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特許7550424アクチュエータ用エラストマー組成物、アクチュエータ部材、およびアクチュエータ素子
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-09-05
(45)【発行日】2024-09-13
(54)【発明の名称】アクチュエータ用エラストマー組成物、アクチュエータ部材、およびアクチュエータ素子
(51)【国際特許分類】
F03G 7/06 20060101AFI20240906BHJP
C08L 23/08 20060101ALI20240906BHJP
【ＦＩ】
F03G7/06 G
C08L23/08
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2021542012
(86)(22)【出願日】2020-05-27
(86)【国際出願番号】 JP2020020838
(87)【国際公開番号】W WO2021038993
(87)【国際公開日】2021-03-04
【審査請求日】2023-04-03
(31)【優先権主張番号】P 2019157196
(32)【優先日】2019-08-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】322004083
【氏名又は名称】株式会社ＥＮＥＯＳマテリアル
(74)【代理人】
【識別番号】100126099
【弁理士】
【氏名又は名称】反町 洋
(74)【代理人】
【識別番号】100152423
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 一真
(73)【特許権者】
【識別番号】304023994
【氏名又は名称】国立大学法人山梨大学
(74)【代理人】
【識別番号】100091487
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 行孝
(74)【代理人】
【識別番号】100152423
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 一真
(72)【発明者】
【氏名】知野 圭介
(72)【発明者】
【氏名】奥崎 秀典
【審査官】久保 道弘
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－２０１９９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－２６９９８５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１３－１２７０３５（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０８Ｌ ２３／０８
Ｆ０３Ｇ ７／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータ素子であって、前記アクチュエータ素子が、アクチュエータ部材とヒーター層とを備えてなり、
前記アクチュエータ部材が、
エントロピー弾性係数が３．０ｋＰａ／Ｋ以上であり、かつ、
エチレン・プロピレンゴム、エチレン・ブテンゴム、エチレン・オクテンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、エチレン・ブテン・ジエンゴム、およびエチレン・オクテン・ジエンゴムからなる群から選択される少なくとも１種であるポリマーを含むアクチュエータ用エラストマー組成物から形成されてなる、アクチュエータ素子。
【請求項2】
前記ポリマーが、エチレン・プロピレン・ジエンゴムである、請求項１に記載のアクチュエータ素子。
【請求項3】
前記ポリマー中のエチレン含有量が４５質量％以上である、請求項１または２に記載のアクチュエータ素子。
【請求項4】
前記ポリマー中のエチレン含有量が５０質量％以上である、請求項１～３のいずれか一項に記載のアクチュエータ素子。
【請求項5】
前記ポリマー中のエチレン含有量が７２質量％以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載のアクチュエータ素子。
【請求項6】
前記ポリマーが、架橋剤を用いて架橋されている、請求項１～５のいずれか一項に記載のアクチュエータ素子。
【請求項7】
前記架橋剤が、過酸化物系架橋剤または硫黄系架橋剤である、請求項６に記載のアクチュエータ素子。
【請求項8】
前記アクチュエータ部材が、フィルム状、シート状、板状、または棒状である、請求項１～７のいずれか一項に記載のアクチュエータ素子。
【請求項9】
前記ヒーター層が、発熱体からなる、請求項１～８のいずれか一項に記載のアクチュエータ素子。
【請求項10】
前記発熱体が、ジュール熱を用いた抵抗発熱体からなる、請求項９に記載のアクチュエータ素子。
【請求項11】
前記アクチュエータ素子が、前記アクチュエータ部材と前記ヒーター層との間に、熱伝導層をさらに備える、請求項１～１０のいずれか一項に記載のアクチュエータ素子。
【請求項12】
前記熱伝導層が、放熱材からなる、請求項１１に記載のアクチュエータ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、アクチュエータ用エラストマー組成物に関し、より詳細には熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータに用いられるエラストマー組成物に関する。また、本発明は、該アクチュエータ用エラストマー組成物を用いたアクチュエータ部材、該アクチュエータ部材を備えるアクチュエータ素子に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、外部刺激によって動作するアクチュエータが知られている。例えば、高分子フィルムまたは繊維を、電気刺激による水分子の吸脱着によって、伸縮または屈曲させる方法が提案されている（特許文献１および２参照）。このような方法では、高分子フィルム自体の収縮率は、５％未満に過ぎなかった。また、収縮率を高めるためには、相対湿度を８０％から１００％の範囲内に調節する必要があった。そのため、高分子フィルムを設ける環境（雰囲気）条件によって、アクチュエータの動作が安定しないという問題があった。
【0003】
そのため、湿度等の環境条件に左右されず、外部刺激の条件によって、高い収縮率が得られ、良好なアクチュエータ性能（仕事密度）を発揮できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】国際公開第２００６／０２５３９９号
【文献】国際公開第２００８／０５５０４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
これまで、外部刺激として電気刺激ではなく、エントロピー弾性を用い熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータは知られていなかった。本発明者らは、鋭意検討を行った結果、エントロピー弾性係数が特定の値以上であり、かつ、少なくともエチレン由来の構成単位を含むポリマーを含むエラストマー組成物を用いることで、熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータが得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
【0006】
すなわち、本発明によれば、以下の発明が提供される。
［１］ 熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータに用いられるエラストマー組成物であって、
エントロピー弾性係数が３．０ｋＰａ／Ｋ以上であり、かつ、
少なくともエチレン由来の構成単位を含むポリマーを含む、アクチュエータ用エラストマー組成物。
［２］ 前記ポリマーが、少なくともエチレン由来の構成単位を含む合成ゴムである、［１］に記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［３］ 前記ポリマーが、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・ブテンゴム、エチレン・オクテンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、エチレン・ブテン・ジエンゴム、およびエチレン・オクテン・ジエンゴムからなる群から選択される少なくとも１種である、［２］に記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［４］ 前記ポリマー中のエチレン含有量が４５質量％以上である、［１］～［３］のいずれかに記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［５］ 前記ポリマーが、架橋剤を用いて架橋されている、［１］～［４］のいずれかに記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［６］ 前記架橋剤が、過酸化物系架橋剤または硫黄系架橋剤である、［５］に記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［７］ ［１］～［６］のいずれかに記載のアクチュエータ用エラストマー組成物から形成されてなる、アクチュエータ部材。
［８］ 前記アクチュエータ部材が、フィルム状、シート状、板状、または棒状である、［７］に記載のアクチュエータ部材。
［９］ ［７］または［８］に記載のアクチュエータ部材とヒーター層とを備えてなる、アクチュエータ素子。
［１０］ 前記ヒーター層が発熱体からなる、［９］に記載のアクチュエータ素子。
［１１］ 前記発熱体が、ジュール熱を用いた抵抗発熱体からなる、［１０］に記載のアクチュエータ素子。
［１２］ 前記アクチュエータ素子が、前記アクチュエータ部材と前記ヒーター層との間に、熱伝導層をさらに備える、［９］～［１１］のいずれかに記載のアクチュエータ素子。
［１３］ 前記熱伝導層が、放熱材からなる、［１２］に記載のアクチュエータ素子。
［１］ 熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータに用いられるエラストマー組成物であって、
エントロピー弾性係数が３．０ｋＰａ／Ｋ以上であり、かつ、
少なくともエチレン由来の構成単位を含むポリマーを含む、アクチュエータ用エラストマー組成物。
［２］ 前記ポリマーが、少なくともエチレン由来の構成単位を含む合成ゴムである、［１］に記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［３］ 前記ポリマーが、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・ブテンゴム、エチレン・オクテンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム、エチレン・ブテン・ジエンゴム、およびエチレン・オクテン・ジエンゴムからなる群から選択される少なくとも１種である、［２］に記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［４］ 前記ポリマー中のエチレン含有量が４５質量％以上である、［１］～［３］のいずれかに記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［５］ 前記ポリマーが、架橋剤を用いて架橋されている、［１］～［４］のいずれかに記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［６］ 前記架橋剤が、過酸化物系架橋剤または硫黄系架橋剤である、［５］に記載のアクチュエータ用エラストマー組成物。
［７］ ［１］～［６］のいずれかに記載のアクチュエータ用エラストマー組成物から形成されてなる、アクチュエータ部材。
［８］ 前記アクチュエータ部材が、フィルム状、シート状、板状、または棒状である、［７］に記載のアクチュエータ部材。
［９］ ［７］または［８］に記載のアクチュエータ部材とヒーター層とを備えてなる、アクチュエータ素子。
［１０］ 前記ヒーター層が発熱体からなる、［９］に記載のアクチュエータ素子。
［１１］ 前記発熱体が、ジュール熱を用いた抵抗発熱体からなる、［１０］に記載のアクチュエータ素子。
［１２］ 前記アクチュエータ素子が、前記アクチュエータ部材と前記ヒーター層との間に、熱伝導層をさらに備える、［９］～［１１］のいずれかに記載のアクチュエータ素子。
［１３］ 前記熱伝導層が、放熱材からなる、［１２］に記載のアクチュエータ素子。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータ用エラストマー組成物を提供することができる。また、本発明によれば、良好なアクチュエータ性能（仕事密度）を発揮できるアクチュエータ部材、および該アクチュエータ部材を備えるアクチュエータ素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
［エラストマー組成物］
本発明のエラストマー組成物は、熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータに用いられるものである。このようなアクチュエータは、湿度等の環境条件に左右されず、熱エネルギー量の変化のみで安定的にアクチュエータを動作させることが可能となる。
本発明のエラストマー組成物は、熱エネルギー量の変化のみで動作可能なアクチュエータに用いられるものである。このようなアクチュエータは、湿度等の環境条件に左右されず、熱エネルギー量の変化のみで安定的にアクチュエータを動作させることが可能となる。
【0010】
エラストマー組成物は、エントロピー弾性係数が３．０ｋＰａ／Ｋ以上であり、好ましくは３．２ｋＰａ／Ｋ以上であり、より好ましくは３．５ｋＰａ／Ｋ以上であり、さらに好ましくは４．０ｋＰａ／Ｋ以上である。エントロピー弾性係数は、下記のポリマーの種類や、架橋剤および架橋助剤等の添加剤の種類や添加量を変更することで、適宜、調節することができる。
【0011】
本発明におけるエラストマー組成物のエントロピー弾性係数は、以下の通り、測定することができる。
エラストマー組成物を伸長したときの張力Ｆはケルビンの関係式で表され、第一項は内部エネルギーに起因するエネルギー弾性（ｆＵ）、第二項はエントロピーに起因するエントロピー弾性（ｆＳ）を表している。すなわち、エントロピー弾性は温度（Ｔ）に依存し、その傾きである（∂Ｆ／∂Ｔ）はエントロピー弾性係数として重要なパラメータとなる。
エラストマー組成物は延伸状態では昇温とともに応力が増大し、エントロピー弾性の発現が確認できる。このときの傾きがエントロピー弾性係数となる。
エラストマー組成物を伸長したときの張力Ｆはケルビンの関係式で表され、第一項は内部エネルギーに起因するエネルギー弾性（ｆＵ）、第二項はエントロピーに起因するエントロピー弾性（ｆＳ）を表している。すなわち、エントロピー弾性は温度（Ｔ）に依存し、その傾きである（∂Ｆ／∂Ｔ）はエントロピー弾性係数として重要なパラメータとなる。
【数1】
【0012】
（ポリマー）
エラストマー組成物は、少なくともエチレン由来の構成単位を含むポリマーを含むものである。ポリマーは、少なくともエチレン由来の構成単位を含む合成ゴムであることが好ましく、エチレン由来の構成単位以外にも、プロピレン、ブテン、オクテン、およびジエン系モノマー由来の構成単位の少なくとも１種を含んでもよい。このようなポリマーとしては、例えば、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン・ブテンゴム（ＥＢＭ）、エチレン・オクテンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン・ブテン・ジエンゴム、およびエチレン・オクテン・ジエンゴム等が挙げられる。これらの中でも、エントロピー弾性係数を高めるために、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を用いることが好ましい。
エラストマー組成物は、少なくともエチレン由来の構成単位を含むポリマーを含むものである。ポリマーは、少なくともエチレン由来の構成単位を含む合成ゴムであることが好ましく、エチレン由来の構成単位以外にも、プロピレン、ブテン、オクテン、およびジエン系モノマー由来の構成単位の少なくとも１種を含んでもよい。このようなポリマーとしては、例えば、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ）、エチレン・ブテンゴム（ＥＢＭ）、エチレン・オクテンゴム、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、エチレン・ブテン・ジエンゴム、およびエチレン・オクテン・ジエンゴム等が挙げられる。これらの中でも、エントロピー弾性係数を高めるために、エチレン・プロピレン・ジエンゴム（ＥＰＤＭ）を用いることが好ましい。
【0013】
ポリマー中のエチレン含有量は、好ましくは４５質量％以上であり、より好ましくは５０質量％以上であり、さらに好ましくは６０質量％以上である。ポリマー中のエチレン含有量が上記数値以上であれば、ポリマーの結晶性が高まり、熱エネルギー量の変化によって高い収縮率が得られ、良好なアクチュエータ性能（仕事密度）を発揮することができる。
【0014】
理論に束縛されるものではないが、ポリマーの構成単位として少なくともエチレン由来の構成単位を含むことで、物理的な架橋点となる。そのため、加熱により架橋点間の分子運動が活発になることで大きな収縮応力を発生し、結果としてエントロピー弾性係数を高くすることができる。特に、ポリマー中のエチレン含有量を５０質量％以上とすることで、より大きな収縮応力を発生し、結果としてエントロピー弾性係数をより高くすることができる。
【0015】
本発明においては、エラストマー組成物は、エントロピー弾性係数が３．０ｋPａ／Ｋ以上であり、かつ、上記のポリマーを含むことで、アクチュエータ性能（仕事密度）を向上させることができる。
【0016】
（架橋剤）
エラストマー組成物は、ポリマーを架橋するための架橋剤を用いて架橋されていることが好ましい。架橋剤としては、過酸化物系架橋剤または硫黄系架橋剤を用いることができる。過酸化物系架橋剤としては、例えば、１，１－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）シクロヘキサン（ＰＨＣ）等のパーオキシケタール、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）ヘキサン（ＨＸＡ）、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）ヘキセン－３（ＨＸＹ）等のジアルキルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）等のジアシルパーオキサイド、およびｔ－ブチルペルオキシベンゾエート等のパーオキシエステル等が挙げられる。硫黄系架橋剤としては、粉末硫黄、沈降性硫黄、高分散性硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、ジモルフォリンジサルファイド、アルキルフェノールジサルファイド等が挙げられる。
エラストマー組成物は、ポリマーを架橋するための架橋剤を用いて架橋されていることが好ましい。架橋剤としては、過酸化物系架橋剤または硫黄系架橋剤を用いることができる。過酸化物系架橋剤としては、例えば、１，１－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）シクロヘキサン（ＰＨＣ）等のパーオキシケタール、ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）ヘキサン（ＨＸＡ）、２，５－ジメチル－２，５－ジ（ｔ－ブチルペルオキシ）ヘキセン－３（ＨＸＹ）等のジアルキルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド（ＢＰＯ）等のジアシルパーオキサイド、およびｔ－ブチルペルオキシベンゾエート等のパーオキシエステル等が挙げられる。硫黄系架橋剤としては、粉末硫黄、沈降性硫黄、高分散性硫黄、表面処理硫黄、不溶性硫黄、ジモルフォリンジサルファイド、アルキルフェノールジサルファイド等が挙げられる。
【0017】
架橋剤の添加量は、ポリマーの種類や架橋剤の種類に応じて適宜、設定することができ、エラストマー組成物のエントロピー弾性係数が３．０ｋPａ／Ｋ以上となるようにポリマーを架橋させる量であればよい。例えば、過酸化物系架橋剤を用いる場合、過酸化物系架橋剤の添加量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは１～２５質量部であり、より好ましくは３～２０質量部である。また、硫黄系架橋剤を用いる場合、硫黄系架橋剤の添加量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは０．８～１０質量部であり、より好ましくは１～５質量部である。
【0018】
（他の添加剤）
エラストマー組成物は、アクチュエータ性能を損なわない範囲で、上記ポリマーおよび架橋剤以外にも、加硫促進剤、加硫促進助剤、架橋助剤、老化防止剤、酸化防止剤、および着色剤等のその他の添加剤を含んでいてもよい。
エラストマー組成物は、アクチュエータ性能を損なわない範囲で、上記ポリマーおよび架橋剤以外にも、加硫促進剤、加硫促進助剤、架橋助剤、老化防止剤、酸化防止剤、および着色剤等のその他の添加剤を含んでいてもよい。
【0019】
加硫促進剤としては、例えば、テトラメチルチウラムジスルフィド（ＴＭＴＤ）、テトラエチルチウラムジスルフィド（ＴＥＴＤ）、テトラメチルチウラムモノスルフィド（ＴＭＴＭ）等のチウラム系、ヘキサメチレンテトラミン等のアルデヒド・アンモニア系、ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）等のグアニジン系、２－メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアジルジサルファイド（ＤＭ）等のチアゾール系、Ｎ－シクロヘキシル－２－ベンゾチアジルスルフェンアマイド（ＣＢＳ）、Ｎ－ｔ－ブチル－２－ベンゾチアジルスルフェンアマイド（ＢＢＳ）等のスルフェンアミド系、ジメチルジチオカルバミン酸亜鉛（ＺｎＰＤＣ）等のジチオカルバミン酸塩系等が挙げられる。加硫促進剤の配合量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは０.１～１０質量部であり、より好ましくは１～５質量部である。
【0020】
加硫促進助剤としては、例えば、アセチル酸、プロピオン酸、ブタン酸、ステアリン酸、アクリル酸、マレイン酸等の脂肪酸、アセチル酸亜鉛、プロピオン酸亜鉛、ブタン酸亜鉛、ステアリン酸亜鉛、アクリル酸亜鉛、マレイン酸亜鉛等の脂肪酸亜鉛、酸化亜鉛等が挙げられる。加硫促進助剤の配合量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは０.１～１０質量部であり、より好ましくは１～５質量部である。
【0021】
架橋助剤としては、例えば、トリアリルイソシアヌレート（ＴＡＩＣ）、トリアリルシアヌレート（ＴＡＣ）、（ｍ－，ｐ－，ｏ－）フェニレンビスマレイミド、キノンジオキシム、１，２－ポリブタジエン、ジアリルフタレート、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリエチレンングリコールジメタクリレート等が挙げられる。架橋助剤の配合量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは０．１～２０質量部であり、より好ましくは１～１０質量部である。
【0022】
老化防止剤としては、例えば、脂肪族および芳香族のヒンダードアミン系、ヒンダードフェノール系等の化合物が挙げられる。老化防止剤の配合量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは０.１～１０質量部であり、より好ましくは０．３～５質量部である。
【0023】
酸化防止剤としては、例えば、ブチルヒドロキシトルエン（ＢＨＴ）、ブチルヒドロキシアニソール（ＢＨＡ）等が挙げられる。酸化防止剤の配合量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは０.１～１０質量部であり、より好ましくは０．３～５質量部である。
【0024】
着色剤としては、二酸化チタン、群青、ベンガラ、リトポン、鉛、カドミウム、鉄、コバルト、アルミニウム、塩酸塩、硫酸塩等の無機顔料、アゾ顔料、銅フタロシアニン顔料等が挙げられる。着色剤の配合量は、ポリマー１００質量部に対して、好ましくは０.１～１０質量部であり、より好ましくは０．３～５質量部である。
【0025】
［アクチュエータ部材］
本発明のアクチュエータ部材は、上記のエラストマー組成物を成形して得られるものであり、熱エネルギー量の変化のみで長さ方向（縦方向）に伸縮するものである。特に、本発明のアクチュエータ部材は一定の荷重を掛けた状態で熱エネルギーを与えることで、収縮することができる。
本発明のアクチュエータ部材は、上記のエラストマー組成物を成形して得られるものであり、熱エネルギー量の変化のみで長さ方向（縦方向）に伸縮するものである。特に、本発明のアクチュエータ部材は一定の荷重を掛けた状態で熱エネルギーを与えることで、収縮することができる。
【0026】
アクチュエータ部材の形状やサイズは特に限定されず、アクチュエータ素子の用途等に応じて、適宜、選択することができる。アクチュエータ部材の形状は、例えば、フィルム状、シート状、板状、または棒状であってもよい。アクチュエータ部材のサイズは、例えば、長さ１～１０００ｍｍ、好ましくは１０～５００ｍｍ、幅１～１０００ｍｍ、好ましくは５～５００ｍｍ、厚み１μｍ～１００ｍｍ、好ましくは１０μｍ～１０ｍｍで用いることが好ましい。
【0027】
［アクチュエータ素子］
本発明のアクチュエータ素子は、上記のアクチュエータ部材と、ヒーター層とを備えるものである。アクチュエータ素子は、アクチュエータ部材とヒーター層との間に、熱伝導層をさらに備えてもよい。ヒーター層が上記のアクチュエータ部材に熱エネルギーを与えることにより、アクチュエータ部材が長さ方向（縦方向）に収縮することができる。
本発明のアクチュエータ素子は、上記のアクチュエータ部材と、ヒーター層とを備えるものである。アクチュエータ素子は、アクチュエータ部材とヒーター層との間に、熱伝導層をさらに備えてもよい。ヒーター層が上記のアクチュエータ部材に熱エネルギーを与えることにより、アクチュエータ部材が長さ方向（縦方向）に収縮することができる。
【0028】
本発明の一実施形態のアクチュエータ素子の模式図を図１および２に示す。図１および２に示すアクチュエータ素子１０は、アクチュエータ部材１１と、アクチュエータ部材１１上にヒーター層１２とを備えるものである。ヒーター層１２は、アクチュエータ部材の伸縮に追従し易いように中央部分がメッシュ状に加工されている。図１には、伸長時のアクチュエータ素子を示し、図２には、収縮時のアクチュエータ素子を示す。
【0029】
本発明のアクチュエータ素子は、様々な用途に用いることができる。例えば、スマートウォッチ、時計、および万歩計等のベルト類、人工筋肉、ならびに内視鏡の駆動部分等が挙げられる。
【0030】
（ヒーター層）
ヒーター層は、アクチュエータ部材に熱エネルギーを与えることができるものであれば特に限定されないが、例えば、発熱体からなるものであり、好ましくはジュール熱を用いた抵抗発熱体からなるものである。抵抗発熱体としては、特に限定されずに従来公知の発熱体を用いることができ、例えば、銅、ニクロム（ニッケル・クロム合金）等の金属、カーボン、炭化ケイ素等の非金属、導電性高分子等が挙げられ、これらの中でも加工性や伸縮性の観点から、導電性高分子フィルムを用いることが好ましい。抵抗発熱体の形状は、特に限定されないが、アクチュエータ部材の伸縮に追従し易いように加工して用いることができる。ヒーター層は、アクチュエータ部材の全面に積層されてもよいし、一部のみに積層されてもよい。
ヒーター層は、アクチュエータ部材に熱エネルギーを与えることができるものであれば特に限定されないが、例えば、発熱体からなるものであり、好ましくはジュール熱を用いた抵抗発熱体からなるものである。抵抗発熱体としては、特に限定されずに従来公知の発熱体を用いることができ、例えば、銅、ニクロム（ニッケル・クロム合金）等の金属、カーボン、炭化ケイ素等の非金属、導電性高分子等が挙げられ、これらの中でも加工性や伸縮性の観点から、導電性高分子フィルムを用いることが好ましい。抵抗発熱体の形状は、特に限定されないが、アクチュエータ部材の伸縮に追従し易いように加工して用いることができる。ヒーター層は、アクチュエータ部材の全面に積層されてもよいし、一部のみに積層されてもよい。
【0031】
ヒーター層として用いる導電性高分子フィルムは、少なくとも導電性高分子を含むフィルムである。導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリフェニレン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリテルロフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリナフタレン、ポリアントラセン、ポリピレン、ポリアズレン、ポリフルオレン、ポリピリジン、ポリキノリン、ポリキノキサリン、ポリエチレンジオキシチオフェンおよびこれらの誘導体から選択された少なくとも１つが挙げられる。
【0032】
導電性高分子フィルムは、中性高分子や高分子電解質をさらに含んでもよい。中性高分子としては、セルロース、セロファン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ビニロン、ポリオキシメチレン、ポリグリセリン、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリビニルピロリドン、ポリビニルフェノール、ポリ２－ヒドロキシエチルメタクリレートおよびこれらの誘導体から選択される少なくとも１つが挙げられる。高分子電解質としては、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸などのポリカルボン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリ２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸、ナフィオンなどのポリスルホン酸、ポリアリルアミン、ポリジメチルプロピルアクリルアミドなどポリアミンとその四級化塩およびこれらの誘導体から選択される少なくとも１つが挙げられる。
【0033】
導電性高分子フィルムは、導電性高分子に、キャスト法、バーコート法、スピンコート法、スプレー法、電解重合法、化学的酸化重合法、溶融紡糸法、湿式紡糸法、固相押出法、エレクトロスピニング法から選択された少なくとも１つの手法を適用することで作製することができる。特に、高い電気伝導度が得られるポリ（４－スチレンスルホン酸）をドープしたポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）の導電性高分子フィルムが好適である。導電性高分子フィルムには、さらに、中性高分子としてポリグリセリンを配合することが好適である。
【0034】
（熱伝導層）
熱伝導層は、ヒーター層の熱エネルギーをアクチュエータ部材に効率的に伝える為の層である。熱伝導層は、放熱材からなる層であることが好ましい。放熱材としては、例えば、放熱グリースを用いることができる。放熱グリースとは、鉱油または合成油を基油として、これに石けん類その他の増稠剤を添加し、さらにカーボンブラック等の導電性物質を添加されたものである。合成油としては、ジエステル油、ポリオールエステル油、ポリアルキレングリコール油等が挙げられる。放熱グリースを用いることで、アクチュエータ部材とヒーター層を摺動し易くすることもできる。
熱伝導層は、ヒーター層の熱エネルギーをアクチュエータ部材に効率的に伝える為の層である。熱伝導層は、放熱材からなる層であることが好ましい。放熱材としては、例えば、放熱グリースを用いることができる。放熱グリースとは、鉱油または合成油を基油として、これに石けん類その他の増稠剤を添加し、さらにカーボンブラック等の導電性物質を添加されたものである。合成油としては、ジエステル油、ポリオールエステル油、ポリアルキレングリコール油等が挙げられる。放熱グリースを用いることで、アクチュエータ部材とヒーター層を摺動し易くすることもできる。
【実施例】
【0035】
以下に実施例および比較例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0036】
＜試験例１＞
［実施例１］
以下の各成分を、１００ｍＬニーダー（東洋精機社製ラボプラストミル）を用いて混練し、エラストマー組成物を得た。実施した混練操作の詳細は以下の（ｉ）～（ｉｉ）の通りである。
（ｉ）ミキサー混練：１２０℃に加熱した密閉式加圧ニーダーへゴムを投入し、３０ｒｐｍで１分間素練りを行った後、酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の１／２量を測り取ったものを投入し、５０ｒｐｍに回転数を上げて１分３０秒間混練を行った。さらに残りの１／２量の前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物を加えて、混練を１分３０秒間継続した。その後、ラム（フローティングウェイト）を上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに混練を１分間継続した。その後、再度ラムを上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに３分間混練して、放出した。
（ｉｉ）ロール混練（架橋系添加）：放出して十分温度が下がった後、２本ロールで上述の混練物に架橋剤を加え、混練し、エラストマー組成物を得た。
その後、得られたエラストマー組成物を金型（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１３０μｍ）に入れて、１７０℃２０分間、加熱加圧して、厚さ１３０μｍのアクチュエータ部材を得た。
・ゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：６５質量％、ジエン含有量：４．６質量％、三井化学社製、商品名：３０９２ＰＭ） １００質量部
・過酸化物系架橋剤（ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、日油社製）
７質量部
・酸化亜鉛（ハクスイテック社製、商品名：酸化亜鉛３種） ５質量部
・ステアリン酸（日本精化社製、商品名：ステアリン酸） １質量部
・老化防止剤（大内新興化学社製、商品名：ノクラック２２４）
０．５質量部
［実施例１］
以下の各成分を、１００ｍＬニーダー（東洋精機社製ラボプラストミル）を用いて混練し、エラストマー組成物を得た。実施した混練操作の詳細は以下の（ｉ）～（ｉｉ）の通りである。
（ｉ）ミキサー混練：１２０℃に加熱した密閉式加圧ニーダーへゴムを投入し、３０ｒｐｍで１分間素練りを行った後、酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の１／２量を測り取ったものを投入し、５０ｒｐｍに回転数を上げて１分３０秒間混練を行った。さらに残りの１／２量の前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物を加えて、混練を１分３０秒間継続した。その後、ラム（フローティングウェイト）を上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに混練を１分間継続した。その後、再度ラムを上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに３分間混練して、放出した。
（ｉｉ）ロール混練（架橋系添加）：放出して十分温度が下がった後、２本ロールで上述の混練物に架橋剤を加え、混練し、エラストマー組成物を得た。
その後、得られたエラストマー組成物を金型（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１３０μｍ）に入れて、１７０℃２０分間、加熱加圧して、厚さ１３０μｍのアクチュエータ部材を得た。
・ゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：６５質量％、ジエン含有量：４．６質量％、三井化学社製、商品名：３０９２ＰＭ） １００質量部
・過酸化物系架橋剤（ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、日油社製）
７質量部
・酸化亜鉛（ハクスイテック社製、商品名：酸化亜鉛３種） ５質量部
・ステアリン酸（日本精化社製、商品名：ステアリン酸） １質量部
・老化防止剤（大内新興化学社製、商品名：ノクラック２２４）
０．５質量部
【0037】
［実施例２］
過酸化物系架橋剤（ＤＣＰ）を１４質量部添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
過酸化物系架橋剤（ＤＣＰ）を１４質量部添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0038】
［実施例３］
過酸化物系架橋剤（ＤＣＰ）の添加と同時に、架橋助剤（ＴＡＩＣ、三菱化学社製）を５質量部添加した以外は、実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
過酸化物系架橋剤（ＤＣＰ）の添加と同時に、架橋助剤（ＴＡＩＣ、三菱化学社製）を５質量部添加した以外は、実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0039】
［比較例１］
過酸化物系架橋剤（ＤＣＰ）を２質量部添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
過酸化物系架橋剤（ＤＣＰ）を２質量部添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0040】
［実施例４］
過酸化物系架橋剤の代わりに硫黄系架橋剤および架橋促進剤を下記の配合量で添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
・硫黄系架橋剤（油処理硫黄、細井化学社製、商品名：ＨＫ２００－５）
１質量部
・架橋促進剤（大内新興化学社製、商品名：ノクセラーＴＯＴＮ）２質量部
・架橋促進剤（大内新興化学社製、商品名：ノクセラーＺＴＣ）
０．５質量部
・架橋促進剤（大内新興化学社製、商品名：ノクセラーＣＺ）１．５質量部
過酸化物系架橋剤の代わりに硫黄系架橋剤および架橋促進剤を下記の配合量で添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
・硫黄系架橋剤（油処理硫黄、細井化学社製、商品名：ＨＫ２００－５）
１質量部
・架橋促進剤（大内新興化学社製、商品名：ノクセラーＴＯＴＮ）２質量部
・架橋促進剤（大内新興化学社製、商品名：ノクセラーＺＴＣ）
０．５質量部
・架橋促進剤（大内新興化学社製、商品名：ノクセラーＣＺ）１．５質量部
【0041】
［実施例５］
硫黄系架橋剤および各架橋促進剤の添加量をそれぞれ２倍量に変更した以外は、実施例４と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
硫黄系架橋剤および各架橋促進剤の添加量をそれぞれ２倍量に変更した以外は、実施例４と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0042】
［比較例２］
硫黄系架橋剤および各架橋促進剤の添加量をそれぞれ１／２量に変更した以外は、実施例４と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
硫黄系架橋剤および各架橋促進剤の添加量をそれぞれ１／２量に変更した以外は、実施例４と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0043】
［比較例３］
ゴム（ＥＰＤＭ）の代わりにゴム（ＳＢＲ、日本ゼオン社製、商品名：１５０２）を１００質量部添加し、かつ、老化防止剤（ノクラック２２４）の代わりに老化防止剤（ノクラック６Ｃ）を１質量部添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
ゴム（ＥＰＤＭ）の代わりにゴム（ＳＢＲ、日本ゼオン社製、商品名：１５０２）を１００質量部添加し、かつ、老化防止剤（ノクラック２２４）の代わりに老化防止剤（ノクラック６Ｃ）を１質量部添加した以外は実施例１と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0044】
［物性評価］
実施例１～５および比較例１～３で得られたエラストマー組成物およびアクチュエータ部材の物性を下記の方法により評価した。
実施例１～５および比較例１～３で得られたエラストマー組成物およびアクチュエータ部材の物性を下記の方法により評価した。
【0045】
［熱機械分析（ＴＭＡ）］
エラストマー組成物の応力は以下の条件で熱機械分析装置（日立ハイテクサイエンス社製、型番：ＴＭＡ／ＳＳ６２００）を用いて測定を行った。測定に使用するサンプルは、上記のアクチュエータ部材を長さ２０ｍｍ、幅１ｍｍになるようカッターの刃を切り口に押し当て、上からハンマーで叩き一気に切断して作成した。作成したサンプルを、チャック間距離が１０ｍｍになるようチャックに挟み、装置にセットした。サンプルの長さ、幅、チャック間距離は工具顕微鏡（ミツトヨ社製、型番：ＴＭ－５００）を用いて測定した。
・昇温速度：２℃／ｍｉｎ
・サンプリングタイム：１ｓ
・温度範囲：２０℃～１１０℃
・引っ張りひずみ：５０％
エラストマー組成物の応力は以下の条件で熱機械分析装置（日立ハイテクサイエンス社製、型番：ＴＭＡ／ＳＳ６２００）を用いて測定を行った。測定に使用するサンプルは、上記のアクチュエータ部材を長さ２０ｍｍ、幅１ｍｍになるようカッターの刃を切り口に押し当て、上からハンマーで叩き一気に切断して作成した。作成したサンプルを、チャック間距離が１０ｍｍになるようチャックに挟み、装置にセットした。サンプルの長さ、幅、チャック間距離は工具顕微鏡（ミツトヨ社製、型番：ＴＭ－５００）を用いて測定した。
・昇温速度：２℃／ｍｉｎ
・サンプリングタイム：１ｓ
・温度範囲：２０℃～１１０℃
・引っ張りひずみ：５０％
【0046】
［エントロピー弾性係数］
エラストマー組成物のエントロピー弾性係数を以下の式により算出し、その結果を表１に示した。
エラストマー組成物を伸長したときの張力Ｆはケルビンの関係式で表され、第一項は内部エネルギーに起因するエネルギー弾性（ｆＵ）、第二項はエントロピーに起因するエントロピー弾性（ｆＳ）を表している。すなわち、エントロピー弾性は温度（Ｔ）に依存し、その傾きである（∂Ｆ／∂Ｔ）はエントロピー弾性係数として重要なパラメータとなる。
エラストマー組成物は延伸状態では昇温とともに応力が増大し、エントロピー弾性の発現が確認できる。このときの傾きがエントロピー弾性係数となる。この傾きをＥｘｃｅｌを用いて算出し、エントロピー弾性係数とした。
エラストマー組成物のエントロピー弾性係数を以下の式により算出し、その結果を表１に示した。
エラストマー組成物を伸長したときの張力Ｆはケルビンの関係式で表され、第一項は内部エネルギーに起因するエネルギー弾性（ｆＵ）、第二項はエントロピーに起因するエントロピー弾性（ｆＳ）を表している。すなわち、エントロピー弾性は温度（Ｔ）に依存し、その傾きである（∂Ｆ／∂Ｔ）はエントロピー弾性係数として重要なパラメータとなる。
【数2】
【0047】
［アクチュエータ素子の製造］
（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ－ＰＧ（ｎ＝４）溶液の調整）
ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（４－スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）水分散液（ｐＨ＝７、中和剤：アンモニア）とポリグリセリン（ＰＧ、ｎ＝４、分子量：３１０、阪本薬品工業株式会社）を４：６の割合で混合し、固形成分濃度が２質量％になるように調整した。その後、マグネチックスターラーで十分に撹拌した。
（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ－ＰＧ（ｎ＝４）溶液の調整）
ポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）：ポリ（４－スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）水分散液（ｐＨ＝７、中和剤：アンモニア）とポリグリセリン（ＰＧ、ｎ＝４、分子量：３１０、阪本薬品工業株式会社）を４：６の割合で混合し、固形成分濃度が２質量％になるように調整した。その後、マグネチックスターラーで十分に撹拌した。
【0048】
（導電性高分子フィルムの作製）
５２×７６ｍｍのスライドガラス表面をエタノールで洗浄後、調整したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ－ＰＧ溶液を１２．０ｇ滴下した。これを、水分計（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｂａｌａｎｃｅ ＭＯＣ－１２０Ｈ、島津製作所製）を用いて空気中で１６０℃１時間加熱・乾燥させた。最後に、ピンセットを用いてガラス基板上から剥がすことにより、厚さ約５０μｍの導電性高分子フィルムを得た。
５２×７６ｍｍのスライドガラス表面をエタノールで洗浄後、調整したＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ－ＰＧ溶液を１２．０ｇ滴下した。これを、水分計（Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｂａｌａｎｃｅ ＭＯＣ－１２０Ｈ、島津製作所製）を用いて空気中で１６０℃１時間加熱・乾燥させた。最後に、ピンセットを用いてガラス基板上から剥がすことにより、厚さ約５０μｍの導電性高分子フィルムを得た。
【0049】
（ＥＴＰアクチュエータ素子の製造）
まず、上記のアクチュエータ部材を５ｍｍ×２０ｍｍに切り出した。次に、上記で作製した厚さ約５０μｍの高分子フィルムを、３軸ＣＯ２レーザーマーカー（ＭＬ－Ｚ ９５５０、ＫＥＹＥＮＣＥ）を用いて、５ｍｍ×２０ｍｍ（上下５ｍｍずつ残し、間の１０ｍｍはメッシュ状）に切り出して、ヒーター層用フィルムを得た。続いて、アクチュエータ部材上に、放熱材（Ｇ－７７５、熱伝導性グリース、信越化学工業株式会社製）を薄く塗布して熱伝導層を形成し、熱伝導層上に、ヒーター層として上記で作製した導電性高分子フィルムを積層して、アクチュエータ素子を得た。
まず、上記のアクチュエータ部材を５ｍｍ×２０ｍｍに切り出した。次に、上記で作製した厚さ約５０μｍの高分子フィルムを、３軸ＣＯ２レーザーマーカー（ＭＬ－Ｚ ９５５０、ＫＥＹＥＮＣＥ）を用いて、５ｍｍ×２０ｍｍ（上下５ｍｍずつ残し、間の１０ｍｍはメッシュ状）に切り出して、ヒーター層用フィルムを得た。続いて、アクチュエータ部材上に、放熱材（Ｇ－７７５、熱伝導性グリース、信越化学工業株式会社製）を薄く塗布して熱伝導層を形成し、熱伝導層上に、ヒーター層として上記で作製した導電性高分子フィルムを積層して、アクチュエータ素子を得た。
【0050】
（アクチュエータ性能の測定）
得られたＥＴＰアクチュエータ素子（厚さ１８０μｍ×幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍ）を用いて、アクチュエータ部材の収縮率を以下の条件で測定した。アクチュエータ素子の上端および下端を金属クリップで挟み、一定荷重を吊り下げた。その結果、アクチュエータ部材は、１００％伸長した。チャックに挟む際は、白金箔を間に挟み十分に接触させるようにした。アクチュエータ素子の両端に、直流電源（ＲＥＧＵＬＡＴＥＤ ＤＣ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ、ＭＳＡＺ３６－１Ｐ１Ｍ３、日本スタビライザー工業株式会社製）を用いて直流電圧を印加して、アクチュエータ部材に熱エネルギーを加えた。その際のアクチュエータ部材の収縮状態をカメラで撮影して、画像解析によって収縮量を測定し、収縮率を算出した。収縮率とは、アクチュエータ部材に一定の荷重を掛けて１００％伸長した状態の長さ（伸長時長さ）に対する収縮量の割合（収縮量／伸長時長さ）である。収縮率の算出結果を表１に示した。
［測定条件］
・荷重：８８～１４０ｇ
・荷重による伸長：１００％
・測定温度：２５～５０℃
・モニタリング項目：電圧（Ｖ）、電流（ｍＡ）
・サンプリングタイム：１００ｍｓ
得られたＥＴＰアクチュエータ素子（厚さ１８０μｍ×幅５ｍｍ×長さ２０ｍｍ）を用いて、アクチュエータ部材の収縮率を以下の条件で測定した。アクチュエータ素子の上端および下端を金属クリップで挟み、一定荷重を吊り下げた。その結果、アクチュエータ部材は、１００％伸長した。チャックに挟む際は、白金箔を間に挟み十分に接触させるようにした。アクチュエータ素子の両端に、直流電源（ＲＥＧＵＬＡＴＥＤ ＤＣ ＰＯＷＥＲ ＳＵＰＰＬＹ、ＭＳＡＺ３６－１Ｐ１Ｍ３、日本スタビライザー工業株式会社製）を用いて直流電圧を印加して、アクチュエータ部材に熱エネルギーを加えた。その際のアクチュエータ部材の収縮状態をカメラで撮影して、画像解析によって収縮量を測定し、収縮率を算出した。収縮率とは、アクチュエータ部材に一定の荷重を掛けて１００％伸長した状態の長さ（伸長時長さ）に対する収縮量の割合（収縮量／伸長時長さ）である。収縮率の算出結果を表１に示した。
［測定条件］
・荷重：８８～１４０ｇ
・荷重による伸長：１００％
・測定温度：２５～５０℃
・モニタリング項目：電圧（Ｖ）、電流（ｍＡ）
・サンプリングタイム：１００ｍｓ
【0051】
アクチュエータ部材の仕事密度は以下の式で求めた。仕事密度の算出結果を表１に示した。なお、試験例１における仕事密度は１８０ｋＪ／ｍ３以上であることが好ましく、１９０ｋＪ／ｍ３以上であることがより好ましく、２００ｋＪ／ｍ３以上であることがさらに好ましいと言える。
・Ｗ：仕事密度（Ｊ／ｍ３）
・ｍ：荷重（ｋｇ）
・ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）
・ｈ：収縮量（ｍ）
・ＶＥＴＰ：ＥＴＰアクチュエータ部材の体積（ｍ３）
【数3】
・ｍ：荷重（ｋｇ）
・ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓ２）
・ｈ：収縮量（ｍ）
・ＶＥＴＰ：ＥＴＰアクチュエータ部材の体積（ｍ３）
【0052】
【表1】
【0053】
過酸化物系架橋剤を用いた実施例１～３、比較例１を比較すると、エントロピー弾性係数が３．０ｋＰａ／Ｋ以上（４．９ｋＰａ／Ｋ、７．３ｋＰａ／Ｋ、７．６ｋＰａ／Ｋ）の実施例１～３は、エントロピー弾性係数が２．５の比較例１に比べて、アクチュエータ性能（仕事密度）が高かった。
硫黄系架橋剤を用いた実施例４、５、比較例２を比較すると、エントロピー弾性係数が３．０ｋＰａ／Ｋ以上（３．３ｋＰａ／Ｋ、５．９ｋＰａ／Ｋ）の実施例４、５は、エントロピー弾性係数が１．８の比較例２に比べて、アクチュエータ性能（仕事密度）が高かった。
ゴムの種類が異なる実施例１および比較例３を比較すると、エチレン由来の構成単位を含むゴム（ＥＰＤＭ）を用いた実施例１は、エチレン由来の構成単位を含まないゴム（ＳＢＲ）を用いた比較例３に比べて、アクチュエータ性能（仕事密度）が高かった。
よって、本発明のアクチュエータ用エラストマー組成物を用いることで、アクチュエータ性能（仕事密度）を向上できることが判明した。
硫黄系架橋剤を用いた実施例４、５、比較例２を比較すると、エントロピー弾性係数が３．０ｋＰａ／Ｋ以上（３．３ｋＰａ／Ｋ、５．９ｋＰａ／Ｋ）の実施例４、５は、エントロピー弾性係数が１．８の比較例２に比べて、アクチュエータ性能（仕事密度）が高かった。
ゴムの種類が異なる実施例１および比較例３を比較すると、エチレン由来の構成単位を含むゴム（ＥＰＤＭ）を用いた実施例１は、エチレン由来の構成単位を含まないゴム（ＳＢＲ）を用いた比較例３に比べて、アクチュエータ性能（仕事密度）が高かった。
よって、本発明のアクチュエータ用エラストマー組成物を用いることで、アクチュエータ性能（仕事密度）を向上できることが判明した。
【0054】
＜試験例２＞
［実施例６］
以下の各成分を、１００ｍＬニーダー（東洋精機社製ラボプラストミル）を用いて混練し、エラストマー組成物を得た。実施した混練操作の詳細は以下の（ｉ）～（ｉｉ）の通りである。
（ｉ）ミキサー混練：１２０℃に加熱した密閉式加圧ニーダーへゴムを投入し、３０ｒｐｍで１分間素練りを行った後、酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の１／２量を測り取ったものを投入し、５０ｒｐｍに回転数を上げて１分３０秒間混練を行った。さらに残りの１／２量の前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物を加えて、混練を１分３０秒間継続した。その後、ラム（フローティングウェイト）を上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに混練を１分間継続した。その後、再度ラムを上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに３分間混練して、放出した。
（ｉｉ）ロール混練（架橋系添加）：放出して十分温度が下がった後、２本ロールで上述の混練物に架橋剤を加え、混練し、エラストマー組成物を得た。
その後、得られたエラストマー組成物を金型（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１３０μｍ）に入れて、１７０℃２０分間、加熱加圧して、厚さ１３０μｍのアクチュエータ部材を得た。
・ゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：４５質量％、ジエン含有量：７．６質量％、三井化学社製、商品名：４０４５Ｍ） １００質量部
・過酸化物系架橋剤（ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、日油社製）
８質量部
・酸化亜鉛（ハクスイテック社製、商品名：酸化亜鉛３種） ５質量部
・ステアリン酸（日本精化社製、商品名：ステアリン酸） １質量部
・老化防止剤（大内新興化学社製、商品名：ノクラック２２４）
０．５質量部
［実施例６］
以下の各成分を、１００ｍＬニーダー（東洋精機社製ラボプラストミル）を用いて混練し、エラストマー組成物を得た。実施した混練操作の詳細は以下の（ｉ）～（ｉｉ）の通りである。
（ｉ）ミキサー混練：１２０℃に加熱した密閉式加圧ニーダーへゴムを投入し、３０ｒｐｍで１分間素練りを行った後、酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の１／２量を測り取ったものを投入し、５０ｒｐｍに回転数を上げて１分３０秒間混練を行った。さらに残りの１／２量の前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物を加えて、混練を１分３０秒間継続した。その後、ラム（フローティングウェイト）を上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに混練を１分間継続した。その後、再度ラムを上げて周りについた前記酸化亜鉛、ステアリン酸、および老化防止剤の混合物の粉体を、はけを用いて混練物に投入し、さらに３分間混練して、放出した。
（ｉｉ）ロール混練（架橋系添加）：放出して十分温度が下がった後、２本ロールで上述の混練物に架橋剤を加え、混練し、エラストマー組成物を得た。
その後、得られたエラストマー組成物を金型（５０ｍｍ×５０ｍｍ×１３０μｍ）に入れて、１７０℃２０分間、加熱加圧して、厚さ１３０μｍのアクチュエータ部材を得た。
・ゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：４５質量％、ジエン含有量：７．６質量％、三井化学社製、商品名：４０４５Ｍ） １００質量部
・過酸化物系架橋剤（ジクミルパーオキサイド（ＤＣＰ）、日油社製）
８質量部
・酸化亜鉛（ハクスイテック社製、商品名：酸化亜鉛３種） ５質量部
・ステアリン酸（日本精化社製、商品名：ステアリン酸） １質量部
・老化防止剤（大内新興化学社製、商品名：ノクラック２２４）
０．５質量部
【0055】
［実施例７］
ゴム（ＥＰＤＭ）の代わりにゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：６５質量％、ジエン含有量：４．６質量％、三井化学社製、商品名：３０９２ＰＭ）を１００質量部添加した以外は実施例６と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
ゴム（ＥＰＤＭ）の代わりにゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：６５質量％、ジエン含有量：４．６質量％、三井化学社製、商品名：３０９２ＰＭ）を１００質量部添加した以外は実施例６と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0056】
［実施例８］
ゴム（ＥＰＤＭ）の代わりにゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：７２質量％、ジエン含有量：３．６質量％、三井化学社製、商品名：Ｘ－３０１２Ｐ）を１００質量部添加した以外は実施例６と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
ゴム（ＥＰＤＭ）の代わりにゴム（ＥＰＤＭ、エチレン含有量：７２質量％、ジエン含有量：３．６質量％、三井化学社製、商品名：Ｘ－３０１２Ｐ）を１００質量部添加した以外は実施例６と同様にして、エラストマー組成物およびアクチュエータ部材を得た。
【0057】
［物性評価］
実施例６～８で得られたエラストマー組成物およびアクチュエータ部材の物性を下記の方法により評価した。
実施例６～８で得られたエラストマー組成物およびアクチュエータ部材の物性を下記の方法により評価した。
【0058】
［エントロピー弾性係数］
エラストマー組成物のエントロピー弾性係数を試験例１と同様の方法で算出した。
エラストマー組成物のエントロピー弾性係数を試験例１と同様の方法で算出した。
【0059】
（アクチュエータ性能の測定）
上記のアクチュエータ部材を５ｍｍ×４０ｍｍに切り出して、試験片（厚み１３０μｍ×幅５ｍｍ×長さ４０ｍｍ）とした。得られた試験片を上下３ｍｍづつダブルクリップで掴んだのち下側に８２ｇの重りをぶら下げた。次に、試験片をドライヤーで２５℃の温度に５秒間加温した後、室温（１５℃）にて１５秒間放冷する操作を繰り返した。この操作を４回繰り返し、４回目の放冷後の試験片長さ（基準長）を測定し、次いで５回目の２５℃加温時の試験片長さ（収縮長）を測定した。得られた基準長と収縮長から、下式により収縮率を算出した。収縮率の算出結果を表２に示した。
収縮率（％）＝（基準長－収縮長）／基準長×１００
上記のアクチュエータ部材を５ｍｍ×４０ｍｍに切り出して、試験片（厚み１３０μｍ×幅５ｍｍ×長さ４０ｍｍ）とした。得られた試験片を上下３ｍｍづつダブルクリップで掴んだのち下側に８２ｇの重りをぶら下げた。次に、試験片をドライヤーで２５℃の温度に５秒間加温した後、室温（１５℃）にて１５秒間放冷する操作を繰り返した。この操作を４回繰り返し、４回目の放冷後の試験片長さ（基準長）を測定し、次いで５回目の２５℃加温時の試験片長さ（収縮長）を測定した。得られた基準長と収縮長から、下式により収縮率を算出した。収縮率の算出結果を表２に示した。
収縮率（％）＝（基準長－収縮長）／基準長×１００
【0060】
続いて、アクチュエータ部材の仕事密度を試験例１と同様の方法で算出した。なお、試験例２における仕事密度は５０ｋＪ／ｍ３以上であることが好ましく、１００ｋＪ／ｍ３以上であることがより好ましく、１８０ｋＪ／ｍ３以上であることがさらに好ましく、２００ｋＪ／ｍ３以上であることがさらにより好ましいと言える。
【0061】
【表2】
【0062】
実施例６～８において、エチレン含有量が４５質量％以上であるＥＰＤＭを用いたアクチュエータ部材は、熱エネルギー量の変化によって高い収縮率が得られた。特に、ＥＰＤＭ中のエチレン含有量を５０質量％以上に調節することで、アクチュエータ部材は、熱エネルギー量の変化によって顕著に高い収縮率が得られ、アクチュエータ性能（仕事密度）が高かった。
【符号の説明】
【0063】
１０ アクチュエータ素子
１１ アクチュエータ部材
１２ ヒーター層
１１ アクチュエータ部材
１２ ヒーター層
【図1】
【図2】