curvature of the nanochannel 30.
  • the particle 20 containing the rod-shaped PEDOT core 22 is a spheroid, and the nanochannel 30 is formed to extend in the direction of the long side of the spheroid particle 20. This allows the curvature of the nanochannel 30 to be reduced.
  • the weight ratio of EDOT, which is a PEDOT monomer, to PSS is set to be greater than 1:3 and equal to or less than 1:8.
  • the weight ratio of EDOT, which is a PEDOT monomer, to PSS is set to be greater than 1:3 and equal to or less than 1:7.
  • the substrate 12 serves as a temperature regulator for the fine water particle generating polymer film 10, repeatedly lowering and raising the temperature of the fine water particle generating polymer film 10, thereby repeatedly absorbing moisture and releasing fine water particles by the fine water particle generating polymer film 10.
  • the increased moisture absorption rate of the fine water particle generating polymer film 10 increases the number of times the fine water particle generating polymer film 10 releases fine water particles within a certain period of time, allowing the release of fine water particles to be repeated at a high frequency.
  • the polymer membrane 10 for generating fine water particles is formed on a substrate 12, and adsorption and release of moisture occurs depending on the state of current passing through the substrate 12.
  • adsorption and release of moisture may occur only in the polymer membrane 10 for generating fine water particles.
  • the polymer membrane 10 for generating fine water particles may adsorb moisture when the amount of moisture in the air is high, and may release moisture when the amount of moisture in the air is low.

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Abstract

微細水粒子発生用高分子膜１０は、ＰＥＤＯＴを含む棒形状のコア２２と、そのコア２２を被覆するＰＳＳを含むシェル２４とを有するコアシェル構造の複数の粒子２０と、それら複数の粒子２０の間にコア２２の長辺方向に延びるように形成されたナノチャンネル３０とを備える。

Description

微細水粒子発生用高分子膜
　本発明は、微細水粒子を発生させる微細水粒子発生用高分子膜に関する。
　従来より美容或いは医療等の用途において、微細水粒子を発生させる技術について提案されている。そのような技術の一例として、例えば下記特許文献１及び２に、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホン酸）とにより形成されるコアシェル構造の粒子を用いて、微細水粒子を発生させる技術について提案されている。
特許第７０９１６９２号 特許第７１９６９２３号
　上記特許文献１及び２の技術では、コアシェル構造の粒子が概して球形状であり、複数のコアシェル構造の間に形成された流路を水粒子が流れることで、微細水粒子を発生させている。しかしながら、コアシェル構造の粒子が概して球形状である場合には、複数のコアシェル構造の粒子の間に形成された流路は、球形状の粒子の外周面に沿って大きく湾曲するため、発生する微細水粒子の量が少ないといった問題がある。
　本発明は前記従来における問題点を解消するためになされたものであり、複数のコアシェル構造の粒子の間に形成される流路の湾曲を少なくし、発生する微細水粒子の量を担保することを目的とする。
　前記目的を達成するため本発明の一態様である微細水粒子発生用高分子膜は、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）を含む棒形状のコアと、前記コアを被覆するポリ（スチレンスルホン酸）を含むシェルとを有するコアシェル構造の複数の粒子と、前記複数の粒子の間に前記コアの長辺方向に延びるように形成された流路と、を備える。
　前記構成を有する微細水粒子発生用高分子膜によれば、コアシェル構造の粒子のコアとして、棒形状のコアが採用されることで、複数の粒子の間に形成される流路が、棒形状のコアの長辺方向に延びるように形成される。これにより、複数のコアシェル構造の粒子の間に形成される流路の湾曲を少なくし、発生する微細水粒子の量を担保することが可能となる。
実施形態に係る微細水粒子発生用高分子膜を示す概略図である。 図１の微細水粒子発生用高分子膜を構成するコアシェル構造の粒子を示す概略図である。 実施例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル２の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル２の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル２の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル１の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル２の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル２の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル２の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル２の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 図３～図１７のギニエプロットの傾きをサンプル毎に示す図である。 実施例サンプル１の寸法を含む具体的な形状を示す概略図である。 実施例サンプル２の寸法を含む具体的な形状を示す概略図である。 比較例サンプル１の寸法を含む具体的な形状を示す概略図である。 球形状のＰＥＤＯＴを含むＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの粒子により形成された微細水粒子発生用高分子膜を示す概略図である。 実施例サンプル１、実施例サンプル２、比較例サンプル１の各々の吸湿速度を示す図である。 小角Ｘ線散乱プロファイルを示すグラフである。 実施例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル４の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル４の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル４の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル４の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル５の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル５の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル５の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル５の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル６の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル６の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル６の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 実施例サンプル６の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 比較例サンプル３の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフである。 図３～図１３及び図２５～図４４のギニエプロットの傾きをサンプル毎に示す図である。 常温低湿の測定条件で測定した際のギニエプロットの傾きをサンプルのＰＥＤＯＴ比率毎に示すグラフである。 常温高湿の測定条件で測定した際のギニエプロットの傾きをサンプルのＰＥＤＯＴ比率毎に示すグラフである。 高温低湿の測定条件で測定した際のギニエプロットの傾きをサンプルのＰＥＤＯＴ比率毎に示すグラフである。 高温高湿の測定条件で測定した際のギニエプロットの傾きをサンプルのＰＥＤＯＴ比率毎に示すグラフである。 実施例サンプル１、実施例サンプル２、比較例サンプル１、比較例サンプル３の各々の吸湿速度を示す図である。
　以下、本発明に係る微細水粒子発生用高分子膜について特に粒径が数ナノメートルの微細な水粒子（以下、微細水粒子という）を発生させる微細水粒子発生用高分子膜１０に具体化した実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
　微細水粒子発生用高分子膜１０は、図１に示すように、シート形状に形成されており、薄板形状の基材１２に密着している。基材１２は、導電性材料である、ステンレス系金属又は銅系金属の金属材料、炭素材料（カーボンペーパ、黒鉛等）、導電性セラミックス材料（例えば、ＩＴＯ等）、及び、導電性樹脂材料（例えば、金属蒸着されたフィルム、ナノ銀コーティング、ＣＮＴコーティング等）のうちの、例えば、ステンレス系金属であるステンレス鋼からなる金属箔であり、導電性を有する。基材１２は、通電されることによって発熱する。
　微細水粒子発生用高分子膜１０は、コアシェル構造を有する粒子２０を溶媒に分散させ、粒子２０を分散させた分散液を基材１２の外表面に塗布し、その後、乾燥させることによって形成される。つまり、微細水粒子発生用高分子膜１０は、粒子２０を分散させた分散液を導電性を有する基材１２に塗布する塗布工程と、塗布工程の後、基材１２に塗布した粒子２０を乾燥させる乾燥工程と、を経る製造方法によって製造される。この製造方法により、図１にて概念的に示すように、複数の粒子２０は、ある程度の規則性を有して最密構造的に複数段積層されることで、シート形状（膜形状）に形成される。なお、分散液の溶媒は、例えば、水である。
　粒子２０は、基材１２の非通電状態において微細水粒子発生用高分子膜１０の温度が常温に向け低下するにつれて放出状態から吸着状態に遷移し、基材１２の通電状態において微細水粒子発生用高分子膜１０の温度が常温から上昇するにつれて吸着状態から放出状態に遷移する。本実施形態における粒子２０は、その粒径が１ナノメートルから５００ナノメートル程度に設定されている。これにより、複数の粒子２０は、基材１２の外表面に対して最密的に積層し、微細水粒子発生用高分子膜１０を形成する。微細水粒子発生用高分子膜１０は、基材１２の外表面に複数の粒子２０が積層された際の厚み（膜厚）が、１～３０μｍとなるように形成される。本実施形態における粒子２０は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）－ポリ（スチレンスルホン酸））から形成される。
　粒子２０は、図２に示すように、コア２２とシェル２４とから構成される。粒子２０のコア２２は結晶性で、粒子の骨格を形成するものであり、ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）即ちＰＥＤＯＴから形成される。粒子２０のシェル２４は非晶質であり、水素結合可能なスルホン酸基（－ＳＯ３Ｈ）２４ａを有する高分子材料としてのポリ（スチレンスルホン酸）即ちＰＳＳから形成されて、コア２２を被覆するものである。つまり、粒子２０の形状はコア２２の形状に応じて変化する。このため、コアシェル構造の粒子２０の形状はコア２２の形状に依存した回転楕円体とみなせる。
　このような構造において微細水粒子発生用高分子膜１０は、基材１２が非通電状態である場合、時間が経過することに伴って粒子２０のシェル２４による水の吸着量が増加して飽和吸湿率の状態で安定する。一方、微細水粒子発生用高分子膜１０は、基材１２が通電されて、粒子２０の温度が上昇するにつれて、粒子２０のシェル２４に吸着している水分を水粒子の状態で放出する。
　このコアシェル構造の粒子２０を含んで構成される微細水粒子発生用高分子膜１０では、吸着状態における空気中の水分の吸着スピード、及び、放出状態における空気中への水分の放出スピードがシリカゲル等の一般的な吸湿剤と比べて速くなる。又、コアシェル構造を有する粒子２０を含んで構成される微細水粒子発生用高分子膜１０では、放出状態において放出する水分の水粒子のサイズが、１ナノメートルから４０ナノメートル程度、より詳しくは、１ナノメートルから１０ナノメートルの非常に小さい粒径分布範囲に分布する。
　具体的には、まず、水分の吸着スピード及び放出スピードの速さから説明する。微細水粒子発生用高分子膜１０は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳから形成される粒子２０が基材１２上に積層されている。この場合、粒子２０のシェル２４は、図１に示すように、微細水粒子発生用高分子膜１０において整列された状態で積層される。また、粒子２０のシェル２４を構成するＰＳＳは、図２に示すように、水素結合可能な極性官能基であるスルホン酸基（－ＳＯ３Ｈ）２４ａをシェル２４の外周面に数多く有している。このため、空気に触れているスルホン酸基２４ａには、空気に含まれる水分が水素結合により吸着する。
　この際、微細水粒子発生用高分子膜１０の表面における水分量が多く、且つ、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部における水分量が少ない場合、粒子２０のシェル２４は、水分濃度差を駆動源として、吸着した水分を微細水粒子発生用高分子膜１０の表面から微細水粒子発生用高分子膜１０の内部に向けて移動させようとする。また、図１にて太い矢印により示すように、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部においては、積層された複数の粒子２０の間にナノメートルサイズの流路３０（以下、「ナノチャンネル３０」と記載する）が形成される。このナノチャンネル３０には、スルホン酸基２４ａが多く分布しており、微細水粒子発生用高分子膜１０の表面にて吸着された水分は、ナノチャンネル３０に存在するスルホン酸基２４ａを伝って高速で微細水粒子発生用高分子膜１０の内部に移動する。つまり、微細水粒子発生用高分子膜１０の表面にて吸着された水分は、ナノチャンネル３０を通って微細水粒子発生用高分子膜１０の内部に移動する。これにより、微細水粒子発生用高分子膜１０の表面にて吸着された水分は、水分濃度差により微細水粒子発生用高分子膜１０の内部に高速で移動し、大量の水分を速い速度で空気から吸着して保持することができる。
　また、このように、水分濃度差を駆動源として水分が移動するため、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部における水分量が多く、且つ、微細水粒子発生用高分子膜１０の表面における水分量が少ない場合、即ち、空気が乾燥している場合には、上述した吸着時とは逆に、ナノチャンネル３０に存在するスルホン酸基２４ａを伝うことにより、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部から微細水粒子発生用高分子膜１０の表面に向けて、内部で保持された水分が高速で移動する。つまり、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部で保持された水分は、ナノチャンネル３０を通って微細水粒子発生用高分子膜１０の表面に移動する。これにより、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部で保持された水分は水分濃度差により微細水粒子発生用高分子膜１０の表面に高速で移動し、微細水粒子発生用高分子膜１０は大量の水分を速い速度で空気に放出することができる。また、外部の空気の湿度が高い場合でも、基材１２に通電することにより微細水粒子発生用高分子膜１０の温度を上昇させることで、微細水粒子発生用高分子膜１０は大量の水分を速い速度で空気中に放出することができる 。
　次に、放出状態において微細水粒子発生用高分子膜１０から放出される水分の水粒子のサイズが小さいことを説明する。上述したように、コアシェル構造を有する粒子２０は、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳであり、コアにＰＥＤＯＴ、シェル２４にＰＳＳが存在している。ＰＳＳは、親水基であるスルホン酸基２４ａを有しており、シェル２４の外表面及び内部に多数分布している。微細水粒子発生用高分子膜１０はコアシェル構造を有する粒子２０が積層されて形成されているため、隣接する複数の粒子２０の間には流路幅が数ナノメートルのナノチャンネル３０が存在し、ナノチャンネル３０の内部にはスルホン酸基２４ａが多数分布している。
　従って、ナノチャンネル３０の内部には、スルホン酸基２４ａに結合した水分子に対して更に水和した数ナノメートルの水クラスタが多数存在する。
　そして、放湿時、数ナノサイズの水粒子が放出される理由は、基材１２が通電されると、微細水粒子発生用高分子膜１０の温度が上昇して水粒子に熱エネルギーが供給される。これにより、微細水粒子発生用高分子膜１０において、水粒子の運動性が増加し、ナノチャンネル３０に存在している水クラスタが、ナノチャンネル３０に対応して微細水粒子発生用高分子膜１０の表面に多数存在する噴出孔から飛び出すためである。
　なお、微細水粒子発生用高分子膜１０から放出される水粒子（水分）の水粒子径が小さくなるのは、複数の水分子が集まって水粒子が形成される過程に特徴があると考えられる。例えば、噴出孔から水分子が放出された直後においてイオン等の水粒子の核となり得る物質が存在する場合では、イオン等を核に水分子が集まって水粒子が比較的大きな水粒子径を形成すると考えられる。しかしながら、微細水粒子発生用高分子膜１０を用いた場合には、イオン等の水粒子の核となる物質の発生源は無い。このため、微細水粒子発生用高分子膜１０においては、ナノチャンネル３０に存在している水分子が熱エネルギーによって微細水粒子発生用高分子膜１０の表面から飛び出した後も水分子が集まりにくく、比較的小さな水粒子径を維持し得ると考えることが合理的である。
　このように、微細水粒子発生用高分子膜１０では、基材１２が非通電状態となり、微細水粒子発生用高分子膜１０の温度が低下するにつれて、微細水粒子発生用高分子膜１０の表面にて吸着された水分が、ナノチャンネル３０を通って微細水粒子発生用高分子膜１０の内部に移動する。これにより、微細水粒子発生用高分子膜１０の表面にて吸着された水分を、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部で保持することができる。一方、微細水粒子発生用高分子膜１０では、基材１２が通電状態とされ、微細水粒子発生用高分子膜１０の温度が上昇するにつれて、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部で保持された水分は、ナノチャンネル３０を通って微細水粒子発生用高分子膜１０の表面に移動する。これにより、微細水粒子発生用高分子膜１０の内部で保持された水分を微細水粒子発生用高分子膜１０の表面において微細粒子として空気に放出することができる。
　このように、微細水粒子発生用高分子膜１０ではナノチャンネル３０を介して水分が微細水粒子発生用高分子膜１０の表面と微細水粒子発生用高分子膜１０の内部との間で流れることから、ナノチャンネル３０での水分の流れを担保するべく、ナノチャンネル３０を区画するコアシェル構造の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにおいて、コア２２であるＰＥＤＯＴが棒形状とされている。
　詳しくは、粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、ＰＥＤＯＴのモノマーであるエチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）とＰＳＳとの重量比が１：３より大きく１：８以下に設定される。さらに言えば、ＰＥＤＯＴのモノマーであるエチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）とＰＳＳとの重量比が１：３より大きく１：７以下に設定される。このように、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が設定されることで、コアシェル構造の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにおいて、コア２２であるＰＥＤＯＴが棒形状となる。
　具体的には、実施例サンプル１～６および比較例サンプル１～３について、Ｘ線小角散乱測定を行ってギニエプロットを作成し、コア２２の形状を評価した。
　実施例サンプル１として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：４の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をシリコンウエハ上に形成した。また、実施例サンプル２として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：６の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をシリコンウエハ上に形成した。また、実施例サンプル３として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：４の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をＰＥＴフィルム上に形成した。また、実施例サンプル４として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：５の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をＰＥＴフィルム上に形成した。また、実施例サンプル５として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：７の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をＰＥＴフィルム上に形成した。また、実施例サンプル６として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：８の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をＰＥＴフィルム上に形成した。
　また、比較例サンプル１として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：２．５の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をシリコンウエハ上に形成した。また、比較例サンプル２として、市販品のＮａｆｉｏｎ（登録商標）（ＮＲ２１１（２５μｍ厚）溶液キャスト膜）を採用した。また、比較例サンプル３として、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：３の粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜をＰＥＴフィルム上に形成した。
　サンプルの各々の散乱線測定は、公益財団法人科学技術交流財団あいちシンクロトロン光センターのビームラインＢＬ８Ｓ３において、Ｘ線のエネルギー１３．９ｋｅＶ（波長０．９２Å）、カメラ長４ｍの条件で、ＤＥＣＴＲＩＳ社製の二次元半導体検出器（ＰＩＬＡＴＵＳ　２Ｍ）および自動読取イメージングプレート検出器（Ｒ－ＡＸＩＳ　ＩＶ）を用いて実施した。なお、実施例サンプル１，２及び比較例サンプル１，２の各々の散乱線測定は、二次元半導体検出器（ＰＩＬＡＴＵＳ　２Ｍ）を用いて実施し、実施例サンプル３～６及び比較例サンプル３の各々の散乱線測定は、自動読取イメージングプレート検出器（Ｒ－ＡＸＩＳ　ＩＶ）を用いて実施した。また、実施例サンプル１，２及び比較例サンプル１，２の各々の測定条件として、温度３０℃湿度１１％と温度３０℃湿度７４％と温度７０℃湿度１１％と温度７０℃湿度７４％との各々で各サンプルの散乱線測定を行い、実施例サンプル３～６及び比較例サンプル３の各々の測定条件として、温度２５℃湿度１１％と温度２５℃湿度６３％と温度６８℃湿度１２％と温度６８℃湿度５６％との各々で各サンプルの散乱線測定を行った。そして、図２４に示す小角Ｘ線散乱プロファイルを作成した。なお、温度３０℃湿度１１％及び温度２５℃湿度１１％の測定条件を常温低湿と記載し、温度３０℃湿度７４％及び温度２５℃湿度６３％の測定条件を常温高湿と記載し、温度７０℃湿度１１％及び温度６８℃湿度１２％の測定条件を高温低湿と記載し、温度７０℃湿度７４％及び温度６８℃湿度５６％の測定条件を高温高湿と記載する場合がある。そして、得られた散乱回折データからギニエ領域とポロード領域の間の形状依存領域（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの粒子径２０～４０ｎｍに対応する領域）の散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットし、形状依存領域の傾きを求めた。なお、散乱強度と散乱ベクトルとの関係を両対数プロットしたグラフを図３～図１７及び、図２５～図４４に示す。また、実施例サンプル１，２及び比較例サンプル１，２の各々の形状依存領域の傾き（散乱強度０．１５～０．３の範囲での傾き）、所謂、ギニエプロットの傾きを図１８に示し、実施例サンプル１～６及び比較例サンプル１，３の各々の形状依存領域の傾き（散乱強度０．１５～０．３の範囲での傾き）、所謂、ギニエプロットの傾きを図４５に示す。
　図１８に示すように、実施例サンプル１では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－１．１６４～－０．９１８であり、実施例サンプル２では、３つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－１．２６２～－０．５１８である。なお、実施例サンプル２において温度７０℃湿度１１％での測定条件では、ギニエプロットの傾きを演算することができなかった。このことは、実施例サンプル２において、４つの測定条件のうちの３つの測定条件ではギニエプロットの傾きを演算できており、４つの測定条件のうちの１つの測定条件でのみギニエプロットの傾きを演算できなかったことを考慮すると、実施例サンプル２に問題があるわけでなく、温度７０℃湿度１１％での測定条件において散乱線測定を適切に行えなかった等の測定自体に問題があったと推定できる。また、比較例サンプル１では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－３．２６５～－２．２７６であり、比較例サンプル２では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－３．３８１～－１．８６４である。
　ここで、ギニエプロットの傾きは測定対象の形状を示すものであり、測定対象の粒子２０のコア２２であるＰＥＤＯＴの形状を示すものである。ギニエプロットの傾きが－１前後である場合に棒形状であることを示している。このため、実施例サンプル１でのＰＥＤＯＴの形状は、４つの測定条件の各々において棒形状である。また、実施例サンプル２でのＰＥＤＯＴの形状は、３つの測定条件の各々において棒形状である。なお、上述したように、実施例サンプル２に問題があるわけでなく、実施例サンプル２の温度７０℃湿度１１％での測定条件において散乱線測定を適切に行えなかった等の測定自体に問題があったと推定できることから、実施例サンプル１及び実施例サンプル２においてＰＥＤＯＴの形状は棒形状であるといえる。
　また、ギニエプロットの傾きが－２前後である場合に円盤形状若しくはガウスコイル形状であることを示しており、ギニエプロットの傾きが－４前後である場合に球形状であることを示している。このため、比較例サンプル１でのＰＥＤＯＴの形状は、３つの測定条件の各々において円盤形状若しくはガウスコイル形状であり、１つの測定条件において球形状である。また、比較例サンプル２でのＰＥＤＯＴの形状は、３つの測定条件の各々において円盤形状若しくはガウスコイル形状であり、１つの測定条件において球形状である。なお、比較例サンプル２は、市販品のＮａｆｉｏｎにより形成された高分子膜であり、Ｎａｆｉｏｎの内部構造の実際の形状は円盤形状，ガウスコイル形状，球形状に近い形状であることが知られている。このため、比較例サンプル２でのギニエプロットの傾きが示す形状は、比較例サンプル２の実際の形状と同じである。このことから、ギニエプロットの傾きが示す形状は、各サンプルの実際の形状を示しているといえる。
　また、ギニエプロットの傾きを演算する際に用いた散乱回折データを用いることで、ＰＥＤＯＴの寸法等も含む具体的な形状を演算することができる。具体的には、実施例サンプル１の温度３０℃湿度７４％での具体的な形状として、図１９に示す寸法の棒形状が演算される。また、実施例サンプル２の温度３０℃湿度７４％での具体的な形状として、図２０に示す寸法の棒形状が演算される。一方、比較例サンプル１の温度３０℃湿度７４％での具体的な形状として、図２１に示す寸法の円盤形状が演算される。このことから、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：２．５とすることで、ＰＥＤＯＴの形状は円盤形状となるが、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：４若しくは１：６とすることで、ＰＥＤＯＴの形状は細長い棒形状となることが分かる。
　このように、実施例サンプル１及び実施例サンプル２においてＰＥＤＯＴの形状は棒形状であり、比較例サンプル１及び比較例サンプル２では棒形状でない。このため、ＰＥＤＯＴのモノマーであるエチレンジオキシチオフェン（ＥＤＯＴ）とＰＳＳとの重量比を１：４（実施例サンプル１）若しくは１：６（実施例サンプル２）にすることで、ＰＥＤＯＴの形状が棒形状となる。つまり、誤差等を考慮して、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：３より大きくすることで、ＰＥＤＯＴの形状が棒形状となる。
　なお、比較例サンプル２（市販品のＮａｆｉｏｎにより形成された高分子膜）でのギニエプロットの傾きの最小値は－１．８６４であり、この比較例サンプル２の実際の形状は円盤形状若しくはガウスコイル形状である。そして、ギニエプロットの傾きが－１前後である場合に棒形状であることを示している。このため、ギニエプロットの傾きが－１．８より大きい場合にＰＥＤＯＴの形状が棒形状であることを示しているといえる。つまり、ＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：３より大きくすることで、ギニエプロットの傾きが－１．８より大きくなり、ＰＥＤＯＴの形状が棒形状となる。
　このように、コア２２であるＰＥＤＯＴの形状を棒形状とすることで、図２に示すように、コア２２である棒形状のＰＥＤＯＴをシェル２４であるＰＳＳが被覆することで、粒子２０は回転楕円体となる。このような回転楕円体の複数の粒子２０が最密的に積層して形成された微細水粒子発生用高分子膜１０では、図１に示すよう、複数の粒子２０は上下方向に延びるように配列されており、それら複数の粒子２０の間にナノチャンネル３０が形成されている。
　なお、粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳが水中に分散されると、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳをコロイドとして分散させた溶液（以下、「ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ分散液」と記載する）となる。そのＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ分散液をステンレスなどの金属板に塗布し乾燥させて膜を形成すると、水分の蒸発に伴って水中に分散していたコロイドが凝集し、結晶性のＰＥＤＯＴのコア２２を親水性のＰＳＳのシェル２４が覆った高次構造を形成する。水中に分散しているコロイドは回転（rotation）や並進（translation）などの運動をしているが、水分が蒸発するにつれて、コロイドの形状の異方性により自発的に所定の方向に配向すると考えられる。このため、微細水粒子発生用高分子膜１０では、図１に示すよう、複数の粒子２０は上下方向に延びるように配列される。
　このように、複数の粒子２０が上下方向に延びるように配列されると、それら複数の粒子２０の間に形成されるナノチャンネル３０は、上下方向、つまり、回転楕円体の粒子２０の長辺方向に延びるように概して直線状に形成される。また、粒子２０のコア２２であるＰＥＤＯＴは棒形状であり、粒子２０の長辺方向に沿って粒子２０に内包されている。このため、ナノチャンネル３０は、コア２２である棒形状のＰＥＤＯＴの長辺方向に延びるように概して直線状に形成される。なお、ここでの直線状は、１直線状だけでなく、直線がジグザグに同じ方向に延びる形状も含む。さらに、僅かに湾曲して同じ方向に延びる形状も直線状に含まれる。
　このように、コア２２である棒形状のＰＥＤＯＴを含む回転楕円体の粒子２０の間に、棒形状のＰＥＤＯＴの長辺方向、つまり、回転楕円体の粒子２０の長辺方向に延びるナノチャンネル３０が形成されることで、ナノチャンネル３０での水分の流れを担保することが可能となる。
　具体的には、例えば、図２２に示すように、球形状のＰＥＤＯＴをコア５０として含むコアシェル構造の粒子５２では、シェル５４であるＰＳＳが球形状のＰＥＤＯＴを被覆すると球形状となる。そして、その粒子５２であるコアシェル構造のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳにより微細水粒子発生用高分子膜６０が基材１２の上に形成される。この微細水粒子発生用高分子膜６０では、複数の球形状の粒子５２の間にナノチャンネル７０が形成され、ナノチャンネル７０を水分子が流れる。ナノチャンネル７０では、球形状の粒子の外周面に沿って水分が流れるため、単位時間当たりに流れる水分量が少ない。つまり、ナノチャンネル７０では、大きく湾曲した流路を水分が流れるため、単位時間当たりに流れる水分量が少ない。
　一方、図１に示すように、微細水粒子発生用高分子膜１０では、コア２２である棒形状のＰＥＤＯＴを含む回転楕円体の粒子２０の間に、棒形状のＰＥＤＯＴの長辺方向、つまり、回転楕円体の粒子２０の長辺方向に延びるナノチャンネル３０が形成されている。このため、微細水粒子発生用高分子膜１０のナノチャンネル３０は、微細水粒子発生用高分子膜６０のナノチャンネル７０と比較して、直線状に延びる形状となっている。また、別の言い方をすれば、微細水粒子発生用高分子膜１０のナノチャンネル３０は、微細水粒子発生用高分子膜６０のナノチャンネル７０と比較して、湾曲の少ない形状となっている。このため、ナノチャンネル３０では、湾曲の少ない流路を水分が流れるため、単位時間当たりに流れる水分量を多くすることが可能となる。つまり、単位時間当たりにナノチャンネル３０を流れる水分量を多くすることで、微細水粒子発生用高分子膜１０による水分の吸湿速度を速くすることが可能となる。以下に、微細水粒子発生用高分子膜１０による水分の吸湿速度について記載する。
　実施例サンプル１と実施例サンプル２と比較例サンプル１との各々の試験片を一定温度且つ、一定湿度の環境下に一定時間暴露して、試験片の重量を示唆熱－熱重量同時分析装置（ＮＥＴＺＳＣＨ社製、ＴＧ－ＤＴＡ　ＳＥ型）で測定することで、水分の吸湿速度を演算した。具体的には、実施例サンプル１と実施例サンプル２と比較例サンプル１との各々の試験片を、７０℃窒素導入の絶乾状態において各試験片の重量が安定するまで放置する。そして、絶乾の状態の試験片の重量をゼロ点として、試験片が温度３０度且つ湿度１０％となるように制御する。この際の試験片が水分を吸う速さ、つまり、試験片が温度３０度且つ湿度１０％となるまでに要した時間に対する試験片の増加重量の比を演算する。そして、試験片が水分を吸う速さを絶乾の状態の試験片の重量で除することで、水分の吸湿速度（ｗｔ％／ｍｉｎ）を演算する。また、試験片が温度３０度且つ湿度２０％～６０％の範囲で湿度１０％毎に、上記手順で水分の吸湿速度（ｗｔ％／ｍｉｎ）を演算する。
　このように演算した実施例サンプル１と実施例サンプル２と比較例サンプル１との各々の湿度毎の吸湿速度を図２３に示す。図２３から分かるように、実施例サンプル１と実施例サンプル２との各々の吸湿速度は、比較例サンプル１の吸湿速度より明らかに速い。このことから、コア２２であるＰＥＤＯＴを棒形状とすることで、微細水粒子発生用高分子膜１０の吸湿速度が２．６～４．６倍程度速くなることは明らかである。
　また、図４５に示すように、実施例サンプル１では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－１．１６４～－０．９１８であり、実施例サンプル２では、３つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－１．２６２～－０．５１８である。なお、図４５での実施例サンプル１，２の演算結果は、図１８での実施例サンプル１，２の演算結果と同じである。また、実施例サンプル３では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－２．１５９～－１．１９７であり、実施例サンプル４では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－１．４４１～－１．０６５であり、実施例サンプル５では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－１．１３～－０．９５７であり、実施例サンプル６では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－２．０５３～－０．９５２である。
　また、比較例サンプル１では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－３．２６５～－２．２７６であり、比較例サンプル２では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－３．３８１～－１．８６４である。なお、図４５での比較例サンプル１，２の演算結果は、図１８での実施例サンプル１，２の演算結果と同じである。また、比較例サンプル３では、４つの測定条件の各々でのギニエプロットの傾きは、－３．２７８～－１．７３６である。
　そして、常温低湿（３０℃１１％若しくは２５℃１１％）での実施例サンプル１～６及び比較例１，３のＰＥＤＯＴ比率とギニエプロットの傾きとの関係を図４６にプロットし、常温高湿（３０℃７４％若しくは２５℃６３％）での実施例サンプル１～６及び比較例１，３のＰＥＤＯＴ比率とギニエプロットの傾きとの関係を図４７にプロットし、高温低湿（７０℃１１％若しくは６８℃１２％）での実施例サンプル１～６及び比較例１，３のＰＥＤＯＴ比率とギニエプロットの傾きとの関係を図４８にプロットし、高温高湿（７０℃７４％若しくは６８℃５６％）での実施例サンプル１～６及び比較例１，３のＰＥＤＯＴ比率とギニエプロットの傾きとの関係を図４９にプロットした。
　比較例サンプル１（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／２．５）のＰＥＤＯＴ比率は０．４であり、比較例サンプル３（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／３）のＰＥＤＯＴ比率は約０．３３である。また、実施例サンプル１（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／４）のＰＥＤＯＴ比率は０．２５であり、実施例サンプル２（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／６）のＰＥＤＯＴ比率は約０．１７であり、実施例サンプル３（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／４）のＰＥＤＯＴ比率は０．２５であり、実施例サンプル４（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／５）のＰＥＤＯＴ比率は０．２であり、実施例サンプル５（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／７）のＰＥＤＯＴ比率は約０．１４であり、実施例サンプル６（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ＝1／８）のＰＥＤＯＴ比率は０．１２５である。
　そして、常温低湿（３０℃１１％若しくは２５℃１１％）での測定条件では、図４６に示すように、実施例サンプル１～６（ＰＥＤＯＴ比率０．１２５～０．２５）のギニエプロットの傾きは全て－１．８より大きく、比較例サンプル１，３（ＰＥＤＯＴ比率０．３３～０．４）のギニエプロットの傾きは全て－１．８より小さい。
　また、常温高湿（３０℃７４％若しくは２５℃６３％）での測定条件では、図４７に示すように、実施例サンプル１～６（ＰＥＤＯＴ比率０．１２５～０．２５）のギニエプロットの傾きは全て－１．８より大きく、比較例サンプル１（ＰＥＤＯＴ比率０．４）のギニエプロットの傾きは－１．８より小さい。なお、比較例サンプル３（ＰＥＤＯＴ比率０．３３）のギニエプロットの傾きは－１．８より僅かに大きいが、略－１．８である。
　また、高温低湿（７０℃１１％若しくは６８℃１２％）での測定条件では、図４８に示すように、実施例サンプル１，２，４，５（ＰＥＤＯＴ比率０．１４３～０．２５）のギニエプロットの傾きは全て－１．８より大きく、比較例サンプル１，３（ＰＥＤＯＴ比率０．３３～０．４）のギニエプロットの傾きは全て－１．８よりかなり小さい。なお、実施例サンプル３，６（ＰＥＤＯＴ比率０．２５，０．１２５）のギニエプロットの傾きは－１．８より小さいが、－１．８に近似しており、－１．８の誤差範囲である。
　また、高温高湿（７０℃７４％若しくは６８℃５６％）での測定条件では、図４９に示すように、実施例サンプル１～６（ＰＥＤＯＴ比率０．１２５～０．２５）のギニエプロットの傾きは全て－１．８より大きく、比較例サンプル１，３（ＰＥＤＯＴ比率０．３３～０．４）のギニエプロットの傾きは全て－１．８より小さい。
　このことを考慮すると、実施例サンプル１～６（ＰＥＤＯＴ比率０．１２５～０．２５）のギニエプロットの傾きは概して－１．８より大きく、比較例サンプル１，３（ＰＥＤＯＴ比率０．３３～０．４）のギニエプロットの傾きは概して－１．８より小さい。つまり、ＰＥＤＯＴのモノマーであるＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：３より大きく１：８以下にすることで、ギニエプロットの傾きは－１．８より大きくなる。また、厳密にいえば、ＰＥＤＯＴのモノマーであるＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：３より大きく１：７以下にすることで、ギニエプロットの傾きは－１．８より大きくなる。
　また、ＰＥＤＯＴのモノマーであるＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：３より大きくすることで、ギニエプロットの傾きが－１．８より大きくなり、コア２２であるＰＥＤＯＴが棒形状となっていることを明確にするために、比較例サンプル３の吸湿速度を、実施例サンプル１と実施例サンプル２と比較例サンプル１との各々の上述した手法と同じ手法で測定した。
　このように測定した比較例サンプル３の吸湿速度を、実施例サンプル１と実施例サンプル２と比較例サンプル１との各々の吸湿速度とともに図５０に示す。なお、実施例サンプル１と実施例サンプル２と比較例サンプル１との各々の吸湿速度は図２３に示したものと同じ値である。図５０から分かるように、実施例サンプル１と実施例サンプル２との各々の吸湿速度は、比較例サンプル３の吸湿速度より１．７～３．１倍程度速い。また、比較例サンプル３の吸湿速度は、比較例サンプル１の吸湿速度と同程度である。このことから、比較例サンプル３は、円盤形状若しくはガウスコイル形状と推定される比較例サンプル１と同形状であることが分かり、比較例サンプル３のＰＥＤＯＴのモノマーであるＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比である１：３より大きくすることで、実施例サンプル１及び実施例サンプル２のように吸湿速度を速くすることができる。つまり、ＰＥＤＯＴのモノマーであるＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比を１：３より大きくすることで、コア２２であるＰＥＤＯＴが棒形状となり、ギニエプロットの傾きは－１．８より大きくなる。
　以上詳細に説明した通り、本実施形態に係る微細水粒子発生用高分子膜１０は、ＰＥＤＯＴを含む棒形状のコア２２と、そのコア２２を被覆するＰＳＳを含むシェル２４とを有するコアシェル構造の複数の粒子２０と、それら複数の粒子２０の間にコア２２の長辺方向に延びるように形成されたナノチャンネル３０とを備えている。これにより、水分の流れるナノチャンネル３０の湾曲を少なくすることが可能となり、微細水粒子発生用高分子膜１０の吸湿速度を速くすることが可能となる。つまり、微細水粒子発生用高分子膜１０の吸湿速度が速くなることで、多くの微細水粒子を発生させることが可能となり、発生する微細水粒子の量を担保することが可能となる。
　また、コア２２のＸ線小角散乱から得られるギニエプロットの傾きが－１．８より大きい。これにより、コア２２であるＰＥＤＯＴを棒形状とすることが可能となり、ナノチャンネル３０の湾曲を少なくすることができる。
　また、コア２２である棒形状のＰＥＤＯＴを内包する粒子２０は回転楕円体であり、ナノチャンネル３０は回転楕円体の粒子２０の長辺方向に延びるように形成されている。これにより、ナノチャンネル３０の湾曲を少なくすることができる。
　また、粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、ＰＥＤＯＴのモノマーであるＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：３より大きく１：８以下に設定される。厳密にいえば、粒子２０であるＰＥＤＯＴ／ＰＳＳは、ＰＥＤＯＴのモノマーであるＥＤＯＴとＰＳＳとの重量比が１：３より大きく１：７以下に設定される。これにより、コア２２であるＰＥＤＯＴを棒形状とすることが可能となり、ナノチャンネル３０の湾曲を少なくすることができる。
　また、本実施形態においては、基材１２が、微細水粒子発生用高分子膜１０の温度調整部として、繰り返し微細水粒子発生用高分子膜１０の温度を低下および上昇させることにより、微細水粒子発生用高分子膜１０による水分の吸収と微細水粒子の放出が繰り返される。この場合、微細水粒子発生用高分子膜１０の吸湿速度が速くなることにより、水粒子発生用高分子膜１０が一定の時間内に微細水粒子を放出する回数が増加し、微細水粒子の放出を高頻度で繰り返すことができる。
　尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることは勿論である。
　例えば本実施形態では、微細水粒子発生用高分子膜１０が基材１２の上に形成されており、基材１２の通電状態に応じて水分の吸着と放出とが行われている。一方で、微細水粒子発生用高分子膜１０のみで水分の吸着と放出とが行われてもよい。つまり、空気中の水分量が多い場合に微細水粒子発生用高分子膜１０が水分の吸着を行って、空気中の水分量が少ない場合に微細水粒子発生用高分子膜１０が水分の放出を行ってもよい。
　また、本実施形態では、ギニエプロットの傾きが－１．８より大きい場合にＰＥＤＯＴが棒形状であると認定されているが、ギニエプロットの傾きが－１前後である場合にＰＥＤＯＴは棒形状であり、ギニエプロットの傾きが－２前後である場合にＰＥＤＯＴは円盤形状若しくはガウスコイル形状であることを考慮すると、ギニエプロットの傾きが－１．２以上－１．８未満の所定の値より大きい場合にＰＥＤＯＴが棒形状であると認定されてもよい。
　１０…微細水粒子発生用高分子膜、２０…粒子、２２…コア、２４…シェル、３０…ナノチャンネル（流路）

Claims (8)

  1. 　ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）を含む棒形状のコアと、前記コアを被覆するポリ（スチレンスルホン酸）を含むシェルとを有するコアシェル構造の複数の粒子と、
    　前記複数の粒子の間に前記コアの長辺方向に延びるように形成された流路と、
    　を備える微細水粒子発生用高分子膜。
  2. 　前記コアのＸ線小角散乱から得られるギニエプロットの傾きが－１．８より大きい請求項１に記載の微細水粒子発生用高分子膜。
  3. 　前記粒子が回転楕円体であり、
    　前記流路が、前記回転楕円体の長辺方向に延びるように形成された請求項１に記載の微細水粒子発生用高分子膜。
  4. 　前記粒子は、
    　ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）のモノマーであるエチレンジオキシチオフェンとポリ（スチレンスルホン酸）との重量比が１：３より大きく１：８以下に設定される請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の微細水粒子発生用高分子膜。
  5. 　前記粒子は、
    　ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）のモノマーであるエチレンジオキシチオフェンとポリ（スチレンスルホン酸）との重量比が１：３より大きく１：７以下に設定される請求項４に記載の微細水粒子発生用高分子膜。
  6. 　前記流路が湾曲の少ない形状を有し、前記流路による吸湿速度を高めた請求項１に記載の微細水粒子発生用高分子膜。
  7. 　ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）を含む棒形状のコアと、前記コアを被覆するポリ（スチレンスルホン酸）を含むシェルとを有するコアシェル構造の複数の粒子と、前記複数の粒子の間に前記コアの長辺方向に延びるように形成された流路とを備える高分子膜と、
    　前記高分子膜の温度を低下させることにより前記高分子膜に水分を吸収させ、前記高分子膜の温度を上昇させることにより前記高分子膜から微細水粒子を放出させる温度調整部と、
    　を備える微細水粒子発生装置。
  8. 　前記温度調整部が繰り返し前記高分子膜の温度を低下および上昇させることにより、微細水粒子の放出を高頻度で繰り返す請求項７記載の微細水粒子発生装置。
PCT/JP2025/005333 2024-02-21 2025-02-18 微細水粒子発生用高分子膜 Pending WO2025178010A1 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2019018195A (ja) * 2017-07-19 2019-02-07 アイシン精機株式会社 微細水粒子放出素子、微細水粒子放出装置及び微細水粒子放出素子の製造方法
WO2020054100A1 (ja) * 2018-09-14 2020-03-19 アイシン精機株式会社 微細水放出装置

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