反应性离子液体和使用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

摘要

本发明提供呈以下离子成分形式的反应性离子液体，其被包含在与作为转换器的介电层的高电阻层相接触地形成的含离子层中、且在施加电压时向高电阻层的移动受到抑制。制成包含以下阴离子成分与阳离子成分的离子对的反应性离子液体。其中，(a)阳离子成分：(a1)为咪唑鎓阳离子或者季铵阳离子；(a2)具有烷氧基甲硅烷基或者膦酸酯基作为反应性基团。(b)阴离子成分：(b1)为磺酸根阴离子、磺酰亚胺阴离子或者硝基苯甲酸根阴离子。

权利要求

1.一种离子固定化金属氧化物颗粒，其特征在于，介由反应性离子液体的阳离子成分所具有的反应性基团与金属氧化物颗粒中所含的羟基反应而形成的Si-O键或者P-O键，将离子液体的阳离子成分固定于金属氧化物颗粒，所述反应性离子液体包含以下的阴离子成分与阳离子成分的离子对，(a)阳离子成分，

所述阳离子成分包含下述通式(1)～(3)中的任意者所记载的结构，式(1)～(3)中，R1～R11表示直链状或者支链状的烷基；R1～R11的烷基中任选包含杂原子，多个R4的一部分或者全部任选为与其他烷基不同的烷基，(b)阴离子成分：

(b1)为磺酸根阴离子或者硝基苯甲酸根阴离子。

2.根据权利要求1所述的离子固定化金属氧化物颗粒，其特征在于，所述阴离子成分包含CH3SO3-、CH3C6H4SO3-、C6H5SO3-、3-硝基苯甲酸根阴离子、4-硝基苯甲酸根阴离子中的任意者。

3.一种离子固定化弹性体，其特征在于，介由权利要求1或2所述的离子固定化金属氧化物颗粒所具有的羟基与具有能和羟基反应的官能团的弹性体的官能团反应而形成的键，将离子固定化金属氧化物颗粒固定于弹性体。

4.一种转换器，其特征在于，其具备：包含弹性体且体积电阻率为1013Ω·cm以上的高电阻介电层、以及配置在该高电阻介电层的正反两侧的一对电极，所述高电阻介电层与正电极之间夹设有由权利要求3所述的离子固定化弹性体形成的离子固定化层。

说明书

反应性离子液体和使用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

技术领域

[0001] 本发明涉及反应性离子液体和使用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

[0002] 在转换器当中，有进行机械能与电能的转换的致动器(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、小型且轻量的转换器，介电弹性体等高分子材料是有用的。

[0003] 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，可以构成致动器。对于这种致动器，增大向电极间施加的电压时，电极间的静电引力变大。因此，夹在电极间的介电膜自厚度方向被压缩，介电膜的厚度变薄。膜厚变薄时，介电膜沿平行于电极面的方向伸长相应的量。另一方面，减少向电极间施加的电压时，电极间的静电引力变小。因此，自厚度方向作用于介电膜的压缩力变小，膜厚因介电膜的弹性恢复力而变厚。膜厚变厚时，介电膜沿平行于电极面的方向收缩相应的量。如此，致动器通过使介电膜伸长、收缩而使得驱动对象构件驱动。

[0004] 从增大自致动器输出的力和位移量的观点出发，理想的是，介电膜具有以下的特性。即，相对介电常数大至在施加电压时能够向介电膜的内部蓄积大量的电荷；耐绝缘击穿性优异至能够耐受高电场；柔软性高至能够进行重复伸缩等。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)。

[0005] 现有技术文献

[0006] 专利文献

[0007] 专利文献1：日本特表2003-506858号公报

[0008] 专利文献2：日本特表2001-524278号公报

[0009] 专利文献3：日本特开2011-201104号公报

发明内容

[0010] 发明要解决的问题

[0011] 此处，硅橡胶以硅氧烷键作为骨架。因而电阻大。因此，对于由硅橡胶制成的介电膜，即使施加大的电压也不易发生绝缘击穿。然而，硅橡胶的极性小。也就是说相对介电常数小。因此，使用由硅橡胶制成的介电膜来构成致动器时，相对于施加电压的静电引力小。因此，无法利用实用的电压来获得期望的力和位移量。

[0012] 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，在介电膜的材料中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，介电膜容易发生绝缘击穿。
此外，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，但静电引力变小，无法获得充分的力和位移量。进而，电流在介电膜中流通时，存在介电膜因所产生的焦耳热而被破坏的担心。

[0013] 由上可见，通过一种材料来实现满足产生力和耐绝缘击穿性的介电膜是困难的。因此，正在研究利用多种材料来实现满足产生力和耐绝缘击穿性的介电膜。

[0014] 例如，在专利文献3中，作为介电膜的结构，提出了将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的结构。

[0015] 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，存在发生高电阻层的绝缘击穿的担心。因此，在这样的技术方案中，谋求能使含离子层的离子不会向高电阻层移动的方法。

[0016] 本发明是鉴于上述情况而做出的，本发明所要解决的问题在于，提供作为离子成分的反应性离子液体，其被包含在与作为转换器的介电层的高电阻层相接触地形成的含离子层中、且在施加电压时向高电阻层的移动受到抑制。此外，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。

[0017] 用于解决问题的方案

[0018] 为了解决上述问题，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。

[0019] (a)阳离子成分：

[0020] (a1)为咪唑鎓阳离子或者季铵阳离子，

[0021] (a2)具有烷氧基甲硅烷基或者膦酸酯基作为反应性基团；

[0022] (b)阴离子成分：

[0023] (b1)为磺酸根阴离子、磺酰亚胺阴离子或者硝基苯甲酸根阴离子。

[0024] 此处，作为阳离子成分，可示出包含下述通式(1)～(3)中的任意者所记载的结构的物质作为适合的成分。

[0025]

[0026]

[0027] 式(1)～(3)中，R1～R11表示直链状或者支链状的烷基。R1～R11的烷基中任选包含杂原子。多个R4的一部分或者全部任选为与其他烷基不同的烷基。

[0028] 而且，本发明的离子固定化金属氧化物颗粒的要点在于，介由上述反应性离子液体的阳离子成分所具有的反应性基团与金属氧化物颗粒中所含的羟基反应而形成的Si-O键或者P-O键离子，将液体的阳离子成分固定于金属氧化物颗粒。

[0029] 此外，本发明的离子固定化弹性体的要点在于，介由上述离子固定化金属氧化物颗粒所具有的羟基、与具有能与羟基反应的官能团的弹性体的官能团反应而形成的键，将离子固定化金属氧化物颗粒固定于弹性体。

[0030] 进而，本发明的转换器的要点在于，其具备：包含弹性体且体积电阻率为1013Ω·cm以上的高电阻介电层、以及配置在该高电阻介电层的正反两侧的一对电极，高电阻介电层与正电极之间夹设有由上述离子固定化弹性体形成的离子固定化层。

[0031] 发明的效果

[0032] 根据本发明的反应性离子液体，由于阳离子成分中具有烷氧基甲硅烷基或者膦酸酯基作为反应性基团，因此能够将阳离子成分固定于具有羟基的金属氧化物颗粒。固定有该反应性离子液体的阳离子成分的离子固定化金属氧化物颗粒能够在具有能与羟基反应的官能团的弹性体上通过离子固定化金属氧化物颗粒的羟基与弹性体的官能团的反应而被固定。由此，能够介由金属氧化物颗粒使反应性离子液体的阳离子成分固定于弹性体。该离子固定化弹性体固定有反应性离子液体的阳离子成分，因此通过用该弹性体形成与作 为转换器的介电层的高电阻层相触地形成的含离子层，能够抑制含离子层的离子向高电阻层移动。由此，能够抑制高电阻层发生绝缘击穿。

附图说明

[0033] 图1为本发明的一个实施方式的转换器的截面示意图。

[0034] 图2为图1的转换器的施加电压时的截面示意图。

[0035] 图3为安装于测定装置的致动器的截面图。

具体实施方式

[0036] 接着，针对本发明进行详细说明。

[0037] 本发明的反应性离子液体包含特定的阳离子成分与特定的阴离子成分的离子对。

[0038] 反应性离子液体的阳离子成分为咪唑鎓阳离子或者季铵阳离子，具有烷氧基甲硅烷基(-Si(OR)3)或者膦酸酯基(-P(＝O)(OR)2)作为反应性基团。其中，R为烷基或者芳基。

[0039] 具有烷氧基甲硅烷基(-Si(OR)3)的阳离子成分容易与具有羟基的化合物等进行反应而形成Si-O键。此外，具有膦酸酯基(-P(＝O)(OR)2)的阳离子成分容易与具有羟基的化合物等进行反应而形成P-O键。因此，反应性离子液体的阳离子成分通过具有这些反应性基团，从而能够介由Si-O键或者P-O键而固定于金属氧化物颗粒等具有羟基的化合物。

[0040] 反应性离子液体的阳离子成分为咪唑鎓阳离子或者季铵阳离子，具有上述反应性基团即可。反应性离子液体由于具有这些阳离子成分，因此与羟基的反应性优异。该反应性越高，能够固定于金属氧化物颗粒等具有羟基的化合物的比例越高。

[0041] 反应性离子液体的阳离子成分从提高反应性基团的反应性等的观点出 发，优选不具有容易成为位阻的取代基、其他分子内反应性基团。

[0042] 作为这种阳离子成分的适合例，可以示出包含下述通式(1)～(3)中任意者所记载的结构的物质。

[0043]

[0044] 式(1)～(3)中，R1～R11表示直链状或者支链状的烷基。作为烷基的碳原子数，优选在1～4的范围内。此外，R1～R11的烷基中任选包含杂原子(N、O、S等)。多个R4的一部或者全部任选为与其他烷基不同的烷基。

[0045] 而且，作为式(1)的阳离子成分的更具体的例子，例如可以举出式(4)～(5)的物质等。作为式(2)的阳离子成分的更具体的例子，例如可以举出式(6)～(8)的物质等。作为式(3)的阳离子成分的更具体的例子，例如可以举出式(9)～(10)的物质等。这些当中，具有位阻更小的阳离子成分的反应性离子液体在反应性比较优异的方面优选。需要说明的是，虽然也取决于阴离子成分，但在式(4)～(10)的阳离子成分中，以增强与阴离子成分的离子间相互作用的顺序记为(4)>(7)>(6)、(9)>(5)>(8)、(10)。按照该顺序，添加有反应性离子液体的介电材料的表面最大正电荷变高。

[0046]

[0047]

[0048] 反应性离子液体的阴离子成分为磺酸根阴离子、磺酰亚胺阴离子或者硝基苯甲酸根阴离子。更具体而言，可以举出：CF3SO3-、CH3SO3-、CH3C6H4SO3-、C6H5SO3-、(CF3SO2)2N-、3-硝基苯甲酸根阴离子、4-硝基苯甲酸根阴离子等。它们是与阳离子成分的离子间相互作用比较弱的阴离子成分，会增强反应性离子液体的离子行为。虽然也取决于阳离子成分的种类，但它们可以使添加有反应性离子液体的介电材料在0.01Hz下的相对介电常数(ε)为1000以上。这些当中，从为比较小的离子且在立体方面反应性更优异的观点出发，优选为CF3SO3-、- - -CH3SO3、C6H5SO3 、CH3C6H4SO3。进而，从用具有吸电子性的氟基团的离子减弱阴离子电荷、进一步减弱与阳离子成分的离子间相互作用、更进一步增强反应性离子液体的离子行为的观点出发，特别优选CF3SO3-；同样地，从具有吸电子性的苯基、且在离子固定化后表现出高的离子保持率的观点出发，特别优选C6H5SO3-、CH3C6H4SO3-。

[0049] 需要说明的是，作为反应性离子液体的阴离子成分，虽然添加有反应性离子液体的介电材料在0.01Hz下的相对介电常数(ε)较低即不足100，在反应性离子液体的离子行为的方面稍差，但从反应性优异的观点出发，也可以举出：CF3CO2-、CH3CO2-等。需要说明的是，以增强作为阴离子成分与阳离子 成分的离子间相互作用的顺序记，为CH3CO2->CF3CO2-、CH3SO3->3-硝基苯甲酸根阴离子>4-硝基苯甲酸根阴离子>CH3C6H4SO3->C6H5SO3->CF3SO3->(CF3SO2)2N-。根据该顺序，添加有反应性离子液体的介电材料的表面最大负电荷变高。

[0050] 本发明的反应性离子液体可以利用阴离子交换法、酸酯法由公知的盐化合物合成。阴离子交换法是将以卤素作为阴离子成分的公知盐化合物的阴离子成分交换为目标阴离子成分的方法，酸酯法是将以碳酸酯作为阴离子成分的公知盐化合物的阴离子成分交换为目标阴离子成分的方法。

[0051] 具有通式(1)～(2)的阳离子成分的反应性离子液体在阳离子结构中具有硫醚基，可以通过阳离子结构中具有烯结构的化合物与硫醇化合物的烯-硫醇反应来合成。烯-硫醇反应是高效且副反应少的反应方法。此外，由于不使用铂等金属催化剂，因此不存在因金属的残留而对转换器等产品的性能造成影响的担心。为了将特定的反应基团导入到阳离子结构中，在烯-硫醇反应中使用具有特定的反应基团的硫醇化合物即可。

[0052] 接着，针对本发明的离子固定化金属氧化物颗粒进行说明。

[0053] 本发明的离子固定化金属氧化物颗粒包含如下的物质：介由本发明的反应性离子液体的阳离子成分所具有的反应性基团与金属氧化物颗粒中所含的羟基反应而形成的Si-O键或者P-O键，将离子液体的阳离子成分固定于金属氧化物颗粒而得到的物质。

[0054] 金属氧化物颗粒从绝缘性高这样的观点出发，包含选自钛、锆、以及硅中的一种以上元素是理想的。例如可以举出：二氧化钛(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)、二氧化硅(SiO2)、钛酸钡等各个单独的氧化物颗粒、它们的复合颗粒(TiO2/ZrO2、TiO2/SiO2等)。作为金属氧化物颗粒，从容易制造离子固定化金属氧化物颗粒等的观点出发，优选的是，通过有机金属化合物的水解反应(溶胶凝胶法)来进行制造。

[0055] 本发明的离子固定化金属氧化物颗粒例如可以使本发明的反应性离子性液体与通过溶胶凝胶法得到的金属氧化物颗粒进行反应来合成。

[0056] 作为溶胶凝胶法的原料，可以举出有机金属化合物。有机金属化合物在溶胶凝胶反应时优选进行了螯合化。通过对有机金属化合物进行螯合化，能够抑制其与水的剧烈反应，可以制造粒径小的金属氧化物颗粒而不会使其聚集。

[0057] 有机金属化合物根据目标金属氧化物颗粒的种类而从金属醇盐化合物、金属酰化物中适当选择即可。作为金属醇盐化合物，可以举出：四正丁氧基钛、四正丁氧基锆、四正丁氧基硅烷、四异丙氧基钛、四乙氧基硅烷、四(2-乙基己氧基)钛、钛酸丁酯二聚物(titanium butoxide dimer)等。此外，作为金属酰化物，可以举出：多羟基硬脂酸钛、三丁氧基单硬脂酸锆等。

[0058] 作为螯合剂，可以使用乙酰丙酮、苯甲酰丙酮、二苯甲酰甲烷等β-二酮；乙酰醋酸乙酯、苯甲酰醋酸乙酯等β-酮酸酯；三乙醇胺、乳酸、2-乙基己烷-1,3-二醇、1,3-己二醇等。

[0059] 在进行溶胶凝胶反应时，对于有机金属化合物的螯合物添加反应性离子性液体、规定的有机溶剂以及水。有机金属化合物的水解反应推进时，会生成金属氧化物颗粒。所生成的金属氧化物颗粒具有羟基，该羟基与反应性离子液体的阳离子成分的反应性基团即烷氧基甲硅烷基(-Si(OR)3)、膦酸酯基(-P(＝O)(OR)2)发生反应，从而使离子液体的阳离子成分介由Si-O键或者P-O键被固定于金属氧化物颗粒。离子液体的阳离子成分化学键合于金属氧化物颗粒的表面、内部。

[0060] 有机溶剂使用甲醇、乙醇、异丙醇(IPA)等醇类；甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)等酮类；四氢呋喃(THF)等醚类等即可。例如添加IPA时，螯合物与水的亲和性会提高，变得容易生成金属氧化物颗粒的核。

[0061] 本发明的离子固定化金属氧化物颗粒通过固定于例如弹性体等有机高 分子，从而能够用作转换器的介电层的材料、固体高分子电解质的材料等。

[0062] 例如用作转换器的介电层的材料时，考虑到介电层的透明性、耐绝缘击穿性时，理想的是，离子固定化金属氧化物颗粒在弹性体中尽可能均匀地分散。此外，理想的是，离子固定化金属氧化物颗粒的粒径尽可能小。从这样的观点出发，理想的是，构成离子固定化金属氧化物颗粒的金属氧化物颗粒的中值粒径为5nm以上且100nm以下。30nm以下、尤其是10～20nm左右是更适合的。关于金属氧化物颗粒的粒径，可以使用透射型电子显微镜(TEM)进行观察来测定。此外，也可以通过小角X射线散射法来测定。

[0063] 所生成的金属氧化物颗粒的粒径根据所使用的有机溶剂的种类、添加量而变化。例如，想要生成中值粒径为10～20nm左右的金属氧化物颗粒时，以IPA的摩尔数/MEK的摩尔数＝0.6左右的方式添加IPA和MEK，且使IPA的添加量为所使用的有机金属化合物的摩尔数的7～10倍量是较好的。水添加对于有机金属化合物的水解而言必要的量即可。

[0064] 通过有机金属化合物的水解反应来制造金属氧化物颗粒时，推测溶胶中的金属氧化物颗粒的粒径与介电层中的金属氧化物颗粒的粒径会变得相等。因此，可以采用溶胶中的金属氧化物颗粒的粒径作为介电层中的金属氧化物颗粒的粒径。溶胶中的金属氧化物颗粒的粒径例如可以使用NIKKISO CO.,LTD.制造的激光衍射/散射式粒径/粒度分布测定装置进行测定。此外，可以将溶胶进行干固并使用扫描型电子显微镜(SEM)进行观察来测定。

[0065] 通过有机金属化合物的水解反应而得到的溶胶中包含离子固定化金属氧化物颗粒、以及成为固定于金属氧化物颗粒的阳离子成分的抗衡离子的阴离子成分。

[0066] 可以对所得到的溶胶实施熟化处理。熟化处理可以通过在40℃左右的温度下将溶胶静置数小时来进行。进行熟化处理时，能够使金属氧化物颗粒内部残留的羟基的数量减少。由此，能够抑制溶胶保存时的离子固定化金属氧 化物颗粒彼此的聚集。

[0067] 接着，针对本发明的离子固定化弹性体进行说明。

[0068] 本发明的离子固定化弹性体包含如下的物质：本发明的离子固定化金属氧化物颗粒在具有能够与固定化金属氧化物颗粒中包含的羟基反应的官能团的弹性体上通过固定化金属氧化物颗粒的羟基与弹性体的官能团的反应而被固定，从而得到的物质。

[0069] 离子固定化弹性体可以使用如上述那样制作的溶胶来形成，所述溶胶包含离子固定化金属氧化物颗粒和成为固定于金属氧化物颗粒的阳离子成分的抗衡离子的阴离子成分。即，使该溶胶与具有能与羟基进行反应的官能团的弹性体溶解在溶剂中来制备混合液，将其涂布在基材上，对涂膜进行加热，从而离子固定化金属氧化物颗粒的表面的羟基与弹性体的官能团发生反应，将离子固定化金属氧化物颗粒固定(化学键合)于弹性体。由此，能够形成离子固定化弹性体。此时，离子固定化金属氧化物颗粒还作为弹性体的交联剂而发挥作用，利用离子固定化金属氧化物颗粒而使弹性体交联。需要说明的是，弹性体也可以利用其他交联剂进一步进行交联。作为溶剂，可以举出：单独的乙酰丙酮、将乙酰丙酮作为主要成分的、与2-甲氧基乙醇、甲乙酮、甲基异丁基酮、THF等极性溶剂的混合溶剂等。

[0070] 弹性体只要具有能与羟基进行反应的官能团，就没有特别的限定。作为这样的官能团，可以举出：羧基(-COOH)、氨基(-NH2)、环氧基等。例如，从相对介电常数大这样的观点出发，适合的是，羧基改性丁腈橡胶(X-NBR)、羧基改性氢化丁腈橡胶(XH-NBR)等。其中，理想的是，丙烯腈含量(键合AN量)为33质量％以上。键合AN量是将橡胶的总质量设为100质量％时的丙烯腈的质量比率。

[0071] 本发明的离子固定化弹性体可以用作转换器的介电层的材料、固体高分子电解质的材料等。从用作介电材料的观点出发，离子固定化弹性体的相对 介电常数优选为100以上。更优选为1000以上。相对介电常数是在频率0.01Hz下的值。此外，从将相对介电常数设12
定在规定的范围内的观点出发，离子固定化弹性体的体积电阻率优选为1×10 Ω·cm以下。更优选为5×1011Ω·cm以下。体积电阻率是依据JIS K6271(2008)测定的。体积电阻率的测定是施加直流电压100V来进行的。只要是使用了本发明的反应性离子液体的离子固定化弹性体，就可以将相对介电常数、体积电阻率设定在上述范围内。

[0072] 接着，针对本发明的转换器进行说明。

[0073] 本发明的转换器具备高电阻介电层、离子固定化层、以及一对电极。

[0074] 图1示出本发明的一个实施方式的转换器的层结构。一个实施方式的转换器10具备高电阻介电层12、以及配置在高电阻介电层12的正反两侧的一对电极14、16，在高电阻介电层12与正电极16之间夹设有由本发明的离子固定化弹性体形成的离子固定化层18。另一方面，负电极14与高电阻介电层12直接接触，在高电阻介电层12与负电极14之间不夹设其他介电层。

[0075] 高电阻介电层12包含弹性体，具有1013Ω·cm以上的体积电阻率。高电阻介电层12可以仅由弹性体构成，也可以除了弹性体之外还包含其他成分而构成。

[0076] 作为高电阻介电层12的弹性体，例如适合的是乙烯-丙烯-二烯共聚物(EPDM)、异戊二烯橡胶、天然橡胶、氟橡胶、丁腈橡胶(NBR)、氢化丁腈橡胶(H-NBR)、硅橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸类橡胶、丁基橡胶、苯乙烯丁二烯橡胶、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-醋酸乙烯酯-丙烯酸酯共聚物等。此外，也可以使用像环氧化天然橡胶、羧基改性氢化丁腈橡胶(XH-NBR)等那样导入官能团等进行了改性的弹性体。作为弹性体，可以单独使用一种，或者混合两种以上使用。

[0077] 作为高电阻介电层12中除了弹性体之外可配混的其他成分，可以举出绝缘性高的无机填料等。通过配混绝缘材料，能够增大高电阻介电层12的电阻。 作为无机填料，例如可以举出：二氧化硅、氧化钛、钛酸钡、碳酸钙、粘土、煅烧粘土、滑石、层状粘土矿物等。它们可以单独使用一种，或者混合两种以上使用。例如，从后述的官能团的数量多、比较廉价这样的理由出发，二氧化硅是适合的。此外，关于二氧化硅、氧化钛，可以使用通过有机金属化合物的水解/缩聚反应(溶胶凝胶法)制造的物质。此外，可以使用像钛酸钡那样通过两种以上的有机金属化合物的水解/缩聚反应(溶胶凝胶法)而制造的颗粒。

[0078] 为了阻断电流的流动、进一步提高绝缘性，理想的是，弹性体与无机填料进行了化学键合。为了这样做，弹性体和无机填料两者具有能互相反应的官能团是理想的。作为官能团，可以举出：羟基(-OH)、羧基(-COOH)、马来酸酐基等。此时，作为弹性体，适合的是，如羧基改性氢化丁腈橡胶等那样导入官能团等进行了改性的弹性体。此外，在无机填料的情况下，通过制造方法或通过在制造后实施表面处理，从而能够导入官能团或者增加官能团的数量。官能团的数量越多，弹性体与无机填料的反应性越提高。

[0079] 无机填料的配混比例考虑弹性体的体积电阻率等来决定即可。例如，理想的是，相对于100质量份的弹性体设为5质量份以上且50质量份以下。若低于5质量份，则使电阻增大的效果小。相反地，若超过50质量份，则存在高电阻介电层12变硬、柔软性受损的担心。

[0080] 在离子固定化层18中，理想的是，离子固定化金属氧化物颗粒的含量相对于100质量份的弹性体为1质量份以上且10质量份以下。离子固定化金属氧化物颗粒的含量低于1质量份时，使静电引力增大的效果小。另一方面，若离子固定化金属氧化物颗粒的含量超过10质量份，则使静电引力增大的效果饱和，所谓的漏电流变多。

[0081] 理想的是，一对电极14、16能够追随高电阻介电层12和离子固定化层18的变形而进行伸缩。由此，高电阻介电层12和离子固定化层18的变形不易被 电极14、16所限制，因此转换器10变得容易获得期望的输出功率。

[0082] 对于电极14、16的材质没有特别的限定。例如，可以由在油、弹性体等粘结剂中混合导电材料而成的导电糊剂或者导电涂料来形成。作为导电材料，使用炭黑、科琴黑、碳纳米管、石墨烯等碳材料、银等金属粉末即可。此外，也可以将碳纤维、金属纤维编成网状来形成电极。

[0083] 转换器10例如可以如下那样进行制造。首先，通过将用于形成离子固定化层18的混合液涂布在基材上，加热涂膜而使其交联，从而形成离子固定化层18。同样地，将用于形成高电阻介电层12的材料溶解在规定的溶剂中，将所得溶液涂布在基材上，加热涂膜而使其交联，从而形成。接着，将所形成的高电阻介电层12与离子固定化层18贴合，将基材剥离，从而制作高电阻介电层12与离子固定化层18的层叠体。然后，在所制作的层叠体的正反两面粘贴电极14、16，从而能够制造转换器10。

[0084] 在以上结构的转换器10中，如图2所示，在正电极16与负电极14之间施加电压时，在离子固定化层18中，离子液体的没有被固定的阴离子成分20a向正电极16侧移动。另一方面，离子固定化金属氧化物颗粒被固定于弹性体，因此离子液体的被固定于金属氧化物颗粒的阳离子成分20b几乎不会移动。在高电阻介电层12中，通过极化，负电荷蓄积于与负电极14的界面附近，正电荷蓄积于与离子固定化层18的界面附近。因此，由正电极16和负电极14产生大的静电引力使得离子固定化层18和高电阻介电层12压缩。由此，离子固定化层18和高电阻介电层12在电极14、16之间被压缩，在沿着介电层的面的方向(空心箭头所示的方向)上伸长。

[0085] 在高电阻介电层12中，高电阻介电层12的电阻大，因此所蓄积的电荷不易在高电阻介电层12内移动。因此，所谓的漏电流少，由此造成的焦耳热也不易产生。并且，在离子固定化层18中，与相邻的正电极16的极性相同的阳离子成分20b介由金属氧化物颗粒而被固定于弹性体18a，因此不易向高电阻 介电层12侧(与正电极16相反的方向)移动。

[0086] 即，通过使用反应性离子液体作为离子成分，离子成分介由金属氧化物颗粒而被固定于离子固定化层18的弹性体18a，因此能够抑制离子成分从离子固定化层18向高电阻介电层12的移动。由此，高电阻介电层12的电阻的降低受到抑制，高电阻介电层12不易发生经时劣化，能够维持高的耐绝缘击穿性。

[0087] 在上述实施方式的转换器10中，虽然在高电阻介电层12与正电极16之间夹设有离子固定化层18，但负电极14与高电阻介电层12直接接触，在高电阻介电层12与负电极14之间不夹设其他介电层。从进一步提高静电引力这样的观点出发，可以在高电阻介电层12与负电极14之间也夹设有含离子层。此时，阴离子也可以不被固定于弹性体，但如果阴离子被固定于弹性体，则高电阻介电层12与负电极14之间的含离子层也能够抑制离子成分向高电阻介电层12的移动。阴离子成分在含离子层中的固定化可以与阳离子成分的固定化同样地通过使用反应性离子液体并介由金属氧化物颗粒固定于弹性体来进行。作为反应性离子液体，可以举出在阴离子成分的结构中具有烷氧基甲硅烷基作为与金属氧化物颗粒所具有的羟基反应的反应性基团的反应性离子液体。

[0088] 实施例

[0089] 以下，使用实施例来详细地说明本发明。

[0090] <反应性离子液体1的合成>

[0091] 在甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(约80％水溶液6.25g(0.024mol))中加入纯化水4.78mL，再加入双三氟甲基磺酰亚胺锂5.86g(0.020mol)。经过数分钟后分离出不溶于水的液体。在室温下搅拌一晩后，用纯化水清洗5次，进行减压干燥，得到粘性的离子液体单体。接着，通过烯-硫醇反应进行甲氧基甲硅烷基向阳离子部位的导入。将所得到的离子液体单体4.52g(10.0mmol)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.06g(10.5mmol)溶解在甲醇(超脱水)20mL中。作 为催化剂，相对于3-巯基丙基三甲氧基硅烷添加20mol％的二异丙基胺，在室温下搅拌20小时，减压蒸馏去除溶剂后，得到下述结构式(11)所示的反应性离子液体1。

[0092]

[0093] <反应性离子液体2的合成>

[0094] 将丙烯酸-2-(二甲基氨基)乙酯18.8g(0.13mol)和4-溴丁烷23.4g(0.17mol)加入到乙腈60mL中，在室温下搅拌5天。减压蒸馏去除溶剂后，用醋酸乙酯清洗3次。进行减压干燥，得到吸湿性的固体。将所得到的固体12.8g(45.6mmol)溶解于乙腈50mL中，加入等摩尔的双三氟甲基磺酰亚胺锂并进行搅拌直至溶解为止。搅拌2小时后，减压蒸馏去除溶剂。用纯化水清洗3次后，进行减压干燥，得到粘性的离子液体单体。烯-硫醇反应中，使用所得到的离子液体单体5.60g(10.0mmol)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.16g(11.0mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(12)所示的反应性离子液体2。

[0095]

[0096] <反应性离子液体3的合成>

[0097] 在0℃下缓慢地将溶解有丙烯酰氯14.8g(0.163mol)的二氯甲烷溶液16.3mL滴加至溶解有2-溴乙醇22.4g(0.179mol)的二氯甲烷溶液81.6mL。接着搅拌30分钟。将溶解有三乙胺18.2g(0.179mol)的二氯甲烷缓慢滴加至上述溶 液。搅拌数分钟，恢复到室温并搅拌一晩。过滤后，用纯化水100mL清洗3次。加入无水硫酸镁并搅拌1小时，过滤后，减压蒸馏去除溶剂。将1-丁基咪唑13.9g(0.112mol)与通过上述操作得到的丙烯酸-2-溴乙酯20.0g(0.112mol)加入到乙腈30mL中，在室温下搅拌5天。减压蒸馏去除溶剂后，利用醋酸乙酯进行清洗。倾析后，再次进行减压干燥。由此，得到2-(1-丁基咪唑鎓-3-基)乙基丙烯酸酯溴化物。将其20.0g(0.0659mol)与双三氟甲基磺酰亚胺锂18.9g(0.0659mol)加入到乙腈72mL中。持续搅拌1小时。减压蒸馏去除溶剂后，利用纯化水清洗4次。减压蒸馏去除水后，加入醋酸乙酯，进行过滤，再次进行减压干燥。由此，得到离子液体单体。烯-硫醇反应中，使用所得到的离子液体单体5.03g(10.0mmol)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.16g(11.0mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(13)所示的反应性离子液体3。

[0098]

[0099] <反应性离子液体4的合成>

[0100] 将2-溴乙基膦酸二乙酯20.0g(0.0816mol)和1-甲基咪唑6.7g(0.0816mol)加入到乙腈30mL中。在室温下搅拌5天后，减压蒸馏去除溶剂，利用醋酸乙酯进行清洗。减压干燥后，得到粘性体。将得到的粘性体10.0g(0.0305mol)溶解到乙腈30mL中，加入等摩尔的双三氟甲基磺酰亚胺锂并进行搅拌直至溶解。在室温下搅拌3天后，减压蒸馏去除溶剂。加入纯化水和氯仿并利用水将氯仿层清洗5次。减压蒸馏去除后，加入醋酸乙酯并进行过滤。再次进行减压蒸馏去除，得到下述结构式(14)所示的反应性离子液体4。

[0101]

[0102] <反应性离子液体5的合成>

[0103] 将丙烯酸-2-(二甲基氨基)乙酯10.0g(0.070mol)加入到100mL烧瓶中。在0℃下缓慢滴加三氟甲磺酸甲酯12.6g(0.077mol)。由于伴随搅拌进行而发生固化，因而恢复到室温，加入己烷并搅拌1.5小时。减压蒸馏去除上清液的己烷，再次加入己烷进行清洗，进行减压干燥。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.07g(10.0mmol)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.16g(11.0mmol)以及作为溶剂的乙腈，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(15)所示的反应性离子液体5。

[0104]

[0105] <反应性离子液体6的合成>

[0106] 将在反应性离子液体2的合成中所得到的固体10.0g(0.0357mol)和三氟甲磺酸甲酯7.0g(0.0439mol)在室温下搅拌。伴随反应进行而形成粘性的液体。2小时后，减压蒸馏去除过剩的三氟甲磺酸甲酯。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.49g(10.0mmol)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.16g(11.0mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(16)所示的反应性离子液体6。

[0107]

[0108] <反应性离子液体7的合成>

[0109] 使乙烯基咪唑5.0g(0.053mol)悬浮于己烷20mL中，在0℃下缓慢滴加三氟甲磺酸甲酯8.71g(0.053mol)。恢复到室温搅拌一晩。减压蒸馏去除过剩的三氟甲磺酸甲酯，得到粘性体。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体5.0g(19.4mmol)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷4.18g(21.3mmol)以及甲醇(超脱水)70mL，除此之外，与反应性离子液体13的合成同样操作，得到下述结构式(17)所示的反应性离子液体7。

[0110]

[0111] <反应性离子液体8的合成>

[0112] 将乙烯基咪唑20.8g(0.22mol)和4-溴丁烷39.4g(0.29mol)加入到乙腈66ml中并在室温下搅拌5天。减压蒸馏去除溶剂后，利用醋酸乙酯清洗5次。进行减压干燥，得到粘性流体。在-20℃下将三氟甲磺酸甲酯7.3g(0.0445mol)缓慢滴加到得到的粘性流体10g(0.0433mol)中。由于在低温下搅拌子无法旋转，因此，恢复到室温并施加振动直至搅拌子旋转，搅拌1.5小时。减压蒸馏去除过剩的三氟甲磺酸甲酯，得到粘性液体。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.5g(11.6mmol)、3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.52g(12.8mmol)，除此之外，与反应性离子液体13的合成同样操作，得到下述结构式(18)所示的反应性离子液体8。

[0113]

[0114] <反应性离子液体9的合成>

[0115] 在低温下将三氟甲磺酸甲酯3.04g(0.0185mol)滴加到在反应性离子液体4的合成中得到的粘性体5.05g(0.0154mol)，搅拌30分钟。恢复到室温进一步搅拌1.5小时。利用己烷清洗后，通过减压蒸馏去除来去除过剩部分的三氟甲磺酸甲酯，得到下述结构式(19)所示的反应性离子液体9。

[0116]

[0117] <反应性离子液体10的合成>

[0118] 将1-丁基咪唑12.16g(0.0979mol)和2-溴乙基膦酸二乙酯20.0g(0.0816mol)溶解到乙腈30mL中，在室温下搅拌4天。减压蒸馏去除溶剂后，利用二乙醚清洗2次。在室温下将三氟甲磺酸甲酯2.66g(0.0163mol)加入到得到的液体5g(0.0135mol)中。搅拌30分钟后，减压蒸馏去除剩余的三氟甲磺酸甲酯，得到下述结构式(20)所示的反应性离子液体10。

[0119]

[0120] <反应性离子液体11的合成>

[0121] 将甲磺酸1.92g(0.020mol)滴加到1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓碳酸甲酯盐的溶液15.0g(溶剂：甲醇/水混合液、浓度25质量％、0.020mol)。在室温下，搅拌1小时后，减压蒸馏去除溶剂，进行2小时减压干燥。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.00g(14.7mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷3.17g(16.1mmol)，除此之外，与反应性离子液体13的合成同样操作，得到下述结构式(21)所示的反应性离子液体11。

[0122]

[0123] <反应性离子液体12的合成>

[0124] 将丙烯酸-2-(二甲基氨基)乙酯10.0g(0.070mol)加入到100mL烧瓶中。在0℃下缓慢滴加三氟乙酸甲酯9.83g(0.077mol)。搅拌1.5小时后，恢复到室温搅拌2小时。减压蒸馏去除过剩的三氟乙酸甲酯后，加入己烷进行清洗，再次减压干燥后回收析出的固体。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体2.71g(10.0mmol)和3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.16g(11.0mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(22)所示的反应性离子液体12。

[0125]

[0126] <反应性离子液体13的合成>

[0127] 在低温下将三氟乙酸2.32g(0.020mol)缓慢滴加到1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓碳酸甲酯盐的溶液15.0g(溶剂：甲醇/水混合液、浓度25质量％、0.020mol)中。此时，确认到出现气泡。30分钟后恢复至室温，搅拌1.5小时后，减压蒸馏去 除溶剂，进行减压干燥2小时。在使用了胺催化剂的烯-硫醇反应中，反应未进行，因此进行基于自由基加成的烯-硫醇反应。将得到的离子液体单体3.0g(13.5mmol)以及3-巯基丙基三甲氧基硅烷2.92g(14.9mmol)加入到甲醇(超脱水)40mL中。作为自由基产生剂，相对于3-巯基丙基三甲氧基硅烷加入
15mol％的偶氮二异丁腈，进行氩气(Ar)鼓泡30分钟后，在Ar下、以75℃回流7小时。减压蒸馏去除溶剂后，利用二乙醚进行清洗。减压干燥后得到下述结构式(23)所示的反应性离子液体13。

[0128]

[0129] <反应性离子液体14的合成>

[0130] 将醋酸3.26g(0.054mol)滴加到1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓碳酸甲酯盐的溶液40.0g(溶剂:甲醇/水混合液、浓度25质量％、0.054mol)中。在室温下，搅拌2小时后，减压蒸馏去除溶剂，进行减压干燥2小时。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.36g(20.0mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷4.32g(22.0mmol)，除此之外，与反应性离子液体13的合成同样操作，得到下述结构式(24)所示的反应性离子液体14。

[0131]

[0132] <反应性离子液体15的合成>

[0133] 将对甲苯磺酸一水合物3.80g(0.020mol)滴加到1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓碳酸甲酯盐的溶液15.0g(溶剂：甲醇/水混合液、浓度25质量％、0.020mol)中。在室温下搅拌1小时后，减压蒸馏去除溶剂，进行减压干燥2小时。烯-硫醇 反应中，使用得到的离子液体单体3.00g(10.7mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷2.31g(11.8mmol)，除此之外，与反应性离子液体
13的合成同样操作，得到下述结构式(25)所示的反应性离子液体15。

[0134]

[0135] <反应性离子液体16的合成>

[0136] 将苯磺酸一水合物3.80g(0.022mol)滴加到1-甲基-3-乙烯基咪唑鎓碳酸甲酯盐的溶液16.2g(溶剂：甲醇/水混合液、浓度25质量％、0.022mol)中。在室温下搅拌1小时后，减压蒸馏去除溶剂，进行减压干燥2小时。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.00g(11.3mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷2.43g(12.4mmol)，除此之外，与反应性离子液体13的合成同样操作，得到下述结构式(26)所示的反应性离子液体16。

[0137]

[0138] <反应性离子液体17的合成>

[0139] 将甲基丙烯酸-2-(二乙基氨基)乙酯(DEAM)15.0g(81.0mmol)添加到THF60mL中。此时，在0℃下滴加碘甲烷12.6g(89.0mmol)。数分钟后，溶液开始发生白浊。搅拌1小时后，通过过滤而回收固体。再次冷却滤液，通过过滤而回收析出的固体，得到下述结构式(27)所示的碘盐[DEAM][I]。

[0140] 在纯化水100mL中加入氧化银1.27g(5.5mmol)和苯磺酸一水合物1.94g(11.0mmol)，在60℃下搅拌1小时。向其添加碘盐[DEAM][I]3.61g(11.0mmol)，在遮光下搅拌一晩。将沉淀物(AgI)过滤分离后，用药匙 在滤液中加入大量活性炭，搅拌1小时。将活性炭过滤分离后，减压蒸馏去除水，得到粘性固体。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体
3.00g(8.39mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷1.81g(9.23mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(28)所示的反应性离子液体17。

[0141]

[0142] <反应性离子液体18的合成>

[0143] 将2-溴乙基膦酸二乙酯20.0g(0.0816mol)和1-甲基咪唑6.7g(0.0816mol)加入到乙腈30mL中。在室温下搅拌5天后，减压蒸馏去除溶剂，利用醋酸乙酯进行清洗。减压干燥后，得到粘性体(溴盐)。将得到的粘性体(溴盐)9.8g(0.030mol)溶解于乙醇10mL，加入到等摩尔的乙酸银5.0g(0.030mol)的乙醇液(乙醇200mL)中。在室温下搅拌一晩，过滤后，向滤液加入活性炭并搅拌2小时。再次过滤后，减压蒸馏去除滤液的溶剂。减压干燥后，得到下述结构式(29)所示的反应性离子液体18。

[0144]

[0145] <反应性离子液体19的合成>

[0146] 与反应性离子液体17的合成同样操作，得到碘盐[DEAM][I]。

[0147] 在脱水甲醇170mL中加入氧化银2.77g(11.9mmol)和4-硝基苯甲酸4.0g(23.9mmol)并搅拌2小时。向其加入碘盐[DEAM][I]7.83g(23.9mmol)，在遮光下搅拌一晩。
过滤分离沉淀物(AgI)后，用药匙在滤液中加入大量活性炭，搅拌2小时。过滤分离活性炭后，减压蒸馏去除甲醇，得到固体。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.00g(8.18mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷1.77g(9.00mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(30)所示的反应性离子液体19。

[0148]

[0149] <反应性离子液体20的合成>

[0150] 在脱水甲醇170mL中加入氧化银2.77g(11.9mmol)和4-硝基苯甲酸4.0g(23.9mmol)并搅拌2小时。向其加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵约80％水溶液6.21g(23.9mmol)，在室温下搅拌一晩。过滤后，用药匙在滤液中加入大量活性炭，搅拌2小时。过滤分离活性炭后，减压蒸馏去除甲醇，得到固体。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体
3.00g(8.86mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷1.91g(9.75mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(31)所示的反应性离子液体20。

[0151]

[0152] <反应性离子液体21的合成>

[0153] 在脱水甲醇190mL中加入3-硝基苯甲酸钠10.0g(52.9mmol)进行搅拌。向其加入甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵约80％水溶液13.73g(52.9mmol)，在室温下搅拌一晩。过滤后，用药匙在滤液中加入大量活性炭，搅拌2小时。过滤分离活性炭后，减压蒸馏去除甲醇，得到固体。烯-硫醇反应中，使用得到的离子液体单体3.00g(8.86mmol)和3-巯基三甲氧基硅烷1.91g(9.75mmol)，除此之外，与反应性离子液体1的合成同样操作，得到下述结构式(32)所示的反应性离子液体21。

[0154]

[0155] <离子固定化金属氧化物颗粒的合成>

[0156] 将得到的反应性离子液体溶解在四异丙氧基钛与乙酰丙酮的1:1混合液(摩尔比)中。进而添加异丙醇后，滴加四异丙氧基钛的摩尔数的4倍量的水，进行水解反应，从而得到在钛氧化物颗粒上固定有反应性离子液体的阳离子成分的溶胶液。需要说明的是，在比较例4所使用的金属氧化物颗粒中，未添加离子液体。

[0157] <离子固定化弹性体的合成>

[0158] 将制作的溶胶液混合在羧基改性氢化丁腈橡胶(HX-NBR、Lanxess Corporation制造的“Therban TX8889”)的12质量％溶液(溶剂：乙酰丙酮)中，使得其相对于HX-NBR100质量份以TiO2换算计加入2.4质量份，进而添加作为交联剂的四(2-乙基己氧基)钛的乙酰丙酮溶液(浓度20质量％)5质量份，制备混合液。将得到的混合液在基材上以厚度达到9μm的方式进行成膜，以150℃进行1小时干燥。由此，得到离子固定化弹性体。

[0159] <致动器的制作>

[0160] (高电阻介电层)

[0161] [TiO2溶胶]

[0162] 首先，在有机金属化合物的四异丙氧基钛0.01mol中加入乙酰丙酮0.02mol进行螯合化。接着，在得到的螯合物中添加异丙醇(IPA)0.083mol、甲乙酮(MEK)0.139mol、以及水0.04mol，得到TiO2颗粒的溶胶。其后，将得到的溶胶在40℃下静置2小时，进行熟化处理。将制造的溶胶称为TiO2溶胶。

[0163] [TiO2/ZrO2溶胶]

[0164] 在上述TiO2溶胶的制造中，在四异丙氧基钛的螯合物中，添加在烷氧基锆0.005mol中加入乙酰丙酮0.01mol进行螯合化而成的螯合物后，添加IPA、MEK、以及水，得到TiO2/ZrO2复合颗粒的溶胶。将得到的溶胶在40℃下静置2小时，进行熟化处理。将制造的溶胶称为TiO2/ZrO2溶胶。

[0165] 首先，将羧基改性氢化丁腈橡胶(Lanxess Corporation制造的“Therban(注册商标)XT8889”)溶解于乙酰丙酮，制备固体成分浓度为12质量％的聚合物溶液。接着，在制备的聚合物溶液100质量份中混合TiO2溶胶20.57质量份以及TiO2/ZrO2溶胶13.23质量份，进而作为交联剂，添加四(2-乙基己氧基)钛的乙酰丙酮溶液(浓度20质量％)3质量份，制备混合液。然后，将制备的混合液涂布于基材上，使其干燥后，在150℃下加热约60分钟，得到高电阻介电层。高电阻介电层的膜厚约为20μm，体积电阻率为3×1014Ω·cm，TiO2颗粒的含量相对于弹性体(HX-NBR)100质量份为6.6质量份，TiO2/ZrO2颗粒的含量为5.82质量份。

[0166] (致动器的制作)

[0167] 为了纯粹地测定离子固定化弹性体的能力，将介电层(介电膜)制成仅有包含离子固定化弹性体的离子固定化层(其中，比较例4中，为未固定有离子的弹性体层。)的结构，而不制成高电阻介电层与离子固定化层的2层结构。此外，将炭黑混合、分散在丙烯酸类橡胶聚合物溶液中，制备导电涂料。然 后，将导电涂料丝网印刷于介电层的正反两面，形成电极。如上操作，制造了致动器。

[0168] 关于实施例以及比较例的介电层材料(实施例中的离子固定化弹性体)，评价了离子固定化率的测定、体积电阻率、相对介电常数、以及致动器特性。以下，针对各种评价方法和评价结果进行说明。介电层材料的结构如表所示(配混比例用质量份表示。)。表中的反应性离子液体的量为在离子固定化金属氧化物颗粒的合成中使用的反应性离子液体的量，用mmol表示。

[0169] (离子固定化率)

[0170] 将离子固定化弹性体放入到相对于每1g试样为50g的提取溶剂(乙醇)中，24小时后回收提取溶剂。用相同试样进行3次该操作，利用TOF-MS进行提取溶剂的分析。进行作为标准试样的已知浓度的离子液体/溶剂试样与提取液试样的测定，根据由各个试样的测定结果的谱图得到的阳离子结构部分的峰面积比算出提取液的离子液体浓度(式1)。从求出的离子液体浓度与提取液量算出提取离子量(式2)，从提取离子量与试样中配混的离子量求出固定化率。

[0171] [数学式1]

[0172]

[0173] [数学式2]

[0174] 提取离子量＝提取液的浓度×提取液量   (式2)

[0175] [数学式3]

[0176]

[0177] (体积电阻率)

[0178] 按照JIS K6271(2008)，测定了体积电阻率。测定通过施加直流电压100V来进行。

[0179] (相对介电常数)

[0180] 将介电层材料设置于样品架(Solartron Corporation制造、12962A型)，组合使用介电常数测定接口(Solartron Corporation制造、1296型)和频率响应分析仪(Solartron Corporation制造、1255B型)，测定相对介电常数(频率0.01Hz)。

[0181] (致动器特性)

[0182] 测定制作的致动器的产生应力。致动器特性中的产生应力表示施加电场强度25V/μm的直流电压时的测定值。图3中示出安装于测定装置的致动器的截面图。

[0183] 如图3所示，致动器5的上端被测定装置的上侧卡盘52把持。致动器5的下端被下侧卡盘53把持。致动器5以预先沿上下方向进行了拉伸的状态而安装在上侧卡盘52与下侧卡盘53之间(拉伸率25％)。在上侧卡盘52的上方配置有载荷传感器(图略)。

[0184] 致动器5包含介电膜50和一对电极51a、51b。电极51a、51b以夹持着介电膜50且在正反方向上对置的方式进行配置。电极51a、51b在自然状态下分别呈现长40mm、宽25mm、厚度约10μm的矩形板状。电极51a、51b以沿上下方向错开10mm的状态下进行配置。也就是说，电极51a、51b夹着介电膜50以长30mm、宽25mm的范围重叠。在电极51a的下端连接有布线(图略)。同样地，在电极51b的上端连接有布线(图略)。电极51a、51b介由各自的布线而连接于电源(图略)。

[0185] 在电极51a、51b之间施加电压时，电极51a、51b之间产生静电引力，压缩介电膜50。由此，介电膜50的厚度变薄，沿拉伸方向(上下方向)伸长。通过介电膜50的伸长，上下方向的拉伸力减少。利用载荷传感器来测定施加电压时减少了的拉伸力，作为产生应力。

[0186] (离子保持率的测定)

[0187] 将制作的致动器在溶解离子液体的溶剂(乙醇)中浸渍一晩，取出后，使用溶剂(乙醇)进行清洗，由此进行未固定的离子的提取处理。对于该提取处理前后，测定施加电场强度30V/μm的直流电压时的产生应力，由它们之比求出离子保持率。

[0188] [表1]

[0189]

[0190] [表2]

[0191]

[0192] 在比较例4中，介电层材料中没有配混离子液体，因此介电层材料的电阻高，相对介电常数小。因此，致动器的产生应力小。在比较例1～3、5中，使用了具有羧酸系的阴离子(硝基苯甲酸根阴离子除外)作为阴离子成分的离子液体，因此介电层材料的电阻高，相对介电常数小。因此，致动器的产生应力小。因此，对于这些介电层材料，作为致动器的性能差。

[0193] 另一方面，实施例中，使用了具有磺酸根阴离子、磺酰亚胺阴离子或者硝基苯甲酸根阴离子(CF3SO3-、CH3SO3-、CH3C6H4SO3-、C6H5SO3-、(CF3SO2)2N-、或者3-硝基苯甲酸根阴离子、4-硝基苯甲酸根阴离子)作为阴离子成分的离子液体，因此介电层材料的电阻低，相对介电常数大。因此，致动器的产生应力大。因此，对于这些介电层材料，作为致动器的性能优异。
此外，实施例中，使用了阳离子成分的结构具有特征的特定的反应性离子液体，离子固定化率均较高。因此可知，这些介电层材料能够抑制施加电压时离子从离子固定化层向高电阻介电层的移动。

[0194] 本发明的离子固定化弹性体可以广泛地用于进行机械能与电能的转换的致动器、传感器、发电元件等；或者用于进行声能与电能的转换的扬声器、麦克风、噪声消除器等转换器。尤其适合于工业、医疗、康复机器人(rehabilitation robot)用的人工肌肉、电子部件冷却用、医疗用等的小型泵、以及医疗器械等中使用的柔软的致动器。

[0195] 以上，针对本发明的实施方式、实施例进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式、实施例，可以在不脱离本发明的主旨的范围内进行各种变更。