JP2013237757A - 変形材料およびアクチュエーター - Google Patents

Abstract

【課題】低電圧で大きく変位することが可能な変形材料、および、それを用いたアクチュエーターを提供すること。
【解決手段】本発明の変形材料は、酸化還元反応により、分子構造が変わる刺激応答性化合物と、高分子材料と、電子導電性物質とを含むことを特徴とする。前記電子導電性物質は、変形材料中において、粒子状をなすものであるのが好ましい。また、前記電子導電性物質の平均粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下であるのが好ましい。また、前記電子導電性物質として、炭素材料を含むものであるのが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、変形材料およびアクチュエーターに関する。

近年、医療分野やマイクロマシン分野等において、小型のアクチュエーターの必要性が高まっている。
このような小型のアクチュエーターは、小型であるとともに、低電圧で駆動することが求められている。このような低電圧化を実現するために種々の試みが行われている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来のアクチュエーターでは、駆動電圧を十分に低くすることができておらず、変形をさせるのに高い電圧が必要であった。また、従来のアクチュエーターでは、変形量（変位量）を十分に大きなものとすることが困難であった。

特開２００５−２２４０２７号公報

本発明の目的は、低電圧で大きく変位することが可能な変形材料、および、それを用いたアクチュエーターを提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の変形材料は、酸化還元反応により、分子の構造が変わる刺激応答性化合物と、
高分子材料と、
電子導電性物質とを含むことを特徴とする。
これにより、低電圧で大きく変位することが可能な変形材料を提供することができる。

本発明の変形材料では、前記電子導電性物質は、炭素材料を含むものであることが好ましい。
これにより、電子の輸送機能が向上し、比較的低い電圧で変形材料全体を大きく変位させることができる。
本発明の変形材料では、前記電子導電性物質は、粒子状をなすものであることが好ましい。
これにより、変形材料全体に均一に電子導電性物質を分散させることができ、変形材料中での電子の輸送を好適に行うことができる。

本発明の変形材料では、前記電子導電性物質の平均粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
これにより、変形材料中での電子の輸送を好適に行うことができ、刺激応答性化合物への電子供給効率を特に優れたものとすることができる。
本発明の変形材料では、前記高分子材料は、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上を含むものであることが好ましい。
これにより、変形材料全体をより好適にゲル化させることができる。また、変形材料を、より柔軟な作動をするものとすることができる。また、ゲル状態の変形材料において、溶媒（液体成分）の保持力を特に優れたものとすることができるため、不本意な経時的な変形材料の体積減少をより効果的に防止することができる。

本発明の変形材料では、前記高分子材料は、液晶ポリマーを含むものであることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度を効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。

本発明の変形材料では、前記液晶ポリマーは、架橋剤により架橋されたものであることが好ましい。
これにより、変形材料を好適に固体化（ゲル化）することができ、変形材料全体としての形状の安定性、取り扱い性が特に優れたものとなる。また、これにより、変形材料は、異方的な伸縮をより好適に行うことができる。

本発明の変形材料では、前記刺激応答性化合物が液晶性を有する官能基を備えるものであり、
前記液晶ポリマーは、その分子内に、前記刺激応答性化合物の前記液晶性を有する官能基と同じ官能基を有していることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度をより効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をさらに好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量をさらに大きいものとすることができる。また、変形材料は、より低い電圧での変形が可能となる。

本発明の変形材料では、前記刺激応答性化合物は、液晶性を有する官能基を備えるものであることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度を効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。また、変形材料は、より低い電圧での変形が可能となる。

本発明の変形材料では、前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
第１のユニットＣと、
第２のユニットＣとを含むものであり、
前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが酸化還元反応によって結合し、
前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣが前記液晶性を有する官能基であることが好ましい。
これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度、変位量を特に優れたものとすることができる。

本発明の変形材料では、前記ユニットＡは、下記式（１）、下記式（２）および下記式（３）よりなる群から選択される１種であることが好ましい。

これにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、変形材料はより低電圧で駆動するものとなる。

本発明の変形材料では、前記第１のユニットＢおよび前記第２のユニットＢは、下記式（４）で表される基であることが好ましい。

これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつより容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつより低電圧での変形が可能となる。

本発明の変形材料では、前記液晶性を有する官能基は、複数の環構造を有し、
前記複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合していることが好ましい。
これにより、液晶性を有する官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、変形材料は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。

本発明のアクチュエーターは、本発明の変形材料を用いて製造されたことを特徴とする。
これにより、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することができる。
本発明のアクチュエーターは、本発明の変形材料を用いて形成され、電源に接続される変形材料層と、
前記電源に接続される対向電極と、
前記変形材料層と前記対向電極との間に介在する電解液とを備えることを特徴とする。
これにより、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することができる。

本発明の変形材料を構成する刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。 本発明の変形材料を構成する刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。 本発明の変形材料を構成する刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。 本発明の変形材料を構成する刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。 本発明の変形材料を用いたアクチュエーターの一例を模式的に示す断面図である。 電圧印加により変形したアクチュエーターの一例を示す断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
《変形材料》
まず、本発明の変形材料の好適な実施形態について詳細に説明する。
本発明の変形材料は、主に、刺激応答性化合物と、高分子材料と、電子導電性物質とを含む。さらに、変形材料は、溶媒、電解質等が含まれていてもよい。

以下、本発明の変形材料を構成する各成分について詳細に説明する。
＜刺激応答性化合物＞
まず、刺激応答性化合物について説明する。
図１、図２、図３、図４は、本発明の変形材料を構成する刺激応答性化合物の酸化還元反応前後の分子構造を説明するための図である。図１、図２は、後に詳述するユニットＤを有さない刺激応答性化合物を示すものであり、図３、図４は、後に詳述するユニットＤを有する刺激応答性化合物を示すものであり、図３は図１に対応するものであり、図４は図２に対応するものである。図１、図２、図３、図４中、○は官能基（原子団）を意味し、線は結合を意味する。
刺激応答性化合物は、刺激によって、分子の立体構造を変形（変位）させる機能、言い換えると、分子鎖が伸縮する機能を有する化合物である。

本発明において、刺激応答性化合物は、酸化還元反応により、分子構造が変わるものであればいかなるものであってもよいが、液晶性を有する官能基を備えるものであるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度を効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。また、変形材料は、より低い電圧での変形が可能となる。

刺激応答性化合物が液晶性を有する官能基を備えるものである場合、当該液晶性を有する官能基は、複数の環構造を有し、当該複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合しているのが好ましい。これにより、液晶性を有する官能基の配向時における運動性能をより高いものとすることができ、配向への移行の速度がより早くなる。その結果、変形材料は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。

図１（ａ）等に示す刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、ユニットＡの両末端（第１の結合部位および第２の結合部位）に結合した２つのユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）と、２つのユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）とを有しており、第１のユニットＢと第２のユニットＢとは酸化還元反応によって結合するものであり、第１のユニットＣおよび第２のユニットＣが液晶性を有する官能基である。これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度、変位量を特に優れたものとすることができる。

以下、図１に示すような刺激応答性化合物について、中心的に説明する。
刺激応答性化合物を構成するユニットＡは、回転軸として機能する結合を有しており、当該結合を軸に回転可能となっている基（ユニット）である。このようなユニットを有することにより、刺激応答性化合物は、変形（変位）可能となっている。
ユニットＡとしては、例えば、２つの芳香環が結合した基を用いることができるが、中でも、下記式（１）、下記式（２）および下記式（３）よりなる群から選択される１種の基であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物は、より円滑な変形（変位）が可能となり、変形材料はより低電圧で駆動するものとなる。

ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、図１（ａ）に示すように、ユニットＡの回転軸方向の両末端（ユニットＡの第１の結合部位および第２の結合部位）に結合している基である。すなわち、第１のユニットＢがユニットＡの第１の結合部位に、第２のユニットＢがユニットＡの第２の結合部位に結合している。
また、ユニットＢは、ユニットＢ同士で酸化還元反応によって結合を形成する基である（図１（ｂ）参照）。言い換えると、外部から電子の受け取る（還元される）ことによって結合を形成する基である。また、外部に電子を放出する（酸化される）ことで結合を解除する基である。このような酸化還元反応は、例えば、電圧を印加することにより、進行させることができる。また、電圧の印加を止めることで、酸化還元反応を止めることができ、結果として、変形材料の形状を保持することが可能となる。

ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）としては、ユニットＢ同士（第１のユニットＢと第２のユニットＢと）で酸化還元反応によって結合を形成する基であれば、特に限定されないが、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）は、下記式（４）で表される基であるのが好ましい。これにより、反応条件を調整することで、ユニットＢ同士の結合状態と非結合状態とを可逆的にかつより容易に進行させることができる。また、反応性が高いため、刺激応答性化合物は、より円滑で、かつより低電圧での変形が可能となる。

ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）は、液晶性を有する基である。液晶性を有することにより、ユニットＣに電場や磁場の付与したとき、ユニットＣは所定の方向に配列する。その結果、刺激応答性化合物は、その駆動に所定の方向性を示す。ここで、液晶性とは、電場や磁場の付与により、分子の配向方向を変えることができるものをいう。

ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）としては、液晶性を示す基であれば特に限定されず、複数の環構造を有する基、例えば、複数の芳香環（例えば、フェニル基）をエステル基で連結したもの、芳香環（例えば、ベンゼン環）若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。また、特に、複数の環構造を有する基は、２以上の芳香環を含むものが好ましい。

ユニットＣとしては、特に、複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合した基を用いるのが好ましい。これにより、ユニットＣの配向時における運動性能をより高いものとすることができ、運動速度がより早くなる。その結果、変形材料は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。

また、ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）は、重合性官能基を有していてもよい。この重合性官能基によって、刺激応答性化合物が重合することで、より分子鎖の長い刺激応答性化合物を形成することができる。また、このように分子鎖を長くすることにより、後に詳述するように、分子の変形（変位）の度合いを大きくすることができ、より強い力（応力）で駆動させることが可能となる。
ユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）の具体例としては、以下のようなものが挙げることができる。

ユニットＣは、刺激応答性化合物の分子内において、いかなる部位に結合するものであってもよく、例えば、ユニットＢに結合するものであってもよいが、ユニットＡに結合するものであるのが好ましい。特に、分子内に２つのユニットＣ（第１のユニットＣおよび第２のユニットＣ）を含むものである場合、第１のユニットＣは、ユニットＡの第３の結合部位（第１の結合部位、第２の結合部位とは異なる部位）に配置されたものであり、第２のユニットＣは、ユニットＡの第４の結合部位（第１の結合部位、第２の結合部位、第３の結合部位とは異なる部位）に配置されたものであるのが好ましい。これにより、さらに低い電圧で好適に変形することができる。また、その結果、変形材料の柔軟性をさらに優れたものとすることができる。

以上説明したように、刺激応答性化合物が、軸回転可能なユニットＡと、ユニットＡの両末端（第１の結合部位および第２の結合部位）に結合した２つのユニットであって、酸化還元反応によりユニット同士で結合を形成することが可能なユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）と、ユニットＢ（第１のユニットＢと第２のユニットＢ）に結合した２つのユニットであって、液晶性を有するユニットＣ（第１のユニットＣと第２のユニットＣ）とを有しているものである場合、より低い電力で変形（変位）させることができるとともに、変位の度合いを比較的大きくすることができる。これは、以下の理由によるものと考えられる。

すなわち、液晶性を有するユニットＣによって複数の刺激応答性化合物分子が配向した（並んだ）状態で存在することができ、その揃った状態で電圧等を印加して１分子内のユニットＢ同士が酸化還元反応により結合する（架橋する）。このように、ユニットＣの配向性（液晶性）とユニットＢの刺激による結合性とを利用することで、図１（ａ）に示す状態から、図１（ｂ）に示す状態へと確実に変形（変位）することができる。特に、ユニットＣの配向とユニットＢ同士の結合は、低い電圧で進行するので、低電圧で、大きな変形（変位）が可能となる。
なお、ユニットＣの重合性官能基を利用して重合した刺激応答性化合物を用いた場合、上述したように、低電圧で、さらに大きな変形が可能となる。

すなわち、ユニットＣの重合性官能基を利用して、構成単位が重合してなる重合体である刺激応答性化合物は、図２に示される構造のように構成単位が順次連なった状態となる。そして、刺激応答性化合物が酸化された状態では、図２（ａ）に示すように、構成単位が長手方向に連なって伸びた状態で存在している。これにより、分子の立体構造は、伸長（膨張）した状態をなる。そして、刺激応答性化合物が還元された状態では、図２（ｂ）に示すように、ユニットＡを軸に回転し、隣接するユニットＢ同士が酸化還元反応により結合し、さらに、液晶性のユニットＣが配向することにより、ユニットＢを基点として折りたたまれた状態となる。これにより、分子の立体構造は、収縮した状態となる。このように、刺激応答性化合物全体として、分子の立体構造が大きく変化する。ここで、ユニットＢを有する構成単位を重合してなる刺激応答性材料は、折れ曲がりの基点となるユニットＢを複数有する。このため、刺激応答性材料全体として、変位の度合いを大きなものとすることができる。

さらに、刺激応答性化合物に電圧を印加することで、液晶性を有する官能基を有するユニットＣは所定の方向に配列する。このため、上述したような折れ曲がりの基点となるユニットＢが複数あることと、各構成単位のユニットＣが配向することとの相乗効果により、刺激応答性材料全体として、変位の度合いをより大きなものとすることができる。
また、刺激応答性化合物は、上述したユニットＡ、ユニットＢ（第１のユニットＢ、第２のユニットＢ）、ユニットＣ（第１のユニットＣ、第２のユニットＣ）に加え、さらに分子内に、炭素数が２および／または３のアルキレンオキシドが重合してなるポリアルキレンオキシド構造を含むユニットＤを含むものであってもよい（図３、図４参照）。これにより、より低い電圧で好適に変形することができる。また、変形材料の柔軟性をさらに優れたものとすることができる。また、低温でも、刺激応答性化合物を含む変形材料の結晶化を確実に防止することができ、低温領域（例えば、−１０℃以下）での作動性を特に優れたものとすることができる。また、刺激応答性化合物がユニットＤを含むものであることにより、刺激応答性化合物全体として、塩（電解質）との親和性・相溶性を優れたものとすることができ、酸化還元反応において電荷の移動がより速やかなものとなる。その結果、刺激応答性化合物を含む変形材料の応答速度はより速いものとなる。

刺激応答性化合物は、分子内に、１つのユニットＤを含むものであってもよいが、図３に示す構成では、ユニットＤとして、第１のユニットＤおよび第２のユニットＤを備えている。これにより、さらに低い電圧で好適に変形することができる。また、変形材料の柔軟性、低温領域での作動性をさらに優れたものとすることができる。
ユニットＤは、刺激応答性化合物の分子内において、いかなる部位に結合するものであってもよく、例えば、ユニットＢに結合するものであってもよいが、ユニットＡに結合するものであるのが好ましい。特に、分子内に２つのユニットＤ（第１のユニットＤおよび第２のユニットＤ）を含むものである場合、第１のユニットＤは、ユニットＡの第３の結合部位（第１の結合部位、第２の結合部位とは異なる部位）に配置されたものであり、第２のユニットＤは、ユニットＡの第４の結合部位（第１の結合部位、第２の結合部位、第３の結合部位とは異なる部位）に配置されたものであるのが好ましい。これにより、さらに低い電圧で好適に変形することができる。また、変形材料の柔軟性、低温領域での作動性をさらに優れたものとすることができる。

また、第１のユニットＤは、第１のユニットＣに結合したものであり、第２のユニットＤは、第２のユニットＣに結合したものであるのが好ましい。これにより、さらに低い電圧で好適に変形することができる。また、変形材料の柔軟性、低温領域での作動性をさらに優れたものとすることができる。
上述したように、ユニットＤ（第１のユニットＤおよび第２のユニットＤ）は、炭素数が２および／または３のアルキレンオキシドが重合してなるポリアルキレンオキシド構造を含むものである。

ユニットＤが、炭素数２のアルキレンオキシド（エチレンオキシド）が重合してなる構造を有するものである場合、変形材料の柔軟性、低温領域での作動性等を特に優れたものとすることができる。また、変形材料の応答速度を特に速いものとすることができる。
また、ユニットＤが、炭素数３のアルキレンオキシド（プロピレンオキシド）が重合してなる構造を有するものである場合、変形材料・アクチュエーターの耐久性を特に優れたものとすることができる。

ユニットＤ（第１のユニットＤ、第２のユニットＤ）におけるアルキレンオキシドの重合数（原料となるアルキレンオキシドの分子数）は、４以上２０以下であるのが好ましく、５以上１０以下であるのがより好ましい。変形材料・アクチュエーターの耐久性を十分に優れたものとしつつ、変形材料の柔軟性、低温領域での作動性等を特に優れたものとすることができ、変形材料の応答速度を特に速いものとすることができる。

上記のように、本発明において、刺激応答性化合物は、酸化還元反応により、分子の立体構造が変わるものである。このものは、電圧の印加により容易に変形（変位）するものであり、その結果、変形材料全体を大きく変位させることができる。その結果、例えば、変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、低電圧で、十分に大きな変位力、変位量を得ることができる。また、変形材料の応答速度を優れたものとすることができ、変形の再現性にも優れている。また、変形材料の軽量化、変形材料を適用したアクチュエーターの軽量化を図ることができる。

また、酸化還元反応による刺激応答性化合物の立体構造の変化には、可逆性があり、収縮した状態から伸長（膨張）した状態への変位、伸長（膨張）した状態から収縮した状態への変位を、繰り返すことができ、再現性にも優れている。
以上のように刺激応答性化合物は、分子の立体構造の変化と、その可逆性や再現性を備えている。このため、刺激応答性化合物を主とする変形材料も、同様の効果を備えている。その結果、変形材料全体は、変形の度合い（変形率）を大きなものとすることができるとともに、その変形に方向性を持たせることができる。そして、電圧の印加を止めることで、変形材料の形状を保持することができる。よって、このような変形材料は、優れたアクチュエーターの製造に好適に用いることができる。
変形材料中における刺激応答性化合物の含有率は１０質量％以上８０質量％以下であるのが好ましく、２０質量％以上６０質量％以下であるのがより好ましい。これにより、上述したような刺激応答性化合物とともに、後に詳述するような高分子材料および電子導線性物質を含むことによる本発明の効果が、より顕著に発揮される。

＜高分子材料＞
本発明の変形材料は、上述したような刺激応答性化合物に加えて、高分子材料を含む。これにより、刺激応答性化合物の酸化還元反応による変形に伴い、高分子材料も変位することとなり、結果として、酸化還元反応による変形の度合いが増幅され、変形材料全体としての変形を、その度合いが大きいものとすることができる。

本発明の変形材料を構成する高分子材料としては、各種樹脂材料を用いることができるが、本発明の変形材料は、高分子材料として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、変形材料全体をより好適にゲル化させることができる。また、変形材料を、より柔軟な作動をするものとすることができる。また、ゲル状態の変形材料において、溶媒（液体成分）の保持力を特に優れたものとすることができるため、不本意な経時的な変形材料の体積減少をより効果的に防止することができる。

特に、本発明の変形材料が、高分子材料として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体を含むものである場合、変形材料をより柔軟なものとすることができる。
フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の重量平均分子量（Ｍｗ）は、１０，０００以上１，０００，０００以下であるのが好ましく、１００，０００以上５００，０００以下であるのがより好ましい。上述したような効果がより顕著に発揮される。
なお、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体の化学構造は、下記式（９）で表すことができる。

式（９）中、ａは、０．６０以上０．９８以下であるのが好ましく、０．７５以上０．９５以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料をより変形に適した柔軟性を有するものとすることができる。
また、本発明の変形材料が、高分子材料として、ポリメタクリル酸メチルを含むものである場合、変形材料が変形する際に割れ等が生じることをより確実に防止することができる。
ポリメタクリル酸メチルの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１００００以上１０００００以下であるのが好ましく、１００００以上５００００以下であるのがより好ましい。上述したような効果がより顕著に発揮される。
なお、ポリメタクリル酸メチルの化学構造は、下記式（１０）で表すことができる。

また、本発明の変形材料が、高分子材料として、有機電解質オリゴマーを含むものである場合、当該有機電解質オリゴマーが後に述べる電解質の機能も兼ねることができる。
なお、有機電解質オリゴマーとしては、例えば、下記式（１１）で表されるものを用いることができる。

（式（１１）中、Ｘは、ハロゲン、（ＣＦ_３ＳＯ_２）Ｎ、ＰＦ_６、ＢＦ_４、ＳＣＮ、または、ＣＦ_３ＳＯ_３、ｎは、３以上３０以下の数である。）

変形材料が、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上を含むものである場合、変形材料中におけるこれらの化合物の含有率の和は、５質量％以上５０質量％以下であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物や電子導電性物質の機能を十分に発揮させつつ、上述したような効果をより顕著に発揮させることができる。

また、本発明の変形材料は、高分子材料として、液晶ポリマーを含むものであってもよい。これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度を効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。
特に、液晶ポリマーが、上述したような刺激応答性化合物の立体構造による、分子の変形に有利なように、補助する機能を有するものが好ましい。特に、変形材料が刺激応答性化合物として液晶性を有する官能基を備えたものを含む場合において、液晶ポリマーを含むことにより、刺激応答性化合物の酸化還元反応による、液晶性を有する官能基（ユニットＣ）の配向の変化に伴い、液晶ポリマーの配向も、上述したような刺激応答性化合物の立体構造による、分子の変形に有利なように変化する。このため、変形材料全体としての変形を、その度合いがより大きく、かつ、応答速度がより速いものとすることができる。すなわち、変形材料は、特に優れた高速応答性を有し、異方的な伸縮の程度がより大きいものとなる。

液晶ポリマーは、液晶性を有する官能基を備えたモノマーを重合させることにより得ることができる。
液晶性を有する官能基としては、複数の環構造を有する基、例えば、複数の芳香環（例えば、フェニル基）をエステル基で連結したもの、芳香環（例えば、ベンゼン環）若しくはシクロヘキサン環が直接連結したものが挙げられる。
モノマーとしては、例えば、液晶性を有する官能基とアクリル基とを備えたモノマー、液晶性を有する官能基とメタクリル基とを備えたモノマー等を挙げることができる。
このようなモノマーとしては、例えば、下記式（６）または（７）で表される化合物を挙げることができる。

（式（６）、（７）中、ｎは６以上の整数、Ｒは炭素数が１以上のアルキル基を示す。）

このようなモノマーを用いることにより、変形材料は、より速くかつより円滑に変形（変位）が可能となり、さらに低電圧で駆動するものとなる。
変形材料が高分子材料として液晶ポリマーを含むものである場合、当該液晶ポリマーは、架橋剤により架橋されたものであるのが好ましい。これにより、変形材料を好適に固体化（ゲル化）することができる。すなわち、架橋構造を備えた液晶ポリマーを含むことにより、その分子内に刺激応答性化合物を取り込み、変形材料を固体化（ゲル化）することができる。その結果、変形材料全体としての形状の安定性、取り扱い性が特に優れたものとなる。また、これにより、変形材料は、異方的な伸縮をより好適に行うことができる。また、架橋構造を有することにより、変形材料はより好適な弾性を有するものとなる。
架橋剤としては、上記モノマーで形成されるポリマーを架橋し得るものであれば、特に限定されず、いかなるものを用いてもよいが、下記式（８）で示す架橋剤を用いることにより、液晶ポリマーの分子中に刺激応答性化合物をより容易に取り込むことができ、より確実に変形材料を固体化（ゲル化）することができる。

（式（８）中、ｍは４以上の整数を示す。）

架橋剤としては、具体的には、例えば、ビスアクリロイルオキシヘキサン、Ｎ，Ｎ−メチレンビスアクリルアミド、エチレングリコールジメタクリレート等を挙げることができる。
液晶ポリマーは、液晶性官能基を有するモノマー１００ｍｏｌに対して、架橋剤を１ｍｏｌ以上１０ｍｏｌ以下添加して架橋したものであるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位を効率よく増幅することができる。

また、変形材料が刺激応答性化合物として、液晶性を有する官能基を備えるものである場合、前記液晶ポリマーは、その分子内に、刺激応答性化合物の液晶性を有する官能基と同じ官能基を有しているものであるがの好ましい。これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度をより効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をさらに好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量をさらに大きいものとすることができる。また、変形材料は、より低い電圧での変形が可能となる。

液晶ポリマーの重量平均分子量（Ｍｗ）は、１００００以上１０００００以下であるのが好ましく、１００００以上５００００以下であるのがより好ましい。上述したような効果がより顕著に発揮される。
上述したような液晶ポリマーを用いることにより、変形材料の応答速度を効果的に向上させることができる。また、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をより好適に増幅することができ、変形材料全体としての変位量を特に大きいものとすることができる。

変形材料中における液晶ポリマーの含有率は、３質量％以上４０質量％以下であるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物や電子導電性物質の機能を十分に発揮させつつ、上述したような効果がより顕著に発揮される。
また、本発明の変形材料が、高分子材料として、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリメタクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上とともに、液晶ポリマーを含むものである場合、上述したような効果が得られるとともに、これらが相乗的に作用し合い、変形材料の強度をさらに優れたものとすることができるとともに、変位量をより大きいものとすることができる。
変形材料中における高分子材料の含有率は、５質量％以上８０質量％以下であるのが好ましい。これにより、上述したような効果がより顕著に発揮される。

＜電子導電性物質＞
本発明の変形材料は、上述したような刺激応答性化合物、高分子材料に加えて、変形材料中において電子を輸送する機能を有する電子導電性物質を含む。
電子導電性物質としては、例えば、金属材料、炭素材料、それらの化合物、または有機材料などが挙げられる。具体例としては、例えば、グラファイト、カーボンナノチューブ、グラフェン、カーボンナノ粒子、アセチレンブラック、活性炭等の各種炭素材料；ポリアニリン、ポリチオール、ポリピロール、Ｓｉ系やＧａ系等の半導体材料、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（３，４−ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルフォン酸）等の導電性高分子；透明導電性酸化物材料（例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等）；各種金属ナノワイヤー等が挙げられる。その中でも特に、炭素材料が好ましく、カーボンナノ粒子がより好ましい。これにより、変形材料全体により高い電子導電性を付与することができる。

また、炭素材料等の粒子の形態は特に限定されず、緻密質、多孔質、中空等いずれの形態であってもよい。また、例えば、電子導電性物質として、カーボンナノ粒子を用いる場合、中空シェル状構造を持つカーボンナノ粒子を用いるのが好ましい。電子は粒子の表面のみを輸送されるため、中空シェル状構造を持つカーボンナノ粒子を用いることにより、電子の輸送機能がさらに向上する。また、比較的低い電圧で変形材料全体を大きく変位させることができる。

電子導電性物質として中空シェル状構造のカーボンナノ粒子を用いる場合、当該カーボンナノ粒子の空隙率（空孔率）は、９０体積％以下であることが好ましく、３０体積％以上９０体積％以下であるのがより好ましく、６０体積％以上８０体積％以下であるのがさらに好ましい。これにより、カーボンナノ粒子（電子導電性物質）の形状の安定性を十分に保持しつつ、上記のような効果をより顕著に発揮させることができる。その結果、長期間にわたって安定的に上記のような効果を発揮させることができるとともに、変形材料のロット間での特性の均一性、変形材料をアクチュエーター等に適用した場合の個体間での特性の均一性を特に優れたものとすることができる。

電子導電性物質は、変形材料中において、他の成分に溶解するものであってもよいが、変形材料中に不溶成分として存在しているものであるのが好ましく、特に、固体状で存在しているものが好ましい。
電子導電性物質の形状は、例えば、粒子状、平板状、繊維状（例えば、チューブ状）等の様々な形状をなすものであるのが挙げられるが、特に、粒子状をなすものであることが好ましい。なお、粒子の形状は、球体、非球体（例えば、鱗片状、紡錘状、回転楕円体）のいずれのものでもよい。これにより、変形材料全体に均一に電子導電性物質を分散させるとことができ、比較的低い電圧で変形材料全体を均一に大きく変位させることができる。

電子導電性物質が粒子状の場合、その平均粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下であるのが好ましく、２ｎｍ以上９０ｎｍ以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料全体に、必要な濃度の電子導電性材料を付与することにより、確実に変形材料中での電子の供給ができる。また、刺激応答性化合物への電子供給効率を特に優れたものとすることができ、より大きな変位力、変位量を得ることができる。これに対して、平均粒径が前記下限値未満であると、電子導電性材料が凝集してしまい、凝集を防止するための処理が加えて必要となる。一方、平均粒径が前記上限値を超えると、電子導電性材料の含有率を高める必要が生じ、上述したような効果のさらなる向上がみられない。

なお、本明細書では、「平均粒径」とは、体積基準の平均粒径（体積平均粒径（Ｄ_５０））のことを指すものとする。測定装置としては、例えば、レーザー回折・散乱式粒度分析計 マイクロトラックＭＴ−３０００（日機装社製）等が挙げられる。なお、後述の実施例における体積平均粒径（Ｄ_５０）は、前記のマイクロトラックＭＴ−３０００で測定した値である。

上述したような電子導電性材料を含むことにより、変形材料全体を、比較的低い電圧で大きく変位させることができる。また、変形材料全体を効率よく変形させることができる。その結果、例えば、変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、低電圧で、十分に大きな変位力、変位量を得ることができる。また、本発明の変形材料を用いてアクチュエーターを製造する場合に、変形材料（変形材料層）の広い面積において電極を接触させなくても、変形材料（変形材料層）を十分に大きく変位させることができる。その結果、アクチュエーターにおいて、柔軟な作動をすることができる。

また、変形材料中における電子導電性物質の含有率は、１０質量％以上９０質量％以下であるのが好ましく、３０質量％以上７０質量％以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料中における電子の輸送を好適に行うことができる。これに対して、電子導電性物質の含有率が前記下限値未満であると、変形材料中における電子の移動を補助する機能が減少する。一方、電子導電性物質の含有率が前記上限値を超えると、上述したような効果のさらなる向上がみられない。

また、変形材料中の電子導電性物質の分散状態は、均一なものがよいが、変形材料中での電子導電性材料の濃度が、連続的、断続的（間欠的）に、変化するような部分があってもよい。変形材料中の電子導電性物質の分散状態が均一な場合、比較的低い電圧で変形材料全体を均一に大きく変位させることができる。特に、変形材料の厚みが比較的大きい場合であっても、効率よく変形させることができる。

上記のように、本発明の変形材料は、酸化還元反応により分子構造が変わる刺激応答性化合物と、高分子材料と、電子導電性物質とを含むものである。これにより、比較的低い電圧で変形材料全体を大きく変位させることができる。特に、変形材料の厚みが比較的大きい場合であっても、変形材料全体を効率よく変形させることができる。その結果、例えば、変形材料をアクチュエーターに適用した場合に、低電圧で、十分に大きな変位力、変位量を得ることができる。また、変形材料の応答速度を優れたものとすることができる。また、変形材料の軽量化、変形材料を適用したアクチュエーターの軽量化を図ることができる。また、変形材料全体として固体状・ゲル状をなすものとすることができるため、変形材料の取り扱い性（取り扱いのし易さ）に優れるとともに、変形材料の適用範囲を広げることができる。また、変形材料全体としてゲル状をなすものとすることができるため、柔軟な作動をするアクチュエーターの製造に好適に用いることができる。

＜溶媒＞
また、本発明の変形材料は、溶媒を含むものであってもよい。溶媒が上記刺激応答性化合物等に取り込まれると、変形材料が好適にゲル化するため、容易に固形化することができるとともに、変形材料の取り扱い性を向上させることができる。
溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、トルエン、ベンゼン、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、アセトン、プロピレンカーボネイト、メチルペンタノン、エチルペンタノン、アセトニトリル等の有機溶媒を挙げることができる。
変形材料中における溶媒の含有率は、２０質量％以上８０質量％以下であるのが好ましく、３０質量％以上６０質量％以下であるのがより好ましい。これにより、変形材料の取り扱い性をより高いものとすることができる。

＜電解質＞
また、本発明の変形材料は、電解質を含むものであってもよい。
電解質としては、各種酸、塩基、塩を用いることができるが、塩を用いるのが好ましい。これにより、変形材料の耐久性を特に優れたものとすることができる。電解質の塩としては、例えば、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム等の無機塩；テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素、１−ブチル−１−メチルピロリジニウム ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＢＭＰＴＦＳＩ）、メチル−トリオクチルアンモニウム ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＭＴＯＡＴＦＳＩ）、トリエチルスルフォニウム ビス（トリフルオロメチルスルフォニル）イミド（ＴＥＳＴＦＳＩ）、１−エチルー３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルフォネート（ＥＭＩＣＦ_３ＳＯ_３）等の有機塩等を用いることができる。ＢＭＰＴＦＳＩ、ＭＴＯＡＴＦＳＩ、ＴＥＳＴＦＳＩ、および、ＥＭＩＣＦ_３ＳＯ_３の構造式は、それぞれ、下記式（１２）、下記式（１３）、下記式（１４）、および、下記式（１５）で表される。

変形材料は、中でも、電解質として、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、および、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素よりなる群から選択される１種または２種以上を含むものであるのが好ましい。これにより、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度をさらに効果的に向上させることができるとともに、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をさらに増幅することができる。

上述したような電解質を含むことにより、刺激応答性化合物への電荷の受け渡しをより速やかに進行させることができ、変形材料の高速応答性を特に優れたものとすることができる。また、後述するようなアクチュエーターにおいて、変形材料層全体（特に、変形材料層の厚さ方向全体）にわたって、変形材料層を構成する刺激応答性化合物を効率よく伸縮させることができる。その結果、変形材料層全体としての伸縮率を特に大きいものとすることができる。

特に、変形材料が、溶媒とともに電解質を含む場合、刺激応答性化合物（変形材料）の応答速度をさらに効果的に向上させることができるとともに、刺激応答性化合物の伸縮にともなう変形材料全体の変位をさらに増幅することができる。
変形材料中の電解質の含有率は、３質量％以上８０質量％以下であるのが好ましく、５質量％以上３０質量％以下であるのがより好ましい。これにより、上述したような効果がより顕著に発揮される。
また、本発明の変形材料は、上述した以外の成分を含むものであってもよい。
変形材料の導電率は、０．１Ｓ／ｃｍ以上であるのが好ましく、１Ｓ／ｃｍ以上であるのがより好ましい。これにより、後に詳述するようなアクチュエーターに好適に適用することができ、また、アクチュエーターの小型化を図ることができる。

《アクチュエーター》
次に、上述した本発明の変形材料（上述した刺激応答性化合物（刺激応答性化合物重合体を含む）、高分子材料、および、電子導電性物質を含む変形材料）を用いたアクチュエーターについて詳細に説明する。
図５は、本発明の変形材料を用いたアクチュエーターの一例を模式的に示す断面図、図６は、電圧印加により変形（収縮）したアクチュエーターの一例を示す断面図である。

本発明のアクチュエーターは、本発明の変形材料を用いて製造されたものである。これにより、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することができる。
特に、本実施形態のアクチュエーター１００は、図５に示すように、電源１０の入切を行うスイッチ１５と、本発明の変形材料を用いて形成され、電源１０に接続される変形材料層１１と、電源１０に接続される対向電極１２と、変形材料層１１と対向電極１２との間に介在する電解液１３と、容器１４とを備えている。また、容器１４の中には、電解液１３が入っている。そして、変形材料層１１と、対向電極１２とが所定の距離だけ離間して、対向配置され、電解液１３に浸漬している。

電源１０は、図５に示す状態では、直流電源であり、スイッチ１５を介して、電源１０の正極に変形材料層１１が接続されており、負極に対向電極１２が接続されている。変形材料層１１を構成する刺激応答性化合物が図１〜図４に示すような構造を有するものである場合において、スイッチ１５を入れると、変形材料層１１と対向電極１２との間に通電がなされ、刺激応答性化合物は、酸化反応により、分子鎖が伸長（膨張）した状態をとる。その結果、変形材料層１１全体としても、伸長（膨張）した状態をとる。

他方、図６に示す状態では、スイッチ１５を介して、電源１０の負極に変形材料層１１が接続されており、正極に対向電極１２が接続されている。変形材料層１１を構成する刺激応答性化合物が図１〜図４に示すような構造を有するものである場合において、スイッチ１５を入れると、変形材料層１１と対向電極１２との間に通電がなされ、刺激応答性化合物は、還元反応により、分子鎖が収縮した状態をとる。その結果、変形材料層１１全体としても、収縮した状態をとる。
変形材料層１１は、上述した変形材料で構成されており、電解液１３中において電極として機能するものであり、電圧を印加することで、変形する層である。

また、変形材料層１１の形状は、特に限定されず、繊維状、シート状、板状、棒状等の様々なものが挙げられ、変形材料の厚みが比較的大きいものであってもよい。ここで、変形材料層１１の厚みは、特に限定されないが、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であるのが好ましく、０．０５ｍｍ以上２ｍｍ以下であるのがより好ましい。これにより、駆動電圧を比較的低いものとしつつ、より大きな変位力を得ることができる。また、従来の小型のアクチュエーターでは、変形材料層１１の厚みが大きくなると、急激に変位力、変位量が低下するという問題があったが、本発明では、このように変形材料層１１の厚みが比較的大きい場合であっても、アクチュエーターを好適に駆動させることができる。すなわち、変形材料層１１の厚みが上記のようなものである場合に、本発明の効果がより顕著に発揮される。

対向電極１２は、導電性を有する材料で構成されたものである。対向電極１２の構成材料としては、例えば、Ｐｔ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ等の金属材料（合金を含む）等が挙げられる。
電解液１３は、上述したような変形材料に含まれる電解質と同じもの用いることができるが、その全部、または一部が異なっていてもよい。また、電解液１３は、電気伝導性を有する液体であればよいが、イオン性物質を溶媒に溶解させた溶液を好適に用いることができる。

イオン性物質としては、例えば、塩化ナトリウム、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム等の無機塩、テトラブチルアンモニウムテトラフルオロホウ素等が挙げられる。
溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネイト等を用いることができる。
本発明の変形材料は電子導電性物質を含むものであるため、変形材料層１１が比較的厚みの大きいものであっても、上記のような酸化反応、還元反応において、変形材料層１１全体を効率よく変形させることができるため、変形材料層１１全体としての変形量（変位量）を十分に大きいものとすることができ、また、変位力も十分に大きいものとすることができる。

上述したように、本発明の変形材料は、伸長（膨張）と収縮とを繰り返すことにより、複数回、伸縮でき、その再現性にも優れている。したがって、本発明のアクチュエーターにおいては、上述したような直流電流の構造だけでなく、交番電流の構造を採用することもでき、繰り返し伸縮することができる。
これにより、低電圧で大きく変位することが可能なアクチュエーターを提供することができるとともに、本発明の変形材料で構成された変形材料層１１をより柔軟な動きで作動させることができる。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。

例えば、前述した実施形態では、刺激応答性化合物が、ユニットＡと、第１のユニットＢと第２のユニットＢと第１のユニットＣと第２のユニットＣとを含むものである場合について中心的に説明したが、本発明において刺激応答性化合物は、酸化還元反応により、分子構造が変わるものであればよく、上記の各ユニットを全て備えたものに限定されない。

また、本発明のアクチュエーターは、本発明の変形材料を用いて製造されたものであればいかなるものであってもよく、図５、図６に示した構成を有するもの、すなわち、本発明の変形材料を用いて形成され、電源に接続される変形材料層と、前記電源に接続される対向電極と、前記変形材料層と前記対向電極との間に介在する電解液とを備えるものに限定されない。

以下に実施例を掲げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
［１］刺激応答性化合物の製造
［１．１］ユニットＡの合成
ブロモチオフェンを原料として亜鉛、ニッケルの触媒を用いた２量化、臭素化を行い、ＤＭＦによるアルデヒド基の導入（ホルミル化）を行った。
次に、エチレングリコールによるアルデヒド基のアセタール保護を行い、臭素をさらにホルミル基に変換した。続いてＮａＢＦ_４による還元反応でビチオフェン骨格に水酸基を２つ持つジオールを得た。

［１．２］ユニットＣおよびユニットＤの合成
まず、２，３−ジフルオロベンゼンにｎ−ブチルリチウムを作用させ、ホウ酸トリメチルで処理することにより、２，３−ジフルオロボロン酸を得た。
次に、得られた２，３−ジフルオロボロン酸に４−アルコキシ１−ブロモベンゼンをパラジウム触媒存在下反応させることにより、４−（４−アルコキシフェニル）−２，３−ジフルオロベンゼンを得た。
次に、得られた４−（４−アルコキシフェニル）−２，３−ジフルオロベンゼンにｎ−ブチルリチウムを作用させ、ホウ酸トリメチルで処理することにより、４−（４−アルコキシフェニル）−２，３−ジフルオロボロン酸を得た。

次に、得られた４−（４−アルコキシフェニル）−２，３−ジフルオロボロン酸に４−ブロモフェノールをパラジウム存在下で反応させ、１−ヒドロキシ−４−［４−（４−アルコキシフェニル−２，３−ジフルオロフェニル］ベンゼンを得た。
次に、得られた１−ヒドロキシ−４−［４−（４−アルコキシフェニル−２，３−ジフルオロフェニル］ベンゼンと末端が臭素のオリゴエチレングリコールと反応させ、末端にオリゴエチレン鎖を持った液晶性化合物を得た。さらに塩化パラトルエンスルホニルと反応させることにより、末端にパラトルエンスルホニル基を持った液晶性化合物を得た。

［１．３］刺激応答性化合物の製造
上記［１．１］で合成したジオールと上記［１．２］で合成した液晶性化合物とを水素化ナトリウム存在下、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）中で反応させ、液晶性分子を導入したビチオフェン誘導体を得た。
その後、上記ビチオフェン誘導体を酸触媒存在下、ベンゼンジチオールと反応させ２，３−ジクロロ−５，６−ジシアノ−ｐ−ベンゾキノン（ＤＤＱ）で処理し、４フッ化ホウ素を加え、ユニットＡ、ユニットＢ（第１のユニットＢ、第２のユニットＢ）、ユニットＣ（第１のユニットＣ、第２のユニットＣ）、ユニットＤ（第１のユニットＤ、第２のユニットＤ）を有する下記式（１７）で表される刺激応答性化合物（ビチオフェン誘導体）を得た。
なお、式（１７）中、ｎは４である。

［２］高分子材料の調製
［２．１］モノマーの合成
１−（８−ヒドロキシオクチル−１−オキシ）−４−［２，３−ジフルオロ−４−（４−ブトキシフェニル）フェニル］ベンゼン（下記式（１８））とトリエチルアミンをＴＨＦに溶解し、０℃に冷却し、アクリロイルクロリドを滴下した。４時間撹拌後、水を加え、ジクロロメタンで３回抽出し、有機層を水と飽和食塩水で洗浄し、硫酸ナトリウムで脱水し、ろ過して濃縮した。カラムクロマトグラフィーで精製し、目的化合物を得た。
なお、式（１８）中、ＲはＣ_４Ｈ_９である。

以上のようにして、上記式（６）（ｎ＝８、Ｒ＝Ｃ_４Ｈ_９）で表されるモノマーを得た。

［２．２］液晶ポリマーの製造
上記モノマー：１００質量部と、架橋剤としてのビスアクリロイルオキシヘキサン：１０質量部と、開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリル：１質量部とをシュレンク管に入れ、トルエンに溶解させ、凍結脱気を３回行い、溶媒中の溶存酸素を除去する。窒素雰囲気下で９５℃で２６時間撹拌した。溶液を冷却後、溶媒を留去したあと、最少量のテトラヒドロフランに溶解させ、アセトン中に滴下し、析出した沈殿をろ過して真空乾燥させることにより、液晶ポリマー（重量平均分子量：３０，０００）を得た。

［２．３］液晶ポリマーとフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体との混合
その後、上記のようにして得られた液晶ポリマー：１重量部と、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体（重量平均分子量：１５０，０００）：２重量部とを混合した。
［３］変形材料の製造
上記のようにして得られた刺激応答性化合物と、液晶性ポリマーおよびフッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体と、平均粒径：３９．５ｎｍ、連続孔を有する多孔質体としての空隙率：６０体積％のカーボンナノ粒子（ライオン社製、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）と、溶媒としてのプロピレンカーボネイトと、電解質としての六フッ化リン酸リチウムとを混合した。その後、この混合物を、所定の形状の型を用いて成形し、ゲル状の変形材料を得た。

［４］アクチュエーターの製造
上記のようにして得られた変形材料を用いて、図５に示すようなアクチュエーターを作成した。
上記のようにして得られた変形材料を、長さ：２０ｃｍ×幅：０．３ｃｍ×厚さ：０．０５ｍｍの大きさに切り取り、これを変形材料層として、図５に示すようなアクチュエーターを製造した。対向電極としては、白金（Ｐｔ）製の板材を用い、電解液としては、１Ｍの六フッ化リン酸リチウムのプロピレンカーボネイト溶液を用いた。

（実施例２〜６）
変形材料の構成を表１に示すようにした以外は、前記実施例１と同様にして変形材料およびアクチュエーターを製造した。
（比較例１）
電子導電性物質を用いなかった以外は前記実施例１と同様にして、変形材料およびアクチュエーターを製造した。

前記各実施例および比較例について、変形材料の構成等を表１にまとめて示した。なお、表中、上記式（１７）で表される化合物（刺激応答性化合物）を「Ａ１」、下記式（１９）で表される化合物（刺激応答性化合物）を「Ａ２」、下記式（２０）で表される化合物（刺激応答性化合物）を「Ａ３」、下記式（２１）で表される化合物（刺激応答性化合物）を「Ａ４」、上記式（６）で表されるモノマーを「Ｍ１」、上記式（７）で表されるモノマーを「Ｍ２」、架橋剤としてのビスアクリロイルオキシヘキサンを「Ｂ１」、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体（重量平均分子量：１５０，０００）を「ＰＶｄＦ」、電子導電性物質としての平均粒径：３９．５ｎｍ、空隙率：６０ｖｏｌ％のカーボンナノ粒子（ライオン社製、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）を「Ｃ１」、電子導電性物質としての平均粒径：３４．０ｎｍ、空隙率：８０ｖｏｌ％のカーボンナノ粒子（ライオン社製、ケッチェンブラックＥＣ３００Ｊ）を「Ｃ２」、溶媒としてのプロピレンカーボネイトを「Ｓ１」、電解質としての六フッ化リン酸リチウムを「Ｅ１」で示した。また、前記各実施例および比較例１の変形材料は、いずれもゲル状をなすものであった。

［５］アクチュエーターの評価
［５．１］変形量
電解液の温度を２５℃とした状態で、図６に示すように通電方向を逆転し、レーザー変位計を用いて、変形材料層の長さ方向の変位を観測し、以下の基準に従い評価した。なお、印加電圧は５Ｖとした。

Ａ：変位量が１２ｍｍ以上。
Ｂ：変位量が１０ｍｍ以上１２ｍｍ未満。
Ｃ：変位量が８ｍｍ以上１０ｍｍ未満。
Ｄ：変位量が６ｍｍ以上８ｍｍ未満。
Ｅ：変位量が６ｍｍ未満。

表２から明らかなように、本発明では、比較的低い電圧で変形材料全体を大きく変位させることができるとともに、変形材料の厚みが比較的大きい場合であっても、変形材料全体を効率よく変形させることができ、低電圧で、十分に大きな変位力、変位量を得ることができた。また、本発明では、変形材料の応答速度にも優れていた。また、本発明では、低温領域での作動性、耐久性にも優れていた。これに対して、比較例では、満足な結果が得られなかった。

Ａ…ユニットＡ Ｂ…ユニットＢ Ｃ…ユニットＣ Ｄ…ユニットＤ １００…アクチュエーター １０…電源 １１…変形材料層 １２…対向電極 １３…電解液 １４…容器 １５…スイッチ

Claims (15)

1. 酸化還元反応により、分子の構造が変わる刺激応答性化合物と、
   高分子材料と、
   電子導電性物質と、
   を含むことを特徴とする変形材料。
2. 前記電子導電性物質は、炭素材料を含むものである請求項１に記載の変形材料。
3. 前記電子導電性物質は、粒子状をなすものである請求項１または２に記載の変形材料。
4. 前記電子導電性物質の平均粒径は、１ｎｍ以上１０μｍ以下である請求項３に記載の変形材料。
5. 前記高分子材料は、フッ化ビニリデン−六フッ化プロピレン共重合体、ポリ（メタ）アクリル酸メチル、および、有機電解質オリゴマーよりなる群から選択される１種または２種以上を含むものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の変形材料。
6. 前記高分子材料は、液晶ポリマーを含むものである請求項１ないし５のいずれか１項に記載の変形材料。
7. 前記液晶ポリマーは、架橋剤により架橋されたものである請求項６に記載の変形材料。
8. 前記刺激応答性化合物が液晶性を有する官能基を備えるものであり、
   前記液晶ポリマーは、その分子内に、前記刺激応答性化合物の前記液晶性を有する官能基と同じ官能基を有している請求項６または７に記載の変形材料。
9. 前記刺激応答性化合物は、液晶性を有する官能基を備えるものである請求項１ないし８のいずれか１項に記載の変形材料。
10. 前記刺激応答性化合物は、回転軸として機能する結合を有するユニットＡと、
    前記ユニットＡの第１の結合部位に配置された第１のユニットＢと、
    前記ユニットＡの第２の結合部位に配置された第２のユニットＢと、
    第１のユニットＣと、
    第２のユニットＣとを含むものであり、
    前記第１のユニットＢと前記第２のユニットＢとが酸化還元反応によって結合し、
    前記第１のユニットＣおよび前記第２のユニットＣが前記液晶性を有する官能基である請求項８または９に記載の変形材料。
11. 前記ユニットＡは、下記式（１）、下記式（２）および下記式（３）よりなる群から選択される１種である請求項１０に記載の変形材料。
    

    
12. 前記第１のユニットＢおよび前記第２のユニットＢは、下記式（４）で表される基である請求項１０または１１に記載の変形材料。
    

    
13. 前記液晶性を有する官能基は、複数の環構造を有し、
    前記複数の環構造のうちの１つの環構造にハロゲン原子が１つ以上結合している請求項８ないし１２のいずれか１項に記載の変形材料。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の変形材料を用いて製造されたことを特徴とするアクチュエーター。
15. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の変形材料を用いて形成され、電源に接続される変形材料層と、
    前記電源に接続される対向電極と、
    前記変形材料層と前記対向電極との間に介在する電解液とを備えることを特徴とするアクチュエーター。

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