JP4154474B2

JP4154474B2 - アクチュエータ素子の製造方法

Info

Publication number: JP4154474B2
Application number: JP00276498A
Authority: JP
Inventors: 黒啓介小; 積欣志安; 原直子藤; 和信吾瀬; 西和夫大
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1998-01-09
Filing date: 1998-01-09
Publication date: 2008-09-24
Anticipated expiration: 2018-01-09
Also published as: JPH11206162A

Description

【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、アクチュエータ素子の製造方法に関し、より詳細にはイオン交換樹脂成形品を湾曲および変形させるアクチュエータ素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
医療機器や産業用ロボット、マイクロマシンなどの分野において小型でかつ軽量で柔軟性に富むアクチュエータの必要性が高まっている。
【０００３】
このようにアクチュエータを小型化すると慣性力よりも摩擦や粘性力が支配的となるため、モータやエンジンのような慣性力を利用してエネルギーを運動に変える機構は、超小型アクチュエータの動力として用いることは困難であった。このため、超小型アクチュエータの作動原理としては、静電引力型、圧電型、超音波式、形状記憶合金式、高分子伸縮式などが提案されている。
【０００４】
静電引力型アクチュエータは、電極となる板、棒などを対極に引きつけることによって作動するもので、たとえば数十μｍ離れた対極との間に１００Ｖ程度の電圧をかけて電極をたわませるものなどが知られている。圧電型アクチュエータは、チタン酸バリウムなどのセラミックの圧電素子に数Ｖの電圧をかけて素子を伸縮させることによって作動するもので、ｎｍ単位の変位を制御できるものが知られている。超音波式アクチュエータは、圧電素子などで発生させた超音波振動と摩擦力との組合せたり、またはずれを生じさせて作動するものである。形状記憶合金式アクチュエータは、形状記憶合金が温度によって形状が大きく変化することを利用して、温度変化によって作動するものである。高分子伸縮式アクチュエータは、高分子が温度あるいはｐＨの変化や周囲の化学物質の濃度変化によって伸縮することを利用して作動するものである。
【０００５】
しかしながら、これらの超小型アクチュエータには、それぞれ作動環境に制限があったり、応答性が不充分であったり、構造が複雑であったり、また柔軟性が欠如しているなどの問題点があった。たとえば、高分子伸縮式アクチュエータを作動させるには、高分子が接触している溶液を他の塩類を含む溶液に交換する必要があり、このため小型で速い応答を必要とする用途には利用困難であった。
【０００６】
これに対し、小型化が容易であり、かつ応答性が早く、小電力で作動するアクチュエータ素子として、イオン交換膜とこのイオン交換膜の表面で接合した電極とからなり、イオン交換膜の含水状態においてイオン交換膜に電位差をかけてイオン交換膜に湾曲および変形を生じさせるアクチュエータ素子が提案されている（特開平4-275078号公報参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このアクチュエータ素子は、イオン交換樹脂膜とその表面に相互に絶縁状態で接合した金属電極とからなり、該イオン交換樹脂膜の含水状態において、金属電極間に電位差をかけてイオン交換樹脂成形品に湾曲および変形を生じさせることを特徴としている。
【０００８】
このようなアクチュエータ素子では、イオン交換樹脂成形品表面に化学めっき、電気めっき、真空蒸着、スパッタリング、塗布、圧着、溶着などの方法によって電極が形成されている。
【０００９】
たとえば、化学めっきでは、イオン交換膜表面をエッチングしたのち、めっき触媒を担持し、めっき浴に浸漬することによってイオン交換膜表面にめっきを行い電極を形成している。
【００１０】
しかしながら、上記のような方法で電極が形成されたアクチュエータ素子は、変位量が充分とはいえなかった。このため、さらに大きな変位量を発生することが可能であり、しかも、応答が早いアクチュエータ素子の出現が望まれていた。
【００１１】
本発明は、上記のような従来技術に伴う問題点を解決しようとするものであって、変位量および変位力が大きく、構造が簡単で、小型化が容易であり、かつ応答が早く、柔軟であるようなアクチュエータ素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題および目的を達成するために発明されたものであって、
イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態で形成された金属電極とからなり、イオン交換樹脂成形品の含水状態において、前記金属電極間に電位差をかけてイオン交換樹脂成形品を湾曲および変形を生じさせるアクチュエータ素子を製造するに際して、
(i)イオン交換樹脂成形品に、金属錯体を水溶液中で吸着させたのち、
(ii)イオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体を、還元して、前記イオン交換樹脂成形品表面に金属を析出させて、金属電極を形成することを特徴としている。このような構成で金属電極を形成することによって、構造が簡単で、小型化が容易であり、応答が早く、大きな変位量を発生することが可能なアクチュエータ素子を得ることができる。
【００１３】
また、上記金属錯体としては、金または白金の錯体を用いることが好ましく、金属錯体として、金または白金の錯体を用いると変位量の大きなアクチュエータ素子を作製することができる。
【００１４】
さらにまた、本発明では、金属電極を形成した後、イオン交換樹脂成形品の対イオンを、Ｌi⁺,Ｎa⁺およびＣu²⁺から選ばれる１種以上の陽イオンに交換されていることが好ましく、このような陽イオンに交換されていると、得られるアクチュエータ素子の変位量をさらに大きくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
図１および図２は、本発明に係る製造方法で得られるアクチュエータ素子の最適な実施例を示す概略断面図である。この実施例においてアクチュエータ素子１は、細長い矩形平板状のイオン交換樹脂成形品２と、該イオン交換樹脂成形品２の表面に相互に絶縁状態で形成された電極３ａ，３ｂとからなり、イオン交換樹脂成形品２の含水状態において、前記電極間に電位差をかけてイオン交換樹脂成形品を湾曲および変形させるようになっている。
【００１６】
この電極３ａ，３ｂには、一対のリード線４ａ，４ｂの一端がそれぞれ電気的に接続されているとともに、この各リード線４ａ，４ｂは、電源５に接続されている。
【００１７】
イオン交換樹脂成形品２として、上記矩形平板状に限定されるものでではなく、膜状、円柱状、円筒状のものなどであってもよい。
このようなイオン交換樹脂成形品２を構成するイオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂、陽イオン交換樹脂、両イオン交換樹脂が挙げられる。このうち、陽イオン交換樹脂が、アクチュエータ素子の変位量を大きくすることができるので好適に使用される。
【００１８】
このような陽イオン交換樹脂としては、ポリエチレン、ポリスチレン、フッ素樹脂などにスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入されたものが挙げられ、特に、フッ素樹脂にスルホン酸基、カルボキシル基などの官能基が導入された陽イオン交換樹脂が好ましい。
【００１９】
また、このような陽イオン交換樹脂は、イオン交換容量が０.８〜２.２meq/g、好ましくは１.４〜１.８meq/gのものが望ましい。このようなイオン交換容量の陽イオン交換樹脂を使用すると、さらにアクチュエータ素子の変位量を大きくすることができる。
【００２０】
本発明では、前記イオン交換樹脂成形品に金属錯体を水溶液中で吸着させたのち、イオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体を、還元剤により還元して、前記イオン交換樹脂成形品表面に金属を析出させて、金属電極を形成する。
【００２１】
このような金属錯体としては、金錯体、白金錯体、パラジウム錯体、ロジウム錯体、ルテニウム錯体などが使用される。このうち、特に金錯体および白金錯体がアクチュエータ素子の変位量を大きくすることできるので好ましい。
【００２２】
これらの金属錯体のイオン交換樹脂成形品への吸着は、イオン交換樹脂成形品を前記金属錯体を含む水溶液に浸漬することによって行われる。
また、このような金属錯体の還元は、還元剤を含む水溶液中に、金属錯体が吸着されたイオン交換樹脂成形品を浸漬することによって行われる。
【００２３】
還元剤としては、使用する金属錯体の種類にもよるが、亜硫酸ナトリウム、塩酸ヒドロキシルアミン、ヒドラジン、水素化ホウ素カリウムなどが挙げられる。また、金属錯体を還元する際に、必要に応じて、酸またはアルカリを添加してもよい。
【００２４】
このようにしてイオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体を還元すると、イオン交換樹脂成形品表面に金属が析出して、金属電極が形成される。
本発明では、金属電極を形成する際に、使用するイオン交換樹脂成形品の表面を粗化してもよい。膜表面の粗化処理としては、たとえば、サンドブラスト処理、サンドペーパー処理などが挙げれる。表面の粗化の程度は、表面層が削られている程度であればよい。
【００２５】
このような粗化処理を行うことによって、イオン交換樹脂成形品の表面と、後に形成される電極との接触面積が増大し、アクチュエータ素子の変位量を大きくすることができる。
【００２６】
また、本発明では、使用するイオン交換樹脂成形品に、以下のような処理を施してもよい。
▲１▼水処理
熱水中で、イオン交換樹脂成形品を煮沸する。
【００２７】
▲２▼塩酸処理
２５体積％程度の希塩酸中で、イオン交換樹脂成形品を保持する。
▲３▼NaOH処理
０.１Ｎ程度の水酸化ナトリウム水溶液中で、イオン交換樹脂成形品を保持する。
【００２８】
▲４▼アルコール処理
イオン交換樹脂成形品を、メタノール、エタノールなどのアルコール中に浸漬する。
【００２９】
▲５▼オートクレーブ処理
イオン交換樹脂成形品を、オートクレーブ中で、１１０〜１５０℃で処理する。
【００３０】
イオン交換樹脂成形品に吸着した金属錯体の還元は、金属錯体と還元剤とが接触するイオン交換樹脂成形品の表面から金属の析出が生じ、続いて膜内部の金属錯体が膜表面近傍（析出した金属の方に）に移動して還元されて金属が析出するものと考えられる。また、金属の析出は、イオン交換樹脂成形品表面だけではなく、表面近くの内部にも析出しているため、イオン交換樹脂成形品と金属電極との接触面積は、従来の化学めっき法に比べて大きくなっていると考えられる。このため、本発明で得られたアクチュエータ素子は、従来のアクチュエータ素子に比べて、素子の変位量が大きい。
【００３１】
電極形成後のイオン交換樹脂成形品は、通常、純水で洗浄して、析出していない金属錯体および還元剤を除去する。電極間の絶縁は、金属電極が形成されたイオン交換樹脂成形品の端部を切断することによって行うことができる。また、レーザー光または電子線を金属電極が形成されたイオン交換樹脂成形品に照射して金属電極の一部を削って、電極間に絶縁帯を設けることによって、電極間の絶縁を行うことできる。
【００３２】
さらに、電極形成後のイオン交換樹脂成形品に、前記▲１▼〜▲５▼のような処理を施してもよい。
さらにまた、形成された電極上に、追加の電極層を設けてもよい。追加の電極層は、化学めっき、電気めっき、真空蒸着、スパッタリング、塗布、圧着、溶着などの方法によって形成することができる。このような追加の電極層は、イオン交換樹脂成形品表面に形成された金属層と同一のものであっても、異なるものであってもよい。
【００３３】
さらにまた、電極が形成されたイオン交換樹脂成形品は、対イオンがＬi⁺,Ｎa⁺,Ｃu²⁺、Ｈ⁺,Ｃa²⁺,Ｆe³⁺,Ｍg²⁺などに交換されていてもよい。これらのイオンのうち、とくにＬi⁺,Ｎa⁺またはＣu²⁺に交換されていることが好ましい。このような対イオンの交換は、電極が形成されたイオン交換樹脂成形品をＬiＯＨ、ＮaＯＨなどの水溶液に浸漬することによって行うことができる。
【００３４】
このようにして得られたアクチュエータ素子の作動時には、イオン交換膜が含水状態である必要がある。ここで含水状態とは、アクチュエータが水中であっても、高湿度の大気中であっても作動することを意味する。
【００３５】
このようなアクチュエータ素子の作動原理は、イオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態で電位差がかかると、図２に示すようにイオン交換樹脂成形品中の＋イオン４が陰極側に移動し、このイオンに伴われて水分子が膜内で移動するため、陽極側と陰極側とで水分量に差ができると推定される。したがって含水率が高まれば膨潤し、含水率が低下すれば収縮することによって、イオン交換樹脂成形品が湾曲すると考えられる。
【００３６】
このようにして得られたアクチュエータ素子は、電極間に０.１〜３Ｖの直流電圧をかけると、数秒以内に素子長の０．５〜３倍程度の変位を得ることができる。またこのようなアクチュエータ素子は、水中で柔軟に作用することができる。
【００３７】
このようなアクチュエータ素子を用いた応用例として、図３に示す誘導体が挙げられる。
この応用例においては、誘導体としてのガイドワイヤ１１は、細長いたとえば合成樹脂やステンレス製のチューブからなる線状部材１２と、この線状部材１２の先端に接合したアクチュエータ素子１３とから構成されている。
【００３８】
前記アクチュエータ１３は、やや細長い矩形平板状のイオン交換樹脂成形品１４の両面に、本発明に係る方法で形成された一対の電極を有し、この電極１５ａ，１５ｂに電圧を印加することにより、アクチュエータ素子１３が２方向に湾曲するものである。
【００３９】
そして、この各電極１５ａ，１５ｂには、一対のリード線１６ａ，１６ｂの一端がそれぞれ電気的に接合されているとともに、この各リード線１６ａ，１６ｂは、線状部材１２の内部に位置して該線状部材１２の全長にわたって延び、各リード線１６ａ、１６ｂの他端は、操作制御部１７に接続されている。
【００４０】
この操作制御部１７には切換操作可能な操作レバー１８が備えられ、この操作レバー１８の操作にともなって、前記操作制御部１７の内部に内蔵された２極双投スイッチ１９を介して、電源２０から前記一対のリード線１６ａ、１６ｂに流れる電流の電極が切り替えられるようになっている。
【００４１】
すなわち、図４において、２極双投スイッチ１９が実線で示す位置にある時には、一方のリード線１６ａが＋の電極に、他方のリード線１６ｂが−の電極にそれぞれ接続され、２極双投スイッチ１９が操作制御部１７の操作レバー１８の操作に伴って、中立位置から二点鎖線で示すように切り替えられると、今度は逆に、一方のリード線１６ａが−の電極に、他方のリード線１６ｂに＋の電極にそれぞれ接続されるようになっている。
【００４２】
このようにして、陽極および陰極を操作することにより、アクチュエータ素子１を任意かつ積極的に変形させることができる。
また、本発明に係る製造方法によれば、図５に示されるような円筒状のアクチュエータ素子４０を作製することもできる。
【００４３】
このような円筒状のアクチュエータ素子４０では、まず、円筒状イオン交換樹脂成形品４１に、前述したような方法で金属錯体を吸着させ、還元剤により該金属錯体を還元して、前記イオン交換樹脂成形品４１表面に金属を析出させて、金属層を形成する。
【００４４】
次に、金属層がその外表面に形成された円筒状イオン交換樹脂成形品４１の表面に、レーザー加工装置からレーザー光を照射することによって、照射部分の金属層を除去して、溝形状の絶縁帯４２および複数の相互に電気的に絶縁された金属電極４３ａ，４３ｂ，４３ｃ，４３ｄを形成する。
【００４５】
図５に示すアクチュエータ素子は、この各金属電極４３ａ、４３ｂ、４３ｃ、４３ｄに、リード線４４ａ、４４ｂ、４４ｃ、４４ｄの一端をそれぞれ電気的に接続し、イオン交換樹脂成形品４１を挟んで互いに対向する電極４３ａと４３ｃ、４３ｂと４３ｄに電圧を印加することにより、４方向に湾曲することができ、しかもこの湾曲の方向を組み合わせることより、回転できる。このような金属電極はイオン交換樹脂成形品の内周面に設けられていてもよい。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は上記のような構成であるので、構造が簡単で、小型化が容易であり、応答が早く、変位量が大きく、小電力で作動することが可能なアクチュエータ素子を得ることができる。
【００４７】
したがって、本発明に係るアクチュエータ素子をマイクロデバイスの案内部材本体の先端部に接合すると、操作制御部による操作によって、任意かつ積極的に湾曲（変形）させることができるので、案内部材本体の先端部に接続した、ハサミ、鉗子、スネア、レーザメス、スパチュラなどのマイクロサージェリーの医療器具、各種センサー、工具などのマイクロデバイスの誘導性能を向上することができ、これによって、目的部位へ任意の方向に向けることができ、その操作が熟練を要することなく、迅速かつ容易に行うことができる。
【００４８】
従って、このようなマイクロデバイスおよびそれを備えたマイクロマシンを、例えば、眼球手術、腹腔鏡下手術、微少血管縫合手術などのマイクロサージェリー技術においてピンセット、ハサミ、鉗子、スネア、レーザメス、スパチュラ、クリップなどの医療器具に適用すれば、検査や治療時における患者に与える苦痛を極力和らげ、患者に対する肉体的、精神的負担を低減することができる。
【００４９】
また、このようなマイクロデバイスおよびそれを備えたマイクロマシンを、発電設備等のプラント、航空機エンジン等の機械システムの配管系統やエンジン内部等の検査、補修等を行う各種センサーや、補修用工具などに適用すれば、補修作業に手間や時間を要せず、確実に行うことが可能となる。
【００５０】
また、本発明に係るアクチュエータ素子は、上記以外に、高周波振動によるマイクロポンプ、リハビリ用補助動力マッサージ器などの健康器具、湿度計、湿度計コントロール装置、ソフトマニュピュレーター、水中バルブ、ソフト運搬装置などの工業用機器、金魚および海草などの水中モービル、動く釣り餌および推進ヒレなどのホビー用品などにも好適に使用することができる。
【００５１】
本発明によれば、アクチュエータ素子を得ることができる。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明について実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
【００５３】
【実施例１】
厚さ0.2mmのフッ素樹脂系イオン交換樹脂成形品（デュポン社製;Nafion 117、イオン交換容量０.９meq/g）を、♯８００番のアルミナ粒子を用いてサンドブラストし、成形品表面の粗化を行った。表面粗化後のイオン交換樹脂成形品は、超音波洗浄によってサンドブラスト粒子およびその他の汚れを除去したのち、２５体積％の塩酸水溶液中で３０分間煮沸し、さらに純水中で、３０分間煮沸して塩酸を除去した。
【００５４】
上記煮沸処理後のイオン交換樹脂成形品を白金・アミン錯体水溶液に６時間浸漬し、成形品内に白金・アミン錯体を吸着させた。その後、４０〜６５℃の水素化ホウ素ナトリウム水溶液に５時間浸漬して、白金・アミン錯体を還元して、イオン交換樹脂成形品表面に白金を析出させた。
【００５５】
表面に白金が析出したイオン交換樹脂成形品をさらに白金・アミン錯体水溶液に浸漬し、塩酸ヒドロキシルアミン水溶液とヒドラジン水溶液とを添加して４０〜６０℃で５時間、白金・アミン錯体を還元して、イオン交換樹脂成形品表面の白金の成長めっきを行い、電極を形成した。
【００５６】
電極形成後、上記イオン交換樹脂成形品を２５体積％の塩酸水溶液中で３０分間煮沸した後、さらに純水中で、３０分間煮沸して塩酸を除去した。
さらに上記イオン交換樹脂成形品を１ＭＬiＯＨ水溶液中に６時間浸漬し、対イオンをＬi⁺に交換したのち、１mm幅の短冊片に切り出し、アクチュエータ素子を作製した。
【００５７】
得られたアクチュエータ素子に、２Ｖの電圧を印加したときの先端部位の曲げ変位量をレーザー変位計を用いて測定した。なお、曲げ変位量は、素子長10mmに対する変位量で評価した。
【００５８】
結果を表１に示す。
【００５９】
【実施例２】
実施例１において、１ＭＬiＯＨ水溶液の代わりに１ＭＮaＯＨ水溶液を用いて、対イオンをＮa⁺に交換した以外は実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００６０】
結果を表１に示す。
【００６１】
【実施例３】
実施例１において、イオン交換樹脂成形品として、イオン交換容量１.４meq/gのものを使用し、かつ１ＭＬiＯＨ水溶液の代わりに１ＭＮaＯＨ水溶液を用いて、対イオンをＮa⁺に交換した以外は実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００６２】
結果を表１に示す。
【００６３】
【実施例４】
実施例１において、１ＭＬiＯＨ水溶液の代わりに１ＭＣuＳＯ₄水溶液を用いて、対イオンをＣu²⁺に交換した以外は実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００６４】
結果を表１に示す。
【００６５】
【実施例５】
実施例１において、粗化後のイオン交換樹脂成形品を２５体積％の塩酸水溶液中で３０分間煮沸した後、さらに純水中で、３０分間煮沸して塩酸を除去した。
【００６６】
イオン交換樹脂成形品を、金錯体（ジクロロフェナントロリン金塩化物）水溶液中に浸漬し、成形品内に金錯体を吸着させた。金錯体を吸着したイオン交換樹脂成形品を亜硫酸ナトリウム水溶液に浸漬させ、４０〜８０℃で５時間、金錯体を還元して、イオン交換樹脂成形品表面に金を析出させて電極を形成した。
【００６７】
電極を形成したイオン交換樹脂成形品を１Ｎ硫酸中で３０分間浸漬した後、さらに純水中に浸漬して硫酸を除去した。
さらに上記イオン交換樹脂成形品を１ＭＬiＯＨ水溶液中に６時間浸漬し、対イオンをＬi⁺に交換したのち、１mm幅の短冊片を切り出し、電極と接続して、アクチュエータ素子を作製した。
【００６８】
得られたアクチュエータ素子について、実施例１と同様に曲げ変位量を評価した。
結果を表１に示す。
【００６９】
【比較例１】
実施例１で使用したイオン交換樹脂成形品表面に化学めっきを施して、白金電極を形成した。
【００７０】
電極が形成されたイオン交換樹脂成形品を、実施例１と同様に１ＭＬiＯＨ水溶液中に６時間浸漬し、対イオンをＬi⁺に交換したのち、１mm幅の短冊片を切り出し、電極と接続して、アクチュエータ素子を作製した。
【００７１】
得られたアクチュエータ素子について、実施例１と同様に曲げ変位量を評価した。
結果を表１に示す。
【００７２】
【比較例２】
実施例１で使用したイオン交換樹脂成形品表面に、白金の真空蒸着を行い白金電極を形成した。
【００７３】
電極が形成されたイオン交換樹脂成形品を、実施例１と同様に１ＭＬiＯＨ水溶液中に６時間浸漬し、対イオンをＬi⁺に交換したのち、１mm幅の短冊片を切り出し、電極と接続して、アクチュエータ素子を作製した。
【００７４】
得られたアクチュエータ素子について、実施例１と同様に曲げ変位量を評価した。
結果を表１に示す。
【００７５】
【比較例３】
実施例１で使用したイオン交換樹脂成形品表面にスパッター法で白金電極を形成した。
【００７６】
電極が形成されたイオン交換樹脂成形品を、実施例１と同様に１ＭＬiＯＨ水溶液中に６時間浸漬し、対イオンをＬi⁺に交換したのち、１mm幅の短冊片を切り出し、電極と接続して、アクチュエータ素子を作製した。
【００７７】
得られたアクチュエータ素子について、実施例１と同様に曲げ変位量を評価した。
結果を表１に示す。
【００７８】
【比較例４】
実施例１で使用したイオン交換樹脂成形品表面に白金微粒子を含む導電性インクを塗布して白金電極を形成した。
【００７９】
電極が形成されたイオン交換樹脂成形品を、実施例１と同様に１ＭＬiＯＨ水溶液中に６時間浸漬し、対イオンをＬi⁺に交換したのち、１mm幅の短冊片を切り出し、電極と接続して、アクチュエータ素子を作製した。
【００８０】
得られたアクチュエータ素子について、実施例１と同様に曲げ変位量を評価した。
結果を表１に示す。
【００８１】
【実施例６】
実施例１において、１ＭＬiＯＨ水溶液の代わりに、１ＭＨＣl水溶液を用いて、対イオンをＨ⁺に交換した以外は実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００８２】
結果を表１に示す。
【００８３】
【実施例７】
実施例１において、１ＭＬiＯＨ水溶液の代わりに、１ＭＣaＣl₂水溶液を用いて、対イオンをＣa²⁺に交換した以外は実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００８４】
結果を表１に示す。
【００８５】
【実施例８】
実施例１において、１ＭＬiＯＨ水溶液の代わりに、１ＭＦeＣl₃水溶液を用いて、対イオンをＦe³⁺に交換した以外は実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００８６】
結果を表１に示す。
【００８７】
【実施例９】
実施例１において、１ＭＬiＯＨ水溶液の代わりに、１ＭＭgＣl₂水溶液を用いて、対イオンをＭg²⁺に交換した以外は実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００８８】
結果を表１に示す。
【００８９】
【実施例１０】
実施例１において、白金・アミン錯体水溶液にイオン交換樹脂成形品を浸漬される代わりに、ロジウム錯体水溶液にイオン交換樹脂成形品を浸漬して、ロジウム電極を形成した以外は、実施例１と同様にして、アクチュエータ素子を作製し、曲げ変位量を評価した。
【００９０】
結果を表１に示す。
【００９１】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る製造方法で得られたアクチュエータ素子の電圧無印加状態の概略断面図である。
【図２】本発明に係る製造方法で得られたアクチュエータ素子の電圧印加状態の概要断面図である。
【図３】本発明に係る製造方法で得られたアクチュエータ素子の応用例を示す概要図である。
【図４】図３の要部を拡大して示す模式図である。
【図５】本発明に係る製造方法で得られたさらに別のアクチュエータ素子の実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
１アクチュエータ素子
２イオン交換樹脂成形品
３，３ａ，３ｂ電極
４４ａ，４ｂリード線
５電源

Claims

イオン交換樹脂成形品と、該イオン交換樹脂成形品の表面に相互に絶縁状態で形成された金属電極とからなり、該イオン交換樹脂成形品の含水状態において、前記金属電極間に電位差をかけて、イオン交換樹脂成形品に湾曲および変形を生じさせるアクチュエータ素子を製造するに際して、
(i) フッ素樹脂にスルホン酸基が導入された陽イオン交換樹脂から構成されるイオン交換樹脂成形品に、金錯体または白金錯体を水溶液中で吸着させたのち、
(ii) イオン交換樹脂成形品に吸着した金錯体または白金錯体を、還元剤により還元して、前記イオン交換樹脂成形品表面に金または白金を析出させて、金属電極を形成し、
(iii) 金属電極を形成した後、イオン交換樹脂成形品の対イオンを、Ｌ i ⁺ , Ｎ a ⁺ およびＣ u ²⁺ から選ばれる１種以上の陽イオンに交換することを特徴とするアクチュエータ素子の製造方法。