[发明专利]反应性离子液体和使用了其的离子固定化金属氧化物颗粒、离子固定化弹性体以及转换器

说明书

技术领域

本发明涉及反应性离子液体和使用了其的离子固定化金属氧化物颗粒、离子固定化弹性体以及转换器。

背景技术

转换器有进行机械能与电能的转换的制动器(actuator)、传感器、发电元件等；或者进行声能与电能的转换的扬声器、麦克风等。为了构成柔软性高、体积小且质量轻的转换器，介电弹性体等高分子材料是有用的。

例如，在由介电弹性体制成的介电膜的厚度方向两面配置一对电极，可以构成制动器。对于这种制动器而言，增加向电极间施加的电压时，电极间的静电引力变大。因此，夹持在电极间的介电膜在厚度方向上被压缩，介电膜的厚度变薄。膜厚变薄时，介电膜向平行于电极面的方向伸长相应部分。另一方面，减小向电极间施加的电压时，电极间的静电引力变小。因此，对介电膜的源自厚度方向的压缩力变小，膜厚因介电膜的弹性恢复力而变厚。膜厚变厚时，介电膜向平行于电极面的方向收缩相应部分。像这样，制动器通过使介电膜伸长、收缩，从而使驱动对象部件进行驱动。

从增加从制动器取出的力和位移量的观点出发，期望的是，介电膜具有以下的特性。即，相对介电常数大以使施加电压时向介电膜的内部蓄积大量电荷；耐绝缘击穿性优异用以耐受高电场；柔软性高从而能够重复伸缩等。因此，作为介电膜的材料，大多使用耐绝缘击穿性优异的硅橡胶、相对介电常数大的丙烯酸类橡胶、丁腈橡胶等(例如参照专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特表2003-506858号公报

专利文献2：日本特表2001-524278号公报

专利文献3：日本特开2011-201104号公报

发明内容

发明要解决的问题

此处，硅橡胶以硅氧烷键作为骨架。因而电阻大。因此，由硅橡胶制成的介电膜即使施加大的电压也难以绝缘击穿。然而，硅橡胶的极性小。换言之，相对介电常数小。因此，使用由硅橡胶制成的介电膜来构成制动器时，相对于施加电压的静电引力小。因此，通过实用的电压无法获得期望的力和位移量。

另一方面，丙烯酸类橡胶、丁腈橡胶的相对介电常数比硅橡胶的相对介电常数大。因此，介电膜的材料使用丙烯酸类橡胶等时，相对于施加电压的静电引力与使用硅橡胶时相比变大。然而，丙烯酸类橡胶等的电阻比硅橡胶小。因此，介电膜容易绝缘击穿。另外，在施加电压时电流会在介电膜中流通(所谓的漏电流)、电荷难以贮留在介电膜与电极的界面附近。因此，尽管相对介电常数大，静电引力也会变小，无法获得充分的力和位移量。进而，电流在介电膜中流通时，介电膜有可能因所产生的焦耳热而被击穿。

像这样，通过一种材料来实现会满足生成力和耐绝缘击穿性的介电膜是困难的。因而，正在研究通过多种材料来实现会满足生成力和耐绝缘击穿性的介电膜。

例如，专利文献3中提出了：作为介电膜的结构，由包含弹性体和离子成分的含离子层与包含弹性体且具有比该含离子层大的体积电阻率的高电阻层层叠而成。

然而，在专利文献3所记载的技术中，含离子层的离子容易向高电阻层移动，因此有可能产生高电阻层的绝缘击穿。因此，在这样的技术方案中，寻求含离子层的离子不会向高电阻层移动的方法。

本发明是鉴于上述情况而进行的，本发明要解决的课题在于，提供包含在含离子层中且作为在施加电压时向高电阻层的移动受到抑制的离子成分的反应性离子液体，所述含离子层是与作为转换器的介电层的高电阻层接触而形成的。另外，提供使用了其的离子固定化金属氧化物颗粒、离子固定化弹性体以及转换器。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题，本发明的反应性离子液体的主旨在于，其包含以下的阴离子成分与阳离子成分的离子对。

(a)阴离子成分：

(a1)作为反应性基团而具有烷氧基甲硅烷基；

(a2)作为阴离子基团而具有羧酸酯基(-COO^-基)或磺酸酯基(-SO₃^-基)，

(b)阳离子成分：

(b1)包含咪唑鎓阳离子、铵阳离子、吡咯烷鎓阳离子、吗啉鎓阳离子、磷鎓阳离子中的任一种；

(b2)不具有N-H基或P-H基。

此处，作为阴离子成分，作为适合成分可例示出包含下述通式(1)或(2)所述结构的成分。