导电性组合物和导电膜制造技术

本发明专利技术提供导电性高、在伸长时电阻也难以增加的导电膜、以及用于形成该导电膜的导电性组合物。导电性组合物包含：弹性体成分；纤维直径不足30nm的纤维状炭材料；以及，具有石墨结构、拉曼光谱的1580cm-1附近出现的峰(G谱带)与1330cm-1附近出现的峰(D谱带)的强度比(G/D比)为1.8以上、最大长度为150nm以上且厚度为100nm以下的薄片状炭材料。由该导电性组合物形成导电膜。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供导电性高、在伸长时电阻也难以增加的导电膜、以及用于形成该导电膜的导电性组合物。导电性组合物包含：弹性体成分；纤维直径不足30nm的纤维状炭材料；以及，具有石墨结构、拉曼光谱的1580cm-1附近出现的峰(G谱带)与1330cm-1附近出现的峰(D谱带)的强度比(G/D比)为1.8以上、最大长度为150nm以上且厚度为100nm以下的薄片状炭材料。由该导电性组合物形成导电膜。【专利说明】导电性组合物和导电膜
本专利技术涉及适用于使用了高分子材料的柔软的转换器中的电极、布线、电磁波屏蔽体、挠性电路板等的导电膜、以及用于形成其的导电性组合物。
技术介绍
作为转换器，已知有进行机械能与电能的转换的致动器、传感器等，或者进行声能与电能的转换的扬声器、话筒等。为了构成柔软性高、小型且较轻的转换器，介电弹性体等高分子材料是有用的。例如，在由介电弹性体制成的介电层的表背两面配置一对电极，可以构成致动器。另外，夹着介电层配置电极可以构成电容型传感器。在该种致动器、传感器中，期望电极能够追随介电层的变形而伸缩。为了实现柔软的电极而开发了在弹性体等粘合剂中配混了导电性炭黑、金属粉末的导电材料。例如，专利文献I中公开了一种电极，其是在弹性体中配混具有三维形状的特定的碳纳米管和炭黑而成的。另外，专利文献2中公开了在基体胶中配混碳纳米管而成的电极。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2008-198425号公报专利文献2:日本特开2009-227985号公报专利文献3:日本特开2001-151833号公报
技术实现思路
_9] 专利技术要解决的问题然而，现有的电极的导电性并不能说是充分的。尤其是，伸长时的电阻的增加大。一般，具有石墨结构的炭材料由于结晶性高、导电性优异而适用于导电材料。但是，比较的廉价且容易得到的石墨粉末、石墨化了的碳纳米管的粒径、管径大多较大。因此，即使想要将该材料配混到弹性体中来实现柔软的电极，也无法形成致密的导电路径。另外，在伸长时容易出现裂纹、电阻大幅增加。另一方面，使用纤维直径(直径)不足30nm的纤维状炭材料作为微细的导电材料时，纤维状炭材料彼此难以接触、接触点的面积也小。因此，被伸长时，基于纤维状炭材料彼此的接触的导通断开、电阻增加。另外，使用市售的多壁碳纳米管时，碳纳米管彼此虽然接触，但由于碳纳米管自身的导电性低，所以电阻增大。本专利技术是鉴于这样的实际情况而进行的，其课题在于，提供导电性高、即使在伸长时电阻也难以增加的导电膜、以及用于形成其的导电性组合物。用于解决问题的方案(I)为了解决上述课题，本专利技术的导电性组合物的特征在于，其包含:弹性体成分；纤维直径不足30nm的纤维状炭材料；以及，具有石墨结构、拉曼光谱的1580CHT1附近出现的峰(G谱带)与1330CHT1附近出现的峰(D谱带)的强度比(G/D比)为1.8以上、最大长度为150nm以上且厚度为IOOnm以下的薄片状炭材料。如上所述，在弹性体中配混直径小的纤维状炭材料作为导电材料时，由于导电材料彼此的接触点少、或者导电材料自身的导电性低，所以电阻高、难以确保伸长时的导电性。在这方面，根据本专利技术的导电性组合物，在直径小的纤维状炭材料的基础上，配混规定大小的薄片状炭材料。薄片状炭材料具有石墨结构、且G/D比为1.8以上。S卩，结晶性高、导电性优异。因此，通过使薄片状炭材料分散在弹性体中，能够提高导电膜的导电性。另夕卜，薄片状炭材料的最大长度为150nm以上、厚度为IOOnm以下。因此，如后述图2所示，薄片状炭材料起到将分散的多个纤维状炭材料彼此进行连结的作用。薄片状炭材料通过配置成覆盖纤维状炭材料彼此的接触点的形式，接触面积变大，即使在伸长时也容易维持导通。其结果，能够抑制导电膜在伸长时的电阻的增加。以下使用示意图对本专利技术的效果进行说明。图1示意性地示出相对于伸长率的各导电材料的体积电阻率的变化。如图1所示，在弹性体中仅配混了石墨粉末时，自然状态(伸长前)的体积电阻率虽小，但体积电阻率随着伸长而急剧上升。另外，与配混了石墨粉末时相比，在弹性体中仅配混了直径小的纤维状炭材料时，由于伸长造成的体积电阻率的变化虽减小，但自然状态的体积电阻率大。对此，根据由本专利技术的导电性组合物形成的导电膜，通过薄片状炭材料自身的导电性的体现、以及纤维状炭材料间的架桥效果，自然状态的导电性提高、伸长时的电阻的增加减小。(2)本专利技术的导电膜由上述本专利技术的导电性组合物形成。即，本专利技术的导电膜包含:纤维直径不足30nm的纤维状炭材料；以及，具有石墨结构、拉曼光谱的1580CHT1附近出现的峰(G谱带)与1330CHT1附近出现的峰(D谱带)的强度比(G/D比)为1.8以上、最大长度为150nm以上且厚度为IOOnm以下的薄片状炭材料。如上所述，本专利技术的导电膜中，将薄片状炭材料配置成覆盖纤维状炭材料彼此的接触点的形式。由此，纤维状炭材料彼此变得容易接触，并且接触面积也增大。因此，由于薄片状炭材料自身的导电性的体现、以及纤维状炭材料间的架桥效果，所以可实现具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增加的导电膜。(3)本专利技术的电磁波屏蔽体由上述技术方案⑵的本专利技术的导电膜制成。本专利技术的电磁波屏蔽体柔软且具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增加。因此，即使用于具有伸缩性的部件其屏蔽性能也不易降低。因此，本专利技术的电磁波屏蔽体的耐久性优异。(4)本专利技术的转换器具备:聚合物制的介电层、介由该介电层配置的多个电极、以及与多个该电极分别连接的布线，该电极和该布线中的至少一者由上述技术方案(2)的本专利技术的导电膜制成。转换器是将一种能量变换为另一种能量的装置。转换器包括:进行机械能与电能的转换的致动器、传感器、发电元件等，或者进行声能与电能的转换的扬声器、话筒等。由本专利技术的导电膜形成的电极、布线柔软且具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增加。因此，使用本专利技术的转换器时，介电层的活动不易受到电极、布线的约束。另外，即使反复伸缩，电阻也难以增加。因此，本专利技术的转换器难以产生以电极、布线为起因的性能的降低。因此，本专利技术的转换器的耐久性优异。(5)本专利技术的挠性电路板具备基材和在该基材的表面配置的布线，布线的至少一部分由上述技术方案(2)的本专利技术的导电膜制成。由本专利技术的导电膜形成的布线柔软且具有高导电性、即使在伸长时电阻也难以增加。因此，根据本专利技术的挠性电路板，即使基材伸缩其性能也不易降低。因此，本专利技术的挠性电路板的耐久性优异。【专利附图】【附图说明】图1为表示相对于伸长率的导电材料的体积电阻率的变化的示意图。图2为实施例1的导电膜的冻结割断面的SEM照片。图3为本专利技术的转换器的一个实施方式即致动器的截面示意图，(a)表示电压关闭状态、(b)表示电压开启状态。图4为本专利技术的挠性电路板的俯视透视图。附图标记说明1:致动器(转换器)、10:介电层、11a、Ilb:电极、12a、12b:布线、13:电源。5:挠性电路板、50:基材、51:表侧布线用连接器、52:背侧布线用连接器、OlX~16X:表侧电极、OlY~16Y:背侧电极、Olx~16x:表侧布线、Oly~16y:背侧布线。【具体实施方式】<导电性组合物>本专利技术的导电性组合物包含:弹性体成分；纤维直径不足30nm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导电性组合物，其特征在于，其包含：弹性体成分，纤维直径不足30nm的纤维状炭材料，以及具有石墨结构、拉曼光谱的1580cm‑1附近出现的峰(G谱带)与1330cm‑1附近出现的峰(D谱带)的强度比(G/D比)为1.8以上、最大长度为150nm以上且厚度为100nm以下的薄片状炭材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小林淳，山下裕介，田口祐太朗，吉川均，
申请(专利权)人：东海橡塑工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP