JPH0984372A - Actuator element manufacturing method - Google Patents
Actuator element manufacturing methodInfo
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- JPH0984372A JPH0984372A JP25933695A JP25933695A JPH0984372A JP H0984372 A JPH0984372 A JP H0984372A JP 25933695 A JP25933695 A JP 25933695A JP 25933695 A JP25933695 A JP 25933695A JP H0984372 A JPH0984372 A JP H0984372A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】カルボキシル基を有する陽イオン交換樹脂の表
面に電極体を形成する。
【解決手段】カルボキシル基を有する含水状態の陽イオ
ン交換樹脂層2の表面に電極体3、4を接合してなるア
クチュエータ素子1の製造方法であって、陽イオン交換
樹脂の有するカルボキシル基を−COOM基(ただし、
Mは、金属またはアンモニウムイオン)に転換した後、
該−COOM基のM+ イオンの一部を電極を形成する金
属イオンまたは金属錯イオンに交換し、次いで、陽イオ
ン交換樹脂に還元剤溶液を接触させることにより前記電
極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンを還元して
陽イオン交換樹脂の表面に金属核を形成し、さらに、成
長浴を用いて前記金属核上に金属層を成長させ、電極体
を形成する。
(57) Abstract: An electrode body is formed on the surface of a cation exchange resin having a carboxyl group. A method for manufacturing an actuator element (1) in which electrode bodies (3, 4) are bonded to the surface of a water-containing cation exchange resin layer (2) having a carboxyl group, wherein the carboxyl group of the cation exchange resin is COOM group (however,
M is a metal or ammonium ion)
A part of the M + ions of the —COOM group is exchanged for a metal ion or a metal complex ion forming an electrode, and then a cation exchange resin is brought into contact with a reducing agent solution to form the electrode. Complex ions are reduced to form metal nuclei on the surface of the cation exchange resin, and a growth bath is used to grow a metal layer on the metal nuclei to form an electrode body.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータ素
子の製造方法に関し、特に、含水状態のイオン交換樹脂
に電位差を与えることにより湾曲変形するアクチュエー
タ素子の製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing an actuator element, and more particularly to a method for manufacturing an actuator element which is curved and deformed by applying a potential difference to a water-containing ion exchange resin.
【0002】[0002]
【従来の技術】スルホン基を有する膜状の陽イオン交換
樹脂(デュポン社製:ナフィオン(登録商標)117)
の両面に白金電極を形成した構成のアクチュエータ素子
が知られている(文献:精密制御用ニューアクチュエー
タ便覧,日本工業技術振興協会固体アクチュエータ研究
会編,フジ・テクノシステム、第19節;高分子電解質
膜アクチュエータ,215〜219頁)。2. Description of the Related Art Membrane-like cation exchange resin having a sulfone group (Dafon: Nafion (registered trademark) 117)
An actuator element having platinum electrodes formed on both sides is known (Reference: New Actuator Handbook for Precision Control, edited by Japan Society for Industrial Technology, Solid Actuator Study Group, Fuji Techno System, Section 19; Polymer Electrolyte) Membrane Actuators, pages 215-219).
【0003】このアクチュエータ素子は、陽イオン交換
樹脂を含水状態とした上で、両白金電極に電位差を与え
ると、瞬時に湾曲または屈曲変形し、アクチュエータ素
子の先端(自由端)側が陽極方向に変位するように作動
する。In this actuator element, when a cation exchange resin is made to contain water and a potential difference is applied to both platinum electrodes, the actuator element is instantaneously bent or bent, and the tip (free end) side of the actuator element is displaced toward the anode. To operate.
【0004】このようなアクチュエータ素子は、陽イオ
ン交換樹脂の両面に、化学めっき法、特に吸着還元成長
法で白金電極層を形成することにより製造することがで
きる。この方法は、燃料電池、水電解、食塩電解、塩酸
電解、ガス拡散電極、金属塩回収等の分野で用いられて
いる接合性の強固な高分子電解質−金属接合体(いわゆ
るSPE(Solid Polymer Electrolyte )セル)の製造
方法を応用したものであり、これらは、特公昭58−4
7471号公報、特公昭56−36873号公報、特公
昭60−2394号公報、特公昭59−42078号公
報等に開示されている。Such an actuator element can be manufactured by forming platinum electrode layers on both sides of a cation exchange resin by a chemical plating method, particularly an adsorption reduction growth method. This method is used in the fields of fuel cells, water electrolysis, salt electrolysis, hydrochloric acid electrolysis, gas diffusion electrodes, metal salt recovery, etc., and has a strong polymer electrolyte-metal joint (so-called SPE (Solid Polymer Electrolyte). ) Cell) is applied, and these are disclosed in
No. 7471, Japanese Patent Publication No. 56-36873, Japanese Patent Publication No. 60-2394, Japanese Patent Publication No. 59-42078 and the like.
【0005】このような化学めっき法による電極の形成
は、前記アクチュエータ素子における陽イオン交換樹脂
が、スルホン酸型のスルホン基を有するもの(陽イオン
交換樹脂が−SO3 H型)であるが故に可能となる。The formation of electrodes by such a chemical plating method is because the cation exchange resin in the actuator element has a sulfonic acid type sulfone group (the cation exchange resin is -SO 3 H type). It will be possible.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スルホ
ン基を有する陽イオン交換樹脂に代わり、カルボン酸型
のカルボキシル基を有する陽イオン交換樹脂(陽イオン
交換樹脂が−COOH型)を用いた場合、化学めっき工
程において、陽イオン交換樹脂の有するカルボキシル基
の水素イオンが電極を形成する金属イオンまたは金属錯
イオンと交換吸着し難く、そのため、金属核の形成およ
び金属層の成長が不十分となり、陽イオン交換樹脂の表
面に電極を形成することが困難である。However, when a cation exchange resin having a carboxylic acid type carboxyl group (cation exchange resin is -COOH type) is used instead of the cation exchange resin having a sulfone group, In the plating process, it is difficult for the hydrogen ions of the carboxyl group of the cation exchange resin to be exchange-adsorbed with the metal ions or metal complex ions forming the electrode, and therefore the formation of metal nuclei and the growth of the metal layer become insufficient, resulting in It is difficult to form electrodes on the surface of the exchange resin.
【0007】本発明の目的は、カルボキシル基を有する
陽イオン交換樹脂の表面に化学めっき法により電極体を
形成することが可能なアクチュエータ素子の製造方法を
提供することにある。It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an actuator element capable of forming an electrode body on the surface of a cation exchange resin having a carboxyl group by a chemical plating method.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
(1)〜(7)の本発明により達成される。These objects are achieved by the present invention described in (1) to (7) below.
【0009】(1) −COOM基(ただし、Mは、金
属またはアンモニウムイオン)を有する陽イオン交換樹
脂の表面に電極体を形成することによりアクチュエータ
素子を製造するに際し、前記−COOM基のM+ イオン
の一部を電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオン
に転換する工程と、該電極を形成する金属イオンまたは
金属錯イオンを還元して前記陽イオン交換樹脂の表面に
電極金属核を形成する工程と、成長浴を用いて前記電極
金属核上に金属層を成長させることにより前記電極体を
形成する工程とを有することを特徴とするアクチュエー
タ素子の製造方法。(1) When an actuator element is manufactured by forming an electrode body on the surface of a cation exchange resin having a --COOM group (where M is a metal or ammonium ion), M + of the --COOM group is used . A step of converting a part of the ions into a metal ion or a metal complex ion forming an electrode, and reducing the metal ion or a metal complex ion forming the electrode to form an electrode metal nucleus on the surface of the cation exchange resin. A method of manufacturing an actuator element, comprising: a step of forming a metal layer on the electrode metal nucleus by using a growth bath to form the electrode body.
【0010】(2) −COOM基(ただし、Mは、金
属またはアンモニウムイオン)を有する含水状態の陽イ
オン交換樹脂と、該陽イオン交換樹脂に接合された電極
体とを備えるアクチュエータ素子の製造方法であって、
前記陽イオン交換樹脂の有するカルボキシル基の少なく
とも一部を−COOM基(ただし、Mは、金属またはア
ンモニウムイオン)に転換する工程と、該−COOM基
のM+ イオンの一部を電極を形成する金属イオンまたは
金属錯イオンに転換する工程と、該電極を形成する金属
イオンまたは金属錯イオンを還元して前記陽イオン交換
樹脂の表面に電極金属核を形成する工程と、成長浴を用
いて前記電極金属核上に金属層を成長させることにより
前記電極体を形成する工程とを有することを特徴とする
アクチュエータ素子の製造方法。(2) A method for producing an actuator element comprising a cation exchange resin in a water-containing state having a -COOM group (M is a metal or ammonium ion) and an electrode body bonded to the cation exchange resin. And
A step of converting at least a part of the carboxyl group of the cation exchange resin into a —COOM group (where M is a metal or an ammonium ion), and a part of M + ion of the —COOM group to form an electrode. Converting into metal ions or metal complex ions, reducing the metal ions or metal complex ions forming the electrode to form electrode metal nuclei on the surface of the cation exchange resin, and using a growth bath to A step of forming a metal layer on an electrode metal nucleus to form the electrode body, and a method of manufacturing an actuator element.
【0011】(3) −COOM基(ただし、Mは、金
属またはアンモニウムイオン)を有する含水状態の陽イ
オン交換樹脂と、該陽イオン交換樹脂に接合された電極
体とを備えるアクチュエータ素子の製造方法であって、
前記陽イオン交換樹脂の前記電極体を形成する面を粗面
化する工程と、前記陽イオン交換樹脂の有するカルボキ
シル基の少なくとも一部を−COOM基(ただし、M
は、金属またはアンモニウムイオン)に転換する工程
と、該−COOM基のM+ イオンの一部を電極を形成す
る金属イオンまたは金属錯イオンに転換する工程と、該
電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンを還元し
て前記陽イオン交換樹脂の表面に電極金属核を形成する
工程と、成長浴を用いて前記電極金属核上に金属層を成
長させることにより前記電極体を形成する工程とを有す
ることを特徴とするアクチュエータ素子の製造方法。(3) A method for manufacturing an actuator element comprising a cation exchange resin in a water-containing state having a -COOM group (M is a metal or ammonium ion) and an electrode body bonded to the cation exchange resin. And
A step of roughening the surface of the cation exchange resin on which the electrode body is formed;
Is a metal or ammonium ion), a step of converting a part of the M + ions of the —COOM group into a metal ion or a metal complex ion forming an electrode, and a metal ion or a metal forming the electrode. A step of reducing complex ions to form an electrode metal nucleus on the surface of the cation exchange resin, and a step of forming a metal layer on the electrode metal nucleus using a growth bath to form the electrode body. A method for manufacturing an actuator element, comprising:
【0012】(4) −COOM基(ただし、Mは、金
属またはアンモニウムイオン)を有する含水状態の陽イ
オン交換樹脂と、該陽イオン交換樹脂に接合された電極
体とを備えるアクチュエータ素子の製造方法であって、
前記陽イオン交換樹脂の前記電極体を形成する面を粗面
化する工程と、粗面化された面を酸洗する工程と、前記
陽イオン交換樹脂の有するカルボキシル基の少なくとも
一部を−COOM基(ただし、Mは、金属またはアンモ
ニウムイオン)に転換する工程と、該−COOM基のM
+ イオンの一部を電極を形成する金属イオンまたは金属
錯イオンに転換する工程と、該電極を形成する金属イオ
ンまたは金属錯イオンを還元して前記陽イオン交換樹脂
の表面に電極金属核を形成する工程と、成長浴を用いて
前記電極金属核上に金属層を成長させることにより前記
電極体を形成する工程とを有することを特徴とするアク
チュエータ素子の製造方法。(4) A method of manufacturing an actuator element comprising a cation exchange resin in a water-containing state having a —COOM group (where M is a metal or ammonium ion) and an electrode body bonded to the cation exchange resin. And
A step of roughening the surface of the cation exchange resin forming the electrode body; a step of pickling the roughened surface; and a step of removing at least a part of the carboxyl groups of the cation exchange resin by -COOM. Group (where M is a metal or ammonium ion), and M of the --COOM group
+ A step of converting a part of ions into a metal ion or a metal complex ion forming an electrode, and reducing the metal ion or a metal complex ion forming the electrode to form an electrode metal nucleus on the surface of the cation exchange resin. And a step of forming the electrode body by growing a metal layer on the electrode metal nuclei using a growth bath.
【0013】(5) 前記電極を形成する金属イオンま
たは金属錯イオンの還元は、前記陽イオン交換樹脂を還
元剤溶液に接触させることにより行う上記(2)ないし
(4)のいずれかに記載のアクチュエータ素子の製造方
法。(5) The reduction of the metal ion or metal complex ion forming the electrode is carried out by bringing the cation exchange resin into contact with a reducing agent solution, according to any one of the above (2) to (4). Actuator element manufacturing method.
【0014】(6) 前記成長浴は、金属塩と還元剤と
安定剤とを含むものである上記(2)ないし(5)のい
ずれかに記載のアクチュエータ素子の製造方法。(6) The method for manufacturing an actuator element according to any one of the above (2) to (5), wherein the growth bath contains a metal salt, a reducing agent and a stabilizer.
【0015】(7) 前記−COOM基のM+ イオン
は、アルカリ金属またはアルカリ土類金属の金属イオン
である上記(1)ないし(6)のいずれかに記載のアク
チュエータ素子の製造方法。(7) The method for manufacturing an actuator element according to any one of (1) to (6) above, wherein the M + ion of the —COOM group is a metal ion of an alkali metal or an alkaline earth metal.
【0016】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明のアクチュエータ素
子の製造方法について詳細に説明する。図1は、本発明
により製造されたアクチュエータ素子の構成例を示す斜
視図、図2は、図1中のII−II線での断面図である。こ
れらの図に示すように、アクチュエータ素子1は、陽イ
オン交換樹脂層2と、この陽イオン交換樹脂層2を介し
て対向するように配置された一対(一組)の電極体3、
4とで構成されている。なお、陽イオン交換樹脂層の形
状や、電極体の設置数、配置等は、図示のものに限定さ
れないことは、言うまでもない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method for manufacturing an actuator element of the present invention will be described in detail below. FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an actuator element manufactured according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. As shown in these drawings, the actuator element 1 includes a cation exchange resin layer 2 and a pair (one set) of electrode bodies 3 arranged so as to face each other with the cation exchange resin layer 2 interposed therebetween.
4. Needless to say, the shape of the cation exchange resin layer, the number of electrode bodies installed, the arrangement, etc. are not limited to those shown in the drawings.
【0017】このようなアクチュエータ素子は、陽イオ
ン交換樹脂が有するカルボキシル基が−COOM(M
は、金属またはアンモニウムイオン)を有する状態で、
この陽イオン交換樹脂の表面に、化学めっき法、特に吸
着還元成長法により電極体を形成することにより製造さ
れる。In such an actuator element, the carboxyl group of the cation exchange resin is -COOM (M
Is a metal or ammonium ion),
It is manufactured by forming an electrode body on the surface of this cation exchange resin by a chemical plating method, particularly an adsorption reduction growth method.
【0018】陽イオン交換樹脂は、カルボキシル基を有
する(カルボキシル基を主な解離基とする)陽イオン交
換樹脂である。この場合、使用し得るカルボキシル基を
有する陽イオン交換樹脂としては、アクチュエータ素子
1の変形性能が優れるという点から、フッ素系陽イオン
交換樹脂を用いるのが好ましい。The cation exchange resin is a cation exchange resin having a carboxyl group (having a carboxyl group as a main dissociating group). In this case, as the cation-exchange resin having a carboxyl group that can be used, it is preferable to use a fluorine-based cation-exchange resin from the viewpoint that the deformability of the actuator element 1 is excellent.
【0019】このようなカルボキシル基を有する陽イオ
ン交換樹脂は、アクチュエータ素子1の少なくとも使用
時には、含水状態とされる。これにより、電位差を与え
ることによるアクチュエータ素子1の変形が得られる。
ここで、「含水状態」とは、陽イオン交換樹脂が少しで
も水を含んだ状態であることを意味する。すなわち、陽
イオン交換樹脂が予め水分を含んでいる場合の他、陽イ
オン交換樹脂を水雰囲気下、例えば水中や高湿度の大気
中においた場合も含水状態となる。The cation exchange resin having such a carboxyl group is in a water containing state at least when the actuator element 1 is used. As a result, the actuator element 1 is deformed by applying the potential difference.
Here, the "water-containing state" means that the cation exchange resin contains a little water. That is, in addition to the case where the cation-exchange resin contains water in advance, the cation-exchange resin is in a water-containing state when it is placed in a water atmosphere, for example, in water or in a high-humidity atmosphere.
【0020】なお、陽イオン交換樹脂におけるカルボキ
シル基の当量重量数(EW値)は、450〜1700程
度であるのが好ましく、550〜1100程度であるの
がより好ましい。The equivalent weight number (EW value) of the carboxyl group in the cation exchange resin is preferably about 450 to 1700, and more preferably about 550 to 1100.
【0021】本発明のアクチュエータ素子の製造方法
は、陽イオン交換樹脂の電極体を形成する面を粗面化す
る第1工程と、粗面化された面を酸洗する第2工程と、
陽イオン交換樹脂の有するカルボキシル基の少なくとも
一部を−COOM基(ただし、Mは、金属またはアンモ
ニウムイオン)に転換する第3工程と、該−COOM基
のM+ イオンの一部を電極を形成する金属イオンまたは
金属錯イオンに交換する第4工程と、該金属イオンまた
は金属錯イオンを還元して陽イオン交換樹脂の表面に金
属核(電極金属核)を形成する第5工程と、成長浴を用
いて前記金属核上に金属層を成長させることにより電極
体を形成する第6工程とを有しているのが好ましい。以
下、各工程について、順次説明する。The method of manufacturing an actuator element according to the present invention comprises a first step of roughening the surface of the cation exchange resin forming the electrode body, and a second step of pickling the roughened surface.
A third step of converting at least a part of the carboxyl group of the cation exchange resin into a -COOM group (where M is a metal or ammonium ion), and a part of M + ion of the -COOM group to form an electrode. A fourth step of exchanging a metal ion or a metal complex ion with a metal ion or a metal complex ion, a fifth step of reducing the metal ion or the metal complex ion to form a metal nucleus (electrode metal nucleus) on the surface of the cation exchange resin, and a growth bath And a sixth step of forming an electrode body by growing a metal layer on the metal nuclei. Hereinafter, each step will be sequentially described.
【0022】[第1工程]陽イオン交換樹脂の電極体を
形成する面、すなわち、陽イオン交換樹脂層2の両表面
に対し、粗面化を施す。これにより、化学めっき法によ
る電極体の形成を容易に行うことができ、しかも電極体
の陽イオン交換樹脂に対する密着性が向上する。粗面化
の方法は、特に限定されず、例えば、サンドブラスト処
理、耐水研磨紙による研磨、低温プラズマ処理等が挙げ
られる。[First Step] The surface of the cation exchange resin forming the electrode body, that is, both surfaces of the cation exchange resin layer 2 is roughened. Thereby, the electrode body can be easily formed by the chemical plating method, and the adhesion of the electrode body to the cation exchange resin is improved. The method of surface roughening is not particularly limited, and examples thereof include sandblasting, polishing with water-resistant abrasive paper, and low-temperature plasma treatment.
【0023】[第2工程]粗面化された陽イオン交換樹
脂の表面に対しては、酸洗が施される。この酸洗は、陽
イオン交換樹脂を例えば塩酸、硫酸等の強酸や弱酸の液
に浸漬する方法、陽イオン交換樹脂の表面に同様の液を
吹き付ける方法等により行うことができる。[Second Step] The surface of the roughened cation exchange resin is pickled. This pickling can be performed by, for example, immersing the cation exchange resin in a solution of strong acid or weak acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid, or spraying the same solution on the surface of the cation exchange resin.
【0024】このような酸洗を行うことにより、粗面化
の工程で生じた金属粉末等の異物を溶解除去することが
でき、後工程で電極体を良好に形成することができる。
なお、酸洗の後は、純水等により洗浄するのが好ましい
(このとき、前記酸洗により、陽イオン交換樹脂中のカ
ルボキシル基はH型である)。また、酸洗に先立ち、超
音波洗浄を行ってもよい。By carrying out such pickling, foreign substances such as metal powder generated in the roughening step can be dissolved and removed, and the electrode body can be formed favorably in the subsequent step.
After the pickling, it is preferable to wash with pure water or the like (at this time, the carboxyl group in the cation exchange resin is H type due to the pickling). In addition, ultrasonic cleaning may be performed prior to pickling.
【0025】[第3工程]陽イオン交換樹脂中のカルボ
キシル基の水素イオンの少なくとも一部、好ましくは5
0%以上、より好ましくは65%以上を−COOM基
(ただし、Mは、金属またはアンモニウムイオン)に転
換する。[Third Step] At least a part of the hydrogen ions of the carboxyl group in the cation exchange resin, preferably 5
0% or more, more preferably 65% or more, is converted to a -COOM group (where M is a metal or ammonium ion).
【0026】かかる工程は、例えば、リチウムイオン、
ナトリウムイオン、カリウムイオン、ルビジウムイオ
ン、セシウムイオン、アンモニウムイオン等の1価の陽
イオンまたはストロンチウムイオン等の2価の陽イオン
が存在する溶液に、陽イオン交換樹脂を室温下あるいは
加熱下で浸漬することにより行われる。なお、金属イオ
ンの価数は1価、2価に限らず、多価であってもよい。[0026] Such a process is carried out by, for example, lithium ion
The cation exchange resin is immersed at room temperature or under heating in a solution in which a monovalent cation such as sodium ion, potassium ion, rubidium ion, cesium ion, or ammonium ion or a divalent cation such as strontium ion exists. It is done by The valence of the metal ion is not limited to monovalent or divalent, and may be multivalent.
【0027】陽イオン交換樹脂の有する−COOM基の
Mを形成する金属イオンは、特にアルカリ金属(Li、
Na、K、Rb、Cs)またはアルカリ土類金属(B
e、Mg、Ca、Sr、Ba)の金属イオンであるのが
好ましく、Li、K、Rb、Cs、Be、Mg、Ca、
Sr、Baの金属イオンが特に好ましい。The metal ion forming M of the --COOM group contained in the cation exchange resin is particularly an alkali metal (Li,
Na, K, Rb, Cs) or alkaline earth metal (B
e, Mg, Ca, Sr, Ba) metal ions, preferably Li, K, Rb, Cs, Be, Mg, Ca,
The metal ions of Sr and Ba are particularly preferable.
【0028】これらのうちでも、アクチュエータ素子1
に電位差を与え続けたときの変形状態の保持性(以下
「形状保持性」という)が特に優れている点で、カリウ
ムイオン、ルビジウムイオン、セシウムイオン、カルシ
ウムイオン、ストロンチウムイオン、バリウムイオンの
うちの少なくとも1種が好ましい。Among these, the actuator element 1
Of the potassium ion, rubidium ion, cesium ion, calcium ion, strontium ion, and barium ion, the retention of the deformed state (hereinafter referred to as “shape retention”) when a potential difference is continuously applied is particularly excellent. At least one type is preferable.
【0029】[第4工程]例えば、陽イオン交換樹脂を
電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンが存在す
る溶液に、室温下あるいは加熱下で浸漬することによ
り、陽イオン交換樹脂の有する−COOM基のM+ イオ
ンの一部を電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオ
ンに交換吸着する(吸着過程)。[Fourth Step] For example, by immersing the cation exchange resin in a solution containing metal ions or metal complex ions forming an electrode at room temperature or under heating, the cation exchange resin has --COOM. Part of the M + ions of the group is exchange-adsorbed to the metal ion or metal complex ion forming the electrode (adsorption process).
【0030】−COOM基のM+ イオンと交換吸着され
る電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンとして
は、その塩を還元することにより電極を形成する金属核
および金属層が得られる金属イオンまたは金属錯イオン
であればよく、吸着還元成長法である化学めっき(無電
解めっき)法で用いられる全てのものが使用可能であ
る。The metal ion or metal complex ion forming the electrode that is exchange-adsorbed with the M + ion of the --COOM group is a metal ion or metal complex ion which can be obtained by reducing the salt thereof to obtain a metal nucleus and a metal layer forming the electrode. Any metal complex ion may be used, and all those used in the chemical plating (electroless plating) method, which is an adsorptive reduction growth method, can be used.
【0031】好ましいものとしては、耐食性および触媒
活性を有する点で、白金(Pt)、ルテニウム(R
u)、ロジウム(Rh)、パラジウム(Pd)、オスミ
ウム(Os)またはイリジウム(Ir)の白金族元素に
属する金属イオンまたは金属錯イオンが挙げられる。Preference is given to platinum (Pt), ruthenium (R) because of their corrosion resistance and catalytic activity.
u), rhodium (Rh), palladium (Pd), osmium (Os), or iridium (Ir), which is a metal ion or a metal complex ion belonging to the platinum group element.
【0032】特に好ましいものとしては、M+ イオンと
の交換吸着の容易性、電極を形成する金属イオン形態ま
たは金属錯イオン形態の安定性を有する点で、[Pt
(NH3 )4 ]2+、[PtCl(NH3 )3 ]3+、[P
t(NH3 )6 ]4+等の白金アンミン錯イオン形態であ
る。Particularly preferred are [Pt] because of the ease of exchange adsorption with M + ions and the stability of the metal ion form or metal complex ion form of the electrode.
(NH 3 ) 4 ] 2+ , [PtCl (NH 3 ) 3 ] 3+ , [P
It is a platinum ammine complex ion form such as t (NH 3 ) 6 ] 4+ .
【0033】なお、電極を形成する金属イオンまたは金
属錯イオンを含む浸漬液の温度は、室温〜90℃程度で
あるのが好ましい。このようにして陽イオン交換樹脂の
有する−COOM基のM+ イオンの一部を電極を形成す
る金属イオンまたは金属錯イオンに交換した後は、必要
に応じ、純水等により洗浄を行う。The temperature of the immersion liquid containing metal ions or metal complex ions forming the electrodes is preferably about room temperature to 90 ° C. After exchanging a part of the M + ions of the —COOM group possessed by the cation exchange resin to the metal ions or metal complex ions forming the electrode in this way, washing with pure water or the like is carried out if necessary.
【0034】[第5工程]陽イオン交換樹脂中の電極を
形成する金属イオンまたは金属錯イオンを還元して陽イ
オン交換樹脂の表面に金属核を析出させる。この金属イ
オンまたは金属錯イオンの還元は、好ましくは陽イオン
交換樹脂を還元剤溶液中に浸漬するかまたは還元剤溶液
を吹き付ける等の方法により行われる。[Fifth Step] The metal ions or metal complex ions forming the electrode in the cation exchange resin are reduced to deposit metal nuclei on the surface of the cation exchange resin. The reduction of the metal ion or metal complex ion is preferably carried out by a method such as immersing the cation exchange resin in a reducing agent solution or spraying the reducing agent solution.
【0035】例えば、洗浄済の陽イオン交換樹脂を、水
素化ホウ素ナトリウム水溶液に浸漬することにより、陽
イオン交換樹脂中に吸着されていた[Pt(NH3 )
6 ]4+が還元され、陽イオン交換樹脂の表面が黒色にな
り白金核が析出する(還元過程)。For example, the washed cation exchange resin was immersed in an aqueous solution of sodium borohydride, so that it was adsorbed in the cation exchange resin [Pt (NH 3 ).
6 ] 4+ is reduced, the surface of the cation exchange resin turns black, and platinum nuclei precipitate (reduction process).
【0036】還元剤溶液中の還元剤としては、吸着還元
成長法である化学めっき(無電解めっき)法で用いられ
る全てのものが使用可能であり、その代表例としては、
ジメチルアミノボラン、ジエチルアミノボラン等のジア
ルキルアミノボラン、水素化ホウ素ナトリウム等の水素
化ホウ素アルカリ塩、ヒドラジン水和物、塩酸塩または
硫酸塩等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以
上を用いることができる。As the reducing agent in the reducing agent solution, all the reducing agents used in the chemical plating (electroless plating) method, which is an adsorptive reduction growth method, can be used.
Dialkylaminoboranes such as dimethylaminoborane and diethylaminoborane, alkali borohydride salts such as sodium borohydride, hydrazine hydrate, hydrochlorides or sulfates, and the like, and one or more of these may be used. Can be used.
【0037】このような還元剤溶液には、必要に応じ、
例えば安定剤(pH調製剤)のような添加剤を添加する
ことができる。なお、陽イオン交換樹脂の電極体を形成
しない部分には、予めマスキングを施しておくことがで
きる。If necessary, the reducing agent solution may include
Additives such as stabilizers (pH adjusters) can be added. The portion of the cation exchange resin where the electrode body is not formed can be masked in advance.
【0038】[第6工程]表面に金属核が析出した陽イ
オン交換樹脂を成長浴に浸漬し、金属核上に金属層を成
長させ、電極体を形成する。[Sixth step] A cation exchange resin having metal nuclei deposited on the surface is immersed in a growth bath to grow a metal layer on the metal nuclei to form an electrode body.
【0039】成長浴の浴組成としては、金属塩、特に前
記第4工程で用いた電極を形成する金属イオンまたは金
属錯イオンが存在する溶液が挙げられ、該溶液に、添加
剤として、還元剤と、安定剤(pH調製剤)とが必要に
応じ添加される。The bath composition of the growth bath includes a solution in which a metal salt, in particular, a metal ion or a metal complex ion forming the electrode used in the fourth step is present, and a reducing agent as an additive is added to the solution. And a stabilizer (pH adjusting agent) are added as necessary.
【0040】この場合、還元剤としては、前述したよう
な還元剤のうちの1種または2種以上を用いることがで
きる。また、安定剤(pH調製剤)の添加により、成長
浴のpHが所望に調製され(好ましくは、pH=7〜1
0程度)、金属イオン形態または金属錯イオン形態を安
定して存在させることができる。このような安定剤とし
ては、吸着還元成長法である化学めっき(無電解めっ
き)法で用いられる全てのものが使用可能であり、その
代表例としては、塩酸ヒドロキシルアンモニウムが挙げ
られる。In this case, the reducing agent may be one or more of the above-mentioned reducing agents. Further, the pH of the growth bath is adjusted to a desired level by adding a stabilizer (pH adjuster) (preferably pH = 7-1).
0), a metal ion form or a metal complex ion form can be stably present. As such a stabilizer, any of those used in the chemical plating (electroless plating) method which is an adsorption reduction growth method can be used, and a typical example thereof is hydroxylammonium hydrochloride.
【0041】例えば、表面に白金核が析出した陽イオン
交換樹脂を、成長浴として塩化ヘキサアンミン白金塩水
溶液に浸漬し、還元剤およびpH調製剤を所定量添加す
ると、還元過程で析出した白金核の自己触媒作用によ
り、陽イオン交換樹脂の表面に白金層が成長、形成され
る(成長過程)。この白金層(金属層)がアクチュエー
タ素子の電極体となる。For example, a cation exchange resin having platinum nuclei deposited on its surface is immersed in a hexaammine chloride platinum salt aqueous solution as a growth bath, and a predetermined amount of a reducing agent and a pH adjusting agent is added to the platinum nuclei deposited during the reduction process. The platinum layer grows and is formed on the surface of the cation exchange resin by the autocatalytic action of (the growth process). This platinum layer (metal layer) serves as an electrode body of the actuator element.
【0042】なお、本発明では、前記第1工程〜第6工
程における各工程の前後に、任意の工程が付加されてい
てもよい。例えば、第6工程の後に、陽イオン交換樹脂
中の水素イオン以外の陽イオンを他の陽イオンに交換す
る工程(第7工程)が付加されていてもよい。In the present invention, arbitrary steps may be added before and after each of the first to sixth steps. For example, after the sixth step, a step (seventh step) of exchanging cations other than hydrogen ions in the cation exchange resin for other cations may be added.
【0043】また、第6工程または第7工程の後に、後
述するリード線14、15をそれぞれ電極体3、4に接
続する工程(第7’工程または第8工程)が付加されて
いてもよい。Further, after the sixth step or the seventh step, a step (seventh step or eighth step) of connecting lead wires 14 and 15 described later to the electrode bodies 3 and 4, respectively, may be added. .
【0044】また、第7’工程または第8工程の後に、
アクチュエータ素子の表面に水不透過性材料よりなる被
覆層を形成する工程(第8’工程または第9工程)が付
加されていてもよく、これにより、陽イオン交換樹脂に
おけるイオン交換が阻止され、アクチュエータ素子の使
用環境にかかわらず、陽イオン交換樹脂のアクチュエー
タとしての性能を安定的に維持することができる。ま
た、本発明では、前記第1工程〜第6工程のうち、例え
ば、第2工程が省略され、または第1工程と第2工程と
が省略されていてもよい。Also, after the 7'th step or the 8th step,
A step (8'th step or 9th step) of forming a coating layer made of a water-impermeable material on the surface of the actuator element may be added, whereby ion exchange in the cation exchange resin is prevented, The performance of the cation exchange resin as an actuator can be stably maintained regardless of the environment in which the actuator element is used. In the present invention, of the first to sixth steps, for example, the second step may be omitted, or the first step and the second step may be omitted.
【0045】以上のような各工程を経て、アクチュエー
タ素子1が製造される。このアクチュエータ素子1の電
極体3、4には、電力供給手段11により電力が供給さ
れ、電位差が与えられる。すなわち、電極体3、4に
は、それぞれ、リード線(導電体)14、15が接続さ
れている。この場合、電極体3、4と電源16からのリ
ード線(導電体)14、15とが、レーザー溶接法、超
音波溶接法、高周波溶接法等により固定されているか、
導電性接着剤等の導電性材料12、13を介して接着固
定またはろう接法により固定されているのが好ましい。
これにより、アクチュエータ素子1に、より再現性ある
安定した変形性能を発現させることができる。なお、電
源16は、直流電源、交流電源のいずれでもよい。The actuator element 1 is manufactured through the above steps. Electric power is supplied to the electrode bodies 3 and 4 of the actuator element 1 by the power supply means 11, and a potential difference is given. That is, the lead wires (conductors) 14 and 15 are connected to the electrode bodies 3 and 4, respectively. In this case, whether the electrode bodies 3, 4 and the lead wires (conductors) 14, 15 from the power source 16 are fixed by a laser welding method, an ultrasonic welding method, a high frequency welding method, or the like,
It is preferable that they are fixed by an adhesive fixing or a brazing method via conductive materials 12 and 13 such as a conductive adhesive.
This allows the actuator element 1 to exhibit more reproducible and stable deformation performance. The power supply 16 may be a DC power supply or an AC power supply.
【0046】電力供給手段11により両電極体3、4間
に電位差(水の電気分解が生じない程度の低電圧であ
り、例えば1.5V以下)を与えると、アクチュエータ
素子1は、電極体3、4のうちの陽極側に突出するよう
に湾曲変形する。そして、前述した陽イオン交換樹脂の
構成から、前記電位差を与え続けている間、アクチュエ
ータ素子1の変形状態は保持される。この変形状態の保
持の程度は、例えば、電極体3、4間に電位差を与えた
時、アクチュエータ素子1が陽極方向に変形してそれが
最大値に達した後、少なくとも5秒間以上最大値の90
%の変形を保持し続ける程度である。また、電極体3、
4への電位差を0にすると、アクチュエータ素子1は、
即座に元の形状に戻る。When a potential difference (a low voltage that does not cause electrolysis of water, for example, 1.5 V or less) is applied between the electrode bodies 3 and 4 by the power supply means 11, the actuator element 1 moves to the electrode body 3. It is curved and deformed so as to project to the anode side of 4. Due to the above-described configuration of the cation exchange resin, the deformed state of the actuator element 1 is maintained while the potential difference is continuously applied. The degree of holding this deformed state is, for example, at least 5 seconds or more after the actuator element 1 is deformed in the anode direction and reaches the maximum value when a potential difference is applied between the electrode bodies 3 and 4. 90
It is only to keep the deformation of%. In addition, the electrode body 3,
When the potential difference to 4 is set to 0, the actuator element 1 becomes
Immediately returns to its original shape.
【0047】[0047]
【実施例】以下、本発明を具体的実施例に基づきさらに
詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will now be described in more detail with reference to specific examples.
【0048】(実施例1)カルボキシル基として、主に
−COOH基を有する膜状のフッ素系陽イオン交換樹脂
(旭硝子社製、フレミオンC−800(登録商標)、E
W値=800、湿潤時膜厚100μm )の両表面を、サ
ンドブラスターとしてサハラ(積水化学工業社製)、サ
ンドとして平均粒径約200μm のガラスパウダーGP
105A(東芝バロティーニ社製)を用いて、噴射圧2
kg/cm2 、噴射距離10cmの条件でブラスト処理を行
い、粗面化した。(Example 1) Membrane-like fluorine-based cation exchange resin having mainly -COOH group as a carboxyl group (Flemion C-800 (registered trademark), manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., E
Glass powder GP of Sahara (made by Sekisui Chemical Co., Ltd.) as a sand blaster and a mean particle size of about 200 μm as a sand blaster on both surfaces of W value = 800, film thickness when wet 100 μm)
Injection pressure 2 using 105A (manufactured by Toshiba Ballotini)
Blasting was performed under the conditions of kg / cm 2 and an injection distance of 10 cm to roughen the surface.
【0049】次に、超音波洗浄により、イオン交換樹脂
中に付着したガラスビーズを取り除き、1Nの塩酸に浸
漬し、サンドブラスター内壁より発生した金属粉末を除
去し、さらにこれを純水で洗浄した。Next, the glass beads adhering to the ion exchange resin were removed by ultrasonic cleaning and immersed in 1N hydrochloric acid to remove the metal powder generated from the inner wall of the sand blaster, and this was further washed with pure water. .
【0050】得られた陽イオン交換樹脂を1Nの水酸化
リチウム水溶液に室温で15時間浸漬した後、純水で中
性になるまで十分に洗浄することにより、陽イオン交換
樹脂の有するカルボキシル基のほぼ全部を−COOLi
基に転換した。The cation exchange resin thus obtained was immersed in a 1N aqueous solution of lithium hydroxide for 15 hours at room temperature, and then sufficiently washed with pure water until it became neutral to remove the carboxyl group of the cation exchange resin. Almost all of -COOLi
Converted to the base.
【0051】さらにこの陽イオン交換樹脂を無電解めっ
き用の塩化ヘキサアンミン白金塩水溶液(石福金属興業
社製、Pt:2mg/ml)に60℃で15時間浸漬し、リ
チウムイオンの一部を4価ヘキサアンミン白金錯イオン
([Pt(NH3 )6 ]4+)に交換吸着した。Further, this cation-exchange resin was immersed in an aqueous solution of hexaammine chloride platinum salt for electroless plating (Pt: 2 mg / ml, manufactured by Ishifuku Metal Industry Co., Ltd.) at 60 ° C. for 15 hours, so that a part of lithium ions was It was exchange-adsorbed with a tetravalent hexaammine platinum complex ion ([Pt (NH 3 ) 6 ] 4+ ).
【0052】この陽イオン交換樹脂を純水で十分に洗浄
した後、40〜60℃の水素化ホウ素ナトリウム水溶液
中に浸漬した。これにより、陽イオン交換樹脂中に吸着
されていた4価ヘキサアンミン白金錯イオン([Pt
(NH3 )6 ]4+)が還元され、陽イオン交換樹脂の両
表面が黒色になり白金核の析出が確認された。The cation exchange resin was thoroughly washed with pure water and then immersed in an aqueous sodium borohydride solution at 40 to 60 ° C. As a result, the tetravalent hexaammine platinum complex ion ([Pt
(NH 3 ) 6 ] 4+ ) was reduced, and both surfaces of the cation exchange resin became black, and it was confirmed that platinum nuclei were deposited.
【0053】続いてこの陽イオン交換樹脂を、40〜6
0℃で前記と同様の塩化ヘキサアンミン白金塩水溶液中
に浸漬し、pH調製剤として塩化ヒドロキシルアンモニ
ウム水溶液、還元剤としてヒドラジン水溶液をそれぞれ
添加した。これにより、還元過程で析出した白金核上
に、その自己触媒作用により、約3mg/cm2 の白金層が
成長し、電極体が形成された。Subsequently, this cation exchange resin was mixed with 40 to 6
The solution was immersed in the same hexaammine chloride platinum salt aqueous solution as described above at 0 ° C., and a hydroxylammonium chloride aqueous solution as a pH adjusting agent and a hydrazine aqueous solution as a reducing agent were respectively added. As a result, a platinum layer of about 3 mg / cm 2 was grown on the platinum nuclei deposited in the reduction process by its autocatalytic action, and an electrode body was formed.
【0054】以上の吸着還元成長法により、−COOL
i基を有する陽イオン交換樹脂層2と、その表面に接合
された電極体3、4とからなるアクチュエータ素子1を
製造することができた。By the above adsorption reduction growth method, -COOL
The actuator element 1 including the cation exchange resin layer 2 having an i group and the electrode bodies 3 and 4 bonded to the surface of the cation exchange resin layer 2 could be manufactured.
【0055】(実施例2)実施例1における膜状陽イオ
ン交換樹脂を1Nの水酸化リチウム水溶液中に浸漬する
代りに、1Nの水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬して、
陽イオン交換樹脂層中のカルボキシル基のほぼ全部を−
COONaに転換する操作に変更した以外は、実施例1
と同様にしてアクチュエータ素子を製造した。Example 2 Instead of immersing the membranous cation exchange resin in Example 1 in a 1N aqueous solution of lithium hydroxide, it is immersed in a 1N aqueous solution of sodium hydroxide,
Almost all of the carboxyl groups in the cation exchange resin layer-
Example 1 except that the operation was changed to COONa.
An actuator element was manufactured in the same manner as in.
【0056】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の両表面が黒色となり白金核の析出が確
認され、また、これに続く成長過程において、前記白金
核上に約3mg/cm2 の白金層が成長し、電極体が形成さ
れた。In this production method, both surfaces of the cation exchange resin became black in the reduction process, and precipitation of platinum nuclei was confirmed, and in the subsequent growth process, about 3 mg / cm 2 of platinum nuclei was deposited on the platinum nuclei. The platinum layer grew and the electrode body was formed.
【0057】(実施例3)実施例1における膜状陽イオ
ン交換樹脂を1Nの水酸化リチウム水溶液中に浸漬する
代りに、1Nの水酸化カリウム水溶液中に浸漬して、陽
イオン交換樹脂層中のカルボキシル基のほぼ全部を−C
OOK基に転換する操作に変更した以外は、実施例1と
同様にしてアクチュエータ素子を製造した。(Example 3) Instead of immersing the membrane cation exchange resin in Example 1 in a 1N aqueous solution of lithium hydroxide, the cation exchange resin layer was immersed in a 1N aqueous solution of potassium hydroxide. Almost all of the carboxyl groups of -C
An actuator element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the operation was changed to an OOK group.
【0058】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の両表面が黒色となり白金核の析出が確
認され、また、これに続く成長過程において、前記白金
核上に約3mg/cm2 の白金層が成長し、電極体が形成さ
れた。In this production method, both surfaces of the cation exchange resin became black in the reduction process, and precipitation of platinum nuclei was confirmed. Further, in the subsequent growth process, about 3 mg / cm 2 of platinum nuclei was deposited on the platinum nuclei. The platinum layer grew and the electrode body was formed.
【0059】(実施例4)実施例1における膜状陽イオ
ン交換樹脂を1Nの水酸化リチウム水溶液中に浸漬する
代りに、0.5Nの水酸化ルビジウム水溶液中に浸漬し
て、陽イオン交換樹脂層中のカルボキシル基のほぼ全部
を−COORb基に転換する操作に変更した以外は、実
施例1と同様にしてアクチュエータ素子を製造した。Example 4 Instead of immersing the membranous cation exchange resin in Example 1 in a 1N aqueous solution of lithium hydroxide, the cation exchange resin was immersed in a 0.5N aqueous solution of rubidium hydroxide. An actuator element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that almost all of the carboxyl groups in the layer were converted to --COORb groups.
【0060】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の両表面が黒色となり白金核の析出が確
認され、また、これに続く成長過程において、前記白金
核上に約3mg/cm2 の白金層が成長し、電極体が形成さ
れた。In this production method, both surfaces of the cation exchange resin turned black during the reduction process, and precipitation of platinum nuclei was confirmed. In the subsequent growth process, about 3 mg / cm 2 of platinum nuclei were deposited on the platinum nuclei. The platinum layer grew and the electrode body was formed.
【0061】(実施例5)実施例1における膜状陽イオ
ン交換樹脂を1Nの水酸化リチウム水溶液中に浸漬する
代りに、0.5Nの水酸化セシウム水溶液中に浸漬し
て、陽イオン交換樹脂層中のカルボキシル基のほぼ全部
を−COOCs基に転換する操作に変更した以外は、実
施例1と同様にしてアクチュエータ素子を製造した。Example 5 Instead of immersing the membranous cation exchange resin in Example 1 in a 1N aqueous solution of lithium hydroxide, the cation exchange resin was immersed in a 0.5N aqueous solution of cesium hydroxide. An actuator element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that almost all of the carboxyl groups in the layer were converted to —COOCs groups.
【0062】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の両表面が黒色となり白金核の析出が確
認され、また、これに続く成長過程において、前記白金
核上に約3mg/cm2 の白金層が成長し、電極体が形成さ
れた。In this production method, both surfaces of the cation exchange resin turned black during the reduction process, and precipitation of platinum nuclei was confirmed. Further, in the subsequent growth process, about 3 mg / cm 2 of platinum nuclei were deposited on the platinum nuclei. The platinum layer grew and the electrode body was formed.
【0063】(実施例6)実施例1における膜状陽イオ
ン交換樹脂を1Nの水酸化リチウム水溶液中に浸漬する
代りに、飽和水酸化ストロンチウム水溶液中に浸漬し
て、陽イオン交換樹脂層中のカルボキシル基のほぼ全部
を−(COO)2 Sr基に転換する操作に変更した以外
は、実施例1と同様にしてアクチュエータ素子を製造し
た。(Example 6) Instead of immersing the membranous cation exchange resin in Example 1 in a 1N aqueous lithium hydroxide solution, the membrane cation exchange resin was immersed in a saturated strontium hydroxide aqueous solution to form a cation exchange resin layer. An actuator element was produced in the same manner as in Example 1 except that almost all of the carboxyl groups were changed to-(COO) 2 Sr groups.
【0064】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の両表面が黒色となり白金核の析出が確
認され、また、これに続く成長過程において、前記白金
核上に約3mg/cm2 の白金層が成長し、電極体が形成さ
れた。In this production method, both surfaces of the cation exchange resin turned black during the reduction process, and precipitation of platinum nuclei was confirmed. Further, in the subsequent growth process, about 3 mg / cm 2 of platinum nuclei were deposited on the platinum nuclei. The platinum layer grew and the electrode body was formed.
【0065】(実施例7)実施例1における膜状陽イオ
ン交換樹脂を1Nの水酸化リチウム水溶液中に浸漬する
代りに、飽和アンモニア水(28%アンモニア水)中に
浸漬して、陽イオン交換樹脂層中のカルボキシル基のほ
ぼ全部を−COONH4 基に転換する操作に変更した以
外は、実施例1と同様にしてアクチュエータ素子を製造
した。(Example 7) Instead of immersing the membranous cation exchange resin in Example 1 in a 1N aqueous lithium hydroxide solution, immersing it in saturated aqueous ammonia (28% aqueous ammonia) to perform cation exchange. An actuator element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that almost all of the carboxyl groups in the resin layer were converted into —COONH 4 groups.
【0066】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の両表面が黒色となり白金核の析出が確
認され、また、これに続く成長過程において、前記白金
核上に約3mg/cm2 の白金層が成長し、電極体が形成さ
れた。In this production method, both surfaces of the cation exchange resin turned black during the reduction process, and precipitation of platinum nuclei was confirmed. Further, in the subsequent growth process, about 3 mg / cm 2 of platinum nuclei were deposited on the platinum nuclei. The platinum layer grew and the electrode body was formed.
【0067】(実施例8〜14)カルボキシル基を有す
る膜状のフッ素系陽イオン交換樹脂(旭硝子社製、フレ
ミオンC−690(登録商標)、EW値=690、湿潤
時膜厚130μm )を用いた以外は、実施例1〜7と同
様にして、これらに対応するアクチュエータ素子をそれ
ぞれ製造した。(Examples 8 to 14) A film-type fluorine-based cation exchange resin having a carboxyl group (Flemion C-690 (registered trademark) manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., EW value = 690, film thickness 130 μm in wet condition) was used. Except for the above, the actuator elements corresponding to these were manufactured in the same manner as in Examples 1 to 7.
【0068】実施例8〜14の各製造方法では、いずれ
も、還元過程において、陽イオン交換樹脂の両表面が黒
色となり白金核の析出が確認され、また、これに続く成
長過程において、前記白金核上に約3mg/cm2 の白金層
が成長し、電極体が形成された。In each of the production methods of Examples 8 to 14, both surfaces of the cation exchange resin turned black during the reduction process, and the precipitation of platinum nuclei was confirmed. A platinum layer of about 3 mg / cm 2 was grown on the nuclei to form an electrode body.
【0069】<実験>実施例1〜14で得られた各アク
チュエータ素子に対し、その変形特性を調べるための実
験を行った。<Experiment> An experiment for examining the deformation characteristics of each actuator element obtained in Examples 1 to 14 was conducted.
【0070】下記の変位測定法に従い、各アクチュエー
タ素子の両電極間に方形波電圧1Vを印加したところ、
陽極方向に0.7〜2.0mm程度変形し、その場におい
て変形状態を保持した。また、24時間、1Vを印加し
続けても、変形状態を保持していた。印加電圧を0Vに
すると、元の位置に戻った。同操作を数回〜数十回繰り
返しても、同様の変形状態を保持しており、形状保持性
の再現性も確認された。When a square wave voltage of 1 V was applied between both electrodes of each actuator element according to the displacement measuring method described below,
It was deformed by about 0.7 to 2.0 mm in the direction of the anode, and the deformed state was maintained in place. Further, the deformed state was maintained even when 1 V was continuously applied for 24 hours. When the applied voltage was set to 0V, it returned to the original position. Even when the same operation was repeated several times to several tens of times, the same deformed state was maintained, and reproducibility of shape retention was also confirmed.
【0071】(アクチュエータ素子の変位測定法)幅1
mm、長さ15mmの短冊形状のアクチュエータ素子の片端
3mmを給電体である白金ブロックで挟み、37℃の純水
中に吊り下げて保持し、ポテンシオスタット2000
(東方技研社製)とファンクション・ジェネレータ(任
意関数発生装置)FG−02(東方技研社製)とを用
い、方形波電圧を印加してアクチュエータ素子を湾曲変
形させ、アクチュエータ素子の固定端から10mmの位置
の陽極方向への変位をレーザー反射式変位計LC210
0(キーエンス社製)で測定し、印加電圧、電流と変位
とをデジタルオシロスコープDL2240(横河電機社
製)で同時にモニターした。(Method of measuring displacement of actuator element) Width 1
mm-length, 15 mm-long strip-shaped actuator element with 3 mm on one end sandwiched by a platinum block that is a power supply and hung and held in pure water at 37 ° C.
(Toho Giken Co., Ltd.) and a function generator (arbitrary function generator) FG-02 (Toho Giken Co., Ltd.) are used to apply a square wave voltage to bend and deform the actuator element, and 10 mm from the fixed end of the actuator element. The displacement of the position of the position in the direction of the anode is a laser reflection type displacement meter LC210.
0 (manufactured by Keyence Corporation), and the applied voltage, current and displacement were simultaneously monitored by a digital oscilloscope DL2240 (manufactured by Yokogawa Electric Corporation).
【0072】(比較例1)実施例1における膜状陽イオ
ン交換樹脂を1Nの水酸化リチウム水溶液中に浸漬せず
に、1Nの塩酸中に浸漬して、陽イオン交換樹脂層中の
カルボキシル基の全部を−COOH基に転換した以外
は、実施例1と同様にしてアクチュエータ素子を製造し
た。(Comparative Example 1) The film-shaped cation exchange resin in Example 1 was immersed in 1N hydrochloric acid instead of being immersed in 1N lithium hydroxide aqueous solution to obtain a carboxyl group in the cation exchange resin layer. An actuator element was manufactured in the same manner as in Example 1 except that all of the above were converted to —COOH groups.
【0073】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の表面は黒色にならず、白金核の析出が
確認されなかった。また、これに続く成長過程において
も、陽イオン交換樹脂表面に白金層を形成することがで
きなかった。以上より、カルボキシル基を有する陽イオ
ン交換樹脂の表面に電極体を形成することができなかっ
た。In this production method, the surface of the cation exchange resin did not become black in the reduction process, and the precipitation of platinum nuclei was not confirmed. Also, in the subsequent growth process, the platinum layer could not be formed on the surface of the cation exchange resin. From the above, the electrode body could not be formed on the surface of the cation exchange resin having a carboxyl group.
【0074】(比較例2)カルボキシル基を有する膜状
のフッ素系陽イオン交換樹脂(旭硝子社製、フレミオン
C−690(登録商標)、EW値=690、湿潤時膜厚
130μm )を用いた以外は、比較例1と同様にして、
アクチュエータ素子を製造した。Comparative Example 2 Other than using a film-form fluorine-based cation exchange resin having a carboxyl group (Flemion C-690 (registered trademark), manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., EW value = 690, wet film thickness 130 μm) In the same manner as in Comparative Example 1,
The actuator element was manufactured.
【0075】この製造方法では、還元過程において、陽
イオン交換樹脂の表面は黒色にならず、白金核の析出が
確認されなかった。また、これに続く成長過程において
も、陽イオン交換樹脂表面に白金層を形成することがで
きなかった。以上より、カルボキシル基を有する陽イオ
ン交換樹脂の表面に電極体を形成することができなかっ
た。In this production method, the surface of the cation exchange resin did not become black in the reduction process, and the precipitation of platinum nuclei was not confirmed. Also, in the subsequent growth process, the platinum layer could not be formed on the surface of the cation exchange resin. From the above, the electrode body could not be formed on the surface of the cation exchange resin having a carboxyl group.
【0076】[0076]
【発明の効果】以上述べたように、本発明のアクチュエ
ータ素子の製造方法によれば、化学めっき法、特に吸着
還元成長法により、カルボキシル基を有する陽イオン交
換樹脂の表面に電極体を形成することができる。従っ
て、同じ電位差を与え続けたときにその変形状態を保持
することができる特性のアクチュエータ素子を容易に製
造することができる。As described above, according to the method for manufacturing an actuator element of the present invention, an electrode body is formed on the surface of a cation exchange resin having a carboxyl group by a chemical plating method, particularly an adsorption reduction growth method. be able to. Therefore, it is possible to easily manufacture the actuator element having the characteristic that the deformed state can be maintained when the same potential difference is continuously applied.
【図1】本発明のアクチュエータ素子の構成例を示す斜
視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a configuration example of an actuator element of the present invention.
【図2】図1中のII−II線での断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
1 アクチュエータ素子 2 陽イオン交換樹脂層 3、4 電極体 11 電力供給手段 12、13 導電性材料 14、15 リード線 16 電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Actuator element 2 Cation exchange resin layer 3, 4 Electrode body 11 Power supply means 12, 13 Conductive material 14, 15 Lead wire 16 Power supply
Claims (7)
はアンモニウムイオン)を有する陽イオン交換樹脂の表
面に電極体を形成することによりアクチュエータ素子を
製造するに際し、 前記−COOM基のM+ イオンの一部を電極を形成する
金属イオンまたは金属錯イオンに転換する工程と、 該電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンを還元
して前記陽イオン交換樹脂の表面に電極金属核を形成す
る工程と、 成長浴を用いて前記電極金属核上に金属層を成長させる
ことにより前記電極体を形成する工程とを有することを
特徴とするアクチュエータ素子の製造方法。1. When manufacturing an actuator element by forming an electrode body on the surface of a cation exchange resin having a —COOM group (where M is a metal or ammonium ion), M + ion of the —COOM group is used. Of a part of the metal ion or metal complex ion forming an electrode, and a step of reducing the metal ion or metal complex ion forming the electrode to form an electrode metal nucleus on the surface of the cation exchange resin. And a step of forming the electrode body by growing a metal layer on the electrode metal nuclei using a growth bath.
はアンモニウムイオン)を有する含水状態の陽イオン交
換樹脂と、該陽イオン交換樹脂に接合された電極体とを
備えるアクチュエータ素子の製造方法であって、 前記陽イオン交換樹脂の有するカルボキシル基の少なく
とも一部を−COOM基(ただし、Mは、金属またはア
ンモニウムイオン)に転換する工程と、 該−COOM基のM+ イオンの一部を電極を形成する金
属イオンまたは金属錯イオンに転換する工程と、 該電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンを還元
して前記陽イオン交換樹脂の表面に電極金属核を形成す
る工程と、 成長浴を用いて前記電極金属核上に金属層を成長させる
ことにより前記電極体を形成する工程とを有することを
特徴とするアクチュエータ素子の製造方法。2. A method of manufacturing an actuator element, comprising: a cation exchange resin having a —COOM group (where M is a metal or ammonium ion) in a water-containing state, and an electrode body bonded to the cation exchange resin. A step of converting at least a part of the carboxyl group of the cation exchange resin into a —COOM group (where M is a metal or an ammonium ion); and a part of M + ion of the —COOM group as an electrode Forming a metal ion or a metal complex ion forming the electrode, a step of reducing the metal ion or the metal complex ion forming the electrode to form an electrode metal nucleus on the surface of the cation exchange resin, and a growth bath. And a step of forming the electrode body by growing a metal layer on the electrode metal nucleus by using the actuator element. Build method.
はアンモニウムイオン)を有する含水状態の陽イオン交
換樹脂と、該陽イオン交換樹脂に接合された電極体とを
備えるアクチュエータ素子の製造方法であって、 前記陽イオン交換樹脂の前記電極体を形成する面を粗面
化する工程と、 前記陽イオン交換樹脂の有するカルボキシル基の少なく
とも一部を−COOM基(ただし、Mは、金属またはア
ンモニウムイオン)に転換する工程と、 該−COOM基のM+ イオンの一部を電極を形成する金
属イオンまたは金属錯イオンに転換する工程と、 該電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンを還元
して前記陽イオン交換樹脂の表面に電極金属核を形成す
る工程と、 成長浴を用いて前記電極金属核上に金属層を成長させる
ことにより前記電極体を形成する工程とを有することを
特徴とするアクチュエータ素子の製造方法。3. A method for producing an actuator element, comprising: a cation exchange resin having a —COOM group (where M is a metal or ammonium ion) in a water-containing state, and an electrode body bonded to the cation exchange resin. And a step of roughening a surface of the cation exchange resin on which the electrode body is formed, and at least a part of a carboxyl group of the cation exchange resin is a -COOM group (where M is a metal or ammonium). An ion), a step of converting a part of the M + ions of the —COOM group into a metal ion or a metal complex ion forming an electrode, and reducing the metal ion or a metal complex ion forming the electrode. And forming an electrode metal nucleus on the surface of the cation exchange resin by using a growth bath to grow a metal layer on the electrode metal nucleus. Method of manufacturing an actuator device characterized by a step of forming the body.
はアンモニウムイオン)を有する含水状態の陽イオン交
換樹脂と、該陽イオン交換樹脂に接合された電極体とを
備えるアクチュエータ素子の製造方法であって、 前記陽イオン交換樹脂の前記電極体を形成する面を粗面
化する工程と、 粗面化された面を酸洗する工程と、 前記陽イオン交換樹脂の有するカルボキシル基の少なく
とも一部を−COOM基(ただし、Mは、金属またはア
ンモニウムイオン)に転換する工程と、 該−COOM基のM+ イオンの一部を電極を形成する金
属イオンまたは金属錯イオンに転換する工程と、 該電極を形成する金属イオンまたは金属錯イオンを還元
して前記陽イオン交換樹脂の表面に電極金属核を形成す
る工程と、 成長浴を用いて前記電極金属核上に金属層を成長させる
ことにより前記電極体を形成する工程とを有することを
特徴とするアクチュエータ素子の製造方法。4. A method for manufacturing an actuator element, comprising: a cation exchange resin having a —COOM group (where M is a metal or ammonium ion) in a water-containing state, and an electrode body bonded to the cation exchange resin. And a step of roughening the surface of the cation exchange resin on which the electrode body is formed, a step of pickling the roughened surface, and at least a part of a carboxyl group of the cation exchange resin To a -COOM group (where M is a metal or ammonium ion), and a step of converting a part of M + ions of the -COOM group into a metal ion or a metal complex ion forming an electrode, Reducing metal ions or metal complex ions forming an electrode to form an electrode metal nucleus on the surface of the cation exchange resin; and using a growth bath, gold on the electrode metal nucleus. Method of manufacturing an actuator device characterized by a step of forming the electrode body by growing layers.
属錯イオンの還元は、前記陽イオン交換樹脂を還元剤溶
液に接触させることにより行う請求項2ないし4のいず
れかに記載のアクチュエータ素子の製造方法。5. The production of the actuator element according to claim 2, wherein the reduction of the metal ion or metal complex ion forming the electrode is performed by bringing the cation exchange resin into contact with a reducing agent solution. Method.
とを含むものである請求項2ないし5のいずれかに記載
のアクチュエータ素子の製造方法。6. The method for manufacturing an actuator element according to claim 2, wherein the growth bath contains a metal salt, a reducing agent and a stabilizer.
カリ金属またはアルカリ土類金属の金属イオンである請
求項1ないし6のいずれかに記載のアクチュエータ素子
の製造方法。7. The method for manufacturing an actuator element according to claim 1, wherein the M + ion of the —COOM group is a metal ion of an alkali metal or an alkaline earth metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25933695A JPH0984372A (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Actuator element manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25933695A JPH0984372A (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Actuator element manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0984372A true JPH0984372A (en) | 1997-03-28 |
Family
ID=17332694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25933695A Pending JPH0984372A (en) | 1995-09-11 | 1995-09-11 | Actuator element manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0984372A (en) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11198069A (en) * | 1998-01-09 | 1999-07-27 | Agency Of Ind Science & Technol | Oscillating micro-device and micro-machine provided with it |
| JP2008211916A (en) * | 2007-02-26 | 2008-09-11 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE ACTUATOR AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME |
| JP2008211938A (en) * | 2007-02-27 | 2008-09-11 | Japan Aviation Electronics Industry Ltd | POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE ACTUATOR AND TOUCH PANEL USING POLYMER ELECTROLYTE MEMBRANE |
| JP2009036403A (en) * | 2007-07-31 | 2009-02-19 | Ohbayashi Corp | Deicing apparatus, ice making apparatus, ice heat storage apparatus and deicing method |
| JP2013037315A (en) * | 2011-08-11 | 2013-02-21 | Sony Corp | Driving unit, lens module and image pick-up device |
-
1995
- 1995-09-11 JP JP25933695A patent/JPH0984372A/en active Pending
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| US9590169B2 (en) | 2011-08-11 | 2017-03-07 | Dexterials Corporation | Drive device, lens module, and image pickup unit |
| CN103718078B (en) * | 2011-08-11 | 2018-05-15 | 迪睿合株式会社 | Driving equipment, lens module and camera unit |
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