專(zhuān)利名稱(chēng)：：導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及能夠適用于家庭用機(jī)器人等的導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器及其驅(qū)動(dòng)方法。特別是涉及利用電化學(xué)反應(yīng)的致動(dòng)器及其制造方法。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，在醫(yī)療和家庭用的機(jī)器人領(lǐng)域中，小型且輕量、富有柔軟性的致動(dòng)器的必要性逐漸增高。其原因在于，希望在家庭或辦公室、醫(yī)院等中幫助家務(wù)或幫助工作、以及幫助護(hù)理老年人或殘障人士等人的機(jī)器人活躍在人的周?chē)糜谑乖摍C(jī)器人動(dòng)作的致動(dòng)器要求具有人的肌肉那樣的性質(zhì)(例如，即使接觸也不會(huì)受傷的安全性和即使碰撞也不會(huì)覺(jué)得疼痛的柔軟性等)。作為小型且輕量的致動(dòng)器，靜電引力型、壓電型、超聲波式和形狀記憶合金式等已經(jīng)被實(shí)用化，然而，若使用無(wú)機(jī)材料，根據(jù)其動(dòng)作原理不可能獲得富有柔軟性的致動(dòng)器。因此，近年來(lái)，在各方面廣泛地進(jìn)行通過(guò)使用高分子等的有機(jī)材料實(shí)現(xiàn)輕量且富有柔軟性的致動(dòng)器的嘗試。例如，有利用電場(chǎng)使凝膠彎曲的致動(dòng)器(專(zhuān)利文獻(xiàn)1)、在介電性彈性體薄膜間施加強(qiáng)電場(chǎng)而使其變形的致動(dòng)器(非專(zhuān)利文獻(xiàn)1)、通過(guò)氧化還原反應(yīng)使導(dǎo)電性高分子伸縮的致動(dòng)器(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)等。對(duì)利用電場(chǎng)使凝膠彎曲的方式的致動(dòng)器而言，其產(chǎn)生應(yīng)力小，若不連續(xù)施加電場(chǎng)則不能保持彎曲性，因而存在消耗電力增多的問(wèn)題。另外，對(duì)使用介電性彈性體薄膜的致動(dòng)器而言，變形需要施加數(shù)百數(shù)千伏的高電壓，在用于家庭用機(jī)器人的情況下，存在因電壓過(guò)高而有觸電等危險(xiǎn)性的問(wèn)題。另一方面，利用伴隨導(dǎo)電性高分子的氧化還原而產(chǎn)生的伸縮的導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器，具有以下的特征具有比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，容易實(shí)現(xiàn)小型化和輕量化，富有柔軟性，能夠在數(shù)伏的低電壓下驅(qū)動(dòng)，產(chǎn)生應(yīng)力也足夠大。利用導(dǎo)電性高分子的伸縮的彎曲型致動(dòng)器，如圖2所示，為在固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面上疊層導(dǎo)電性高分子膜的結(jié)構(gòu)。在圖2中，201為致動(dòng)器元件，202a、202b為導(dǎo)電性高分子膜，203為固體電解質(zhì)膜，204a、204b為電極。在僅在固體電解質(zhì)膜的一個(gè)面上疊層導(dǎo)電性高分子膜的情況下，為了施加電壓，在固體電解質(zhì)膜的另一個(gè)面上形成金屬電極薄膜(對(duì)電極)。為了施加電壓，有時(shí)也在導(dǎo)電性高分子膜上形成金屬電極薄膜。并且，通過(guò)在導(dǎo)電性高分子膜與對(duì)電極之間、或在導(dǎo)電性高分子膜間施加規(guī)定的電壓，使疊層膜彎曲?？梢哉J(rèn)為其彎曲的動(dòng)作原理如下所述。即，通過(guò)施加電壓，導(dǎo)電性高分子發(fā)生氧化還原，伴隨該反應(yīng)，離子進(jìn)入導(dǎo)電性高分子膜中或從其中取出。由于該離子的出入，導(dǎo)致導(dǎo)電性高分子膜的體積發(fā)生變化，使其與不發(fā)生體積變化的固體電解質(zhì)膜疊層，所以致動(dòng)器發(fā)生彎曲。在例如圖2的結(jié)構(gòu)中，在離子進(jìn)入上側(cè)的導(dǎo)電性高分子膜中、或離子從下側(cè)的導(dǎo)電性高分子膜中取出的情況下，致動(dòng)器向下方彎曲；反之，在離子從上側(cè)的導(dǎo)電性高分子膜中取出、或離子進(jìn)入下側(cè)的導(dǎo)電性高分子膜中的情況下，致動(dòng)器向上方彎曲。作為致動(dòng)器所使用的導(dǎo)電性高分子，有聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。對(duì)導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器而言，作為其動(dòng)作原理，利用離子伴隨著導(dǎo)電性高分子的電的氧化還原而在導(dǎo)電性高分子膜中的出入，因此，為了該動(dòng)作，需要電解質(zhì)作為離子供給源，而且，為了使其在空氣中動(dòng)作，需要在室溫附近的溫度下具有足夠的離子導(dǎo)電性的固體電解質(zhì)，近年研究制造出被命名為離子凝膠的材料。這種材料是使在離子液體中分散的聚合物或單體的至少任意一種凝膠化、并在凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中保持離子液體的材料，其具有柔軟性，并且在室溫下達(dá)到10_2S/cm，為現(xiàn)有的聚醚系高分子固體電解質(zhì)的100倍以上的值(非專(zhuān)利文獻(xiàn)2)。此外，作為與本發(fā)明關(guān)聯(lián)的文獻(xiàn)，可以列舉專(zhuān)利文獻(xiàn)3和專(zhuān)利文獻(xiàn)4。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3中，公開(kāi)了一種高分子致動(dòng)器設(shè)備。而且，在其圖9及其說(shuō)明中，公開(kāi)了一種包括控制電極A(參考標(biāo)記203)、由導(dǎo)電性高分子構(gòu)成的電解位移部A(參考標(biāo)記201)、電解質(zhì)部(參考標(biāo)記202)、由導(dǎo)電性高分子構(gòu)成的電解位移部B(參考標(biāo)記201')和控制電極B(參考標(biāo)記203')構(gòu)成的高分子致動(dòng)器裝置。并且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)3的0077段中，記載了作為導(dǎo)電性高分子優(yōu)選聚噻吩的技術(shù)方案。在專(zhuān)利文獻(xiàn)3的0078段中，公開(kāi)了作為高分子固體電解質(zhì)使用聚偏氟乙烯等氟系高分子或其共聚物的技術(shù)方案。并且，公開(kāi)了可以在其基本骨架中導(dǎo)入磺酸。在專(zhuān)利文獻(xiàn)4中，公開(kāi)了導(dǎo)電性高分子凝膠及其制造方法、致動(dòng)器、離子導(dǎo)入用插入標(biāo)記及生物電極。并且，在專(zhuān)利文獻(xiàn)4的0069段(實(shí)施例7)中，公開(kāi)了在聚(3，4_乙烯二氧噻吩)_聚(乙烯磺酸)的膠質(zhì)分散液(簡(jiǎn)寫(xiě)為PED0T/PSS)中添加醇的技術(shù)方案。專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本特開(kāi)平11-206162號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本特開(kāi)2006-050780號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本特開(kāi)2006-129541號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4日本特開(kāi)2005-145987號(hào)公報(bào)非專(zhuān)禾0文獻(xiàn)1:R.Pelrine,R.KornbIuh,Q.PeiandJ.Joseph=Science,287,836-839(2000)非專(zhuān)利文獻(xiàn)2d才>性液體-開(kāi)発O最前線i未來(lái)-2003年(離子性液體-開(kāi)發(fā)的最前沿和未來(lái)，2003年)，大野弘幸主編，CMC出版
發(fā)明內(nèi)容雖然在現(xiàn)有的導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器中使用聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物作為導(dǎo)電性高分子，但是這些導(dǎo)電性高分子膜與由離子凝膠構(gòu)成的固體電解質(zhì)膜彼此之間的粘合性差。因此，在疊層導(dǎo)電性高分子膜和由離子凝膠構(gòu)成的固體電解質(zhì)膜形成彎曲型致動(dòng)器的情況下，存在當(dāng)其動(dòng)作時(shí)導(dǎo)電性高分子膜與由離子凝膠構(gòu)成的固體電解質(zhì)膜剝離的問(wèn)題。本發(fā)明的目的在于，提高導(dǎo)電性高分子膜與由離子凝膠構(gòu)成的固體電解質(zhì)膜彼此之間的粘合性，提供一種即使反復(fù)動(dòng)作也不會(huì)劣化的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。本發(fā)明的目的還在于提供一種用于實(shí)現(xiàn)該致動(dòng)器的制造方法。解決上述問(wèn)題的本發(fā)明的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器，為具備一對(duì)電極和夾持在上述一對(duì)電極之間的疊層結(jié)構(gòu)的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器，其特征在于上述疊層結(jié)構(gòu)具有固體電解質(zhì)膜和在上述固體電解質(zhì)膜上形成的導(dǎo)電性高分子膜，上述固體電解質(zhì)膜由第一有機(jī)聚合物和離子液體的混合物構(gòu)成，上述第一有機(jī)聚合物含有偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟磺酸/PTFE共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)中的至少一種以上，上述導(dǎo)電性高分子膜在上述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面上，由聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物構(gòu)成，在上述導(dǎo)電性高分子膜表面以分散狀態(tài)埋入有由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物，并且，上述固體電解質(zhì)膜與上述導(dǎo)電性高分子膜表面的以分散狀態(tài)埋入有上述第二有機(jī)聚合物的面相接。上述本發(fā)明的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，包括準(zhǔn)備上述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的工序；和在上述一對(duì)電極上施加電壓的工序。優(yōu)選在上述固體電解質(zhì)膜的兩面形成有上述導(dǎo)電性高分子膜。上述本發(fā)明的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的第一制造方法包括在基板上涂敷導(dǎo)電性高分子分散液或溶液，在上述分散液或溶液干燥成為固體膜之前，利用散布、涂敷方法以分散狀態(tài)埋入由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物的工序；和使上述導(dǎo)電性高分子膜表面的以分散狀態(tài)埋入有上述第二有機(jī)聚合物的面與上述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面相對(duì)并疊層的工序。上述本發(fā)明的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的第二制造方法包括通過(guò)預(yù)先將由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的比重小于上述導(dǎo)電性高分子分散液或溶液的第二有機(jī)聚合物分散在導(dǎo)電性高分子分散液或溶液中，以分散狀態(tài)在上述導(dǎo)電性高分子膜表面埋入上述第二有機(jī)聚合物的工序；和使上述導(dǎo)電性高分子膜表面的以分散狀態(tài)埋入有上述第二有機(jī)聚合物的面與上述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面相對(duì)并疊層的工序。在參照附圖的基礎(chǔ)上，通過(guò)下面的優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明能夠明確本發(fā)明的上述目的、其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)電性高分子膜與由離子凝膠構(gòu)成的固體電解質(zhì)膜的粘合性提高，實(shí)現(xiàn)即使反復(fù)動(dòng)作特性也不會(huì)降低的彎曲型動(dòng)作的導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的致動(dòng)器的示意圖。圖2是現(xiàn)有的彎曲型致動(dòng)器的示意圖。符號(hào)說(shuō)明101致動(dòng)器元件；102a導(dǎo)電性高分子膜；102b導(dǎo)電性高分子膜；103固體電解質(zhì)膜；104a第二有機(jī)聚合物；104b第二有機(jī)聚合物；105a電極；105b電極；201致動(dòng)器元件；202a導(dǎo)電性高分子膜；202b導(dǎo)電性高分子膜；203固體電解質(zhì)膜；204a電極；204b電極。具體實(shí)施例方式下面，參照附圖，說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的致動(dòng)器的截面示意圖。致動(dòng)器101由導(dǎo)電性高分子膜102a、102b、固體電解質(zhì)膜103的疊層體構(gòu)成，并以?shī)A持導(dǎo)電性高分子膜102a、102b的一端的方式設(shè)置有電極105a、105b。通過(guò)在電極105a和電極105b之間施加幾伏的電壓，致動(dòng)器101以由電極105a、105b夾持的部分作為固定部進(jìn)行彎曲動(dòng)作。即使為使導(dǎo)電性高分子膜與固體電解質(zhì)膜的一個(gè)面疊層，為了施加電壓，在固體電解質(zhì)膜的另一個(gè)面上形成金屬電極薄膜(對(duì)電極)的結(jié)構(gòu)，也能夠同樣地進(jìn)行彎曲動(dòng)作，但是通過(guò)在固體電解質(zhì)膜的兩面疊層導(dǎo)電性高分子膜能夠得到更大的彎曲位移。本發(fā)明所使用的導(dǎo)電性高分子具有共軛雙鍵，因此，π電子在高分子整體中擴(kuò)散，提供電子導(dǎo)電性?？梢哉J(rèn)為通過(guò)高分子中摻雜的氧化劑與高分子中的η電子的相互作用生成的極化子和雙極化子充當(dāng)電荷載流子，從而引起導(dǎo)電性高分子的導(dǎo)電。在本發(fā)明中，導(dǎo)電性高分子可以使用聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩及其衍生物，但是特別優(yōu)選含有聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)，更優(yōu)選使用聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)與聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物。由于聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)能夠使該單體預(yù)先進(jìn)行化學(xué)聚合，所以僅通過(guò)在基板上涂布分散有該高分子的液體就能夠形成導(dǎo)電性高分子膜。因此，通過(guò)采用旋涂法或狹縫涂布法、棒涂法、浸漬涂布法、流延涂布法，能夠容易地在大面積的基板上實(shí)現(xiàn)均勻厚度的高分子膜。并且，制造方法也簡(jiǎn)單，適于批量化生產(chǎn)。構(gòu)成上述導(dǎo)電性高分子的混合物的聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS)分別由下述化學(xué)式1和化學(xué)式2表示。聚乙烯二氧噻吩的特征在于，由于化學(xué)活性的五元環(huán)的β位預(yù)先被氧修飾而非活性化，所以不易受到氧化劣化。另外，在混合物中，聚苯乙烯磺酸通過(guò)離子鍵與聚乙烯二氧噻吩牢固地結(jié)合。[化學(xué)式1]\)<)K>\>O<>[化學(xué)式2]ι1了ηr；]rtiποη所謂以分散狀態(tài)在表面埋入有由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物的導(dǎo)電性高分子膜，在導(dǎo)電性高分子膜中埋入有第二有機(jī)聚合物顆粒、并且一部分在導(dǎo)電性高分子膜的表面露出。該導(dǎo)電性高分子膜的制造方法可以按照下述順序進(jìn)行在基板上涂敷導(dǎo)電性高分子分散液或溶液，在上述分散液或溶液干燥成為固體膜之前，利用散布、涂敷的方法以分散狀態(tài)埋入第二有機(jī)聚合物。并且，因?yàn)橛善蚁?六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物的比重比導(dǎo)電性高分子分散液或溶液的比重小，所以通過(guò)預(yù)先將第二有機(jī)聚合物分散在導(dǎo)電性高分子分散液或溶液中，也能夠在導(dǎo)電性高分子膜表面以分散狀態(tài)埋入第二有機(jī)聚合物。因?yàn)槿缟纤鲆栽诒砻娣稚⒌臓顟B(tài)埋入第二有機(jī)聚合物，所以第二有機(jī)聚合物必須不溶于導(dǎo)電性高分子分散液或溶液的溶劑。在導(dǎo)電性高分子膜成為固體膜后使第二有機(jī)聚合物分散在導(dǎo)電性高分子膜表面時(shí)，因?yàn)榈诙袡C(jī)聚合物未埋入導(dǎo)電性高分子膜中，所以不能發(fā)揮提高導(dǎo)電性高分子膜和固體電解質(zhì)的粘合性的效果。當(dāng)由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物在導(dǎo)電性高分子膜表面上形成為連續(xù)的膜時(shí)，阻礙作為導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的動(dòng)作原理的來(lái)自電解質(zhì)的離子的出入，因而不優(yōu)選。作為由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物的分散量，以相對(duì)于第二有機(jī)聚合物的導(dǎo)電性高分子分散液或溶液(導(dǎo)電性高分子固體含有率為1重量％)的混合比例計(jì)，優(yōu)選從0.1重量％10重量％。在混合比例低于該范圍時(shí)，不能獲得導(dǎo)電性高分子膜與離子凝膠的粘合性，在制造致動(dòng)器時(shí)彎曲動(dòng)作困難。另一方面，在混合比例高于該范圍時(shí)，難以得到導(dǎo)電性高分子的膜，并且阻礙作為導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的動(dòng)作原理的來(lái)自電解質(zhì)的離子的出入，因而不優(yōu)選。雖然尚未清楚地明確決定導(dǎo)電性高分子膜與由離子凝膠構(gòu)成的固體電解質(zhì)膜之間的粘合力的機(jī)理，但是本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)推測(cè)，利用第二有機(jī)聚合物顆粒的錨定效果，導(dǎo)電性高分子膜與由離子凝膠構(gòu)成的固體電解質(zhì)膜粘合。本發(fā)明所使用的固體電解質(zhì)膜103是使在離子液體中分散的聚合物或單體的至少任意一種凝膠化、在凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中保持有離子液體的被命名為離子凝膠的材料，其具有柔軟性，并且在室溫下達(dá)到10_2S/cm，為現(xiàn)有的聚醚系高分子固體電解質(zhì)的100倍以上的值。作為固體電解質(zhì)膜，可以單獨(dú)使用離子凝膠，也可以使離子凝膠含浸在紙或膜濾器等的多孔膜內(nèi)使用。離子液體是稱(chēng)為常溫熔融鹽或也簡(jiǎn)稱(chēng)為熔融鹽等的物質(zhì)，是在包括常溫(室溫)在內(nèi)的范圍廣泛的溫度區(qū)間內(nèi)呈熔融狀態(tài)的鹽。在本發(fā)明中，可以使用公知的各種離子液體，但優(yōu)選在常溫(室溫)或接近常溫(室溫)的溫度下呈液體狀態(tài)且穩(wěn)定的離子液體。作為本發(fā)明中優(yōu)選使用的離子液體，可以例示由下述化學(xué)式3化學(xué)式6所示的陽(yáng)離子和陰離子(χ-)構(gòu)成的離子液體。[化學(xué)式3]/0\R5-^、r[化學(xué)式4]ΦIR[化學(xué)式5][NRxH4-J+[化學(xué)式6][PRxH4J+在上述化學(xué)式3化學(xué)式6中，R表示碳原子數(shù)為112的烷基或含有醚鍵且碳與氧的總數(shù)為312的烷基。在化學(xué)式3中，Rl表示碳原子數(shù)為14的烷基或氫原子。在化學(xué)式3中，優(yōu)選R與Rl不同。在化學(xué)式5和化學(xué)式6中，χ分別為14的整數(shù)。在本發(fā)明中，更優(yōu)選化學(xué)式3所示的咪唑鐺離子。作為陰離子(X—)，優(yōu)選選自四氟硼酸陰離子、六氟磷酸陰離子、雙(三氟甲烷磺酰)亞胺陰離子、高氯酸陰離子、三(三氟甲烷磺酰)碳酸陰離子、三氟甲烷磺酸陰離子、二氰胺陰離子、三氟乙酸陰離子、有機(jī)羧酸陰離子和鹵離子中的至少一種。作為為了制得作為離子凝膠的凝膠狀組合物而使用的有機(jī)聚合物，可以列舉偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟磺酸/PTFE共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)。另外，通過(guò)使單體(例如甲基丙烯酸甲酯，MMA)、交聯(lián)劑(例如乙二醇二甲基丙烯酸酯，EGDMA)、聚合引發(fā)劑(例如偶氮二異丁腈，AIBN)溶解在離子液體中、在離子液體中進(jìn)行聚合反應(yīng)而形成有機(jī)聚合物，也能夠制得作為離子凝膠的凝膠狀組合物。將上述離子液體與上述聚合物或單體的至少任意一種混合，調(diào)制離子凝膠前體，將其加熱，然后進(jìn)行冷卻，由此得到固體電解質(zhì)。但是，從強(qiáng)度和離子導(dǎo)電性的觀點(diǎn)出發(fā)，在離子液體和有機(jī)聚合物的情況下，重量比優(yōu)選為9164，更優(yōu)選為8273。另外，在離子液體和單體的情況下，摩爾比優(yōu)選為3773，更優(yōu)選為4664。作為電極，只要是具有電子傳導(dǎo)性、不與導(dǎo)電性高分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)且容易進(jìn)行與導(dǎo)電性高分子的電子的授受即可，可以使用金、銀、鉬、銅、鉻等金屬以及含碳板。下面，列舉實(shí)施例，進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的致動(dòng)器，但本發(fā)明并不限于此。(實(shí)施例1)[制作以分散狀態(tài)埋入有第二有機(jī)聚合物的導(dǎo)電性高分子膜]在丙酮清洗后進(jìn)行了氧等離子體處理的載玻片上，滴加規(guī)定量的混合有5重量％的二甲亞砜(DMSO)和0.1重量％的偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]的PEDOT與PSS的混合物的水分散液(Starck社生產(chǎn)，商品名為BAYTRONPH500)。由于P(VDF/HFP)的比重小于PEDOT與PSS的混合物的水分散液，P(VDF/HFP)在混合液的上部浮起。然后，在室溫下自然干燥使溶劑揮發(fā)，在載玻片上形成以分散狀態(tài)埋入有PVP的導(dǎo)電性高分子膜。最后，使用剃刀，將導(dǎo)電性高分子膜從載玻片上剝離。所得的導(dǎo)電性高分子膜的平均厚度為20μm，用四探針?lè)y(cè)得的電導(dǎo)率為230S/cm。[調(diào)制離子凝膠原料]對(duì)用于制作離子凝膠的離子液體而言，作為陽(yáng)離子，使用乙基甲基咪唑鐺(EMI)；作為陰離子，使用雙(三氟甲烷磺酰)亞胺[(CF3SO2)2Nl(TFSI)。作為混合的聚合物，使用偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]。以重量比計(jì)，EMITFSI與P(VDF/HFP)的混合比為82。在混合后，使用磁力攪拌器進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。以下，將該混合液稱(chēng)為離子凝膠前體。[制作電解質(zhì)離子凝膠]將0.Imm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)片裁斷為76mmX26mm的大小，使其與大小為76mmX26mm的載玻片貼緊，制作兩組。然后，使兩張PET片以隔開(kāi)規(guī)定的間隔相對(duì)的方式夾住40μm厚的電容器隔板紙而制得的載玻片貼緊。此時(shí)，預(yù)先使離子凝膠前體含浸在電容器隔板紙中。然后，使用恒溫槽在100°C加熱30分鐘，然后冷卻至室溫，由此制得厚度為40μm的離子凝膠含浸紙。由于PET片與離子凝膠含浸紙彼此之間的粘合性極低，所以能夠容易剝離。以下，將這里制得的離子凝膠稱(chēng)為電解質(zhì)離子凝膠。[粘合電解質(zhì)離子凝膠-導(dǎo)電性高分子膜]使導(dǎo)電性高分子膜的以分散狀態(tài)埋入有[P(VDF/HFP)]的面對(duì)著電解質(zhì)離子凝膠的兩面重疊，使用恒溫槽在100°c加熱30分鐘，然后冷卻至室溫，由此形成導(dǎo)電性高分子膜/電解質(zhì)離子凝膠/導(dǎo)電性高分子膜的三層結(jié)構(gòu)體。將該三層結(jié)構(gòu)體裁斷為寬2.5mm、長(zhǎng)15mm，在沿長(zhǎng)度方向距離其一端部5mm的區(qū)域安裝寬2mm、長(zhǎng)IOmm的鉬電極，制得可動(dòng)部長(zhǎng)度為IOmm的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。利用使用激光位移儀的三角測(cè)定，評(píng)價(jià)彎曲位移量。三角測(cè)定的測(cè)定點(diǎn)為沿長(zhǎng)度方向距離電極安裝部5mm的位置。向該致動(dòng)器施加士1.OV的電壓時(shí)，在電解質(zhì)離子凝膠_導(dǎo)電性高分子膜界面未發(fā)生剝離，進(jìn)行響應(yīng)施加電壓的彎曲動(dòng)作。將以IHz的矩形波驅(qū)動(dòng)時(shí)的位移量表示于表1。[表1]<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表1表示，該結(jié)構(gòu)的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的導(dǎo)電性高分子膜與固體電解質(zhì)膜的粘合性優(yōu)異，能夠長(zhǎng)期動(dòng)作。(實(shí)施例2)[制作以分散狀態(tài)埋入有第二有機(jī)聚合物的導(dǎo)電性高分子膜]在丙酮清洗后進(jìn)行了氧等離子體處理的硅基板上，滴加規(guī)定量的混合有5重量％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)的PEDOT與PSS的混合物的水分散液(Starck社生產(chǎn)，商品名為BAYTRONΡΗ500)。在該膜干燥前，在表面上散布相對(duì)于PEDOT與PSS的混合物的水分散液為1重量％的偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]，然后，在室溫自然干燥使溶劑揮發(fā)，在硅基板上形成以分散狀態(tài)埋入有P(VDF/HFP)的導(dǎo)電性高分子膜。最后，將硅基板浸漬在50體積％的氫氧化鉀水溶液中，將導(dǎo)電性高分子膜從基板上剝離。所得的導(dǎo)電性高分子膜的平均厚度為13μm，用四探針?lè)y(cè)得的電導(dǎo)率為238S/cm0[調(diào)制離子凝膠原料]對(duì)用于制作離子凝膠的離子液體而言，作為陽(yáng)離子，使用丁基甲基咪唑鐺(BMI)；作為陰離子，使用六氟磷酸陰離子(PF6-)。作為混合的聚合物，使用偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]。以重量比計(jì)，EMITFSI與P(VDF/HFP)的混合比為82。在混合后，使用磁力攪拌器充分?jǐn)嚢?。以下，將該混合液稱(chēng)為離子凝膠前體。[制作電解質(zhì)離子凝膠]將0.Imm厚的聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)片裁斷為76mmX26mm的大小，使其與大小為76mmX26mm的載玻片貼緊，制作兩組。然后，使兩張PET片以隔開(kāi)規(guī)定的間隔相對(duì)的方式夾住40μm厚的電容器隔板紙而制得的載玻片貼緊。此時(shí)，預(yù)先使離子凝膠前體含浸在電容器隔板紙中。然后，使用恒溫槽在100°C加熱30分鐘，然后冷卻至室溫，由此制得厚度為40μm的離子凝膠含浸紙。由于PET片與離子凝膠含浸紙彼此之間的粘合性極低，所以能夠容易剝離。以下，將這里制得的離子凝膠含浸紙稱(chēng)為電解質(zhì)離子凝膠。[疊層電解質(zhì)離子凝膠_導(dǎo)電性高分子膜]使導(dǎo)電性高分子膜對(duì)著電解質(zhì)離子凝膠的兩面重疊，使用恒溫槽在100°C加熱30分鐘，然后冷卻至室溫，由此形成導(dǎo)電性高分子膜/電解質(zhì)離子凝膠/導(dǎo)電性高分子膜的三層結(jié)構(gòu)體。將該三層結(jié)構(gòu)體裁斷為寬2.5mm、長(zhǎng)15mm，在沿長(zhǎng)度方向距離其一端部5mm的區(qū)域安裝寬2mm、長(zhǎng)IOmm的鉬電極，制得可動(dòng)部長(zhǎng)度為IOmm的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。向該致動(dòng)器施加士1.OV的電壓時(shí)，在電解質(zhì)離子凝膠_導(dǎo)電性高分子膜界面未發(fā)生剝離，進(jìn)行響應(yīng)施加電壓的彎曲動(dòng)作。將以IHz的矩形波驅(qū)動(dòng)時(shí)的位移量表示于表2。[表2]<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>表2表示，該結(jié)構(gòu)的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的導(dǎo)電性高分子膜與固體電解質(zhì)膜的粘合性優(yōu)異，能夠長(zhǎng)期動(dòng)作。(實(shí)施例3)混合0.5重量％、1重量％、5重量％、10重量％、20重量％的偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]，除此之外，與實(shí)施例1同樣操作，制得彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。向這些致動(dòng)器施加士1.OV的電壓時(shí)，在電解質(zhì)離子凝膠-導(dǎo)電性高分子膜界面未發(fā)生剝離，進(jìn)行響應(yīng)施加電壓的彎曲動(dòng)作。這些致動(dòng)器在與實(shí)施例1和實(shí)施例2同樣地長(zhǎng)期連續(xù)驅(qū)動(dòng)中，也能夠穩(wěn)定地進(jìn)行彎曲動(dòng)作。另一方面，溶解有20重量％的偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]的分散液形成的膜質(zhì)非常脆，無(wú)法與實(shí)施例1同樣操作制得彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。(表3)[表3]<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table>(比較例1)在丙酮清洗后進(jìn)行了氧等離子體處理的載玻片上，滴加規(guī)定量的溶解有5重量％的二甲亞砜(DMSO)的PEDOT與PSS的混合物的水分散液(Starck社生產(chǎn)，商品名為BAYTR0NPH500)。然后，在室溫下自然干燥使溶劑揮發(fā)，在載玻片上形成導(dǎo)電性高分子膜。最后，使用剃刀，將導(dǎo)電性高分子膜從載玻片上剝離。使導(dǎo)電性高分子膜重疊在與實(shí)施例1同樣操作制作的電解質(zhì)離子凝膠的兩面，使用恒溫槽在100°c加熱30分鐘，然后冷卻至室溫，從而使電解質(zhì)離子凝膠與導(dǎo)電性高分子膜粘合，形成三層結(jié)構(gòu)體。將該三層結(jié)構(gòu)體裁斷為寬2.5mm、長(zhǎng)15mm，在沿長(zhǎng)度方向距離其一端部5mm的區(qū)域安裝寬2mm、長(zhǎng)IOmm的鉬電極，制得可動(dòng)部長(zhǎng)度為IOmm的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。該致動(dòng)器的電解質(zhì)離子凝膠與導(dǎo)電性高分子膜的粘合性極低，在施加士1.OV的電壓時(shí)，在電解質(zhì)離子凝膠-導(dǎo)電性高分子膜界面發(fā)生剝離，不能進(jìn)行響應(yīng)施加電壓的彎曲動(dòng)作，作為位移量，利用IHz的矩形波，初始的10次平均位移量為0.05mm以下。(表3)(比較例2)在丙酮清洗后進(jìn)行了氧等離子體處理的硅基板上，滴加規(guī)定量的溶解有5重量％的N-甲基吡咯烷酮(NMP)的PEDOT與PSS的混合物的水分散液(Starck社生產(chǎn)，商品名為BAYTRONPH500)。然后，在室溫下自然干燥使溶劑揮發(fā)，在硅基板上形成導(dǎo)電性高分子膜。最后，將硅基板浸漬在50體積％的氫氧化鉀水溶液中，將導(dǎo)電性高分子膜從基板上剝離。使導(dǎo)電性高分子膜重疊在與實(shí)施例2同樣操作制作的電解質(zhì)離子凝膠的兩面，使用恒溫槽在100°c加熱30分鐘，然后冷卻至室溫，從而使導(dǎo)電性高分子膜與電解質(zhì)離子凝膠粘合，形成三層結(jié)構(gòu)體。將該三層結(jié)構(gòu)體裁斷為寬2.5mm、長(zhǎng)15mm，在沿長(zhǎng)度方向距離其一端部5mm的區(qū)域安裝寬2mm、長(zhǎng)IOmm的鉬電極，制得可動(dòng)部長(zhǎng)度為IOmm的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。該致動(dòng)器的電解質(zhì)離子凝膠與導(dǎo)電性高分子膜的粘合性極低，在施加士1.OV的電壓時(shí)，在電解質(zhì)離子凝膠-導(dǎo)電性高分子膜界面發(fā)生剝離，不能進(jìn)行響應(yīng)施加電壓的彎曲動(dòng)作，作為位移量，利用IHz的矩形波，初始的10次平均位移量為0.05mm以下。(比較例3)在丙酮清洗后進(jìn)行了氧等離子體處理的載玻片上，滴加規(guī)定量的溶解有5重量％的二亞甲砜(DMS0)的PED0T與PSS的混合物的水分散液(Starck社生產(chǎn)，商品名為BAYTR0NPH500)。然后，在室溫下自然干燥使溶劑揮發(fā)，在載玻片上形成導(dǎo)電性高分子膜。在形成導(dǎo)電性高分子膜后，在表面上散布偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]。最后，使用剃刀，將導(dǎo)電性高分子膜從載玻片上剝離。使導(dǎo)電性高分子膜重疊在與實(shí)施例1同樣操作制作的電解質(zhì)離子凝膠的兩面，使用恒溫槽在100°c加熱30分鐘，然后冷卻至室溫，從而使電解質(zhì)離子凝膠與導(dǎo)電性高分子膜粘合，形成三層結(jié)構(gòu)體。將該三層結(jié)構(gòu)體裁斷為寬2.5mm、長(zhǎng)15mm，在沿長(zhǎng)度方向距離其一端部5mm的區(qū)域安裝寬2mm、長(zhǎng)10mm的鉬電極，制得可動(dòng)部長(zhǎng)度為10mm的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器。該致動(dòng)器的電解質(zhì)離子凝膠與導(dǎo)電性高分子膜的粘合性極低，在施加士1.0V的電壓時(shí)，在電解質(zhì)離子凝膠-導(dǎo)電性高分子膜界面發(fā)生剝離，不能進(jìn)行響應(yīng)施加電壓的彎曲動(dòng)作，作為位移量，利用1Hz的矩形波，初始的10次平均位移量為0.05mm以下。根據(jù)上述說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可知本發(fā)明的許多改良和其它實(shí)施方式。因此，上述說(shuō)明應(yīng)該僅解釋為例示，其目的在于向本領(lǐng)域技術(shù)人員教示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式。只要不脫離本發(fā)明精神，能夠在實(shí)質(zhì)上變更本發(fā)明的構(gòu)造和/或功能的詳細(xì)狀況。產(chǎn)業(yè)上的可利用性根據(jù)本發(fā)明，能夠簡(jiǎn)便地制造小型且輕量、富有柔軟性的高可靠性的致動(dòng)器，能夠適用于醫(yī)療、工業(yè)以及家庭用的機(jī)器人或者微型機(jī)械等領(lǐng)域。1權(quán)利要求一種彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器，其為具備一對(duì)電極和夾持在所述一對(duì)電極之間的疊層結(jié)構(gòu)的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器，其特征在于所述疊層結(jié)構(gòu)具有固體電解質(zhì)膜和在所述固體電解質(zhì)膜上形成的導(dǎo)電性高分子膜，所述固體電解質(zhì)膜由第一有機(jī)聚合物和離子液體的混合物構(gòu)成，所述第一有機(jī)聚合物含有偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟磺酸/PTFE共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)中的至少一種以上，所述導(dǎo)電性高分子膜在所述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面上，由聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物構(gòu)成，在所述導(dǎo)電性高分子膜表面以分散狀態(tài)埋入有由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物，并且，所述固體電解質(zhì)膜與所述導(dǎo)電性高分子膜表面的以分散狀態(tài)埋入有所述第二有機(jī)聚合物的面相接。2.如權(quán)利要求1所述的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器，其特征在于在所述固體電解質(zhì)膜的兩面形成有所述導(dǎo)電性高分子膜。3.一種彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于所述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器具備一對(duì)電極和夾持在所述一對(duì)電極之間的疊層結(jié)構(gòu)，所述疊層結(jié)構(gòu)具有固體電解質(zhì)膜和在所述固體電解質(zhì)膜上形成的導(dǎo)電性高分子膜，所述固體電解質(zhì)膜由第一有機(jī)聚合物和離子液體的混合物構(gòu)成，所述第一有機(jī)聚合物含有偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟磺酸/PTFE共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯腈(PAN)中的至少一種以上，所述導(dǎo)電性高分子膜在所述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面上形成，由聚乙烯二氧噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物構(gòu)成，在所述導(dǎo)電性高分子膜表面以分散狀態(tài)埋入有由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物，并且，所述固體電解質(zhì)膜與所述導(dǎo)電性高分子膜表面的以分散狀態(tài)埋入有所述第二有機(jī)聚合物的面相接，所述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法包括準(zhǔn)備所述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的工序；和在所述一對(duì)電極上施加電壓的工序。4.如權(quán)利要求3所述的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于在所述固體電解質(zhì)膜的兩面形成有所述導(dǎo)電性高分子膜。5.一種彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的制造方法，其特征在于所述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器具備一對(duì)電極和夾持在所述一對(duì)電極之間的疊層結(jié)構(gòu)，所述疊層結(jié)構(gòu)具有固體電解質(zhì)膜和在所述固體電解質(zhì)膜上形成的導(dǎo)電性高分子膜，所述固體電解質(zhì)膜由第一有機(jī)聚合物和離子液體的混合物構(gòu)成，所述第一有機(jī)聚合物含有偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟磺酸/PTFE共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PE0)、聚丙烯腈(PAN)中的至少一種以上，所述導(dǎo)電性高分子膜在所述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面上形成，由聚乙烯二氧噻吩(PED0T)和聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物構(gòu)成，所述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的制造方法包括在基板上涂敷導(dǎo)電性高分子分散液或溶液，在所述分散液或溶液干燥成為固體膜之前，利用散布、涂敷的方法以分散狀態(tài)埋入由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物的工序；和使所述導(dǎo)電性高分子膜表面的以分散狀態(tài)埋入有所述第二有機(jī)聚合物的面與所述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面相對(duì)并疊層的工序。6.一種彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的制造方法，其特征在于所述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器具備一對(duì)電極和夾持在所述一對(duì)電極之間的疊層結(jié)構(gòu)，所述疊層結(jié)構(gòu)具有固體電解質(zhì)膜和在所述固體電解質(zhì)膜上形成的導(dǎo)電性高分子膜，所述固體電解質(zhì)膜由第一有機(jī)聚合物和離子液體的混合物構(gòu)成，所述第一有機(jī)聚合物含有偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物[P(VDF/HFP)]、聚偏氟乙烯(PVDF)、全氟磺酸/PTFE共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氧化乙烯(PE0)、聚丙烯腈(PAN)中的至少一種以上，所述導(dǎo)電性高分子膜在所述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面上形成，由聚乙烯二氧噻吩(PED0T)和聚苯乙烯磺酸(PSS)的混合物構(gòu)成，所述彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的制造方法包括通過(guò)預(yù)先將由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物[P(VDF/HFP)]構(gòu)成的比重小于所述導(dǎo)電性高分子分散液或溶液的第二有機(jī)聚合物分散在導(dǎo)電性高分子分散液或溶液中，以分散狀態(tài)在所述導(dǎo)電性高分子膜表面埋入所述第二有機(jī)聚合物的工序；和使所述導(dǎo)電性高分子膜表面的以分散狀態(tài)埋入有所述第二有機(jī)聚合物的面與所述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面相對(duì)并疊層的工序。全文摘要本發(fā)明的目的在于提高導(dǎo)電性高分子膜與固體電解質(zhì)膜彼此之間的粘合性、可靠地完成彎曲型動(dòng)作的導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的動(dòng)作。本發(fā)明的彎曲型導(dǎo)電性高分子致動(dòng)器的特征在于具有固體電解質(zhì)膜和在上述固體電解質(zhì)膜的至少一個(gè)面上的導(dǎo)電性高分子膜的疊層結(jié)構(gòu)，其中，上述固體電解質(zhì)膜由第一有機(jī)聚合物和離子液體的混合物構(gòu)成，上述第一有機(jī)聚合物含有偏氟乙烯/六氟丙烯共聚物、聚偏氟乙烯、全氟磺酸/PTFE共聚物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氧化乙烯、聚丙烯腈中的至少一種以上，上述導(dǎo)電性高分子膜由聚乙烯二氧噻吩和聚苯乙烯磺酸的混合物構(gòu)成，在上述導(dǎo)電性高分子膜表面以分散狀態(tài)埋入有由偏氟乙烯/六氟丙烯共聚合物構(gòu)成的第二有機(jī)聚合物。文檔編號(hào)H01L41/45GK101828330SQ200880007438公開(kāi)日2010年9月8日申請(qǐng)日期2008年8月15日優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日發(fā)明者工藤祐治申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社