JP2010053250A - Conductive polymer composite material and electric field responsive polymer membrane using the same - Google Patents

Conductive polymer composite material and electric field responsive polymer membrane using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive polymer composite material that has high conductivity in spite of retaining flexibility of polymer and excellent molding processability in a conductive polymer composite material for providing a polymer being an insulator with conductivity by mixing a polymer with a conductive filler. <P>SOLUTION: In the conductive polymer composite material obtained by mixing a polymer as a base material with a conductive filler, the amount of the conductive filler mixed is equal to or more than a critical volume fraction and vegetable carbon black is used in a part or all of the conductive filler. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、導電性を有するポリマー複合材料に関するものであって、さらに詳しくは、母材となるポリマーに配合する導電性フィラーを改良することによって得られた導電性、柔軟性に優れた導電性ポリマー複合材料に関するものである。   The present invention relates to a polymer composite material having conductivity, and more specifically, conductivity obtained by improving a conductive filler blended in a polymer as a base material, and conductivity excellent in flexibility. The present invention relates to a polymer composite material.

従来、絶縁体であるポリマーに導電性フィラーを配合し、導電性を付与することは古くから行われており、そのための各種の導電性フィラーが知られている(例えば、特許文献1参照)。   Conventionally, blending a conductive filler with a polymer that is an insulator to impart conductivity has been performed for a long time, and various conductive fillers for this purpose are known (for example, see Patent Document 1).

一般に知られている導電性フィラーとしては、(1)カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維等のグラファイト構造を有する炭素材料、(2)金属繊維、金属粉末、金属箔、金属片等の金属材料、(3)金属酸化物等の無機材料等が挙げられる。特に、少量の配合量で高い導電性を得るために、カーボンブラック又は中空炭素フィブリルの使用が進みつつある(例えば、特許文献2参照)。   Commonly known conductive fillers include (1) carbon materials having a graphite structure such as carbon black, graphite, carbon fiber, (2) metal materials such as metal fibers, metal powder, metal foil, metal pieces, ( 3) Examples include inorganic materials such as metal oxides. In particular, in order to obtain high conductivity with a small amount of blending, use of carbon black or hollow carbon fibrils is progressing (see, for example, Patent Document 2).

通常の導電性フィラーは、球状、片状、繊維状、樹枝状、角状、海綿状、不規則状、盤状、粒状、ぶどう状、涙滴状等があり、電気的な特性は、導電性フィラーの電気的特性に依存するが、導電性フィラーの形状や粉径、分散状態、表面処理等にも依存する(例えば、非特許文献1参照)。   Normal conductive fillers are spherical, flake, fibrous, dendritic, angular, spongy, irregular, disc-like, granular, grape-like, teardrop-like, etc. Depending on the electrical characteristics of the conductive filler, it also depends on the shape, powder diameter, dispersion state, surface treatment, and the like of the conductive filler (see, for example, Non-Patent Document 1).

絶縁体であるポリマーに、導電性を付与するために導電性フィラーを配合すると、図1に示すように、配合量の増加に対して、体積固有抵抗(Ω・m)が緩やかに減少するが、ある配合量で体積固有抵抗が絶縁領域から導電領域に劇的に減少し、ポリマーが絶縁体から導電体に転移するパーコレーションと呼ばれる現象が見られる。この現象は絶縁体のマトリックス内で導電性フィラーが、図2に示すように、3次元のネットワークを形成するためと説明されており、この時の配合量が「臨界体積分率」と呼ばれている。この臨界体積分率は、母材となるポリマーの種類及び導電性フィラーの種類に応じて、ほぼ決まった値をとる。   When a conductive filler is added to an insulating polymer in order to impart conductivity, the volume resistivity (Ω · m) gradually decreases as the compounding amount increases as shown in FIG. In a certain compounding amount, the volume resistivity is dramatically decreased from the insulating region to the conductive region, and a phenomenon called percolation in which the polymer is transferred from the insulator to the conductor is observed. This phenomenon is explained by the fact that the conductive filler forms a three-dimensional network in the insulator matrix as shown in FIG. 2, and the blending amount at this time is called “critical volume fraction”. ing. This critical volume fraction takes a substantially fixed value depending on the type of polymer as the base material and the type of conductive filler.

したがって、導電性ポリマーの体積固有抵抗を低い値にするためには、臨界体積分率よりも多くの導電性フィラーを配合する必要がある(例えば、特許文献3参照)。   Therefore, in order to make the volume resistivity of the conductive polymer low, it is necessary to blend more conductive filler than the critical volume fraction (see, for example, Patent Document 3).

また、粒状の導電性フィラーよりも繊維状の導電性フィラーを用いることにより、臨界体積分率を小さくすることができる。つまり、より少ない導電性フィラーの配合で、臨界体積分率を超えることになり、導電性を得ることができる。これは、図3に示すように、繊維状の導電性フィラーを用いた場合、粒状の導電性フィラーに比べて少ない配合量で3次元のネットワークを形成しやすいためである。さらに、繊維状の導電性フィラーを用いた場合、導電性ポリマーの引っ張り強度が強くなる傾向もある。   Moreover, a critical volume fraction can be made small by using a fibrous conductive filler rather than a granular conductive filler. That is, the critical volume fraction is exceeded with less conductive filler blending, and conductivity can be obtained. This is because, as shown in FIG. 3, when a fibrous conductive filler is used, it is easy to form a three-dimensional network with a smaller blending amount than the granular conductive filler. Furthermore, when a fibrous conductive filler is used, the tensile strength of the conductive polymer tends to increase.

さらに、本発明者らは、誘電体エラストマーを主要構成要素とする電場応答性高分子膜(Electroactive Polymer)を用いた発電に成功し(例えば、特許文献4参照)、その電極に導電性ポリマー複合材料を用いることが提案されている(例えば、非特許文献2参照)。
特開2007−92039号公報(第10−11頁) 特開2002−53747号公報(第3頁) 特開2007−234547号公報(第4−10頁) 特開2008−141840号公報 高野宏美編「最新導電材料技術大全集(上巻)」技術情報協会、2007年10月31日、p.149−195 高野宏美編「最新導電材料技術大全集(下巻)」技術情報協会、2007年10月31日、p.401−402
Furthermore, the present inventors succeeded in power generation using an electric field responsive polymer film (Electroactive Polymer) whose main component is a dielectric elastomer (see, for example, Patent Document 4), and a conductive polymer composite is used for the electrode. It has been proposed to use a material (see, for example, Non-Patent Document 2).
JP 2007-92039 A (page 10-11) JP 2002-53747 A (page 3) JP 2007-234547 A (page 4-10) JP 2008-141840 A Takano Hiromi edited by “Technical Information Association of the latest conductive material technology complete works (first volume)”, October 31, 2007, p. 149-195 Takano Hiromi edited by “Technology Information Society of the latest conductive materials technology complete works (second volume)”, October 31, 2007, p. 401-402

ところが、前述したように、導電性ポリマーの体積固有抵抗を下げるために、臨界体積分率より、多くの導電性フィラーを配合すると、図4に示すように、母材となるポリマーのマトリックス内における接合点が少なくなる。すなわち、母材となるポリマーのマトリックスが導電性フィラーにより分断される状態になるため、引っ張り強度や弾性等の特性を損なうという課題があった。   However, as described above, in order to lower the volume resistivity of the conductive polymer, when more conductive filler is blended than the critical volume fraction, as shown in FIG. There are fewer joint points. That is, since the matrix of the polymer used as a base material is divided by the conductive filler, there is a problem that characteristics such as tensile strength and elasticity are impaired.

また、導電性フィラーとポリマーとの複合材料によるモールド成形タイプの二次電池用電極や燃料電池用セパレータの検討も多くなされているが、高い導電性を発現させるために導電性フィラーの配合量を増やすと溶融流動性が低下し成形加工が困難となり、射出成形又は圧縮成形において成形材料が金型キャビティのすみずみまで行きわたらず、キャビティを完全に充填しきれない所謂ショートショットになりやすいという課題があった。   In addition, many studies have been conducted on molded-type secondary battery electrodes and fuel cell separators made of composite materials of conductive fillers and polymers. If it is increased, the melt fluidity will decrease and molding will become difficult, and the molding material will not go through the mold cavity in injection molding or compression molding, and it will be a short shot that can not fill the cavity completely. was there.

また、繊維状の導電性フィラーを用いた場合、その引っ張り強度は強くなる傾向があるものの、弾性は低下し、ポリマーの柔軟性が損なわれるという課題があった。   In addition, when a fibrous conductive filler is used, the tensile strength tends to increase, but there is a problem that the elasticity is lowered and the flexibility of the polymer is impaired.

さらに、電場応答性高分子膜の電極に導電性ポリマーを用いた場合、導電性ポリマーの弾性を電場応答性高分子膜の伸張・収縮に対応して柔軟に伸び縮みできるようにすると導電性が低下するため発電効率あるいは駆動効率が低下し、一方、導電性ポリマーの導電性を高めると弾性が低下するため電場応答性高分子膜の伸張・収縮に電極が対応できず耐久性が低下するという課題があった。   Furthermore, when a conductive polymer is used for the electrode of the electric field responsive polymer film, the conductivity can be improved if the elasticity of the conductive polymer can be flexibly expanded and contracted corresponding to the expansion / contraction of the electric field responsive polymer film. The power generation efficiency or drive efficiency is reduced due to the decrease, and on the other hand, when the conductivity of the conductive polymer is increased, the elasticity is lowered, so that the electrode cannot cope with the expansion / contraction of the electric field responsive polymer film and the durability is reduced. There was a problem.

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題、すなわち、本発明の第1の目的は、導電性フィラーをポリマーに配合することにより絶縁体であるポリマーに導電性を持たせる複合材料において、ポリマーが有する柔軟性を保ちながら高い導電性を有し、加えて、成形加工性にも優れた導電性ポリマー複合材料を提供することである。   Therefore, a technical problem to be solved by the present invention, that is, a first object of the present invention is to provide a composite material in which a conductive polymer is made conductive by blending a conductive filler with the polymer. It is to provide a conductive polymer composite material having high conductivity while maintaining flexibility, and also excellent in moldability.

さらに、本発明の第2の目的は、柔軟性を保ちながら高い導電性を有する導電性ポリマー複合材料を用いて、発電素子あるいはアクチュエータとして用いた場合に優れた発電効率あるいは駆動効率を実現するとともに、優れた耐久性を実現する電場応答性高分子膜を提供することである。   Furthermore, the second object of the present invention is to achieve excellent power generation efficiency or drive efficiency when used as a power generation element or actuator by using a conductive polymer composite material having high conductivity while maintaining flexibility. Another object of the present invention is to provide an electric field responsive polymer film that realizes excellent durability.

本発明者らは、前記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、導電性ポリマー複合材料の母材となるポリマーに配合する導電性フィラーとして植物系カーボンブラックを用いることが、前記課題の解決にきわめて効果的であることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成するに到った。   As a result of intensive research in order to solve the above problems, the present inventors use plant-based carbon black as a conductive filler to be blended with a polymer that is a base material of a conductive polymer composite material. The present inventors have found that the present invention is extremely effective for solving the problems, and have completed the present invention based on such knowledge.

すなわち、本請求項1に係る発明は、母材となるポリマーに導電性フィラーを配合した導電性ポリマー複合材料において、前記導電性フィラーの配合量が臨界体積分率以上であるとともに該導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いていることにより、前記課題を解決したものである。
なお、本発明における「植物系カーボンブラック」とは、植物又はその種子を原料とし、この繊維を耐炎化、すなわち、酸素がある雰囲気中において200〜300℃で一定時間加熱した後、炭素化、すなわち、酸素のない雰囲気中において1000℃以上で焼くことにより製造される炭素粉末で、原料の持つ空洞状構造又は繊維状構造を炭素化後も維持しているものを意味している。
That is, the invention according to claim 1 is a conductive polymer composite material in which a conductive filler is blended with a polymer as a base material, and the blending amount of the conductive filler is not less than a critical volume fraction and the conductive filler. By using plant-based carbon black for a part or all of the above, the above-mentioned problems are solved.
The “plant-based carbon black” in the present invention is a plant or its seed as a raw material, and this fiber is made flame resistant, that is, after being heated at 200 to 300 ° C. for a certain period of time in an atmosphere with oxygen, then carbonized, That is, the carbon powder produced by baking at 1000 ° C. or higher in an oxygen-free atmosphere means that the hollow structure or fibrous structure of the raw material is maintained after carbonization.

そして、本請求項2に係る発明は、請求項1に係る導電性ポリマー複合材料において、前記植物系カーボンブラックが空洞状構造を有し、該空洞状構造の内部に母材となるポリマーが入り込んでいることにより、前記課題をさらに解決したものである。   The invention according to claim 2 is the conductive polymer composite material according to claim 1, wherein the plant-based carbon black has a hollow structure, and a polymer serving as a base material enters the hollow structure. Therefore, the problem is further solved.

また、本請求項3に係る発明は、請求項1に係る導電性ポリマー複合材料において、前記植物系カーボンブラックが繊維状構造を有し、該繊維状構造に存在する隙間にポリマーが入り込んでいることにより、前記課題をさらに解決したものである。   The invention according to claim 3 is the conductive polymer composite material according to claim 1, wherein the plant-based carbon black has a fibrous structure, and a polymer enters a gap existing in the fibrous structure. Thus, the above-described problem is further solved.

また、本請求項4に係る発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに係る導電性ポリマー複合材料において、前記導電性フィラーの一部に金属性フィラー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、メソフェーズカーボン、コークス、天然黒鉛、人工黒鉛、気相法炭素繊維から選ばれる少なくとも1種の導電材料を含んでいることにより、前記課題をさらに解決したものである。   Further, the invention according to claim 4 is the conductive polymer composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein a part of the conductive filler is a metallic filler, ketjen black, carbon nanotube, mesophase. By including at least one conductive material selected from carbon, coke, natural graphite, artificial graphite, and vapor grown carbon fiber, the above-mentioned problems are further solved.

ここで、金属性フィラー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、メソフェーズカーボン、コークス、天然黒鉛、人工黒鉛、気相法炭素繊維は、いずれもポリマーの導電性を向上させる目的で配合される導電剤としての共通した性質を有する導電材料である。   Here, metallic filler, ketjen black, carbon nanotube, mesophase carbon, coke, natural graphite, artificial graphite, and vapor grown carbon fiber are all used as a conductive agent blended for the purpose of improving the conductivity of the polymer. It is a conductive material having common properties.

そして、本請求項5に係る電場応答性高分子膜は、請求項1乃至請求項4のいずれか記載の導電性ポリマー複合材料からなる電極が誘電体エラストマーを挟持していることにより、前記課題をさらに解決したものである。   The electric field responsive polymer film according to claim 5 is characterized in that the electrode made of the conductive polymer composite material according to any one of claims 1 to 4 sandwiches a dielectric elastomer. Is a further solution.

なお、本発明における「電場応答性高分子膜」とは、米国のカリフォルニア州に本拠を構えるSRIインターナショナルで開発された新素材であって、アクリル系樹脂やシリコーン系樹脂等からなる弾性を有する薄い高分子(誘電体エラストマー)を伸び縮み可能な柔軟な電極で挟んだ構造をしており、EPAM(イーパム:Electroactive Polymer Artificial Muscle)という商品名で市販されているものである。   The “electric field responsive polymer film” in the present invention is a new material developed by SRI International based in California, USA, and is a thin material having elasticity made of acrylic resin, silicone resin or the like. It has a structure in which a polymer (dielectric elastomer) is sandwiched between flexible electrodes that can be expanded and contracted, and is commercially available under the trade name EPAM (Electroactive Polymer Artificial Muscle).

ここで、この電場応答性高分子膜が、発電する原理の概要について、図5及び図6に基づき説明する。   Here, the outline of the principle that the electric field responsive polymer film generates electricity will be described with reference to FIGS.

電場応答性高分子膜1は、2つの柔軟な電極1b、1cに挟まれたアクリル系樹脂やシリコーン系樹脂等の高分子膜1aで構成されている。従来、多用されていたアクチュエーション(駆動)モードでは、図5に示すように電極間に電位差を与えると、静電力により高分子膜1aが厚さ方向に収縮し、その結果として、電場応答性高分子膜1が面方向に伸張し、アクチュエータとして機能する。   The electric field responsive polymer film 1 is composed of a polymer film 1a such as an acrylic resin or a silicone resin sandwiched between two flexible electrodes 1b and 1c. In the conventionally used actuation mode, when a potential difference is applied between the electrodes as shown in FIG. 5, the polymer film 1a contracts in the thickness direction due to electrostatic force, and as a result, the electric field response The polymer film 1 extends in the surface direction and functions as an actuator.

一方、発電モードでは、図6に示すようにアクチュエーション(駆動)モードと逆の動き、すなわち、電場応答性高分子膜1に波力、風力、水力や人的作用等の外部的圧力、伸張力を与えて、電場応答性高分子膜1を伸張させることにより発電する。   On the other hand, in the power generation mode, as shown in FIG. 6, the movement reverse to that of the actuation (drive) mode, that is, the external pressure or extension of the electric field responsive polymer film 1 such as wave force, wind force, hydraulic power or human action. Power is generated by extending the electric field responsive polymer film 1 by applying a force.

これらモードでは、電場応答性高分子膜1は、可変容量コンデンサーのように機能していると考えられる。電場応答性高分子膜1が何らかの力により伸張された際に発電の元となる微量の電荷を電場応答性高分子膜1に与える。この電荷は、電場応答性高分子膜1の高分子膜1aの表面上に現れる。そして、この膜が弛緩する際、電場応答性高分子膜1の弾性力が電場圧力に対抗して働き、その結果、電気エネルギーが増加する。ミクロ的には、高分子膜1aの弾性力により電荷を各電極1b、1cに向けて押し出し(収縮状態で高分子膜1aの厚さが増加)、また電極1b、1c上において各電荷間の距離が短くなる(収縮状態で平面領域が減少)。   In these modes, the electric field responsive polymer film 1 is considered to function like a variable capacitor. When the electric field responsive polymer film 1 is stretched by some force, a small amount of electric charge that is a source of power generation is given to the electric field responsive polymer film 1. This electric charge appears on the surface of the polymer film 1 a of the electric field responsive polymer film 1. When the film relaxes, the elastic force of the electric field responsive polymer film 1 works against the electric field pressure, and as a result, electric energy increases. Microscopically, charges are pushed toward the electrodes 1b and 1c by the elastic force of the polymer film 1a (the thickness of the polymer film 1a increases in the contracted state), and between the charges on the electrodes 1b and 1c. The distance becomes shorter (the plane area decreases in the contracted state).

このような電荷の変化が電圧差を増加させ、その結果、静電エネルギー量が増加し、電気エネルギーとして外部の負荷に供給可能になり、電場応答性高分子膜が発電素子として機能する。   Such a change in charge increases the voltage difference. As a result, the amount of electrostatic energy increases, and the electric energy can be supplied to an external load, and the electric field responsive polymer film functions as a power generation element.

本請求項1に係る発明によれば、母材となるポリマーに導電性フィラーを配合した導電性ポリマー複合材料において、導電性フィラーの配合量が臨界体積分率以上であるとともに導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いていることにより、植物又はその種子を原料として作られた植物系カーボンブラックは、植物又はその種子の空洞状構造あるいは繊維状構造を残したまま耐炎化、炭素化されるため、繊維状に絡み合った構造を有しており、その粒子間の結合は、従来の導電性フィラーと同様、粒子間の表面接触によるものの他に、その繊維が絡み合うことによっても行われ、それ故、粒子同士の接触面積が大きく体積固有抵抗を低くすることができるので、導電性ポリマー複合材料の導電性が飛躍的に向上させることができる。   According to the first aspect of the present invention, in the conductive polymer composite material in which the conductive polymer is blended with the polymer as the base material, the blending amount of the conductive filler is not less than the critical volume fraction and one of the conductive fillers. By using plant-based carbon black in part or all, plant-based carbon black made from plants or its seeds as a raw material has flame resistance while leaving the hollow structure or fibrous structure of the plant or its seeds. Since it is carbonized, it has a structure that is intertwined into fibers, and the bonds between the particles are not only due to surface contact between the particles, but also due to the intertwining of the fibers, as with conventional conductive fillers. Therefore, since the contact area between the particles is large and the volume resistivity can be lowered, the conductivity of the conductive polymer composite material can be greatly improved. Can.

そして、本請求項2に係る発明によれば、請求項1に係る導電性ポリマー複合材料において、植物系カーボンブラックが空洞状構造を有し、その空洞状構造の内部に母材となるポリマーが入り込んでいることにより、植物系カーボンブラックを高濃度に配合させてもポリマーの弾性を損なうことがなく、従来より、導電性フィラーの配合量を増やすことができるので、体積固有抵抗をさらに低くすることができるので、導電性ポリマー複合材料の導電性がさらに向上する。すなわち、導電性フィラー中の植物系カーボンブラックが有する空間の内部に母材となるポリマーが入り込むため、隣接した導電性フィラー同士の結合が表面接触によるものの他に、植物系カーボンブラックが有する空間に入り込んだポリマーによっても保たれることになる。そのため、導電性フィラーの配合量を従来より増加させても弾性を損なうことなく、成形加工性及び導電性を向上させることができる。   According to the invention of claim 2, in the conductive polymer composite material of claim 1, the plant-based carbon black has a hollow structure, and the polymer serving as a base material is inside the hollow structure. By being contained, even if plant-based carbon black is blended at a high concentration, the elasticity of the polymer is not impaired and the blending amount of the conductive filler can be increased as compared with the conventional, so that the volume resistivity is further lowered. Therefore, the conductivity of the conductive polymer composite material is further improved. That is, since the polymer used as a base material enters the space of the vegetable carbon black in the conductive filler, the bonding between adjacent conductive fillers is due to surface contact, and the space of the plant carbon black has It will be retained by the polymer that enters. Therefore, even if the blending amount of the conductive filler is increased as compared with the conventional one, the moldability and conductivity can be improved without impairing elasticity.

また、本請求項3に係る発明によれば、請求項1に係る導電性ポリマー複合材料において、植物系カーボンブラックが繊維状構造を有し、その繊維状構造に存在する隙間にポリマーが入り込んでいることにより、植物系カーボンブラック同士の繊維状構造の絡み合いと繊維状構造の隙間に入り込むポリマーとにより導電性フィラーのネットワークが保たれるため、引っ張り強度及び弾性を向上させることができる。   According to the invention of claim 3, in the conductive polymer composite material of claim 1, the plant carbon black has a fibrous structure, and the polymer enters a gap existing in the fibrous structure. As a result, the network of the conductive filler is maintained by the entanglement of the fibrous structures of the plant carbon blacks and the polymer entering the gaps of the fibrous structures, so that the tensile strength and elasticity can be improved.

さらに、本請求項4に係る発明によれば、請求項1乃至請求項3のいずれかに係る導電性ポリマー複合材料において、導電性フィラーの一部に金属性フィラー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、メソフェーズカーボン、コークス、天然黒鉛、人工黒鉛、気相法炭素繊維から選ばれる少なくとも1種の導電材料を含んでいることにより、植物系カーボンブラックの空洞状あるいは繊維状の構造の隙間に導電材料が入り込むため、導電材料の配合量を従来より増加させても引っ張り強度や弾性を損なうことなく、成形加工性及び導電性を向上させることができる。   Furthermore, according to the invention according to claim 4, in the conductive polymer composite material according to any one of claims 1 to 3, a part of the conductive filler is a metallic filler, ketjen black, a carbon nanotube, By containing at least one conductive material selected from mesophase carbon, coke, natural graphite, artificial graphite, and vapor grown carbon fiber, the conductive material can be provided in the gap between the hollow or fibrous structures of plant carbon black. Therefore, even if the blending amount of the conductive material is increased as compared with the conventional case, the moldability and conductivity can be improved without impairing the tensile strength and elasticity.

そして、本請求項5に係る電場応答性高分子膜によれば、請求項1乃至請求項4のいずれか記載の導電性ポリマー複合材料が電場応答性高分子膜の電極を形成することにより、電場応答性高分子膜の伸張・収縮に対応して柔軟に電極が追従するとともに電極の導電性が高いため、電場応答性高分子膜を発電素子あるいはアクチュエータとして用いた場合に、優れた発電効率あるいは駆動効率を実現するとともに、優れた耐久性を実現することができる。   And, according to the electric field responsive polymer film according to claim 5, the conductive polymer composite material according to any one of claims 1 to 4 forms an electrode of the electric field responsive polymer film, Excellent power generation efficiency when using an electric field responsive polymer film as a power generation element or actuator because the electrode flexibly follows the expansion and contraction of the electric field responsive polymer film and the electrode has high conductivity. Alternatively, it is possible to realize driving efficiency and excellent durability.

本発明の導電性ポリマー複合材料は、母材となるポリマーに導電性フィラーを配合し、その導電性フィラーの配合量が臨界体積分率以上であるとともに導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いることにより、ポリマーが有する柔軟性を保ちながら高い導電性を有するものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。   The conductive polymer composite material of the present invention contains a conductive filler in a polymer as a base material, and the amount of the conductive filler is greater than or equal to the critical volume fraction, and a part of or all of the conductive filler is plant-based. Any specific embodiment may be used as long as it has high conductivity while maintaining the flexibility of the polymer by using carbon black.

例えば、本発明の導電性ポリマー複合材料は、母材となるポリマーと導電性フィラーを主要成分としているが、製造上又は機能上等の必要性に応じて、離型剤、紫外線安定剤、増粘剤、バインダー等を添加成分として配合しても構わない。   For example, the conductive polymer composite material of the present invention comprises a polymer as a base material and a conductive filler as main components. However, a release agent, a UV stabilizer, You may mix | blend a viscosity agent, a binder, etc. as an additional component.

また、本発明の電場応答性高分子膜は、母材となるポリマーに導電性フィラーを配合し、その導電性フィラーの配合量が臨界体積分率以上であるとともに導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いた導電性ポリマー複合材料が電場応答性高分子膜の電極を形成することにより、この電場応答性高分子膜を発電素子あるいはアクチュエータとして用いた場合に優れた発電効率あるいは駆動効率を実現し、加えて優れた耐久性を実現するものであれば、その具体的な実施の態様は、如何なるものであっても何ら構わない。   Further, the electric field responsive polymer film of the present invention is obtained by blending a conductive filler with a polymer as a base material, and the blending amount of the conductive filler is not less than the critical volume fraction and part or all of the conductive filler. A conductive polymer composite material using plant-based carbon black forms an electrode of an electric field responsive polymer film, so that when this electric field responsive polymer film is used as a power generation element or an actuator, excellent power generation efficiency or Any specific embodiment may be used as long as it achieves driving efficiency and also realizes excellent durability.

例えば、本発明の電場応答性高分子膜は、発電素子として用いた場合に優れた発電効率及び耐久性を実現するものであるが、電場応答性高分子膜の伸張・収縮に対応して柔軟に電極が追従するとともに電極の導電性が高いため、駆動素子として用いた場合にも優れた駆動効率及び耐久性を実現することができる。   For example, the electric field responsive polymer film of the present invention achieves excellent power generation efficiency and durability when used as a power generation element, but is flexible in response to the expansion and contraction of the electric field responsive polymer film. Since the electrode follows and the conductivity of the electrode is high, excellent drive efficiency and durability can be realized even when used as a drive element.

以下、本発明の一実施形態である実施例1の導電性ポリマー複合材料について、図7及び図8を参照しつつ、さらに具体的に説明する。   Hereinafter, the conductive polymer composite material of Example 1 which is one embodiment of the present invention will be described more specifically with reference to FIGS. 7 and 8.

実施例1の導電性ポリマー複合材料は、母材となるポリマー80〜10体積%と導電性フィラー20〜90体積%からなる。具体的な導電性フィラーの配合量は、母材となるポリマーの種類及び導電性フィラーの種類に応じて、臨界体積分率以上となるように決定される。   The conductive polymer composite material of Example 1 is composed of 80 to 10% by volume of a polymer serving as a base material and 20 to 90% by volume of a conductive filler. The specific blending amount of the conductive filler is determined so as to be equal to or higher than the critical volume fraction according to the type of polymer serving as a base material and the type of conductive filler.

母材となるポリマーとしては、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を用いることができる。ここで熱硬化性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリスチレン(PS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合合成樹脂(ABS樹脂)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フッ素樹脂、ポリアセタール(POM)、ポリアミド系樹脂(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリカーボネート(PC)等が挙げられる。これらの中でも、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン等)、ポリスチレン(PS)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フッ素樹脂、ポリカーボネート(PC)が耐水性や耐熱性等の点から好ましく、1種または2種以上を混合したものでもよい。   As the polymer serving as the base material, a thermoplastic resin or a thermosetting resin can be used. Here, as the thermosetting resin, for example, polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), acrylonitrile butadiene styrene copolymer synthetic resin (ABS resin), acrylic resin (PMMA), polyimide (PI), polyetheretherketone (PEEK), fluororesin, polyacetal (POM), polyamide resin (PA), polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polycarbonate (PC) and the like. Among these, polyolefin (polyethylene, polypropylene, etc.), polystyrene (PS), acrylic resin (PMMA), polyimide (PI), polyether ether ketone (PEEK), fluororesin, polycarbonate (PC) are water resistant and heat resistant. From the point of view, one or a mixture of two or more may be used.

また、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、キシレン樹脂、グアナミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、アリルエステル樹脂、イミド樹脂、ウレタン樹脂等が挙げられる。これらの中でも、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、アリルエステル樹脂が耐熱性、難燃性、耐水性等の点から好ましく、1種または2種以上を混合したものでもよい。   Thermosetting resins include phenolic resin, unsaturated polyester, epoxy resin, vinyl ester resin, alkyd resin, acrylic resin, melamine resin, xylene resin, guanamine resin, diallyl phthalate resin, allyl ester resin, imide resin, urethane. Examples thereof include resins. Among these, phenol resins, unsaturated polyesters, epoxy resins, vinyl ester resins, and allyl ester resins are preferable from the viewpoint of heat resistance, flame retardancy, water resistance, and the like, or one or a mixture of two or more thereof may be used.

導電性フィラーとしては、鉄粉、アルミニウム粉、鉄繊維、片状アルミフレーク、片状亜鉛フレーク、ステンレス鋼ファイバー、銀フレーク等の金属性フィラー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、メソフェーズカーボン、コークス、天然黒鉛、人工黒鉛、気相法炭素繊維の中から選ばれる1種以上の導電材料を用いることができる。   Conductive fillers include iron powder, aluminum powder, iron fibers, flake aluminum flakes, flake zinc flakes, stainless steel fibers, silver flakes and other metallic fillers, ketjen black, carbon nanotubes, mesophase carbon, coke, natural One or more kinds of conductive materials selected from graphite, artificial graphite, and vapor grown carbon fiber can be used.

そして、本実施例においては、これらの導電性フィラーに、一定量の植物系カーボンブラックを配合させる。あるいは、これらの導電性フィラーに換えて導電性フィラーの全てを植物系カーボンブラックとしてもよい。   In this embodiment, a certain amount of plant carbon black is added to these conductive fillers. Alternatively, all of the conductive fillers may be plant-based carbon black instead of these conductive fillers.

本実施例で使用する植物系カーボンブラックとしては、樹木、籾殻、種子、果実の搾り粕等の植物由来の原料を耐炎化、すなわち、酸素がある雰囲気中において200〜300℃で一定時間加熱した後、炭素化、すなわち、酸素のない雰囲気中において1000℃以上で焼くことにより製造される炭素粉末が用いられる。   As plant-based carbon black used in this example, plant-derived raw materials such as trees, rice husks, seeds, and fruit squeezed straw were made flame resistant, that is, heated at 200 to 300 ° C. for a certain time in an atmosphere with oxygen. Thereafter, carbonization, that is, carbon powder produced by baking at 1000 ° C. or higher in an oxygen-free atmosphere is used.

このような植物系カーボンブラックは、原料の持つ空洞状構造あるいは繊維状構造を炭素化後も維持している。そのため、例えば、植物の種子を原料として得られた空洞状構造を有する植物系カーボンブラックを用いた場合、図7に示すように、植物系カーボンブラックの空洞状構造の内部に母材となるポリマーが入り込んで、隣接した植物系カーボンブラック同士の結合が表面接触によるものの他に、植物系カーボンブラックが有する空間に入り込んだポリマーによっても保たれることになる。そのため、植物系カーボンブラックーの配合量を増加させても弾性を損なうことなく、成形加工性及び導電性を向上させることができる。   Such plant carbon black maintains the hollow structure or fibrous structure of the raw material even after carbonization. Therefore, for example, when a plant carbon black having a hollow structure obtained using plant seeds as a raw material is used, as shown in FIG. 7, a polymer serving as a base material inside the hollow structure of the plant carbon black In addition to the surface contact between the adjacent plant-based carbon blacks, the bonds between the adjacent plant-based carbon blacks are maintained by the polymer that has entered the space of the plant-based carbon black. Therefore, even if the amount of plant carbon black is increased, the moldability and conductivity can be improved without impairing elasticity.

また、例えば、樹木を原料として得られた繊維状構造を有する植物系カーボンブラックを用いた場合、図8に示すように、繊維状構造に存在する隙間にポリマーが入り込んで、植物系カーボンブラック同士の繊維状構造の絡み合いと繊維状構造の隙間に入り込むポリマーとにより導電性フィラーのネットワークが保たれるため、引っ張り強度及び弾性を向上させることができる。   Further, for example, when a plant-based carbon black having a fibrous structure obtained using a tree as a raw material is used, as shown in FIG. 8, the polymer enters a gap existing in the fibrous structure, Since the network of the conductive filler is maintained by the entanglement of the fibrous structure and the polymer that enters the gap between the fibrous structures, the tensile strength and elasticity can be improved.

本実施例の導電性ポリマー複合材料は、前記各成分を、例えば、ロール、押出機、ニーダー、バンバリーミキサー、プラネタリーミキサー、ヘンシェルミキサー等の樹脂分野で一般に用いられている混合機、混練機を使用し、均一に混合させて得ることができる。   The conductive polymer composite material of this example is obtained by mixing the above-mentioned components with, for example, a mixer or a kneader generally used in the resin field such as a roll, an extruder, a kneader, a Banbury mixer, a planetary mixer, and a Henschel mixer. It can be used and mixed uniformly.

本実施例の導電性ポリマー複合材料を二次電池の電極や電場応答性高分子膜の電極に使用するような板状や膜状の成形体にする方法は、特に制限されるものはないが、例えば、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、注型法、射出圧縮成形法を好適に用いることができる。   There is no particular limitation on the method for forming the conductive polymer composite material of the present embodiment into a plate-like or film-like molded body used for an electrode of a secondary battery or an electrode of an electric field responsive polymer film. For example, a compression molding method, a transfer molding method, an injection molding method, a casting method, and an injection compression molding method can be suitably used.

寸法精度の良い板状や膜状の成形体を得るためには、まず、押出機、ロール、カレンダー等を用いて所定の厚み、幅の板や膜に成形した後、再度、ロールやカレンダーで圧延することが好ましい。また、成形体中のボイドやエアーをなくすためには、真空状態で押出成形することが好ましい。   In order to obtain a plate-like or film-like molded article with good dimensional accuracy, first, it is formed into a plate or film with a predetermined thickness and width using an extruder, roll, calender, etc., and then again with a roll or calender. It is preferable to roll. Moreover, in order to eliminate voids and air in the molded body, it is preferable to perform extrusion molding in a vacuum state.

以上のように、実施例1の導電性ポリマー複合材料は、導電性フィラーが有する空間に母材となるポリマーが入り込むため、隣接した導電性フィラー同士の接合が空間に入り込んだポリマーによっても保たれることになる。このため、導電性フィラーの混入量を従来より増加させても弾性を損なうことがなく、導電性を向上させることができ、その効果は甚大である。   As described above, in the conductive polymer composite material of Example 1, the polymer serving as the base material enters the space of the conductive filler, so that the bonding between the adjacent conductive fillers is also maintained by the polymer that has entered the space. Will be. For this reason, even if the mixing amount of the conductive filler is increased as compared with the prior art, the elasticity can be improved without impairing the elasticity, and the effect is enormous.

次に、本発明の別の実施形態である実施例2の電場応答性高分子膜について説明する。電場応答性高分子膜及びそれを用いた具体的な発電方法は、既に、前述の特許文献1において説明しているので、割愛する。   Next, the electric field responsive polymer film of Example 2 which is another embodiment of the present invention will be described. The electric field responsive polymer film and a specific power generation method using the same have already been described in the above-mentioned Patent Document 1, and will be omitted.

電場応答性高分子膜の電極材料は、ポリマーやシリコンオイル等に導電性フィラーを配合したものが用いられている。この電極材料に実施例1で説明した導電性ポリマー複合材料を用いることにより、電極の体積固有抵抗を低くすることができる。その結果、電極で生じるロスを減少させることができる。また、電場応答性高分子膜は、動作時に電極が伸張・収縮するため、この電極として弾性を損なうことなく高い導電性を有する実施例1で説明した導電性ポリマー複合材料を用いることにより、アクチュエータ動作の場合、動作効率を改善することになり、発電動作の場合は、発電効率を向上させることができる。   As the electrode material for the electric field responsive polymer film, a material in which a conductive filler is blended with polymer, silicon oil or the like is used. By using the conductive polymer composite material described in Example 1 for this electrode material, the volume specific resistance of the electrode can be lowered. As a result, it is possible to reduce the loss generated in the electrode. In addition, since the electrode expands and contracts during operation in the electric field responsive polymer film, the conductive polymer composite material described in the first embodiment having high conductivity without impairing elasticity is used as the electrode. In the case of operation, the operation efficiency is improved, and in the case of power generation operation, the power generation efficiency can be improved.

さらに、実施例1で説明したように、導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いた導電性ポリマーは、弾性を損なうことなく、金属性フィラー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ等の配合量を増加させることが可能で、導電性をさらに向上させることができる。したがって、導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いた導電性ポリマーは、電場応答性高分子膜を用いたアクチュエータや発電装置の実用化のためのブレークスルーとなるものであり、その効果は甚大である。   Furthermore, as described in Example 1, the conductive polymer using plant-based carbon black as a part or all of the conductive filler can be used for metallic fillers, ketjen black, carbon nanotubes and the like without losing elasticity. The blending amount can be increased, and the conductivity can be further improved. Therefore, the conductive polymer using plant-based carbon black for part or all of the conductive filler is a breakthrough for the practical use of actuators and power generation devices using an electric field responsive polymer film, The effect is enormous.

さらに、本発明の別の適用例について説明する。実施例1として説明した導電性ポリマー複合材料の特性は、イオン導電性高分子・貴金属接合体(Ionic Polymer−Metal Composite:IPMC)やポリピロール(導電性高分子)を用いたアクチュエータ等、柔軟な電極を有するソフトアクチュエータ(Electroactive polymer:EAP)に対しても同様に適用できる。   Furthermore, another application example of the present invention will be described. The characteristics of the conductive polymer composite material described as Example 1 are flexible electrodes such as an ion conductive polymer / metal composite (IPMC) or an actuator using polypyrrole (conductive polymer). The present invention can also be applied to a soft actuator (EAP) having the same.

例えば、図9に示すように、導電性高分子であるポリピロールに植物系カーボンブラックを混練させるとともに、電解液を浸み込ませることにより、この種のソフトアクチュエータ(Electroactive polymer:EAP)を簡単に製造できるとともにアクチュエータの動作効率を改善させることができる。また発電素子として用いた場合、発電効率も向上させることができる。   For example, as shown in FIG. 9, plant-type carbon black is kneaded into polypyrrole, which is a conductive polymer, and this type of soft actuator (EAP) can be easily obtained by impregnating an electrolyte. It can be manufactured and the operating efficiency of the actuator can be improved. When used as a power generation element, power generation efficiency can also be improved.

ここで、図9に示したソフトアクチュエータ(Electroactive polymer:EAP)の動作原理を概説する。導電性高分子であるポリピロールと白金などからなる対極とを電解液中に浸して、ポリピロールと対極間に電圧の印加と極性の入れ替えを行うことにより、ポリピロールの高分子鎖のコンフォメーション変化及びドーパントイオン(マイナスイオン)のポリピロールへの出入り(ドーピング/アンドーピング)によりポリピロールが伸縮する。すなわち、図9に示すように、ポリピロール側をプラスにするとポリピロール中にマイナスイオンが取り込まれてポリピロールが膨潤する。反対に、ポリピロール側をマイナスにするとポリピロール中に取り込まれたマイナスイオンが電解液中に放出されてポリピロールが収縮する。   Here, the operation principle of the soft actuator (EAP) shown in FIG. 9 will be outlined. Polypyrrole, which is a conductive polymer, and a counter electrode made of platinum or the like are immersed in an electrolyte, and voltage change and polarity switching are performed between the polypyrrole and the counter electrode, thereby changing the conformation of the polymer chain of polypyrrole and the dopant. The polypyrrole expands and contracts when ions (negative ions) enter and exit the polypyrrole (doping / undoping). That is, as shown in FIG. 9, when the polypyrrole side is made positive, negative ions are taken into the polypyrrole and the polypyrrole swells. On the contrary, when the polypyrrole side is made negative, the negative ions taken into the polypyrrole are released into the electrolytic solution and the polypyrrole contracts.

そして、母材となるポリマーであるポリピロール中に植物系カーボンブラックを配合させることにより、植物系カーボンブラックの空洞状構造内あるいは繊維状構造内の空間に電解液が浸み込むことにより、簡単にアクチュエータを作ることができる。また、電解液とポリピロールとの接触面積が増えることで、アクチュエータの動作効率が改善され、また、発電素子として用いた場合、発電効率が改善される。   And, by blending plant-based carbon black into polypyrrole, which is the polymer used as the base material, the electrolyte can easily penetrate into the hollow structure or fibrous structure of the plant-based carbon black. Actuators can be made. Further, the contact area between the electrolytic solution and polypyrrole is increased, so that the operation efficiency of the actuator is improved, and when used as a power generation element, the power generation efficiency is improved.

本発明の導電性ポリマー複合材料は、導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いることによって、カーボンナノチューブのような高価な導電剤を用いることなく導電性ポリマーの導電性を改善し、しかも、植物系カーボンブラックは、空洞状構造あるいは繊維状構造を有しているため、母材となるポリマーに分散させやすく、導電性ポリマーの柔軟性・成型加工性をも改善するので、有機ELディスプレイ等の各種電子機器の電極への応用、デンドライド現象(金属イオンの樹枝状の析出)を防止し、安全に大電流を流すことが要求されるリチウムイオン電池等の二次電池への応用、電極の表面積を大きくすることが要求される電気二重層コンデンサの電極への応用、導電性を向上させ内部抵抗を低くすることにより周波数特性の改善を図る目的における電解コンデンサの電解液の代替としての応用、帯電防止、導電性、電波吸収効率等の性能を向上させることが要求される導電性塗料への応用、量産性、コスト低減が要求される燃料電池の電極への応用等、その産業上の利用可能性はきわめて高い。   The conductive polymer composite material of the present invention improves the conductivity of the conductive polymer without using an expensive conductive agent such as carbon nanotubes by using plant-based carbon black in part or all of the conductive filler. Moreover, since plant carbon black has a hollow structure or a fibrous structure, it is easy to disperse in the polymer used as a base material, and also improves the flexibility and molding processability of the conductive polymer. Application to electrodes of various electronic devices such as EL displays, application to secondary batteries such as lithium ion batteries that are required to prevent dendritic phenomenon (dendritic deposition of metal ions) and to safely pass a large current Application of the electric double layer capacitor, which requires increasing the surface area of the electrode, to improve the conductivity and lower the internal resistance Application of electrolytic capacitors as an alternative to electrolytic solutions for the purpose of improving numerical characteristics, application to conductive paints that require improved performance such as antistatic, electrical conductivity, radio wave absorption efficiency, mass productivity, cost Its industrial applicability is extremely high, such as application to fuel cell electrodes that require reduction.

また、本発明の電場応答性高分子膜は、簡単な構成で、軽量で、メンテナンスもほとんど必要なく、動作時に機械音がほとんどしないという特性を活かして、様々な条件下及び分野で利用可能である発電装置やアクチュエータを提供するものである。例えば、発電装置としては、波力、水力、風力等の緩やかな動きによる発電、タイヤ空気圧センサの電源装置、樹木の幹や枝の揺れを利用した発電、排ガス等の気体圧力を用いた発電、排水等の水圧を用いた発電、乗り物が走行する時に生じる振動や衝撃による発電、非常用電源として人力による発電、トンネル内等の狭い空間で生じる圧力変化による発電等、また、アクチュエータとしては、既存のモータ、ソレノイド等の代替、介護機器、リハビリ機器、ロボット、医療手術デバイス等、その産業上の利用可能性は、きわめて高い。   In addition, the electric field responsive polymer membrane of the present invention can be used in various conditions and fields by taking advantage of its simple structure, light weight, little maintenance, and almost no mechanical noise during operation. A power generation device and an actuator are provided. For example, as a power generation device, power generation by slow movement of wave power, hydropower, wind power, etc., power supply device of tire pressure sensor, power generation using swing of tree trunk or branch, power generation using gas pressure such as exhaust gas, Power generation using water pressure such as drainage, power generation due to vibration and impact generated when the vehicle travels, human power generation as an emergency power source, power generation due to pressure changes generated in narrow spaces such as tunnels, etc., and existing actuators The industrial applicability of such devices as motors, solenoids, nursing care devices, rehabilitation devices, robots, medical surgical devices, etc. is extremely high.

導電性ポリマー複合材料のパーコレーション現象を説明する図。The figure explaining the percolation phenomenon of a conductive polymer composite material. 粒状の導電性フィラーを配合した導電性ポリマー複合材料の3次元ネットワークを説明する概念図。The conceptual diagram explaining the three-dimensional network of the conductive polymer composite material which mix | blended the granular conductive filler. 繊維状の導電性フィラーを配合した導電性ポリマー複合材料の3次元ネットワークを説明する概念図。The conceptual diagram explaining the three-dimensional network of the conductive polymer composite material which mix | blended the fibrous conductive filler. 多量の導電性フィラーを配合した従来の導電性ポリマー複合材料の3次元ネットワークを説明する概念図。The conceptual diagram explaining the three-dimensional network of the conventional conductive polymer composite material which mix | blended a lot of conductive fillers. 電場応答性高分子膜の駆動モードの動作原理を説明する図。The figure explaining the operation principle of the drive mode of an electric field responsive polymer film. 電場応答性高分子膜の発電モードの動作原理を説明する図。The figure explaining the operation principle of the electric power generation mode of an electric field responsive polymer film. 実施例1の空洞状構造を有する植物系カーボンブラックを配合した導電性ポリマー複合材料の3次元ネットワークを説明する概念図。The conceptual diagram explaining the three-dimensional network of the conductive polymer composite material which mix | blended the plant-type carbon black which has a hollow structure of Example 1. FIG. 実施例1の繊維状構造を有する植物系カーボンブラックを配合した導電性ポリマー複合材料の3次元ネットワークを説明する概念図。The conceptual diagram explaining the three-dimensional network of the conductive polymer composite material which mix | blended the plant-type carbon black which has a fibrous structure of Example 1. FIG. 実施例3の導電性高分子を用いたアクチュエータの概念図。The conceptual diagram of the actuator using the conductive polymer of Example 3. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 ・・・ 電場応答性高分子膜(EPAM)
1a ・・・(電場応答性高分子膜の)高分子膜
1b、1c ・・・(電場応答性高分子膜の)電極
1 ... Electric field responsive polymer membrane (EPAM)
1a: polymer film 1b (of electric field responsive polymer film), 1c: electrode (of electric field responsive polymer film)

Claims (5)

母材となるポリマーに導電性フィラーを配合した導電性ポリマー複合材料において、
前記導電性フィラーの配合量が臨界体積分率以上であるとともに該導電性フィラーの一部又は全てに植物系カーボンブラックを用いていることを特徴とする導電性ポリマー複合材料。
In a conductive polymer composite material in which a conductive filler is blended with a polymer as a base material,
A conductive polymer composite material characterized in that the compounding amount of the conductive filler is not less than a critical volume fraction and plant carbon black is used for a part or all of the conductive filler.
前記植物系カーボンブラックが空洞状構造を有し、該空洞状構造の内部に母材となるポリマーが入り込んでいることを特徴とする請求項1記載の導電性ポリマー複合材料。   2. The conductive polymer composite material according to claim 1, wherein the plant-based carbon black has a hollow structure, and a polymer serving as a base material enters the hollow structure. 前記植物系カーボンブラックが繊維状構造を有し、該繊維状構造に存在する隙間にポリマーが入り込んでいることを特徴とする請求項1記載の導電性ポリマー複合材料。   2. The conductive polymer composite material according to claim 1, wherein the plant-based carbon black has a fibrous structure, and a polymer enters a gap existing in the fibrous structure. 前記導電性フィラーの一部に金属性フィラー、ケッチェンブラック、カーボンナノチューブ、メソフェーズカーボン、コークス、天然黒鉛、人工黒鉛、気相法炭素繊維から選ばれる少なくとも1種の導電材料を含んでいることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか記載の導電性ポリマー複合材料。   Part of the conductive filler contains at least one conductive material selected from metallic filler, ketjen black, carbon nanotube, mesophase carbon, coke, natural graphite, artificial graphite, and vapor grown carbon fiber. The conductive polymer composite material according to any one of claims 1 to 3, wherein 請求項1乃至請求項4のいずれか記載の導電性ポリマー複合材料からなる電極が誘電体エラストマーを挟持していることを特徴とする電場応答性高分子膜。
5. An electric field-responsive polymer film, wherein an electrode made of the conductive polymer composite material according to claim 1 sandwiches a dielectric elastomer.
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