摩擦力可変成形体
【課題】電気絶縁性分散媒の滲み出しの問題がなく、電気的に摩擦力を調節できる効果が得られる摩擦力可変成形体、及びこれを備えた摩擦力可変装置を提供すること。
【解決手段】第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを備えた摩擦力可変成形体１０であって、絶縁性部分１１と、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを導通する導電性部分１２とを有し、導電性部分１２の電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率が１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、第一の面１０ａには、絶縁性部分１１と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２とが露出していることを特徴とする摩擦力可変成形体１０。
【解決手段】第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを備えた摩擦力可変成形体１０であって、絶縁性部分１１と、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを導通する導電性部分１２とを有し、導電性部分１２の電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率が１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、第一の面１０ａには、絶縁性部分１１と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２とが露出していることを特徴とする摩擦力可変成形体１０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦力可変成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加することにより見かけの粘度が上昇する、いわゆる電気レオロジー（以下「ＥＲ」と記す。）効果を発現するＥＲ流体が知られている。ＥＲ流体は、印加する電圧を変化させることによってその粘度を可逆的かつ自由に変えることができ、しかも電圧の変化に対する応答性に優れている。
ＥＲ流体は、通常、シリコーンオイル等の電気絶縁性分散媒中に分散相粒子（ＥＲ粒子）が分散した形態である。そのため、長期間静置しておくとＥＲ粒子が沈降、凝集してしまい、安定したＥＲ効果が得られにくい。
【０００３】
そこで、ＥＲ粒子の沈降、凝集を防止するために、ゲル骨格中に、ＥＲ粒子が分散した電気絶縁性分散媒を保持させたＥＲゲルが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
ＥＲゲルは、電圧を印加しないときには、ＥＲ粒子が表面に浮き出すことによって接触面積が減って表面が低摩擦状態となり、一方、電圧を印加すると、ＥＲ粒子がゲル内に沈み込み、表面の摩擦力が増加する。よって、２つの電極の間にシート状のＥＲゲルを配置したＥＲ素子によれば、電気的に摩擦力を調節できる。そのため、当該ＥＲ素子は、摩擦力を利用した装置、例えば、振動吸収装置（ダンパ等）、衝撃吸収装置（バンパ等）、固定装置（クランプ等）等への利用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６６４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ＥＲ流体においては、経時変化でＥＲ粒子が沈降、凝集しやすいことに加えて、電気絶縁性分散媒が滲み出しやすく、シール構造を設けなければならない等の問題がある。
前記ＥＲゲルにおいても、ＥＲゲルの表面に、ゲルを形成している電気絶縁性分散媒が滲み出る問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電気絶縁性分散媒の滲み出しの問題がなく、電気的に摩擦力を調節できる効果が得られる摩擦力可変成形体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の摩擦力可変成形体は、第一の面と第二の面とを備えた摩擦力可変成形体であって、絶縁性部分と、前記第一の面と前記第二の面とを導通する導電性部分とを有し、前記導電性部分の電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、前記第一の面と前記第二の面との間の全体の電気伝導率が１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、前記第一の面には、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることを特徴とする。
本発明の摩擦力可変成形体においては、前記第二の面に、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電気絶縁性分散媒の滲み出しの問題がなく、電気的に摩擦力を調節できる効果が得られる摩擦力可変成形体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】摩擦力可変成形体の一実施形態例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
【図２】摩擦力可変成形体の他の実施形態例、すなわち、絶縁性の多孔質フィルムを用いた摩擦力可変成形体の一例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
【図３】摩擦力可変成形体と共に用いることが好適な電極の実施形態例を示し、図３（ａ）は魚の骨形パターン、図３（ｂ）ははしご形パターン、図３（ｃ）はうず巻形パターンが形成された電極をそれぞれ示す平面図である。
【図４】本実施例における、電圧による摩擦力の変化を評価する方法を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜摩擦力可変成形体＞
図１は、摩擦力可変成形体の一実施形態例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
本実施形態の摩擦力可変成形体１０は、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを備えたものであって、絶縁性部分１１と、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを導通する導電性部分１２とを有している。
【００１１】
本発明において「絶縁性部分の電気伝導率」、「導電性部分の電気伝導率」は、絶縁性部分に用いる材料の電気伝導率、導電性部分に用いる材料の電気伝導率をそれぞれ意味する。
これらの電気伝導率は、以下の測定方法により定義される値（Ｓ／ｃｍ）を示す。絶縁性部分又は導電性部分に用いる材料０．５ｇを、錠剤成型用冶具（φ＝１０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）にそれぞれ入れ、常温かつ減圧下、油圧手動ポンプ（Ｐ−１Ｂ、理研計器（株）製）を使用し、当該材料に１０ＭＰａの圧力を１０秒間加えて円板状の試料を成形する。この試料の厚さ（前記高さ方向の長さ）と、円板状の試料における２平面間の電気抵抗値（Ω）とを計測し、下記式から電気伝導率を算出する。
絶縁性部分又は導電性部分の電気伝導率＝電気抵抗値の逆数×試料の厚さ／試料断面（円形）の面積
【００１２】
「第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率」は、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの距離と、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の電気抵抗値（Ω）とを計測し、下記式から算出される電気伝導率をいう。
第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率＝第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の電気抵抗値の逆数×第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの距離／試料断面の面積
式中、「試料断面の面積」とは、第一の面１０ａの面積と第二の面１０ｂの面積との平均値を示す。
【００１３】
導電性部分１２は、その電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、１×１０−６〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であることが好ましく、１×１０−４〜１×１００（Ｓ／ｃｍ）であることがより好ましい。
第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率は１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、１×１０−１０〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であることが好ましい。
これらの電気伝導率は、それぞれ上限値を超えると、導電性部分１２の電気抵抗が小さいために、電圧が印加された際、電極と導電性部分１２が短絡状態となり電位差を充分に確保できない。
当該電気伝導率のそれぞれ下限値未満では、導電性部分１２の電気抵抗値が高いため、露出部１２ａ近傍及び露出部１２ｂ近傍の電流値が低くなって、露出部１２ａ及び露出部１２ｂにそれぞれ電気力線が集中しにくくなり、電気的に摩擦力を調節できる効果（電気摩擦効果）が充分に得られにくい。
【００１４】
導電性部分１２を構成する材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の有機導電性高分子化合物；カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等の炭素系化合物；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化インジウムスズ等の金属酸化物；これらの金属酸化物に金属ドーピングを施したもの、水酸化チタン等の金属水酸化物、ＥＲ粒子などが挙げられる。
【００１５】
ＥＲ粒子としては、シリカゲル等の無機粒子；セルロース、でんぷん、大豆カゼイン、ポリスチレン系イオン交換樹脂等の有機粒子；ＥＲ流体用複合粒子等を用いることができる。ＥＲ流体用複合粒子は、有機高分子微粒子（アクリル系微粒子、ポリスチレン系微粒子、メラミン系微粒子等）もしくは無機微粒子（酸化チタン微粒子、ガラス系微粒子等）からなる芯体と、特定の電気伝導率を有する前記金属酸化物等の無機化合物を用いて芯体を被覆する表層とからなる無機・有機複合粒子又は無機複合粒子である。
【００１６】
絶縁性部分１１は、その電気伝導率が１×１０−１２（Ｓ／ｃｍ）以下であることが好ましく、１×１０−１４（Ｓ／ｃｍ）以下であることがより好ましい。
当該電気伝導率の上限値を超えると、絶縁性部分１１と導電性部分１２との電気伝導率の差が小さくなる。そのため、露出部１２ａ及び露出部１２ｂに電気力線がそれぞれ集中しにくくなり、充分な電気摩擦効果が得られにくい。
絶縁性部分１１を構成する材料としては、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂；ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂；ポリビニルアルコールとアルコキシシランとの架橋ポリマー、テフロン樹脂などが挙げられる。
【００１７】
第一の面１０ａには、絶縁性部分１１と導電性部分１２とがそれぞれ露出し、導電性部分１２が複数の露出部１２ａとして分布している。
【００１８】
本発明において「一露出部」とは、その形状、面積とは無関係に、面に露出している一つの部分を意味する。
「少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分が露出し」とは、一露出部の面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分が一つ以上露出しており、この範囲外の面積の導電性部分が露出していても露出していなくてもよいことを意味する。
「一露出部当たりの面積」は、デジタルマイクロスコープ等により計測される測定値により定義される値（μｍ２）を示す。具体的には、デジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−１０００ 、（株）キーエンス社製）を用い、２０ｍｍ×２０ｍｍ以上の面を有する摩擦力可変成形体における露出部の面積を計測し、一露出部当たりの面積を算出する。
【００１９】
第一の面１０ａには、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ａ）が露出しており、一露出部当たりの面積が、好ましくは１．７７〜１９６０（μｍ２）、より好ましくは３．１４〜７０７（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ａ）が露出している。
導電性部分１２の一露出部当たりの面積が上限値を超えると、導電性部分１２での電荷の移動が強まって、露出部１２ａに電気力線が集中しにくくなる。
導電性部分１２の一露出部当たりの面積が下限値未満では、露出部１２ａに集中する電気力線量が不足する。
【００２０】
露出部１２ａの形状は、特に限定されず、たとえば円形状、楕円状、多角形など、多様な形状であってよい。
一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ａ）の合計が第一の面１０ａの全体に占める面積比は、５〜８５面積％であることが好ましく、１０〜８５面積％であることがより好ましい。
当該面積比の下限値未満であると、電気摩擦効果を発現する面積が狭くなるため、充分な電気摩擦効果が得られにくい。当該面積比の上限値を超えると、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間に充分な電位差が生じず、充分な電気摩擦効果が得られにくくなる。
【００２１】
本実施形態の摩擦力可変成形体１０においては、第二の面１０ｂにも、第一の面１０ａと同様、絶縁性部分１１と導電性部分１２とがそれぞれ露出し、導電性部分１２が複数の露出部１２ｂとして分布している。
第二の面１０ｂに露出している露出部１２ｂの一露出部当たりの面積、及び一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ｂ）の合計が第二の面１０ｂの全体に占める面積比は、いずれも、第一の面１０ａにおける場合と同様である。
すなわち、摩擦力可変成形体１０は、第一の面１０ａと第二の面１０ｂの両方の面で、それぞれ電気的に摩擦力を調節できる。
【００２２】
摩擦力可変成形体１０の厚さは２０００μｍ以下であることが好ましく、１〜１０００μｍであることがより好ましく、１０〜５００μｍであることがさらに好ましい。
当該厚さが上限値を超えると、電圧印加時の印加電圧を高くする必要が有り、そのため電圧印加時に絶縁破壊や放電発生が起こりやすくなる。また、高価で大型の電源装置が必要となる。当該厚さの下限値未満であると、使用中に生じる傷などに対して、充分な材料強度が得られにくくなる。
【００２３】
（摩擦力可変成形体１０の製造方法）
本実施形態の摩擦力可変成形体１０は、たとえば、絶縁性部分１１を構成する材料の溶融物中に、導電性部分１２を構成する材料からなる粒子を分散し、ホットプレス成型等を行うことにより製造できる。または、絶縁性部分１１を構成する材料からなる板状物に、電子線等によって第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを貫通する円筒状の貫通孔を設け、当該貫通孔を、導電性部分１２を構成する材料で充填することにより製造できる。
【００２４】
（作用効果）
本実施形態の摩擦力可変成形体１０においては、ＥＲ流体やＥＲゲルのように、シリコーンオイル等の流体やゲルが用いられていないことから、電気絶縁性分散媒の滲み出しの問題がない。
【００２５】
本実施形態の摩擦力可変成形体１０においては、電圧が印加された際、露出部１２ａの一露出部当たりの面積を所定の露出面積範囲とすることにより、露出部１２ａに電気力線が集中しやすくなっている。
このため、摩擦力可変成形体１０が一対の電極間に配置されている場合、第一の面１０ａと、第一の面１０ａと対向する電極（対向電極）との間で、印加される電圧の大きさに応じた静電引力が働く。これにより、摩擦力可変成形体１０と対向電極との間の摩擦力を電気的に調節できる。
【００２６】
また、本実施形態の摩擦力可変成形体１０は、その材料強度が高いことから、ＥＲゲル等では困難であった薄いシート状に成形できるなど、成形性にも優れている。
【００２７】
（他の実施形態）
本発明の摩擦力可変成形体は、図１に示す実施形態に限定されず、たとえば、第二の面全体に導電性部分が露出している実施形態でもよい。
また、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分の合計が第一の面の全体に占める面積比と、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分の合計が第二の面の全体に占める面積比とが同じである実施形態でもよく、異なる実施形態でもよい。
【００２８】
また、本発明の摩擦力可変成形体としては、絶縁性部分となる多孔性の板状物もしくはフィルムに、電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）の導電性材料を充填した実施形態でもよい。
絶縁性の多孔質フィルムを用いた摩擦力可変成形体の実施形態としては、ポリオレフィンやポリイミド等により形成される多孔性の板状物もしくはフィルムに、アニリン、ピロール、チオフェン等の単量体を含浸させ、その単量体を重合後、必要に応じてアンモニア処理、ドーパント処理等を行って所定の導電率になるように調整することにより、摩擦力可変成形体を容易に作製できる。
この実施形態の摩擦力可変成形体の製造においては、前記多孔性の板状物もしくはフィルムに対する前記単量体の濡れ性を高めるため、プラズマ処理、プライマー処理等の表面改質を行うことが好ましい。
【００２９】
図２は、摩擦力可変成形体の他の実施形態例、すなわち、絶縁性の多孔質フィルムを用いた摩擦力可変成形体の一例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
本実施形態の摩擦力可変成形体２０は、ポリエチレンからなる絶縁性部分２１と、ポリアニリンからなる導電性部分２２とを備えている。第一の面２０ａと第二の面２０ｂとは、導電性部分２２によって導通している。
第一の面２０ａには、絶縁性部分２１と導電性部分２２とがそれぞれ露出し、導電性部分２２が多様な形状で複数の露出部２２ａとして分布している。
第一の面２０ａには、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分２２（露出部２２ａ）が露出している。加えて、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分２２（露出部２２ａ）の合計が第一の面２０ａの全体に占める面積比は１０〜８５面積％となっている。
摩擦力可変成形体２０においては、第二の面２０ｂにも、第一の面２０ａと同様、絶縁性部分２１と導電性部分２２とがそれぞれ露出し、導電性部分２２が複数の露出部２２ｂとして分布している。第二の面２０ｂに露出している露出部２２ｂの一露出部当たりの面積、及び、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分２２（露出部２２ｂ）の合計が第二の面２０ｂの全体に占める面積比は、いずれも、第一の面２０ａにおける場合と同様である。すなわち、摩擦力可変成形体２０は、第一の面２０ａと第二の面２０ｂの両方の面で、それぞれ電気的に摩擦力を調節できる。
【００３０】
本発明の摩擦力可変成形体は、印加される電圧の大きさに応じて、電気的に摩擦力を調節できる。
摩擦力可変成形体は、第一の面と第二の面との間に電圧を印加して用いる方法と、第一の面又は第二の面のいずれか一方の面に電圧を印加して用いる方法がある。
第一の面と第二の面との間に電圧を印加する場合は、導電性シート電極を第一の面と第二の面にそれぞれ押し当てる方法や、金属平板状電極を第一の面と第二の面にそれぞれ押し当て、各面に押し当てられている電極に電圧を印加する方法がある。
第一の面又は第二の面のいずれか一方の面に電圧を印加する場合は、図３に示す電極などが好適に用いられる。
図３は、摩擦力可変成形体と共に用いることが好適な電極の実施形態例を示す平面図である。図３（ａ）は魚の骨形パターン３２、図３（ｂ）ははしご形パターン３３、図３（ｃ）はうず巻形パターン３４がそれぞれ基板３１上に形成された平板状電極を示している。各平板状電極には、電源３５がそれぞれ接続されている。
かかる電極は、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル、クロム等の金属からなる薄膜（金属薄膜）をパターニングしたものが好適に用いられる。
金属薄膜としては、蒸着、メッキ、スパッタリング等による方法、導電性ペーストを塗布して乾燥する方法、金属箔を貼着する方法などにより成膜したものが挙げられる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
＜摩擦力可変成形体とＥＲゲルとの材料強度の比較＞
摩擦力可変成形体（ＥＦシート）とＥＲゲル（ＥＲＧシート）について、その材料強度をそれぞれ測定した。その結果を表１に示した。
材料強度として引張強度を測定した。引張強度（ＭＰａ）の測定は、引張試験機（機器名：ＴＥＮＳＩＬＯＮ ＲＴＣ−１２１０、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用い、引張４号形ダンベル状の試験片をそれぞれ作製し、引っ張り速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、温度２５℃、相対湿度６０％の条件下で行った。
試験片は、以下のようにしてそれぞれ作製した。
【００３２】
［実施例１：ＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）の試験片作製］
ビーカーにイオン交換水１００ｍＬを加え、マグネティックスターラを用いて撹拌しながら、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ；和光純薬工業社製、重合度１５００）５ｇと、アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）６ｇとを徐々に加えて、１２時間撹拌することにより完全に溶解させた。この水溶液に、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）０．５ｍＬを加え、加水分解触媒として０．１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を加えて撹拌した後、泡が消えるまで静置した。その後、６０℃で１５０分間の加熱処理を施し、さらに、１００℃で６０分間の加熱処理を施して水分を完全に除去することにより、ＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）を得た。このＥＦシートを引張４号形ダンベル状に切り出し、ＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）の試験片を得た。
得られたＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）の試験片について、導電性部分の電気伝導率は１×１００（Ｓ／ｃｍ）であり、ＥＦシートの一方の面（第一の面）と他方の面（第二の面）との間の全体の電気伝導率は１×１０−８（Ｓ／ｃｍ）であった。
第一の面には、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出し、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の当該導電性部分が露出していた。一露出部当たりの面積は、デジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−１０００ 、（株）キーエンス社製）を用いて測定した（以下同様）。
第二の面にも、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出していた。
【００３３】
［実施例２：ＥＦシート（基材ＰＳ）の試験片作製］
ポリスチレン（ＰＳジャパン製、重合度３００）２０ｇと、アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）６ｇとを混ぜ、１３０℃に加熱し、１３０℃下で圧力（１０ＭＰａ）を１分間加えた。次いで、ガスを抜くために圧力を取り除き、その後、再び圧力（３０ＭＰａ）を加えて５分間保持した。その後、圧力（３０ＭＰａ）を加えた状態で冷却することにより、ＥＦシート（基材ＰＳ）を得た。このＥＦシートを引張４号形ダンベル状に切り出し、ＥＦシート（基材ＰＳ）の試験片を得た。
得られたＥＦシート（基材ＰＳ）の試験片について、導電性部分の電気伝導率は１×１００（Ｓ／ｃｍ）であり、ＥＦシートの一方の面（第一の面）と他方の面（第二の面）との間の全体の電気伝導率は１×１０−１０（Ｓ／ｃｍ）であった。
第一の面には、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出し、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の当該導電性部分が露出していた。
第二の面にも、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出していた。
【００３４】
［比較例１：ＥＲＧシートの試験片作製］
まず、以下のようにして、ＥＲＧシートに使用するＥＲ粒子を製造した。
アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）３０ｇと、水酸化チタン（石原産業社製、一般名：含水チタン、Ｃ−ＩＩ、電気伝導率９．１×１０−６Ｓ／ｃｍ）１０ｇと、アクリル酸ブチル３００ｇと、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート１００ｇと、重合開始剤（アゾビスイソバレロニトリル）２ｇとを混合し、混合物を得た。
得られた混合物を、第三リン酸カルシウム２５ｇを分散安定剤として含む水１８００ｍＬ中に分散し、６０℃で１時間撹拌下に懸濁重合を行い、得られた生成物を酸処理し、水洗後、脱水乾燥し、無機・有機複合粒子を得た。この粒子２００ｇに鉄フタロシアニン（山陽色素社製、「Ｐ−２６」）１．５ｇを加え、ボールミルにて５０時間複合化処理を行い、次いで、これを、ジェット気流処理機（三井鉱山社製、「メカノハイブリッド」）を用いて周速１００ｍ／秒で３０分間ジェット気流処理を行い、ＥＲ複合粒子を得た。
【００３５】
次いで、窒素導入管、温度計、撹拌装置を備えた２Ｌのセパラブルフラスコに、ジメチルシリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、「ＳＨ−２００（１００）」、室温（２５℃）における動粘度が１００ｍｍ２／ｓ、比重０．９７／２５℃、屈折率１．４０２／２５℃）４００ｇを仕込み、先に得られたＥＲ複合粒子６００ｇを分散させ、窒素気流下で１１０〜１２０℃に加熱し、３時間撹拌することで、ＥＲ複合粒子の脱水を行った。得られた脱水ＥＲ複合粒子の溶液を混合溶液（Ａ）とした。
【００３６】
得られた混合溶液（Ａ）を撹拌下、室温で５分間減圧脱気した後、下記の式（１−１）で示される化合物と、式（２−１）で示される化合物と、白金触媒Ａと、硬化速度調整剤（東レ・ダウコーニング社製、ＬＴＶ用硬化遅延剤）とをプロペラミキサーで均一に混合し、混合物（Ｂ）を得た。
なお、白金触媒Ａとは、白金濃度が１２．０質量％である白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を、ＳＨ−２００（１０）（東レ・ダウコーニング社製、室温（２５℃）における動粘度が１０ｍｍ２／ｓのジメチルポリシロキサン）で、白金濃度０．３質量％に希釈することで得られたものである。
【００３７】
【化１】
【００３８】
得られた混合物（Ｂ）を１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．５ｍｍの金型へ入れ、ＥＲ複合粒子の配列硬化処理を行うため、この金型に対して、２ｋＶ／ｍｍの電界下、６０℃で１５分間の加熱処理を施すことによりＥＲＧシート状硬化物を得た。
次いで、このＥＲＧシート状硬化物のシリコーンオイル含有量を調整した後、ＥＲＧシート状硬化物を引張４号形ダンベル状に切り出し、ＥＲＧシートの試験片を得た。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１の結果から、実施例１、２のＥＦシートは、比較例１のＥＲＧシートに比べて、格段に材料強度が高いことが確認できる。
また、実施例１のＥＦシートは、実施例２のＥＦシートに比べて、材料強度が約２倍も高いことが確認できる。これより、基材（絶縁性部分）を選択することにより、材料強度をより高くできることが分かる。
【００４１】
＜電圧による摩擦力の変化＞
摩擦力可変成形体（ＥＦシート）について、電圧による摩擦力の変化を評価した。その結果を表２に示した。
本評価には、評価用ＥＦシート（縦８ｃｍ×横８ｃｍ×厚さ１．３ｍｍ）として、実施例２と同様に作製して前記評価用ＥＦシートの大きさに切り出したＥＦシート（以下「実施例３のＥＦシート」という。）と、以下に示す実施例４のＥＦシートとを用いた。
【００４２】
［実施例４：ＥＦシートの作製］
実施例１において、アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）６ｇを、アンチモンドーピング酸化スズ被覆酸化チタン粉（ＥＴ−５００Ｗ、石原産業社製、電気伝導率４．２×１０−１Ｓ／ｃｍ）１．５ｇに変更した以外は、実施例１と同様にしてＥＦシートを得た。このＥＦシートを前記評価用ＥＦシートの大きさに切り出し、実施例４のＥＦシートを得た。
実施例４のＥＦシートについて、導電性部分の電気伝導率は４．２×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、ＥＦシートの一方の面（第一の面）と他方の面（第二の面）との間の全体の電気伝導率は１×１０−１４（Ｓ／ｃｍ）であった。
第一の面には、基材部分（絶縁性部分）と酸化チタン部分（導電性部分）とがそれぞれ露出し、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の当該導電性部分が露出していた。
第二の面にも、基材部分（絶縁性部分）と酸化チタン部分（導電性部分）とがそれぞれ露出していた。
【００４３】
図４は、電圧による摩擦力の変化を評価する方法を説明する概略図である。
図４においては、支持台４５の周辺側に、電極４２ａと、評価用ＥＦシート４１と、電極４２ｂとがこの順に積層している。
電極４２ａと電極４２ｂには、それぞれ、縦６ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ１．０ｍｍの金属平板状電極が用いられている。
電極４２ｂの評価用ＥＦシート４１側と反対側の面には、１００ｇの重り４３が配置され、電極４２ｂに均等に荷重が加わるように配置されている。また、電極４２ｂは、ばねばかり４４と、前記周辺側と対向する周辺側に固定されたガイド４６を介して金属線４７で接続されている。金属線４７は、電極４２ｂの一側面中央とガイド４６との間は支持台４５面と平行に、ガイド４６とばねばかり４４との間は支持台４５面に対して垂直方向になるように、電極４２ｂとばねばかり４４とを接続している。
電極４２ａと電極４２ｂとは、電源４８に接続されている。
【００４４】
図４に示す装置を用い、電圧の大きさを０、２００、４００、６００、８００Ｖと変化させた際、ばねばかり４４を支持台４５面に対して垂直方向（矢印方向）に引き上げ、電極４２ｂが動き始めるときにばねばかり４４が示す値（ｇ）を測定した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２の結果から、実施例３、４のＥＦシートは、印加される電圧の大きさに応じて、電気的に摩擦力を調節できる効果が得られることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の摩擦力可変成形体は、振動吸収装置（ダンパ等）、動力伝達装置（クラッチ等）、固定装置（静電チャック、クランプ等）、衝撃吸収装置（バンパ等）等の装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 摩擦力可変成形体、１０ａ 第一の面、１０ｂ 第二の面、１１ 絶縁性部分、１２ 導電性部分、１２ａ 露出部、１２ｂ 露出部、２０ 摩擦力可変成形体、２０ａ 第一の面、２０ｂ 第二の面、２１ 絶縁性部分、２２ 導電性部分、２２ａ 露出部、２２ｂ 露出部、３１ 基板、３５ 電源、４１ 評価用ＥＦシート、４２ａ 電極、４２ｂ 電極、４８ 電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、摩擦力可変成形体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電圧を印加することにより見かけの粘度が上昇する、いわゆる電気レオロジー（以下「ＥＲ」と記す。）効果を発現するＥＲ流体が知られている。ＥＲ流体は、印加する電圧を変化させることによってその粘度を可逆的かつ自由に変えることができ、しかも電圧の変化に対する応答性に優れている。
ＥＲ流体は、通常、シリコーンオイル等の電気絶縁性分散媒中に分散相粒子（ＥＲ粒子）が分散した形態である。そのため、長期間静置しておくとＥＲ粒子が沈降、凝集してしまい、安定したＥＲ効果が得られにくい。
【０００３】
そこで、ＥＲ粒子の沈降、凝集を防止するために、ゲル骨格中に、ＥＲ粒子が分散した電気絶縁性分散媒を保持させたＥＲゲルが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
ＥＲゲルは、電圧を印加しないときには、ＥＲ粒子が表面に浮き出すことによって接触面積が減って表面が低摩擦状態となり、一方、電圧を印加すると、ＥＲ粒子がゲル内に沈み込み、表面の摩擦力が増加する。よって、２つの電極の間にシート状のＥＲゲルを配置したＥＲ素子によれば、電気的に摩擦力を調節できる。そのため、当該ＥＲ素子は、摩擦力を利用した装置、例えば、振動吸収装置（ダンパ等）、衝撃吸収装置（バンパ等）、固定装置（クランプ等）等への利用が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６６４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記ＥＲ流体においては、経時変化でＥＲ粒子が沈降、凝集しやすいことに加えて、電気絶縁性分散媒が滲み出しやすく、シール構造を設けなければならない等の問題がある。
前記ＥＲゲルにおいても、ＥＲゲルの表面に、ゲルを形成している電気絶縁性分散媒が滲み出る問題がある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、電気絶縁性分散媒の滲み出しの問題がなく、電気的に摩擦力を調節できる効果が得られる摩擦力可変成形体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の摩擦力可変成形体は、第一の面と第二の面とを備えた摩擦力可変成形体であって、絶縁性部分と、前記第一の面と前記第二の面とを導通する導電性部分とを有し、前記導電性部分の電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、前記第一の面と前記第二の面との間の全体の電気伝導率が１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、前記第一の面には、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることを特徴とする。
本発明の摩擦力可変成形体においては、前記第二の面に、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電気絶縁性分散媒の滲み出しの問題がなく、電気的に摩擦力を調節できる効果が得られる摩擦力可変成形体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】摩擦力可変成形体の一実施形態例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
【図２】摩擦力可変成形体の他の実施形態例、すなわち、絶縁性の多孔質フィルムを用いた摩擦力可変成形体の一例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
【図３】摩擦力可変成形体と共に用いることが好適な電極の実施形態例を示し、図３（ａ）は魚の骨形パターン、図３（ｂ）ははしご形パターン、図３（ｃ）はうず巻形パターンが形成された電極をそれぞれ示す平面図である。
【図４】本実施例における、電圧による摩擦力の変化を評価する方法を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜摩擦力可変成形体＞
図１は、摩擦力可変成形体の一実施形態例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
本実施形態の摩擦力可変成形体１０は、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを備えたものであって、絶縁性部分１１と、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを導通する導電性部分１２とを有している。
【００１１】
本発明において「絶縁性部分の電気伝導率」、「導電性部分の電気伝導率」は、絶縁性部分に用いる材料の電気伝導率、導電性部分に用いる材料の電気伝導率をそれぞれ意味する。
これらの電気伝導率は、以下の測定方法により定義される値（Ｓ／ｃｍ）を示す。絶縁性部分又は導電性部分に用いる材料０．５ｇを、錠剤成型用冶具（φ＝１０ｍｍ、高さ２５ｍｍ）にそれぞれ入れ、常温かつ減圧下、油圧手動ポンプ（Ｐ−１Ｂ、理研計器（株）製）を使用し、当該材料に１０ＭＰａの圧力を１０秒間加えて円板状の試料を成形する。この試料の厚さ（前記高さ方向の長さ）と、円板状の試料における２平面間の電気抵抗値（Ω）とを計測し、下記式から電気伝導率を算出する。
絶縁性部分又は導電性部分の電気伝導率＝電気抵抗値の逆数×試料の厚さ／試料断面（円形）の面積
【００１２】
「第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率」は、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの距離と、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の電気抵抗値（Ω）とを計測し、下記式から算出される電気伝導率をいう。
第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率＝第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の電気抵抗値の逆数×第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの距離／試料断面の面積
式中、「試料断面の面積」とは、第一の面１０ａの面積と第二の面１０ｂの面積との平均値を示す。
【００１３】
導電性部分１２は、その電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、１×１０−６〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であることが好ましく、１×１０−４〜１×１００（Ｓ／ｃｍ）であることがより好ましい。
第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間の全体の電気伝導率は１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、１×１０−１０〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であることが好ましい。
これらの電気伝導率は、それぞれ上限値を超えると、導電性部分１２の電気抵抗が小さいために、電圧が印加された際、電極と導電性部分１２が短絡状態となり電位差を充分に確保できない。
当該電気伝導率のそれぞれ下限値未満では、導電性部分１２の電気抵抗値が高いため、露出部１２ａ近傍及び露出部１２ｂ近傍の電流値が低くなって、露出部１２ａ及び露出部１２ｂにそれぞれ電気力線が集中しにくくなり、電気的に摩擦力を調節できる効果（電気摩擦効果）が充分に得られにくい。
【００１４】
導電性部分１２を構成する材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン等の有機導電性高分子化合物；カーボンブラック、グラファイト、グラフェン、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等の炭素系化合物；酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化インジウムスズ等の金属酸化物；これらの金属酸化物に金属ドーピングを施したもの、水酸化チタン等の金属水酸化物、ＥＲ粒子などが挙げられる。
【００１５】
ＥＲ粒子としては、シリカゲル等の無機粒子；セルロース、でんぷん、大豆カゼイン、ポリスチレン系イオン交換樹脂等の有機粒子；ＥＲ流体用複合粒子等を用いることができる。ＥＲ流体用複合粒子は、有機高分子微粒子（アクリル系微粒子、ポリスチレン系微粒子、メラミン系微粒子等）もしくは無機微粒子（酸化チタン微粒子、ガラス系微粒子等）からなる芯体と、特定の電気伝導率を有する前記金属酸化物等の無機化合物を用いて芯体を被覆する表層とからなる無機・有機複合粒子又は無機複合粒子である。
【００１６】
絶縁性部分１１は、その電気伝導率が１×１０−１２（Ｓ／ｃｍ）以下であることが好ましく、１×１０−１４（Ｓ／ｃｍ）以下であることがより好ましい。
当該電気伝導率の上限値を超えると、絶縁性部分１１と導電性部分１２との電気伝導率の差が小さくなる。そのため、露出部１２ａ及び露出部１２ｂに電気力線がそれぞれ集中しにくくなり、充分な電気摩擦効果が得られにくい。
絶縁性部分１１を構成する材料としては、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂；ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂；ポリビニルアルコールとアルコキシシランとの架橋ポリマー、テフロン樹脂などが挙げられる。
【００１７】
第一の面１０ａには、絶縁性部分１１と導電性部分１２とがそれぞれ露出し、導電性部分１２が複数の露出部１２ａとして分布している。
【００１８】
本発明において「一露出部」とは、その形状、面積とは無関係に、面に露出している一つの部分を意味する。
「少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分が露出し」とは、一露出部の面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分が一つ以上露出しており、この範囲外の面積の導電性部分が露出していても露出していなくてもよいことを意味する。
「一露出部当たりの面積」は、デジタルマイクロスコープ等により計測される測定値により定義される値（μｍ２）を示す。具体的には、デジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−１０００ 、（株）キーエンス社製）を用い、２０ｍｍ×２０ｍｍ以上の面を有する摩擦力可変成形体における露出部の面積を計測し、一露出部当たりの面積を算出する。
【００１９】
第一の面１０ａには、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ａ）が露出しており、一露出部当たりの面積が、好ましくは１．７７〜１９６０（μｍ２）、より好ましくは３．１４〜７０７（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ａ）が露出している。
導電性部分１２の一露出部当たりの面積が上限値を超えると、導電性部分１２での電荷の移動が強まって、露出部１２ａに電気力線が集中しにくくなる。
導電性部分１２の一露出部当たりの面積が下限値未満では、露出部１２ａに集中する電気力線量が不足する。
【００２０】
露出部１２ａの形状は、特に限定されず、たとえば円形状、楕円状、多角形など、多様な形状であってよい。
一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ａ）の合計が第一の面１０ａの全体に占める面積比は、５〜８５面積％であることが好ましく、１０〜８５面積％であることがより好ましい。
当該面積比の下限値未満であると、電気摩擦効果を発現する面積が狭くなるため、充分な電気摩擦効果が得られにくい。当該面積比の上限値を超えると、第一の面１０ａと第二の面１０ｂとの間に充分な電位差が生じず、充分な電気摩擦効果が得られにくくなる。
【００２１】
本実施形態の摩擦力可変成形体１０においては、第二の面１０ｂにも、第一の面１０ａと同様、絶縁性部分１１と導電性部分１２とがそれぞれ露出し、導電性部分１２が複数の露出部１２ｂとして分布している。
第二の面１０ｂに露出している露出部１２ｂの一露出部当たりの面積、及び一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分１２（露出部１２ｂ）の合計が第二の面１０ｂの全体に占める面積比は、いずれも、第一の面１０ａにおける場合と同様である。
すなわち、摩擦力可変成形体１０は、第一の面１０ａと第二の面１０ｂの両方の面で、それぞれ電気的に摩擦力を調節できる。
【００２２】
摩擦力可変成形体１０の厚さは２０００μｍ以下であることが好ましく、１〜１０００μｍであることがより好ましく、１０〜５００μｍであることがさらに好ましい。
当該厚さが上限値を超えると、電圧印加時の印加電圧を高くする必要が有り、そのため電圧印加時に絶縁破壊や放電発生が起こりやすくなる。また、高価で大型の電源装置が必要となる。当該厚さの下限値未満であると、使用中に生じる傷などに対して、充分な材料強度が得られにくくなる。
【００２３】
（摩擦力可変成形体１０の製造方法）
本実施形態の摩擦力可変成形体１０は、たとえば、絶縁性部分１１を構成する材料の溶融物中に、導電性部分１２を構成する材料からなる粒子を分散し、ホットプレス成型等を行うことにより製造できる。または、絶縁性部分１１を構成する材料からなる板状物に、電子線等によって第一の面１０ａと第二の面１０ｂとを貫通する円筒状の貫通孔を設け、当該貫通孔を、導電性部分１２を構成する材料で充填することにより製造できる。
【００２４】
（作用効果）
本実施形態の摩擦力可変成形体１０においては、ＥＲ流体やＥＲゲルのように、シリコーンオイル等の流体やゲルが用いられていないことから、電気絶縁性分散媒の滲み出しの問題がない。
【００２５】
本実施形態の摩擦力可変成形体１０においては、電圧が印加された際、露出部１２ａの一露出部当たりの面積を所定の露出面積範囲とすることにより、露出部１２ａに電気力線が集中しやすくなっている。
このため、摩擦力可変成形体１０が一対の電極間に配置されている場合、第一の面１０ａと、第一の面１０ａと対向する電極（対向電極）との間で、印加される電圧の大きさに応じた静電引力が働く。これにより、摩擦力可変成形体１０と対向電極との間の摩擦力を電気的に調節できる。
【００２６】
また、本実施形態の摩擦力可変成形体１０は、その材料強度が高いことから、ＥＲゲル等では困難であった薄いシート状に成形できるなど、成形性にも優れている。
【００２７】
（他の実施形態）
本発明の摩擦力可変成形体は、図１に示す実施形態に限定されず、たとえば、第二の面全体に導電性部分が露出している実施形態でもよい。
また、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分の合計が第一の面の全体に占める面積比と、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分の合計が第二の面の全体に占める面積比とが同じである実施形態でもよく、異なる実施形態でもよい。
【００２８】
また、本発明の摩擦力可変成形体としては、絶縁性部分となる多孔性の板状物もしくはフィルムに、電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）の導電性材料を充填した実施形態でもよい。
絶縁性の多孔質フィルムを用いた摩擦力可変成形体の実施形態としては、ポリオレフィンやポリイミド等により形成される多孔性の板状物もしくはフィルムに、アニリン、ピロール、チオフェン等の単量体を含浸させ、その単量体を重合後、必要に応じてアンモニア処理、ドーパント処理等を行って所定の導電率になるように調整することにより、摩擦力可変成形体を容易に作製できる。
この実施形態の摩擦力可変成形体の製造においては、前記多孔性の板状物もしくはフィルムに対する前記単量体の濡れ性を高めるため、プラズマ処理、プライマー処理等の表面改質を行うことが好ましい。
【００２９】
図２は、摩擦力可変成形体の他の実施形態例、すなわち、絶縁性の多孔質フィルムを用いた摩擦力可変成形体の一例を示す平面図（ａ）と、Ａ−Ａ線に沿う断面図（ｂ）である。
本実施形態の摩擦力可変成形体２０は、ポリエチレンからなる絶縁性部分２１と、ポリアニリンからなる導電性部分２２とを備えている。第一の面２０ａと第二の面２０ｂとは、導電性部分２２によって導通している。
第一の面２０ａには、絶縁性部分２１と導電性部分２２とがそれぞれ露出し、導電性部分２２が多様な形状で複数の露出部２２ａとして分布している。
第一の面２０ａには、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分２２（露出部２２ａ）が露出している。加えて、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分２２（露出部２２ａ）の合計が第一の面２０ａの全体に占める面積比は１０〜８５面積％となっている。
摩擦力可変成形体２０においては、第二の面２０ｂにも、第一の面２０ａと同様、絶縁性部分２１と導電性部分２２とがそれぞれ露出し、導電性部分２２が複数の露出部２２ｂとして分布している。第二の面２０ｂに露出している露出部２２ｂの一露出部当たりの面積、及び、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の導電性部分２２（露出部２２ｂ）の合計が第二の面２０ｂの全体に占める面積比は、いずれも、第一の面２０ａにおける場合と同様である。すなわち、摩擦力可変成形体２０は、第一の面２０ａと第二の面２０ｂの両方の面で、それぞれ電気的に摩擦力を調節できる。
【００３０】
本発明の摩擦力可変成形体は、印加される電圧の大きさに応じて、電気的に摩擦力を調節できる。
摩擦力可変成形体は、第一の面と第二の面との間に電圧を印加して用いる方法と、第一の面又は第二の面のいずれか一方の面に電圧を印加して用いる方法がある。
第一の面と第二の面との間に電圧を印加する場合は、導電性シート電極を第一の面と第二の面にそれぞれ押し当てる方法や、金属平板状電極を第一の面と第二の面にそれぞれ押し当て、各面に押し当てられている電極に電圧を印加する方法がある。
第一の面又は第二の面のいずれか一方の面に電圧を印加する場合は、図３に示す電極などが好適に用いられる。
図３は、摩擦力可変成形体と共に用いることが好適な電極の実施形態例を示す平面図である。図３（ａ）は魚の骨形パターン３２、図３（ｂ）ははしご形パターン３３、図３（ｃ）はうず巻形パターン３４がそれぞれ基板３１上に形成された平板状電極を示している。各平板状電極には、電源３５がそれぞれ接続されている。
かかる電極は、たとえば銅、アルミニウム、ニッケル、クロム等の金属からなる薄膜（金属薄膜）をパターニングしたものが好適に用いられる。
金属薄膜としては、蒸着、メッキ、スパッタリング等による方法、導電性ペーストを塗布して乾燥する方法、金属箔を貼着する方法などにより成膜したものが挙げられる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
＜摩擦力可変成形体とＥＲゲルとの材料強度の比較＞
摩擦力可変成形体（ＥＦシート）とＥＲゲル（ＥＲＧシート）について、その材料強度をそれぞれ測定した。その結果を表１に示した。
材料強度として引張強度を測定した。引張強度（ＭＰａ）の測定は、引張試験機（機器名：ＴＥＮＳＩＬＯＮ ＲＴＣ−１２１０、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製）を用い、引張４号形ダンベル状の試験片をそれぞれ作製し、引っ張り速度１０ｍｍ／ｍｉｎ、温度２５℃、相対湿度６０％の条件下で行った。
試験片は、以下のようにしてそれぞれ作製した。
【００３２】
［実施例１：ＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）の試験片作製］
ビーカーにイオン交換水１００ｍＬを加え、マグネティックスターラを用いて撹拌しながら、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ；和光純薬工業社製、重合度１５００）５ｇと、アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）６ｇとを徐々に加えて、１２時間撹拌することにより完全に溶解させた。この水溶液に、テトラエトキシシラン（ＴＥＯＳ）０．５ｍＬを加え、加水分解触媒として０．１ｍｏｌ／Ｌ塩酸を加えて撹拌した後、泡が消えるまで静置した。その後、６０℃で１５０分間の加熱処理を施し、さらに、１００℃で６０分間の加熱処理を施して水分を完全に除去することにより、ＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）を得た。このＥＦシートを引張４号形ダンベル状に切り出し、ＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）の試験片を得た。
得られたＥＦシート（基材ＰＶＡ／ＴＥＯＳ）の試験片について、導電性部分の電気伝導率は１×１００（Ｓ／ｃｍ）であり、ＥＦシートの一方の面（第一の面）と他方の面（第二の面）との間の全体の電気伝導率は１×１０−８（Ｓ／ｃｍ）であった。
第一の面には、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出し、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の当該導電性部分が露出していた。一露出部当たりの面積は、デジタルマイクロスコープ（ＶＨＸ−１０００ 、（株）キーエンス社製）を用いて測定した（以下同様）。
第二の面にも、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出していた。
【００３３】
［実施例２：ＥＦシート（基材ＰＳ）の試験片作製］
ポリスチレン（ＰＳジャパン製、重合度３００）２０ｇと、アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）６ｇとを混ぜ、１３０℃に加熱し、１３０℃下で圧力（１０ＭＰａ）を１分間加えた。次いで、ガスを抜くために圧力を取り除き、その後、再び圧力（３０ＭＰａ）を加えて５分間保持した。その後、圧力（３０ＭＰａ）を加えた状態で冷却することにより、ＥＦシート（基材ＰＳ）を得た。このＥＦシートを引張４号形ダンベル状に切り出し、ＥＦシート（基材ＰＳ）の試験片を得た。
得られたＥＦシート（基材ＰＳ）の試験片について、導電性部分の電気伝導率は１×１００（Ｓ／ｃｍ）であり、ＥＦシートの一方の面（第一の面）と他方の面（第二の面）との間の全体の電気伝導率は１×１０−１０（Ｓ／ｃｍ）であった。
第一の面には、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出し、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の当該導電性部分が露出していた。
第二の面にも、基材部分（絶縁性部分）と酸化スズ部分（導電性部分）とがそれぞれ露出していた。
【００３４】
［比較例１：ＥＲＧシートの試験片作製］
まず、以下のようにして、ＥＲＧシートに使用するＥＲ粒子を製造した。
アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）３０ｇと、水酸化チタン（石原産業社製、一般名：含水チタン、Ｃ−ＩＩ、電気伝導率９．１×１０−６Ｓ／ｃｍ）１０ｇと、アクリル酸ブチル３００ｇと、１，３−ブチレングリコールジメタクリレート１００ｇと、重合開始剤（アゾビスイソバレロニトリル）２ｇとを混合し、混合物を得た。
得られた混合物を、第三リン酸カルシウム２５ｇを分散安定剤として含む水１８００ｍＬ中に分散し、６０℃で１時間撹拌下に懸濁重合を行い、得られた生成物を酸処理し、水洗後、脱水乾燥し、無機・有機複合粒子を得た。この粒子２００ｇに鉄フタロシアニン（山陽色素社製、「Ｐ−２６」）１．５ｇを加え、ボールミルにて５０時間複合化処理を行い、次いで、これを、ジェット気流処理機（三井鉱山社製、「メカノハイブリッド」）を用いて周速１００ｍ／秒で３０分間ジェット気流処理を行い、ＥＲ複合粒子を得た。
【００３５】
次いで、窒素導入管、温度計、撹拌装置を備えた２Ｌのセパラブルフラスコに、ジメチルシリコーンオイル（東レ・ダウコーニング社製、「ＳＨ−２００（１００）」、室温（２５℃）における動粘度が１００ｍｍ２／ｓ、比重０．９７／２５℃、屈折率１．４０２／２５℃）４００ｇを仕込み、先に得られたＥＲ複合粒子６００ｇを分散させ、窒素気流下で１１０〜１２０℃に加熱し、３時間撹拌することで、ＥＲ複合粒子の脱水を行った。得られた脱水ＥＲ複合粒子の溶液を混合溶液（Ａ）とした。
【００３６】
得られた混合溶液（Ａ）を撹拌下、室温で５分間減圧脱気した後、下記の式（１−１）で示される化合物と、式（２−１）で示される化合物と、白金触媒Ａと、硬化速度調整剤（東レ・ダウコーニング社製、ＬＴＶ用硬化遅延剤）とをプロペラミキサーで均一に混合し、混合物（Ｂ）を得た。
なお、白金触媒Ａとは、白金濃度が１２．０質量％である白金ジビニルテトラメチルジシロキサン錯体を、ＳＨ−２００（１０）（東レ・ダウコーニング社製、室温（２５℃）における動粘度が１０ｍｍ２／ｓのジメチルポリシロキサン）で、白金濃度０．３質量％に希釈することで得られたものである。
【００３７】
【化１】
【００３８】
得られた混合物（Ｂ）を１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．５ｍｍの金型へ入れ、ＥＲ複合粒子の配列硬化処理を行うため、この金型に対して、２ｋＶ／ｍｍの電界下、６０℃で１５分間の加熱処理を施すことによりＥＲＧシート状硬化物を得た。
次いで、このＥＲＧシート状硬化物のシリコーンオイル含有量を調整した後、ＥＲＧシート状硬化物を引張４号形ダンベル状に切り出し、ＥＲＧシートの試験片を得た。
【００３９】
【表１】
【００４０】
表１の結果から、実施例１、２のＥＦシートは、比較例１のＥＲＧシートに比べて、格段に材料強度が高いことが確認できる。
また、実施例１のＥＦシートは、実施例２のＥＦシートに比べて、材料強度が約２倍も高いことが確認できる。これより、基材（絶縁性部分）を選択することにより、材料強度をより高くできることが分かる。
【００４１】
＜電圧による摩擦力の変化＞
摩擦力可変成形体（ＥＦシート）について、電圧による摩擦力の変化を評価した。その結果を表２に示した。
本評価には、評価用ＥＦシート（縦８ｃｍ×横８ｃｍ×厚さ１．３ｍｍ）として、実施例２と同様に作製して前記評価用ＥＦシートの大きさに切り出したＥＦシート（以下「実施例３のＥＦシート」という。）と、以下に示す実施例４のＥＦシートとを用いた。
【００４２】
［実施例４：ＥＦシートの作製］
実施例１において、アンチモンドーピング酸化スズ粉（ＳＮ−１００Ｐ、石原産業社製、電気伝導率１×１００Ｓ／ｃｍ）６ｇを、アンチモンドーピング酸化スズ被覆酸化チタン粉（ＥＴ−５００Ｗ、石原産業社製、電気伝導率４．２×１０−１Ｓ／ｃｍ）１．５ｇに変更した以外は、実施例１と同様にしてＥＦシートを得た。このＥＦシートを前記評価用ＥＦシートの大きさに切り出し、実施例４のＥＦシートを得た。
実施例４のＥＦシートについて、導電性部分の電気伝導率は４．２×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、ＥＦシートの一方の面（第一の面）と他方の面（第二の面）との間の全体の電気伝導率は１×１０−１４（Ｓ／ｃｍ）であった。
第一の面には、基材部分（絶縁性部分）と酸化チタン部分（導電性部分）とがそれぞれ露出し、一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の当該導電性部分が露出していた。
第二の面にも、基材部分（絶縁性部分）と酸化チタン部分（導電性部分）とがそれぞれ露出していた。
【００４３】
図４は、電圧による摩擦力の変化を評価する方法を説明する概略図である。
図４においては、支持台４５の周辺側に、電極４２ａと、評価用ＥＦシート４１と、電極４２ｂとがこの順に積層している。
電極４２ａと電極４２ｂには、それぞれ、縦６ｃｍ×横４ｃｍ×厚さ１．０ｍｍの金属平板状電極が用いられている。
電極４２ｂの評価用ＥＦシート４１側と反対側の面には、１００ｇの重り４３が配置され、電極４２ｂに均等に荷重が加わるように配置されている。また、電極４２ｂは、ばねばかり４４と、前記周辺側と対向する周辺側に固定されたガイド４６を介して金属線４７で接続されている。金属線４７は、電極４２ｂの一側面中央とガイド４６との間は支持台４５面と平行に、ガイド４６とばねばかり４４との間は支持台４５面に対して垂直方向になるように、電極４２ｂとばねばかり４４とを接続している。
電極４２ａと電極４２ｂとは、電源４８に接続されている。
【００４４】
図４に示す装置を用い、電圧の大きさを０、２００、４００、６００、８００Ｖと変化させた際、ばねばかり４４を支持台４５面に対して垂直方向（矢印方向）に引き上げ、電極４２ｂが動き始めるときにばねばかり４４が示す値（ｇ）を測定した。
【００４５】
【表２】
【００４６】
表２の結果から、実施例３、４のＥＦシートは、印加される電圧の大きさに応じて、電気的に摩擦力を調節できる効果が得られることが確認できる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の摩擦力可変成形体は、振動吸収装置（ダンパ等）、動力伝達装置（クラッチ等）、固定装置（静電チャック、クランプ等）、衝撃吸収装置（バンパ等）等の装置に適用できる。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 摩擦力可変成形体、１０ａ 第一の面、１０ｂ 第二の面、１１ 絶縁性部分、１２ 導電性部分、１２ａ 露出部、１２ｂ 露出部、２０ 摩擦力可変成形体、２０ａ 第一の面、２０ｂ 第二の面、２１ 絶縁性部分、２２ 導電性部分、２２ａ 露出部、２２ｂ 露出部、３１ 基板、３５ 電源、４１ 評価用ＥＦシート、４２ａ 電極、４２ｂ 電極、４８ 電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の面と第二の面とを備えた摩擦力可変成形体であって、
絶縁性部分と、前記第一の面と前記第二の面とを導通する導電性部分とを有し、
前記導電性部分の電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、
前記第一の面と前記第二の面との間の全体の電気伝導率が１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、
前記第一の面には、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることを特徴とする摩擦力可変成形体。
【請求項２】
前記第二の面に、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることを特徴とする、請求項１記載の摩擦力可変成形体。
【請求項１】
第一の面と第二の面とを備えた摩擦力可変成形体であって、
絶縁性部分と、前記第一の面と前記第二の面とを導通する導電性部分とを有し、
前記導電性部分の電気伝導率が１×１０−９〜１×１０１（Ｓ／ｃｍ）であり、
前記第一の面と前記第二の面との間の全体の電気伝導率が１×１０−１４〜１×１０−１（Ｓ／ｃｍ）であり、
前記第一の面には、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることを特徴とする摩擦力可変成形体。
【請求項２】
前記第二の面に、前記絶縁性部分と、少なくとも一露出部当たりの面積が０．７８５〜７８５０（μｍ２）の前記導電性部分とが露出していることを特徴とする、請求項１記載の摩擦力可変成形体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５３８３７（Ｐ２０１２−１５３８３７Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５７９７（Ｐ２０１１−１５７９７）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２２４１２３）藤倉化成株式会社 (124)
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．テフロン
【出願人】（０００２２４１２３）藤倉化成株式会社 (124)
【出願人】（５０４１４５３６４）国立大学法人群馬大学 (352)
【Ｆターム（参考）】
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