上的正方向上（电极层12B- 侦。变形的情形中，在高分子层11中，电极层12B-侧压缩且电极层12A-侧伸长。之后， 因为阳离子在其中阳离子被溶剂化有极性溶剂的状态下移动到内部压力较低的电极层12A 一侧，所W阳离子在电极层12B-侧处于稀疏状态，而在电极层12A-侧处于密集状态。因 此，在该情形中，在聚合物元件10中产生了电压V，其中电极层12A-侧上的电位高于电极 层12B-侧上的电位。换句话说，在该情形中，如图4B的括号中的箭头"-V"所示，在与电 极层12A和12B连接的电压功能部9(在该情形中为电压表）中检测到负极性电压（-V)。
[0099] 相反，在其中聚合物元件10在Z轴上的负方向上（电极层12A-侧）变形的情形 中，在高分子层11中，电极层12A-侧压缩且电极层12B-侧伸长。之后，因为阳离子在 溶剂化有极性溶剂的状态下移动到内部压力较低的电极层12B-侧，所W阳离子在电极层 12A-侧处于稀疏状态，而在电极层12B-侧处于密集状态。因此，在该情形中，在聚合物元 件10中产生了电压V，其中电极层12B-侧上的电位高于电极层12A-侧上的电位。换句 话说，在该情形中，在与电极层12A和12B连接的电压功能部9(电压表）中检测到正极性 电压（+V)。
[0100] 接下来，将描述使用包含液体形式的阳离子的离子液体作为离子物质的情形。
[0101] 在该情形中，首先，当聚合物元件10没有直线运动或旋转运动且没有产生加速度 和角加速度时，聚合物元件10具有平面形式而没有变形（弯曲）（图4A)。因此，因为离子 液体基本均匀分散在高分子层11中，所W在电极层12A和12B之间不产生电位差，聚合物 元件10中检测到的电压为〇(零）V。
[0102] 另一方面，当聚合物元件10自身产生加速度或角加速度时，例如产生直线运动或 旋转运动时，因为由此导致的力被施加给聚合物元件10,所W聚合物元件10变形（弯曲） (图 4B)。
[0103] 例如，如图4B中所示，在其中聚合物元件10在Z轴上的正方向上（电极层12B 一侧）变形的情形中，在高分子层11中，电极层12B-侧压缩且电极层12A-侧伸长。之 后，在其中高分子层11为阳离子交换膜的情形中，离子液体中的阳离子在所述膜中移动并 移动到内部压力较低的电极层12A-侧。另一方面，阴离子由于高分子层11的官能团的干 扰而没有移动。因此，在该情形中，在聚合物元件10中产生了电压V，其中电极层12A-侧 上的电位高于电极层12B-侧上的电位。换句话说，在该情形中，如图4B的括号中的箭头 "-V"所示，在与电极层12A和12B连接的电压功能部9(在该情形中为电压表）中检测到负 极性电压（-V)。
[0104] 相反，在其中聚合物元件10在Z轴上的负方向上（电极层12A-侧）变形的情形 中，在高分子层11中，电极层12A-侧压缩且电极层12B-侧伸长。之后，与上述相同的原 因，离子液体中的阳离子移动到内部压力较低的电极层12B-侧。因此，在该情形中，在聚 合物元件10中产生了电压V，其中电极层12B-侧上的电位高于电极层12A-侧上的电位。 换句话说，在该情形中，在与电极层12A和12B连接的电压功能部9(电压表）中检测到正 极性电压（+V)。
[0105] C.用作双电层电容器时的操作
[0106] 此外，本实施方式的聚合物元件10还用作双电层电容器。当在电极层12A和12B 之间施加预定电压时，浸溃在高分子层11中的离子物质移动并分布在电极层12A和12B的 表面上。由此，形成了双电层且在该部分中存储电荷，结果，该双电层用作双电层电容器。
[0107] D.电极层12A和12B中包含的多孔碳材料121的操作
[0108] 在此，将描述本实施方式的聚合物元件10的电极层12A和12B中包含的多孔碳材 料121的操作。
[0109] 图5示意性地显示了根据比较例的多孔碳材料121的剖面构造。在多孔碳材料 121中，在粒子1121P的表面中设置有多个微孔1121B。离子被吸附到微孔1121B而不穿过 微孔。随着微孔1121B的数量增加，被吸附的离子量增加。因此，在电极层中使用多孔碳材 料1121的聚合物元件的移位量较大。然而，在多孔碳材料1121中，因为粒子1121P表面上 的开口 1121MB的宽度100WB较窄，所W离子不容易进入微孔1121B。因此，离子的移动为律 速阶段（rate-determinationst巧），每单位时间的聚合物元件的移位量较小。
[0110] 与此相反，在聚合物元件10中，电极层12A和12B的多孔碳材料121具有分级的 多孔结构。由此，如图6中所示，离子111 (阳离子或阴离子）首先从较大开口 121M进入 大孔121A，然后经由开口 121MB移动到介孔121B，并依次经由开口 121MC从介孔121B移动 到微孔121C。离子111容易进入较大开口 121MA，进入大孔121A的离子111经由介孔121B 充分到达微孔121C。因此，在包含多孔碳材料121的电极层12A和12B中，大量的离子111 被吸附到微孔121C，该些离子的移动没有被干扰。因而，每单位时间的移位量较大。
[0111] 除在电极层中包含多孔碳材料1121(图5)的聚合物元件100AU00B和100C的振 幅之外，图7显示了聚合物元件10的振幅。将Ketjenblack(注册商标）用于聚合物元件 100A的多孔碳材料1121，将彼此类型不同的介孔碳用于聚合物元件100B和100C的多孔碳 材料1121。当聚合物元件100A的振幅设为1时，虽然聚合物元件100B和100C的振幅大致 为与其相同，但聚合物元件10的振幅为其2. 9倍之多。如此，由于离子111容易移动，可确 认每单位时间的移位量增加，振幅增加。
[0112] 如上所述，在本实施方式中，因为电极层12A和12B包含具有分级的多孔结构的多 孔碳材料121，所W可提高离子111的移动速度。因而，可改善聚合物元件10的特性，如振 幅和产生的力。
[0113] 下面将描述上述实施方式的变形例和其他实施方式；然而，相同的参考标记用于 与上述实施方式中相同的组件，并将适当省略其重复描述。
[0114] 变形例
[0115] 图8显示了根据变形例的聚合物元件（聚合物元件10A)的剖面构造。在图8所 示的聚合物元件10A中，在电极层12A的远离高分子层11的表面上设置有低电阻层13A， W及在电极层12B的远离高分子层11的表面上设置有低电阻层13B。低电阻层13A和13B 由具有比电极层12A和12B的组分材料低的电阻的材料构成。除了该一点之外，聚合物元 件10A具有与上述第一个实施方式的聚合物元件10相同的构造，且其操作和效果也相同。
[0116] 聚合物元件10A顺序具有低电阻层13A、电极层12A、高分子层11、电极层12B和 低电阻层13B。通过W该种方式在电极层12A和12B上层叠低电阻层13A和13B，抑制了电 极层12A和12B的电阻增加，并获得了高级别特性。低电阻层13A和13B的组分材料的例 子包括金属材料、金属氧化物、导电性碳材料、导电性高分子材料等。金属材料的例子包括 金（Au)、银（Ag)、销（Pt)、侣（A1)、镶肌）等。导电性碳材料的例子包括碳纳米管、碳纳米 线、碳纤维、石墨、Jetjenblack(注册商标）、碳黑等。导电性高分子材料的例子包括聚苯 胺、聚己诀、聚唾吩、聚化咯等。金属氧化物的例子包括基于氧化铜的化合物、基于氧化锋的 化合物等。基于氧化铜的化合物例如是氧化铜锡（ITO)等，基于氧化锋的化合物例如是氧 化铜锋（IZO)、渗杂侣的氧化锋（AZO)、渗杂嫁的氧化锋（GZO)等。低电阻层13A和13B的 厚度是任意的；然而，优选的是该厚度不影响聚合物元件10A的移位。由金属材料构成的低 电阻层13A和13B的厚度例如为50nmW下。优选的是，低电阻层13A和13B为连续膜，从 而电极层12A和12B的电位均匀。用于形成该种低电阻层13A和13B的方法的例子包括电 锻法、气相沉积法、瓣射法等。低电阻层13A和13B可提前成膜在一基板上并从所述基板转 移到电极层12A和12B。
[0117] 第二个实施方式
[0118] 图9显示了根据本发明第二个实施方式的聚合物元件（聚合物元件20)的剖面构 造。除了在高分子材料中的分级的多孔结构的多孔碳材料（图2中的多孔碳材料121)之 夕F，聚合物元件20的电极层（电极层22A和22B)还包含金属氧化物。除了该一点，聚合物 元件20具有与上述实施方式的聚合物元件10相同的构造，且其操作和效果也相同。
[0119] 电极层22A和22B中包含的金属氧化物可W是其中可能发生氧化还原的金属氧化 物；然而，优选过渡金属的氧化物。例如，优选的是，在电极层22A和22B中包含氧化钉、氧 化银、氧化铺、氧化铁、氧化粗等。在上述材料之中，优选的是，电极层22A和22B中包含氧 化钉、氧化银或氧化铺。电极层22A和22B中包含的金属氧化物可W是除过渡金属之外的 其他金属氧化物，例如氧化锋。电极层22A和22B可包含水和金属氧化物。除高分子材料 夕F，在电极层22A和22B中例如W5%到30%重量比（金属氧化物/金属氧化物+多孔碳 材料）包含金属氧化物。
[0120] 如图10和图11中所示，可分离地设置包含多孔碳材料的碳层221A和221BW及 包含金属氧化物的金属氧化物层222A和222B。碳层221A和221BW及金属氧化物层222A 和222B可在高分子层11和电极层22A和22B的层叠方向狂方向）上重叠（图10)，并可 在电极层22A和22B的面内狂Y平面）方向上并排（图11)。
[0121] 在电极层22A和22B中包含金属氧化物（或金属氧化物层222A和222B)的聚合 物元件20中，由金属氧化物的氧化还原反应产生的离子（下面将描述的图13中的第二阳 离子22P和第二阴离子22M)被化学地吸附在电极层22A和22B内部的界面附近，聚合物元 件20的容量增加。下面将对此进行描述。
[0122] 图12示意性显示了聚合物元件10的电极层12A和12B之间的界面的状态。例如， 当在电极层12A和12B之间施加预定驱动电压，W致电极层12A为负电位，电极层12B为正 电位时，高分子层11的阳离子（第一阳离子11巧移动到电极层12A-侧，阴离子（第一阴 离子IIM)移动到电极层12B-侧。通过第一阳离子IIP和第一阴离子IIM被物理地吸附 到电极层12A和12B的多孔碳材料121 (图2)的微孔121C，聚合物元件10进行操作。就是 说，在聚合物元件10中，通过在电极层12A和12B之间的界面中形成的双电层来执行操作。 因此，通过增加电极层12A和12B中包含的多孔碳材料121的量，聚合物元件10的容量增 加，可提高移位量。
[012引然而，当多孔碳材料121的量增加时，存在湿度依赖性增加且聚合物元件10的特 性劣化的问题。此外，电极层12A和12B与高分子层11之间的附着性降低，容易产生裂纹， 且在电极层12A和12B中容易产生剥离等。而且，电极层12A和12B的电阻增加。由于该 原因，在聚合物元件10中，很难增加其容量。
[0124] 与此相对，在聚合物元件20中，因为电极层22A和22B包含金属氧化物，所W金属 氧化物通过由下述反应式（1)或反应式（2)所示的氧化还原反应产生离子（MTT)。在此， 反应式（1)和（2)中的M表示金属氧化物。
[0125]
[0127] 如图13中所示，在聚合物元件20中，通过金属氧化物的氧化还原反应产生的阳离 子（第二阳离子22巧和阴离子（第二阴离子22M)被化学地吸附在电极层22A和22B内部 的界面附近。就是说，在聚合物元件20中，除了与上述聚合物元件10相同的双电层之外， 还形成了由金属氧化物导致的伪双层。由此，与聚合物元件10相比，可增加聚合物元件20 的容量。
[0128] 图14使用聚合物元件10作为参考显示了聚合物元件20的振幅。在聚合物元件 20中，振幅提高至聚合物元件10的2. 1倍。由此，可确信在聚合物元件20中容量增加且聚 合物元件20的移位量进一步提高。
[0129] 图15使用聚合物元件10作为参考显示了聚合物元件20的最大速度。在聚合物 元件20中，最大速度提高至聚合物元件10的1. 4倍。如此，还可提高聚合物元件20中的