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公開番号2025098832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-02
出願番号2023215223
出願日2023-12-20
発明の名称イオン伝導性薄膜及び当該イオン伝導性薄膜を含むアクチュエータ素子
出願人国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人弁理士法人三枝国際特許事務所
主分類C08L 27/06 20060101AFI20250625BHJP(有機高分子化合物;その製造または化学的加工;それに基づく組成物)
要約【課題】透明性及び伸縮率の高い新規アクチュエータを提供すること。
【解決手段】ビニル系ポリマー、可塑剤及びイオン液体を含むイオン伝導性薄膜であって、当該イオン伝導性薄膜におけるイオン液体の含有量が10質量%を超える、イオン伝導性薄膜。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ビニル系ポリマー、可塑剤及びイオン液体を含むイオン伝導性薄膜であって、当該イオン伝導性薄膜におけるイオン液体の含有量が１０質量％を超える、イオン伝導性薄膜。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
ビニル系ポリマーがポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である、請求項１に記載のイオン伝導性薄膜。
【請求項３】
可塑剤がジブチルアジピン酸（ＤＢＡ）である、請求項１に記載のイオン伝導性薄膜。
【請求項４】
前記イオン液体がアニオンとしてＴＦＳＩ、ＦＳＩ又はＣｌを含み、かつ下記の一般式（Ｉ）～（IV）のいずれかで表わされるカチオンを含む、請求項１に記載のイオン伝導性薄膜：
TIFF
2025098832000015.tif
101
134
［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又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又は水素原子を示す。式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）において、ｘはそれぞれ１～４の整数である。式（ＩＩＩ）および（ＩＶ）において、ｘが２～４のとき、２つのＲ基はそれらが結合している窒素原子又はリン原子と一緒になって３～８員環、好ましくは５員環又は６員環のヘテロ環式基を形成してもよい。］
【請求項５】
前記イオン伝導性薄膜を構成するビニル系ポリマー、可塑剤及びイオン液体を含む組成物が、３５０μｍの厚さとした場合の５５０ｎｍの光線透過率が８０．０％以上であるような組成物である、請求項１に記載のイオン伝導性薄膜。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか一項に記載のイオン伝導性薄膜を含む、アクチュエータ素子。
【請求項７】
電圧周波数０．０５Ｈｚで±５．０Ｖの矩形波電圧を加えた場合の伸縮率が０．０１０％以上である、請求項６に記載のアクチュエータ素子。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン伝導性薄膜及び当該イオン伝導性薄膜を含むアクチュエータ素子に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
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、誘電ゲルアクチュエータの開発が進められている。例えば、ポリ塩化ビニル、ジブチルアジピン酸から構成される誘電ゲルアクチュエータが知られている（非特許文献１）。しかしながら、上記の誘電ゲルアクチュエータは数百Ｖ以上の印加電圧が必要であった。そこで透明でかつ低電圧駆動（１０－２０Ｖ）する誘電ゲルアクチュエータより優れたアクチュエター素子を開発することが望まれている。
【０００３】
また、ポリ塩化ビニルを１０重量部、アジピン酸ジブチルを８５重量部、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムメタンスルホン酸を５重量部の混合物を用いたＰＶＣゲルからなる高分子柔軟アクチュエータ及びポリ塩化ビニルを１０重量部、アジピン酸ジブチルを８８重量部、トリヘキシル（テトラデシル）ホスホニウムメタンスルホン酸を２重量部の混合物を用いたＰＶＣゲルからなる高分子柔軟アクチュエータも知られている（特許文献２）。しかし、かかる高分子柔軟アクチュエータよりも電圧を印加した際の伸縮率の高いものの開発が依然として熱望されている。そのようななか、本発明者らは、透明なイオン伝導性薄膜層と酸化・還元機能を持つポリマーを含む透明な導電性薄膜層を有する透明な積層体であって、前記イオン伝導性薄膜が有機ケイ素系ポリマーおよびイオン液体から構成される、積層体を開発し、特許を取得している（特許文献１）。ただ、かかる状況においても、上記積層体とは組成の異なる透明性及び伸縮率の高い新規アクチュエータのさらなる開発は望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許７０７９４６３
特許５３９２６６９
【非特許文献】
【０００５】
Sensors and Actuators B: Chemical, 273 (2018) 1246-1256.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、透明性及び伸縮率の高い新規アクチュエータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる状況の下、本発明者らは鋭意検討した結果、ビニル系ポリマー、可塑剤及びイオン液体を含むイオン伝導性薄膜であって、当該イオン伝導性薄膜におけるイオン液体の含有量が１０質量％を超える、イオン伝導性薄膜を用いることにより、透明性の高いアクチュエータでありかつ伸縮率も高いものが得られることを見出した。本発明者らは、かかる新規の知見に基づき、ビニル系ポリマー、可塑剤及びイオン液体の種類、配合量等についてさらに多大なる試行錯誤を重ねた結果、本発明を完成するにいたった。従って、本発明は、以下の項を提供する：
項１．ビニル系ポリマー、可塑剤及びイオン液体を含むイオン伝導性薄膜であって、当該イオン伝導性薄膜におけるイオン液体の含有量が１０質量％を超える、イオン伝導性薄膜。
【０００８】
項２．ビニル系ポリマーがポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）である、項１に記載のイオン伝導性薄膜。
【０００９】
項３．可塑剤がジブチルアジピン酸（ＤＢＡ）である、項１に記載のイオン伝導性薄膜。
【００１０】
項４．前記イオン液体がアニオンとしてＴＦＳＩ、ＦＳＩ又はＣｌを含み、かつ下記の一般式（Ｉ）～（IV）のいずれかで表わされるカチオンを含む、項１に記載のイオン伝導性薄膜：
（【００１１】以降は省略されています）

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