カーボンナノチューブを用いた伸縮装置とその製造方法
【課題】従来技術による、伸縮を検出できる伸縮装置は、金属・半導体等のいわば、十分に伸縮可能な部材を用いていなかったために、繰り返し検出できる伸縮は５％程度に限られており、このような従来技術の問題点に鑑み、本発明では、従来よりも格段に大きな伸縮を、繰り返し検出できる、伸縮装置を提供する。
【解決手段】本発明によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置が提供される。
【解決手段】本発明によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮可能な基材上に配置された、配向カーボンナノチューブ膜構造体（以下、配向ＣＮＴ膜構造体という）から構成された伸縮装置、及びそれの製造法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既存の歪みゲージなどの、伸縮を検出する伸縮装置は、主として、金属もしくは、半導体から作製されている。これらの伸縮装置は、金属及び半導体が伸縮（歪み）した際の抵抗変化から、伸縮を検出し、伸縮量を測定している。半導体や金属は、ゴムなどの伸縮材料と比して、本質的に伸縮可能な変形量が極めて小さく、繰り返し歪みを測定できる弾性変形では、測定可能な伸縮量（歪み量）は、５％程度である。材料を塑性変形させれば、３０%程度の伸びを測定することが可能であるが、塑性変形により材料が不可逆に変形するため、１回しか伸縮を測定できない。この大きな伸縮を繰り返し測定できないという技術的課題は、伸縮を検出する伸縮装置の適応範囲を制限していた。たとえば、人間の皮膚は最大で２０％程度も伸縮する。従来技術による伸縮装置では、人間の皮膚や衣服に貼り付け、人間の大きな動きを繰り返し検出する、伸縮装置は実現できなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術による、伸縮を検出できる伸縮装置は、金属・半導体等のいわば、十分に伸縮可能な部材を用いていなかったために、繰り返し検出できる伸縮は５％程度に限られていた。このような従来技術の問題点に鑑み、本発明では、従来よりも格段に大きな伸縮を、繰り返し検出できる、伸縮装置を提供する。
【０００４】
なお本明細書で、伸縮性、伸縮可能とは、伸縮を受けても物が破壊されないで伸長、収縮する性質を意味し、対し、剛直性とは、伸縮性を有する物よりも、伸縮性が低い有様を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置が提供される。
【０００６】
前記亀裂帯は、少なくとも１本のＣＮＴの架橋構造を備えてもよい。
【０００７】
前記架橋構造を構成している少なくとも１本のＣＮＴは、伸縮方向に対して傾斜して配設されてもよい。
【０００８】
前記亀裂帯は、所定の伸びに達した後、網目状に配置されてもよい。
【０００９】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、高密度化処理されてもよい。
【００１０】
前記複数のＣＮＴは、前記伸縮可能な基材上に反りのない状態で貼り付けて配置されてもよい。
【００１１】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、ヘルマンの配向係数：０以上、好ましくは０．３以上、１以下であってもよい。
【００１２】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、重量密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３を有し、及び又は厚さ１０ｎｍ〜１００μｍを有してもよい。
【００１３】
また、本発明の一実施形態によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体と、該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなり、前記配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給するための伸縮力供給用部材と、を備える伸縮装置が提供される。
【００１４】
前記伸縮力供給用部材は、伸縮駆動装置に取り付けるための取り付け具であってもよい。
【００１５】
伸縮装置は、伸縮を検知する検知装置を備えてもよい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置と、該伸縮装置を駆動する駆動装置とを備える伸縮駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、配向ＣＮＴ膜構造体を備える伸縮装置であって、配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化（ＣＮＴの伸縮の度合い）を検出することで、従来手法に比べ、格段に、２００％を凌駕する大きな伸縮を繰り返し検出できる伸縮装置を提供できる。また、本伸縮装置を用いて、人間の皮膚に貼り付け、人間の動きを検出する伸縮装置などが実現でき、新しい産業界への利用が十分に期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る本発明の伸縮装置の模式図である。
【図２】一実施形態に係る本発明の伸縮駆動装置の模式図である。
【図３】一実施形態に係る本発明の基板の形状の模式図である。
【図４】一実施形態に係る本発明のＣＮＴマイクロ膜構造体を作成するプロセスを示す模式図である。
【図５】一実施形態に係る本発明の亀裂帯発生モデルを示す図である。
【図６】一実施形態に係る本発明の伸縮装置の模式図である。
【図７】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴ膜構造体に生じた亀裂帯と架橋体の原子顕微鏡写真である。
【図８】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴ膜構造体に生じた亀裂帯と架橋体の原子顕微鏡写真である。
【図９】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴ膜構造体に生じた亀裂帯と架橋体の原子顕微鏡写真である。
【図１０】伸縮装置の動作機構を示す図である。
【図１１】配向ＣＮＴ膜構造体に亀裂体が形成される様子を示す図である。
【図１２】伸縮装置の動作機構を示す図である。
【図１３】一実施形態に係る本発明の検知装置付きの伸縮装置の動作特性を示す図である
【図１４】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴフィルム配置工程を示す図である。
【図１５】一実施形態に係る本発明のＣＮＴ載置法を示す図である。
【図１６】一実施形態に係る本発明のＣＮＴ載置法を示す図である。
【図１７】実施例１の基材の形状を示す図である。
【図１８】実施例１の伸縮装置の製造プロセスの一例を示す図である。
【図１９】実施例１の基材の製造方法を示す模式図である。
【図２０】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２１】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２２】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２３】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２４】実施例１のＣＮＴ載置法を示す模式図である。
【図２５】実施例２のＣＮＴマイクロ膜構造体を用いた伸縮装置の模式図である。
【図２６】実施例３の剛直域に設けられた検知装置を備える伸縮装置の模式図である。
【図２７】実施例３の検知装置を製造する工程を示す図である。
【図２８】実施例４の伸縮性を有する検知装置を備える伸縮装置の模式図である。
【図２９】実施例４の検知装置を製造する工程を示す図である。
【図３０】実施例５の剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置の模式図である。
【図３１】実施例６の伸縮性を有する伸縮力供給用部を備える伸縮装置の模式図である。
【図３２】実施例７の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３３】実施例７の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３４】実施例７の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置による動き検出例。
【図３５】実施例８の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３６】実施例８の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置による振動の検出例。
【図３７】実施例９の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３８】実施例１０の伸縮駆動装置。
【図３９】実施例１０の伸縮駆動装置の製造方法を示す図である。
【図４０】実施例１０の駆動装置。
【図４１】実施例１０の伸縮力供給用部材製造工程を示す図である。
【図４２】実施例１０の伸縮可能な検知装置の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明に係るカーボンナノチューブを用いた伸縮装置とその製造方法について説明する。但し、本発明のカーボンナノチューブを用いた伸縮装置とその製造方法は、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２０】
（実施形態１）
以下に本発明による伸縮装置、及び伸縮駆動装置の一例を添付の図１を参照して詳細に説明する。図１は、実施形態１に係る本発明の伸縮装置の概略図である。
【００２１】
本明細書での伸縮装置とは、伸縮可能な装置のことを示す。特に本発明の伸縮装置１は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備えることを特徴とする。伸縮装置１は、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するための部材である、伸縮力供給用部材４を備えていてもよい。また、例えば配向ＣＮＴ膜構造体３の構造変化を、測定することで伸縮を検出する、検知装置５を備えていてもよい。
【００２２】
さらに本発明では、上記の伸縮装置１を備え、さらに、伸縮装置１を駆動するための駆動装置を備える、伸縮駆動装置１０をも提供する（図２）。このような配向ＣＮＴ膜構造体３を備える伸縮装置１、及び伸縮駆動装置１０は大きな伸縮を検出できるのみならず、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す。
【００２３】
（伸縮可能な基材）
本発明における基材とは、少なくとも一方向に伸縮性を有し、かつ配向ＣＮＴ膜構造体３が配置できればよく、形状、材質、装着方法に左右されない。材質は、伸縮可能であればよく、例えば、樹脂、ゴム、弾性体などが例示できる。特に、伸縮性が非常に高い材料、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）は大きな伸縮を検出できるため好ましい。伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出する場合には、基材２は、それ自体が電気伝導性を有しないことが好ましい。
【００２４】
基材の形状として、伸縮による応力集中の生じない、板状の直方体などの、立体形状が特に好ましいが、これに限定されない。例えば配向ＣＮＴ膜構造体２０と基材２１とによる基板の形状は平面（図３（ａ））のほか、曲面（図３（ｂ））やフレキシブルなもの（図３（ｃ））が考えられ、基材の厚みは問わない。また基材２１の全面が配向ＣＮＴ膜構造体２０で被覆されている必要はない。例えば配向ＣＮＴ膜構造体２０がパターニングされているもの（図３（ｄ））、部分的に基材表面が露出しているもの（図３（ｅ））、電子回路２２が形成されたもの（図３（ｆ））などが考えられる。また配向ＣＮＴ膜構造体２０が基材２１に直接接触して装着されている必要はなく、基材との間に接着性などの向上を目的として中間層２３を設けてもよい（図３（ｇ））。配向ＣＮＴ膜構造体２０と基材２１の接触面積を減らすため、中間層として間隙２４を設けてもよい（図３（ｈ））。
【００２５】
（配向ＣＮＴフィルム）
本明細書で言うＣＮＴフィルムとは、成長用基材から成長した複数のＣＮＴの集合体を言い、このＣＮＴ配向集合体を成長用基材から剥離して得られる。ＣＮＴフィルムの少なくとも一部において、複数のＣＮＴが一定の方向が配向していると、伸縮性に優れた伸縮装置が得られる。本明細書では、上記のＣＮＴフィルムを、配向ＣＮＴフィルムと定義する。配向ＣＮＴフィルムの形状、形態は伸縮可能な上述した基材に配置可能で、高密度化工程が実施可能であればよく、例えば、薄板状、シート状、フォイル状、リボン状の形状でも良い。
【００２６】
配向ＣＮＴフィルムの密度が、０．０１ｇ／ｃｍ３以上、０．１ｇ／ｃｍ３以下の範囲にあれば、配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外した時に、ばらばらにならず、また、後述する高密度化処理が行えるほど低密度であり好適である。
【００２７】
配向ＣＮＴフィルムは、公知の化学気相合成法により製造できる。これは、成長用基材上に触媒層を形成し、その触媒に複数のＣＮＴを化学気相成長（ＣＶＤ）させて得られる。配向ＣＮＴフィルムは、特願２００９−００１５８６、特願２００６−５２７８９４に記載の方法などを用い、成長用基材上にパターニングされた触媒から、一定の方向に配向した複数のＣＮＴを成長させて得られる。特願２００９−００１５８６、特願２００６−５２７８９４に記載の方法で製造された、配向ＣＮＴフィルムの特性は、製造条件の詳細に依存するが、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．３〜０．７である。
【００２８】
（配向ＣＮＴ膜構造体）
配向ＣＮＴ膜構造体とは、伸縮可能な基材上に配置可能な、複数のＣＮＴを高密度に充填してなるＣＮＴの構造体をいう。このような配向ＣＮＴ膜構造体は、上記配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外し、伸縮可能な別の基材へ配置し、高密度化処理を行うことで得られる。位置、及び配向が制御され、反り返りがなく基材上に配置され、かつ厚さが均一なフィルム状の配向ＣＮＴ膜構造体は、伸縮時の構造変化の制御が容易なため、好ましい。
【００２９】
（配向ＣＮＴ膜構造体の配置）
配向ＣＮＴ膜構造体はその位置、及び配向を制御され、かつ反り返りがない状態で基材上に配置されることが、特性を制御するために大事である。ここで、配向ＣＮＴ膜構造体の位置を制御された状態とは、配向ＣＮＴ膜構造体が基材上の所望領域に、配置されている状態を指す。さらに、「配向ＣＮＴ膜構造体の配向を制御された状態」とは、配向ＣＮＴ膜構造体の配向方向が許容可能な範囲で揃っている状態を指す。さらに、「配向ＣＮＴ膜構造体に反り返りがない状態」とは、配向ＣＮＴ膜構造体が基板上の所望領域に、配向ＣＮＴフィルムの各ＣＮＴが上下方向の許容範囲内にある状態を指す。
【００３０】
配向ＣＮＴ膜構造体は、領域が基材上に１つ形成されてもよいし、また複数形成されていてもよいし、さらにそれらの領域が互いに離間した形態として形成されていてもよい。
【００３１】
（配向ＣＮＴ膜構造体の重量密度）
配向ＣＮＴ膜構造体における体積と重量との比であり、厚さが一様の場合には下式で与えられる。
重量密度＝ＣＮＴ集合体の重量／（ＣＮＴ集合体の面積×ＣＮＴ集合体の厚さ）
【００３２】
配向ＣＮＴ膜構造体を構成する複数のＣＮＴは、互いに隣り合うＣＮＴ同士がファン・デア・ワールス力によって強く結合しており、配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの重量密度は、一般には０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．２〜１．５ｇ／ｃｍ３である。このように、配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの重量密度が上記の下限値以上であると、均一に且つ隙間なくＣＮＴが充填され、配向ＣＮＴ膜構造体が固体としてのリジッドな様相を呈し、伸縮時に後述の所要の構造変化が得られるようになる。この逆に、ＣＮＴの重量密度が上記の値に満たないと、配向ＣＮＴ膜構造体を構成するＣＮＴ同士間に有意な隙間が発生する。そのため、配向ＣＮＴ膜構造体がリジッドな固体ではなくなり、伸縮時に後述の所要の構造変化が得られなくなる。また、レジスト等の液剤を塗布しようとしても、ＣＮＴ同士間の隙間に液剤が浸み込んでしまうので、周知のパターニング技術やエッチング技術の適応が困難となり、所望の形状、特性を有する配向ＣＮＴ膜構造体の製造が困難となる。ここで配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの重量密度は、一般的には大きければ大きいほど好ましいが、製造上の制限から、その上限値は１．５ｇ／ｃｍ３程度である。
【００３３】
（配向ＣＮＴ膜構造体の配向）
さらには、配向ＣＮＴ膜構造体の少なくとも一部領域において、複数のＣＮＴが一定の方向に配向していると、伸縮時に配向ＣＮＴ膜構造体に後述の亀裂帯が好適に発生し、従来よりも格段に大きな伸縮を、繰り返し検出できる、優れた伸縮装置が製造できる。
【００３４】
配向ＣＮＴ膜構造体の配向度は、ヘルマンの配向係数（Ｈｅｒｍａｎ’s ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）で評価できる。本発明の伸縮装置においては、ヘルマンの配向係数が０以上、より好ましくは０．３以上、１以下であることが好ましい。少なくとも一つの配向領域の、ヘルマンの配向係数が０以上、１以下の範囲にあると、伸縮時に配向ＣＮＴ膜構造体に亀裂帯が好適に発生する。少なくとも一つの配向領域の、ヘルマンの配向係数が０．３以上、１以下の範囲にあり、配向の方向が、伸縮の方向に対して９０度に近い角度であると、ＣＮＴへの歪みの集中を緩和し、大きな伸縮を受けても、破断しない配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。
【００３５】
（配向ＣＮＴ膜構造体の厚み）
配向ＣＮＴ膜構造体の厚さは、伸縮装置の要望に応じてその望ましい値を任意に設定することができる。配向ＣＮＴ膜構造体の厚さが１０ｎｍ以上であると、膜としての一体性を保持できるようになり、配置工程、高密度化工程を実施することができる。逆に、１０ｎｍ以下であると、連続性、均一性を持つ配向ＣＮＴ膜構造体の製造が困難であった。膜厚の上限値に格別な制限はないが、このような伸縮装置に利用する場合は、伸縮性と柔軟性を兼ね備えるために、１００μｍ程度が好ましい。
【００３６】
配向ＣＮＴ膜構造体の伸縮する領域はできるだけ、厚さが均一であることが好ましい。配向ＣＮＴ膜構造体の厚さが均一であると、伸縮時に、亀裂帯が伸縮領域に均一に発生しやすく、網目状の亀裂帯に発展しやすい。そのようにすれば、大きな伸縮を受けても、破断しない、配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。
【００３７】
（配向ＣＮＴ膜構造体を構成するＣＮＴ）
ＣＮＴ層を構成するＣＮＴは、単層ＣＮＴであってもよいし、多層ＣＮＴであってもよい。いずれの種類のＣＮＴを用いるかは、配向ＣＮＴ膜構造体の必要とされる特性に応じて決めることができ、例えば、高い導電性や可撓性などが要求される場合には単層ＣＮＴを用いることができ、剛性や金属的性質などが重視される場合には多層ＣＮＴを用いることができる。
【００３８】
（パターニングされた配向ＣＮＴ膜構造体）
次に、ＣＮＴマイクロ膜構造体について述べる。ここで、「ＣＮＴマイクロ膜構造体」とは、パターニングし加工された配向ＣＮＴ膜構造体を指す。パターニングは、基材上の所望領域に配向ＣＮＴ膜構造体を配置するのに好適であり、これにより制御性よく所望の性能を示す伸縮装置を製造できる。配向ＣＮＴ膜構造体が上記のような密度及び厚さであると、配向ＣＮＴ膜構造体上にレジストを塗布し、リソグラフィーでレジストに任意のパターンを描き、レジストをマスクとして配向ＣＮＴ膜構造体の不用部分をエッチングし、任意形状の回路あるいはデバイスを形成することが容易に実行可能となる。すなわちこれによれば、周知のパターニング技術やエッチング技術の適用が可能となり、形状が厳密に制御され、所望の特性を有する配向ＣＮＴ膜構造体を製造することが可能となる。
【００３９】
ＣＮＴマイクロ膜構造体を作成する方法について述べると、先ず、図４（ａ）に示すように、配向ＣＮＴ膜構造体５１にレジスト膜５２を塗布する。レジスト膜５２は、電子線レジスト、フォトレジスト等、形状を構築するレジストであれば任意のものを使用することができ、また、ＣＮＴに対してエッチングの選択比が低いものであっても、選択比以上に配向ＣＮＴ膜構造体５１よりも十分に厚いレジストを形成すればよい。
【００４０】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体５１の上に塗布したレジスト膜５２に対し、レジスト膜５２の性質に合わせた描画（例えば電子線描画や、フォトリソグラフィー）を行い、ＣＮＴマイクロ膜構造体５１として構築したい所望の形状のレジスト膜５２Ａを描画する（図４（ｂ））。
【００４１】
次に、描画したレジストを現像し、配向ＣＮＴ膜構造体５１の上にレジストマスク５３を形成する（図４（ｃ））。そして、配向ＣＮＴ膜構造体５１に対してエッチングを行い、レジストマスク５３を用いて、所望した形状に配向ＣＮＴ膜構造体５１を加工する（図４（ｄ））。配向ＣＮＴ膜構造体５１を加工した後、レジストマスク５３を除去し、所望の形状のＣＮＴマイクロ膜構造体５０を得る（図４（ｅ））。
【００４２】
本発明において、配向ＣＮＴ膜構造体をパターニングする場合、次のことを考慮する必要がある。
（１）高密度化した配向ＣＮＴフィルムでも、例えばエッチングの選択比の稼げるシリカ系のレジストＨＳＱ（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）（ＦＯＸ１６：ダウコーニング社製）を均一に塗布できないことがある。また、ＨＳＱレジストの再現性を得るのが難しいことがある。
（２）配向の異なる配向ＣＮＴフィルムから成るマイクロ膜構造体を、一つの基板内に構築できることが望まれる。
【００４３】
これに対して、本発明者らの検討の結果、ＨＳＱを塗布する前に、希釈したポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）もしくはレジスト（ＺＥＰ５２０Ａ／日本ゼオン社製）を塗布固化して配向ＣＮＴ膜構造体上に膜を形成し、その上にＨＳＱを塗布することにより、配向ＣＮＴフィルムの下側へのＨＳＱの流入を防ぎ、ＨＳＱを均一に塗布することができる。
【００４４】
また、ＨＳＱを２度もしくは３度塗布し、配向ＣＮＴ膜構造体内及びその下側に十分にしみこませ、配置した配向ＣＮＴ膜構造体の上側にマスクを形成するに十分なＨＳＱを供給することによりマスクを形成してもよい。さらに、ＨＳＱを不活性ガス雰囲気のグローブボックス内で扱い、レジスト塗布時のみ必要な量だけ空気中に暴露して使用することも有効である。また、後述の配置、高密度化工程（転写）を行うことが好ましい。
【００４５】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体のエッチングについて述べると、配向ＣＮＴ膜構造体を例えば、Ｏ２による反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で加工する際、焼き切れない毛羽だった残渣が残ることがある（Ｏ２プラズマに対するＣと何らかの元素の不動態と推認される）。これに対しては、Ｏ２とＡｒを用いたＲＩＥ、もしくはＯ２とＣＨＦ３を用いたＲＩＥ、もしくはこれら３つのＲＩＥ条件を組み合わせて加工を行うと効果的である。
【００４６】
（配向ＣＮＴ膜構造体の亀裂帯）
物体は、伸縮力により歪みを受けた場合、変形する。初め、伸縮されたことのない、配向ＣＮＴ膜構造体３には、裂け目や亀裂帯はない。(図５（ａ）)。配向ＣＮＴ膜構造体を伸張すると、伸張された初回は、図５（ｂ）の模式図に示すように、ＣＮＴが配向している領域の、高密度に充填されたＣＮＴの間に複数の裂け目が生じる。伸張量の増加とともに、各々の裂け目はＣＮＴの配向方向に沿って帯状・縦長に急速に大きくなる。さらに伸張量が増加すると、裂け目は、次々と融合し始める（図５（ｃ））。ＣＮＴが繊維状の物質であるために、図５（ｄ）に示すように、裂け目の境界にあるＣＮＴは、裂け目が融合した際に、融合した裂け目を架橋する形で残る。本明細書では、架橋するＣＮＴを含む、このような裂け目を亀裂帯と呼ぶ。また架橋ＣＮＴとは、亀裂帯を架橋するＣＮＴのことを示す。
【００４７】
一般の物体は、裂け目が一度発生すると、裂け目に歪みが集中し、伸張の増加とともに裂け目は急速に発展し大きくなり、最終的には物体は破断してしまう。本発明の製造法による、配向ＣＮＴ膜構造体は、伸張の増加とともに裂け目が大きくなると、裂け目同士が融合し、架橋ＣＮＴを含む亀裂帯へと発展し、亀裂帯を架橋するＣＮＴが出現する。切れ目の発生、亀裂帯の構造と成長を制御することで、極めて大きな伸張を受けても、連続的な構造を維持し、破断しない、配向ＣＮＴ膜構造体を製造することが可能である。
【００４８】
大きな伸張下でも、破断することなく、ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯を発生することで、伸張を吸収しつつ、連続的な構造として存在しうる、配向ＣＮＴ膜構造体は本発明で初めて実現した、革新的な伸縮機能を示す材料である。
【００４９】
図６に示すように、裂け目、亀裂体７のＣＮＴの密度は、配向ＣＮＴ構造体８のＣＮＴの密度と比較すると著しく低密度である。また、裂け目が発生しなかった部分は、ＣＮＴは高密度に充填されたままである。このように、伸張下でも、構造がほとんど変化しない、高密度の領域は、基材との密着性を保持する。そのため、伸縮時に、配向ＣＮＴ膜構造体が基材から剥離しない。一方、ＣＮＴの密度が低い、ＣＮＴ架橋構造８（ＣＮＴ架橋体）を備える亀裂帯は伸縮の変形を吸収する。具体的には、大きな伸張は、ＣＮＴの密度が低い、ＣＮＴ架橋構造８を備える亀裂帯が増加することで吸収される。このような高密度領域と低密度領域に配向ＣＮＴ膜構造体が分離することで、大きな伸縮を繰り返し受けても、破断、破壊、剥離しない、配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。
【００５０】
ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯が発生するメカニズムは現時点では明らかではないが、以下の要因が大事と推察される。まず、ＣＮＴが一次元の繊維状の物質であることは、裂け目同士が融合した際に、境界部が繊維状になり、亀裂帯を架橋するために肝要である。また、ＣＮＴ同士が適切に絡み合っていて、お互いファンデルワールス力で強固に物理吸着していることが大事である。このＣＮＴ同士の相互作用は、切れ目が発生し、大きく発展して、配向ＣＮＴ膜構造体を断裂することを防止する。以上のように、ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯は、様々な構造、特性の要因の複雑な関わりあいが制御されて、はじめて可能となる。
【００５１】
配向ＣＮＴ膜構造体を伸縮可能な基材に配置し、伸張すると、配向ＣＮＴ膜構造体は容易に破断するという問題がある。そこで、この課題を解決するために、本発明者は以下に述べる鋭意工夫を重ねた。まずは、配向ＣＮＴ膜構造体として、配向ＣＮＴ膜構造体の少なくとも一部領域において、複数のＣＮＴが一定の方向に配向しているものを用いた。これにより、伸張を受けたときに、歪みが集中して、配向ＣＮＴ膜構造体が破断することになしに、多くの裂け目が配向ＣＮＴ膜構造体中に発生し、それらの融合により、亀裂帯が発生した。
【００５２】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体３の少なくとも一つの配向領域の配向の方向６（ＣＮＴの配向方向）が、伸縮の方向に対して９０度（図６参照）、もしくは９０度に近い角度となるように、高密度化工程、配置工程を工夫し、配向ＣＮＴ膜構造体の位置及び、配向を制御した。これにより、伸縮を受けた時に、より裂け目が発生しやすくなると同時に、ＣＮＴ自体に歪みが集中することを防いだ。さらには、反り返りがない状態で基材２上に配向ＣＮＴ膜構造体３を配置することで、伸縮時に、配向ＣＮＴ膜構造体３が基材２から剥離することを防いだ。
【００５３】
また、配向ＣＮＴ膜構造体の膜の厚みが１０ｎｍ以上、１００μｍ以下とした。膜が薄すぎると、配向ＣＮＴ膜構造体の製造が著しく困難となり、また、膜の厚みが１００μｍ以上であると、配向ＣＮＴ膜構造体は固体状となり柔軟性を失い、破断がおきやすい。配向ＣＮＴ膜構造体の膜の厚みが１０ｎｍ以上、１００μｍ以下であると、以下に詳細を記述する配置工程、高密度化工程などが実施でき、破断しづらく、亀裂帯が好適に発生する、配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができた。
【００５４】
さらには、配向ＣＮＴ膜構造体の密度を、０．０１ｇ／ｃｍ３以上、０．１ｇ／ｃｍ３以下の範囲にすると、均一に且つ隙間なくＣＮＴが充填され、配向ＣＮＴ膜構造体が固体としてのリジッドな様相を呈し、伸縮時に亀裂帯が発生した。
【００５５】
伸縮を受けた際に、裂け目、及び亀裂帯が、一つしか発生しないと、伸縮による、歪みの吸収が困難となり、大きな伸縮を受けると、歪みが亀裂帯に集中し、配向ＣＮＴ膜構造体は破断してしまう。そこで、伸縮性基材の伸縮部の厚みをできるだけ均一にし、かつ配置される配向ＣＮＴ膜構造体の形状、厚みをできるだけ均一にすることで、基材、及び配向ＣＮＴ膜構造体が均一に伸縮するようにした。このようにすると、配向ＣＮＴ膜構造体が伸張を受けた時に、多くの亀裂帯が網目状に発生し、大きな伸縮を受けても破断せず、かつ繰り返し伸縮可能な配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができた（図７）。
【００５６】
さらには、ＣＮＴ架橋構造は亀裂帯（裂け目）に対して傾斜していると、繰り返し大きな伸縮可能な配向ＣＮＴ膜構造体が得られる（図８、図９）。これは、架橋ＣＮＴが傾斜していると、伸張時に発生した傾斜ＣＮＴは、縮小時に、可逆的に、元の構造に戻るからである。これは、あたかも果物を梱包する、高発泡ポリエチレンネットを伸縮させた時の構造変化と類似している。もしも、架橋ＣＮＴが、亀裂帯に対して垂直に配置していると、伸縮時に、元の形状へは戻らず、再現性よく、繰り返し伸縮可能な伸縮装置を得ることができない。
【００５７】
（伸縮装置の動作機構）
後述の実施例１の方法で製造した、伸縮装置１の動作機構について、図１０を用いて説明する。実施例１の方法で製造した伸縮装置を、図６で示すように、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴの配向の方向６に対して、９０度の方向で伸縮させた。図１０は、様々な伸縮をうけている伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体の写真である。配向ＣＮＴ膜構造体中のＣＮＴは、図の上下方向に配向している。図のサイズは一辺６０μｍであり、各図の左上の数値は伸長率を示している。
【００５８】
伸縮をうけたことのない、配向ＣＮＴ膜構造体３には、亀裂帯は存在せず、均一の構造を示す(図１０（上段伸長０％）)。このような、配向ＣＮＴ膜構造体に伸長を加えていくと、配向ＣＮＴ膜構造体のＣＮＴ配向方向６に座屈が生じ、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴ並び方向に、前述のように裂け目が生じ、裂け目同士が融合し、亀裂帯７を形成する（図１０（上段伸長２７％））。亀裂帯は図１１に示すように、亀裂帯に対して傾斜した架橋ＣＮＴを複数含み、そのために配向ＣＮＴ膜構造体が伸長を受けても破断しない。
【００５９】
伸びをさらに増大させていくと、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴ配向方向６の座屈がさらに増大し、配向ＣＮＴ膜構造体３の亀裂帯７の密度と本数が増加する（図１０左上から右）。亀裂帯７は、配向ＣＮＴ膜構造体３の配向した領域全体に均一に発生し、網目状の亀裂帯となった（図１０（上段伸長１００％））。これらのため、配向ＣＮＴ膜構造体３は伸長を受けても破断しなかった。
【００６０】
配向ＣＮＴ膜構造体３が初回に伸長を受けた時の、亀裂帯７の幅（図１２（ａ））と、亀裂帯（裂け目）７を含まない配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅（図１２（ａ））の伸長に対する変化を計測し、図１２（ｂ）の左図にプロットした。伸長が大きくなるにつれ、配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅は急激に小さくなる、亀裂帯７の幅は逆に、少しずつ大きくなるが、その増加量は高密度領域の幅の減少量ほどではない。そのため、図１０に観察されたように、亀裂帯７の本数と密度が伸長とともに増加する。
【００６１】
次に、伸長率１００％まで伸長させた配向ＣＮＴ膜構造体３を、少しずつ、収縮させていくと、亀裂帯７は少しずつ、サイズが小さくなっていくが、基本的に、密度と本数は、それほど減少しなかった（図１０右下図から左下図へ）。伸縮ゼロの元の状態に戻った時には、亀裂帯７は消滅するものの、その痕跡は残余していた。
【００６２】
次に、伸長させた場合には、初回とは異なり、この痕跡から、亀裂帯７が発生し、伸長を大きくするにつれ、図１０の左下図から右下図へ示すように、亀裂帯７が大きくなっていったが、基本的に、密度と本数は、それほど増加しなかった。
【００６３】
配向ＣＮＴ膜構造体が２回目以後に伸長を受けた時の、亀裂帯７の幅（図１２（ａ）参照）と、亀裂帯（裂け目）７を含まない配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅（図１２（ａ）参照）の伸長に対する変化を計測し図１２（ｂ）の右図にプロットした。伸長が大きくなるにつれ、配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅はほとんど変化しない。逆に亀裂帯７の幅は伸長に比例して大きくなっていく。亀裂帯７の幅が大きくなることで、伸長を亀裂帯７が吸収している様子がわかる。
【００６４】
以上の動作機構により、２回目以後の伸縮においては、亀裂帯は可逆的に発生、成長、縮小する。この原理により、本発明による、伸縮装置は、大きな伸縮で繰り返し使用できる。
【００６５】
（検知装置）
本明細書での検知装置とは、伸縮装置の伸縮を検出する装置のことである。検知装置は、伸縮装置の伸縮を検出できれば、構造、形状、材質を問わず、適宜選択することができ、伸縮装置と非接触で配置されていてもよい。
【００６６】
例えば、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極をつけ、伸縮により構造が変化した、配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する装置でもよい。また、配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化を透過率の変化で検出する光学装置でもよい。
【００６７】
伸縮装置の伸縮可能な基材上に、検知装置を配置する場合には、基材が伸縮するため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、以下の二通りの解決手段を本発明では提供した。
【００６８】
（解決方法１）
伸縮が抑制された、剛直域を設けて、その領域に検知装置を設置した。このようにすれば、伸縮装置が伸縮する際に、検知装置は、伸縮の影響を受けず、上記問題が解決できた。具体的には、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極から構成される検知装置をつけ、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出する伸縮装置を製造した。伸縮可能な基材の、配向ＣＮＴ膜構造体を配置した面と、反対側の面に、硬い基板であるガラスを接着剤で接合した。このようにして伸縮しない、剛直域を形成した。このような剛直域を、２つの離間する領域に、形成した。次に、その反対面にある、剛直域上の配向ＣＮＴ膜構造体上に、導電性ペーストと、導電性フィルムを接合し、電極を構成した。このような、構成の検知装置を用いると、検知装置は、伸縮により変形しないため、上記の課題が解決できた。
【００６９】
（解決方法２）
伸縮性を有する電極を用いて検知装置を構成することで、伸縮可能な検知装置を得ることができた。このような伸縮可能な検知装置は、伸縮装置が伸縮する際に、検知装置自体も伸縮するため、伸縮の影響を受けず、上記問題が解決できた。具体的には、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極から構成される検知装置をつけ、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出する検知装置を製造した。基材を形成後に、伸縮可能な基材上の一部の領域に、スパッタ法で成膜したチタン／金／チタンの薄膜を成膜し密着層とした。この密着層は、後述の伸縮性電極と伸縮可能な基材を強く密着させるために必要であり、これがないと、伸縮性電極は容易に基材から剥離した。次に、密着層上に、金属配線（リード線）を配置し、その上に、配向ＣＮＴ膜構造体を形成した。次に、密着層上に、金属配線を覆うように、伸縮性と導電性を有する材料である、導電性ＣＮＴゴムペーストを塗り、伸縮性電極を形成した。導電性ゴムペーストは非特許文献（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，８（６)，４９４−４９９（２００９））に記載の方法を用いて製造した。最後に、伸縮性電極をＰＤＭＳ封止材で覆った。このＰＤＭＳ封止材は、伸縮時に検知装置に発生する応力を軽減する効果があった。
【００７０】
上記の方法で製造した検知装置は、伸縮装置が伸縮する際に発生する配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化による抵抗変化を精度よく、再現性よく、かつ、繰り返し検出することが可能であった。
【００７１】
（検知装置付きの伸縮装置の動作特性）
後述の実施例３の方法で製造した、検知装置付きの伸縮装置の動作特性について、図１３を用いて説明する。実施例３の方法で生成した伸縮装置を、図６で示すように、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴの配向の方向６に対して、９０度の方向で伸縮させた。
【００７２】
（伸縮限界）
本伸縮装置を２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、伸縮に対する伸縮装置の抵抗変化率を検知装置で測定した。具体的には、伸長に伴う、配向ＣＮＴ膜構造体中の亀裂帯の発生、及び成長に伴う、構造変化に起因した、配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出している。図１３（ａ）内のａｌｉｇｎｅｄ ＣＮＴで示してあるように２５０％以上の伸長に対して、測定可能な抵抗変化率を示している。これは、本伸縮装置は、２５０％程度まで伸長させても、配向ＣＮＴ膜構造体中が破断せず、伸長を測定可能であった。
【００７３】
比較例として、同様に、既存の伸縮測定素子である、歪みゲージを、２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、伸縮に対する抵抗変化率（初期抵抗値からの抵抗変化／初期抵抗値X１００）を測定した。その結果、図１３（ａ）の右小グラフ内のＳｔｒａｉｎ Ｇａｕｇｅで示すように、５％程度までの歪み量に対し、直線的な抵抗変化率を示した。５％以上では、急激に抵抗変化率が上昇しており、歪みゲージが断線していることを示唆している。
【００７４】
本結果は、本発明による、伸縮装置は、従来と比較して、格段に大きな伸縮を検出できることを示している。
【００７５】
（伸縮特性）
図１３（ｂ）に、実施例３の方法で作製した検知装置付きの伸縮装置を、２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、繰り返し伸長―縮小のサイクルをおこなった時の、伸縮装置の抵抗変化率を測定した。その結果、本伸縮装置は、初回の伸長過程とその後の伸縮過程で抵抗変化の様子が異なっていた。これは、上述した通り、初回の伸長過程と、その後の伸縮過程で、伸長に伴う配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化の様子が異なるためである。初回の伸長過程では、抵抗は伸長に対してほぼ直線的に単調増加する。一方で、初回の伸長以降は、抵抗は伸長に対して単調増加するものの、伸長率が小さい領域と伸長率が大きな領域とで抵抗が変化する度合いが異なる。伸長に対して、抵抗が単調増加することは、本伸縮装置を用いて、大きな伸縮の伸縮量を定量的に評価できることを意味する。
【００７６】
（繰り返し特性）
図１３（ｃ）に、実施例３の方法で作製した、検知装置付きの伸縮装置を、２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、２回目以後、５００回までの伸縮を繰り返した際の抵抗変化率を示す。繰り返し大きな伸縮を受けても、伸縮に伴う抵抗変化は非常に再現性が良く、また、配向ＣＮＴ膜構造体も破断しなかった。これにより、本発明による伸縮装置は、大きな伸縮を繰り返し検出することが可能なことが分かる。
【００７７】
（伸縮力供給用部材）
本明細書での伸縮力供給用部材とは、配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給するための部材である。伸縮力供給用部材４は、駆動装置９に取り付けるための取り付け具として用いることもでき、その場合、駆動装置９により発生した伸縮力を効率よく伸縮装置１に供給する役割を果たす。伸縮力供給用部材は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給できれば、構造、形状、材質を問わず、適宜選択することができる。
【００７８】
伸縮力供給用部材として、伸縮可能な基材に接着された伸縮性基材よりも硬い部材を用いてもよい。伸縮力供給用部材は例えば、板状、ロッド状の金属、ガラスなどの剛直性を有する材質から構成すればよく、また接着剤などを用いて、伸縮可能な基材に接着すれば良い。このような剛直性を有する伸縮力供給用部材はつまんで、ひっぱることができ、そのため伸縮装置の所望の領域に、均一で制御された伸縮力を提供できる。
【００７９】
また、伸縮力供給用部材が、配向ＣＮＴ膜構造体が配置された基材とは別の伸縮可能な部材でも良い。伸縮可能な別の部材としては、例えば、絆創膏や網タイツなどを例示できる。その場合、接着材を用いて、伸縮可能な基材の裏面に絆創膏や網タイツを接着すればよい。配向ＣＮＴ膜構造体は伸縮可能な基材の表面に配置する。ＰＤＭＳ接着剤などのような、伸縮性を有する接着剤を用いると、絆創膏/網タイツと、伸縮可能な基材間の剥離を防ぐことができ、好ましい。
【００８０】
伸縮力供給用部材として、絆創膏を用いた伸縮装置は、人体などの任意の物体に貼り付けることができ、その物体の変形、変位、動きを検出できる。また、伸縮力供給用部材として、網タイツを用いた伸縮装置は、人間が衣服として着ることができる。これらの伸縮装置を、人体、ロボットなどに貼り付けたり、着せたりした場合、人間、ロボットの動き、移動、発声などを検出できる。
【００８１】
（伸縮駆動装置）
伸縮駆動装置とは、伸縮装置と、伸縮装置を駆動する駆動装置を備える装置である。駆動装置は、伸縮装置に伸縮力を加え、伸縮装置を伸縮させることができれば、構造、形状、材質を問わず、適宜選択することができる。例えば、適当な駆動力により変位する二つの物体の間に伸縮装置を接続した場合、二物体間の距離を伸縮装置の伸縮量を検知装置で計測することで測定できる。このような構成の装置においては、二つの物体が駆動装置となる。駆動装置として、ロボット、アームや関節を備える機械加工装置、などの可動部を備える機械を例示できる。また、伸縮装置を含む装置全体が、伸縮駆動装置と定義される。適宜必要があれば、効率よく伸縮力を伸縮装置に供給するために、伸縮力供給用部材を用いても良い。
【００８２】
（伸縮装置製造法）
本発明の一実施形態に係る伸縮装置製造方法の詳細を、図１を参照しながら、以下に具体的に説明する。先ず、予め、公知の手法を用いて伸縮可能な基材２を製造する（基材製造工程）。基材は、配向ＣＮＴフィルムを配置できる伸縮可能な基材であればよい。また、予め、配向ＣＮＴフィルムを製造する（配向ＣＮＴフィルム製造工程）。一般的に、配向ＣＮＴフィルムの製造に用いる成長用基材は高温に晒されるため、伸縮性を有さない材料から成る。そのため、成長用基材の上に製造した配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外し、それを伸縮可能な基材に貼り付けることで配置し（配向ＣＮＴフィルム配置工程）、高密度化処理を行うことで、配向ＣＮＴ膜構造体３を製造する（高密度化工程）。この時、配向ＣＮＴ膜構造体３はその位置、及び配向を制御され、かつ反り返りがない状態で基材２上に配置されることが、特性を制御するために大事である。さらには必要に応じて、伸縮を検出するための検知装置５を製造する（検知装置製造工程）。また、基材２を通して、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮を与えるための伸縮力供給用部材４を製造する（伸縮力供給用部材製造工程）。さらには、このように製造された、伸縮装置１を備えかつ、伸縮装置１を駆動する駆動装置９を備える伸縮駆動装置１０を製造しても良い（伸縮駆動装置製造工程）。
【００８３】
（配向ＣＮＴフィルム配置工程）
配向ＣＮＴフィルム配置工程とは、成長用基材の上に合成された、配向ＣＮＴフィルムを、成長基材から取り外し、別の伸縮可能な基材上に、配向ＣＮＴフィルムを貼り付けて配置する工程である。配向ＣＮＴフィルム取り外し工程は、配向ＣＮＴフィルムを所望の形状、特性を著しく損なわない程度で、成長用基材から取り外せることができる方法であれば、何でもよい。具体的には、成長用基材に形成された配向ＣＮＴフィルムをピンセットで把持して直接取り外す方法や、合成樹脂製のメンブレンをピンセットの先端に貼り付けておき、このメンブレンに配向ＣＮＴフィルムを貼りつかせて取り外す方法を、状況に応じて実施者が適宜に選ぶことによって実現することができる（図１４）。
【００８４】
取り外し工程において、密集した配向ＣＮＴフィルム群から、ＣＮＴを取り出すことが困難な問題があった。また、取り出した配向ＣＮＴフィルムを１枚ごとに分けることが困難な問題があった。これらの問題を解決するため、実体顕微鏡とメンブレンフィルターを用い、実体顕微鏡下で観察しながら、メンブレンフィルターにて配向ＣＮＴフィルムをつけ、配向ＣＮＴフィルム群からＣＮＴを取り出した。また、メンブレンフィルターで取り出したＣＮＴは、１枚の時もあれば、複数枚ある時もあるが、本手法により、メンブレンフィルターで１枚ごとの取り出しが可能となった。さらに、実体顕微鏡とピンセット及び、合成する配向ＣＮＴフィルムの厚みを２μｍ以上とすると、ピンセットで配向ＣＮＴフィルム１枚を取り出すことが可能となった。
【００８５】
次に取り出した配向ＣＮＴフィルムを伸縮可能な基材２上に貼り付けて配置し、且つ配向ＣＮＴフィルムを液体に晒すが、この工程にも、状況に応じて実施者が適宜に選ぶことができる複数通りの実現方法がある。
【００８６】
第一は、取り外し工程で取り外した配向ＣＮＴフィルムを、液体が予め滴下された伸縮可能な基材２の上に移動させてピンセットから離す。その後、メンブレンのついたピンセットで配向ＣＮＴフィルムを液体中の任意の位置に合わせる、という方法である。
【００８７】
第二は、配向ＣＮＴフィルムを伸縮可能な基材２の上に移動させてピンセットから離した後、伸縮可能な基材２上の配向ＣＮＴフィルムが浸るように液体を滴下し、メンブレンのついたピンセットで液体中の配向ＣＮＴフィルムの位置合わせを行う、という方法である（図１５）。
【００８８】
なお、ここでは１枚の配向ＣＮＴフィルムを伸縮可能な基材の上に貼り付けて配置する例を示したが、複数の配向ＣＮＴフィルムを少なくとも一部重ねて貼り付けて配置するようにしてもよい。また、配向ＣＮＴフィルムを液体に晒すのは伸縮可能な基材以外の場所としても構わない（図１６）。
【００８９】
ここで配向ＣＮＴフィルムを晒す液体としては、ＣＮＴと親和性があり、蒸発後に残留する成分がないものを使用することが好ましい。そのような液体としては、例えば水、アルコール類（イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール）、アセトン類（アセトン）、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）等を用いることができる。また液体に晒す時間としては、配向ＣＮＴフィルムの内部に気泡が残らずに全体が満遍なく濡れるのに十分な時間であればよい。
【００９０】
（高密度化工程）
次の高密度化処理（工程）においては、液体に晒して伸縮可能な基材２の表面に載置した状態にある配向ＣＮＴフィルムを高密度化し、伸縮可能な基材２の表面に被着した配向ＣＮＴ膜構造体３を形成する。この工程は、典型的には、液体が付着した配向ＣＮＴフィルムを乾燥させることで行う。配向ＣＮＴフィルムを乾燥させる手法としては、たとえば室温空気中での自然乾燥、室温窒素雰囲気下での自然乾燥、真空引き乾燥、アルゴン等の不活性ガス存在下での自然乾燥、及びこれらの雰囲気状態での加熱乾燥などを用いることができる。
【００９１】
配向ＣＮＴフィルムは、液体に浸されると、各ＣＮＴ同士が密着して全体の体積が少し収縮し、液体が蒸発するときに密着度がより一層高まって体積がかなり収縮し、結果として高密度化した配向ＣＮＴ膜構造体３が形成される。このとき、伸縮可能な基材２との接触抵抗により、伸縮可能な基材２と平行な面の面積収縮はほとんど無く、専ら配向ＣＮＴ膜構造体３の厚さ方向に収縮するように、高密度化工程を制御する。
【００９２】
このようにして得られた配向ＣＮＴ膜構造体３は、配向ＣＮＴフィルムに比して高密度化によってもその配向性が損なわれることはない。
【００９３】
また、基材２から、配向ＣＮＴ膜構造体３の部分的な浮きや、裂け、破れの原因となるしわと、基材２の放線方向以外の方向へのカーボンナノチューブフィルムの高密度化や、配向ＣＮＴ膜構造体３へのレジスト塗布時に配向ＣＮＴ膜構造体３の折り返りの原因となる、反り返りを抑止した処理が施されたものが望ましい。
【００９４】
（高密度化工程の原理）
高密度化処理（高密度化工程）とは、配向ＣＮＴフィルムをＣＮＴと親和性のある液体に浸し、ＣＮＴ集合体中のＣＮＴ間に浸漬した液体の蒸発と、それに伴う液体の表面張力により、ＣＮＴ集合体中のＣＮＴ同士の凝集を誘発し、ＣＮＴ集合体の本数密度を向上させる方法である。配向ＣＮＴフィルムの高密度化処理によって、液体が浸漬もしくは付着したＣＮＴ集合体を乾燥させると、高密度化が進む。この現象は、個々のＣＮＴに付着した液体が蒸発する際の表面張力によって互いに隣接するＣＮＴ同士がくっつき合うことで起こるものと考えられる。さらにＣＮＴ集合体をフィルム状にし、その配向方向を基材の表面と平行にして高密度化処理を施すと、配向ＣＮＴフィルムの収縮方向が基材に垂直な方向の１次元上に規定される。これは、基材の表面に沿っての個々のＣＮＴの移動が配向ＣＮＴフィルムと基材との密着力によって制限されるのみならず、配向ＣＮＴフィルムの側部からなされる液体の蒸発が専ら高さ方向に表面張力を発生させることによる。これらにより、配向ＣＮＴフィルムは厚さ方向のみに均一に高密度化されるので、成長用基材から垂直に成長したバルク状のＣＮＴ集合体に高密度化処理を施した際の島状に収縮するという問題が起こらない。
【００９５】
上記の高密度化工程は、配向ＣＮＴフィルムを液体に晒した後に乾燥させる手法としたが、高密度化工程において配向ＣＮＴフィルムが収縮するメカニズムは、上述した通り、各ＣＮＴ同士間に入り込んだ液体の表面張力によって各ＣＮＴ同士が引き寄せられ、液体が蒸発した後も各ＣＮＴ同士のくっついた状態が維持されるからであると推定される。従って、高密度化工程は、ＣＮＴ同士間に表面張力を生じさせる手法であればよく、例えば高温蒸気などを用いる手法を適用することができる。
【００９６】
（高密度化工程の課題）
高密度化工程において、高密度化する際に溶液に浸したカーボンナノチューブフィルムもしくはカーボンナノチューブを扱うピンセット、カーボンナノチューブフィルムを扱っているメンブレンに泡が生じると、高密度化する際にシワができることがある問題があった。また、高密度化する際に配向ＣＮＴフィルムを所望の方向に合わせるのが難しい問題があった。さらに、高密度化乾燥する際に溶媒が高密度化した配向ＣＮＴフィルム内に残ることがある問題があった。さらには、配向ＣＮＴフィルムを配置、高密度化する際には、基板表面上に液体の表面張力で基板の法線方向に収縮するだけでなく、一部の配向ＣＮＴフィルムが基板表面で反り返り高密度化することがある問題があった。
【００９７】
（高密度化工程の課題解決法）
これらの問題を解決するために、配向ＣＮＴフィルムの厚みを１００μｍ以下に薄くするとともに、観察に用いる顕微鏡の照明の強度を、乾燥する直前に照明強度を最大から最小に変化させた。これは、実体顕微鏡の照度を調整することにより、配向ＣＮＴフィルムの乾燥状態が制御され、反り返りを抑制できているものと推認される。
【００９８】
また、高密度化に用いる基板上に載せた溶液に、配向ＣＮＴフィルム、もしくは配向ＣＮＴフィルムを扱うピンセット、配向ＣＮＴフィルムを扱っているメンブレンを十分に浸し、実体顕微鏡にて観察し、泡が生じないようにすることができる。さらに、ピンセットの先に、メンブレンフィルターを把持して、配向ＣＮＴフィルム同様基板上の溶液に浸し、顕微鏡で配向ＣＮＴフィルムの配向方向を観察しながら、ピンセットすなわちメンブレンフィルターを操作し、溶液中で配向ＣＮＴフィルムを動かすことにより、所望の位置、所望の配向に配置することができる。
【００９９】
また、ピンセットで把持した配向ＣＮＴフィルムを、針がついたマニュピュレーターの針先に移し、同様に針のついたマニュピュレーターとともに、所望の位置、所望の配向で、マニュピュレーターを制御しながら、配置し、マニュピュレーターで押さえ、その後、高密度化に用いる溶液を滴下し、高密度化を行うことができる。位置制御が可能な先端として、タングステンのような高度を有する針状もしくは棒状の先端でも良く、または樹脂のような柔軟性のある先端でも良い。さらには、ピンセットのような端可能な治具を先端として利用しても良い。
【０１００】
またその際、反り返りのより効果的な防止を行うには、特に高密度化のための溶液として、メタノールを使用することが好ましい。
【０１０１】
このようにすると、下地にすでにＣＮＴマイクロ構造体があった場合であっても、そのＣＮＴマイクロ構造体の配向ＣＮＴフィルムを掃くことなく、２層目以降の配向ＣＮＴフィルムを容易に配置することができる。マニュピュレーターは乾燥後に外せばよい。このような方法は、厚みが４μｍ以下の配向ＣＮＴフィルムを扱う場合に効果的である。
【０１０２】
複数の配向ＣＮＴフィルムを積層し、高密度化し、所望の厚さのＣＮＴ層を形成しても良い。前者の場合は、１枚の配向ＣＮＴフィルムによって目的とする密度の配向ＣＮＴ膜構造体が得られる利点があり、後者の場合は、複数の配向ＣＮＴフィルムを、配向方向を同じくして積層することもでき、また配向方向を異ならせて積層することもでき、多様にラミネートされた配向ＣＮＴ膜構造体が得られる利点がある。
【実施例】
【０１０３】
（実施例１：伸縮装置）
以下に具体的な実施例を挙げて本発明による伸縮装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明による伸縮装置を、図１を参考に説明する。
【０１０４】
伸縮装置１は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。
【０１０５】
具体的に、製造した伸縮装置１は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置してなる。
【０１０６】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇであった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なお、これらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一とした。
【０１０７】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０１０８】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察して画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１０９】
このようにして得た伸縮可能な基材２上に配向ＣＮＴ膜構造体３を備える伸縮装置１は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を、大きく凌駕する性能を示す。
【０１１０】
（伸縮装置製造法）
本発明の伸縮装置の製造方法のうち、特に好ましいプロセスの一例を、図１８を参照しながら、以下に具体的に説明する。
【０１１１】
この製造方法においては、先ず、予め、公知の手法を用いて伸縮可能な基材２を製造する（基材製造工程）。基材２は、配向ＣＮＴフィルムを配置できる伸縮可能な基材であればよい。また、予め、配向ＣＮＴフィルムを製造する（配向ＣＮＴフィルム製造工程）。配向ＣＮＴフィルムは成長用基材の上で設置された触媒からＣＮＴを成長すると良いが、所望の形態と形状の配向ＣＮＴフィルムが製造できる何れの手法も適宜用いることが可能である。一般的に、配向ＣＮＴフィルムの製造に用いる成長用基材は高温に晒されるため、伸縮性を有さない材料から成る。そのため、成長用基材の上に製造した配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外し、それを伸縮可能な基材２に貼り付けることで配置し（配向ＣＮＴフィルム配置工程）、高密度化処理を行うことで、配向ＣＮＴ膜構造体３を製造する（高密度化工程）。配向ＣＮＴフィルム配置工程と高密度化工程は逐次行ってもよいし、同時に行っても良い。また、伸縮性基材２との密着性が確保できれば、高密度化工程を配向ＣＮＴフィルム配置工程の前に行っても良い。この時、配向ＣＮＴ膜構造体３はその位置、及び配向を制御され、かつ反り返りがない状態で基材２上に配置されることが、特性を制御するために大事である。さらには必要に応じて、伸縮を検出するための検知装置５を製造する（検知装置製造工程）。具体的には例えば、配向ＣＮＴ膜構造体３に二つの電極を製造し、伸縮した時の、配向ＣＮＴ膜構造体３の構造変化により抵抗値の変化を検出する。さらに必要に応じて、伸縮可能な基材２、及び、配向ＣＮＴ膜構造体３に、伸縮力（歪み）を供給するための伸縮力供給用部材４を製造しても良い。伸縮力供給用部材として、例えば、ガラス板等の、堅い伸縮性を有さない堅い基材で伸縮性基材の両端を固定することが例示できる。このようにすれば、伸縮性基材と伸縮力供給用部材の接点部で伸縮が生じないため、安定した性能を示し、繰り返し伸縮可能な伸縮装置が製造できる。このような工程により、従来よりも格段に性能が向上した、伸縮装置を提供することができる。
【０１１２】
本発明の伸縮装置を得るための製造プロセスや手順は上記の例に限定されるものではなく、適宜必要に応じて、一部の工程を省略したり、順序を変更したりしても良い。
【０１１３】
例えば、検知装置製造工程、伸縮力供給用部材製造工程は、適宜適切な順序、もしくは同時に行えばよく、さらには、基材製造工程の後、または前に行い、その後、配向ＣＮＴフィルム配置工程を後に行ってもよい。
【０１１４】
（基材製造工程）
基材の材質として、電気伝導性を有さず、優れた伸長性を示す、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であるシルポット１８４（東レ・ダウコーニング株式会社製）を選んだ。また、形状としては、均一な伸縮を実現するために、均一な厚みを有する板状に成形した。以下に示す、脱泡工程、板状成形工程、剥離工程、成形工程によりかかる基材を製造した。
【０１１５】
脱泡工程は以下の手順で行った。基材（ＰＤＭＳ）の前駆体を、真空中で攪拌し調製した。使用したシルポット１８４は、未反応液体と触媒液体に分割されており、未反応液体３０ｇ、触媒液体３ｇをテフロン（登録商標）製の容器に入れた。シルポットの両溶液を入れたテフロン（登録商標）容器ごと、真空攪拌機（真空ミキサー あわとり練太郎 ＡＲＶ-２００／株式会社シンキー社製）を用い、真空中で脱泡攪拌した。
【０１１６】
真空中で攪拌することで、大気中で攪拌するのに比べて、前駆体が固化（ゲル化）し、基材となる際の、基材中への泡の混入を抑制できた。基材中に泡が混入すると、基材を伸縮させた際に、泡に応力が集中し、基材が断裂する。そのため、大きな伸張性を示す基材を得ることができない。
【０１１７】
板状成形工程は以下の手順で行った。脱泡調製した前駆体を、平らで歪みが極小な板である１辺が３０ｃｍ、厚みが４．８ｍｍのガラス板の上に滴下した（図１９左上）。前駆体を滴下する際は、容器から直接ガラス板の上に滴下した。また、滴下に際し、スパチュラ等で書き出すことは基材中への泡の混入を招くため行わない。板に歪みがある場合は、基材と板との接触面で形成される基材の主表面に板の歪みが現れるため、基材の伸縮時に基材の主表面において均一な歪みを発生させることが困難となる。
【０１１８】
前駆体を滴下した板（下部ガラス板）の、滴下した面の四隅に、間隔材料（スペーサー）を入れた。間隔材料として、厚みが１ｍｍであるシリコンゴム製の板を、縦２８〜３０ｃｍ、幅０．８〜１ｃｍの短冊状にして４つ用意し、短冊の長辺が辺に沿うように、４辺に配置した。（図１９右上）
【０１１９】
次に、滴下した前駆体を押し伸ばすために、前駆体を滴下した板と同様の板である、１辺が３０ｃｍ、厚みが４．８ｍｍ以上のガラス板を、間隔材料の上に置くようにして載せ、前駆体を平滑化するように押しつぶした（図１９左下）。これにより、基材を１ｍｍの厚みを有する厚みが均一な板状に成形した。このような、基材に配向ＣＮＴ膜構造体を配置すると、配向ＣＮＴ膜構造体に均一な伸縮を与えることができる。
【０１２０】
間隔材料は、この様に４辺に設置しても良いし、形状を変え、四隅に設置しても良い。また、間隔材料の厚みを変えることで、得られる基材の厚みを、０．５ｍｍから１０ｍｍ程度まで変化できる。さらに、十分な重量と同様の平滑性を有する板を用いることにより、このガラス板と同様の効果が得られる。また、上に載せるガラス板に重量を加えることにより、０．５ｍｍ以下の厚みを有する基材を作成することも可能である。
【０１２１】
前駆体を押しつぶしたまま、前駆体が固化（ゲル化）するまで、数時間から、数日間置く。ＰＤＭＳの種類にもよるが、本実施例で用いたＰＤＭＳの場合は、室温で、１日もしくは２日程度置く。
【０１２２】
これより短いと、固化が不十分となり、基材は形状を維持できないか、均一な歪みを発生させることが困難となる。これ以上長いと、基材がガラス基板に固着してしまい、下記の剥離工程が困難となる。
【０１２３】
剥離工程は以下の手順で行った。板状成形工程終了後、基材を利用するため、基材を押しつぶしたガラス板（上部ガラス板）もしくは下部ガラス板を基材から剥離する（図１９中下）。次に残った下部もしくは上部ガラス板を剥離して、均一な膜厚を有する基材を取りだす（図１９右下）。剥離した直後に、基材のガラス基板によって形成されていた面、両面をアルミ箔で覆う。こうすることにより、基材の汚れを防止し、清浄な伸縮面を保てる。
【０１２４】
成形工程は以下の手順で行った。均一な膜厚を有する基材を、基材の形状により応力集中が生じない、図２０に示すドッグボーン型や、図２１、図２２、及び図２３に示す板状の直方体型に加工する。加工は、剥離工程で付けたアルミフォイルがある状態で行う。成形工程は、公知の技術を用いることができ、はさみできりだしたり、機械的に加工したり、レーザーで切り出してもよい。
【０１２５】
（配向ＣＮＴフィルム製造工程）
配向ＣＮＴフィルムは、公知の化学気相合成法により製造できる。これは、基材上に触媒を製造し、その触媒に複数のＣＮＴを化学気相成長（ＣＶＤ）させるものである。配向ＣＮＴフィルムは、特願２００９−００１５８６に記載の方法などを用い、基材上にパターニングされた触媒から、一定の方向に配向した複数のＣＮＴを成長させた。
【０１２６】
本実施例で用いた配向ＣＮＴフィルムは、高さ１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍの形状を有する。
【０１２７】
本製造法で得られた単層ＣＮＴの配向集合体である配向ＣＮＴフィルムの特性は、製造条件の詳細に依存するが、特願２００９−００１５８６の実施例１の記述の製造条件では、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．３〜０．７である。
【０１２８】
このような条件で製造した配向ＣＮＴフィルムは、基材から剥離した後でも、その一体性を保持した。
【０１２９】
（配向ＣＮＴフィルム配置工程）
次に、成長用基材の上に合成された、配向ＣＮＴフィルムを、成長用基材から取り外し、別の伸縮可能な基材２上に、配向ＣＮＴフィルムを貼り付けて配置した。
【０１３０】
取り外す際に、密集した配向ＣＮＴフィルム群から、ＣＮＴを取り出すことが困難であった。また、取り出した配向ＣＮＴフィルムを１枚ごとに分けることが困難であった。さらに、下記高密度化工程において、配向ＣＮＴフィルムを所望の位置に所望の方向で合わせるのが難しかった。
【０１３１】
これらの問題を解決するため、予め上記の方法で製造した配向ＣＮＴフィルムを、合成した基材ごと、実体顕微鏡の視野に入るようにセットし、顕微鏡で観察しながら、配向ＣＮＴフィルムを合成用基材から取り外した。合成用基材からの配向ＣＮＴフィルムの取り外しは、顕微鏡で観察しながら、ピンセットで直接行った。
【０１３２】
次に取り出した配向ＣＮＴフィルムを、配向ＣＮＴ膜構造体として伸縮装置に利用するため、取り出した配向ＣＮＴフィルムの配向方向を制御して、基材２に配置し、且つ液体に晒す必要があった。そのため、取り出し工程で取り出した配向ＣＮＴフィルムを、液体が予め滴下された伸縮可能な基材２の上に移動させて、ピンセットから放し、その後、メンブレンのついたピンセットで配向ＣＮＴフィルムを液体中の任意の位置に合わせるという方法を用いた（図１８）。この際に、滴下する液体の量は、パスツールピペットで１〜５滴程度である。また、伸縮可能な基材２の製造工程で用いた、基材を覆っているアルミ箔の、一方を取り外し、ＣＮＴの配置面とした。また、後述する高密度化工程において、溶液に晒した配向ＣＮＴフィルム、もしくは溶液に晒したピンセットやメンブレンに泡が発生すると、配向ＣＮＴ膜構造体３にシワができることがあった。そのため、高密度化に用いる基材２上に溶液を配置し、配向ＣＮＴフィルムや、配向ＣＮＴフィルムを扱うピンセット、配向ＣＮＴフィルムを扱っているメンブレンを十分に溶液に浸し、実体顕微鏡にて観察し、泡が生じないようにした。配向ＣＮＴフィルムを晒す液体として、イソプロピルアルコールを用いた。このようにして、配向ＣＮＴフィルムの位置と配向方向を制御して、基材２上に配置した。
【０１３３】
また、基材２の伸縮方向である、図１７で示す基材の中心軸と、配向ＣＮＴフィルムのＣＮＴが配向した方向とのなす角を９０度となるようにし、さらに、この基材２の中心軸に沿うように配向ＣＮＴフィルムを配置した。これにより、亀裂体や、ＣＮＴ架橋体等が均一に発生し、かつ基材を大きく伸長させても、配向ＣＮＴ膜構造体が破断しなかった。
【０１３４】
また、下記に示す、配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程を用いて、大きな配向ＣＮＴ膜構造体を作製してもよい。このようにすれば、大きな領域での伸縮を検知できる。
【０１３５】
（配向ＣＮＴフィルム高密度化工程）
配向ＣＮＴフィルムを液体に晒して、乾燥させることで、高密度化させ、配向ＣＮＴ膜構造体を得た。配向ＣＮＴフィルムの配置、高密度化は、同時行っても良い。その際、配向ＣＮＴフィルムの周囲から溶液が乾燥していると、配向ＣＮＴフィルムの一部のみが、高密度化され、配向ＣＮＴ膜構造体となって基材に密着することがある。その場合、配向ＣＮＴフィルムを任意の位置に配置したり、所望の配向方向を得たりすることが困難となる。そのため、溶液が乾燥し、高密度工程が完了する前に、配向ＣＮＴフィルムの配置を完了した。
【０１３６】
溶液が室温の空気中で自然蒸発し、配向ＣＮＴフィルムが固定化されたら、配向ＣＮＴフィルム表面を観察し、配向ＣＮＴフィルムの表面が見えるまで溶液を自然乾燥させ、配向ＣＮＴフィルムを高密度化させた。
【０１３７】
溶液として、イソプロピルアルコール、もしくはメタノールを用いた。イソプロピルアルコール、およびメタノールは配向ＣＮＴフィルム内のＣＮＴ間に容易に侵入し、配向ＣＮＴフィルム全体が均一に高密度化された。
【０１３８】
また、配向ＣＮＴフィルムが高密度化する際には、配向ＣＮＴフィルムの一部が基材表面で反り返ることがあった。その際には、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時に照明を当て、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時にＣＮＴの表面が見える際に、照明を弱くすることで、溶液の蒸発を制御して、高密度化処理の速度を制御することで、反り返りを抑止した。
【０１３９】
配向ＣＮＴフィルムの配置、高密度化を行う別の手順としては、予め配置した配向ＣＮＴフィルムに、後から溶液を滴下し、高密度化を行った。
【０１４０】
（配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程）
大きな配向ＣＮＴ膜構造体を得るため、前述した配向ＣＮＴフィルム配置工程及び、配向ＣＮＴフィルム高密度化工程を繰り返し、複数の配向ＣＮＴ膜構造体を、同一の配向方向に、僅かな重ねをもってつなぎ合わせて配置した。
【０１４１】
同一の配向方向にわずかな重ねをもってつなぎ合わせることで、全体として構造が均一な大きな伸縮装置を得ることが出来た。
【０１４２】
重ね配置は以下の手順で行った。まず、予め、上記方法で基材２上に配置されている配向ＣＮＴ膜構造体３の、重ね合わせする領域にかかるように、イソプロピルアルコールを、パスツールピペットで１〜５滴程度滴下した。
【０１４３】
ついで、別の配向ＣＮＴフィルムを、滴下したイソプロピルアルコールの中に浸し、１〜５ｍｍ程度の重ね合わせで重なるように、配向ＣＮＴフィルムの位置、及び配向の向きを揃えて配置し、高密度化を行った。この操作を１〜２回繰り返し行い、ＣＮＴの並び方向に３０〜４０ｍｍの長さを有する配向ＣＮＴ膜構造体を作製した。
【０１４４】
配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程のさらなる利点は、配向ＣＮＴ膜構造体に断裂が生じ、壊れてしまった伸縮装置も、その断裂部を修復できることである。
【０１４５】
このようにして、重ね合わせた配向ＣＮＴ膜構造体全体が一体で連続した構造を有し、かつ重ね合わせる配向ＣＮＴ膜構造体それぞれが、機能を損なわない、大きな配向ＣＮＴ膜構造体を備える伸縮装置を得た。
【０１４６】
（配向ＣＮＴ膜構造体の密度）
高密度化工程での配向ＣＮＴフィルムの圧縮率を〈圧縮率＝元の厚さ÷高密度化後の厚さ〉と定義すると、配向ＣＮＴ膜構造体の重量密度は、〈ＣＮＴ密度＝圧縮率×０．０３ｇ／ｃｍ３〉となる。配向ＣＮＴフィルムの元の厚さを制御することにより、重量密度を０．１１ｇ／ｃｍ３から０．５４ｇ／ｃｍ３まで制御することができた。
【０１４７】
このようにして得られた重量密度が０．１１ｇ／ｃｍ３の配向ＣＮＴ膜構造体においても、基材上に配置、高密度化が十分可能であり、上述の各実施例と同様に伸縮装置の製造が可能であった。
【０１４８】
本発明において制御可能な配向ＣＮＴ膜構造体の重量密度の上限は、本例に用いた０．５４ｇ／ｃｍ３に限定されない。本明細書では明記しないが、原理的には、ＣＮＴの直径を制御することによってさらに幅広い範囲での重量密度を実現することが可能である。すべてのＣＮＴが等しい直径を有し、且つ高密度化工程によってすべてのＣＮＴが最密充填されるものと仮定すると、ＣＮＴの直径寸法が小さくなるに従って高密度化後のＣＮＴ密度は増加することが容易に計算できる。上述した各実施例で用いた配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの平均直径は２．８ｎｍ程度であるが、この場合のＣＮＴが最密充填したときの重量密度は、０．７８ｇ／ｃｍ３程度である。この点に関しては、すでに非特許文献（Ｙａ−Ｑｉｏｎｇ Ｘｕ， ｅｔ ａｌ， Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｒｒａｙ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｄｉａｍｅｔｅｒ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ， Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １２８ （２０），６５６０−６５６１,２００６）に報告されている技術を用いることにより、ＣＮＴの直径をより小さいもの（１．０ｎｍ程度）にすることは可能であることが分かっている。このことから、ＣＮＴの直径を小さくすることにより、最大１．５ｇ／ｃｍ３程度までは重量密度を高めることが可能であると考えられ、上記密度の、配向ＣＮＴ膜構造体を用いて伸縮装置を製造することは、製造法が同一であるため、容易であると考えられる。
【０１４９】
（配向ＣＮＴ膜構造体の厚み）
配向ＣＮＴフィルムの元の厚さと高さを制御することにより、配向ＣＮＴ膜構造体の厚さを１００ｎｍから１００μｍまで制御することができた。高密度化処理での圧縮率は約１０であるため、おおまかに、配向ＣＮＴ膜構造体の１０倍の厚みを有する配向ＣＮＴフィルムを合成すればよい。配向ＣＮＴフィルムの厚みは、公知の半導体の微細加工技術を用いて、触媒のパターニングをすることで制御する。そのため、厚みは、公知の半導体微細加工技術の精度と分解能で制御可能である。配向ＣＮＴ膜構造体の厚さを１００ｎｍとする場合には、約配向ＣＮＴ膜構造体の厚さを５００ｎｍ〜１μｍの厚さに触媒をパターニングすればよい。また、高さを制御することで、厚い配向ＣＮＴ膜構造体を得ることもできる。このようにして得た、厚みが１００ｎｍから１００μｍの配向ＣＮＴ膜構造体から、好適に伸縮装置を製造することができた。
【０１５０】
（配向ＣＮＴ膜構造体の配向度評価）
配向ＣＮＴ膜構造体を構成しているＣＮＴの配向度を評価するたには、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像などを用いるのがよい。配向ＣＮＴ膜構造体は、その機能を損なわない程度に一部等方的な構造を含んでいてもかまわない。
【０１５１】
観察された配向ＣＮＴ膜構造体のＳＥＭ画像に基づきＦＦＴ（高速フーリエ変換）画像を計算した。これらのＦＦＴ画像は、ＳＥＭ画像の倍率、場所により程度は異なるものの、それぞれが異方性を示した。これは配向ＣＮＴ膜構造体のＣＮＴが配向していることを示す。
【０１５２】
ＦＦＴ画像の原点から等距離を保って動径方向に参照方向（φ＝０）からφ＝π／２までの変換強度を求め、強度プロフィールを得た。この強度プロフィールを用いてヘルマンの配向係数Ｆを算出したところ、０．７の値が得られ、配向ＣＮＴ膜構造体中のＣＮＴが配向していることが判った。
【０１５３】
（実施例２：ＣＮＴマイクロ膜構造体を用いた伸縮装置）
以下に具体的な実施例を挙げて本発明によるＣＮＴマイクロ膜構造体を用いた伸縮装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明による伸縮装置を、図２５を参考に説明する。
【０１５４】
伸縮装置６０は、伸縮可能な基材２上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備えるＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える。
【０１５５】
具体的に、製造した伸縮装置６０は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ０．８ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×２５０ｍｍ（幅）のＣＮＴマイクロ膜構造体５０を配置してなる。
【０１５６】
ＣＮＴマイクロ膜構造体５０を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。ＣＮＴマイクロ膜構造体５０は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。ＣＮＴマイクロ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０１５７】
このようなＣＮＴマイクロ膜構造体５０は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化した後、所望の形状にパターニングされ、ＣＮＴマイクロ膜構造体５０を得た。
【０１５８】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１５９】
このようにして得た、伸縮可能な基材２上にＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える伸縮装置６０は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を、大きく凌駕する性能を示す。
【０１６０】
ＣＮＴマイクロ膜構造体５０を作成する方法について述べると、実施例１の方法で、伸縮装置を製造した後に、配向ＣＮＴ膜構造体をリソグラフィーでパターニングして、所望の形状の配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。配向ＣＮＴ膜構造体を構成する配向ＣＮＴフィルムの高さ、長さは合成条件等に依存するため、厳密に所望の高さ（長さ）の配向ＣＮＴフィルムを合成することは困難である。本実施例の手法で、配向ＣＮＴ膜構造体の不要部分をエッチングすることで、微細加工技術の精度で、所望の形状を有する配向ＣＮＴ膜構造体を容易に得ることができ、所望の特性を有する伸縮装置を製造する上で格段の効果がある。
【０１６１】
配向ＣＮＴ膜構造体の乾燥を十分に行うため、レジスト塗布前に、真空中１８０℃で１０分間乾燥を行う。レジストＰＭＭＡ４９５を希釈液にて重量換算で５倍希釈した液を塗布し、４７００ｒｐｍで１分間スピンコートを行い、１８０℃で１分間ベークし、副レジスト層を形成させた。これにより２層目の主レジストが高密度化した配向ＣＮＴ膜構造体に浸み込むことを抑制した。副レジスト層は、２層目の主レジスト層が配向ＣＮＴ膜構造体に、染み込むことを抑制する機能を有しかつ、配向ＣＮＴ膜構造体と同等にエッチング出来る材料であれば何でもよく、例えば、ＺＥＰ−５２０ＡやＡＺＰ−１３５７でも良い。希釈液は、副レジスト層として使うレジストを希釈可能であれば何でもよく、希釈量も、２層目の主レジストが描画できる範囲であれば、希釈量、塗布方法、ベーク条件は問わない。
【０１６２】
２層目の主レジストとして、さらにＦＯＸ１６を塗布し、４５００ｒｐｍで１分間スピンコートを行い、３６０ｎｍのレジスト層を形成した。
【０１６３】
次に、電子線描画装置（ＣＡＢＬ８０００／クレステック）にてレジスト層に所定のパターンを描画し、それを水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（２．３８％のＺＴＭＡ−１００）で現像してＦＯＸ１６のマスクを形成した。
【０１６４】
これを反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ-２００Ｌ／サムコ）にて、先ず、Ｏ２（１０ｓｃｃｍ、８０Ｗ、１０Ｐａ、７ｍｉｎ）を、次に、Ｏ２及びＡｒ（１０ｓｃｃｍ、８０Ｗ、１０Ｐａ、３ｍｉｎ）を供給し、１層目の副レジスト層および配向ＣＮＴ膜構造体のマスクから露出している部分、すなわち不用部分を除去した。ここでＡｒを導入することにより、ＣＮＴのケバがきれいに除去され、シャープなエッジが得られた。
【０１６５】
最後に、２層目の主レジスト層を緩衝弗酸（１１０−ＢＨＦ（４．７％ＨＦ，３６．２％ＮＨ４Ｆ，５９．１％Ｈ２Ｏ）／森田化学工業）を用いて除去し、且つ純水でリンスした後、１層目の副レジスト層を剥離液（ＰＧ／マイクロケム）で除去し、且つＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で洗浄して自然乾燥させることにより、所望の形状を有するＣＮＴマイクロ構造体５０を備える伸縮装置６０を得た。
【０１６６】
（実施例３：剛直域に設けられた検知装置を備える伸縮装置）
以下に具体的な実施例を挙げて本発明による検知装置を備える伸縮装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明による検知装置を備える伸縮装置７０を、図面２６を参考に説明する。
【０１６７】
伸縮装置７０は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。基材の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した裏側の２カ所に、ガラスからなる硬い基板１１が接着されている。硬い基板１１は、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するための部材である伸縮力供給用部材ともなる。硬い基板１１は伸縮しないため、伸縮しない剛直域１２が、基材２上に形成される。検知装置は、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した面の、剛直域１２上に設置されており、導電性ペースト１４と、導電性フィルム１５から成る。このような検知装置７０を、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続して、二つ離間して剛直域１２に取り付け、伸縮による、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する伸縮装置７０を得た。
【０１６８】
具体的に、製造した伸縮装置７０は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体を配置してなる。
【０１６９】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成する、ＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体を得た。
【０１７０】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１７１】
検知装置は、図２０に示す基材上に、伸縮しない剛直域を設けて、その剛直域に配向ＣＮＴ膜構造体と電気的に接続された、銀ペーストとアルミ箔とリード線から構成される検知装置を備える。
【０１７２】
検知装置付きの伸縮装置を作成する方法について述べると、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体を備える、伸縮装置を製造した後に、検知装置を製造した。
【０１７３】
検知装置を、伸縮装置の伸縮可能な基材上に配置する場合は、基材が伸縮するため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、検知装置は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されている必要があった。配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されているとは、伸縮装置の伸縮時に、伸縮装置の抵抗変化に比して、検知装置の抵抗変化が十分に小さい状態を指し、伸縮装置と検知装置の接合部での解離を生じない状態を指す。このような課題を解決するため、伸縮装置に、伸縮しない剛直域を設け、その上に検知装置を製造した。
【０１７４】
実施例１、及び２の方法で製造された伸縮装置に、伸縮しない剛直域を設け、その上に検知装置を製造する工程を、図２７を用いて詳述する。伸縮装置７０の剛直域１２上に、伸縮が抑制された剛直域を設けて、その領域に検知装置７５を設置した。剛直域１２は、図２０に示す領域に形成し、実施例５で示す伸縮力供給用部材にて、伸縮が起こらないようにした。この様にすることで、検知装置７５が変形して検出値が変化したり、検知装置７５そのものが破壊されたり、検知装置７５が基材２から剥離するという問題を解決した。
【０１７５】
配置されている配向ＣＮＴ膜構造体３と、密着してかつ、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続された検知装置７５を製造するため、導電性ペースト１４を配向ＣＮＴ膜構造体３の配置されている剛直域１２に塗布し電極とした。導電性ペースト１４には、良好な導電性と電極形成の容易さから、銀ペーストを用いた。本実施例では、銀ペーストを図２０の基材上の剛直域に、配置されている配向ＣＮＴ膜構造体の上から塗り、厚み０．５ｍｍ程度の銀ペースト層を形成した。銀ペーストは、スパチュラで剛直域１２の配向ＣＮＴ膜構造体３上に塗布し、一様な厚みを形成するようスパチュラで均等に伸ばした。この銀ペーストが固化する前に、良好な導電性があり、抵抗計等の他の測定器との接続を容易とするため、アルミ箔を載せ接点を構築した。このアルミ箔と抵抗計を、リード線を用いて接続した。
【０１７６】
このようにして得た、剛直域１２を有する、検知装置７５を備える伸縮装置７０は、２５０％もの大きな伸縮を検出できるのみならず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す。
【０１７７】
（実施例４：伸縮性を有する検知装置を備える伸縮装置）
本発明による検知装置付きの伸縮装置、及びその製造方法についての別の実施例について、詳細に説明する。本発明による検知装置付きの伸縮装置８０を、図面２８を参考に説明する。
【０１７８】
伸縮装置８０は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。伸縮装置８０は配向ＣＮＴ膜構造体３の構造変化を、測定することで伸縮を検出する、検知装置８５を備える。検知装置８５は、配向ＣＮＴ膜構造体３と伸縮性電極の基材への密着性をよくする密着層１８と、伸縮性電極１６と、封止材１９とから構成され、伸縮性を有する。
【０１７９】
このような検知装置８０を、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続して、二つ離間して取り付け、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する伸縮装置８０を得た。このような、伸縮性を有する検知装置８５を備える伸縮装置８０は、伸縮装置全体が伸縮性を有するために、装置を適応できる応用範囲が大きく拡大し、産業応用上非常に大事である。具体的に基材２は、実施例１の方法で、均一な厚さ１ｍｍで、形状図２１に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）で製造した。実施例１の方法で、基材２上の図２８に示す位置に配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体を構成する、ＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０１８０】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０１８１】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した、単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１８２】
伸縮性可能な検知装置８５を備える伸縮装置８０を作成する方法について述べると、実施例１の方法で、図２１の形状を備える伸縮基材２上を製造した後に、検知装置８５の一部である密着層１８を設け、その後、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を基材２上に配置した後に、検知装置８５を製造した。
【０１８３】
検知装置を、伸縮装置の伸縮可能な基材上に配置する場合は、基材が伸縮するため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、検知装置は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されている必要があった。配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されているとは、伸縮装置の伸縮時に、伸縮装置の抵抗変化に比して、検知装置の抵抗変化が十分に小さい状態を指し、伸縮装置と検知装置の接合部での解離を生じない状態を指す。このような課題を解決するため、伸縮可能な検知装置８５を製造した。
【０１８４】
伸縮可能な検知装置８５を製造する工程を、図２９を用いて詳述する。伸縮可能な検知装置８５は、伸縮性電極１６を用いて構成する。伸縮性電極１６は、伸縮性と導電性を有し、さらに、伸縮に対する伸縮性電極自体の抵抗変化と、被設置物との接触抵抗変化が、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化に比して、小さい物を指す。このような伸縮性電極１６を用いた伸縮可能な検知装置８５は、伸縮装置８０が伸縮する際に、検知装置自体も伸縮するため、伸縮の影響を受けず、上記問題が解決できる。
【０１８５】
具体的には、図２１に成形した基材製造後、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置する前に、図２１で示す基材の中心軸の両端から７〜１０ｍｍの密着域上に、スパッタ法でチタン３ｎｍ、金１００ｎｍ、チタン３ｎｍと、続けて成膜し、密着層１８を製造した。続けて成膜するとは、スパッタ法において、一つの成膜が終了した後、大気解放しないで次の成膜をすることを指す。本スパッタ法で用いたスパッタ装置は、ＣＦＳ-４ＥＰ-ＬＬ／芝浦メカトロニクス株式会社製を用いた。また、密着層成膜前に、予め基材を覆っているアルミ箔の一方を取り除き、成膜面とする。この密着層１８は、後述の伸縮性電極１６と伸縮可能な基材２を強く密着させるために必要であり、これがないと、伸縮性電極１６は、容易に基材２から剥離した。
【０１８６】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体３を、中心軸に沿い、片側の密着域から、もう一方の密着域１８にかけて、密着層１８のある面に、実施例１、もしくは実施例２の方法をもって製造した。配向ＣＮＴ膜構造体製造後、両密着層上で配向ＣＮＴ膜構造体３を覆うように、伸縮性電極１６となる、導電性ＣＮＴゴムペーストを１ｍｍ位の厚みで、密着層１８の外周から内側へ１ｍｍ位の範囲になるように、スパチュラでペーストを垂らし、伸ばして塗る。その後、金属配線（リード線）１７を、塗った導電性ＣＮＴゴムペーストに差し込み、再度導電性ＣＮＴゴムペーストを１ｍｍ程度になるように垂らし、伸ばして塗った。これら塗った導電ペーストが固化し、伸縮性電極１６を製造した。ここで用いた導電性ＣＮＴゴムペーストは非特許文献（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，８（６），４９４−４９９（２００９））に記載の方法を用い、ゴムに対するＣＮＴの量を４．８％として製造した。
【０１８７】
そして、１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０（東レ・ダウコーニング株式会社製）のＰＤＭＳ接着剤を、封止材１９として用い、伸縮性電極１６と基材２との境界線で且つ配向ＣＮＴ膜構造体３のない部分と、伸縮性電極１６と金属配線１７との境界線を、封止材１９で覆う。このとき封止材１９の厚みが１ｍｍ位になるようにし、伸縮性電極１６で配向ＣＮＴ膜構造体３が覆われていない部分を除き、密着層１８全域に塗る。ここで用いた封止材１９は、乾燥に１日を有するので、封止の後、１日おいて、封止完了とした。また、この剛直域に形成した二つの領域にあるガラス基板の間隔は、４ｍｍとし、伸縮域を決定した。この封止材１９には、伸縮装置８０の伸縮時に、伸縮性電極１６に発生する応力を軽減し、基材２からの伸縮性電極１６の剥離を抑止する効果がある。
【０１８８】
このようにして得た、伸縮性を有する検知装置８５を備える、伸縮装置８０は、２５０％もの大きな伸縮を検出できるのみならず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す。
【０１８９】
（実施例５：剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置）
本発明による剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置、及びその製造方法について、詳細に説明する。本発明による剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置を、図３０を参考に説明する。
【０１９０】
伸縮装置９０は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。基材２の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した裏側の２カ所に、硬い基板からなる伸縮力供給用部材９４が、接着材９５で、強固に基材２に接着されている。伸縮力供給用部材９４は、容易に固定化し、引っ張ることができ、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するために用いられる。
【０１９１】
伸縮装置９０はそれ単体では機能せず、伸縮が発生する伸縮駆動装置に取り付けて用いる。伸縮力供給用部材９４を用いると、伸縮装置９０を伸縮駆動装置に設置し、伸縮力を伸縮装置９０に供給できる。そのため、基材２上の二つ以上の離間した剛直域に、硬い伸縮力供給用部材９４を設けて、伸縮駆動装置から伸縮力を供給した。
【０１９２】
このような伸縮力供給用部材９４を用いると、所望の領域のみに伸縮する領域を調整することが可能となり、配向ＣＮＴ膜構造体３に与える伸縮を制御する上で、格段の効果がある。具体的に、製造した伸縮装置９０は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体を配置してなる。
【０１９３】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０１９４】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０１９５】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１９６】
剛直な伸縮力供給用部９４を備える、伸縮装置９０を作成する方法について述べると、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える、伸縮装置９０を製造した後に、剛直な伸縮力供給用部９４を製造した。しかし、基材２を製造した後に、剛直な伸縮力供給用部９４を製造し、その後、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を製造してもよい。
【０１９７】
基材２上の二つ以上の離間した剛直域１２に、硬い伸縮力供給部材９４を製造する方法を、図３０を用いて詳述する。伸縮駆動装置からの伸縮力を、伸縮装置９０に伝えるため、伸縮装置９０を二つの離間した、伸縮を抑制した剛直域１２と、それら剛直域１２の間に挟まれ、伸縮力が供給される伸縮域１３に分ける。伸縮装置の各剛直域１２の配向ＣＮＴ膜構造体配置面の裏面に、接着剤９５を用いて、硬い基板を固定する。これにより、伸縮装置に伸縮を抑制した剛直域１２を製造した。
【０１９８】
本実施例では、実施例１で製造した基材の図１７に記されている形状を用い、基材２を覆っているアルミ箔の一方をとる。このアルミ箔を取った面の基材２の二つの剛直域１２のそれぞれの面全体に、ＰＤＭＳ接着剤９５（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）を０．１〜０．５ｍｍ位の厚みで塗布した。次に、長さ３０〜４０ｍｍ程度、幅２６ｍｍ、１〜１．２ｍｍ程度の厚みを有するガラス基板９６を、剛直域１２上にある接着剤９５全面に、ガラス基板９６の辺と基材２の中心軸が平行になるように接着させ、二つの剛直域１２を製造した。この接着剤９５を用いた場合、接着には１日を有するので、接触させた後１日おいて、接着完了とした。また、この剛直域１２に形成した二つの領域にあるガラス基板９６の間隔は４ｍｍとし、伸縮域１３を決定した。これら、ガラス基板９６と、ＰＤＭＳ接着剤９５を含め、伸縮力供給用部材９４とした。このようにして伸縮力供給用部材９４を形成することにより、所望の位置に伸縮域を調整することが可能である。また、ガラス基板９６の厚みが１ｍｍ以下の場合は、伸縮力を供給する際に、伸縮力供給用部材９４に割れなどが生じ、伸縮力を供給不可能となる。
【０１９９】
このようにして得た、剛直な伸縮力供給用部９４を備える伸縮装置９０は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す
【０２００】
（実施例６：伸縮性を有する伸縮力供給用部を備える伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、別の実施例を詳細に説明する。本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置を、図面３１を参考に説明する。
【０２０１】
伸縮装置１００は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。基材の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した裏側に、伸縮可能なゴムシート等からなる伸縮力供給用部材１０４が、接着材で基材２に接着されている。
【０２０２】
伸縮装置１００はそれ単体では機能せず、伸縮が発生する伸縮駆動装置に取り付けて用いる。伸縮可能な伸縮力供給用部材１０４を用いると、伸縮装置１００を伸縮駆動装置に設置することが容易になり、伸縮駆動装置で発生した伸縮力を効率良く伸縮装置１００に供給できる。
【０２０３】
このような伸縮力供給用部材１０４を用いると、後述のデータグローブ、絆創膏型デバイス等様々な伸縮装置を製造する上で格段の効果がある。具体的に、製造した伸縮装置は均一な厚さ１ｍｍで、形状図２１に示す板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置してなる。
【０２０４】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇであった。配向ＣＮＴ膜構造体を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０２０５】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０２０６】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０２０７】
伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を備える伸縮装置１００を作成する方法について述べると、実施例１もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える伸縮装置１００を製造した後に、伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を製造した。しかし、基材２を製造した後に、伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を製造し、その後、実施例１もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を製造してもよい。
【０２０８】
伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を備える伸縮装置１００を、図３１を用いて詳述する。伸縮駆動装置の伸縮力を、伸縮可能な伸縮力供給用部材１０４を通して、伸縮装置１００に供給する。そのため、伸縮可能な伸縮力供給用部材１０４を用意し、伸縮装置１００の配向ＣＮＴ膜構造体３の配置してある面の裏面の一部もしくは全面を、伸縮可能なゴムシート１０６に、伸縮性と接着性を併せ持つＰＤＭＳ接着材１０５で接着する。これらゴムシート１０６と接着剤１０５を併せて、伸縮力供給用部材１０４として用いた。具体的には、図２１に示す基材に、実施例１もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える伸縮装置１００を製造した後に、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した基材２の裏側の面全体に、ＰＤＭＳ接着剤１０５（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）を０．１〜０．５ｍｍ位の厚みで塗布する。そして、図２１の基材より大きなゴムシート１０６を用意し、このゴムシート１０６に基材２が収まり、接着剤１０５の面をゴムシート１０６と接するようにして、基材２を置く。その後、十分接着するように基材２全体を指先で押さえ、１日おき、ＰＤＭＳ接着剤１０５を乾燥させる。接着剤１０５に伸縮性がない場合は、伸縮力供給用部材１０４が伸縮した際、接着面に割れが生じ、伸縮力供給用部材１０４と伸縮を伸縮装置１００に均一に伝えることが困難となる。
【０２０９】
このようにして得た伸縮性を有する伸縮装置１００は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す
【０２１０】
（実施例７：伸縮力供給用部材付きの伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、グローブを伸縮力供給用部材として用いた、実施例６の別の形態について、詳細に説明する。本発明によるデータグローブ伸縮装置を、図３２及び３３を参考に説明する。
【０２１１】
伸縮力供給用部材１１４として、伸縮性を有するニトリルゴム製グローブ（クリーンノール・ニトリル手袋／アズワン株式会社製）を用いた。このグローブの手を入れた際に手の甲の側になる、親指以外の指の先端から数えて二つ目の関節と、親指の最も先端に近い関節の計９カ所に、実施例４の方法で製造した伸縮性を有する検知装置８５を備える伸縮装置１１０を、実施例６の方法でグローブ上に配置した。このようにして、図３４に示すように、人間の手の動きを正確、かつ精密に検出できる伸縮装置１１０を得ることができた。
【０２１２】
この伸縮力供給用部材１１４により、当該装置１１０を用いて、人間の手の動きや、人間の手の動きと同様の動きをするロボットの手の動きを観測する伸縮装置の製造を可能とした。
【０２１３】
（実施例８：伸縮力供給用部材付きの伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、絆創膏を伸縮力供給用部材として用いた、実施例６の別の形態について詳細に説明する。本発明による絆創膏伸縮装置を、図３５を参考に説明する。
【０２１４】
伸縮力供給用部材１２４として、粘着力と伸縮力を有する絆創膏（バンドエイド／ジョンソン・エンド・ジョンソン株式会社製）を用いて、絆創膏の粘着力を有しない面に、実施例４の方法で製造した伸縮性を有する検知装置８５を、接着面が接し、且つ基材２が絆創膏内に収まるように実施例６の方法で接着した。用いた基材２の形状は図１６に示す。
【０２１５】
既存の歪み測定素子は、被測定物にしっかり貼り付けなくてはならず、使い勝手が悪かった。また、人間の呼吸変動等の、体の大きな変動を観測するのには、あまり適していなかった。本実施例による伸縮装置１２０は、絆創膏が粘着性と伸縮性を有するために、任意の物体に密着性よく貼り付き、その伸縮を検出できる。
【０２１６】
例えば、人間の胸や、喉などの皮膚に貼り付けると、図３６、従来の測定装置にない簡便さで、人間の呼吸の振動や、声の振動などを検出することが可能となる。
【０２１７】
（実施例９：伸縮力供給用部材付きの伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、ストッキングを伸縮力供給用部材として用いた、実施例６の別の形態について詳細に説明する。本発明によるストッキングデバイスを、図３７を参考に説明する。
【０２１８】
既存の歪み測定素子では、人間の関節などの大きな変異を繰り返し検出するのは困難であった。また、大きな変異を繰り返し検出可能な素子があっても、人間の関節のように、大きな変異をする部位で、当該駆動物に接着や、固定が出来ない物体に対しては、検出素子を検出したい場所に留めておくことも困難であった。これらの理由から、関節の動きを直接観測することは出来なかった。そのため、伸縮駆動装置もしくは、伸縮を発生する物体に、伸縮力供給用部材の密着性をもって密着し、伸縮装置の伸縮位置を留めておく必要があった。また、駆動物に密着した伸縮力供給用部材が、駆動物の駆動に対し、伸縮性を有する必要があった。そのため、これら密着性と伸縮性を併せ持つ伸縮力供給用部材１３４として、ストッキングを用いた。
【０２１９】
このストッキングに、伸縮装置１３０を、伸縮性と接着性を併せ持つＰＤＭＳ接着剤を用いて設置した。これにより、人間の膝等の大きな関節域に於いて、伸縮装置１３０の位置を関節からずらすことなく設置可能とし、さらに膝関節の駆動という大きな駆動及び、その動きを直接観測することに成功した。従来技術においては、これら関節の動きを観測する場合は、モーションキャプチャーや、大がかりなリンク機構により観測を行っていた。また、これらの装置を用いても、伸縮表面の動きを観測することは難しかった。しかしながら当該伸縮装置により、知りたい部位の動きを、直接、しかも装着するだけで、測定可能となった。
【０２２０】
伸縮力供給用部材１３４として、伸縮性を有する市販のストッキングを用いた。ストッキングの膝の関節部に、実施例４の方法で製造した伸縮性を有する検知装置１３７を備える伸縮装置１３０を、実施例６の方法でストッキングに接着した。このストッキングデバイスを人間が着て動きくと、図３７に示すように、人間の動きを正確、かつ精密に検出できた。
【０２２１】
具体的には、伸縮力供給用部材１３４として用いるストッキング（レイアリス社）の膝関節の膝のさら部分に、関節を跨ぐように、伸縮する軸上に２カ所テープをはり、印を付ける。このテープは、剥離の際、ストッキング１３４の繊維を破壊しない程度の粘着力を有する物を使う。次に、図２３の基材を用いて、実施例１もしくは実施例２の方法で、伸縮装置１３０を製造する。
【０２２２】
ＰＤＭＳ接着剤（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）を０．１〜０．５ｍｍ位の厚みで基材２の裏側に塗布する。接着剤を塗布後、用意したストッキング１３４に付けたテープを剥がし、これらテープが示していた伸縮する軸と、基材２の中心軸を併せるように基材２を置く。また、基材２の中心軸の中心が、ストッキング１３４に印として用いた二つのテープの中間に来るようにする。その後、基材２とストッキング１３４が、十分接着するように基材２全体を指先で押さえ、１日おき、ＰＤＭＳ接着剤を乾燥させ、伸縮装置１３０を製造する。
【０２２３】
伸縮力供給用部材１３４として、ストッキングだけでなく、下半身に密着可能なタイツや、上半身に密着可能なタイツ、体に密着するボディスーツ、水着を用いても、上記課題を解決し、同様の効果を得られる。
【０２２４】
（実施例１０：伸縮駆動装置：ねじれデバイス）
以下に具体的な実施例を挙げて、本発明によるねじれを検出することができる、伸縮駆動装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０２２５】
本発明による伸縮駆動装置を、図３８を参考に説明する。伸縮駆動装置１４０は、伸縮装置１４１および、駆動装置１４２を備える。伸縮装置１４１は、伸縮可能な棒状の伸縮基材１４３上と、それに巻き付けて配置された、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。また、伸縮装置１４１は、棒状の基材１４３の両端に、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するための部材である伸縮力供給用部材１４４を備える。また、伸縮装置１４１は、棒状の基材１４３の両端、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続されていて、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する検知装置１４７を備える。
【０２２６】
駆動装置１４２は、棒状の基材１４３の両端に設置された、伸縮力供給用部材１４４を、片方の端にある伸縮力供給用部材１４４を固定化する部品１４５と、他方の端にある伸縮力供給用部材１４４を、棒状の基材１４３に対して垂直な面内で、ある所望の角度回転させる回転部品１４６を備える。回転部品１４６を回転させることで、他方の端にある伸縮力供給用部材１４４が所望の角度回転し、所望のねじれを基材１４３と配向ＣＮＴ膜構造体３に供給することができる。ねじれを受けた基材１４３と、配向ＣＮＴ膜構造体３は伸縮力を供給され、伸縮する。
【０２２７】
伸縮駆動装置１４０で用いられた配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０２２８】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０２２９】
伸縮駆動装置１４０で用いられた配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。本発明の伸縮駆動装置製造方法の詳細を、図３９を参照しながら、以下に具体的に説明する。
【０２３０】
平面形状の転写用基板１４８上に実施例１の方法で配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を配置した。得られた、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を、予め、公知の手法を用いて製造した棒状の伸縮可能な基材１４３に転写した。次いで、基材１４３を通して、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮を与えるための伸縮力供給部材を製造し（伸縮力供給部材製造工程）、次いで、伸縮を検出するための検知装置１４７を製造した（検知装置製造工程）。伸縮装置１４１を駆動する駆動装置１４２を製造した（伸縮駆動装置製造工程）。
【０２３１】
本発明の伸縮駆動装置１４０を得るための製造プロセスや手順は上記の例に限定されるものではなく、適宜必要に応じて一部工程を省略したり、順序を変更したりしても良い。
【０２３２】
例えば、検知装置製造工程、伸縮力供給用部材製造工程、駆動装置製造工程は、適宜適切な順序、もしくは同時に行えばよく、さらには、基材製造工程の後、または前に行い、その後、配向ＣＮＴフィルム配置工程を行ってもよい。
【０２３３】
次に、ねじれを検出できる伸縮駆動装置の具体的な製造方法を説明する。基材製造工程、配向ＣＮＴ膜構造体製造工程、伸縮力供給用部材製造工程、検知装置製造工程から成る。
【０２３４】
（基材製造工程）
本発明における基材１４３とは、少なくとも一方向にねじれ性を有し、かつ配向ＣＮＴ膜構造体３が配置できる物であればよい。材質は、ねじれ可能であればよい。それらを利用し、好ましくは、均一なねじれを実現する形状及び材質にする。そのため、均一なねじれを実現する形状として、均一な直径を有する棒状に成形し、大きな伸びを実現する材質として、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であるシルポット１８４（東レ・ダウコーニング株式会社製）を採用した。さらに、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出する場合には、基材１４３は、それ自体が電気伝導性を有しないことが好ましく、その点においても、ＰＤＭＳは好適である。これらの形状及び、材質を有する基材製造工程は、実施例１に示す脱泡工程を経て、以下に示す棒成形工程からなる。
【０２３５】
（棒状成形工程）
調製した前駆体に、基材成形加工用のテフロン（登録商標）から成る、内径３ｍｍのチューブの一端を射す。チューブの他端を真空ポンプに繋ぎ、真空に引き、前駆体をチューブ内に引き込む。十分に引き込んだら、真空ポンプの繋ぎを外し、Ｍ３のネジを用いて栓をする。その後、前駆体に挿入した方のチューブ端を前駆体から取り出し、同様にＭ３のネジを用いて栓をする。両端を密栓後、前駆体が固化するまで１日置く。前駆体が固化した後、栓を外し、基材を傷つけないように一端からチューブを切開して、基材の一部を露出させる。基材の一部を露出させた後、露出部をピンセット等で把持し、基材をチューブから引き抜き、取り出す。取り出した基材は、５〜８ｃｍ程度の長さに、はさみを用いて切断し、棒状の基材２とした。この製造工程で、基材成形加工用のチューブにシリコンゴムを用いた場合、基材の成分であるＰＤＭＳと反応し、棒状の基材をチューブから取り出すことが困難になる。また、この基材に回転対称性を与える軸を、この基材の中心軸とする。
【０２３６】
（配向ＣＮＴ膜構造体製造工程）
配向ＣＮＴ膜構造体製造工程は、実施例１の配向ＣＮＴフィルム製造工程で製造した配向ＣＮＴフィルムを、以下に示す配向ＣＮＴフィルム配置工程、配向ＣＮＴフィルム高密度化工程を、図３９に示す転写用基板１４８に行い、実施例１と同様の配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程を行った。転写用基板１４８とは、配向ＣＮＴ膜構造体３を、反り返りが無く作製可能で且つ、作製した配向ＣＮＴ膜構造体３を、基材２に転写可能な基板である。これらの工程により、実施例１と同様の配向ＣＮＴ膜構造体３の特徴を得た。さらに、配向ＣＮＴ膜構造体転写工程により、棒状の基材１４３上に配向ＣＮＴ膜構造体３を製造した。
【０２３７】
（配向ＣＮＴフィルム配置工程）
配向ＣＮＴフィルム配置工程とは、成長用基材の上に合成された配向ＣＮＴフィルムを、成長基材から取り外し、別の転写用基板１４８上に、配向ＣＮＴフィルムを貼り付けて配置する工程である。転写用基板１４８とは、この基材１４３上に配向ＣＮＴ膜構造体３を、反り返りが無く作製可能で且つ、作製した配向ＣＮＴ膜構造体３を基材１４３に転写可能な材質の基板ならば何でも良い。本実施例では、転写用基板１４８として、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み１ｍｍのテフロン（登録商標）製の板を用いた。
【０２３８】
取り外し工程において、密集した配向ＣＮＴフィルム群からＣＮＴを取り出すことが困難な問題があった。また、取り出した配向ＣＮＴフィルムを１枚ごとに分けることが困難な問題があった。さらに、下記高密度化工程において、配向ＣＮＴフィルムを所望の位置に、所望の方向で合わせるのが難しかった。これらの問題を解決するため、予め上記の方法で製造した配向ＣＮＴフィルムを、合成した基材ごと、実体顕微鏡の視野に入るようにセットし、顕微鏡で観察しながら、配向ＣＮＴフィルムを合成用基材から取り外した。合成用基材から配向ＣＮＴフィルムの取り外しは、顕微鏡で観察しながら、ピンセットで直接取り外した。
【０２３９】
次に取り出した配向ＣＮＴフィルムを、配向ＣＮＴ膜構造体３として伸縮装置１４１に利用するため、取り出した配向ＣＮＴフィルムの配向方向を制御して、基材１４３に配置し、且つ液体に晒す必要があった。そのため、取り出し工程で取り出した配向ＣＮＴフィルムを、液体が予め滴下された伸縮可能な基材１４３の上に移動させて、ピンセットから放し、その後、メンブレンのついたピンセットで配向ＣＮＴフィルムを液体中の任意の位置に合わせるという方法を用いた（図２４）。この際に、後述する高密度化工程において、溶液に晒した配向ＣＮＴフィルムもしくはＣＮＴを扱うピンセットやメンブレンに泡が生じると、配向ＣＮＴ膜構造体になる際にシワができることがあり、問題であった。そのため、高密度化に用いる基板上に載せた溶液に、配向ＣＮＴフィルムや、配向ＣＮＴフィルムを扱うピンセット、配向ＣＮＴフィルムを扱っているメンブレンを十分に浸し、実体顕微鏡にて観察し、泡が生じないようにした。配向ＣＮＴフィルムを晒す液体として、イソプロピルアルコールを用いた。この方法により、取り出し工程で取り出した配向ＣＮＴフィルムを制御して、任意の位置に配置すること、配向方向を合わせることが可能となった。
【０２４０】
また、大きな領域での伸縮を検知するため、上記配向ＣＮＴフィルム製造工程で、予め大きな配向ＣＮＴフィルム製造しても良いし、下記に示す、配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程を用いても良い。本実施例では、実施例１で製造した配向ＣＮＴフィルムを用い、実施例１に示す重ね配置工程で、ＣＮＴの並び方向を転写用基板１４８の対角線に沿わせ、１０ｃｍ程度の大きさとなるように、５〜１０回配向ＣＮＴフィルムの重ね配置を行い、配向ＣＮＴ膜構造体を作製した。
【０２４１】
（配向ＣＮＴフィルム高密度化工程）
前述した配向ＣＮＴフィルム配置工程で、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置するための転写用基板１４８上で液体に晒して、液体が付着した配向ＣＮＴフィルムを乾燥させることで、配向ＣＮＴフィルムの高密度化工程を行う。前述した配向ＣＮＴフィルム配置工程は、この高密度化工程で、溶液に晒されている配向ＣＮＴフィルムの周囲から溶液が乾燥する前に行い、任意の位置に配向方向をそろえる。配向ＣＮＴフィルムの周囲から溶液が乾燥していると、配向ＣＮＴフィルムの一部が高密度化され、配向ＣＮＴ膜構造体となって転写用基板に密着していることがあり、その場合は、配向ＣＮＴフィルムを任意の位置に配置することや、配向方向をそろえることは困難となる。
【０２４２】
溶液が室温の空気中で自然蒸発し、配向ＣＮＴフィルムが移動不可能になったら、配向ＣＮＴフィルム表面を観察し、ＣＮＴの表面が見えるまで溶液を自然乾燥させ、配向ＣＮＴフィルムを高密度化させる。本実施例では、溶液として、配向ＣＮＴフィルム内のＣＮＴ間の浸入を容易とし、高密度化を行う蒸発も容易とする、イソプロピルアルコールを用いた。また、この配向ＣＮＴフィルムが高密度化する際には、一部の配向ＣＮＴフィルムが基材表面で反り返り高密度化することがあった。その際には、溶液をメタノールなどの他の溶液に変えたり、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時に照明を当て、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時にＣＮＴの表面が見える際に、照明を弱くしたりして、溶液の乾燥、蒸発を制御して、この基材表面での反り返りを抑止した。本実施例では、溶液として、配向ＣＮＴフィルム内のＣＮＴ間の浸入を容易とし、高密度化を行う蒸発も容易とする、イソプロピルアルコールもしくメタノールを用いた。
【０２４３】
このように、配向ＣＮＴフィルムの配置、高密度化は、同時行っても良いし、予め配置した配向ＣＮＴフィルムに、後から溶液を滴下し、配向ＣＮＴフィルム内への溶液の浸入と蒸発に伴う高密度化のみを行っても良い。
【０２４４】
（配向ＣＮＴ膜構造体転写工程）
転写用基板上に配向ＣＮＴフィルム配置工程及び、配向ＣＮＴフィルム高密度化工程で製造した配向ＣＮＴ膜構造体の端を、棒状の基材の端に接触させる。そこから、図３９に示す様に、棒状の基材１４３を転写用基板１４８の辺と平行にゆっくり転がし、配向ＣＮＴ膜構造体３を巻き付ける事を目視で確認しながら、棒状の基材１４３に配向ＣＮＴ膜構造体３を巻き付けて転写する。棒状の基材１４３の初めに配向ＣＮＴ膜構造体３を接触させた端ともう一方の端まで、配向ＣＮＴ膜構造体３を巻き付けて到達するまで、棒状の基材１４３を回転させ、配向ＣＮＴ膜構造体３を転写する。この様にして伸縮装置１４１を製造する。
【０２４５】
（駆動装置製造工程）
駆動装置１４２は、伸縮装置１４１に均一なねじれを与えるため、伸縮装置１４１に重力の影響を与えないように、基材１４３の中心軸を鉛直方向に沿うように、図４０のように駆動装置１４２を製造する。また、下記に示す伸縮装置１４１の基材１４３の中心軸の両端を把持するため、把持機構であるスウェージロック１４９を、図４０左図で示すように、駆動装置１４２の上側と下側で固定できるようにする。ねじれを供給するため、駆動装置１４２の下側に、棒状の基材１４３に対して垂直な面内で、ある所望の角度回転させる、ねじれを与える回転機構を持たせる。光学的回転ステージ等、公知の物を用いればよい。スウェージロックは導電性のある金属であるステンレス製を用いる。
【０２４６】
回転部品１４６を回転させることで、他方の端にある伸縮力供給用部材１４４が所望の角度回転し、所望のねじれを基材１４３と配向ＣＮＴ膜構造体３に供給することができる。ねじれを受けた、基材１４３と配向ＣＮＴ膜構造体３は伸縮力を供給され、伸縮する。
【０２４７】
（伸縮力供給用部材製造工程）
棒状表面への伸縮力である、ねじれを伸縮装置に供給するため、伸縮装置１４１を駆動装置１４２に取り付けられる形態にする必要があった。そのため、伸縮力供給用部材１４４を通して、駆動装置１４２に伸縮装置１４１を設置し、ねじれを供給可能にする必要があった。駆動装置１４２から伸縮装置１４１にねじれを供給可能とするためには、基材１４３上の二つ以上の離間した剛直域に、硬い伸縮力供給用部材１４４を設けて、駆動装置１４２からねじれを供給する方法がある。そのため、その製造法について図４１及び４２を用い以下に詳述する。
【０２４８】
伸縮装置１４１の二つの端面から１０ｍｍ程度の領域を剛直域とし、金属パイプやフレキシブルチューブを固定するパイプ把持具１４９で把持する。この把持具１４９で把持した後、伸縮性と粘着性を有するＰＤＭＳ接着剤１５０で、把持具１４９に棒状の基材１４３を固定する。具体的には、パイプ把持具１４９として、雌のスウェージロック（日本スウェージロック株式会社製）を用い、雌のスウェージロック内にＰＤＭＳ接着剤１５０（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）をチューブから２ｍｍ程度だし、穴に挿入する。次に、このＰＤＭＳ接着剤１５０の入ったスウェージロック１４９の穴に、上記で作製した伸縮装置１４１を差し込む。接着剤１５０と共にスウェージロック１４９に挿入した、伸縮装置１４１を、スウェージロック１４９で通常パイプを固定するように閉め１日おき、ＰＤＭＳ接着剤１５０を乾燥させる。この際、棒状の基材１４３の中心軸が、鉛直方向と沿うようにして乾燥させる。
【０２４９】
乾燥した後、このスウェージロック１４９を駆動装置１４２の上部にセットして、伸縮装置１４１を鉛直方向につるす。次に、駆動装置１４２の下側にスウェージロック１４９を固定し、このスウェージロック１４９に、上記同様、ＰＤＭＳ接着剤１５０を穴に挿入する。駆動装置１４２を操作し、伸縮装置１４１の下側を駆動装置下側に用意したスウェージロック１４９の穴に挿入させる。挿入後、スウェージロック１４９で通常パイプを固定するように閉め１日おき、ＰＤＭＳ接着剤１５０を乾燥させる。乾燥後、伸縮駆動装置１４０となる。
【０２５０】
ここで、把持具のみを用い、接着剤を用いない場合は、ねじれにより、伸縮装置が把持具、すなわち駆動装置から外れてしまう。さらに、伸縮性のみのＰＤＭＳ（シルポット１８４／東レ・ダウコーニング株式会社製）を、上記ＰＤＭＳ接着剤の代わりに用いた場合は、やはり伸縮装置が把持具、すなわち駆動装置から外れてしまう。
【０２５１】
（検知装置製造工程）
本実施例では、検知装置として、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極をつけ、ねじれにより、ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯の発生により構造が変化した、配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する装置を示す。検知装置を、伸縮装置のねじれ可能な基材上に配置する場合は、基材がねじれるため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、検知装置は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体と安定的に接触されている必要があった。配向ＣＮＴ膜構造体と安定的に接触されているとは、伸縮装置の伸縮時に、伸縮装置の抵抗変化に比して、検知装置の抵抗変化が十分に小さい状態を指し、伸縮装置と検知装置の接合部での解離を生じない状態を指す。このような課題を解決するため、伸縮可能な検知装置を製造する工程を実施したので、以下に詳述する。
【０２５２】
検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題を、伸縮装置に、伸縮可能な検知装置を製造することで解決した。伸縮装置に、伸縮可能な検知装置を製造する工程を、図４１及び４２を用いて詳述する。
【０２５３】
伸縮可能な検知装置１４７は、伸縮性電極を用いて構成する。伸縮性電極１６は、伸縮性、ねじれ性と導電性を有し、さらに、伸縮やねじれに対する伸縮性電極自体の抵抗変化と、被設置物との接触抵抗変化が、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化に比して、小さい物を指す。このような伸縮性電極１６を用いた伸縮可能な検知装置１４７は、伸縮装置１４１がねじれる際に、検知装置自体もねじれるため、ねじれの影響を受けず、上記問題が解決できる。
【０２５４】
具体的には、上記の伸縮駆動装置１４０の図４２に、伸縮性電極１６となる、導電性ＣＮＴゴムペースト１４を１ｍｍ位の厚みで、伸縮装置に配置された配向ＣＮＴ膜構造体３から、駆動装置１４２のスウェージロック１４９の露出部（ＰＤＭＳ接着剤１５０で覆われていない部分）まで、スパチュラで伸ばして塗り、図４０左図のまる枠のようにする。導電性ＣＮＴゴムペーストは非特許文献（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，８（６），４９４−４９９（２００９））に記載の方法を用い、ゴムに対するＣＮＴの量を４．８％として製造した。導電性ＣＮＴゴムのペースト乾燥後、固定された上下のスウェージロック１４９に、３０ｃｍ程度長さに余裕のある電線（リード線）１７を固定した。
【０２５５】
これにより、駆動装置１４２のねじれ駆動に際し、電線１７を駆動装置１４２に巻き付けるようにして、電線１７に架かる応力を回避した。最後に、スウェージロック１４９に固定した二つの電線１７を、ねじれによる配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出する検知装置１４７に接続して、検知装置１４７を製造した。導電性ＣＮＴゴムペーストの代わりに銀ペーストのような固化性導電性ペースト１４を用いると、ねじれにより電極が破壊されてしまう。そのため、伸縮性、ねじれ性と、導電性及び、ねじれに対する抵抗変化の小さい導電性ＣＮＴゴムペーストを検知装置として用いた。
【０２５６】
このようにして製造した、ねじれを検出する、伸縮駆動装置１４０を所望の角度ねじった時の、抵抗値変化率（ｄＲ／Ｒ）を図４０右図に示す。抵抗は、ねじれに対して単調増加し、３６０度のねじれが検出できた。この結果は、伸縮駆動装置１４０を用いて、大きなねじれを定量的に検出できることを意味する。
【０２５７】
（比較例１：配向していない配向ＣＮＴ膜構造体を利用した例）
ＣＮＴを公知の化学気相合成法により製造した。これは、基材上に触媒を製造し、その触媒に複数のＣＮＴを化学気相成長（ＣＶＤ）させるものである。ＣＮＴは、特願２００９−００１５８６、特願２００６−５２７８９４に記載の方法などを用い、基材上に成膜した触媒から、一定の方向に配向した複数のＣＮＴを成長させることで製造すればよい。
【０２５８】
このようにして製造したＣＮＴを、エタノール中で分散させ、その分散液からＣＮＴを濾紙を用いて濾過した。分散液から濾過されたものを濾紙から剥がし、配向していない配向ＣＮＴ膜構造体を作製した。
【０２５９】
配向していない配向ＣＮＴ膜構造体を用いた場合は、伸縮に対し、配向している場合と同様にＣＮＴ間の裂け目が生じると考えられる。しかしながら、これらの裂け目は、伸縮の増大に伴い、ＣＮＴ架橋体を含んだ亀裂帯に成らず、架橋したＣＮＴがない断裂体になる。たとえ伸縮量の小さい際に、ＣＮＴ架橋体を含んだ亀裂帯を構成していても、伸縮の増大に伴い、ＣＮＴ架橋体は断裂し、亀裂帯ではなく、断裂体になる。そのため、抵抗値が伸縮量によって、不規則に増大している。
【符号の説明】
【０２６０】
１ 伸縮装置
２ 基材
３ 配向ＣＮＴ膜構造体
４ 伸縮力供給用部材
５ 検知装置
６ ＣＮＴの配向方向
７ 亀裂帯
８ ＣＮＴ架橋体
９ 駆動装置
１０ 伸縮駆動装置
１１ 硬い基板
１２ 剛直域
１３ 伸縮域
１４ 導電性ペースト
１５ 導電性フィルム
１６ 伸縮性電極
１７ 配線
１８ 密着層
１９ 封止材
２０ 配向ＣＮＴ膜構造体
２１ 基材
２２ 電子回路
２３ 中間層
２４ 間隙
５０ ＣＮＴマイクロ膜構造体
５１ 配向ＣＮＴ膜構造体
５２ レジスト膜
５３ レジストマスク
６０ 実施例２の伸縮装置
７０ 実施例３の伸縮装置
７５ 検知装置
８０ 実施例４の伸縮装置
８５ 検知装置
９０ 実施例５の伸縮装置
９４ 伸縮力供給用部材
９５ 接着剤
９６ ガラス基板
１００ 実施例６の伸縮装置
１０４ 伸縮力供給用部材
１０５ 接着剤
１０６ ゴムシート
１１０ 実施例７の伸縮装置
１１４ 伸縮力供給用部材
１２０ 実施例８の伸縮装置
１２４ 伸縮力供給用部材
１３０ 実施例９の伸縮装置
１３４ 伸縮力供給用部材
１３７ 検知装置
１４０ 実施例１０の伸縮駆動装置
１４１ 伸縮装置
１４２ 駆動装置
１４３ 基材
１４４ 伸縮力供給用部材
１４５ 固定部品
１４６ 回転部品
１４７ 検知装置
１４８ 転写用基材
１４９ 把持機構
１５０ 接着剤
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伸縮可能な基材上に配置された、配向カーボンナノチューブ膜構造体（以下、配向ＣＮＴ膜構造体という）から構成された伸縮装置、及びそれの製造法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既存の歪みゲージなどの、伸縮を検出する伸縮装置は、主として、金属もしくは、半導体から作製されている。これらの伸縮装置は、金属及び半導体が伸縮（歪み）した際の抵抗変化から、伸縮を検出し、伸縮量を測定している。半導体や金属は、ゴムなどの伸縮材料と比して、本質的に伸縮可能な変形量が極めて小さく、繰り返し歪みを測定できる弾性変形では、測定可能な伸縮量（歪み量）は、５％程度である。材料を塑性変形させれば、３０%程度の伸びを測定することが可能であるが、塑性変形により材料が不可逆に変形するため、１回しか伸縮を測定できない。この大きな伸縮を繰り返し測定できないという技術的課題は、伸縮を検出する伸縮装置の適応範囲を制限していた。たとえば、人間の皮膚は最大で２０％程度も伸縮する。従来技術による伸縮装置では、人間の皮膚や衣服に貼り付け、人間の大きな動きを繰り返し検出する、伸縮装置は実現できなかった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来技術による、伸縮を検出できる伸縮装置は、金属・半導体等のいわば、十分に伸縮可能な部材を用いていなかったために、繰り返し検出できる伸縮は５％程度に限られていた。このような従来技術の問題点に鑑み、本発明では、従来よりも格段に大きな伸縮を、繰り返し検出できる、伸縮装置を提供する。
【０００４】
なお本明細書で、伸縮性、伸縮可能とは、伸縮を受けても物が破壊されないで伸長、収縮する性質を意味し、対し、剛直性とは、伸縮性を有する物よりも、伸縮性が低い有様を示す。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置が提供される。
【０００６】
前記亀裂帯は、少なくとも１本のＣＮＴの架橋構造を備えてもよい。
【０００７】
前記架橋構造を構成している少なくとも１本のＣＮＴは、伸縮方向に対して傾斜して配設されてもよい。
【０００８】
前記亀裂帯は、所定の伸びに達した後、網目状に配置されてもよい。
【０００９】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、高密度化処理されてもよい。
【００１０】
前記複数のＣＮＴは、前記伸縮可能な基材上に反りのない状態で貼り付けて配置されてもよい。
【００１１】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、ヘルマンの配向係数：０以上、好ましくは０．３以上、１以下であってもよい。
【００１２】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、重量密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３を有し、及び又は厚さ１０ｎｍ〜１００μｍを有してもよい。
【００１３】
また、本発明の一実施形態によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体と、該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなり、前記配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給するための伸縮力供給用部材と、を備える伸縮装置が提供される。
【００１４】
前記伸縮力供給用部材は、伸縮駆動装置に取り付けるための取り付け具であってもよい。
【００１５】
伸縮装置は、伸縮を検知する検知装置を備えてもよい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態によると、伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置と、該伸縮装置を駆動する駆動装置とを備える伸縮駆動装置が提供される。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の方法によれば、配向ＣＮＴ膜構造体を備える伸縮装置であって、配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化（ＣＮＴの伸縮の度合い）を検出することで、従来手法に比べ、格段に、２００％を凌駕する大きな伸縮を繰り返し検出できる伸縮装置を提供できる。また、本伸縮装置を用いて、人間の皮膚に貼り付け、人間の動きを検出する伸縮装置などが実現でき、新しい産業界への利用が十分に期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る本発明の伸縮装置の模式図である。
【図２】一実施形態に係る本発明の伸縮駆動装置の模式図である。
【図３】一実施形態に係る本発明の基板の形状の模式図である。
【図４】一実施形態に係る本発明のＣＮＴマイクロ膜構造体を作成するプロセスを示す模式図である。
【図５】一実施形態に係る本発明の亀裂帯発生モデルを示す図である。
【図６】一実施形態に係る本発明の伸縮装置の模式図である。
【図７】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴ膜構造体に生じた亀裂帯と架橋体の原子顕微鏡写真である。
【図８】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴ膜構造体に生じた亀裂帯と架橋体の原子顕微鏡写真である。
【図９】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴ膜構造体に生じた亀裂帯と架橋体の原子顕微鏡写真である。
【図１０】伸縮装置の動作機構を示す図である。
【図１１】配向ＣＮＴ膜構造体に亀裂体が形成される様子を示す図である。
【図１２】伸縮装置の動作機構を示す図である。
【図１３】一実施形態に係る本発明の検知装置付きの伸縮装置の動作特性を示す図である
【図１４】一実施形態に係る本発明の配向ＣＮＴフィルム配置工程を示す図である。
【図１５】一実施形態に係る本発明のＣＮＴ載置法を示す図である。
【図１６】一実施形態に係る本発明のＣＮＴ載置法を示す図である。
【図１７】実施例１の基材の形状を示す図である。
【図１８】実施例１の伸縮装置の製造プロセスの一例を示す図である。
【図１９】実施例１の基材の製造方法を示す模式図である。
【図２０】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２１】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２２】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２３】実施例１の成形した基材の形状を示す模式図である。
【図２４】実施例１のＣＮＴ載置法を示す模式図である。
【図２５】実施例２のＣＮＴマイクロ膜構造体を用いた伸縮装置の模式図である。
【図２６】実施例３の剛直域に設けられた検知装置を備える伸縮装置の模式図である。
【図２７】実施例３の検知装置を製造する工程を示す図である。
【図２８】実施例４の伸縮性を有する検知装置を備える伸縮装置の模式図である。
【図２９】実施例４の検知装置を製造する工程を示す図である。
【図３０】実施例５の剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置の模式図である。
【図３１】実施例６の伸縮性を有する伸縮力供給用部を備える伸縮装置の模式図である。
【図３２】実施例７の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３３】実施例７の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３４】実施例７の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置による動き検出例。
【図３５】実施例８の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３６】実施例８の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置による振動の検出例。
【図３７】実施例９の伸縮力供給用部材付きの伸縮装置。
【図３８】実施例１０の伸縮駆動装置。
【図３９】実施例１０の伸縮駆動装置の製造方法を示す図である。
【図４０】実施例１０の駆動装置。
【図４１】実施例１０の伸縮力供給用部材製造工程を示す図である。
【図４２】実施例１０の伸縮可能な検知装置の製造工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明に係るカーボンナノチューブを用いた伸縮装置とその製造方法について説明する。但し、本発明のカーボンナノチューブを用いた伸縮装置とその製造方法は、以下に示す実施の形態及び実施例の記載内容に限定して解釈されるものではない。なお、本実施の形態及び実施例で参照する図面において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００２０】
（実施形態１）
以下に本発明による伸縮装置、及び伸縮駆動装置の一例を添付の図１を参照して詳細に説明する。図１は、実施形態１に係る本発明の伸縮装置の概略図である。
【００２１】
本明細書での伸縮装置とは、伸縮可能な装置のことを示す。特に本発明の伸縮装置１は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備えることを特徴とする。伸縮装置１は、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するための部材である、伸縮力供給用部材４を備えていてもよい。また、例えば配向ＣＮＴ膜構造体３の構造変化を、測定することで伸縮を検出する、検知装置５を備えていてもよい。
【００２２】
さらに本発明では、上記の伸縮装置１を備え、さらに、伸縮装置１を駆動するための駆動装置を備える、伸縮駆動装置１０をも提供する（図２）。このような配向ＣＮＴ膜構造体３を備える伸縮装置１、及び伸縮駆動装置１０は大きな伸縮を検出できるのみならず、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す。
【００２３】
（伸縮可能な基材）
本発明における基材とは、少なくとも一方向に伸縮性を有し、かつ配向ＣＮＴ膜構造体３が配置できればよく、形状、材質、装着方法に左右されない。材質は、伸縮可能であればよく、例えば、樹脂、ゴム、弾性体などが例示できる。特に、伸縮性が非常に高い材料、例えば、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）は大きな伸縮を検出できるため好ましい。伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出する場合には、基材２は、それ自体が電気伝導性を有しないことが好ましい。
【００２４】
基材の形状として、伸縮による応力集中の生じない、板状の直方体などの、立体形状が特に好ましいが、これに限定されない。例えば配向ＣＮＴ膜構造体２０と基材２１とによる基板の形状は平面（図３（ａ））のほか、曲面（図３（ｂ））やフレキシブルなもの（図３（ｃ））が考えられ、基材の厚みは問わない。また基材２１の全面が配向ＣＮＴ膜構造体２０で被覆されている必要はない。例えば配向ＣＮＴ膜構造体２０がパターニングされているもの（図３（ｄ））、部分的に基材表面が露出しているもの（図３（ｅ））、電子回路２２が形成されたもの（図３（ｆ））などが考えられる。また配向ＣＮＴ膜構造体２０が基材２１に直接接触して装着されている必要はなく、基材との間に接着性などの向上を目的として中間層２３を設けてもよい（図３（ｇ））。配向ＣＮＴ膜構造体２０と基材２１の接触面積を減らすため、中間層として間隙２４を設けてもよい（図３（ｈ））。
【００２５】
（配向ＣＮＴフィルム）
本明細書で言うＣＮＴフィルムとは、成長用基材から成長した複数のＣＮＴの集合体を言い、このＣＮＴ配向集合体を成長用基材から剥離して得られる。ＣＮＴフィルムの少なくとも一部において、複数のＣＮＴが一定の方向が配向していると、伸縮性に優れた伸縮装置が得られる。本明細書では、上記のＣＮＴフィルムを、配向ＣＮＴフィルムと定義する。配向ＣＮＴフィルムの形状、形態は伸縮可能な上述した基材に配置可能で、高密度化工程が実施可能であればよく、例えば、薄板状、シート状、フォイル状、リボン状の形状でも良い。
【００２６】
配向ＣＮＴフィルムの密度が、０．０１ｇ／ｃｍ３以上、０．１ｇ／ｃｍ３以下の範囲にあれば、配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外した時に、ばらばらにならず、また、後述する高密度化処理が行えるほど低密度であり好適である。
【００２７】
配向ＣＮＴフィルムは、公知の化学気相合成法により製造できる。これは、成長用基材上に触媒層を形成し、その触媒に複数のＣＮＴを化学気相成長（ＣＶＤ）させて得られる。配向ＣＮＴフィルムは、特願２００９−００１５８６、特願２００６−５２７８９４に記載の方法などを用い、成長用基材上にパターニングされた触媒から、一定の方向に配向した複数のＣＮＴを成長させて得られる。特願２００９−００１５８６、特願２００６−５２７８９４に記載の方法で製造された、配向ＣＮＴフィルムの特性は、製造条件の詳細に依存するが、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．３〜０．７である。
【００２８】
（配向ＣＮＴ膜構造体）
配向ＣＮＴ膜構造体とは、伸縮可能な基材上に配置可能な、複数のＣＮＴを高密度に充填してなるＣＮＴの構造体をいう。このような配向ＣＮＴ膜構造体は、上記配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外し、伸縮可能な別の基材へ配置し、高密度化処理を行うことで得られる。位置、及び配向が制御され、反り返りがなく基材上に配置され、かつ厚さが均一なフィルム状の配向ＣＮＴ膜構造体は、伸縮時の構造変化の制御が容易なため、好ましい。
【００２９】
（配向ＣＮＴ膜構造体の配置）
配向ＣＮＴ膜構造体はその位置、及び配向を制御され、かつ反り返りがない状態で基材上に配置されることが、特性を制御するために大事である。ここで、配向ＣＮＴ膜構造体の位置を制御された状態とは、配向ＣＮＴ膜構造体が基材上の所望領域に、配置されている状態を指す。さらに、「配向ＣＮＴ膜構造体の配向を制御された状態」とは、配向ＣＮＴ膜構造体の配向方向が許容可能な範囲で揃っている状態を指す。さらに、「配向ＣＮＴ膜構造体に反り返りがない状態」とは、配向ＣＮＴ膜構造体が基板上の所望領域に、配向ＣＮＴフィルムの各ＣＮＴが上下方向の許容範囲内にある状態を指す。
【００３０】
配向ＣＮＴ膜構造体は、領域が基材上に１つ形成されてもよいし、また複数形成されていてもよいし、さらにそれらの領域が互いに離間した形態として形成されていてもよい。
【００３１】
（配向ＣＮＴ膜構造体の重量密度）
配向ＣＮＴ膜構造体における体積と重量との比であり、厚さが一様の場合には下式で与えられる。
重量密度＝ＣＮＴ集合体の重量／（ＣＮＴ集合体の面積×ＣＮＴ集合体の厚さ）
【００３２】
配向ＣＮＴ膜構造体を構成する複数のＣＮＴは、互いに隣り合うＣＮＴ同士がファン・デア・ワールス力によって強く結合しており、配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの重量密度は、一般には０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．２〜１．５ｇ／ｃｍ３である。このように、配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの重量密度が上記の下限値以上であると、均一に且つ隙間なくＣＮＴが充填され、配向ＣＮＴ膜構造体が固体としてのリジッドな様相を呈し、伸縮時に後述の所要の構造変化が得られるようになる。この逆に、ＣＮＴの重量密度が上記の値に満たないと、配向ＣＮＴ膜構造体を構成するＣＮＴ同士間に有意な隙間が発生する。そのため、配向ＣＮＴ膜構造体がリジッドな固体ではなくなり、伸縮時に後述の所要の構造変化が得られなくなる。また、レジスト等の液剤を塗布しようとしても、ＣＮＴ同士間の隙間に液剤が浸み込んでしまうので、周知のパターニング技術やエッチング技術の適応が困難となり、所望の形状、特性を有する配向ＣＮＴ膜構造体の製造が困難となる。ここで配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの重量密度は、一般的には大きければ大きいほど好ましいが、製造上の制限から、その上限値は１．５ｇ／ｃｍ３程度である。
【００３３】
（配向ＣＮＴ膜構造体の配向）
さらには、配向ＣＮＴ膜構造体の少なくとも一部領域において、複数のＣＮＴが一定の方向に配向していると、伸縮時に配向ＣＮＴ膜構造体に後述の亀裂帯が好適に発生し、従来よりも格段に大きな伸縮を、繰り返し検出できる、優れた伸縮装置が製造できる。
【００３４】
配向ＣＮＴ膜構造体の配向度は、ヘルマンの配向係数（Ｈｅｒｍａｎ’s ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ Ｆａｃｔｏｒ）で評価できる。本発明の伸縮装置においては、ヘルマンの配向係数が０以上、より好ましくは０．３以上、１以下であることが好ましい。少なくとも一つの配向領域の、ヘルマンの配向係数が０以上、１以下の範囲にあると、伸縮時に配向ＣＮＴ膜構造体に亀裂帯が好適に発生する。少なくとも一つの配向領域の、ヘルマンの配向係数が０．３以上、１以下の範囲にあり、配向の方向が、伸縮の方向に対して９０度に近い角度であると、ＣＮＴへの歪みの集中を緩和し、大きな伸縮を受けても、破断しない配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。
【００３５】
（配向ＣＮＴ膜構造体の厚み）
配向ＣＮＴ膜構造体の厚さは、伸縮装置の要望に応じてその望ましい値を任意に設定することができる。配向ＣＮＴ膜構造体の厚さが１０ｎｍ以上であると、膜としての一体性を保持できるようになり、配置工程、高密度化工程を実施することができる。逆に、１０ｎｍ以下であると、連続性、均一性を持つ配向ＣＮＴ膜構造体の製造が困難であった。膜厚の上限値に格別な制限はないが、このような伸縮装置に利用する場合は、伸縮性と柔軟性を兼ね備えるために、１００μｍ程度が好ましい。
【００３６】
配向ＣＮＴ膜構造体の伸縮する領域はできるだけ、厚さが均一であることが好ましい。配向ＣＮＴ膜構造体の厚さが均一であると、伸縮時に、亀裂帯が伸縮領域に均一に発生しやすく、網目状の亀裂帯に発展しやすい。そのようにすれば、大きな伸縮を受けても、破断しない、配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。
【００３７】
（配向ＣＮＴ膜構造体を構成するＣＮＴ）
ＣＮＴ層を構成するＣＮＴは、単層ＣＮＴであってもよいし、多層ＣＮＴであってもよい。いずれの種類のＣＮＴを用いるかは、配向ＣＮＴ膜構造体の必要とされる特性に応じて決めることができ、例えば、高い導電性や可撓性などが要求される場合には単層ＣＮＴを用いることができ、剛性や金属的性質などが重視される場合には多層ＣＮＴを用いることができる。
【００３８】
（パターニングされた配向ＣＮＴ膜構造体）
次に、ＣＮＴマイクロ膜構造体について述べる。ここで、「ＣＮＴマイクロ膜構造体」とは、パターニングし加工された配向ＣＮＴ膜構造体を指す。パターニングは、基材上の所望領域に配向ＣＮＴ膜構造体を配置するのに好適であり、これにより制御性よく所望の性能を示す伸縮装置を製造できる。配向ＣＮＴ膜構造体が上記のような密度及び厚さであると、配向ＣＮＴ膜構造体上にレジストを塗布し、リソグラフィーでレジストに任意のパターンを描き、レジストをマスクとして配向ＣＮＴ膜構造体の不用部分をエッチングし、任意形状の回路あるいはデバイスを形成することが容易に実行可能となる。すなわちこれによれば、周知のパターニング技術やエッチング技術の適用が可能となり、形状が厳密に制御され、所望の特性を有する配向ＣＮＴ膜構造体を製造することが可能となる。
【００３９】
ＣＮＴマイクロ膜構造体を作成する方法について述べると、先ず、図４（ａ）に示すように、配向ＣＮＴ膜構造体５１にレジスト膜５２を塗布する。レジスト膜５２は、電子線レジスト、フォトレジスト等、形状を構築するレジストであれば任意のものを使用することができ、また、ＣＮＴに対してエッチングの選択比が低いものであっても、選択比以上に配向ＣＮＴ膜構造体５１よりも十分に厚いレジストを形成すればよい。
【００４０】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体５１の上に塗布したレジスト膜５２に対し、レジスト膜５２の性質に合わせた描画（例えば電子線描画や、フォトリソグラフィー）を行い、ＣＮＴマイクロ膜構造体５１として構築したい所望の形状のレジスト膜５２Ａを描画する（図４（ｂ））。
【００４１】
次に、描画したレジストを現像し、配向ＣＮＴ膜構造体５１の上にレジストマスク５３を形成する（図４（ｃ））。そして、配向ＣＮＴ膜構造体５１に対してエッチングを行い、レジストマスク５３を用いて、所望した形状に配向ＣＮＴ膜構造体５１を加工する（図４（ｄ））。配向ＣＮＴ膜構造体５１を加工した後、レジストマスク５３を除去し、所望の形状のＣＮＴマイクロ膜構造体５０を得る（図４（ｅ））。
【００４２】
本発明において、配向ＣＮＴ膜構造体をパターニングする場合、次のことを考慮する必要がある。
（１）高密度化した配向ＣＮＴフィルムでも、例えばエッチングの選択比の稼げるシリカ系のレジストＨＳＱ（ｈｙｄｒｏｇｅｎ ｓｉｌｓｅｓｑｕｉｏｘａｎｅ）（ＦＯＸ１６：ダウコーニング社製）を均一に塗布できないことがある。また、ＨＳＱレジストの再現性を得るのが難しいことがある。
（２）配向の異なる配向ＣＮＴフィルムから成るマイクロ膜構造体を、一つの基板内に構築できることが望まれる。
【００４３】
これに対して、本発明者らの検討の結果、ＨＳＱを塗布する前に、希釈したポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）もしくはレジスト（ＺＥＰ５２０Ａ／日本ゼオン社製）を塗布固化して配向ＣＮＴ膜構造体上に膜を形成し、その上にＨＳＱを塗布することにより、配向ＣＮＴフィルムの下側へのＨＳＱの流入を防ぎ、ＨＳＱを均一に塗布することができる。
【００４４】
また、ＨＳＱを２度もしくは３度塗布し、配向ＣＮＴ膜構造体内及びその下側に十分にしみこませ、配置した配向ＣＮＴ膜構造体の上側にマスクを形成するに十分なＨＳＱを供給することによりマスクを形成してもよい。さらに、ＨＳＱを不活性ガス雰囲気のグローブボックス内で扱い、レジスト塗布時のみ必要な量だけ空気中に暴露して使用することも有効である。また、後述の配置、高密度化工程（転写）を行うことが好ましい。
【００４５】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体のエッチングについて述べると、配向ＣＮＴ膜構造体を例えば、Ｏ２による反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で加工する際、焼き切れない毛羽だった残渣が残ることがある（Ｏ２プラズマに対するＣと何らかの元素の不動態と推認される）。これに対しては、Ｏ２とＡｒを用いたＲＩＥ、もしくはＯ２とＣＨＦ３を用いたＲＩＥ、もしくはこれら３つのＲＩＥ条件を組み合わせて加工を行うと効果的である。
【００４６】
（配向ＣＮＴ膜構造体の亀裂帯）
物体は、伸縮力により歪みを受けた場合、変形する。初め、伸縮されたことのない、配向ＣＮＴ膜構造体３には、裂け目や亀裂帯はない。(図５（ａ）)。配向ＣＮＴ膜構造体を伸張すると、伸張された初回は、図５（ｂ）の模式図に示すように、ＣＮＴが配向している領域の、高密度に充填されたＣＮＴの間に複数の裂け目が生じる。伸張量の増加とともに、各々の裂け目はＣＮＴの配向方向に沿って帯状・縦長に急速に大きくなる。さらに伸張量が増加すると、裂け目は、次々と融合し始める（図５（ｃ））。ＣＮＴが繊維状の物質であるために、図５（ｄ）に示すように、裂け目の境界にあるＣＮＴは、裂け目が融合した際に、融合した裂け目を架橋する形で残る。本明細書では、架橋するＣＮＴを含む、このような裂け目を亀裂帯と呼ぶ。また架橋ＣＮＴとは、亀裂帯を架橋するＣＮＴのことを示す。
【００４７】
一般の物体は、裂け目が一度発生すると、裂け目に歪みが集中し、伸張の増加とともに裂け目は急速に発展し大きくなり、最終的には物体は破断してしまう。本発明の製造法による、配向ＣＮＴ膜構造体は、伸張の増加とともに裂け目が大きくなると、裂け目同士が融合し、架橋ＣＮＴを含む亀裂帯へと発展し、亀裂帯を架橋するＣＮＴが出現する。切れ目の発生、亀裂帯の構造と成長を制御することで、極めて大きな伸張を受けても、連続的な構造を維持し、破断しない、配向ＣＮＴ膜構造体を製造することが可能である。
【００４８】
大きな伸張下でも、破断することなく、ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯を発生することで、伸張を吸収しつつ、連続的な構造として存在しうる、配向ＣＮＴ膜構造体は本発明で初めて実現した、革新的な伸縮機能を示す材料である。
【００４９】
図６に示すように、裂け目、亀裂体７のＣＮＴの密度は、配向ＣＮＴ構造体８のＣＮＴの密度と比較すると著しく低密度である。また、裂け目が発生しなかった部分は、ＣＮＴは高密度に充填されたままである。このように、伸張下でも、構造がほとんど変化しない、高密度の領域は、基材との密着性を保持する。そのため、伸縮時に、配向ＣＮＴ膜構造体が基材から剥離しない。一方、ＣＮＴの密度が低い、ＣＮＴ架橋構造８（ＣＮＴ架橋体）を備える亀裂帯は伸縮の変形を吸収する。具体的には、大きな伸張は、ＣＮＴの密度が低い、ＣＮＴ架橋構造８を備える亀裂帯が増加することで吸収される。このような高密度領域と低密度領域に配向ＣＮＴ膜構造体が分離することで、大きな伸縮を繰り返し受けても、破断、破壊、剥離しない、配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。
【００５０】
ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯が発生するメカニズムは現時点では明らかではないが、以下の要因が大事と推察される。まず、ＣＮＴが一次元の繊維状の物質であることは、裂け目同士が融合した際に、境界部が繊維状になり、亀裂帯を架橋するために肝要である。また、ＣＮＴ同士が適切に絡み合っていて、お互いファンデルワールス力で強固に物理吸着していることが大事である。このＣＮＴ同士の相互作用は、切れ目が発生し、大きく発展して、配向ＣＮＴ膜構造体を断裂することを防止する。以上のように、ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯は、様々な構造、特性の要因の複雑な関わりあいが制御されて、はじめて可能となる。
【００５１】
配向ＣＮＴ膜構造体を伸縮可能な基材に配置し、伸張すると、配向ＣＮＴ膜構造体は容易に破断するという問題がある。そこで、この課題を解決するために、本発明者は以下に述べる鋭意工夫を重ねた。まずは、配向ＣＮＴ膜構造体として、配向ＣＮＴ膜構造体の少なくとも一部領域において、複数のＣＮＴが一定の方向に配向しているものを用いた。これにより、伸張を受けたときに、歪みが集中して、配向ＣＮＴ膜構造体が破断することになしに、多くの裂け目が配向ＣＮＴ膜構造体中に発生し、それらの融合により、亀裂帯が発生した。
【００５２】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体３の少なくとも一つの配向領域の配向の方向６（ＣＮＴの配向方向）が、伸縮の方向に対して９０度（図６参照）、もしくは９０度に近い角度となるように、高密度化工程、配置工程を工夫し、配向ＣＮＴ膜構造体の位置及び、配向を制御した。これにより、伸縮を受けた時に、より裂け目が発生しやすくなると同時に、ＣＮＴ自体に歪みが集中することを防いだ。さらには、反り返りがない状態で基材２上に配向ＣＮＴ膜構造体３を配置することで、伸縮時に、配向ＣＮＴ膜構造体３が基材２から剥離することを防いだ。
【００５３】
また、配向ＣＮＴ膜構造体の膜の厚みが１０ｎｍ以上、１００μｍ以下とした。膜が薄すぎると、配向ＣＮＴ膜構造体の製造が著しく困難となり、また、膜の厚みが１００μｍ以上であると、配向ＣＮＴ膜構造体は固体状となり柔軟性を失い、破断がおきやすい。配向ＣＮＴ膜構造体の膜の厚みが１０ｎｍ以上、１００μｍ以下であると、以下に詳細を記述する配置工程、高密度化工程などが実施でき、破断しづらく、亀裂帯が好適に発生する、配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができた。
【００５４】
さらには、配向ＣＮＴ膜構造体の密度を、０．０１ｇ／ｃｍ３以上、０．１ｇ／ｃｍ３以下の範囲にすると、均一に且つ隙間なくＣＮＴが充填され、配向ＣＮＴ膜構造体が固体としてのリジッドな様相を呈し、伸縮時に亀裂帯が発生した。
【００５５】
伸縮を受けた際に、裂け目、及び亀裂帯が、一つしか発生しないと、伸縮による、歪みの吸収が困難となり、大きな伸縮を受けると、歪みが亀裂帯に集中し、配向ＣＮＴ膜構造体は破断してしまう。そこで、伸縮性基材の伸縮部の厚みをできるだけ均一にし、かつ配置される配向ＣＮＴ膜構造体の形状、厚みをできるだけ均一にすることで、基材、及び配向ＣＮＴ膜構造体が均一に伸縮するようにした。このようにすると、配向ＣＮＴ膜構造体が伸張を受けた時に、多くの亀裂帯が網目状に発生し、大きな伸縮を受けても破断せず、かつ繰り返し伸縮可能な配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができた（図７）。
【００５６】
さらには、ＣＮＴ架橋構造は亀裂帯（裂け目）に対して傾斜していると、繰り返し大きな伸縮可能な配向ＣＮＴ膜構造体が得られる（図８、図９）。これは、架橋ＣＮＴが傾斜していると、伸張時に発生した傾斜ＣＮＴは、縮小時に、可逆的に、元の構造に戻るからである。これは、あたかも果物を梱包する、高発泡ポリエチレンネットを伸縮させた時の構造変化と類似している。もしも、架橋ＣＮＴが、亀裂帯に対して垂直に配置していると、伸縮時に、元の形状へは戻らず、再現性よく、繰り返し伸縮可能な伸縮装置を得ることができない。
【００５７】
（伸縮装置の動作機構）
後述の実施例１の方法で製造した、伸縮装置１の動作機構について、図１０を用いて説明する。実施例１の方法で製造した伸縮装置を、図６で示すように、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴの配向の方向６に対して、９０度の方向で伸縮させた。図１０は、様々な伸縮をうけている伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体の写真である。配向ＣＮＴ膜構造体中のＣＮＴは、図の上下方向に配向している。図のサイズは一辺６０μｍであり、各図の左上の数値は伸長率を示している。
【００５８】
伸縮をうけたことのない、配向ＣＮＴ膜構造体３には、亀裂帯は存在せず、均一の構造を示す(図１０（上段伸長０％）)。このような、配向ＣＮＴ膜構造体に伸長を加えていくと、配向ＣＮＴ膜構造体のＣＮＴ配向方向６に座屈が生じ、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴ並び方向に、前述のように裂け目が生じ、裂け目同士が融合し、亀裂帯７を形成する（図１０（上段伸長２７％））。亀裂帯は図１１に示すように、亀裂帯に対して傾斜した架橋ＣＮＴを複数含み、そのために配向ＣＮＴ膜構造体が伸長を受けても破断しない。
【００５９】
伸びをさらに増大させていくと、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴ配向方向６の座屈がさらに増大し、配向ＣＮＴ膜構造体３の亀裂帯７の密度と本数が増加する（図１０左上から右）。亀裂帯７は、配向ＣＮＴ膜構造体３の配向した領域全体に均一に発生し、網目状の亀裂帯となった（図１０（上段伸長１００％））。これらのため、配向ＣＮＴ膜構造体３は伸長を受けても破断しなかった。
【００６０】
配向ＣＮＴ膜構造体３が初回に伸長を受けた時の、亀裂帯７の幅（図１２（ａ））と、亀裂帯（裂け目）７を含まない配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅（図１２（ａ））の伸長に対する変化を計測し、図１２（ｂ）の左図にプロットした。伸長が大きくなるにつれ、配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅は急激に小さくなる、亀裂帯７の幅は逆に、少しずつ大きくなるが、その増加量は高密度領域の幅の減少量ほどではない。そのため、図１０に観察されたように、亀裂帯７の本数と密度が伸長とともに増加する。
【００６１】
次に、伸長率１００％まで伸長させた配向ＣＮＴ膜構造体３を、少しずつ、収縮させていくと、亀裂帯７は少しずつ、サイズが小さくなっていくが、基本的に、密度と本数は、それほど減少しなかった（図１０右下図から左下図へ）。伸縮ゼロの元の状態に戻った時には、亀裂帯７は消滅するものの、その痕跡は残余していた。
【００６２】
次に、伸長させた場合には、初回とは異なり、この痕跡から、亀裂帯７が発生し、伸長を大きくするにつれ、図１０の左下図から右下図へ示すように、亀裂帯７が大きくなっていったが、基本的に、密度と本数は、それほど増加しなかった。
【００６３】
配向ＣＮＴ膜構造体が２回目以後に伸長を受けた時の、亀裂帯７の幅（図１２（ａ）参照）と、亀裂帯（裂け目）７を含まない配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅（図１２（ａ）参照）の伸長に対する変化を計測し図１２（ｂ）の右図にプロットした。伸長が大きくなるにつれ、配向ＣＮＴ膜構造体３の高密度領域の幅はほとんど変化しない。逆に亀裂帯７の幅は伸長に比例して大きくなっていく。亀裂帯７の幅が大きくなることで、伸長を亀裂帯７が吸収している様子がわかる。
【００６４】
以上の動作機構により、２回目以後の伸縮においては、亀裂帯は可逆的に発生、成長、縮小する。この原理により、本発明による、伸縮装置は、大きな伸縮で繰り返し使用できる。
【００６５】
（検知装置）
本明細書での検知装置とは、伸縮装置の伸縮を検出する装置のことである。検知装置は、伸縮装置の伸縮を検出できれば、構造、形状、材質を問わず、適宜選択することができ、伸縮装置と非接触で配置されていてもよい。
【００６６】
例えば、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極をつけ、伸縮により構造が変化した、配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する装置でもよい。また、配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化を透過率の変化で検出する光学装置でもよい。
【００６７】
伸縮装置の伸縮可能な基材上に、検知装置を配置する場合には、基材が伸縮するため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、以下の二通りの解決手段を本発明では提供した。
【００６８】
（解決方法１）
伸縮が抑制された、剛直域を設けて、その領域に検知装置を設置した。このようにすれば、伸縮装置が伸縮する際に、検知装置は、伸縮の影響を受けず、上記問題が解決できた。具体的には、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極から構成される検知装置をつけ、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出する伸縮装置を製造した。伸縮可能な基材の、配向ＣＮＴ膜構造体を配置した面と、反対側の面に、硬い基板であるガラスを接着剤で接合した。このようにして伸縮しない、剛直域を形成した。このような剛直域を、２つの離間する領域に、形成した。次に、その反対面にある、剛直域上の配向ＣＮＴ膜構造体上に、導電性ペーストと、導電性フィルムを接合し、電極を構成した。このような、構成の検知装置を用いると、検知装置は、伸縮により変形しないため、上記の課題が解決できた。
【００６９】
（解決方法２）
伸縮性を有する電極を用いて検知装置を構成することで、伸縮可能な検知装置を得ることができた。このような伸縮可能な検知装置は、伸縮装置が伸縮する際に、検知装置自体も伸縮するため、伸縮の影響を受けず、上記問題が解決できた。具体的には、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極から構成される検知装置をつけ、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出する検知装置を製造した。基材を形成後に、伸縮可能な基材上の一部の領域に、スパッタ法で成膜したチタン／金／チタンの薄膜を成膜し密着層とした。この密着層は、後述の伸縮性電極と伸縮可能な基材を強く密着させるために必要であり、これがないと、伸縮性電極は容易に基材から剥離した。次に、密着層上に、金属配線（リード線）を配置し、その上に、配向ＣＮＴ膜構造体を形成した。次に、密着層上に、金属配線を覆うように、伸縮性と導電性を有する材料である、導電性ＣＮＴゴムペーストを塗り、伸縮性電極を形成した。導電性ゴムペーストは非特許文献（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，８（６)，４９４−４９９（２００９））に記載の方法を用いて製造した。最後に、伸縮性電極をＰＤＭＳ封止材で覆った。このＰＤＭＳ封止材は、伸縮時に検知装置に発生する応力を軽減する効果があった。
【００７０】
上記の方法で製造した検知装置は、伸縮装置が伸縮する際に発生する配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化による抵抗変化を精度よく、再現性よく、かつ、繰り返し検出することが可能であった。
【００７１】
（検知装置付きの伸縮装置の動作特性）
後述の実施例３の方法で製造した、検知装置付きの伸縮装置の動作特性について、図１３を用いて説明する。実施例３の方法で生成した伸縮装置を、図６で示すように、配向ＣＮＴ膜構造体３のＣＮＴの配向の方向６に対して、９０度の方向で伸縮させた。
【００７２】
（伸縮限界）
本伸縮装置を２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、伸縮に対する伸縮装置の抵抗変化率を検知装置で測定した。具体的には、伸長に伴う、配向ＣＮＴ膜構造体中の亀裂帯の発生、及び成長に伴う、構造変化に起因した、配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出している。図１３（ａ）内のａｌｉｇｎｅｄ ＣＮＴで示してあるように２５０％以上の伸長に対して、測定可能な抵抗変化率を示している。これは、本伸縮装置は、２５０％程度まで伸長させても、配向ＣＮＴ膜構造体中が破断せず、伸長を測定可能であった。
【００７３】
比較例として、同様に、既存の伸縮測定素子である、歪みゲージを、２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、伸縮に対する抵抗変化率（初期抵抗値からの抵抗変化／初期抵抗値X１００）を測定した。その結果、図１３（ａ）の右小グラフ内のＳｔｒａｉｎ Ｇａｕｇｅで示すように、５％程度までの歪み量に対し、直線的な抵抗変化率を示した。５％以上では、急激に抵抗変化率が上昇しており、歪みゲージが断線していることを示唆している。
【００７４】
本結果は、本発明による、伸縮装置は、従来と比較して、格段に大きな伸縮を検出できることを示している。
【００７５】
（伸縮特性）
図１３（ｂ）に、実施例３の方法で作製した検知装置付きの伸縮装置を、２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、繰り返し伸長―縮小のサイクルをおこなった時の、伸縮装置の抵抗変化率を測定した。その結果、本伸縮装置は、初回の伸長過程とその後の伸縮過程で抵抗変化の様子が異なっていた。これは、上述した通り、初回の伸長過程と、その後の伸縮過程で、伸長に伴う配向ＣＮＴ膜構造体の構造変化の様子が異なるためである。初回の伸長過程では、抵抗は伸長に対してほぼ直線的に単調増加する。一方で、初回の伸長以降は、抵抗は伸長に対して単調増加するものの、伸長率が小さい領域と伸長率が大きな領域とで抵抗が変化する度合いが異なる。伸長に対して、抵抗が単調増加することは、本伸縮装置を用いて、大きな伸縮の伸縮量を定量的に評価できることを意味する。
【００７６】
（繰り返し特性）
図１３（ｃ）に、実施例３の方法で作製した、検知装置付きの伸縮装置を、２面間で伸縮力を発生する伸縮駆動装置に取り付け、２回目以後、５００回までの伸縮を繰り返した際の抵抗変化率を示す。繰り返し大きな伸縮を受けても、伸縮に伴う抵抗変化は非常に再現性が良く、また、配向ＣＮＴ膜構造体も破断しなかった。これにより、本発明による伸縮装置は、大きな伸縮を繰り返し検出することが可能なことが分かる。
【００７７】
（伸縮力供給用部材）
本明細書での伸縮力供給用部材とは、配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給するための部材である。伸縮力供給用部材４は、駆動装置９に取り付けるための取り付け具として用いることもでき、その場合、駆動装置９により発生した伸縮力を効率よく伸縮装置１に供給する役割を果たす。伸縮力供給用部材は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給できれば、構造、形状、材質を問わず、適宜選択することができる。
【００７８】
伸縮力供給用部材として、伸縮可能な基材に接着された伸縮性基材よりも硬い部材を用いてもよい。伸縮力供給用部材は例えば、板状、ロッド状の金属、ガラスなどの剛直性を有する材質から構成すればよく、また接着剤などを用いて、伸縮可能な基材に接着すれば良い。このような剛直性を有する伸縮力供給用部材はつまんで、ひっぱることができ、そのため伸縮装置の所望の領域に、均一で制御された伸縮力を提供できる。
【００７９】
また、伸縮力供給用部材が、配向ＣＮＴ膜構造体が配置された基材とは別の伸縮可能な部材でも良い。伸縮可能な別の部材としては、例えば、絆創膏や網タイツなどを例示できる。その場合、接着材を用いて、伸縮可能な基材の裏面に絆創膏や網タイツを接着すればよい。配向ＣＮＴ膜構造体は伸縮可能な基材の表面に配置する。ＰＤＭＳ接着剤などのような、伸縮性を有する接着剤を用いると、絆創膏/網タイツと、伸縮可能な基材間の剥離を防ぐことができ、好ましい。
【００８０】
伸縮力供給用部材として、絆創膏を用いた伸縮装置は、人体などの任意の物体に貼り付けることができ、その物体の変形、変位、動きを検出できる。また、伸縮力供給用部材として、網タイツを用いた伸縮装置は、人間が衣服として着ることができる。これらの伸縮装置を、人体、ロボットなどに貼り付けたり、着せたりした場合、人間、ロボットの動き、移動、発声などを検出できる。
【００８１】
（伸縮駆動装置）
伸縮駆動装置とは、伸縮装置と、伸縮装置を駆動する駆動装置を備える装置である。駆動装置は、伸縮装置に伸縮力を加え、伸縮装置を伸縮させることができれば、構造、形状、材質を問わず、適宜選択することができる。例えば、適当な駆動力により変位する二つの物体の間に伸縮装置を接続した場合、二物体間の距離を伸縮装置の伸縮量を検知装置で計測することで測定できる。このような構成の装置においては、二つの物体が駆動装置となる。駆動装置として、ロボット、アームや関節を備える機械加工装置、などの可動部を備える機械を例示できる。また、伸縮装置を含む装置全体が、伸縮駆動装置と定義される。適宜必要があれば、効率よく伸縮力を伸縮装置に供給するために、伸縮力供給用部材を用いても良い。
【００８２】
（伸縮装置製造法）
本発明の一実施形態に係る伸縮装置製造方法の詳細を、図１を参照しながら、以下に具体的に説明する。先ず、予め、公知の手法を用いて伸縮可能な基材２を製造する（基材製造工程）。基材は、配向ＣＮＴフィルムを配置できる伸縮可能な基材であればよい。また、予め、配向ＣＮＴフィルムを製造する（配向ＣＮＴフィルム製造工程）。一般的に、配向ＣＮＴフィルムの製造に用いる成長用基材は高温に晒されるため、伸縮性を有さない材料から成る。そのため、成長用基材の上に製造した配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外し、それを伸縮可能な基材に貼り付けることで配置し（配向ＣＮＴフィルム配置工程）、高密度化処理を行うことで、配向ＣＮＴ膜構造体３を製造する（高密度化工程）。この時、配向ＣＮＴ膜構造体３はその位置、及び配向を制御され、かつ反り返りがない状態で基材２上に配置されることが、特性を制御するために大事である。さらには必要に応じて、伸縮を検出するための検知装置５を製造する（検知装置製造工程）。また、基材２を通して、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮を与えるための伸縮力供給用部材４を製造する（伸縮力供給用部材製造工程）。さらには、このように製造された、伸縮装置１を備えかつ、伸縮装置１を駆動する駆動装置９を備える伸縮駆動装置１０を製造しても良い（伸縮駆動装置製造工程）。
【００８３】
（配向ＣＮＴフィルム配置工程）
配向ＣＮＴフィルム配置工程とは、成長用基材の上に合成された、配向ＣＮＴフィルムを、成長基材から取り外し、別の伸縮可能な基材上に、配向ＣＮＴフィルムを貼り付けて配置する工程である。配向ＣＮＴフィルム取り外し工程は、配向ＣＮＴフィルムを所望の形状、特性を著しく損なわない程度で、成長用基材から取り外せることができる方法であれば、何でもよい。具体的には、成長用基材に形成された配向ＣＮＴフィルムをピンセットで把持して直接取り外す方法や、合成樹脂製のメンブレンをピンセットの先端に貼り付けておき、このメンブレンに配向ＣＮＴフィルムを貼りつかせて取り外す方法を、状況に応じて実施者が適宜に選ぶことによって実現することができる（図１４）。
【００８４】
取り外し工程において、密集した配向ＣＮＴフィルム群から、ＣＮＴを取り出すことが困難な問題があった。また、取り出した配向ＣＮＴフィルムを１枚ごとに分けることが困難な問題があった。これらの問題を解決するため、実体顕微鏡とメンブレンフィルターを用い、実体顕微鏡下で観察しながら、メンブレンフィルターにて配向ＣＮＴフィルムをつけ、配向ＣＮＴフィルム群からＣＮＴを取り出した。また、メンブレンフィルターで取り出したＣＮＴは、１枚の時もあれば、複数枚ある時もあるが、本手法により、メンブレンフィルターで１枚ごとの取り出しが可能となった。さらに、実体顕微鏡とピンセット及び、合成する配向ＣＮＴフィルムの厚みを２μｍ以上とすると、ピンセットで配向ＣＮＴフィルム１枚を取り出すことが可能となった。
【００８５】
次に取り出した配向ＣＮＴフィルムを伸縮可能な基材２上に貼り付けて配置し、且つ配向ＣＮＴフィルムを液体に晒すが、この工程にも、状況に応じて実施者が適宜に選ぶことができる複数通りの実現方法がある。
【００８６】
第一は、取り外し工程で取り外した配向ＣＮＴフィルムを、液体が予め滴下された伸縮可能な基材２の上に移動させてピンセットから離す。その後、メンブレンのついたピンセットで配向ＣＮＴフィルムを液体中の任意の位置に合わせる、という方法である。
【００８７】
第二は、配向ＣＮＴフィルムを伸縮可能な基材２の上に移動させてピンセットから離した後、伸縮可能な基材２上の配向ＣＮＴフィルムが浸るように液体を滴下し、メンブレンのついたピンセットで液体中の配向ＣＮＴフィルムの位置合わせを行う、という方法である（図１５）。
【００８８】
なお、ここでは１枚の配向ＣＮＴフィルムを伸縮可能な基材の上に貼り付けて配置する例を示したが、複数の配向ＣＮＴフィルムを少なくとも一部重ねて貼り付けて配置するようにしてもよい。また、配向ＣＮＴフィルムを液体に晒すのは伸縮可能な基材以外の場所としても構わない（図１６）。
【００８９】
ここで配向ＣＮＴフィルムを晒す液体としては、ＣＮＴと親和性があり、蒸発後に残留する成分がないものを使用することが好ましい。そのような液体としては、例えば水、アルコール類（イソプロピルアルコール、エタノール、メタノール）、アセトン類（アセトン）、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）等を用いることができる。また液体に晒す時間としては、配向ＣＮＴフィルムの内部に気泡が残らずに全体が満遍なく濡れるのに十分な時間であればよい。
【００９０】
（高密度化工程）
次の高密度化処理（工程）においては、液体に晒して伸縮可能な基材２の表面に載置した状態にある配向ＣＮＴフィルムを高密度化し、伸縮可能な基材２の表面に被着した配向ＣＮＴ膜構造体３を形成する。この工程は、典型的には、液体が付着した配向ＣＮＴフィルムを乾燥させることで行う。配向ＣＮＴフィルムを乾燥させる手法としては、たとえば室温空気中での自然乾燥、室温窒素雰囲気下での自然乾燥、真空引き乾燥、アルゴン等の不活性ガス存在下での自然乾燥、及びこれらの雰囲気状態での加熱乾燥などを用いることができる。
【００９１】
配向ＣＮＴフィルムは、液体に浸されると、各ＣＮＴ同士が密着して全体の体積が少し収縮し、液体が蒸発するときに密着度がより一層高まって体積がかなり収縮し、結果として高密度化した配向ＣＮＴ膜構造体３が形成される。このとき、伸縮可能な基材２との接触抵抗により、伸縮可能な基材２と平行な面の面積収縮はほとんど無く、専ら配向ＣＮＴ膜構造体３の厚さ方向に収縮するように、高密度化工程を制御する。
【００９２】
このようにして得られた配向ＣＮＴ膜構造体３は、配向ＣＮＴフィルムに比して高密度化によってもその配向性が損なわれることはない。
【００９３】
また、基材２から、配向ＣＮＴ膜構造体３の部分的な浮きや、裂け、破れの原因となるしわと、基材２の放線方向以外の方向へのカーボンナノチューブフィルムの高密度化や、配向ＣＮＴ膜構造体３へのレジスト塗布時に配向ＣＮＴ膜構造体３の折り返りの原因となる、反り返りを抑止した処理が施されたものが望ましい。
【００９４】
（高密度化工程の原理）
高密度化処理（高密度化工程）とは、配向ＣＮＴフィルムをＣＮＴと親和性のある液体に浸し、ＣＮＴ集合体中のＣＮＴ間に浸漬した液体の蒸発と、それに伴う液体の表面張力により、ＣＮＴ集合体中のＣＮＴ同士の凝集を誘発し、ＣＮＴ集合体の本数密度を向上させる方法である。配向ＣＮＴフィルムの高密度化処理によって、液体が浸漬もしくは付着したＣＮＴ集合体を乾燥させると、高密度化が進む。この現象は、個々のＣＮＴに付着した液体が蒸発する際の表面張力によって互いに隣接するＣＮＴ同士がくっつき合うことで起こるものと考えられる。さらにＣＮＴ集合体をフィルム状にし、その配向方向を基材の表面と平行にして高密度化処理を施すと、配向ＣＮＴフィルムの収縮方向が基材に垂直な方向の１次元上に規定される。これは、基材の表面に沿っての個々のＣＮＴの移動が配向ＣＮＴフィルムと基材との密着力によって制限されるのみならず、配向ＣＮＴフィルムの側部からなされる液体の蒸発が専ら高さ方向に表面張力を発生させることによる。これらにより、配向ＣＮＴフィルムは厚さ方向のみに均一に高密度化されるので、成長用基材から垂直に成長したバルク状のＣＮＴ集合体に高密度化処理を施した際の島状に収縮するという問題が起こらない。
【００９５】
上記の高密度化工程は、配向ＣＮＴフィルムを液体に晒した後に乾燥させる手法としたが、高密度化工程において配向ＣＮＴフィルムが収縮するメカニズムは、上述した通り、各ＣＮＴ同士間に入り込んだ液体の表面張力によって各ＣＮＴ同士が引き寄せられ、液体が蒸発した後も各ＣＮＴ同士のくっついた状態が維持されるからであると推定される。従って、高密度化工程は、ＣＮＴ同士間に表面張力を生じさせる手法であればよく、例えば高温蒸気などを用いる手法を適用することができる。
【００９６】
（高密度化工程の課題）
高密度化工程において、高密度化する際に溶液に浸したカーボンナノチューブフィルムもしくはカーボンナノチューブを扱うピンセット、カーボンナノチューブフィルムを扱っているメンブレンに泡が生じると、高密度化する際にシワができることがある問題があった。また、高密度化する際に配向ＣＮＴフィルムを所望の方向に合わせるのが難しい問題があった。さらに、高密度化乾燥する際に溶媒が高密度化した配向ＣＮＴフィルム内に残ることがある問題があった。さらには、配向ＣＮＴフィルムを配置、高密度化する際には、基板表面上に液体の表面張力で基板の法線方向に収縮するだけでなく、一部の配向ＣＮＴフィルムが基板表面で反り返り高密度化することがある問題があった。
【００９７】
（高密度化工程の課題解決法）
これらの問題を解決するために、配向ＣＮＴフィルムの厚みを１００μｍ以下に薄くするとともに、観察に用いる顕微鏡の照明の強度を、乾燥する直前に照明強度を最大から最小に変化させた。これは、実体顕微鏡の照度を調整することにより、配向ＣＮＴフィルムの乾燥状態が制御され、反り返りを抑制できているものと推認される。
【００９８】
また、高密度化に用いる基板上に載せた溶液に、配向ＣＮＴフィルム、もしくは配向ＣＮＴフィルムを扱うピンセット、配向ＣＮＴフィルムを扱っているメンブレンを十分に浸し、実体顕微鏡にて観察し、泡が生じないようにすることができる。さらに、ピンセットの先に、メンブレンフィルターを把持して、配向ＣＮＴフィルム同様基板上の溶液に浸し、顕微鏡で配向ＣＮＴフィルムの配向方向を観察しながら、ピンセットすなわちメンブレンフィルターを操作し、溶液中で配向ＣＮＴフィルムを動かすことにより、所望の位置、所望の配向に配置することができる。
【００９９】
また、ピンセットで把持した配向ＣＮＴフィルムを、針がついたマニュピュレーターの針先に移し、同様に針のついたマニュピュレーターとともに、所望の位置、所望の配向で、マニュピュレーターを制御しながら、配置し、マニュピュレーターで押さえ、その後、高密度化に用いる溶液を滴下し、高密度化を行うことができる。位置制御が可能な先端として、タングステンのような高度を有する針状もしくは棒状の先端でも良く、または樹脂のような柔軟性のある先端でも良い。さらには、ピンセットのような端可能な治具を先端として利用しても良い。
【０１００】
またその際、反り返りのより効果的な防止を行うには、特に高密度化のための溶液として、メタノールを使用することが好ましい。
【０１０１】
このようにすると、下地にすでにＣＮＴマイクロ構造体があった場合であっても、そのＣＮＴマイクロ構造体の配向ＣＮＴフィルムを掃くことなく、２層目以降の配向ＣＮＴフィルムを容易に配置することができる。マニュピュレーターは乾燥後に外せばよい。このような方法は、厚みが４μｍ以下の配向ＣＮＴフィルムを扱う場合に効果的である。
【０１０２】
複数の配向ＣＮＴフィルムを積層し、高密度化し、所望の厚さのＣＮＴ層を形成しても良い。前者の場合は、１枚の配向ＣＮＴフィルムによって目的とする密度の配向ＣＮＴ膜構造体が得られる利点があり、後者の場合は、複数の配向ＣＮＴフィルムを、配向方向を同じくして積層することもでき、また配向方向を異ならせて積層することもでき、多様にラミネートされた配向ＣＮＴ膜構造体が得られる利点がある。
【実施例】
【０１０３】
（実施例１：伸縮装置）
以下に具体的な実施例を挙げて本発明による伸縮装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明による伸縮装置を、図１を参考に説明する。
【０１０４】
伸縮装置１は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。
【０１０５】
具体的に、製造した伸縮装置１は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置してなる。
【０１０６】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇであった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なお、これらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一とした。
【０１０７】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０１０８】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察して画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１０９】
このようにして得た伸縮可能な基材２上に配向ＣＮＴ膜構造体３を備える伸縮装置１は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を、大きく凌駕する性能を示す。
【０１１０】
（伸縮装置製造法）
本発明の伸縮装置の製造方法のうち、特に好ましいプロセスの一例を、図１８を参照しながら、以下に具体的に説明する。
【０１１１】
この製造方法においては、先ず、予め、公知の手法を用いて伸縮可能な基材２を製造する（基材製造工程）。基材２は、配向ＣＮＴフィルムを配置できる伸縮可能な基材であればよい。また、予め、配向ＣＮＴフィルムを製造する（配向ＣＮＴフィルム製造工程）。配向ＣＮＴフィルムは成長用基材の上で設置された触媒からＣＮＴを成長すると良いが、所望の形態と形状の配向ＣＮＴフィルムが製造できる何れの手法も適宜用いることが可能である。一般的に、配向ＣＮＴフィルムの製造に用いる成長用基材は高温に晒されるため、伸縮性を有さない材料から成る。そのため、成長用基材の上に製造した配向ＣＮＴフィルムを成長用基材から取り外し、それを伸縮可能な基材２に貼り付けることで配置し（配向ＣＮＴフィルム配置工程）、高密度化処理を行うことで、配向ＣＮＴ膜構造体３を製造する（高密度化工程）。配向ＣＮＴフィルム配置工程と高密度化工程は逐次行ってもよいし、同時に行っても良い。また、伸縮性基材２との密着性が確保できれば、高密度化工程を配向ＣＮＴフィルム配置工程の前に行っても良い。この時、配向ＣＮＴ膜構造体３はその位置、及び配向を制御され、かつ反り返りがない状態で基材２上に配置されることが、特性を制御するために大事である。さらには必要に応じて、伸縮を検出するための検知装置５を製造する（検知装置製造工程）。具体的には例えば、配向ＣＮＴ膜構造体３に二つの電極を製造し、伸縮した時の、配向ＣＮＴ膜構造体３の構造変化により抵抗値の変化を検出する。さらに必要に応じて、伸縮可能な基材２、及び、配向ＣＮＴ膜構造体３に、伸縮力（歪み）を供給するための伸縮力供給用部材４を製造しても良い。伸縮力供給用部材として、例えば、ガラス板等の、堅い伸縮性を有さない堅い基材で伸縮性基材の両端を固定することが例示できる。このようにすれば、伸縮性基材と伸縮力供給用部材の接点部で伸縮が生じないため、安定した性能を示し、繰り返し伸縮可能な伸縮装置が製造できる。このような工程により、従来よりも格段に性能が向上した、伸縮装置を提供することができる。
【０１１２】
本発明の伸縮装置を得るための製造プロセスや手順は上記の例に限定されるものではなく、適宜必要に応じて、一部の工程を省略したり、順序を変更したりしても良い。
【０１１３】
例えば、検知装置製造工程、伸縮力供給用部材製造工程は、適宜適切な順序、もしくは同時に行えばよく、さらには、基材製造工程の後、または前に行い、その後、配向ＣＮＴフィルム配置工程を後に行ってもよい。
【０１１４】
（基材製造工程）
基材の材質として、電気伝導性を有さず、優れた伸長性を示す、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であるシルポット１８４（東レ・ダウコーニング株式会社製）を選んだ。また、形状としては、均一な伸縮を実現するために、均一な厚みを有する板状に成形した。以下に示す、脱泡工程、板状成形工程、剥離工程、成形工程によりかかる基材を製造した。
【０１１５】
脱泡工程は以下の手順で行った。基材（ＰＤＭＳ）の前駆体を、真空中で攪拌し調製した。使用したシルポット１８４は、未反応液体と触媒液体に分割されており、未反応液体３０ｇ、触媒液体３ｇをテフロン（登録商標）製の容器に入れた。シルポットの両溶液を入れたテフロン（登録商標）容器ごと、真空攪拌機（真空ミキサー あわとり練太郎 ＡＲＶ-２００／株式会社シンキー社製）を用い、真空中で脱泡攪拌した。
【０１１６】
真空中で攪拌することで、大気中で攪拌するのに比べて、前駆体が固化（ゲル化）し、基材となる際の、基材中への泡の混入を抑制できた。基材中に泡が混入すると、基材を伸縮させた際に、泡に応力が集中し、基材が断裂する。そのため、大きな伸張性を示す基材を得ることができない。
【０１１７】
板状成形工程は以下の手順で行った。脱泡調製した前駆体を、平らで歪みが極小な板である１辺が３０ｃｍ、厚みが４．８ｍｍのガラス板の上に滴下した（図１９左上）。前駆体を滴下する際は、容器から直接ガラス板の上に滴下した。また、滴下に際し、スパチュラ等で書き出すことは基材中への泡の混入を招くため行わない。板に歪みがある場合は、基材と板との接触面で形成される基材の主表面に板の歪みが現れるため、基材の伸縮時に基材の主表面において均一な歪みを発生させることが困難となる。
【０１１８】
前駆体を滴下した板（下部ガラス板）の、滴下した面の四隅に、間隔材料（スペーサー）を入れた。間隔材料として、厚みが１ｍｍであるシリコンゴム製の板を、縦２８〜３０ｃｍ、幅０．８〜１ｃｍの短冊状にして４つ用意し、短冊の長辺が辺に沿うように、４辺に配置した。（図１９右上）
【０１１９】
次に、滴下した前駆体を押し伸ばすために、前駆体を滴下した板と同様の板である、１辺が３０ｃｍ、厚みが４．８ｍｍ以上のガラス板を、間隔材料の上に置くようにして載せ、前駆体を平滑化するように押しつぶした（図１９左下）。これにより、基材を１ｍｍの厚みを有する厚みが均一な板状に成形した。このような、基材に配向ＣＮＴ膜構造体を配置すると、配向ＣＮＴ膜構造体に均一な伸縮を与えることができる。
【０１２０】
間隔材料は、この様に４辺に設置しても良いし、形状を変え、四隅に設置しても良い。また、間隔材料の厚みを変えることで、得られる基材の厚みを、０．５ｍｍから１０ｍｍ程度まで変化できる。さらに、十分な重量と同様の平滑性を有する板を用いることにより、このガラス板と同様の効果が得られる。また、上に載せるガラス板に重量を加えることにより、０．５ｍｍ以下の厚みを有する基材を作成することも可能である。
【０１２１】
前駆体を押しつぶしたまま、前駆体が固化（ゲル化）するまで、数時間から、数日間置く。ＰＤＭＳの種類にもよるが、本実施例で用いたＰＤＭＳの場合は、室温で、１日もしくは２日程度置く。
【０１２２】
これより短いと、固化が不十分となり、基材は形状を維持できないか、均一な歪みを発生させることが困難となる。これ以上長いと、基材がガラス基板に固着してしまい、下記の剥離工程が困難となる。
【０１２３】
剥離工程は以下の手順で行った。板状成形工程終了後、基材を利用するため、基材を押しつぶしたガラス板（上部ガラス板）もしくは下部ガラス板を基材から剥離する（図１９中下）。次に残った下部もしくは上部ガラス板を剥離して、均一な膜厚を有する基材を取りだす（図１９右下）。剥離した直後に、基材のガラス基板によって形成されていた面、両面をアルミ箔で覆う。こうすることにより、基材の汚れを防止し、清浄な伸縮面を保てる。
【０１２４】
成形工程は以下の手順で行った。均一な膜厚を有する基材を、基材の形状により応力集中が生じない、図２０に示すドッグボーン型や、図２１、図２２、及び図２３に示す板状の直方体型に加工する。加工は、剥離工程で付けたアルミフォイルがある状態で行う。成形工程は、公知の技術を用いることができ、はさみできりだしたり、機械的に加工したり、レーザーで切り出してもよい。
【０１２５】
（配向ＣＮＴフィルム製造工程）
配向ＣＮＴフィルムは、公知の化学気相合成法により製造できる。これは、基材上に触媒を製造し、その触媒に複数のＣＮＴを化学気相成長（ＣＶＤ）させるものである。配向ＣＮＴフィルムは、特願２００９−００１５８６に記載の方法などを用い、基材上にパターニングされた触媒から、一定の方向に配向した複数のＣＮＴを成長させた。
【０１２６】
本実施例で用いた配向ＣＮＴフィルムは、高さ１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍの形状を有する。
【０１２７】
本製造法で得られた単層ＣＮＴの配向集合体である配向ＣＮＴフィルムの特性は、製造条件の詳細に依存するが、特願２００９−００１５８６の実施例１の記述の製造条件では、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．３〜０．７である。
【０１２８】
このような条件で製造した配向ＣＮＴフィルムは、基材から剥離した後でも、その一体性を保持した。
【０１２９】
（配向ＣＮＴフィルム配置工程）
次に、成長用基材の上に合成された、配向ＣＮＴフィルムを、成長用基材から取り外し、別の伸縮可能な基材２上に、配向ＣＮＴフィルムを貼り付けて配置した。
【０１３０】
取り外す際に、密集した配向ＣＮＴフィルム群から、ＣＮＴを取り出すことが困難であった。また、取り出した配向ＣＮＴフィルムを１枚ごとに分けることが困難であった。さらに、下記高密度化工程において、配向ＣＮＴフィルムを所望の位置に所望の方向で合わせるのが難しかった。
【０１３１】
これらの問題を解決するため、予め上記の方法で製造した配向ＣＮＴフィルムを、合成した基材ごと、実体顕微鏡の視野に入るようにセットし、顕微鏡で観察しながら、配向ＣＮＴフィルムを合成用基材から取り外した。合成用基材からの配向ＣＮＴフィルムの取り外しは、顕微鏡で観察しながら、ピンセットで直接行った。
【０１３２】
次に取り出した配向ＣＮＴフィルムを、配向ＣＮＴ膜構造体として伸縮装置に利用するため、取り出した配向ＣＮＴフィルムの配向方向を制御して、基材２に配置し、且つ液体に晒す必要があった。そのため、取り出し工程で取り出した配向ＣＮＴフィルムを、液体が予め滴下された伸縮可能な基材２の上に移動させて、ピンセットから放し、その後、メンブレンのついたピンセットで配向ＣＮＴフィルムを液体中の任意の位置に合わせるという方法を用いた（図１８）。この際に、滴下する液体の量は、パスツールピペットで１〜５滴程度である。また、伸縮可能な基材２の製造工程で用いた、基材を覆っているアルミ箔の、一方を取り外し、ＣＮＴの配置面とした。また、後述する高密度化工程において、溶液に晒した配向ＣＮＴフィルム、もしくは溶液に晒したピンセットやメンブレンに泡が発生すると、配向ＣＮＴ膜構造体３にシワができることがあった。そのため、高密度化に用いる基材２上に溶液を配置し、配向ＣＮＴフィルムや、配向ＣＮＴフィルムを扱うピンセット、配向ＣＮＴフィルムを扱っているメンブレンを十分に溶液に浸し、実体顕微鏡にて観察し、泡が生じないようにした。配向ＣＮＴフィルムを晒す液体として、イソプロピルアルコールを用いた。このようにして、配向ＣＮＴフィルムの位置と配向方向を制御して、基材２上に配置した。
【０１３３】
また、基材２の伸縮方向である、図１７で示す基材の中心軸と、配向ＣＮＴフィルムのＣＮＴが配向した方向とのなす角を９０度となるようにし、さらに、この基材２の中心軸に沿うように配向ＣＮＴフィルムを配置した。これにより、亀裂体や、ＣＮＴ架橋体等が均一に発生し、かつ基材を大きく伸長させても、配向ＣＮＴ膜構造体が破断しなかった。
【０１３４】
また、下記に示す、配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程を用いて、大きな配向ＣＮＴ膜構造体を作製してもよい。このようにすれば、大きな領域での伸縮を検知できる。
【０１３５】
（配向ＣＮＴフィルム高密度化工程）
配向ＣＮＴフィルムを液体に晒して、乾燥させることで、高密度化させ、配向ＣＮＴ膜構造体を得た。配向ＣＮＴフィルムの配置、高密度化は、同時行っても良い。その際、配向ＣＮＴフィルムの周囲から溶液が乾燥していると、配向ＣＮＴフィルムの一部のみが、高密度化され、配向ＣＮＴ膜構造体となって基材に密着することがある。その場合、配向ＣＮＴフィルムを任意の位置に配置したり、所望の配向方向を得たりすることが困難となる。そのため、溶液が乾燥し、高密度工程が完了する前に、配向ＣＮＴフィルムの配置を完了した。
【０１３６】
溶液が室温の空気中で自然蒸発し、配向ＣＮＴフィルムが固定化されたら、配向ＣＮＴフィルム表面を観察し、配向ＣＮＴフィルムの表面が見えるまで溶液を自然乾燥させ、配向ＣＮＴフィルムを高密度化させた。
【０１３７】
溶液として、イソプロピルアルコール、もしくはメタノールを用いた。イソプロピルアルコール、およびメタノールは配向ＣＮＴフィルム内のＣＮＴ間に容易に侵入し、配向ＣＮＴフィルム全体が均一に高密度化された。
【０１３８】
また、配向ＣＮＴフィルムが高密度化する際には、配向ＣＮＴフィルムの一部が基材表面で反り返ることがあった。その際には、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時に照明を当て、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時にＣＮＴの表面が見える際に、照明を弱くすることで、溶液の蒸発を制御して、高密度化処理の速度を制御することで、反り返りを抑止した。
【０１３９】
配向ＣＮＴフィルムの配置、高密度化を行う別の手順としては、予め配置した配向ＣＮＴフィルムに、後から溶液を滴下し、高密度化を行った。
【０１４０】
（配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程）
大きな配向ＣＮＴ膜構造体を得るため、前述した配向ＣＮＴフィルム配置工程及び、配向ＣＮＴフィルム高密度化工程を繰り返し、複数の配向ＣＮＴ膜構造体を、同一の配向方向に、僅かな重ねをもってつなぎ合わせて配置した。
【０１４１】
同一の配向方向にわずかな重ねをもってつなぎ合わせることで、全体として構造が均一な大きな伸縮装置を得ることが出来た。
【０１４２】
重ね配置は以下の手順で行った。まず、予め、上記方法で基材２上に配置されている配向ＣＮＴ膜構造体３の、重ね合わせする領域にかかるように、イソプロピルアルコールを、パスツールピペットで１〜５滴程度滴下した。
【０１４３】
ついで、別の配向ＣＮＴフィルムを、滴下したイソプロピルアルコールの中に浸し、１〜５ｍｍ程度の重ね合わせで重なるように、配向ＣＮＴフィルムの位置、及び配向の向きを揃えて配置し、高密度化を行った。この操作を１〜２回繰り返し行い、ＣＮＴの並び方向に３０〜４０ｍｍの長さを有する配向ＣＮＴ膜構造体を作製した。
【０１４４】
配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程のさらなる利点は、配向ＣＮＴ膜構造体に断裂が生じ、壊れてしまった伸縮装置も、その断裂部を修復できることである。
【０１４５】
このようにして、重ね合わせた配向ＣＮＴ膜構造体全体が一体で連続した構造を有し、かつ重ね合わせる配向ＣＮＴ膜構造体それぞれが、機能を損なわない、大きな配向ＣＮＴ膜構造体を備える伸縮装置を得た。
【０１４６】
（配向ＣＮＴ膜構造体の密度）
高密度化工程での配向ＣＮＴフィルムの圧縮率を〈圧縮率＝元の厚さ÷高密度化後の厚さ〉と定義すると、配向ＣＮＴ膜構造体の重量密度は、〈ＣＮＴ密度＝圧縮率×０．０３ｇ／ｃｍ３〉となる。配向ＣＮＴフィルムの元の厚さを制御することにより、重量密度を０．１１ｇ／ｃｍ３から０．５４ｇ／ｃｍ３まで制御することができた。
【０１４７】
このようにして得られた重量密度が０．１１ｇ／ｃｍ３の配向ＣＮＴ膜構造体においても、基材上に配置、高密度化が十分可能であり、上述の各実施例と同様に伸縮装置の製造が可能であった。
【０１４８】
本発明において制御可能な配向ＣＮＴ膜構造体の重量密度の上限は、本例に用いた０．５４ｇ／ｃｍ３に限定されない。本明細書では明記しないが、原理的には、ＣＮＴの直径を制御することによってさらに幅広い範囲での重量密度を実現することが可能である。すべてのＣＮＴが等しい直径を有し、且つ高密度化工程によってすべてのＣＮＴが最密充填されるものと仮定すると、ＣＮＴの直径寸法が小さくなるに従って高密度化後のＣＮＴ密度は増加することが容易に計算できる。上述した各実施例で用いた配向ＣＮＴ膜構造体におけるＣＮＴの平均直径は２．８ｎｍ程度であるが、この場合のＣＮＴが最密充填したときの重量密度は、０．７８ｇ／ｃｍ３程度である。この点に関しては、すでに非特許文献（Ｙａ−Ｑｉｏｎｇ Ｘｕ， ｅｔ ａｌ， Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｒｒａｙ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ Ｓｍａｌｌ Ｄｉａｍｅｔｅｒ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｗａｌｌｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ， Ｊ． Ａｍ． Ｃｈｅｍ． Ｓｏｃ．， １２８ （２０），６５６０−６５６１,２００６）に報告されている技術を用いることにより、ＣＮＴの直径をより小さいもの（１．０ｎｍ程度）にすることは可能であることが分かっている。このことから、ＣＮＴの直径を小さくすることにより、最大１．５ｇ／ｃｍ３程度までは重量密度を高めることが可能であると考えられ、上記密度の、配向ＣＮＴ膜構造体を用いて伸縮装置を製造することは、製造法が同一であるため、容易であると考えられる。
【０１４９】
（配向ＣＮＴ膜構造体の厚み）
配向ＣＮＴフィルムの元の厚さと高さを制御することにより、配向ＣＮＴ膜構造体の厚さを１００ｎｍから１００μｍまで制御することができた。高密度化処理での圧縮率は約１０であるため、おおまかに、配向ＣＮＴ膜構造体の１０倍の厚みを有する配向ＣＮＴフィルムを合成すればよい。配向ＣＮＴフィルムの厚みは、公知の半導体の微細加工技術を用いて、触媒のパターニングをすることで制御する。そのため、厚みは、公知の半導体微細加工技術の精度と分解能で制御可能である。配向ＣＮＴ膜構造体の厚さを１００ｎｍとする場合には、約配向ＣＮＴ膜構造体の厚さを５００ｎｍ〜１μｍの厚さに触媒をパターニングすればよい。また、高さを制御することで、厚い配向ＣＮＴ膜構造体を得ることもできる。このようにして得た、厚みが１００ｎｍから１００μｍの配向ＣＮＴ膜構造体から、好適に伸縮装置を製造することができた。
【０１５０】
（配向ＣＮＴ膜構造体の配向度評価）
配向ＣＮＴ膜構造体を構成しているＣＮＴの配向度を評価するたには、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）画像などを用いるのがよい。配向ＣＮＴ膜構造体は、その機能を損なわない程度に一部等方的な構造を含んでいてもかまわない。
【０１５１】
観察された配向ＣＮＴ膜構造体のＳＥＭ画像に基づきＦＦＴ（高速フーリエ変換）画像を計算した。これらのＦＦＴ画像は、ＳＥＭ画像の倍率、場所により程度は異なるものの、それぞれが異方性を示した。これは配向ＣＮＴ膜構造体のＣＮＴが配向していることを示す。
【０１５２】
ＦＦＴ画像の原点から等距離を保って動径方向に参照方向（φ＝０）からφ＝π／２までの変換強度を求め、強度プロフィールを得た。この強度プロフィールを用いてヘルマンの配向係数Ｆを算出したところ、０．７の値が得られ、配向ＣＮＴ膜構造体中のＣＮＴが配向していることが判った。
【０１５３】
（実施例２：ＣＮＴマイクロ膜構造体を用いた伸縮装置）
以下に具体的な実施例を挙げて本発明によるＣＮＴマイクロ膜構造体を用いた伸縮装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明による伸縮装置を、図２５を参考に説明する。
【０１５４】
伸縮装置６０は、伸縮可能な基材２上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備えるＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える。
【０１５５】
具体的に、製造した伸縮装置６０は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ０．８ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×２５０ｍｍ（幅）のＣＮＴマイクロ膜構造体５０を配置してなる。
【０１５６】
ＣＮＴマイクロ膜構造体５０を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。ＣＮＴマイクロ膜構造体５０は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。ＣＮＴマイクロ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０１５７】
このようなＣＮＴマイクロ膜構造体５０は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化した後、所望の形状にパターニングされ、ＣＮＴマイクロ膜構造体５０を得た。
【０１５８】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１５９】
このようにして得た、伸縮可能な基材２上にＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える伸縮装置６０は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を、大きく凌駕する性能を示す。
【０１６０】
ＣＮＴマイクロ膜構造体５０を作成する方法について述べると、実施例１の方法で、伸縮装置を製造した後に、配向ＣＮＴ膜構造体をリソグラフィーでパターニングして、所望の形状の配向ＣＮＴ膜構造体を得ることができる。配向ＣＮＴ膜構造体を構成する配向ＣＮＴフィルムの高さ、長さは合成条件等に依存するため、厳密に所望の高さ（長さ）の配向ＣＮＴフィルムを合成することは困難である。本実施例の手法で、配向ＣＮＴ膜構造体の不要部分をエッチングすることで、微細加工技術の精度で、所望の形状を有する配向ＣＮＴ膜構造体を容易に得ることができ、所望の特性を有する伸縮装置を製造する上で格段の効果がある。
【０１６１】
配向ＣＮＴ膜構造体の乾燥を十分に行うため、レジスト塗布前に、真空中１８０℃で１０分間乾燥を行う。レジストＰＭＭＡ４９５を希釈液にて重量換算で５倍希釈した液を塗布し、４７００ｒｐｍで１分間スピンコートを行い、１８０℃で１分間ベークし、副レジスト層を形成させた。これにより２層目の主レジストが高密度化した配向ＣＮＴ膜構造体に浸み込むことを抑制した。副レジスト層は、２層目の主レジスト層が配向ＣＮＴ膜構造体に、染み込むことを抑制する機能を有しかつ、配向ＣＮＴ膜構造体と同等にエッチング出来る材料であれば何でもよく、例えば、ＺＥＰ−５２０ＡやＡＺＰ−１３５７でも良い。希釈液は、副レジスト層として使うレジストを希釈可能であれば何でもよく、希釈量も、２層目の主レジストが描画できる範囲であれば、希釈量、塗布方法、ベーク条件は問わない。
【０１６２】
２層目の主レジストとして、さらにＦＯＸ１６を塗布し、４５００ｒｐｍで１分間スピンコートを行い、３６０ｎｍのレジスト層を形成した。
【０１６３】
次に、電子線描画装置（ＣＡＢＬ８０００／クレステック）にてレジスト層に所定のパターンを描画し、それを水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液（２．３８％のＺＴＭＡ−１００）で現像してＦＯＸ１６のマスクを形成した。
【０１６４】
これを反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ-２００Ｌ／サムコ）にて、先ず、Ｏ２（１０ｓｃｃｍ、８０Ｗ、１０Ｐａ、７ｍｉｎ）を、次に、Ｏ２及びＡｒ（１０ｓｃｃｍ、８０Ｗ、１０Ｐａ、３ｍｉｎ）を供給し、１層目の副レジスト層および配向ＣＮＴ膜構造体のマスクから露出している部分、すなわち不用部分を除去した。ここでＡｒを導入することにより、ＣＮＴのケバがきれいに除去され、シャープなエッジが得られた。
【０１６５】
最後に、２層目の主レジスト層を緩衝弗酸（１１０−ＢＨＦ（４．７％ＨＦ，３６．２％ＮＨ４Ｆ，５９．１％Ｈ２Ｏ）／森田化学工業）を用いて除去し、且つ純水でリンスした後、１層目の副レジスト層を剥離液（ＰＧ／マイクロケム）で除去し、且つＩＰＡ（イソプロピルアルコール）で洗浄して自然乾燥させることにより、所望の形状を有するＣＮＴマイクロ構造体５０を備える伸縮装置６０を得た。
【０１６６】
（実施例３：剛直域に設けられた検知装置を備える伸縮装置）
以下に具体的な実施例を挙げて本発明による検知装置を備える伸縮装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明による検知装置を備える伸縮装置７０を、図面２６を参考に説明する。
【０１６７】
伸縮装置７０は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。基材の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した裏側の２カ所に、ガラスからなる硬い基板１１が接着されている。硬い基板１１は、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するための部材である伸縮力供給用部材ともなる。硬い基板１１は伸縮しないため、伸縮しない剛直域１２が、基材２上に形成される。検知装置は、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した面の、剛直域１２上に設置されており、導電性ペースト１４と、導電性フィルム１５から成る。このような検知装置７０を、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続して、二つ離間して剛直域１２に取り付け、伸縮による、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する伸縮装置７０を得た。
【０１６８】
具体的に、製造した伸縮装置７０は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体を配置してなる。
【０１６９】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成する、ＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体を得た。
【０１７０】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１７１】
検知装置は、図２０に示す基材上に、伸縮しない剛直域を設けて、その剛直域に配向ＣＮＴ膜構造体と電気的に接続された、銀ペーストとアルミ箔とリード線から構成される検知装置を備える。
【０１７２】
検知装置付きの伸縮装置を作成する方法について述べると、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体を備える、伸縮装置を製造した後に、検知装置を製造した。
【０１７３】
検知装置を、伸縮装置の伸縮可能な基材上に配置する場合は、基材が伸縮するため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、検知装置は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されている必要があった。配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されているとは、伸縮装置の伸縮時に、伸縮装置の抵抗変化に比して、検知装置の抵抗変化が十分に小さい状態を指し、伸縮装置と検知装置の接合部での解離を生じない状態を指す。このような課題を解決するため、伸縮装置に、伸縮しない剛直域を設け、その上に検知装置を製造した。
【０１７４】
実施例１、及び２の方法で製造された伸縮装置に、伸縮しない剛直域を設け、その上に検知装置を製造する工程を、図２７を用いて詳述する。伸縮装置７０の剛直域１２上に、伸縮が抑制された剛直域を設けて、その領域に検知装置７５を設置した。剛直域１２は、図２０に示す領域に形成し、実施例５で示す伸縮力供給用部材にて、伸縮が起こらないようにした。この様にすることで、検知装置７５が変形して検出値が変化したり、検知装置７５そのものが破壊されたり、検知装置７５が基材２から剥離するという問題を解決した。
【０１７５】
配置されている配向ＣＮＴ膜構造体３と、密着してかつ、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続された検知装置７５を製造するため、導電性ペースト１４を配向ＣＮＴ膜構造体３の配置されている剛直域１２に塗布し電極とした。導電性ペースト１４には、良好な導電性と電極形成の容易さから、銀ペーストを用いた。本実施例では、銀ペーストを図２０の基材上の剛直域に、配置されている配向ＣＮＴ膜構造体の上から塗り、厚み０．５ｍｍ程度の銀ペースト層を形成した。銀ペーストは、スパチュラで剛直域１２の配向ＣＮＴ膜構造体３上に塗布し、一様な厚みを形成するようスパチュラで均等に伸ばした。この銀ペーストが固化する前に、良好な導電性があり、抵抗計等の他の測定器との接続を容易とするため、アルミ箔を載せ接点を構築した。このアルミ箔と抵抗計を、リード線を用いて接続した。
【０１７６】
このようにして得た、剛直域１２を有する、検知装置７５を備える伸縮装置７０は、２５０％もの大きな伸縮を検出できるのみならず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す。
【０１７７】
（実施例４：伸縮性を有する検知装置を備える伸縮装置）
本発明による検知装置付きの伸縮装置、及びその製造方法についての別の実施例について、詳細に説明する。本発明による検知装置付きの伸縮装置８０を、図面２８を参考に説明する。
【０１７８】
伸縮装置８０は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。伸縮装置８０は配向ＣＮＴ膜構造体３の構造変化を、測定することで伸縮を検出する、検知装置８５を備える。検知装置８５は、配向ＣＮＴ膜構造体３と伸縮性電極の基材への密着性をよくする密着層１８と、伸縮性電極１６と、封止材１９とから構成され、伸縮性を有する。
【０１７９】
このような検知装置８０を、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続して、二つ離間して取り付け、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する伸縮装置８０を得た。このような、伸縮性を有する検知装置８５を備える伸縮装置８０は、伸縮装置全体が伸縮性を有するために、装置を適応できる応用範囲が大きく拡大し、産業応用上非常に大事である。具体的に基材２は、実施例１の方法で、均一な厚さ１ｍｍで、形状図２１に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）で製造した。実施例１の方法で、基材２上の図２８に示す位置に配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体を構成する、ＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０１８０】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０１８１】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した、単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１８２】
伸縮性可能な検知装置８５を備える伸縮装置８０を作成する方法について述べると、実施例１の方法で、図２１の形状を備える伸縮基材２上を製造した後に、検知装置８５の一部である密着層１８を設け、その後、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を基材２上に配置した後に、検知装置８５を製造した。
【０１８３】
検知装置を、伸縮装置の伸縮可能な基材上に配置する場合は、基材が伸縮するため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、検知装置は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されている必要があった。配向ＣＮＴ膜構造体と、安定的に接触されているとは、伸縮装置の伸縮時に、伸縮装置の抵抗変化に比して、検知装置の抵抗変化が十分に小さい状態を指し、伸縮装置と検知装置の接合部での解離を生じない状態を指す。このような課題を解決するため、伸縮可能な検知装置８５を製造した。
【０１８４】
伸縮可能な検知装置８５を製造する工程を、図２９を用いて詳述する。伸縮可能な検知装置８５は、伸縮性電極１６を用いて構成する。伸縮性電極１６は、伸縮性と導電性を有し、さらに、伸縮に対する伸縮性電極自体の抵抗変化と、被設置物との接触抵抗変化が、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化に比して、小さい物を指す。このような伸縮性電極１６を用いた伸縮可能な検知装置８５は、伸縮装置８０が伸縮する際に、検知装置自体も伸縮するため、伸縮の影響を受けず、上記問題が解決できる。
【０１８５】
具体的には、図２１に成形した基材製造後、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置する前に、図２１で示す基材の中心軸の両端から７〜１０ｍｍの密着域上に、スパッタ法でチタン３ｎｍ、金１００ｎｍ、チタン３ｎｍと、続けて成膜し、密着層１８を製造した。続けて成膜するとは、スパッタ法において、一つの成膜が終了した後、大気解放しないで次の成膜をすることを指す。本スパッタ法で用いたスパッタ装置は、ＣＦＳ-４ＥＰ-ＬＬ／芝浦メカトロニクス株式会社製を用いた。また、密着層成膜前に、予め基材を覆っているアルミ箔の一方を取り除き、成膜面とする。この密着層１８は、後述の伸縮性電極１６と伸縮可能な基材２を強く密着させるために必要であり、これがないと、伸縮性電極１６は、容易に基材２から剥離した。
【０１８６】
次に、配向ＣＮＴ膜構造体３を、中心軸に沿い、片側の密着域から、もう一方の密着域１８にかけて、密着層１８のある面に、実施例１、もしくは実施例２の方法をもって製造した。配向ＣＮＴ膜構造体製造後、両密着層上で配向ＣＮＴ膜構造体３を覆うように、伸縮性電極１６となる、導電性ＣＮＴゴムペーストを１ｍｍ位の厚みで、密着層１８の外周から内側へ１ｍｍ位の範囲になるように、スパチュラでペーストを垂らし、伸ばして塗る。その後、金属配線（リード線）１７を、塗った導電性ＣＮＴゴムペーストに差し込み、再度導電性ＣＮＴゴムペーストを１ｍｍ程度になるように垂らし、伸ばして塗った。これら塗った導電ペーストが固化し、伸縮性電極１６を製造した。ここで用いた導電性ＣＮＴゴムペーストは非特許文献（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，８（６），４９４−４９９（２００９））に記載の方法を用い、ゴムに対するＣＮＴの量を４．８％として製造した。
【０１８７】
そして、１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０（東レ・ダウコーニング株式会社製）のＰＤＭＳ接着剤を、封止材１９として用い、伸縮性電極１６と基材２との境界線で且つ配向ＣＮＴ膜構造体３のない部分と、伸縮性電極１６と金属配線１７との境界線を、封止材１９で覆う。このとき封止材１９の厚みが１ｍｍ位になるようにし、伸縮性電極１６で配向ＣＮＴ膜構造体３が覆われていない部分を除き、密着層１８全域に塗る。ここで用いた封止材１９は、乾燥に１日を有するので、封止の後、１日おいて、封止完了とした。また、この剛直域に形成した二つの領域にあるガラス基板の間隔は、４ｍｍとし、伸縮域を決定した。この封止材１９には、伸縮装置８０の伸縮時に、伸縮性電極１６に発生する応力を軽減し、基材２からの伸縮性電極１６の剥離を抑止する効果がある。
【０１８８】
このようにして得た、伸縮性を有する検知装置８５を備える、伸縮装置８０は、２５０％もの大きな伸縮を検出できるのみならず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す。
【０１８９】
（実施例５：剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置）
本発明による剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置、及びその製造方法について、詳細に説明する。本発明による剛直な伸縮力供給用部を備える伸縮装置を、図３０を参考に説明する。
【０１９０】
伸縮装置９０は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。基材２の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した裏側の２カ所に、硬い基板からなる伸縮力供給用部材９４が、接着材９５で、強固に基材２に接着されている。伸縮力供給用部材９４は、容易に固定化し、引っ張ることができ、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するために用いられる。
【０１９１】
伸縮装置９０はそれ単体では機能せず、伸縮が発生する伸縮駆動装置に取り付けて用いる。伸縮力供給用部材９４を用いると、伸縮装置９０を伸縮駆動装置に設置し、伸縮力を伸縮装置９０に供給できる。そのため、基材２上の二つ以上の離間した剛直域に、硬い伸縮力供給用部材９４を設けて、伸縮駆動装置から伸縮力を供給した。
【０１９２】
このような伸縮力供給用部材９４を用いると、所望の領域のみに伸縮する領域を調整することが可能となり、配向ＣＮＴ膜構造体３に与える伸縮を制御する上で、格段の効果がある。具体的に、製造した伸縮装置９０は、均一な厚さ１ｍｍで、形状図１７に示す、板状のＰＤＭＳ伸縮基材の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体を配置してなる。
【０１９３】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０１９４】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の、高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０１９５】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０１９６】
剛直な伸縮力供給用部９４を備える、伸縮装置９０を作成する方法について述べると、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える、伸縮装置９０を製造した後に、剛直な伸縮力供給用部９４を製造した。しかし、基材２を製造した後に、剛直な伸縮力供給用部９４を製造し、その後、実施例１、もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を製造してもよい。
【０１９７】
基材２上の二つ以上の離間した剛直域１２に、硬い伸縮力供給部材９４を製造する方法を、図３０を用いて詳述する。伸縮駆動装置からの伸縮力を、伸縮装置９０に伝えるため、伸縮装置９０を二つの離間した、伸縮を抑制した剛直域１２と、それら剛直域１２の間に挟まれ、伸縮力が供給される伸縮域１３に分ける。伸縮装置の各剛直域１２の配向ＣＮＴ膜構造体配置面の裏面に、接着剤９５を用いて、硬い基板を固定する。これにより、伸縮装置に伸縮を抑制した剛直域１２を製造した。
【０１９８】
本実施例では、実施例１で製造した基材の図１７に記されている形状を用い、基材２を覆っているアルミ箔の一方をとる。このアルミ箔を取った面の基材２の二つの剛直域１２のそれぞれの面全体に、ＰＤＭＳ接着剤９５（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）を０．１〜０．５ｍｍ位の厚みで塗布した。次に、長さ３０〜４０ｍｍ程度、幅２６ｍｍ、１〜１．２ｍｍ程度の厚みを有するガラス基板９６を、剛直域１２上にある接着剤９５全面に、ガラス基板９６の辺と基材２の中心軸が平行になるように接着させ、二つの剛直域１２を製造した。この接着剤９５を用いた場合、接着には１日を有するので、接触させた後１日おいて、接着完了とした。また、この剛直域１２に形成した二つの領域にあるガラス基板９６の間隔は４ｍｍとし、伸縮域１３を決定した。これら、ガラス基板９６と、ＰＤＭＳ接着剤９５を含め、伸縮力供給用部材９４とした。このようにして伸縮力供給用部材９４を形成することにより、所望の位置に伸縮域を調整することが可能である。また、ガラス基板９６の厚みが１ｍｍ以下の場合は、伸縮力を供給する際に、伸縮力供給用部材９４に割れなどが生じ、伸縮力を供給不可能となる。
【０１９９】
このようにして得た、剛直な伸縮力供給用部９４を備える伸縮装置９０は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す
【０２００】
（実施例６：伸縮性を有する伸縮力供給用部を備える伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、別の実施例を詳細に説明する。本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置を、図面３１を参考に説明する。
【０２０１】
伸縮装置１００は、伸縮可能な基材上２に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。基材の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した裏側に、伸縮可能なゴムシート等からなる伸縮力供給用部材１０４が、接着材で基材２に接着されている。
【０２０２】
伸縮装置１００はそれ単体では機能せず、伸縮が発生する伸縮駆動装置に取り付けて用いる。伸縮可能な伸縮力供給用部材１０４を用いると、伸縮装置１００を伸縮駆動装置に設置することが容易になり、伸縮駆動装置で発生した伸縮力を効率良く伸縮装置１００に供給できる。
【０２０３】
このような伸縮力供給用部材１０４を用いると、後述のデータグローブ、絆創膏型デバイス等様々な伸縮装置を製造する上で格段の効果がある。具体的に、製造した伸縮装置は均一な厚さ１ｍｍで、形状図２１に示す板状のＰＤＭＳ伸縮基材２の上に、厚さ６００ｎｍ、サイズ１ｍｍ（長さ：配向ＣＮＴフィルムの高さ）×３０ｍｍ（幅）の配向ＣＮＴ膜構造体３を配置してなる。
【０２０４】
配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇであった。配向ＣＮＴ膜構造体を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０２０５】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０２０６】
配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。
【０２０７】
伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を備える伸縮装置１００を作成する方法について述べると、実施例１もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える伸縮装置１００を製造した後に、伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を製造した。しかし、基材２を製造した後に、伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を製造し、その後、実施例１もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を製造してもよい。
【０２０８】
伸縮性を有する伸縮力供給用部１０４を備える伸縮装置１００を、図３１を用いて詳述する。伸縮駆動装置の伸縮力を、伸縮可能な伸縮力供給用部材１０４を通して、伸縮装置１００に供給する。そのため、伸縮可能な伸縮力供給用部材１０４を用意し、伸縮装置１００の配向ＣＮＴ膜構造体３の配置してある面の裏面の一部もしくは全面を、伸縮可能なゴムシート１０６に、伸縮性と接着性を併せ持つＰＤＭＳ接着材１０５で接着する。これらゴムシート１０６と接着剤１０５を併せて、伸縮力供給用部材１０４として用いた。具体的には、図２１に示す基材に、実施例１もしくは実施例２の方法で、配向ＣＮＴ膜構造体３もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を備える伸縮装置１００を製造した後に、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置した基材２の裏側の面全体に、ＰＤＭＳ接着剤１０５（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）を０．１〜０．５ｍｍ位の厚みで塗布する。そして、図２１の基材より大きなゴムシート１０６を用意し、このゴムシート１０６に基材２が収まり、接着剤１０５の面をゴムシート１０６と接するようにして、基材２を置く。その後、十分接着するように基材２全体を指先で押さえ、１日おき、ＰＤＭＳ接着剤１０５を乾燥させる。接着剤１０５に伸縮性がない場合は、伸縮力供給用部材１０４が伸縮した際、接着面に割れが生じ、伸縮力供給用部材１０４と伸縮を伸縮装置１００に均一に伝えることが困難となる。
【０２０９】
このようにして得た伸縮性を有する伸縮装置１００は、２５０％もの大きな伸長でも壊れず、５００回以上、繰り返し使用が可能で、従来の伸縮装置を大きく凌駕する性能を示す
【０２１０】
（実施例７：伸縮力供給用部材付きの伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、グローブを伸縮力供給用部材として用いた、実施例６の別の形態について、詳細に説明する。本発明によるデータグローブ伸縮装置を、図３２及び３３を参考に説明する。
【０２１１】
伸縮力供給用部材１１４として、伸縮性を有するニトリルゴム製グローブ（クリーンノール・ニトリル手袋／アズワン株式会社製）を用いた。このグローブの手を入れた際に手の甲の側になる、親指以外の指の先端から数えて二つ目の関節と、親指の最も先端に近い関節の計９カ所に、実施例４の方法で製造した伸縮性を有する検知装置８５を備える伸縮装置１１０を、実施例６の方法でグローブ上に配置した。このようにして、図３４に示すように、人間の手の動きを正確、かつ精密に検出できる伸縮装置１１０を得ることができた。
【０２１２】
この伸縮力供給用部材１１４により、当該装置１１０を用いて、人間の手の動きや、人間の手の動きと同様の動きをするロボットの手の動きを観測する伸縮装置の製造を可能とした。
【０２１３】
（実施例８：伸縮力供給用部材付きの伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、絆創膏を伸縮力供給用部材として用いた、実施例６の別の形態について詳細に説明する。本発明による絆創膏伸縮装置を、図３５を参考に説明する。
【０２１４】
伸縮力供給用部材１２４として、粘着力と伸縮力を有する絆創膏（バンドエイド／ジョンソン・エンド・ジョンソン株式会社製）を用いて、絆創膏の粘着力を有しない面に、実施例４の方法で製造した伸縮性を有する検知装置８５を、接着面が接し、且つ基材２が絆創膏内に収まるように実施例６の方法で接着した。用いた基材２の形状は図１６に示す。
【０２１５】
既存の歪み測定素子は、被測定物にしっかり貼り付けなくてはならず、使い勝手が悪かった。また、人間の呼吸変動等の、体の大きな変動を観測するのには、あまり適していなかった。本実施例による伸縮装置１２０は、絆創膏が粘着性と伸縮性を有するために、任意の物体に密着性よく貼り付き、その伸縮を検出できる。
【０２１６】
例えば、人間の胸や、喉などの皮膚に貼り付けると、図３６、従来の測定装置にない簡便さで、人間の呼吸の振動や、声の振動などを検出することが可能となる。
【０２１７】
（実施例９：伸縮力供給用部材付きの伸縮装置）
本発明による伸縮力供給用部付きの伸縮装置、及びその製造方法について、ストッキングを伸縮力供給用部材として用いた、実施例６の別の形態について詳細に説明する。本発明によるストッキングデバイスを、図３７を参考に説明する。
【０２１８】
既存の歪み測定素子では、人間の関節などの大きな変異を繰り返し検出するのは困難であった。また、大きな変異を繰り返し検出可能な素子があっても、人間の関節のように、大きな変異をする部位で、当該駆動物に接着や、固定が出来ない物体に対しては、検出素子を検出したい場所に留めておくことも困難であった。これらの理由から、関節の動きを直接観測することは出来なかった。そのため、伸縮駆動装置もしくは、伸縮を発生する物体に、伸縮力供給用部材の密着性をもって密着し、伸縮装置の伸縮位置を留めておく必要があった。また、駆動物に密着した伸縮力供給用部材が、駆動物の駆動に対し、伸縮性を有する必要があった。そのため、これら密着性と伸縮性を併せ持つ伸縮力供給用部材１３４として、ストッキングを用いた。
【０２１９】
このストッキングに、伸縮装置１３０を、伸縮性と接着性を併せ持つＰＤＭＳ接着剤を用いて設置した。これにより、人間の膝等の大きな関節域に於いて、伸縮装置１３０の位置を関節からずらすことなく設置可能とし、さらに膝関節の駆動という大きな駆動及び、その動きを直接観測することに成功した。従来技術においては、これら関節の動きを観測する場合は、モーションキャプチャーや、大がかりなリンク機構により観測を行っていた。また、これらの装置を用いても、伸縮表面の動きを観測することは難しかった。しかしながら当該伸縮装置により、知りたい部位の動きを、直接、しかも装着するだけで、測定可能となった。
【０２２０】
伸縮力供給用部材１３４として、伸縮性を有する市販のストッキングを用いた。ストッキングの膝の関節部に、実施例４の方法で製造した伸縮性を有する検知装置１３７を備える伸縮装置１３０を、実施例６の方法でストッキングに接着した。このストッキングデバイスを人間が着て動きくと、図３７に示すように、人間の動きを正確、かつ精密に検出できた。
【０２２１】
具体的には、伸縮力供給用部材１３４として用いるストッキング（レイアリス社）の膝関節の膝のさら部分に、関節を跨ぐように、伸縮する軸上に２カ所テープをはり、印を付ける。このテープは、剥離の際、ストッキング１３４の繊維を破壊しない程度の粘着力を有する物を使う。次に、図２３の基材を用いて、実施例１もしくは実施例２の方法で、伸縮装置１３０を製造する。
【０２２２】
ＰＤＭＳ接着剤（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）を０．１〜０．５ｍｍ位の厚みで基材２の裏側に塗布する。接着剤を塗布後、用意したストッキング１３４に付けたテープを剥がし、これらテープが示していた伸縮する軸と、基材２の中心軸を併せるように基材２を置く。また、基材２の中心軸の中心が、ストッキング１３４に印として用いた二つのテープの中間に来るようにする。その後、基材２とストッキング１３４が、十分接着するように基材２全体を指先で押さえ、１日おき、ＰＤＭＳ接着剤を乾燥させ、伸縮装置１３０を製造する。
【０２２３】
伸縮力供給用部材１３４として、ストッキングだけでなく、下半身に密着可能なタイツや、上半身に密着可能なタイツ、体に密着するボディスーツ、水着を用いても、上記課題を解決し、同様の効果を得られる。
【０２２４】
（実施例１０：伸縮駆動装置：ねじれデバイス）
以下に具体的な実施例を挙げて、本発明によるねじれを検出することができる、伸縮駆動装置、及びその製造方法についてより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０２２５】
本発明による伸縮駆動装置を、図３８を参考に説明する。伸縮駆動装置１４０は、伸縮装置１４１および、駆動装置１４２を備える。伸縮装置１４１は、伸縮可能な棒状の伸縮基材１４３上と、それに巻き付けて配置された、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体３を備える。また、伸縮装置１４１は、棒状の基材１４３の両端に、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮力を供給するための部材である伸縮力供給用部材１４４を備える。また、伸縮装置１４１は、棒状の基材１４３の両端、配向ＣＮＴ膜構造体３と電気的に接続されていて、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する検知装置１４７を備える。
【０２２６】
駆動装置１４２は、棒状の基材１４３の両端に設置された、伸縮力供給用部材１４４を、片方の端にある伸縮力供給用部材１４４を固定化する部品１４５と、他方の端にある伸縮力供給用部材１４４を、棒状の基材１４３に対して垂直な面内で、ある所望の角度回転させる回転部品１４６を備える。回転部品１４６を回転させることで、他方の端にある伸縮力供給用部材１４４が所望の角度回転し、所望のねじれを基材１４３と配向ＣＮＴ膜構造体３に供給することができる。ねじれを受けた基材１４３と、配向ＣＮＴ膜構造体３は伸縮力を供給され、伸縮する。
【０２２７】
伸縮駆動装置１４０で用いられた配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、全面に渡って均一にヘルマン係数０．７の配向度で配向していた。配向ＣＮＴ膜構造体３は密度：０．５ｇ／ｃｍ３、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、であった。配向ＣＮＴ膜構造体３を構成するＣＮＴは、典型値として、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％であった。なおこれらの値は、製造に用いた配向ＣＮＴフィルムの特性と同一であるとした。
【０２２８】
このような配向ＣＮＴ膜構造体３は、複数枚の高さ（長さ）１ｍｍ、厚み６μｍ、幅１８ｍｍのサイズの配向ＣＮＴフィルムを用いて製造した。配向ＣＮＴフィルムは、１ｍｍ程度の重ね部分を設けて配置し、高密度化し、配向ＣＮＴ膜構造体３を得た。
【０２２９】
伸縮駆動装置１４０で用いられた配向ＣＮＴフィルムは、典型値として、単層ＣＮＴ含有率９９％（２層ＣＮＴ、多層ＣＮＴに対する単層ＣＮＴの本数割合であり、合成した単層ＣＮＴ配向集合体を透過型電子顕微鏡で観察し画像から求める）、密度：０．０３ｇ／ｃｍ３、Ｇ／Ｄ比：２．５〜４０、ＢＥＴ−比表面積：１１５０ｍ２／ｇ、平均外径：２．５ｎｍ、半値幅２ｎｍ、炭素純度９９．９％、絶対純度９８％、ヘルマンの配向係数０．７である。本発明の伸縮駆動装置製造方法の詳細を、図３９を参照しながら、以下に具体的に説明する。
【０２３０】
平面形状の転写用基板１４８上に実施例１の方法で配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を配置した。得られた、配向ＣＮＴ膜構造体３、もしくはＣＮＴマイクロ膜構造体５０を、予め、公知の手法を用いて製造した棒状の伸縮可能な基材１４３に転写した。次いで、基材１４３を通して、配向ＣＮＴ膜構造体３に伸縮を与えるための伸縮力供給部材を製造し（伸縮力供給部材製造工程）、次いで、伸縮を検出するための検知装置１４７を製造した（検知装置製造工程）。伸縮装置１４１を駆動する駆動装置１４２を製造した（伸縮駆動装置製造工程）。
【０２３１】
本発明の伸縮駆動装置１４０を得るための製造プロセスや手順は上記の例に限定されるものではなく、適宜必要に応じて一部工程を省略したり、順序を変更したりしても良い。
【０２３２】
例えば、検知装置製造工程、伸縮力供給用部材製造工程、駆動装置製造工程は、適宜適切な順序、もしくは同時に行えばよく、さらには、基材製造工程の後、または前に行い、その後、配向ＣＮＴフィルム配置工程を行ってもよい。
【０２３３】
次に、ねじれを検出できる伸縮駆動装置の具体的な製造方法を説明する。基材製造工程、配向ＣＮＴ膜構造体製造工程、伸縮力供給用部材製造工程、検知装置製造工程から成る。
【０２３４】
（基材製造工程）
本発明における基材１４３とは、少なくとも一方向にねじれ性を有し、かつ配向ＣＮＴ膜構造体３が配置できる物であればよい。材質は、ねじれ可能であればよい。それらを利用し、好ましくは、均一なねじれを実現する形状及び材質にする。そのため、均一なねじれを実現する形状として、均一な直径を有する棒状に成形し、大きな伸びを実現する材質として、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）であるシルポット１８４（東レ・ダウコーニング株式会社製）を採用した。さらに、伸縮による配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出する場合には、基材１４３は、それ自体が電気伝導性を有しないことが好ましく、その点においても、ＰＤＭＳは好適である。これらの形状及び、材質を有する基材製造工程は、実施例１に示す脱泡工程を経て、以下に示す棒成形工程からなる。
【０２３５】
（棒状成形工程）
調製した前駆体に、基材成形加工用のテフロン（登録商標）から成る、内径３ｍｍのチューブの一端を射す。チューブの他端を真空ポンプに繋ぎ、真空に引き、前駆体をチューブ内に引き込む。十分に引き込んだら、真空ポンプの繋ぎを外し、Ｍ３のネジを用いて栓をする。その後、前駆体に挿入した方のチューブ端を前駆体から取り出し、同様にＭ３のネジを用いて栓をする。両端を密栓後、前駆体が固化するまで１日置く。前駆体が固化した後、栓を外し、基材を傷つけないように一端からチューブを切開して、基材の一部を露出させる。基材の一部を露出させた後、露出部をピンセット等で把持し、基材をチューブから引き抜き、取り出す。取り出した基材は、５〜８ｃｍ程度の長さに、はさみを用いて切断し、棒状の基材２とした。この製造工程で、基材成形加工用のチューブにシリコンゴムを用いた場合、基材の成分であるＰＤＭＳと反応し、棒状の基材をチューブから取り出すことが困難になる。また、この基材に回転対称性を与える軸を、この基材の中心軸とする。
【０２３６】
（配向ＣＮＴ膜構造体製造工程）
配向ＣＮＴ膜構造体製造工程は、実施例１の配向ＣＮＴフィルム製造工程で製造した配向ＣＮＴフィルムを、以下に示す配向ＣＮＴフィルム配置工程、配向ＣＮＴフィルム高密度化工程を、図３９に示す転写用基板１４８に行い、実施例１と同様の配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程を行った。転写用基板１４８とは、配向ＣＮＴ膜構造体３を、反り返りが無く作製可能で且つ、作製した配向ＣＮＴ膜構造体３を、基材２に転写可能な基板である。これらの工程により、実施例１と同様の配向ＣＮＴ膜構造体３の特徴を得た。さらに、配向ＣＮＴ膜構造体転写工程により、棒状の基材１４３上に配向ＣＮＴ膜構造体３を製造した。
【０２３７】
（配向ＣＮＴフィルム配置工程）
配向ＣＮＴフィルム配置工程とは、成長用基材の上に合成された配向ＣＮＴフィルムを、成長基材から取り外し、別の転写用基板１４８上に、配向ＣＮＴフィルムを貼り付けて配置する工程である。転写用基板１４８とは、この基材１４３上に配向ＣＮＴ膜構造体３を、反り返りが無く作製可能で且つ、作製した配向ＣＮＴ膜構造体３を基材１４３に転写可能な材質の基板ならば何でも良い。本実施例では、転写用基板１４８として、縦２０ｃｍ、横２０ｃｍ、厚み１ｍｍのテフロン（登録商標）製の板を用いた。
【０２３８】
取り外し工程において、密集した配向ＣＮＴフィルム群からＣＮＴを取り出すことが困難な問題があった。また、取り出した配向ＣＮＴフィルムを１枚ごとに分けることが困難な問題があった。さらに、下記高密度化工程において、配向ＣＮＴフィルムを所望の位置に、所望の方向で合わせるのが難しかった。これらの問題を解決するため、予め上記の方法で製造した配向ＣＮＴフィルムを、合成した基材ごと、実体顕微鏡の視野に入るようにセットし、顕微鏡で観察しながら、配向ＣＮＴフィルムを合成用基材から取り外した。合成用基材から配向ＣＮＴフィルムの取り外しは、顕微鏡で観察しながら、ピンセットで直接取り外した。
【０２３９】
次に取り出した配向ＣＮＴフィルムを、配向ＣＮＴ膜構造体３として伸縮装置１４１に利用するため、取り出した配向ＣＮＴフィルムの配向方向を制御して、基材１４３に配置し、且つ液体に晒す必要があった。そのため、取り出し工程で取り出した配向ＣＮＴフィルムを、液体が予め滴下された伸縮可能な基材１４３の上に移動させて、ピンセットから放し、その後、メンブレンのついたピンセットで配向ＣＮＴフィルムを液体中の任意の位置に合わせるという方法を用いた（図２４）。この際に、後述する高密度化工程において、溶液に晒した配向ＣＮＴフィルムもしくはＣＮＴを扱うピンセットやメンブレンに泡が生じると、配向ＣＮＴ膜構造体になる際にシワができることがあり、問題であった。そのため、高密度化に用いる基板上に載せた溶液に、配向ＣＮＴフィルムや、配向ＣＮＴフィルムを扱うピンセット、配向ＣＮＴフィルムを扱っているメンブレンを十分に浸し、実体顕微鏡にて観察し、泡が生じないようにした。配向ＣＮＴフィルムを晒す液体として、イソプロピルアルコールを用いた。この方法により、取り出し工程で取り出した配向ＣＮＴフィルムを制御して、任意の位置に配置すること、配向方向を合わせることが可能となった。
【０２４０】
また、大きな領域での伸縮を検知するため、上記配向ＣＮＴフィルム製造工程で、予め大きな配向ＣＮＴフィルム製造しても良いし、下記に示す、配向ＣＮＴフィルムの重ね配置工程を用いても良い。本実施例では、実施例１で製造した配向ＣＮＴフィルムを用い、実施例１に示す重ね配置工程で、ＣＮＴの並び方向を転写用基板１４８の対角線に沿わせ、１０ｃｍ程度の大きさとなるように、５〜１０回配向ＣＮＴフィルムの重ね配置を行い、配向ＣＮＴ膜構造体を作製した。
【０２４１】
（配向ＣＮＴフィルム高密度化工程）
前述した配向ＣＮＴフィルム配置工程で、配向ＣＮＴ膜構造体３を配置するための転写用基板１４８上で液体に晒して、液体が付着した配向ＣＮＴフィルムを乾燥させることで、配向ＣＮＴフィルムの高密度化工程を行う。前述した配向ＣＮＴフィルム配置工程は、この高密度化工程で、溶液に晒されている配向ＣＮＴフィルムの周囲から溶液が乾燥する前に行い、任意の位置に配向方向をそろえる。配向ＣＮＴフィルムの周囲から溶液が乾燥していると、配向ＣＮＴフィルムの一部が高密度化され、配向ＣＮＴ膜構造体となって転写用基板に密着していることがあり、その場合は、配向ＣＮＴフィルムを任意の位置に配置することや、配向方向をそろえることは困難となる。
【０２４２】
溶液が室温の空気中で自然蒸発し、配向ＣＮＴフィルムが移動不可能になったら、配向ＣＮＴフィルム表面を観察し、ＣＮＴの表面が見えるまで溶液を自然乾燥させ、配向ＣＮＴフィルムを高密度化させる。本実施例では、溶液として、配向ＣＮＴフィルム内のＣＮＴ間の浸入を容易とし、高密度化を行う蒸発も容易とする、イソプロピルアルコールを用いた。また、この配向ＣＮＴフィルムが高密度化する際には、一部の配向ＣＮＴフィルムが基材表面で反り返り高密度化することがあった。その際には、溶液をメタノールなどの他の溶液に変えたり、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時に照明を当て、配向ＣＮＴフィルムの乾燥時にＣＮＴの表面が見える際に、照明を弱くしたりして、溶液の乾燥、蒸発を制御して、この基材表面での反り返りを抑止した。本実施例では、溶液として、配向ＣＮＴフィルム内のＣＮＴ間の浸入を容易とし、高密度化を行う蒸発も容易とする、イソプロピルアルコールもしくメタノールを用いた。
【０２４３】
このように、配向ＣＮＴフィルムの配置、高密度化は、同時行っても良いし、予め配置した配向ＣＮＴフィルムに、後から溶液を滴下し、配向ＣＮＴフィルム内への溶液の浸入と蒸発に伴う高密度化のみを行っても良い。
【０２４４】
（配向ＣＮＴ膜構造体転写工程）
転写用基板上に配向ＣＮＴフィルム配置工程及び、配向ＣＮＴフィルム高密度化工程で製造した配向ＣＮＴ膜構造体の端を、棒状の基材の端に接触させる。そこから、図３９に示す様に、棒状の基材１４３を転写用基板１４８の辺と平行にゆっくり転がし、配向ＣＮＴ膜構造体３を巻き付ける事を目視で確認しながら、棒状の基材１４３に配向ＣＮＴ膜構造体３を巻き付けて転写する。棒状の基材１４３の初めに配向ＣＮＴ膜構造体３を接触させた端ともう一方の端まで、配向ＣＮＴ膜構造体３を巻き付けて到達するまで、棒状の基材１４３を回転させ、配向ＣＮＴ膜構造体３を転写する。この様にして伸縮装置１４１を製造する。
【０２４５】
（駆動装置製造工程）
駆動装置１４２は、伸縮装置１４１に均一なねじれを与えるため、伸縮装置１４１に重力の影響を与えないように、基材１４３の中心軸を鉛直方向に沿うように、図４０のように駆動装置１４２を製造する。また、下記に示す伸縮装置１４１の基材１４３の中心軸の両端を把持するため、把持機構であるスウェージロック１４９を、図４０左図で示すように、駆動装置１４２の上側と下側で固定できるようにする。ねじれを供給するため、駆動装置１４２の下側に、棒状の基材１４３に対して垂直な面内で、ある所望の角度回転させる、ねじれを与える回転機構を持たせる。光学的回転ステージ等、公知の物を用いればよい。スウェージロックは導電性のある金属であるステンレス製を用いる。
【０２４６】
回転部品１４６を回転させることで、他方の端にある伸縮力供給用部材１４４が所望の角度回転し、所望のねじれを基材１４３と配向ＣＮＴ膜構造体３に供給することができる。ねじれを受けた、基材１４３と配向ＣＮＴ膜構造体３は伸縮力を供給され、伸縮する。
【０２４７】
（伸縮力供給用部材製造工程）
棒状表面への伸縮力である、ねじれを伸縮装置に供給するため、伸縮装置１４１を駆動装置１４２に取り付けられる形態にする必要があった。そのため、伸縮力供給用部材１４４を通して、駆動装置１４２に伸縮装置１４１を設置し、ねじれを供給可能にする必要があった。駆動装置１４２から伸縮装置１４１にねじれを供給可能とするためには、基材１４３上の二つ以上の離間した剛直域に、硬い伸縮力供給用部材１４４を設けて、駆動装置１４２からねじれを供給する方法がある。そのため、その製造法について図４１及び４２を用い以下に詳述する。
【０２４８】
伸縮装置１４１の二つの端面から１０ｍｍ程度の領域を剛直域とし、金属パイプやフレキシブルチューブを固定するパイプ把持具１４９で把持する。この把持具１４９で把持した後、伸縮性と粘着性を有するＰＤＭＳ接着剤１５０で、把持具１４９に棒状の基材１４３を固定する。具体的には、パイプ把持具１４９として、雌のスウェージロック（日本スウェージロック株式会社製）を用い、雌のスウェージロック内にＰＤＭＳ接着剤１５０（１成分形シリコーンシーラント ＳＨ７８０／東レ・ダウコーニング株式会社製）をチューブから２ｍｍ程度だし、穴に挿入する。次に、このＰＤＭＳ接着剤１５０の入ったスウェージロック１４９の穴に、上記で作製した伸縮装置１４１を差し込む。接着剤１５０と共にスウェージロック１４９に挿入した、伸縮装置１４１を、スウェージロック１４９で通常パイプを固定するように閉め１日おき、ＰＤＭＳ接着剤１５０を乾燥させる。この際、棒状の基材１４３の中心軸が、鉛直方向と沿うようにして乾燥させる。
【０２４９】
乾燥した後、このスウェージロック１４９を駆動装置１４２の上部にセットして、伸縮装置１４１を鉛直方向につるす。次に、駆動装置１４２の下側にスウェージロック１４９を固定し、このスウェージロック１４９に、上記同様、ＰＤＭＳ接着剤１５０を穴に挿入する。駆動装置１４２を操作し、伸縮装置１４１の下側を駆動装置下側に用意したスウェージロック１４９の穴に挿入させる。挿入後、スウェージロック１４９で通常パイプを固定するように閉め１日おき、ＰＤＭＳ接着剤１５０を乾燥させる。乾燥後、伸縮駆動装置１４０となる。
【０２５０】
ここで、把持具のみを用い、接着剤を用いない場合は、ねじれにより、伸縮装置が把持具、すなわち駆動装置から外れてしまう。さらに、伸縮性のみのＰＤＭＳ（シルポット１８４／東レ・ダウコーニング株式会社製）を、上記ＰＤＭＳ接着剤の代わりに用いた場合は、やはり伸縮装置が把持具、すなわち駆動装置から外れてしまう。
【０２５１】
（検知装置製造工程）
本実施例では、検知装置として、配向ＣＮＴ膜構造体に二つの電極をつけ、ねじれにより、ＣＮＴ架橋構造を備える亀裂帯の発生により構造が変化した、配向ＣＮＴ膜構造体の抵抗変化を検出することで、伸縮を検出する装置を示す。検知装置を、伸縮装置のねじれ可能な基材上に配置する場合は、基材がねじれるため、検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題があった。これらの問題を解決するために、検知装置は、伸縮装置の配向ＣＮＴ膜構造体と安定的に接触されている必要があった。配向ＣＮＴ膜構造体と安定的に接触されているとは、伸縮装置の伸縮時に、伸縮装置の抵抗変化に比して、検知装置の抵抗変化が十分に小さい状態を指し、伸縮装置と検知装置の接合部での解離を生じない状態を指す。このような課題を解決するため、伸縮可能な検知装置を製造する工程を実施したので、以下に詳述する。
【０２５２】
検知装置が変形して検出値が変化したり、検知装置そのものが破壊されたり、検知装置が基材から剥離するという問題を、伸縮装置に、伸縮可能な検知装置を製造することで解決した。伸縮装置に、伸縮可能な検知装置を製造する工程を、図４１及び４２を用いて詳述する。
【０２５３】
伸縮可能な検知装置１４７は、伸縮性電極を用いて構成する。伸縮性電極１６は、伸縮性、ねじれ性と導電性を有し、さらに、伸縮やねじれに対する伸縮性電極自体の抵抗変化と、被設置物との接触抵抗変化が、配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化に比して、小さい物を指す。このような伸縮性電極１６を用いた伸縮可能な検知装置１４７は、伸縮装置１４１がねじれる際に、検知装置自体もねじれるため、ねじれの影響を受けず、上記問題が解決できる。
【０２５４】
具体的には、上記の伸縮駆動装置１４０の図４２に、伸縮性電極１６となる、導電性ＣＮＴゴムペースト１４を１ｍｍ位の厚みで、伸縮装置に配置された配向ＣＮＴ膜構造体３から、駆動装置１４２のスウェージロック１４９の露出部（ＰＤＭＳ接着剤１５０で覆われていない部分）まで、スパチュラで伸ばして塗り、図４０左図のまる枠のようにする。導電性ＣＮＴゴムペーストは非特許文献（Ｎａｔｕｒｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，８（６），４９４−４９９（２００９））に記載の方法を用い、ゴムに対するＣＮＴの量を４．８％として製造した。導電性ＣＮＴゴムのペースト乾燥後、固定された上下のスウェージロック１４９に、３０ｃｍ程度長さに余裕のある電線（リード線）１７を固定した。
【０２５５】
これにより、駆動装置１４２のねじれ駆動に際し、電線１７を駆動装置１４２に巻き付けるようにして、電線１７に架かる応力を回避した。最後に、スウェージロック１４９に固定した二つの電線１７を、ねじれによる配向ＣＮＴ膜構造体３の抵抗変化を検出する検知装置１４７に接続して、検知装置１４７を製造した。導電性ＣＮＴゴムペーストの代わりに銀ペーストのような固化性導電性ペースト１４を用いると、ねじれにより電極が破壊されてしまう。そのため、伸縮性、ねじれ性と、導電性及び、ねじれに対する抵抗変化の小さい導電性ＣＮＴゴムペーストを検知装置として用いた。
【０２５６】
このようにして製造した、ねじれを検出する、伸縮駆動装置１４０を所望の角度ねじった時の、抵抗値変化率（ｄＲ／Ｒ）を図４０右図に示す。抵抗は、ねじれに対して単調増加し、３６０度のねじれが検出できた。この結果は、伸縮駆動装置１４０を用いて、大きなねじれを定量的に検出できることを意味する。
【０２５７】
（比較例１：配向していない配向ＣＮＴ膜構造体を利用した例）
ＣＮＴを公知の化学気相合成法により製造した。これは、基材上に触媒を製造し、その触媒に複数のＣＮＴを化学気相成長（ＣＶＤ）させるものである。ＣＮＴは、特願２００９−００１５８６、特願２００６−５２７８９４に記載の方法などを用い、基材上に成膜した触媒から、一定の方向に配向した複数のＣＮＴを成長させることで製造すればよい。
【０２５８】
このようにして製造したＣＮＴを、エタノール中で分散させ、その分散液からＣＮＴを濾紙を用いて濾過した。分散液から濾過されたものを濾紙から剥がし、配向していない配向ＣＮＴ膜構造体を作製した。
【０２５９】
配向していない配向ＣＮＴ膜構造体を用いた場合は、伸縮に対し、配向している場合と同様にＣＮＴ間の裂け目が生じると考えられる。しかしながら、これらの裂け目は、伸縮の増大に伴い、ＣＮＴ架橋体を含んだ亀裂帯に成らず、架橋したＣＮＴがない断裂体になる。たとえ伸縮量の小さい際に、ＣＮＴ架橋体を含んだ亀裂帯を構成していても、伸縮の増大に伴い、ＣＮＴ架橋体は断裂し、亀裂帯ではなく、断裂体になる。そのため、抵抗値が伸縮量によって、不規則に増大している。
【符号の説明】
【０２６０】
１ 伸縮装置
２ 基材
３ 配向ＣＮＴ膜構造体
４ 伸縮力供給用部材
５ 検知装置
６ ＣＮＴの配向方向
７ 亀裂帯
８ ＣＮＴ架橋体
９ 駆動装置
１０ 伸縮駆動装置
１１ 硬い基板
１２ 剛直域
１３ 伸縮域
１４ 導電性ペースト
１５ 導電性フィルム
１６ 伸縮性電極
１７ 配線
１８ 密着層
１９ 封止材
２０ 配向ＣＮＴ膜構造体
２１ 基材
２２ 電子回路
２３ 中間層
２４ 間隙
５０ ＣＮＴマイクロ膜構造体
５１ 配向ＣＮＴ膜構造体
５２ レジスト膜
５３ レジストマスク
６０ 実施例２の伸縮装置
７０ 実施例３の伸縮装置
７５ 検知装置
８０ 実施例４の伸縮装置
８５ 検知装置
９０ 実施例５の伸縮装置
９４ 伸縮力供給用部材
９５ 接着剤
９６ ガラス基板
１００ 実施例６の伸縮装置
１０４ 伸縮力供給用部材
１０５ 接着剤
１０６ ゴムシート
１１０ 実施例７の伸縮装置
１１４ 伸縮力供給用部材
１２０ 実施例８の伸縮装置
１２４ 伸縮力供給用部材
１３０ 実施例９の伸縮装置
１３４ 伸縮力供給用部材
１３７ 検知装置
１４０ 実施例１０の伸縮駆動装置
１４１ 伸縮装置
１４２ 駆動装置
１４３ 基材
１４４ 伸縮力供給用部材
１４５ 固定部品
１４６ 回転部品
１４７ 検知装置
１４８ 転写用基材
１４９ 把持機構
１５０ 接着剤
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置。
【請求項２】
前記亀裂帯は、少なくとも１本のＣＮＴの架橋構造を備えることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項３】
前記架橋構造を構成している少なくとも１本のＣＮＴは、伸縮方向に対して傾斜して配設されていることを特徴とする請求項２記載の伸縮装置。
【請求項４】
前記亀裂帯は、所定の伸びに達した後、網目状に配置されることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項５】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、高密度化処理されていることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項６】
前記複数のＣＮＴは、前記伸縮可能な基材上に反りのない状態で貼り付けて配置されていることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項７】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、ヘルマンの配向係数：０以上、好ましくは０．３以上、１以下であることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項８】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、重量密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３を有し、及び又は厚さ１０ｎｍ〜１００μｍを有することを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項９】
伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体と、該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなり、
前記配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給するための伸縮力供給用部材と、を備える伸縮装置。
【請求項１０】
前記伸縮力供給用部材は、伸縮駆動装置に取り付けるための取り付け具であることを特徴とする請求項９記載の伸縮装置。
【請求項１１】
伸縮を検知する検知装置を備えることを特徴とする請求項９記載の伸縮装置。
【請求項１２】
請求項１記載の伸縮装置と、該伸縮装置を駆動する駆動装置とを備える伸縮駆動装置。
【請求項１】
伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体を備え、かつ該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなる伸縮装置。
【請求項２】
前記亀裂帯は、少なくとも１本のＣＮＴの架橋構造を備えることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項３】
前記架橋構造を構成している少なくとも１本のＣＮＴは、伸縮方向に対して傾斜して配設されていることを特徴とする請求項２記載の伸縮装置。
【請求項４】
前記亀裂帯は、所定の伸びに達した後、網目状に配置されることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項５】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、高密度化処理されていることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項６】
前記複数のＣＮＴは、前記伸縮可能な基材上に反りのない状態で貼り付けて配置されていることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項７】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、ヘルマンの配向係数：０以上、好ましくは０．３以上、１以下であることを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項８】
前記配向ＣＮＴ膜構造体は、重量密度０．１〜１．５ｇ／ｃｍ３を有し、及び又は厚さ１０ｎｍ〜１００μｍを有することを特徴とする請求項１記載の伸縮装置。
【請求項９】
伸縮可能な基材上に配置され、所定の方向に配向した複数のＣＮＴを備える配向ＣＮＴ膜構造体と、該配向ＣＮＴ膜構造体は、伸びにより裂け目を生じて亀裂帯を形成してなり、
前記配向ＣＮＴ膜構造体に伸縮力を供給するための伸縮力供給用部材と、を備える伸縮装置。
【請求項１０】
前記伸縮力供給用部材は、伸縮駆動装置に取り付けるための取り付け具であることを特徴とする請求項９記載の伸縮装置。
【請求項１１】
伸縮を検知する検知装置を備えることを特徴とする請求項９記載の伸縮装置。
【請求項１２】
請求項１記載の伸縮装置と、該伸縮装置を駆動する駆動装置とを備える伸縮駆動装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図３７】
【図３８】
【図３９】
【図４０】
【図４１】
【図４２】
【公開番号】特開２０１１−４７７０２（Ｐ２０１１−４７７０２Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４５３７（Ｐ２００９−１９４５３７）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度独立行政法人科学技術振興機構委託研究費「自己組織プロセスにより創製された機能性・複合ＣＮＴ素子による柔らかいナノＭＥＭＳデバイス」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２１年度独立行政法人科学技術振興機構委託研究費「自己組織プロセスにより創製された機能性・複合ＣＮＴ素子による柔らかいナノＭＥＭＳデバイス」、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（３０１０２１５３３）独立行政法人産業技術総合研究所 (6,529)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]