JP2009033944A - 高アスペクト比のカーボンナノチューブとイオン液体から構成される導電性薄膜、アクチュエータ素子 - Google Patents

Abstract

【課題】性能の向上したアクチュエータを提供する。
【解決手段】アスペクト比が10⁴以上のカーボンナノチューブおよびイオン液体から構成
される導電性薄膜；長さが50μm以上のカーボンナノチューブおよびイオン液体から構成
される導電性薄膜。
【選択図】図５

Description

本発明は、導電性薄膜を有する導電体及びアクチュエータ素子に関する並びにその製造法に関する。ここでアクチュエータ素子は、電気化学反応や電気二重層の充放電などの電気化学プロセスを駆動力とするアクチュエータ素子である。

空気中、あるいは真空中で作動可能なアクチュエータ素子として、カーボンナノチューブとイオン液体とのゲルを導電性があり、かつ伸縮性のある活性層として用いるアクチュエータが提案されている(特許文献１)。

導電体であるカーボンナノチューブに求められる特性としては、高純度、高アスペクト比、高導電性、高比表面積などの特性が要求される。これらの要求を満たす、高アスペクト比のカーボンナノチューブを用いた素子について、カーボンナノチューブとポリマー、イオン液体の均質混合が従来の方法では困難であり、アクチュエータの性能低下の原因となっていた。従来の知られていた長さが数μm程度のカーボンナノチューブでは、カーボ
ンナノチューブのみで均質な導電性のよい電極フィルムを作成することは困難であった。そのために、結着剤としてポリマーを加えることにより、キャストという簡便な方法で、導電性薄膜が簡便に得ることが可能となったが、ポリマーを加えることにより、カーボンナノチューブの均一混合が妨げられることになり、また、電子伝導、イオン伝導が阻害されるという問題点があった。
特開２００５−１７６４２８

本発明は、さらに性能の向上したアクチュエータを提供することを目的とする。

本発明は以上の問題点を解決するものであって、アスペクト比の非常に大きい、極めて長いカーボンナノチューブを用いることにより、ポリマーを加えなくても、キャスト法という簡便な方法でカーボンナノチューブとイオン液体からなる導電性フィルムをえることが可能なことを発見し、さらにそのアクチュエータ特性を見出した。

本発明は、以下の導電性薄膜、積層体、アクチュエータ素子、またはその製造法を提供するものである。
1． アスペクト比が10⁴以上のカーボンナノチューブおよびイオン液体から構成される導電性薄膜。
2． 長さが50μm以上のカーボンナノチューブおよびイオン液体から構成される導電性薄膜。
3． 項１または２に記載の導電性薄膜層とイオン伝導層を有する積層体。
4． 項３の積層体を含むアクチュエータ素子。
5． イオン伝導層の表面に、項１または２に記載の導電性薄膜を電極とする導電性薄膜
層が互いに絶縁状態で少なくとも２個形成され、当該導電性薄膜層に電位差を与えることにより変形可能に構成されている項４に記載のアクチュエータ素子。
6． 以下の工程を含むことを特徴とするアクチュエータ素子の製造方法
工程１：アスペクト比が10⁴以上あるいは、長さが50μm以上のカーボンナノチューブ、およびイオン液体、溶媒を含む分散液を調製する工程；
工程２：ポリマーおよび溶媒、必要に応じてさらにイオン液体を含む溶液を調製する工程；
工程３：工程１の分散液を用いる導電性薄膜の形成と工程２の溶液を用いるイオン伝導層の形成を同時にあるいは順次行い、導電性薄膜層とイオン伝導層の積層体を形成する工程。
7． 以下の工程を含むことを特徴とするアクチュエータ素子の製造方法
工程１：アスペクト比が10⁴以上あるいは、長さが50μm以上のカーボンナノチューブ、およびイオン液体、溶媒を含む分散液を調製する工程；
工程２：ポリマーおよび溶媒、必要に応じてさらにイオン液体を含む溶液を調製する工程；
工程３：工程１の分散液を用いキャスト、印刷、塗布、押し出しまたは射出により、導電性薄膜を形成、その後、必要に応じて、作製した導電性薄膜の熱厚密化を行い、密度を大きくする工程、あるいは数枚の導電性薄膜を熱圧着すると同時に厚密化し、密度を大きくする工程；
工程４：工程２の分散液を用いキャスト、印刷、塗布、押し出しまたは射出により、イオン伝導層を形成する工程；
工程５：工程３で形成した導電性薄膜と工程４で形成したイオン伝導層を、圧着により積層し、積層体を形成する工程。

本発明によれば、ポリマーなしで導電性薄膜を得ることができるため、電子伝導性、イオン伝導性が向上し、応答が速やかになるとともに、素子の軽量化、あるいは素子の変形をより容易に行なうことができ、効率のよい変形応答のアクチュエータ素子を提供することができるようになった。

本発明において、アクチュエータ素子の電極層に使用する導電性薄膜には、カーボンナノチューブおよびイオン液体が使用される。すなわち、本発明の導電性薄膜には、ポリマーは含まれない。

本発明に用いられるイオン液体（ionic liquid）とは、常温溶融塩または単に溶融塩などとも称されるものであり、常温（室温）を含む幅広い温度域で溶融状態を呈する塩であり、例えば０℃、好ましくは−２０℃、さらに好ましくは−４０℃で溶融状態を呈する塩である。また、本発明で使用するイオン液体はイオン導電性が高いものが好ましい。

本発明においては、各種公知のイオン液体を使用することができるが、常温（室温）または常温に近い温度において液体状態を呈する安定なものが好ましい。本発明において用いられる好適なイオン液体としては、下記の一般式（Ｉ）〜（IV）で表わされるカチオン（好ましくは、イミダゾリウムイオン、第４級アンモニウムイオン）と、アニオン（Ｘ⁻）より成るものが挙げられる。

上記の式（Ｉ）〜（IV）において、Ｒは炭素数１〜１２の直鎖又は分枝を有するアルキル基またはエーテル結合を含み炭素と酸素の合計数が３〜１２の直鎖又は分枝を有するアルキル基を示し、式（Ｉ）においてＲ^１は炭素数１〜４の直鎖又は分枝を有するアルキル基または水素原子を示す。式（Ｉ）において、ＲとＲ^１は同一ではないことが好ましい。式（III）および（IV）において、ｘはそれぞれ１〜４の整数である。

炭素数１〜１２の直鎖又は分枝を有するアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシルなどの基が挙げられる。炭素数は好ましくは１〜８，より好ましくは１〜６である。

炭素数１〜４の直鎖又は分枝を有するアルキル基としては、メチル、エチル、ｎ−プロピル、イソプロピル、ｎ−ブチル、イソブチル、ｓｅｃ−ブチル、ｔ−ブチルが挙げられる。

エーテル結合を含み炭素と酸素の合計数が３〜１２の直鎖又は分枝を有するアルキル基としては、CH₂OCH₃、(CH₂)_p(OCH₂CH₂)_qOR²（ここで、ｐは１〜４の整数、ｑは１〜４の整数、R²はCH₃又はC₂H₅を表す）が挙げられる。

アニオン（Ｘ⁻）としては、テトラフルオロホウ酸イオン（BF₄ ^-）、BF₃CF₃ ^-、BF₃C₂F₅ ^-、BF₃C₃F₇ ^-、BF₃C₄F₉ ^-、ヘキサフルオロリン酸イオン（PF₆ ^-）、ビス（トリフルオロメ
タンスルホニル）イミド酸イオン（（CF₃SO₂)₂N^-）、過塩素酸イオン(ClO₄ ^-)、トリス（
トリフルオロメタンスルホニル）炭素酸イオン(CF₃SO₂)₃C^-）、トリフルオロメタンスル
ホン酸イオン（CF₃SO₃ ^-）、ジシアンアミドイオン（(CN)₂N^-）、トリフルオロ酢酸イオン（CF₃COO^-）、有機カルボン酸イオンおよびハロゲンイオンが例示できる。

これらのうち、イオン液体としては、例えば、カチオンが１−エチル−３−メチルイミダゾリウムイオン、[N(CH₃)(CH₃)(C₂H₅)(C₂H₄OC₂H₄OCH₃)]⁺、アニオンがハロゲンイオン
、テトラフルオロホウ酸イオン、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸イオン（（CF₃SO₂)₂N^-）のものが、具体的に例示でき、１−エチル−３−メチルイミダゾリウム
イオンとビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸イオン（（CF₃SO₂)₂N^-）からなるイオン液体が特に好ましい。なお、カチオン及び／又はアニオンを２種以上使用し、融点をさらに下げることも可能である。

ただし、これらの組み合わせに限らず、イオン液体であって、導電率が0.1Sm^-1以上の
ものであれば、使用可能である。

本発明に用いられるカーボンナノチューブは、グラフェンシートが筒形に巻いた形状から成る炭素系材料であり、その周壁の構成数から単層ナノチューブ（ＳＷＮＴ）と多層ナノチューブ（ＭＷＮＴ）とに大別され、また、グラフェンシートの構造の違いからカイラル（らせん）型、ジグザグ型、およびアームチェア型に分けられるなど、各種のものが知られている。本発明には、このような所謂カーボンナノチューブと称されるものであれば、いずれのタイプのカーボンナノチューブも用いることができる。

本発明で使用するカーボンナノチューブのアスペクト比は、１０^４以上である。アスペクト比は大きければ大きいほど好ましいが、上限は、例えば１０^６程度である。カーボンナノチューブの長さは、通常１μm以上、好ましくは５０μm以上、さらに好ましくは５００μm以上である。カーボンナノチューブの長さの上限は、特に限定されないが、例えば3mm程度である。

実用に供されるカーボンナノチューブの好適な例として、一酸化炭素を原料として比較的量産が可能なＨｉＰｃｏ（カーボン・ナノテクノロジー・インコーポレーテッド社製）が挙げられるが、勿論、これに限定されるものではない。

本発明の導電性薄膜は、カーボンナノチューブとイオン液体から基本的に構成されるが、活性炭素繊維や補強材などを導電性などの特性をあまり損なわない範囲で加えることもできる。

本発明のイオン伝導層は、ポリマーと溶媒、必要に応じてさらにイオン液体を含む溶液を調製し、得られた溶液をキャスト法により製膜し、溶媒を蒸発、乾燥させることによって得ることができる。イオン伝導層の形成は、塗布、印刷、押し出し、キャスト、または、射出などにより行うことができる。ここで、前記溶媒は親水性溶媒と疎水性溶媒の混合溶媒を用いてもよい。

親水性溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどのカーボネート類、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトン、メタノール、エタノールなどの炭素数１〜３の低級アルコール、アセトニトリル等が挙げられる。疎水性溶媒としては、４−メチルペンタン−２−オンなどの炭素数５〜１０のケトン類、クロロホルム、塩化メチレンなどのハロゲン化炭化水素類、トルエン、ベンゼン、キシレンなどの芳香族炭化水素類、ヘキサン、シクロヘキサン等の脂肪族又は脂環式炭化水素類が挙げられる。

本発明において、イオン伝導層に用いられるポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体［ＰＶＤＦ（ＨＦＰ）］などの水素原子を有するフッ素化オレフィンとパーフッ素化オレフィンの共重合体、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などの水素原子を有するフッ素化オレフィンのホモポリマー、パーフルオロスルホン酸（Ｎａｆｉｏｎ，ナフィオン）、ポリ−２−ヒドロキシエチルメタクリレート（poly-
ＨＥＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などのポリ（メタ）アクリレート類、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）などが挙げられる
。

アクチュエータ素子の電極層に使用される導電性薄膜層は、カーボンナノチューブとイオン液体から構成される。導電性薄膜層中のこれらの成分の好ましい配合割合は：
カーボンナノチューブ：
６〜９０重量％、好ましくは９〜６６重量％、より好ましくは２０〜５０重量%；
イオン液体：
１０〜９４重量％、好ましくは３４〜９１重量％、より好ましくは５０〜８０重量%；
である。

導電性薄膜の調製は、CNTとイオン液体を任意の割合で混合して実施することが可能で
ある。一方、得られた導電性薄膜層の強度の問題から、CNTは一定以上含まれるのがよい
。

CNTとイオン液体を任意の割合で攪拌などにより混合し、超音波処理を行うのが好まし
い。超音波処理時間は、３０分から１５時間程度、好ましくは１時間〜７時間程度が挙げられる。

導電性薄膜の形成は、CNTとイオン液体の混合液を、塗布、印刷、押し出し、キャスト
、または、射出などの方法により行なうことができ、好ましくはキャストにより実施される。

本発明の方法で製造するアクチュエータ素子としては、例えば、イオン伝導層1を、そ
の両側から、カーボンナノチューブとイオン液体とポリマーを含む導電性薄膜層（電極層）2,2で挟んだ３層構造のものが挙げられる(図2A) 。また、電極の表面伝導性を増すために、電極層2,2の外側にさらに導電層3,3が形成された５層構造のアクチュエータ素子であってもよい(図2B) 。

イオン伝導層の表面に導電性薄膜層を形成してアクチュエータ素子を得るには、イオン伝導層の表面に導電性薄膜を熱圧着すればよい。

イオン伝導層の厚さは、5〜200μｍであるのが好ましく、10〜100μｍであるのがより
好ましい。導電性薄膜層の厚さは、10〜500μｍであるのが好ましく、50〜300μｍであるのがより好ましい。また、各層の製膜にあたっては、スピンコート、印刷、スプレー等も用いることができる。さらに、押し出し法、射出法等も用いることができる。

導電層の厚さは、10〜50nmであるのが好ましい。導電性薄膜は、ＣＮＴとイオン液体から構成される複数の薄膜を熱圧着などにより積層することもでき、１枚の薄膜からなっていてもよい。

このようにして得られたアクチュエータ素子は、電極間（電極は導電性薄膜層に接続されている）に０．５〜４Ｖの直流電圧を加えると、数秒以内に素子長の０．５〜１倍程度の変位を得ることができる。また、このアクチュエータ素子は、空気中あるいは真空中で、柔軟に作動することができる。

このようなアクチュエータ素子の作動原理は、図３に示すように、イオン伝導層１の表面に相互に絶縁状態で形成された導電性薄膜層２，２に電位差がかかると、導電性薄膜層２，２内のカーボンナノチューブ相とイオン液体相の界面に電気二重層が形成され、それによる界面応力によって、導電性薄膜層２，２が伸縮するためである。図3に示すように
、プラス極側に曲がるのは、量子化学的効果により、カーボンナノチューブがマイナス極
側でより大きくのびる効果があることと、現在よく用いられるイオン液体では、カチオン４のイオン半径が大きく、その立体効果によりマイナス極側がより大きくのびるからであると考えられる。図3において、４はイオン液体のカチオンを示し、５はイオン液体のア
ニオンを示す。

上記の方法で得ることのできるアクチュエータ素子によれば、カーボンナノチューブとイオン液体とのゲルの界面有効面積が極めて大きくなることから、界面電気二重層におけるインピーダンスが小さくなり、カーボンナノチューブの電気伸縮効果が有効に利用される効果に寄与する。また、機械的には、界面の接合の密着性が良好となり、素子の耐久性が大きくなる。その結果、空気中、真空中で、応答性がよく変位量の大きい、且つ耐久性のある素子を得ることができる。しかも、構造が簡単で、小型化が容易であり、小電力で作動することができる。

本発明のアクチュエータ素子は、空気中、真空中で耐久性良く作動し、しかも低電圧で柔軟に作動することから、安全性が必要な人と接するロボットのアクチュエータ（例えば、ホームロボット、ペットロボット、アミューズメントロボットなどのパーソナルロボットのアクチュエータ）、また、宇宙環境用、真空チェンバー内用、レスキュー用などの特殊環境下で働くロボット、また、手術デバイスやマッスルスーツなどの医療、福祉用ロボット、さらにはマイクロマシーンなどのためのアクチュエータとして最適である。

特に、純度の高い製品を得るために、真空環境下、超クリーンな環境下での材料製造において、純度の高い製品を得るために、試料の運搬や位置決め等のためのアクチュエータの要求が高まっており、全く蒸発しないイオン液体を用いた本発明のアクチュエータ素子は、汚染の心配のないアクチュエータとして、真空環境下でのプロセス用アクチュエータとして有効に用いることができる。
なお、イオン伝導層表面への導電性薄膜層の形成は少なくとも２層必要であるが、図4に
示すように、平面状のイオン伝導層１の表面に多数の導電性薄膜層２を配置することにより、複雑な動きをさせることも可能である。このような素子により、蠕動運動による運搬や、マイクロマニピュレータなどを実現可能である。また、本発明のアクチュエータ素子の形状は、平面状とは限らず、任意の形状の素子が容易に製造可能である。例えば、図４に示すものは、径が１ｍｍ程度のイオン伝導層１のロッドの周囲に４本の導電性薄膜層２を形成したものである。この素子により、細管内に挿入できるようなアクチュエータが実現可能である。

以下、本発明を実施例に基づきより詳細に説明するが、本発明がこれら実施例に限定されないことは言うまでもない。
＜実験法の共通の説明＞
1. 使用した薬品、材料
使用したイオン液体(IL)：
エチルメチルイミダゾリウム テトラフルオロボレート（EMIBF₄）

エチルメチルイミダゾリウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（EMITFSI）

使用したカーボンナノチューブ：
実施例および比較例で用いたアスペクト比１０^４以上のカーボンナノチューブは、独立行政法人産業技術総合研究所ナノカーボン研究センターで作製された、平均長約６００μｍの単層カーボンナノチューブ（LS-CNT）である。
使用したイオン伝導体用ベースポリマー：ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(PVDF(HFP)) (III)

使用した溶媒
N,N’-ジメチルアセトアミド(DMAc)
プロピレンカーボネート（PC）
メチルペンタノン（MP）
２．ゲル電解質キャスト液の一般的作製方法
IL 100mg、PVDF(HFP) 100mg、PC 360mg、MP 3mlを、80℃に液温を上げて３０分以上撹
拌し、作製したキャスト液0.3mlを25mmx25mmのキャスト枠中にキャストし、溶媒を蒸発させて、ゲル電解質フィルムを得る。厚みは約20μm程度である。
３．電極／電解質ゲル／電極３層構造からなるアクチュエータ素子の変位測定方法
図１に示す様にレーザー変位計を用い、素子を1mmx15mmの短冊状に切り取り、電圧を加えた時の10mmの位置の変位を測定した。
４．電極導電率測定法
電極の導電率は、電極の両端、および、表面の２点間に金ペーストで直径50μmの金線
を接合し、両端の金線に定電流源で一定電流を流し、表面に接続した接点間の電圧を測定することで、電極の抵抗を測定した。この時の電極の厚みd、電極の幅をbとすると断面積S＝bdである。流した電流がI、測定した電圧がV、電圧測定端子間距離がLとすると、
コンダクタンス G＝I/V［S］
導電率＝GL／S［Scm^-1］
となる。
５．ヤング率測定法
引張り試験機を用い、応力−歪み特性から、電極フィルムのヤング率をもとめた。
６．キャパシタンス測定
作成した電極フィルムを直径10mmに切り取り、ステンレス製の電極で挟み込んで、サイクリックボルタンメトリ法により、±0.5V、0.02V/sの条件で測定を行った。測定値は電
極フィルム中のカーボンナノチューブのグラム当りの容量値として（Fg^-1）表した。
７．電極、ゲル電解質、アクチュエータ素子フィルム厚測定
作成した電極フィルム、ゲル電解質フィルム、およびそれらの積層体からなるアクチュエータ素子フィルムの厚みは、マイクロメーターを用いて測定した。
実施例１ LS-CNT 5mg, EMIBF₄ 40mgを試料瓶にとり、溶媒DMAc1mlを入れマグネティックスターラーで撹拌を１時間行う。試料瓶を逆さまにしても流れない程度に固化した。LS-CNTが分散し、ネットワークを作ることによってゲル状になり、固化したものと思われる。これをさらに超音波洗浄器内で超音波を30分照射し、DMAcを２ml加えてスターラーで撹拌を２時間行い、キャスト液を得た。テフロン（登録商標）テープで作成した25mm角のキャスト枠内に上記キャスト液をそれぞれ2.4mlキャストし、温度５０℃で減圧乾燥一昼夜、
その後、温度を80℃にして減圧乾燥一昼夜行い、電極フィルムを得た。共通実験法に従い測定した、このフィルムの特性を表１にまとめる。

実施例２ LS-CNT 5mg, EMIBF4 40mgを試料瓶にとり、溶媒DMAc 1mlを入れマグネティッ
クスターラーで撹拌を１時間行う。試料瓶を逆さまにしても流れない程度に固化した。LS-CNTが分散し、ネットワークを作ることによってゲル状になり、固化したものと思われる。これをさらに超音波洗浄器内で超音波を１時間照射し、DMAcを２ml加えてスターラーで撹拌を２時間行い、キャスト液を得た。テフロン（登録商標）テープで作成した25mm角のキャスト枠内に上記キャスト液をそれぞれ2.4mlキャストし、温度５０℃で減圧乾燥一昼
夜、その後、温度を80℃にして減圧乾燥一昼夜行い、電極フィルムを得た。共通実験法に従い測定した、このフィルムの特性を表２にまとめる。

比較例１ LS-CNT 5mg, EMIBF₄ 40mgを試料瓶にとり、溶媒DMAc1mlを入れマグネティックスターラーで撹拌を１時間行う。試料瓶を逆さまにしても流れない程度に固化した。LS-CNTが分散し、ネットワークを作ることによってゲル状になり、固化したものと思われる。これにさらにDMAcを２ml加えて、２時間、マグネティックスターラーで撹拌後、キャストし、溶媒を乾燥したが、フィルムにはならなかった。

実施例３ 実施例１、２で作成した２枚の電極膜を用い、共通実験法３による方法により作成したゲル電解質膜をサンドイッチにして７０℃、1.9N/mm²の圧力で１分間プレスすることにより、電極／電解質／電極複合体を作成した。電極間に周波数の異なる±2.5Vの方形波電圧を加えた時に観測された変位を表３にまとめる。５Hzにおいても１mm以上の変位が観測され、高速な応答であることが分かる。

（それぞれのアクチュエータ素子の厚み 実施例１の電極を用いた素子：85μm、実施例
２の電極を用いた素子：66μm）
実施例４ 表４の成分のそれぞれについて、まず溶媒DMAcを２ml加え、マグネティックスターラーで撹拌１時間後、超音波洗浄器中で超音波を１時間照射した。実施例１、２と同様、液が固化する現象が見られた。その後DMAcを4ml加え、撹拌を２時間行いキャスト液
とした。テフロン（登録商標）テープで作成した25mm角のキャスト枠内に上記キャスト液をそれぞれ2.4mlキャストし、温度５０℃で減圧乾燥一昼夜、その後、温度を80℃にして
減圧乾燥一昼夜行い、電極フィルムを得た。できたフィルムS-2の外観写真を図5に示す。他の試料も同様の均質でしなやかなフィルムが得られた。この電極フィルムの性質を表５にまとめる。

実施例５ 実施例３と同様にして実施例４で作成した各種電極膜を用い、ゲル電解質膜との複合体を作成し、電極間に様々な周波数、電圧の方形波電圧を加えることで変形特性を評価した。その結果は表６、７の通りである。±1.5Vで最高4.52mmという大きな変形と最高応答周波数が、48Hz以上という高速な応答が得られた。

実施例６
１． LS-CNT 15mg，エチルメチルイミダゾリウム(I)ビス（トリフロオロメタンスルフ
ォニル）イミド（EMITFSI） 15mgおよびDMAc 3mlを秤量し，スクリュー瓶内で攪拌を2
時間実施した。
２． 超音波洗浄機を用いて,超音波照射を下記の表８に示す時間で実施した。

１． DMAcを6ml加えた後，攪拌を2時間実施した。
２． 50℃一定に保たれたホットプレート上で25mm×25mlのテフロン（登録商標）枠に2.4mlキャストした後，放置し，乾燥を１日間実施した。
３． 真空乾燥機を用いて，真空中，50℃にて1日間乾燥を実施した後，引き続き真空中
，80℃にて1日間乾燥を実施した。

以上の工程により、電極フィルム（LS-CNT含量：50重量％）を得た。共通実験法に従い測定した、上記６種類の電極フィルムの特性値を表９に示す。
極めて、高ヤング率、高導電性、高キャパシタンスの電極フィルムを作ることに成功した。

実施例７
実施例６でそれぞれの条件で作成した２枚の電極フィルムを用い、共通実験法３による方法により作成したゲル電解質膜をサンドイッチにして７０℃、1.9N/mm2の圧力で１分間プレスすることにより、電極／電解質／電極複合体を作成した。表１０、１１にそれぞれ0.1Hz、0.01Hzの方形波電圧を加えた時の変位特性の印加電圧依存性を、表１２に±2.5V
の方形波電圧の1,2,5,10Hzの周波数を加えた時の応答特性を示す。特に5時間の超音波を
加えて調整した電極フィルムから作成したアクチュエータ素子であるS5hが低周波特性、
高周波特性とも極めて優れた特性を示している。

（アクチュエータ素子厚み S1h：51.5μm, S3h: 61μm, S5h: 45μm, S7h: 46μm、S10h: 51.5μm, S15h: 40.5μm）

本発明の実施例でアクチュエータ素子変位評価法に用いたレーザー変位計を示す。 図１（Ａ）は、本発明のアクチュエータ素子（３層構造）の一例の構成の概略を示す図であり、図１（Ｂ）は、本発明のアクチュエータ素子（５層構造）の一例の構成の概略を示す図である。 本発明のアクチュエータ素子の作動原理を示す図である。 本発明のアクチュエータ素子の他の例の概略を示す図である。 電極フィルムの外観写真。左右の写真はフィルムの両面である。

Claims (7)

1. アスペクト比が10⁴以上のカーボンナノチューブおよびイオン液体から構成される導電性
   薄膜。
2. 長さが50μm以上のカーボンナノチューブおよびイオン液体から構成される導電性薄膜。
3. 請求項１または２に記載の導電性薄膜層とイオン伝導層を有する積層体。
4. 請求項３の積層体を含むアクチュエータ素子。
5. イオン伝導層の表面に、請求項１または２に記載の導電性薄膜を電極とする導電性薄膜層が互いに絶縁状態で少なくとも２個形成され、当該導電性薄膜層に電位差を与えることにより変形可能に構成されている請求項４に記載のアクチュエータ素子
6. 以下の工程を含むことを特徴とするアクチュエータ素子の製造方法
   工程１：アスペクト比が10⁴以上あるいは、長さが50μm以上のカーボンナノチューブ、およびイオン液体、溶媒を含む分散液を調製する工程；
   工程２：ポリマーおよび溶媒、必要に応じてさらにイオン液体を含む溶液を調製する工程；
   工程３：工程１の分散液を用いる導電性薄膜の形成と工程２の溶液を用いるイオン伝導層の形成を同時にあるいは順次行い、導電性薄膜層とイオン伝導層の積層体を形成する工程。
7. 以下の工程を含むことを特徴とするアクチュエータ素子の製造方法
   工程１：アスペクト比が10⁴以上あるいは、長さが50μm以上のカーボンナノチューブ、およびイオン液体、溶媒を含む分散液を調製する工程；
   工程２：ポリマーおよび溶媒、必要に応じてさらにイオン液体を含む溶液を調製する工程；
   工程３：工程１の分散液を用いキャスト、印刷、塗布、押し出しまたは射出により、導電性薄膜を形成、その後、必要に応じて、作製した導電性薄膜の熱厚密化を行い、密度を大きくする工程、あるいは数枚の導電性薄膜を熱圧着すると同時に厚密化し、密度を大きくする工程；
   工程４：工程２の分散液を用いキャスト、印刷、塗布、押し出しまたは射出により、イオン伝導層を形成する工程；
   工程５：工程３で形成した導電性薄膜と工程４で形成したイオン伝導層を、圧着により積層し、積層体を形成する工程。

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