(57)【要約】  炭素繊維とエーテル系エラストマで構成される複合体において、炭素繊維が集合して凝集塊となっているものであり、凝集塊が複合体中に分散して凝集塊が複合体の断面観察で島状に見える海島構造を持ち、それぞれの凝集塊から延びている炭素繊維と隣接する凝集塊から延びている炭素繊維同士が接触して繋がって分散し、炭素繊維の含有量が１．０質量％〜１５質量％である伸縮性複合体により、未延伸から３００％程度の伸び変化において、一定の導電性を保つ。
2014178207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維とエーテル系エラストマで構成される複合体において、
前記炭素繊維が集合して凝集塊となっているものであり、
前記凝集塊が複合体中に分散して当該凝集塊が複合体の断面観察で島状に見える海島構造を持ち、それぞれの当該凝集塊から延びている炭素繊維と隣接する凝集塊から延びている炭素繊維同士が接触して繋がって分散し、
前記炭素繊維の含有量が１．０質量％〜１５質量％である
ことを特徴とする伸縮性複合体。
【請求項２】
前記凝集塊は、数平均繊維径が０．４ｎｍ〜１００ｎｍの前記炭素繊維が集合したものであり、且つ当該凝集塊の大きさが０．２μｍ〜１０μｍの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性複合体。
【請求項３】
未延伸時の電気伝導度が少なくとも１×１０−２Ｓ／ｃｍであり、２００％延伸時の電気伝導度が、未延伸時の電気伝導度を１として０．１以上であり、さらに、延伸後の収縮によってもその電気伝導度が０．６以上であって、これを３回繰り返しても延伸時・収縮時の電気伝導度がこの範囲内で維持していることを特徴とする請求項１または２に記載の伸縮性複合体。
【請求項４】
前記炭素繊維が、気相法により製造される炭素繊維であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の伸縮性複合体。
【請求項５】
前記エーテル系エラストマが、エピクロルヒドリンゴムであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の伸縮性複合体。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の伸縮性複合体および分散媒を含むことを特徴とする伸縮性複合体ペースト。
【請求項７】
炭素繊維を、分散媒を介して超音波ホモジナイザにて分散処理して炭素繊維分散液を得る工程と、
前工程で得られた前記炭素繊維分散液に前記エーテル系エラストマまたは分散媒で希釈された当該エーテル系エラストマを混合して分散処理する工程と、
次いで前記分散媒を除去する分散媒濃度調整工程と、
を有することを特徴とする請求項６に記載の伸縮性複合体ペーストの製造方法。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の伸縮性複合体からなることを特徴とする伸縮性電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮性複合体、伸縮性複合体ペーストおよびその製造方法並びに伸縮性電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の電子デバイスの軽量化、フレキシブル化の傾向があり、伸縮性導電体の利用が注目されている。これらの電子デバイスに必須な電極として、例えば、特許文献１には、熱可塑性エラストマにカーボンナノファイバを混合した伸縮可能な柔軟電極が報告されている。また特許文献２には、中心部位から三次元的に炭素繊維が延びているカーボンナノチューブをエラストマに配合することにより伸長時の導電性を改善した伸縮性電極が報告されている。特許文献３および４には、特定のエラストマに微細な炭素繊維を混合することにより、柔軟性を改善した電極が報告されている。特許文献５には、７倍の長さに延伸できる導電性塗料が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２７００１号公報
【特許文献２】特開２００８−１９８４２５号公報
【特許文献３】特開２００９−４６５６１号公報
【特許文献４】特開２００９−４６５６２号公報
【特許文献５】特開平０９−２８２９３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伸縮性複合体を利用した発電デバイス、センサ、アクチュエータ等の電子デバイスには、単なる屈曲だけではなく「柔軟な伸縮性」を有するエネルギー変換デバイスとしての特性が要求されている。また、エネルギー変換の効率化や精密制御には、柔軟なデバイスの動きに伴う電極の導電性を正確に把握し、制御することが必要とされる。
しかし、従来の伸縮性複合体は、導電性材料の配合量を増加するほど導電性が高まるものの、反面、柔軟性が低下し、高伸長と導電性の両立が難しいという問題がある。特に、これまで報告されている伸縮性複合体では、延伸することにより導電性が大きく低下するため、応用範囲が限られるという問題がある。
本発明の目的は、未延伸から３００％程度の伸び変化において、一定の導電性が保たれ、さらに、繰り返しの伸縮変化においても一定の導電性が保たれサイクル特性に優れた伸縮性複合体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、炭素繊維とエーテル系エラストマで構成される複合体において、前記炭素繊維が集合して凝集塊となっているものであり、前記凝集塊が複合体中に分散して当該凝集塊が複合体の断面観察で島状に見える海島構造を持ち、それぞれの当該凝集塊から延びている炭素繊維と隣接する凝集塊から延びている炭素繊維同士が接触して繋がって分散し、前記炭素繊維の含有量が１．０質量％〜１５質量％であることを特徴とする伸縮性複合体が提供される。
ここで、前記凝集塊は、数平均繊維径が０．４ｎｍ〜１００ｎｍの前記炭素繊維が集合したものであり、且つ当該凝集塊の大きさが０．２μｍ〜１０μｍの範囲であることが好ましく、さらに、０．２μｍ〜５μｍの範囲であることがより好ましい。
未延伸時の電気伝導度が少なくとも１×１０−２Ｓ／ｃｍであり、２００％延伸時の電気伝導度が、未延伸時の電気伝導度を１として０．１以上であり、さらに、延伸後の収縮によってもその電気伝導度が０．６以上であって、これを３回繰り返しても延伸時・収縮時の電気伝導度がこの範囲内で維持していることが好ましい。
前記炭素繊維が、気相法により製造される炭素繊維であることが好ましい。
前記エーテル系エラストマが、エピクロルヒドリンゴムであることが好ましい。【０００６】
次に、本発明によれば、上述した伸縮性複合体および分散媒を含むことを特徴とする伸縮性複合体ペーストが提供される。【０００７】
また、炭素繊維を、分散媒を介して超音波ホモジナイザにて分散処理して炭素繊維分散液を得る工程と、前工程で得られた前記炭素繊維分散液に前記エーテル系エラストマまたは分散媒で希釈された当該エーテル系エラストマを混合して分散処理する工程と、次いで、前記分散媒を除去する分散媒濃度調整工程と、を有することを特徴とする伸縮性複合体ペーストの製造方法が提供される。【０００８】
さらに、本発明によれば、前述した伸縮性複合体からなることを特徴とする伸縮性電極が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る伸縮性複合体は、未伸長から３００％程度の伸び変化において、一定の導電性が保たれる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】炭素繊維の含有量と伸縮性複合体の電気伝導度との関係を示す図である。
【図２】炭素繊維の含有量が異なる伸縮性複合体の延伸による電気伝導度への影響を示す図である。
【図３】第１の分散処理時間と伸縮性複合体の電気伝導度の関係を示す図である。
【図４】炭素繊維２質量％を含有する伸縮性複合体の第１の分散処理時間の影響を延伸率と電気伝導度との関係で示す図である。
【図５】炭素繊維７質量％を含有する伸縮性複合体の第１の分散処理時間の影響を延伸率と電気伝導度との関係で示す図である。
【図６】炭素繊維（ＣＦ）とエラストマ（エピクロルヒドリンゴム（Ｔ３１０８））との組成比（ＣＦ／エラストマ）に対する伸縮性電極の電気伝導度を示す図である。
【図７】炭素繊維７質量％を含有する伸縮性複合体の延伸率に対する電気伝導度との関係を示す図である。
【図８】炭素繊維１０質量％を含有する伸縮性複合体の延伸／収縮を繰り返したときの電気伝導度Ｓ／ｃｍの測定結果を示す図である。
【図９】２段階の分散工程を経る溶液法にて調製した伸縮性複合体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の２０,０００倍の写真である。
【図１０】炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘとエピクロルヒドリンゴムを機械的に混練（機械練り）した後、溶媒によりゴム成分を抽出除去した状態の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の１０,０００倍の写真である。
【図１１】（エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）／ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ）系において、および実施例１のエピクロルヒドリンゴムの代わりにＳＭＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍａｌａｙｓｉａｎ  Ｒｕｂｂｅｒ）ＣＶ−６０の天然ゴムを用いた（天然ゴム（ＮＲ）／ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ）系において、延伸率（％）と電気伝導度（Ｓ／ｃｍ）との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することが出来る。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、本発明を限定するものではない。
【００１２】
＜伸縮性複合体＞
（エーテル系エラストマ成分）
本実施の形態で使用するエーテル系エラストマ成分としては、例えば、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム（ＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム（ＧＥＣＯ）、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド共重合ゴム、エピクロルヒドリン−プロピレンオキサイド−アリルグリシジルエーテル共重合ゴム等が挙げられる。これらは単独で用いても複数を混合して用いてもよい。これらの中でも、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ）、エピクロルヒドリン−エチレンオキサイド共重合ゴム（ＥＣＯ）が好ましい。
【００１３】
尚、本発明が奏する効果を損なわない範囲で、天然ゴム（ＮＲ）、他の合成ゴムをエーテル系エラストマ成分と併せて使用することができる。合成ゴムの具体例としては、例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の共役ジエン系ゴム；エチレン−プロピレンゴム（ＥＰＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等のオレフィン系ゴム；アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、水素化アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＨＮＢＲ）等のニトリル系ゴム；クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロルスルフォン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、フッ素ゴム等のハロゲン系ゴム；アクリルゴム（ＡＲ）、ウレタンゴム、シリコーンゴム、多硫化ゴム等が挙げられる。使用範囲は以下に限られるものではないが、通常、エラストマの量に対し５０質量％以下である。
【００１４】
（炭素繊維）
本実施の形態で使用する炭素繊維は、通常、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、グラファイトウィスカー、フィラメンタスカーボン、グラファイトファイバ、極細炭素チューブ、カーボンチューブ、カーボンフィブリル、カーボンマイクロチューブ、カーボンナノファイバ等と呼ばれているものが含まれる。これら炭素繊維のうち、カーボンナノチューブと呼ばれるものは、単層のもの（シングルウォールナノチューブ（ＳＷＣＮＴ））と多層のもの（マルチウォールナノチューブ（ＭＷＣＮＴ））とに大別でき、いずれの形態でも凝集塊を形成できるものであれば用いることができるが、本実施の形態においては多層カーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）を用いることが好ましい。
【００１５】
これらの炭素繊維は、数平均繊維径が０．４ｎｍ〜１００ｎｍのものが好ましく、より好ましくは数平均繊維径が３ｎｍ〜８０ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは数平均繊維径が５ｎｍ〜２０ｎｍの範囲である。
炭素繊維の数平均繊維長は、０．５μｍ〜２０μｍが好ましく、より好ましくは数平均繊維長が１μｍ〜１０μｍの範囲である。
尚、炭素繊維の数平均繊維径および数平均繊維長は、炭素繊維を走査型電子顕微鏡で観察した１００本程度の炭素繊維の繊維径および繊維長をそれぞれ数平均することによって求める。このような炭素繊維は、例えば、気相法炭素繊維であるＶＧＣＦ（登録商標）（昭和電工株式会社製）を挙げることができる。
【００１６】
（炭素繊維の含有量）
本実施の形態では、伸縮性複合体における炭素繊維の含有量の範囲は、１．０質量％〜１５質量％であり、好ましくは、１．５質量％〜１０質量％であり、さらに好ましくは、２．０質量％〜７．０質量％である。ここで、エーテル系エラストマ成分を含む伸縮性複合体総量が１００質量％となる。炭素繊維の含有量を上記の範囲とすることにより、導電性が高く、伸縮性、柔軟性に富む伸縮性複合体を得ることができる。
【００１７】
図１は、炭素繊維の含有量と未延伸の伸縮性複合体の電気伝導度との関係を示す図である。図１は、エラストマ成分としてエピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン株式会社製：Ｈｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０８）を用い、炭素繊維として気相法炭素繊維（昭和電工株式会社製商品名ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ：数平均繊維径１０ｎｍ〜１５ｎｍ）を用いている。図１中の横軸は、炭素繊維の含有量（単位：質量％）を示している。
ここで、本実施の形態では、縦軸の電気伝導度（単位：Ｓ／ｃｍ）は、予め炭素繊維を分散させた分散媒中にエラストマ成分を溶解した伸縮性複合体ペーストを調製し、この伸縮性複合体ペーストをフッ素樹脂製シート上に短冊状に塗布した後に乾燥して分散媒を除去、調製した伸縮性電極について測定している。
【００１８】
電気伝導度を測定するその手順は以下の通りである。すなわち、予め短冊状に形を整えた伸縮性複合体の主面に、前記短冊の長さ方向に所定の間隔をあけ、前記短冊の幅方向に、所定の幅および長さで銀ペーストを塗布する。次いで、銀ペーストを常温で３０分間乾燥した後、１２０℃で３０分間乾燥させる。そして、銀ペースト間の電気抵抗値を測定し、伸縮性複合体の厚み、幅、銀ペースト間隔から電気伝導度を求める。
【００１９】
図１に示すように、炭素繊維含有量が１質量％以上において電気伝導度が増大し、１×１０−２Ｓ／ｃｍ程度となる。さらに、好ましくは、炭素繊維の含有量が２質量％以上において、電気伝導度が、１×１０−１Ｓ／ｃｍ以上に増大することが分かる。
これは、炭素繊維の含有量が１質量％以上において、エーテル系エラストマ成分中の炭素繊維の凝集塊から延びる炭素繊維同士が接触し始め、導電ネットワークが形成されると考えられる。
【００２０】
（炭素繊維の分散状態）
本実施の形態では、伸縮性複合体における炭素繊維は集合した凝集塊としてエーテル系エラストマ中に不均一に分散している。凝集塊の大きさは、通常、０．２μｍ〜１０μｍの範囲である。凝集塊の存在は伸縮性複合体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真による断面観察や、伸縮性複合体から、溶媒を用いてゴム成分を抽出除去した状態の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真により確認できる。それぞれの凝集塊から延びる炭素繊維は、隣接する凝集塊から延びる炭素繊維と接触し繋がった状態で分散している。
【００２１】
＜伸縮性複合体の製造方法＞
本実施の形態が適用される伸縮性複合体は、好ましくは、２段階の分散工程を経る溶液法にて調製する。このような製造方法を採用することにより、エーテル系エラストマ成分と混合した炭素繊維を好ましい分散状態にすることができ、２００％以上まで延伸しても、電気伝導度が低下しない伸縮性複合体を得ることができる。
【００２２】
（第１の分散工程）
先ず、炭素繊維（好ましくは数平均繊維径０．４ｎｍ〜１００ｎｍ）を、後工程で混合するエーテル系エラストマ成分を溶解することが可能な分散媒中に分散させ、炭素繊維分散液を調製する。分散媒は、エーテル系エラストマ成分が溶解可能であれば特に限定されない。例えば、ベンゼン、トルエン等の芳香族化合物；ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン等のエーテル化合物；アセトン、メチル−エチルケトン等のケトン化合物；さらに、ｎ−酢酸ブチル等が挙げられる。また必要に応じて適宜添加剤を加えることができる。
【００２３】
炭素繊維と分散媒との割合は特に限定されない。本実施の形態では、通常、分散媒１００質量部に対し、炭素繊維０．０１質量部〜０．０７質量部の範囲で添加する。炭素繊維を分散媒中に分散させる方法は特に限定されない。本実施の形態では、例えば、超音波ホモジナイザが挙げられる。
第１の分散工程における超音波ホモジナイザ（ヒールッシャー  ＵＰ４００Ｓ）の出力は、本実施の形態では、通常９０Ｗ〜２５０Ｗであり、分散処理時間は、本実施の形態では、通常、３分間〜６０分間、好ましくは１５分間〜６０分間である。
【００２４】
（第２の分散工程）
次に、第１の分散工程により炭素繊維を分散させた炭素繊維分散液と、エーテル系エラストマ成分とを混合し、分散媒中にエーテル系エラストマ成分及び炭素繊維を溶解・分散させた伸縮性複合体ペーストを調製する。
エーテル系エラストマ成分の混合量は特に限定されない。本実施の形態では、予め分散媒中に分散させた炭素繊維が最終的に得られる伸縮性複合体における含有量として１．０質量％〜１５質量％の範囲になるように選択されたエーテル系エラストマ成分量を混合する。また、エーテル系エラストマは、そのまま炭素繊維分散液と混合してもよく、分散媒で希釈したエーテル系エラストマと炭素繊維分散液とを混合してもよい。
【００２５】
エーテル系エラストマ成分及び炭素繊維を分散媒中に溶解・分散させる方法は特に限定されない。本実施の形態では、例えば、超音波ホモジナイザが挙げられる。
尚、エーテル系エラストマ成分の投入方法は、一括投入または分割投入にいずれかを採用することができ、特に限定されることはない。
第２の分散工程における超音波ホモジナイザの出力は、本実施の形態では、通常９０Ｗ〜２５０Ｗである。分散処理時間は、本実施の形態では、通常、３分間〜６０分間、好ましくは１５分間〜６０分間である。
【００２６】
（分散媒濃度調整工程）
続いて、第２の分散工程において調製した伸縮性複合体ペーストに含まれる分散媒を除去し、所定の分散媒の濃度に調整された伸縮性複合体ペーストを調製する。分散媒濃度は、例えば８０質量％等、塗布しやすい粘度に調整する。分散媒を除去する方法は特に限定されない。本実施の形態では、室温〜１００℃の範囲で、不活性ガス雰囲気中、あるいは減圧下で濃縮する。
【００２７】
（分散媒除去工程）
前述した分散媒濃度調整工程において、伸縮性複合体ペーストに含まれる分散媒を除去する処理を続け、実質的に伸縮性複合体ペーストに含まれる分散媒を全て除去することにより、伸縮性複合体が得られる。分散媒を除去する方法は特に限定されない。本実施の形態では、室温〜１００℃の範囲で、不活性ガス雰囲気中、あるいは減圧下で濃縮する。
【００２８】
（伸縮性電極）
本実施の形態では、前述した伸縮性複合体ペーストを、例えば、テフロン（登録商標）等のフッ素樹脂製シート上に所定量を塗布し、分散媒を乾燥・除去させることにより、未伸長から３００％程度の伸び変化において一定の導電性が保たれる伸縮性電極を調製することができる。
【実施例】
【００２９】
以下、実施例に基づき本発明を更に詳細に説明する。但し、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。【００３０】
（実施例１）
エピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン株式会社製：Ｈｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０８）と炭素繊維（昭和電工株式会社製ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ：数平均繊維径１０ｎｍ〜１５ｎｍ）を用い、以下の手順により伸縮性複合体を調製し、延伸したときの電気伝導度を測定した。【００３１】
（１）伸縮性複合体ペーストの作製
炭素繊維を伸縮性複合体における含有量として０．５質量％〜３０質量％となるようにガラス製サンプル瓶にそれぞれ秤取り、ｎ−酢酸ブチルを加え、超音波ホモジナイザにて１５分間分散処理を行った。次に、伸縮性複合体量が１００質量％となるようにエピクロルヒドリンゴムを加え、マグネットスターラにて撹拌し、続いて、超音波ホモジナイザにて１５分間分散処理を行い、炭素繊維およびエピクロルヒドリンゴムの合計（固形分）で１０％濃度の伸縮性複合体ペーストを得、前記方法によって濃縮した。【００３２】
（２）電気伝導度測定
前述した操作により調製した伸縮性複合体ペーストを、テフロン（登録商標）シート上に６ｃｍ（標準）×１ｃｍ、乾燥後の厚さが１５０μｍとなるように短冊状に塗布し、常温で乾燥させた後、８０℃乾燥機で３０分間乾燥し、伸縮性電極を調製した。次に、伸縮性電極上の、両端からそれぞれ１ｃｍの位置に、銀ペーストを伸縮性電極の幅方向に長さ１ｃｍ、幅０．５ｃｍで塗布し、銀ペーストの間隔が４ｃｍ（標準）の電極とした。これを常温で乾燥させた後、１２０℃乾燥機で３０分間乾燥させた。続いて、伸縮性電極の厚み幅、銀ペースト間隔、銀ペースト間の電気抵抗を測定し、伸縮性電極の電気伝導度を求め、延伸率０％の電気伝導度（単位：Ｓ／ｃｍ）とした。電気抵抗の測定には、デジタルマルチメータ（アドバンテスト社製  ＴＲ６８４６）を用いた。【００３３】
（３）伸長時の電気伝導度測定
前述した操作により調製した伸縮性電極を塗布したテフロン（登録商標）シートを引張試験機にセットして伸縮性電極の長さ方向に引っ張り、延伸したときの電気伝導度を測定した。結果を図２に示す。【００３４】
図２は、伸縮性電極を延伸したときの電気伝導度の測定結果を示す図である。
図２に示すように、炭素繊維／エピクロルヒドリンゴムからなる本発明の伸縮性電極は、炭素繊維の含有量（０．５質量％〜３０質量％）が、少なくとも１質量％の場合、未延伸時（０％）の電気伝導度が、少なくとも１×１０−２Ｓ／ｃｍであり、且つ、この未延伸時の電気伝導度を１としたとき、２００％延伸率の電気伝導度が０．１以上（すなわち、未延伸時の電気伝導度の１０％以上の数値）であることが分かる。さらに、延伸率が０％〜３００％の範囲において、１×１０−３Ｓ／ｃｍ以上の電気伝導度が保持されることが分かる。
尚、炭素繊維の含有量が０．５質量％の場合、伸縮性電極として充分な電気伝導度が得られないことが分かる。【００３５】
（実施例２）
炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ：数平均繊維径１０ｎｍ〜１５ｎｍ）０．０５ｇ（伸縮性複合体に対し２質量％に相当）と、炭素繊維０．０８７５ｇ（伸縮性複合体に対し７質量％に相当）とを、それぞれガラス製サンプル瓶に秤量し、ｎ−酢酸ブチル５０ｍｌをそれぞれ加え、超音波ホモジナイザの出力１５０Ｗの条件で１分間〜６０分間の第１の分散処理を行った。【００３６】
次に、炭素繊維０．０５ｇの場合はエピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン株式会社製  Ｈｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０８）２．４５ｇ、炭素繊維０．０８７５ｇの場合はエピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン株式会社製  Ｈｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０８）１．１６２５ｇを加え、マグネチックスターラにて撹拌し、続いて、超音波ホモジナイザにて１５分間の第２の分散処理を行い、エピクロルヒドリンゴムがｎ−酢酸ブチルに溶解した伸縮性複合体ペーストを得た。このように調製した伸縮性複合体ペーストを用い、実施例１と同様な操作を行って伸縮性電極を調製し、延伸したときの電気伝導度を測定した。結果を、図３、図４及び図５に示す。【００３７】
図３は、第１の分散処理時間と伸縮性複合体の電気伝導度の関係を示す図である。第１の分散処理時間は１分間〜６０分間である。図３に示すように、第１の分散処理において、超音波ホモジナイザによる３分間程度の分散処理を行うことにより、伸縮性電極の電気伝導度が増大することが分かる。【００３８】
図４は、炭素繊維２質量％を含有する伸縮性複合体の第１の分散処理時間の影響を延伸率と電気伝導度との関係で示す図である。図４において、実線は、超音波ホモジナイザによる１分間の分散処理の場合であり、破線は、超音波ホモジナイザによる３分間の分散処理の場合である。
図４に示すように、炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ：数平均繊維径１０ｎｍ〜１５ｎｍ）２質量％を含有する伸縮性電極の場合、第１の分散処理において、超音波ホモジナイザによる３分間の分散処理（破線）を行うことにより、１分間の分散処理（実線）と比較して、炭素繊維の分散性がさらに向上し、２００％以上の延伸率において、１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）以上の電気伝導度が保持されることが分かる。【００３９】
図５は、炭素繊維７質量％を含有する伸縮性複合体の第１の分散処理時間の影響を延伸率と電気伝導度との関係で示す図である。図５に示すように、炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ：数平均繊維径１０ｎｍ〜１５ｎｍ）７質量％を含有する伸縮性電極の場合は、第１の分散処理において、超音波ホモジナイザによる５分間以上の分散処理を行うことにより、炭素繊維の分散性が向上し、１００％程度の延伸率において、１Ｓ／ｃｍ以上の電気伝導度が保持され、３００％程度の延伸率において、１×１０−１Ｓ／ｃｍ以上の電気伝導度が保持されることが分かる。【００４０】
（実施例３）
数平均繊維径が異なる２種類の炭素繊維とエピクロルヒドリンゴム（Ｔ３１０８）を用い、実施例１と同様な操作を行って伸縮性電極を調製し、延伸したときの電気伝導度を測定した。結果を、図６及び図７に示す。尚、使用した炭素繊維とその物性を表１に示す。尚、表１中の、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｈは、昭和電工株式会社製気相法炭素繊維である。ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｈは、比較のため使用している。【００４１】
【表１】
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【００４２】
図６は、炭素繊維（ＣＦ）とエラストマ（エピクロルヒドリンゴム（Ｔ３１０８））との組成比（ＣＦ／エラストマ）に対する伸縮性電極の電気伝導度を示す図である。
図６の結果から、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘとエピクロルヒドリンゴム（Ｔ３１０８）から調製した伸縮性電極は、２段階の分散工程を経る溶液調製法によって調製することにより炭素繊維の分散性が向上し、電気伝導度がさらに増大することが分かる。
一方、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｈを用いた伸縮性電極は、炭素繊維の分散性が向上せず、充分な電気伝導度が得られないことが分かる。【００４３】
図７は、炭素繊維７質量％を含有する伸縮性電極の延伸による電気伝導度の測定結果を示す図である。
図７の結果から、炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ：数平均繊維径１０ｎｍ〜１５ｎｍ）７質量％とエピクロルヒドリンゴム（Ｔ３１０８）から調製した伸縮性電極は、未延伸時（０％）の電気伝導度が、１×１０−１Ｓ／ｃｍ以上であり、且つ、この未延伸時の電気伝導度を１としたとき、２００％延伸時の電気伝導度が０．１以上（すなわち、未延伸時の電気伝導度の１０％以上の数値）であることが分かる。さらに、延伸率が０％〜３００％の範囲において、１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）程度もしくはそれ以上の電気伝導度が保持されることが分かる。
一方、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｈを用いた伸縮性電極は、未延伸時の電気伝導度が１×１０−５Ｓ／ｃｍであり、さらに、１００％延伸率程度で電気伝導度が低下することが分かる。【００４４】
（実施例４）
エピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン株式会社製：Ｈｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０８）と炭素繊維（ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ：数平均繊維径１０ｎｍ〜１５ｎｍ）を用い、以下の手順により伸縮性複合体を調製し、実施例１と同様に、延伸したときの電気伝導度を測定した。【００４５】
（１）伸縮性複合体ペースト作製
ガラス製サンプル瓶にＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘを所定量秤取り、ｎ−酢酸ブチルを所定量加え、超音波ホモジナイザにて１５分間分散処理を行った。次に、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ／エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）比が、エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）９０質量％とＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ１０質量％となるように、ＥＣＯ（Ｔ３１０８）を所定量加えマグネットスターラにて撹拌溶解させ、仕上げ超音波ホモジナイザ処理として、超音波ホモジナイザにて１５分間分散処理を行い、伸縮性複合体ペーストを得た。【００４６】
（２）架橋剤の添加と成形
架橋剤を練りこむために、ｎ−酢酸ブチルに溶解したジクミルパーオキサイド（１質量％対ＥＣＯ）を前記伸縮性複合体ペーストに添加してスパーテルで捏ね、調合された伸縮性複合体ペーストを乾固させ、圧縮成形（８０℃）で短冊を作製した。圧縮成形は、成形（温度；８０℃、時間５分）後、加硫処理（１４０℃まで昇温し、３０分）し、その後、ｎ−酢酸ブチル臭がなくなるまで風乾・真空乾燥して、０．３ｍｍ厚さで１０ｃｍ×１０ｃｍのシートを得た。【００４７】
（３）延伸時の電気伝導度測定
サンプル片は、前記加硫後のシートをカッターで、幅１ｃｍ×長さ１０ｃｍの短冊を切り出したものとした。引張試験条件は、速度；６０ｍｍ／ｍｉｎで、挟み間隔；５ｃｍである。ゴム電極を一度３００％まで延ばし、１００％まで戻した後、３００％までの引張り試験を開始した。引張試験開始と共に６０回／ｍｉｎの頻度で電気伝導度を読み込んだ。引張試験は１００％−３００％を３回繰り返し、その都度、６０回／ｍｉｎの頻度で電気伝導度を測定した。【００４８】
図８は、炭素繊維１０質量％を含有する伸縮性複合体の延伸／収縮を繰り返したときの電気伝導度Ｓ／ｃｍの測定結果を示す図である。図８に示すように、１００％〜３００％の延伸／収縮を繰り返した場合、電気伝導度の変化は、１×１０−１Ｓ／ｃｍ〜１Ｓ／ｃｍの範囲内に止まり、大きく変化しないことが分かる。【００４９】
図９は、２段階の分散工程を経る溶液法にて調製した伸縮性複合体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の２０，０００倍の写真である。超音波ホモジナイザにて炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘを分散媒（ｎ−酢酸ブチル）中に分散させた後にエピクロルヒドリンゴム（日本ゼオン株式会社製：Ｈｙｄｒｉｎ  Ｔ３１０８）を溶解し、分散処理後に分散媒を除去した。ＳＥＭ観察の試料は、ウルトラミクロトームにて−１００℃で切削して調製している。尚、炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘの含有量は５質量％である。【００５０】
図１０は、炭素繊維ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘとエピクロルヒドリンゴムを機械的に混練（機械練り）した後、溶媒（ｎ−酢酸ブチル）によりゴム成分を抽出除去した状態の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の１０，０００倍の写真である。【００５１】
図９、図１０から、炭素繊維が集合して凝集塊となっているので、その凝集塊がエピクロルヒドリンゴム中に島状に分散することにより、凝集塊（島）−エピクロルヒドリンゴム（海）の海島構造が形成されていることが複合体の断面観察より分かる。さらに、それぞれの凝集塊から延びている炭素繊維が互いに接触しつつ繋がっている状態、または、それぞれの凝集塊が直接接触する状態が観察される。このような構造が形成されることにより、各凝集塊間が導通状態になり、エピクロルヒドリンゴム中に分散していることが分かる。尚、炭素繊維が集合して形成された凝集塊の大きさ（２０μｍ×２０μｍの範囲で、突起物を除く凝集塊の直径）が、０．２μｍ〜１０μｍの範囲であることが観察された。図１０のように、ゴムを除去した試料のＳＥＭ写真を用いる方が、より正確に凝集塊の大きさが測定できるので好ましい。【００５２】
図１１は、（エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）／ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ）系において、および実施例１のエピクロルヒドリンゴムの代わりにＳＭＲ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｍａｌａｙｓｉａｎ  Ｒｕｂｂｅｒ）ＣＶ−６０の天然ゴムを用いた（天然ゴム（ＮＲ）／ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ）系において、延伸率（％）と電気伝導度（Ｓ／ｃｍ）との関係を示す図である。
図１１の（エピクロルヒドリンゴム（ＥＣＯ）／ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ）系から、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘの含有量が０．５質量％の場合（破線）、延伸率（％）が３５０％で、電気伝導度が１×１０−８Ｓ／ｃｍ程度に低下することが分かる。１質量％の場合は、延伸率（％）が４５０％迄、電気伝導度が１×１０−２〜１×１０−３Ｓ／ｃｍの範囲に保たれることが分かる。【００５３】
（比較例１）
図１１の天然ゴム（ＮＲ）／ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘ系においてＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘが０．５質量％と１．０質量％の延伸率（％）と電気伝導度の関係について測定した結果から、ＶＧＣＦ（登録商標）−Ｘの含有量が０．５質量％の場合（破線）、延伸倍率（％）が１００％で、電気伝導度が１×１０−９Ｓ／ｃｍ程度に低下する。さらに、１．０質量％の場合でも、電気伝導度（Ｓ／ｃｍ）が１×１０−３Ｓ／ｃｍから延伸とともに低下し、延伸率（％）が１００％で１×１０−５Ｓ／ｃｍを割り込んでいることが分かる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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