[发明专利]柔软导电材料和转换器

说明书

技术领域

本发明涉及使用高分子材料的适于柔软的转换器的电极、布线等的柔软导电材料。

背景技术

利用弹性体等高分子材料，正在开发柔软性高、小型且轻量的转换器。这种转换器例如通过在电极间安装弹性体制的介电层而构成。使电极间的施加电压变化时，介电层发生伸缩。因此，在柔软的转换器中，要求电极、布线中也具有能够追随介电层的变形的伸缩性。作为能够伸缩的电极和布线的材料，例如如专利文献1所述那样，已知有在弹性体中配混有碳纳米管等导电剂的导电材料。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-227985号公报

专利文献2：国际公开第2007/052739号

专利文献3：日本特开2010-192296号公报

专利文献4：日本特开2013-36021号公报

专利文献5：日本特开2004-331777号公报

专利文献6：日本特开2008-156560号公报

发明内容

发明要解决的问题

碳纳米管的长径比(长度/直径)大。因此，使用碳纳米管作为导电剂时，可以在基质中形成致密的导电通路，与使用炭黑等的情况相比，可以体现高的导电性。然而，碳纳米管由于长径比大，因此容易聚集。因此，存在难以使碳纳米管均匀地分散于基质中，无法得到期望的导电性的问题。

如上述专利文献2～6所述那样，一直以来，尝试提高碳纳米管对溶剂、基质的分散性。例如，专利文献2中公开了，利用芳香族聚酰亚胺的碳纳米管的增溶剂。然而，芳香族聚酰亚胺具有刚直的结构，因此缺乏柔软性。因此，芳香族聚酰亚胺单独无法作为柔软的导电材料的基质来使用。另外，芳香族聚酰亚胺与弹性体的相容性差。因此，也难以与弹性体混合而使用。

另外，专利文献6中公开了，含有碳纳米管的酰亚胺改性弹性体。然而，专利文献6所述的酰亚胺改性弹性体为用于图像形成装置的转印带等的材料。作为带用的材料，只要能够弯曲就为充分，若具有伸缩性，则反而成为问题。因此，作为弹性体成分，如结晶性高的聚氨酯所列举那样，专利文献6所述的酰亚胺改性弹性体缺乏柔软性。此外，带用的材料具有用于抗静电的导电性即可。因此，专利文献6所述的酰亚胺改性弹性体没有必要具有电极、布线的材料所要求的导电性。

本发明是鉴于这样的实际情况而作出的，问题在于，提供包含碳纳米管的导电剂的分散性良好、对伸缩的基材的追随性优异的柔软导电材料。另外，问题在于，提供不易产生由电极、布线引起的性能降低、耐久性优异的转换器。

用于解决问题的方案

1)为了解决上述问题，本发明的柔软导电材料的特征在于，在基质中分散有包含碳纳米管的导电剂，所述基质包含多环芳香族成分和低聚物成分进行酰胺键合或酰亚胺键合而得到的聚合物、且玻璃化转变温度为20℃以下。

本发明的柔软导电材料的基质包含多环芳香族成分和低聚物成分进行酰胺键合或酰亚胺键合而得到的聚合物(以下，适当称为“聚合物”)。聚合物的多环芳香族成分与碳纳米管的亲和性优异。由此，可抑制碳纳米管的聚集，分散性得以提高。因此，本发明的柔软导电材料中，导电剂的配混量即使为较少量，也可以通过长径比大的碳纳米管的高分散而得到高导电性。

另外，聚合物包含低聚物成分、且基质的玻璃化转变温度为20℃以下。因此，基质是柔软的。另外，通过选择与低聚物成分相容的弹性体，也可以将聚合物和弹性体混合而构成基质。上述情况下，基质的柔软性进一步得以提高。如此，本发明的柔软导电材料具有高导电性，对伸缩的基材的追随性优异。另外，由于长径比大的碳纳米管被高分散，因此在伸长时也不易阻断导电通路、不易增加电阻。

(2)本发明的转换器的特征在于，具备：聚合物制的介电层、夹着该介电层而配置的多个电极和分别与多个该电极连接的布线，该电极和该布线的至少一者由上述(1)方案的柔软导电材料形成。

转换器为将某种类的能量转化为其他种类的能量的装置。转换器包括：进行机械能和电能的转化的致动器、传感器、发电元件等、或进行音响能和电能的转化的扬声器、麦克风等。

对于由本发明的柔软导电材料构成的电极、布线，其柔软且具有高导电性，伸长时也不易增加电阻。因此，利用本发明的转换器，介电层的动作难以受到电极、布线限制。另外，即使重复伸缩，也不易增加电极、布线的电阻。因此，本发明的转换器中，不易产生由电极、布线引起的性能的降低。由此，本发明的转换器的耐久性优异。