JP2008013631A - 磁気応答性材料 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来の材料とは全く異なる弾性率の変化特性を有する磁気応答材料を提供する。
【解決手段】 非球状の磁性粒子及び粘弾性材料を含有することを特徴とする磁気応答性材料。
【選択図】 なし

Description

本発明は、磁気応答性材料に関する。

ゴム状又はゲル状の高分子材料に鉄粉等の磁性材料を均一分散させた材料は、磁場を印加すると、その磁場の強度に応じてその弾性率が変化することが知られており、その特性を利用して防振・制振材やエネルギー伝達材料等としての応用が期待されている。そして、このような材料で弾性率が変化するメカニズムは、以下のように説明されている。

磁性材料を均一分散させた材料に磁場を印加すると、分散粒子（磁性粒子）内に存在する磁気モーメントが磁力線の方向に沿った一定方向を向いて分散粒子が磁気的に分極するため、分散粒子間に磁気的結合が形成され、この結合力により材料全体としての弾性率が高くなる。逆に、磁場を除去すると分散粒子間の磁気的結合が解消され、材料全体の弾性率が元の状態まで低下する。また、磁場を連続的に印加しても磁場の強さに対応する弾性率は一定である（例えば、特許文献１）。

このような材料を用いることによって上述したような特性を得ることが可能である一方、全く異なる特性（弾性率の変化特性等）を発揮するような材料を提供することも望まれていた。
特開平４−２６６９７０号公報

本発明は、上記現状に鑑み、従来の材料とは全く異なる弾性率の変化特性を有する磁気応答材料を提供することを目的とするものである。

本発明は、非球状の磁性粒子及び粘弾性材料を含有することを特徴とする磁気応答性材料である。
上記磁気応答性材料に対して磁場を印加して磁性粒子を磁化した場合、上記磁気応答性材料の印加前の弾性率Ｅ_１（ＭＰａ）と印加後の弾性率Ｅ_２（ＭＰａ）とが下記式（１）；
Ｅ_１−Ｅ_２＞０（ＭＰａ） （１）
で表される関係を満たすものであることが好ましい。
上記粘弾性材料は、ポリウレタンエラストマーであることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の磁気応答性材料は、以下に説明するように、従来から知られている材料とは全く異なる性質を有するものである。
本発明の磁気応答性材料は、この材料に対して所定の磁場を所定時間印加して材料中の非球状の磁性粒子を磁化した場合において、磁場の印加前における材料の弾性率と、印加後における材料の弾性率とをそれぞれ測定すると、印加前に比べて印加後の方が弾性率が大きく低下するという性質を有するものである。

一方、従来から知られている材料において、磁場の印加前後における弾性率を同様に測定すると、印加前及び印加後でほぼ同様の弾性率を有するものである。
このように、本発明の磁気応答性材料と従来の材料とは、磁場印加前後の弾性率の変化という点で、全く異なる性質を有している。従って、両材料が根本的に異なるメカニズムによって弾性率を可変させていることは明白であり、全く異なる性質を有している。

本発明の磁気応答性材料が磁場の印加によってその弾性率を低下させるメカニズムについては明らかではないが、磁気応答性材料中に形成され、弾性率に支配的な影響を与えている磁性粒子同士の物理的な接触からなる比較的剛性の高い凝集構造物が、磁化により歪みを生じて、磁性粒子の物理的な接触状態を変化させることに起因するものと推察される。
即ち、磁場印加前においては、材料中での非球状の磁性粒子の物理的な接触が多い構造物が形成されていることに起因して高弾性率を有しているのに対して、印加後においては、その接触が少なくなることに起因して弾性率が低下したと推察される。

本発明の磁気応答性材料は、上述したように磁場の印加に高速応答して弾性率を大きく低下させるという性質を有するとともに、磁場を印加し続けなくても、低下させた弾性率を維持することができる。また、駆動源として大電流を必要としないため、エネルギー消費量が小さく、かつ、安全なデバイスを構築することができる。更に、形状設計が容易であり、耐久性にも優れる。従って、エネルギー吸収・伝達デバイス、防振・免震装置、デジタルカメラ用の手振れ補正装置、スイッチ、センサ、アクチュエータ等への適用が期待できる。

本発明の磁気応答性材料は、非球状の磁性粒子を含有するものである。上記非球状の磁性粒子を使用することにより、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下するという特性を得ることができる。上記磁気応答性材料において、上記磁性粒子は粘弾性材料中に分散している。ここで、上記磁気応答性材料は、磁化前には磁性粒子同志が互いに多く接触して分散しているのに対して、磁化後においては、粒子同志の接触状態が変化して分散している（接触が少なくなっている）、と推察される。

上記磁性粒子の一次粒子形状は、非球状形状である。球状の磁性粒子を使用した場合には、磁場の印加前後での大きな弾性率の変化を発現させることができなくなる。これは、粘弾性材料中での磁性粒子同士の引っ掛かりが弱くなるためであると推察される。上記磁性粒子の一次粒子形状は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、正立顕微鏡による観察によって確認することができる。

本発明において、非球状の粒子とは、真球状以外の形状を有する粒子であり、三〜六角形状等の多角形状、針状、柱状、数珠状、棒状、板状、塊状、繊維状、紡錘状、立方形状、直方形状、鱗片状、不定形状等の異形形状の粒子を使用することができる。なかでも、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下する点から、凹凸の多い磁性粒子（高アスペクト比の磁性粒子）の粒子を使用することが好ましい。

上記非球状の磁性粒子は、アスペクト比が１．１０以上の粒子であることが好ましく、これにより、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下するという特性を良好に得ることができる。本明細書において、アスペクト比とは、粒子の最大径（ＤＬ）に対する最小径（ＤＳ）の比（ＤＳ／ＤＬ）であり、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、正立顕微鏡、フロー式粒子像分析装置による観察の結果、観測される最大径に対する最小径の比によって算出することができる。

上記磁性粒子としては磁性を有する物質であれば特に限定されず、例えば、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、マグネシウムフェライト、ナトリウムフェライト等のフェライト類；鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、炭素鋼、ニッケル、コバルト；酸化クロム、γ−酸化鉄、コバルト含有磁性酸化鉄等の磁性酸化鉄類；アルミニウム含有鉄合金、ケイ素含有鉄合金、コバルト含有鉄合金、ニッケル含有鉄合金、バナジウム含有鉄合金、モリブデン含有鉄合金、クロム含有鉄合金、タングステン含有鉄合金、マンガン含有鉄合金、銅含有鉄合金等の鉄合金；アルニコ磁石、サマリウム磁石、ネオジム磁石等の希土類磁石；ガドリニウム、ガドリニウム有機誘導体；フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコイル等の常磁性、超常磁性又は強磁性化合物粒子を挙げることができる。これらの磁性粒子は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記磁性粒子のなかでも、磁場の印加前後において、材料の弾性率が良好に低下する点から、粘弾性材料中で凝集構造をとりやすいフェライト類、磁性酸化鉄類が好ましく、バリウムフェライト、ストロンチウムフェライト、γ−酸化鉄が特に好ましい。

上記磁性粒子は、これらの磁性粒子の表面に表面処理を施したものを用いてもよい。表面に表面処理が施された磁性粒子（表面処理磁性粒子）としては、磁性粒子の表面をシランカップリング剤で処理したもの等を挙げることができる。

上記表面処理磁性粒子としては、磁性粒子の表面をエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤によって処理したもの等を挙げることができる。上記エポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤としては、１分子中に少なくとも１つのエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤であれば特に限定されないが、下記式（２）で表される化合物が好適に用いられる。

Ｘ−（Ｙ）−ＳｉＲ_３−ｂＬ_ｂ （２）
式中、Ｘはエポキシ基、環状エポキシ基又はアミノ基を表す。Ｙは（ＣＨ_２）_ｋ、又は、エーテル結合、エステル結合又はケトン結合を含む炭化水素基を表す。ｋは１〜４の整数を表す。Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基を表す。Ｌはハロゲン原子、水酸基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、ブトキシル基等のアルコキシル基、又は、ホルミル基、アセトキシル基、プロピオニルオキシル基、ブチリルオキシル基等のアシルオキシル基を表す。ｂは１〜３の整数を表す。

上記磁性粒子の表面をエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤によって処理する方法としては、例えば、上記エポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤をアルコール等の溶剤に溶解させた溶液に、上記磁性粒子を浸漬するか、又は、上記シランカップリング剤溶液を上記磁性粒子に噴霧した後、溶剤を揮発させることにより行うことができる。更に、溶剤を揮発させた後に、４０〜１５０℃で５分〜２４時間加熱処理を行ってもよい。

上記非球状の磁性粒子の平均粒子径（Ｄ_５０）は特に限定されないが、０．００１〜１０００μｍの範囲の通常微粒子として取り扱われるものを使用することができる。上記範囲外であると、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下するという特性を得ることができないおそれがある。上記平均粒子径は、０．０１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜２０μｍであることが特に好ましい。

本明細書において、非球状の磁性粒子の平均粒子径とは、ＳＥＭ写真撮影を行い、任意の数個（５個）の粒子の長軸径（最大径）を測定し、この算術平均値によって得られる値である。

本発明の磁気応答性材料において、磁性粒子の配合量は、そのサイズや形状、更には粘弾性材料中での凝集の仕方に大きく左右されるため、適当な量を適宜設定すればよい。これは、上記磁気応答性材料における弾性率変化が磁場の印加前後での磁性粒子同士の接触状態の変化に基づくためであると推察される。

このように、本発明の磁気応答性材料において、上記磁性粒子の含有量は特に限定されないが、磁性粒子同士が充分に接触した状態とするため、上記磁気応答性材料１００質量％中、１０質量％以上であることが好ましい。１５〜９５質量％であることがより好ましく、４０〜８５質量％であることが更に好ましい。

本発明の磁気応答性材料は、粘弾性材料を含有するものである。粘弾性材料中に非球状の磁性粒子を分散させることにより、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下するという特性を得ることができる。

上記粘弾性材料とは、粘性と弾性の両方を兼ね備えた性質を有する材料であり、一般に、外力を加えて変形をさせたときに、観測時間の長い時間領域では粘性体としての性質を示し、観測時間の短い時間領域では弾性体としての性質を示すものである。本発明で使用される粘弾性材料は、固体の材料である。なお、本明細書においては、水や有機溶媒等の液媒が内在するゲル材料等も固体の材料に含まれる。

上記粘弾性材料としては、上記性質を有する材料であれば特に限定されず、例えば、ゴム材料、ゲル材料、熱可塑性エラストマー、熱可塑性樹脂、ポリウレタンエラストマー等の熱硬化性エラストマー等を挙げることができる。

上記ゴム材料としては特に限定されず、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、変性天然ゴム、グラフト天然ゴム、環化天然ゴム、塩素化天然ゴム、合成天然ゴム（ＩＲ）；スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、カルボキシル化ニトリルゴム等のジエン系合成ゴム；ニトリルゴム及び塩化ビニル樹脂の混合物、ニトリルゴム及びＥＰＤＭゴムの混合物；ブチルゴム（ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム、塩素化ブチルゴム、エチレン−酢酸ビニルゴム、アクリルゴム、エチレン−アクリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム、エピクロルヒドリン−エチレンオキシドゴム、メチルシリコンゴム、ビニル−メチルシリコンゴム、フェニル−メチルシリコンゴム、フッ化シリコンゴム、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）、ウレタンゴム、シリコンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、フッ素ゴム等の非ジエン系合成ゴム等を挙げることができる。上記ゴム材料は、加硫／未加硫のいずれの状態でもよく、オイルや可塑剤、軟化剤等の液状物質が配合されていても良い。

上記ゲル材料としては特に限定されず、例えば、水をゼラチン、ペクチン、寒天、カラギーナン、ジェランガム等の天然物由来のゲル化剤を用いてゲル化させた水系ゲル；水と、ポリビニルアルコール、Ｎ−イソプロピルアクリルアミド、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸ソーダ、ポリメタクリル酸、ヒドロキシメチルセルロース等の合成高分子との組み合わせからなる水系ゲル；１２−ヒドロキシステアリン酸や１，３：２，４−ビス−Ｏ−（フェニルメチレン）−Ｄ−グリシトール等のオイルゲル化剤により油性液体をゲル化させたオルガノゲル；イオン性液体とカーボンブラックとの混合物からなる不揮発性のゲル等を挙げることができる。

上記熱可塑性エラストマー材料としては特に限定されず、例えば、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系エラストマー、ニトリル系熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。

上記熱可塑性樹脂としては特に限定されず、例えば、ポリ塩化ビニル、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリルニトリル、ポリメチルメタアクリレート、スチレン・アクリルニトリル共重合体、アクリルニトリル・ブタジエン・スチレン三元共重合体、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、アクリル・塩化ビニルグラフト共重合体、エチレン・塩化ビニル共重合体、エチレン・ビニルアルコール、塩素化塩化ビニル等を挙げることができる。上記粘弾性材料は、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記粘弾性材料のなかでも、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下するという特性が良好に得られる点から、ポリウレタンエラストマー等の熱硬化性エラストマー、天然物由来のゲル化剤を用いてゲル化させた水系ゲルが好ましく、ポリウレタンエラストマーがより好ましい。上記天然物由来のゲル化剤としては、カラギーナンが好ましい。

上記ポリウレタンエラストマーとしては、ポリオールとポリイソシアナートとを反応させることにより得られるものを挙げることができ、例えば、ポリオールと、ポリイソシアナートとを反応させて得られたプレポリマーに対して、更に架橋剤を反応させる方法等によって得ることができる。

上記ポリオールとしては特に限定されず、例えば、ポリオキシテトラメチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプロピレングリコール、ポリブチレングリコール等のポリエーテルポリオール；ポリカーボネートジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレンアジペートエステル、ポリエチレンブチレンアジペートエステル、ポリブチレンアジペートエステル、カプロラクトンエステルジオール等のポリエステルポリオール等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、従来公知のものを使用することができ、例えば、脂肪族イソシアネート、脂環族イソシアネート、芳香族イソシアネート等を挙げることができる。上記脂肪族イソシアネートとしては、例えば、炭素数６〜１０の脂肪族ジイソシアネート等が挙げられる。具体例としては、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。また、ヘキサメチレンジイソシアネートやイソホロンジイソシアネートのイソシアヌレート体、ビウレット体、アダクト体の変性体等を挙げることができる。上記脂環族イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、４，４′−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート（ＮＢＤＩ）等の脂環族ジイソシアネート等を挙げることができる。上記芳香族イソシアネートとしては、例えば、トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、フェニレンジイソシアネート、４，４′−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）、カルボジイミド変性のＭＤＩ等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記架橋剤としては特に限定されず、例えば、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、トリメチロールプロパン、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール等の低分子ジオール；エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン等のジアミン等を挙げることができる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記ポリウレタンエラストマーのなかでも、ひまし油系ポリオールとポリイソシアネートとを反応させることにより得られるものが好ましい。これにより、磁場の印加前後において、材料の弾性率が低下するという特性を良好に得ることができる。

上記ひまし油系ポリオールは、ひまし油又はひまし油誘導体からなる広義のものを意味する。
上記ひまし油系ポリオールとしては、例えば、ひまし油、脱水ひまし油、これらの変性物；ひまし油脂肪酸であるリシノール酸と、低分子ポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールとのエステル交換又はエステル化により得られるポリオールを挙げることができる。

上記低分子ポリオールは、分子量６０〜５００のポリオールであることが好ましい。上記低分子ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、トリメチロールプロパン等を挙げることができる。上記ポリエーテルポリオールは、分子量５００〜３００００のポリエーテルポリオールであることが好ましい。上記ポリエーテルポリオールとしては、例えば、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等を挙げることができる。上記ポリエステルポリオールは、分子量５００〜３００００のポリエステルポリオールであることが好ましい。上記ポリエステルポリオールとしては、例えば、カルボン酸とポリオールとから得られる線状又は分岐状ポリエステル系ポリオール、カプロラクトンの開環重合により得られるポリカプロラクトン系ポリオール等を挙げることができる。

上記ひまし油系ポリオールとしては、他に、部分脱水ひまし油、部分アシル化ひまし油（部分アセチル化ひまし油等）、ひまし油のアルキレンオキシド付加物、ひまし油のエポキシ化物、ひまし油のハロゲン化物、ビスフェノール類アルキレンオキサイド付加物のひまし油脂肪酸モノ又はジエステル、ダイマー酸とひまし油系ポリオールとのエステル化物、重合ひまし油のエステル交換反応物とカプロラクトンとの反応物、ひまし油脂肪酸の２量体以上の縮合体又はその縮合体と多価アルコールとのエステル等も挙げることができる。また、水添ひまし油等のひまし油又はひまし油誘導体の水素添加物も用いることができる。

上記ポリイソシアネートとしては特に限定されず、例えば、上述したものと同様のものを使用することができる。
上記ひまし油系ポリオール及び上記ポリイソシアネートは、上記ひまし油系ポリオールのＯＨ基と上記ポリイソシアネートのＮＣＯ基の比（ＮＣＯ基／ＯＨ基、ＮＣＯ Ｉｎｄｅｘともいう。）は、０．６５〜１．３０の範囲で反応させたものが好ましい。この範囲にすることにより、ポリウレタンとして所定の機械的強度を確保できる。０．６５未満であると、過度の永久ひずみ、高粘着性、流動性が発現し、湿熱特性が著しく悪化するおそれがある。１．３０を超えると、遊離のイソシアネート基がウレタン結合の活性水素と反応してアロハネート結合を形成し、ポリウレタンエラストマーの柔軟性や粘着性、更には熱老化特性に悪影響を及ぼすおそれがある。

本発明において、上記ひまし油系ポリオール及び上記ポリイソシアネートの反応は、従来公知の方法を用いることができる。
上記ひまし油系ポリオールと上記ポリイソシアネートとの反応は、触媒の存在下で行ってもよい。上記触媒を用いることにより、ウレタン反応を制御することができる。上記触媒としては、１，２−ジメチルイミダゾール、トリエチレンジアミン等の第３級アミン等のアミン類；ジブチルスズジラウレート、ジオクチルスズジラウレート、ジブチルスズジオクトエート、２−エチルヘキサン酸スズ等のスズ化合物等の有機金属化合物；アルカリ金属水酸化物；脂肪酸塩；トリフェニルホスフィン等を挙げることができる。

本発明の磁気応答性材料は、磁性粒子同士の接触状態を阻害しない範囲内において、上記構成成分以外の成分（分散剤、防腐剤、酸化防止剤、老化防止剤、紫外線吸収剤、安定剤、粘度調整剤、補強充填材、増容材、軟化剤、粘着付与剤、スコーチ防止剤、加硫促進剤、滑剤、難燃剤、帯電防止剤、内部離型剤、変性剤、着色剤等の液体又は固体の材料）を含有するものであってもよい。

本発明の磁気応答性材料は、上記磁気応答性材料に対して磁場を印加して磁性粒子を磁化した場合、上記磁気応答性材料の印加前の弾性率Ｅ_１（ＭＰａ）と印加後の弾性率Ｅ_２（ＭＰａ）とが上記式（１）〔Ｅ_１−Ｅ_２＞０（ＭＰａ）〕で表される関係を満たすものであることが好ましい。この場合、上述した特性を良好に得ることができる。Ｅ_１−Ｅ_２≧１で表される関係を満たすことがより好ましく、Ｅ_１−Ｅ_２≧１０で表される関係を満たすことが特に好ましい。

磁場の印加前後の磁気応答性材料の弾性率は、室温（２５℃）下において、動的粘弾性測定を用いて圧縮モードで測定して得られた値である。なお、上記弾性率は、上記磁気応答性材料に磁場を印加していない状態で測定される。
使用する動的粘弾性測定は、「レオスペクトラ−ＤＶＥ−Ｖ４」（レオロジー社製）であり、測定条件は以下のとおりである。
（測定条件）
周波数：０．１〜１００Ｈｚ
動ひずみ：１×１０^−５〜９×１０^−３
初期ひずみ：３％

磁場の印加前後の磁気応答性材料の弾性率の測定において、磁場の印加は、磁気応答性材料（１０×１０×１０ｍｍの試料）を、磁束密度１Ｔの磁場中に３０秒間置くことによって行う。
使用する装置は、「電磁石ＴＭ−ＹＳＶ８１１０Ｃ−１５２ＳＤ」（玉川製作所社製）であり、テスラーメーターＴＭ−６０１（カネテック社製）を用いて磁場強度を測定した。

本発明の磁気応答性材料の製造方法としては特に限定されず、例えば、磁気応答性材料を構成する原料を従来公知の方法で混合、成形する（必要に応じて硬化する）ことによって製造することができる。

例えば、粘弾性材料として水を天然物由来のゲル化剤を用いてゲル化させた水系ゲルを使用する場合は、水に天然物由来のゲル化剤を添加し溶解させることによって得られた水溶液に、磁性粒子を添加し攪拌分散させ、更に得られた磁性粒子分散水溶液を型に流し込み、ゲル化させることによって製造することができる。また、粘弾性材料としてポリウレタンエラストマーを使用する場合は、ポリオールに磁性粒子（必要に応じて触媒も添加）を添加して混合分散させ、ここにポリイソシアネート添加し、攪拌混合した材料を、金型に流し込み、硬化、成形を行う（必要に応じて更に架橋させる）ことによって製造することができる。

本発明の磁気応答性材料は、非球状の磁性粒子及び粘弾性材料を含有するものであり、材料に磁場を印加して非球状の磁性粒子を磁化した場合、印加後の弾性率が印加前に比べて大きく低下するという性質を有している。従って、印加前後でほぼ同様の弾性率を示す従来から公知の材料とは全く異なる性質を有する材料である。また、磁場を印加し続けなくても、低下した弾性率を維持することができる。また、エネルギー消費量が小さく、安全なデバイスを構築することができ、更に、形状設計が容易で、耐久性にも優れている。

以下に本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また実施例中、「部」、「％」は特に断りのない限り「質量部」、「質量％」を意味する。

実施例１
カラギーナン粉末に純水を加えて１００℃で約１時間攪拌して３質量％カラギーナン水溶液を得た。ここに非球状の磁性粒子であるバリウムフェライトを試料（磁気応答性材料）全体に占めるバリウムフェライトの量が７５質量％となるように添加し、着磁しないように攪拌分散させた。このバリウムフェライト分散カラギーナン水溶液をガラス製の鋳型に流し込みゲル化させ、１０×１０×１０ｍｍの試料を得た。

実施例２
非球状の磁性粒子としてγ−酸化鉄を使用したこと以外は、実施例１と同様の方法で試料を作製した。

実施例３
ひまし油系ポリオールに非球状の磁性粒子であるバリウムフェライトと極微量の有機錫系ウレタン化触媒を添加し、着磁しないように機械式攪拌装置にて混合分散させた。ここに、ジイソシアネートとしてジフェニルメタンジイソシアネートをＮＣＯ ＩＮＤＥＸが１．０５となるように添加し機械式攪拌装置で攪拌混合した。この粘ちょう液体を、予め１４０℃に加熱しておいた金型に流し込み、同温度にて２時間型内硬化させた。この後、金型から成型された試料を取り出し、１００℃のオーブン中で１２時間後架橋させて１０×１０×１０ｍｍの試料を得た。なお、バリウムフェライトは試料全体に対する添加量が７５質量％となるようにした。

実施例４
非球状の磁性粒子としてストロンチウムフェライトを使用し、ストロンチウムフェライトの試料全体に対する添加量を４５質量％となるようにしたこと以外は、実施例３と同様の方法で試料を作製した。

比較例１
非球状の磁性粒子（バリウムフェライト）代わりに、真球状の磁性粒子であるカルボニル鉄粉を使用したこと以外は、実施例３と同様の方法で試料を作製した。

使用した市販品は、以下のとおりである。
カラギーナン粉末；「ＣＳ−５３０」（三栄源エフ・エフ・アイ社製）
ひまし油系ポリオール；「ＨＳ３Ｇ−５００Ｂ」（豊国製油社製）、水酸基価５４（ＫＯＨｍｇ／ｇ）
バリウムフェライト；ＢａＦｅ_１２Ｏ_１９（シグマアルドリッチジャパン社製）、一次粒子形状 板状、アスペクト比５、平均粒子径２μｍ
γ−酸化鉄；γ−Ｆｅ_２Ｏ_３（チタン工業社製）、一次粒子形状 針状、アスペクト比８、平均粒子径２．５μｍ
ストロンチウムフェライト；ＳｒＦｅ_１２Ｏ_１９（高純度化学研究所製）、一次粒子形状 塊状、アスペクト比２、平均粒子径０．５μｍ
カルボニル鉄粉；一次粒子形状 真球状、アスペクト比１．０５、平均粒子径３μｍ
なお、磁性粒子の一次粒子形状の観測方法、アスペクト比及び平均粒子径の測定方法は、上述したとおりである。

〔弾性率の測定〕
実施例、比較例で得られた試料の室温（２５℃）下における弾性率について、動的粘弾性測定装置を用い圧縮モードで測定した（磁場印加前）。次に、試料を磁束密度１Ｔの磁場中に３０秒間置いた。この後、再び弾性率を測定し（磁場印加後）、磁化前後での弾性率（ＭＰａ）の変化を評価した。なお、上述した装置、測定条件で測定した。結果を表１に示した。

非球状の磁性粒子を使用した実施例の磁気応答性材料は、磁化前後で弾性率が大きく低下していた。一方、真球状の磁性粒子を使用した比較例の材料は、磁化前後において弾性率の変化が見られなかった。従って、実施例の材料が比較例のものとは全く異なる性質を有するものであることが明らかとなった。

本発明の磁気応答性材料は、クラッチ、ダンパ、ショックアブソーバ、エンジンマウント等のエネルギー吸収・伝達デバイス、防振・免震装置、デジタルカメラ用の手振れ補正装置、スイッチ、センサ、アクチュエータ等に適用することができる。

Claims (3)

1. 非球状の磁性粒子及び粘弾性材料を含有することを特徴とする磁気応答性材料。
2. 磁気応答性材料に対して磁場を印加して磁性粒子を磁化した場合、磁気応答性材料の印加前の弾性率Ｅ_１（ＭＰａ）と印加後の弾性率Ｅ_２（ＭＰａ）とが下記式（１）；
   Ｅ_１−Ｅ_２＞０（ＭＰａ） （１）
   で表される関係を満たすものである請求項１記載の磁気応答性材料。
3. 粘弾性材料は、ポリウレタンエラストマーである請求項１又は２記載の磁気応答性材料。