JP2017181367A

JP2017181367A - 導電積層体

Info

Publication number: JP2017181367A
Application number: JP2016070881A
Authority: JP
Inventors: 大井　亮; Akira Oi; 亮大井
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2016-03-31
Filing date: 2016-03-31
Publication date: 2017-10-05

Abstract

【課題】２層カーボンナノチューブを含む導電層を基材上に有する、電極反応性が高く、高い導電性を有する導電積層体を提供する。
【解決手段】２層カーボンナノチューブの分散性を向上させるため、イオン性高分子材料であるカルボキシメチルセルロースを分散剤として用いる。得られた分散液を、基材に塗布後乾燥することにより、導電積層体を得る。この導電積層体は、例えば酸化還元酵素を用いたバイオセンサーの電極として用いると高い感度が得られる。
【選択図】なし

Description

本発明は、カーボンナノチューブを含む導電層を基材上に有する導電積層体に関する。

カーボンナノチューブは高導電性、耐熱性、軽量性、低熱膨張性、高熱伝導性、化学的安定性、高強度／高弾性率、など多くの優れた特性を有する炭素材料として知られており、基板上に形成させてカーボンナノチューブ導電積層体とすることで、電極式センサーや、タッチパネル、トランジスタ、キャパシタ、電池電極、放熱材、触媒などの多岐にわたる用途への利用可能性が期待されている。

また、生体試料などに存在する特定成分を、試料の希釈および攪拌などを行うことなく簡易に定量しうるバイオセンサーが提案されている。その一例として、特許文献１には、絶縁性基板上にスクリーン印刷などの方法によって電極系を形成し、この電極上に酸化還元酵素および電子メディエーターを含有する反応層を形成したバイオセンサーが開示されている。

このバイオセンサーは、以下のようにして試料中の基質濃度を定量する。まず、試料液をバイオセンサーの反応層上に滴下することにより、反応層が溶解し、試料液中の基質と反応層の酸化還元酵素との間で酵素反応が進行する。この酵素反応に伴い、メディエーターが還元される。一定時間後、センサーの電極に電圧を印加して、この還元されたメディエーターを電気化学的に酸化し、このとき得られる酸化電流値を測定する。この電流値は、基質濃度に直接比例するので、試料液中の基質濃度を定量することができる。このようなバイオセンサーはすでに血液中のグルコース濃度を測定するセンサーとして実用化されている。

カーボンナノチューブを用いたバイオセンサーとしては、白金金属上にカーボンナノチューブを担持した電極系（特許文献２）、金属粒子をカーボンナノチューブに混合させた系（特許文献３）が挙げられている。また、カーボンナノチューブと“テフロン”（登録商標）のコンポジット、ミネラルオイル中でのカーボンナノチューブペースト、白金ナノ粒子を担持したカーボンナノチューブを電極へと応用したものが報告されている
（非特許文献１〜３）。

特開平３−２０２７６４号公報特開２００６−２９２４９５号公報特開２０１４−２１５１５０号公報

アナリティカルケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ）２００３年、第７５巻、ｐ．２０７５− エレクトリカルケミストリー（Ｅｌｅｃ．Ｃｈｅｍ）２００３年、第５巻、ｐ．６８９− アナリティカルケミストリー（Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ）２００４年、第７９巻、ｐ．１０８３−

しかし、特許文献２、３はカーボンナノチューブを白金電極上に担持したり、金属粒子を混合させたりすることで、高い電極反応性を得ている。これら方法は、白金等の金属を必要とし、高コストである。また、非特許文献１〜３では、カーボンナノチューブを用いない場合よりもバイオセンサーの感度を向上できると報告されているが、いずれもカーボンナノチューブの分散性を向上した報告はなく、感度としても実用化されているバイオセンサーに比べて著しく低いものであった。すでに実用化されている測定精度がよいバイオセンサーの電極としては金などの貴金属が用いられている。

本発明は、かかる課題を解決する為に、次のような特徴を有する。すなわち、
（１）基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電積層体であって、以下の式（１）で表される前記導電層の反射率が０．１０〜０．８０の範囲であり、
５ｍｍｏｌ／ｌ濃度でフェロシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌ濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬し、導電層上の電位を５０ｍＶ/ｓで掃引した際に、酸化ピーク電位Ｖが銀/塩化銀電極基準で０．２Ｖ以上０．４Ｖ以下の範囲に存在し、かつ酸化ピーク電流密度Ｉ_１が０．５０ｍＡ/ｃｍ^２以上であることを特徴とする導電積層体。
導電層の反射率＝導電層の拡散反射率/基材の拡散反射率・・・式（１）
（２）５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェリシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬させた際の銀/塩化銀電極基準で自然電位における電荷移動抵抗が０．２Ωｃｍ^２〜５０Ωｃｍ^２であることを特徴とする（１）に記載の導電積層体。
（３）５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェリシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬させた際の銀/塩化銀電極基準で自然電位における単位面積あたりの電気二重層容量が２．０×１０^-５Ｆ/ｃｍ^２〜５．０×１０^-４Ｆ/ｃｍ^２であることを特徴とする（１）または（２）に記載の導電積層体。
（４）前記カーボンナノチューブが２層カーボンナノチューブであることを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の導電積層体。
（５）前記カーボンナノチューブを含む導電層中にカーボンナノチューブの分散剤が含まれていることを特徴とする（１）〜（４）いずれかに記載の導電積層体。
（６）前記カーボンナノチューブを含む導電層におけるカーボンナノチューブの分散剤の質量とカーボンナノチューブとの質量比（カーボンナノチューブの分散剤の質量／カーボンナノチューブの質量）が１．０〜３．０の範囲であることを特徴とする（５）に記載の導電積層体。
（７）前記カーボンナノチューブの分散剤がイオン性高分子材料であることを特徴とする（５）または（６）に記載の導電積層体。
（８）前記イオン性高分子材料がカルボキシメチルセルロースを含む物質であることを特徴とする（７）に記載の導電積層体。
（９）（１）〜（８）いずれかに記載の導電積層体を用いたことを特徴とする電気化学デバイス。
（１０）（１）〜（８）いずれかに記載の導電積層体を用いたことを特徴とする血糖値センサー。

本発明によれば、電極反応性が高くかつ、高い導電性を有する導電積層体を提供することができる。

血糖値センサ配線の概念図である。カーボン欠陥の概念図である。２層カーボンナノチューブの概念図である。サイクリックボルタンメトリーの例である。コールコールプロットの例である。等価回路の例である。

以下、導電積層体の実施形態を説明する。

［基材］
本発明に用いる基材は、低コストで大量生産を行う目的を達成するためには、高分子化合物であることが好ましいが、特に限定するものではなく、ガラス、石英、サファイア、シリコン、金属等幅広い範囲から選ぶことができる。高分子化合物としては、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステルアミド、ポリエーテル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ−ρ−フェニレンスルファイド、ポリエーテルエステル、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ（メタ）アクリル酸エステル、アセテート系、ポリ乳酸系、フッ素系、シリコーン系等が挙げられる。また、これらの共重合体やブレンド物、さらに架橋した化合物を用いることができる。

さらに上記高分子化合物の中でも、ポリエステル、ポリイミド、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリ−ρ−フェニレンスルファイド、ポリ（メタ）アクリル酸エステルなどからなるものが好ましく、作業性や、経済性などを総合的に勘案すると、ポリエステル、中でもポリエチレンテレフタレートよりなる合成樹脂が好ましく用いられる。また、これらの基材に、発明の趣旨を損ねない範囲で、ＵＶオゾン処理などの各種前処理やアンダーコート層の積層などがなされていてもよい。

なお、基材がフィルムであればフレキシブルな導電積層体を得ることができ、電子機器の曲面部分に使用できたり、屈曲が必要な電子部品に使用したりすることができるため好ましい。さらに、ロール状に巻かれたフィルムを用いると、ロールツーロールで連続的に本発明の導電積層体を生産することにつながり、コスト面でメリットがあるため好ましい。特に、フィルムとしてポリエステルフィルムを用いることが好ましい。

また、血糖値センサーとして用いる場合は、血液の視認性を良くするため、基材として白色のものが用いられることが好ましい。白色というのは、ＪＩＳＬ１０１５（２０１０）で定められた、ハンター法によって測定される白色度によって規定され、少なくとも７０％以上、好ましくは９０％以上の値を示す色を指す。基材の厚みは、ハンドリングの観点やフレキシブル性の観点から１μｍ〜５００μｍの範囲が好ましく、３０μｍ〜３００μｍの範囲がより好ましく、５０μｍ〜２５０μｍの範囲がさらに好ましい。

［表面親水化処理］
本発明においては、後で述べるように水系アンダーコート液を基材上に塗工することが好ましい。水系アンダーコート液の基材上への塗布性（はじきなく塗工する）を向上させるため、表面親水化方法としてコロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理などの物理処理、酸処理やアルカリ処理などの化学的処理を実施することが好ましい。この中でもコロナ処理、プラズマ処理が好ましい。これらの処理により、例えば基材表面水接触角を５°以上５５°以下にすることができ、水系アンダーコート液を基材に効率良く塗布することが可能となるため好ましい。

［アンダーコート層］
カーボンナノチューブ水分散液の基材上への塗布性向上、およびカーボンナノチューブを含む導電層と基材の密着性を向上させるため、前記基材上にアンダーコート層を設けることが好ましい。また、アンダーコート層は有機バインダーを含むことが好ましい。アンダーコート層の詳細を以下に説明する。

（１）アンダーコート層のぬれ張力、厚み、粗さ
アンダーコート層はＩＳＯ８２９６（２００３）で規定されている、ぬれ張力が７６ｍＮ／ｍ以上１０５ｍＮ／ｍ以下であることが好ましい。ぬれ張力を７６ｍＮ／ｍ以上とすることで、アンダーコート層上にカーボンナノチューブ分散液を塗布した際に、塗布はじきを生じにくくし、カーボンナノチューブ分散液を均一に塗布することが可能となるため好ましい。またアンダーコート層のぬれ張力が１０５ｍＮ／ｍ以下であると、塗布時の塗液の塗れ広がりによる塗布ムラや、乾燥時の風の影響を受けた塗布ムラを生じにくくし、カーボンナノチューブ分散液を均一に塗布することが可能となるため好ましい。塗布ムラの観点から、ぬれ張力は７６ｍＮ／ｍ以上１０５ｍＮ／ｍ以下であることが好ましく、７６ｍＮ／ｍ以上９０ｍＮ／ｍ以下であることがより好ましい。

アンダーコート層のぬれ張力は、アンダーコート層を形成する塗料組成物中の有機バインダーに含まれる親水性官能基の共重合量を多くしたり、アンダーコート層の膜厚を厚くしたりすることにより大きくすることができる。よって、アンダーコート層のぬれ張力は、有機バインダーに含まれる親水性官能基の共重合量、親水性官能基の種類、アンダーコート層の膜厚によって、適宜調整することができる。

アンダーコート層の厚みは導電積層体としたときにカール等の現象が発生しにくく、アンダーコート層表面のぬれ性が前記の好ましいぬれ張力の範囲に入っていれば、任意に設定することができる。

（２）有機バインダー
カーボンナノチューブを含む導電層と基材の密着性を向上させるため、アンダーコート層には有機バインダーを含むことが好ましい。有機バインダーの組成としては、例えばフェノール、シリコン、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、オレフィン、ビニル、アクリル、セルロースなどが好ましい。

前記有機バインダーは、基材への塗布性の観点より親水性官能基を有する有機バインダーであることが好ましい。また、前記有機バインダーは、基材への塗布性の観点より親水性官能基を有するポリエステル樹脂および／または親水性官能基を有するアクリル樹脂であることがより好ましい。すなわち、有機バインダーが親水性官能基を有するポリエステル樹脂または親水性官能基を有するアクリル樹脂のいずれかであってもよいし、親水性官能基を有するポリエステル樹脂および親水性官能基を有するアクリル樹脂の両方であってもよいが、親水性官能基を有するポリエステル樹脂および親水性官能基を有するアクリル樹脂の両方であることが、基材との密着性向上、カーボンナノチューブ水分散液の塗布性向上の観点から好ましい。

（３）粒子
本発明において、アンダーコート層は親水性の粒子を含むことが好ましい。親水性の粒子を含むことで、カーボンナノチューブ分散液の塗布性をさらに向上させることができる。また、アンチブロッキング性もアンダーコート層に付与することができるため好ましい。すなわち、導電積層体をロールツーロールで製造する際、アンダーコート層形成後にアンダーコート層が形成された基材を巻き取る必要が生じる場合があり、その際、アンダーコート層に粒子を含むことで、アンダーコート層がブロッキングしにくくなるため好ましい。

粒子の含有量はアンダーコート層全体を１００質量％としたとき、５質量％以上９５質量％以下が好ましい。５質量％未満となると、アンダーコート層表面の凹凸が不足し、アンチブロッキング性が発揮できない場合がある。また、９５質量％より大きくなると、バインダーに対して粒子が過剰となり、粒子の脱落が起こる場合がある。粒子の粒径の好ましい範囲としては５ｎｍ〜５００ｎｍである。より好ましくは、１５ｎｍ〜１００ｎｍ、さらに好ましくは１５ｎｍ〜４０ｎｍである。なお、ここでいう粒径とは動的光散乱法により測定された平均粒径をいう。

本発明に用いられる粒子としては有機粒子であっても無機粒子であっても、その両方を用いても構わない。本発明に用いることのできる無機粒子の組成としては、例えばシリカ、コロイダルシリカ、アルミナ、セリア、カオリン、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、カーボンブラック、ゼオライト、酸化チタン、各種金属酸化物からなる微粒子などが好ましい。特に、親水性官能基を有するポリエステル樹脂への分散性の点から無機コロイド粒子が好ましく、特にコロイダルシリカが好ましい。さらには、コロイダルシリカ表面に−ＳｉＯＨ基や−ＯＨ⁻イオンが存在し、負に帯電した状態で電気二重層が形成され、コロイダルシリカ間の静電反発により溶媒中で分散安定しているコロイダルシリカであることが好ましい。コロイダルシリカ表面に−ＳｉＯＨ基や−ＯＨ⁻イオンが存在し、負に帯電した状態で電気二重層が形成され、コロイダルシリカ間の静電反発により溶媒中で分散安定しているコロイダルシリカとしては、日産化学工業（株）社製の“スノーテックス”（登録商標）シリーズや日揮触媒化成（株）社製の“カタロイド”シリーズなどが好ましく用いられる。

本発明に用いることのできる有機粒子の組成としては、例えばアクリル酸類、スチレン樹脂、熱硬化樹脂、シリコーンおよびイミド化合物等を構成成分とする粒子が挙げられる。ポリエステル重合反応時に添加する触媒等によって析出する粒子（いわゆる内部粒子）も好ましく用いられる。特に、親水性官能基を有するポリエステル樹脂への分散性、汎用性の観点から、スチレン／アクリル粒子が好ましい。液中で安定的に分散しているスチレン／アクリル粒子としては、日本合成化学工業（株）製 “モビニール”（登録商標）９７２などが好ましく用いられる。

（４）アンダーコート層の形成方法
前述した有機バインダー、並びに必要に応じて、添加剤や溶媒を含有する塗料組成物を基材上へ塗布し、必要に応じて溶媒を乾燥させることによって、基材上にアンダーコート層を形成することができる。

また、塗料組成物の溶媒として水系溶媒を用いることが好ましい。水系溶媒を用いることで、乾燥工程での溶媒の急激な蒸発を抑制でき、均一なアンダーコート層を形成できるだけでなく、環境負荷の点で優れているためである。

ここで、水系溶媒とは水、または水とメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンなどのケトン類、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等のグリコール類など水に可溶である有機溶媒が任意の比率で混合されているものを指す。

塗料組成物の基材上への塗布方法は、既知のウェットコーティング方法、例えば吹き付け塗装、浸漬コーティング、スピンコーティング、ナイフコーティング、キスコーティング、グラビアコーティング、スロットダイコーティング、ロールコーティング、バーコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、パット印刷、他の種類の印刷などが利用できる。また、ドライコーティング方法を用いてもよい。乾式コーティング方法としては、スパッタリング、蒸着などの物理気相成長や化学気相成長などが利用できる。また塗布は、複数回に分けて行ってもよく、異なる２種類の塗布方法を組み合わせてもよい。好ましい塗布方法は、ウェットコーティングであるグラビアコーティング、バーコーティング、スロットダイコーティングである。

前記塗布工程の後、乾燥工程にて塗布された分散剤を含むアンダーコート塗料から分散媒を除去する。溶媒の除去方法としては、熱風を基材に当てる対流熱風乾燥、赤外線乾燥装置からの輻射で基材に赤外線を吸収させて熱に変え加熱し乾燥させる輻射熱乾燥、熱媒体で加熱された壁面からの熱伝導で加熱し乾燥させる伝導熱乾燥、などを適用することができる。中でも対流熱風乾燥は乾燥速度が大きいため好ましい。

なお、以下で基材上にアンダーコート層が形成されたフィルムをアンダーコート積層フィルムということもある。

［カーボンナノチューブ］
本発明において、導電体はカーボンナノチューブであることが好ましい。本発明において用いられるカーボンナノチューブは、実質的にグラファイトの１枚面を巻いて筒状にした形状を有するものであれば特に限定されず、グラファイトの１枚面を１層に巻いた単層カーボンナノチューブ、多層に巻いた多層カーボンナノチューブいずれも適用できるが、中でもグラファイトの１枚面を２層に巻いた特に２層カーボンナノチューブが１００本中に５０本以上含まれているカーボンナノチューブであると、導電性ならびに塗布用分散液中でのカーボンナノチューブの分散性が極めて高くなることから好ましい。さらに好ましくは１００本中７５本以上が２層カーボンナノチューブ、最も好ましくは１００本中８０本以上が２層カーボンナノチューブである。なお、２層カーボンナノチューブが１００本中に５０本含まれていることを、２層カーボンナノチューブの割合が５０％と表示することもある。また、２層カーボンナノチューブは酸処理などによって表面が官能基化されても導電性などの本来の機能が損なわれない点からも好ましい。

カーボンナノチューブは、例えば次のように製造される。マグネシアに鉄を担持した粉末状の触媒を、縦型反応器中、反応器の水平断面方向全面に存在させ、該反応器内にメタンを鉛直方向に供給し、メタンと前記触媒を５００〜１，２００℃で接触させ、カーボンナノチューブを製造した後、カーボンナノチューブを酸化処理することにより、単層〜５層のカーボンナノチューブを含有するカーボンナノチューブを得ることができる。カーボンナノチューブは製造した後、酸化処理を施すことにより単層〜５層の割合を、特に２層〜５層の割合を増加させることができる。酸化処理は例えば、硝酸処理する方法により行われる。硝酸はカーボンナノチューブに対するドーパントとして作用するため、好ましい。ドーパントとは、カーボンナノチューブに余剰の電子を与える、または電子を奪ってホールを形成する作用をなすものであり、自由に動くことのできるキャリアを生じさせることにより、カーボンナノチューブの導電性を向上させるものである。また、酸化処理を行うことで、２層カーボンナノチューブ外層の欠陥、官能基数を増加させることができる。硝酸処理法は本発明のカーボンナノチューブが得られる限り、特に限定されないが、通常、１４０℃のオイルバス中で行われる。硝酸処理時間は特に限定されないが、５〜５０時間の範囲であることが好ましい。

［分散剤］
カーボンナノチューブの分散剤としては、界面活性剤、各種高分子材料（水溶性高分子材料等）等を用いることができるが、イオン性高分子材料が分散性が高いことから好ましい。イオン性高分子材料としてはアニオン性高分子材料やカチオン性高分子材料、両性高分子材料がある。カーボンナノチューブ分散液を基材に塗布後、分散剤は例えばカーボンナノチューブ間に存在するバインダーとしての役割を果たす。後述する電気化学特性を測定する際、電解液である水溶液に浸漬して測定される。イオン性高分子材料は水との親和性が高いため、疎水性であるカーボンナノチューブと水溶液との親和性を高め、電極反応面積を高くすることができ、電気化学特性を向上させることができる。イオン性高分子材料としては、水との親和性が高く、かつ、カーボンナノチューブ分散能が高く、分散性を保持できるものであればどの種類も用いることができるが、分散性、および分散保持性に優れることから、例えばカルボキシメチルセルロースを含む物質やポリスチレンスルホン酸の塩等を用いることができる。なかでも、カルボキシメチルセルロースを含む物質が好ましく、カルボキシメチルセルロースを含む物質のなかでも特にカルボキシメチルセルロースおよびその塩（ナトリウム塩、アンモニウム塩等）がカーボンナノチューブ分散液においてカーボンナノチューブを効率的に分散することができ、好ましい。

本発明において、カルボキシメチルセルロース塩、ポリスチレンスルホン酸塩を用いる場合、塩を構成するカチオン性の物質としては、例えば、リチウム、ナトリウム、カリウム等のアルカリ金属のカチオン、カルシウム、マグネシウム、バリウム等のアルカリ土類金属のカチオン、アンモニウムイオン、あるいはモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モルホリン、エチルアミン、ブチルアミン、ヤシ油アミン、牛脂アミン、エチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ジエチレントリアミン、ポリエチレンイミン等の有機アミンのオニウムイオン、または、これらのポリエチレンオキシド付加物を用いることができるが、これらに限定されるものではない。

カーボンナノチューブと分散剤との質量比（分散剤／カーボンナノチューブ）は１．０〜３．０の範囲にあることが好ましい。１．０未満であると十分な分散性、および電気化学特性を得ることができない場合があり、３．０を超えると絶縁性である分散剤の量が過剰となり、後述する表面抵抗値の値が上昇する場合がある。

［溶媒］
本発明において用いられる溶媒は、前記分散剤を容易に溶解できる点、廃液の処理が容易である等の観点から、水が好ましい。

［カーボンナノチューブ分散液］
本発明において用いるカーボンナノチューブ分散液の調製方法は、特に限定されないが、例えば次のような手順で行うことができる。分散時の処理時間が短縮できることから、一旦、分散媒中にカーボンナノチューブを０．００３〜０．１５質量％の濃度範囲で含まれる分散液を調製した後、希釈することで、所定の濃度とすることが好ましい。本発明において、カーボンナノチューブに対する分散剤の質量比（分散剤／カーボンナノチューブ）は１０以下であることが好ましい。かかる好ましい範囲であると、均一に分散させることが容易である一方、導電性低下の影響が少ない。質量比は０．５〜９であることがより好ましく、１〜６であることがさらに好ましく、質量比が２〜３であれば、高い透明導電性を得ることができるので特に好ましい。

調製時の分散手段としては、カーボンナノチューブと分散剤とを分散媒中で塗装製造に慣用の混合分散機（例えばボールミル、ビーズミル、サンドミル、ロールミル、ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、高圧ホモジナイザー、超音波装置、アトライター、デゾルバー、ペイントシェーカー等）を用いて混合することが挙げられる。また、これら複数の混合分散機を組み合わせて段階的に分散を行ってもよい。中でも、振動ボールミルで予備的に分散を行った後、超音波装置を用いて分散する方法が、得られる塗布用分散液中のカーボンナノチューブの分散性が良好であることから好ましい。

［カーボンナノチューブを含む導電層の作製方法］
本発明において、カーボンナノチューブを含む導電層は、カーボンナノチューブ分散液を基材に塗布する塗布工程と、その後分散媒を除去する乾燥工程とを経て作製される。本発明において、分散液を基材上またはアンダーコート層上に塗布する方法は特に限定されない。既知の塗布方法、例えば吹き付け塗装、浸漬コーティング、スピンコーティング、ナイフコーティング、キスコーティング、グラビアコーティング、スロットダイコーティング、バーコーティング、ロールコーティング、スクリーン印刷、インクジェット印刷、パット印刷、他の種類の印刷などが利用できる。また塗布は、複数回に分けて行ってもよく、異なる２種類の塗布方法を組み合わせてもよい。最も好ましい塗布方法は、グラビアコーティング、バーコーティング、ダイコーティングである。

前記塗布工程の後、乾燥工程にて塗布された分散剤を含むカーボンナノチューブ分散液から分散媒を除去する。溶媒の除去方法としては、熱風を基材に当てる対流熱風乾燥、赤外線乾燥装置からの輻射で基材に赤外線を吸収させて熱に変え加熱し乾燥させる輻射熱乾燥、熱媒体で加熱された壁面からの熱伝導で加熱し乾燥させる伝導熱乾燥、などを適用することができる。中でも対流熱風乾燥は乾燥速度が大きいため好ましい。

本発明において、カーボンナノチューブを含む導電層とは、カーボンナノチューブ分散液から分散媒を取り除いた後の、カーボンナノチューブおよび分散剤を含有する固形分を含む層のことを指す。

［カーボンナノチューブを含む導電層の厚みの調整］
カーボンナノチューブ分散液を基材上またはアンダーコート層上に塗布する際の塗布厚み（ウェット状態の厚み）は、カーボンナノチューブ分散液の濃度にも依存するため、望む表面抵抗値が得られるように適宜調整すればよい。本発明におけるカーボンナノチューブ塗布量は、導電性を必要とする種々の用途を達成するために、容易に調整可能である。例えば、塗布量が１ｍｇ／ｍ^２〜４０ｍｇ／ｍ^２である。

［電気化学特性］
図１に血糖値センサーの一般的な構成を示す。血糖値センサーは、グルコースから電子を引き抜く酸化反応を生じる作用極１０１、作用極１０１で起きた酸化反応によって生じた電流を図示されない測定部へ伝える作用極導線１０２、作用極で生じた酸化電流に対して、還元反応を生じて、電気化学システムのバランスを保つ対極１０３、図示されない測定部から対極に電子を供給する対極導線１０４、全ての電極、導線を支持する白色基板１０５からなる。

作用極１０１は、通常、グルコースから電子を奪う酵素と、これら酵素から電子を受け取り、作用極下部に設けられた作用極導電層に電子を伝えるメディエーター、作用極導電層からなる。

酵素は、血液、尿、唾液、汗、涙などの生体試料、食品原料や製品、環境中に由来する基質（特定成分）に対し特異的に作用し、それらを酸化もしくは還元する役割を果たすものである。例えば、グルコースオキシダーゼ、ウリカーゼ、ザルコシンオキシダーゼ、乳酸オキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼ、乳酸デヒドロゲナーゼ、アルコールオキシダーゼ、アルコールデヒドロゲナーゼ、コレステロールオキシダーゼ、コレステロールデヒドロゲナーゼ、ＮＡＤＨオキシダーゼ、ジアホラーゼ、ウレアーゼ、フルクトースオキシダーゼ、フルクトースデヒドロゲナーゼ、アスコルビン酸デヒドロゲナーゼなどが、測定物質に応じて用いることができる。一般的な血糖値センサー測定用途には、グルコースオキシダーゼ、グルコースデヒドロゲナーゼが用いられる。

メディエーターとしてはフェリシアン化物塩、フェロセンおよびその誘導体、メチレンブルー、ベンゾキノンおよびその誘導体、ナフトキノン、フェナジンメトサルフェート、チオニンなどをあげることができる。血糖値センサー用途として特に好ましくは、フェリシアン化カリウムが採用されている。

血糖値の測定原理は以下の通りである。

測定したい血液を作用極、対極上に滴下すると、血液中のグルコースが、グルコースのみに特異的に作用する酵素（グルコースデヒドロゲナーゼなど）に電子を奪われる。奪われた電子は直接電極に移動することはできず、メディエーターに電子を受け渡す。この際、フェリシアン化カリウムは、以下の反応によりフェロシアン化カリウムとなる。
Ｋ_３（Ｆｅ（ＣＮ））_６＋ｅ⁻ → Ｋ_４（Ｆｅ（ＣＮ））_６式（２）
このフェロシアン化カリウムが、電極まで移動し、電極に電子を受け渡す。

この一連の反応を通して、作用極１０１上ではグルコースから電子が奪われて、作用極導電層に電子が伝えられる。この際生じる電流値は、グルコース濃度に応じて増減するため、血液中のグルコース濃度を測定することが可能となる。作用極導線１０２、対極導線１０４は、作用極、対極で生じる電流を測定部に伝える役割を果たす。

電極としては、金、パラジウム、ニッケル、カーボンといった式（２）の反応に対する電極触媒活性のある導電体が用いられる。カーボン電極の反応活性は、図２で示されるような、カーボングラファイト構造の欠陥２０１、Ｓｔｏ−ｗａｌｅｓ欠陥２０２、−ＯＨ基や＝Ｏなどの官能基２０３が存在する部位で特に高いとされている。図３で示すように、２層カーボンナノチューブ電極は、前述したカーボンナノチューブの酸化工程で外層に意図的に欠陥や、−ＣＯＯＨ基や−ＯＨ基などの官能基を導入し、内層は欠陥を生じない構造とすることができる。このことにより、導電性が高く、かつ電極触媒活性の高いカーボン材料を得ることができる。

電極触媒活性は、一般的に以下の２つの指標（Ａ、Ｂ）をもって測定される。いずれも、作用極、対極、参照極を、反応電解質を含む電解質溶液に浸漬した３電極系で測定される。
Ａ．サイクリックボルタンメトリーを実施した際のフェロシアン化カリウムの酸化電流ピークにおける電位と電流密度、Ｂ．電気化学インピーダンス法を行った際の電荷移動抵抗。
Ａ．については、式（２）の反応系を用いた測定例を図４に示す。図で示した４０１のピークが式（２）の右辺から左辺へ変化する酸化反応を示している。酸化ピーク電位４０２は低いほど、酸化ピーク電流密度４０３が高いほど反応特性が良いということ表す。本発明において、５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に導電積層体を浸漬し、導電層上の電位を５０ｍＶ/ｓで掃引した際に、酸化ピーク電位Ｖが銀/塩化銀電極基準で０．２Ｖ以上０．４Ｖ以下の範囲に存在することが好ましい。より好ましくは０．２５〜０．３５Ｖである。本発明で規定した電気化学系においては、５０ｍＶ／ｓで掃引した際、参照極Ａｇ／ＡｇＣｌを０Ｖとして０．２〜０．４Ｖに、この酸化電流ピーク４０１が生じることが好ましい。また、この場合において、酸化ピーク電流密度Ｉ_１（４０３）が０．５０ｍＡ／ｃｍ^２以上であることが好ましい。酸化ピーク電流密度Ｉ_１（４０３）は、０．５０ｍＡ／ｃｍ^２以上であれば、センサー用途として十分な特性であるため好ましい。

Ｂ．は、反応物質を添加した系で、参照極を基準として、作用極に反応物質の反応が起きる電圧で、ある幅をもって交流電圧を印加する。このことによって得られるインピーダンスの実軸成分と虚軸成分をプロットする。このプロットはコールコールプロットと呼ばれる。コールコールプロットの例を図５に示す。図６に示す回路を電極−電解液間の等価回路と想定した場合、図５に示す電荷移動抵抗Ｒ_ｃｔ５０１が、電極触媒活性の大きさを表す指標となる。この電荷移動抵抗Ｒ_ｃｔ５０１は、図６の等価回路では６０１で表され、低いほどセンサーとして優れた特性である。このとき、５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェリシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬させた際の銀/塩化銀電極基準で自然電位における電荷移動抵抗が０．２Ωｃｍ^２〜５０Ωｃｍ^２であることが好ましい。より好ましくは０．４Ωｃｍ^２〜４０Ωｃｍ^２である。０．２Ωｃｍ^２〜５０Ωｃｍ^２の範囲にあれば、センサー用途として十分な特性であるため好ましい。また、円周の頂点５０２における周波数ω_ｔと、電気二重層容量Ｃ_ｄの関係は以下の式で表される。図６の等価回路中では電気二重層容量は６０２で表される。
ω_ｔ＝１／（Ｒ_ｃｔ・Ｃ_ｄ）
Ｃ_ｄの値は、電極反応を生じることができる実反応面積に比例するため、実反応面積／見かけの電極面積で定義される比表面積の指標となる。この電気二重層容量Ｃ_ｄの値は、大きいほど、大きな電流が得られるため、優れた特性である。このとき、５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェリシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬させた際の銀/塩化銀電極基準で自然電位における単位面積あたりの電気二重層容量が２．０×１０^-５Ｆ/ｃｍ^２〜５．０×１０^-４Ｆ/ｃｍ^２であることが好ましい。より好ましくは２．５×１０^-５Ｆ/ｃｍ^２〜３．０×１０^-４Ｆ/ｃｍ^２である。２．０×１０^-５Ｆ/ｃｍ^２〜５．０×１０^-４Ｆ/ｃｍ^２の範囲にあれば、センサー用途として十分な特性であるため好ましい。

［表面抵抗値］
前記の通り、作用極導線１０２、対極導線１０４は、作用極、対極で生じる電流を測定部に伝える役割を果たすため、ある程度以上の導電性が必要となる。本願では、この導線部の導電性を表す指標として表面抵抗値を用いた。求められる表面抵抗値は血糖値センサーの回路設計に依存するが、一般的には１×１０^０〜１×１０^３Ω／□の範囲である。

表面抵抗値はカーボンナノチューブ塗布量により調整することができる。つまり、カーボンナノチューブ塗布量を多くすると、表面抵抗値は低くなり、少なくすると表面抵抗値が高くなる。製品の価格を考慮すると、カーボンナノチューブ塗布量がより少ない状態で低い表面抵抗値を得ることが好ましい。

[導電層の反射率]
上記の通り、カーボンナノチューブ塗布量をより少なくして高い特性を得ることが好ましい。このカーボンナノチューブ塗布量の指標として、導電層の反射率を用いた。

導電層の反射率は以下の式で表される。
導電層の反射率＝導電面の拡散反射率/基材の拡散反射率式（１）。

本願においては、基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を設けている。カーボンナノチューブは光を吸収する性質があるため、式（１）で表される値は、カーボンナノチューブ塗布量が多いほど低く、少ないほど高くなる。本願でカーボンナノチューブ層はナノメートルオーダーの厚みで基材上に設けられているため、厚みを簡易に測定することは困難である。上記方法を用いることで、簡便にカーボンナノチューブ塗布量を測定することが可能である。導電層の反射率は、カーボンナノチューブ厚みをコントロールすることで、任意に設定することができるが、十分な電気化学特性、表面抵抗値を得るために０．１０〜０．８０の値とすることが好ましい。

[用途]
本発明の導電積層体は電極反応性が高くかつ、高い導電性を有することから、電流を測定する電気化学デバイス向けの電極等に好ましく用いることができる。

以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は、これら実施例により限定されるものではない。本実施例で用いた測定法を以下に示す。特に断らない限り、測定値から数値を求めるときは、測定の数を２回とし、その平均値を数値として採用した。

＜測定法＞
（１）表面抵抗値
５ｃｍ×１０ｃｍの大きさにした、導電積層体の導電層側の中央部にプローブを密着させて、４端子法により室温下で表面抵抗値を測定した。使用した装置は、ダイアインスツルメンツ（株）製の抵抗率計ＭＣＰ−Ｔ３６０型、使用したプローブはダイアインスツルメンツ（株）製の４探針プローブＭＣＰ−ＴＰＯ３Ｐである。

（２）導電層の反射率
カーボンナノチューブを塗布していない基材と、カーボンナノチューブを塗布した導電面の拡散反射率を（株）島津製作所製の分光光度計（ＵＶ−３１５０）に、積分球を内蔵した大型試料室（ＭＰＣ−３１００）を組み合わせた装置で別個に測定した。拡散反射率は硫酸バリウムの反射率を１００％とした際の、絶対反射率を含む測定方法であり、入射角度は８°である。波長領域５４０〜５６０ｎｍでの反射スペクトルを測定し、その平均値を拡散反射率とした。導電層の反射率は以下のように定義した。
導電層の反射率＝導電面の拡散反射率/基材の拡散反射率・・・式（１）。

（３）酸化ピーク電位、酸化ピーク電流密度
各サンプルの導電層を作用極としてサイクリックボルタンメトリーを行い、電解液中のフェロシアン化カリウムの酸化電流ピークにおける電位と電流密度を測定した。酸化電流ピークにおける電位が小さいほど、電流値は大きいほど導電層表面の反応活性が高いと判断できる。

電解液として、５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含むように調製した水溶液を用いた。参照電極としてＡｇ／ＡｇＣｌ電極（ＢＡＳ株式会社製：ＲＥ−１Ｂ水系参照電極）を用い、対極としてＰｔ電極（ＢＡＳ株式会社製：Ｐｔカウンター電極５．７ｃｍ）を用いた。作用極は各サンプルを１０ｍｍ×２０ｍｍにカットし、さらに直径３ｍｍの円形の孔を空けた絶縁テープを導電層上に貼合することで作用極面積を一定の０．０７１ｃｍ^２としたものを作製して用いた。ポテンショスタット（北斗電工株式会社製：ＨＺ−７０００）を用いて、掃引速度５０ｍＶ／ｓ、電位掃引範囲をＡｇ／ＡｇＣｌに対して−５００ｍＶ〜７００ｍＶ、室温の条件でサイクリックボルタンメトリー測定を行い、３サイクル目の酸化電流ピーク電位と電流の結果を採用した。測定された電流値は、電極面積（０．０７１ｃｍ^２）で規格化し、電流密度とした。図４に示す通り、＋０．２Ｖ付近に、下記式に伴うフェロシアン化カリウムの酸化還元ピークが確認される。この酸化ピーク電位と酸化ピーク電流密度を、電極反応性を表す指標とした。

（４）電荷移動抵抗と電気二重層容量
各サンプルの導電層を作用極としてインピーダンススペクトロスコピーを行い、電解液中のフェロシアン化カリウムの電荷移動抵抗と電気二重層容量を測定した。電荷移動抵抗は反応活性を、電気二重層容量は電解液と電極との間の実質的な反応面積を表す。

電解液として、５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェリシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含むように調製した水溶液を用いた。参照電極、対極、作用極のサイズ、設置方法は（３）項と同様である。ポテンショスタット（北斗電工株式会社製：ＨＺ−７０００）にＦＲＡボードを追加して、インピーダンススペクトロスコピーを実施した。測定電位は自然電位、電位振れ幅は１０ｍＶ、周波数１Ｈｚ〜１０ｋＨｚで実施した。このようにして得たインピーダンススペクトロスコピーのコールコールプロットを解析ソフト（北斗電工株式会社製：ＥＩＳＶｅｒｓｉｏｎ１．０．２３）で解析し、電荷移動抵抗と電気二重層容量を導出した。その際に用いた等価回路は図６と同様である。フィッテイング方法としてはＬｅｖｎｂｅｒｇ−Ｍａｒｑｕａｒｄ法を用いた。探索条件は以下である。
・計算点生成：メッシュ
・フィッテイング計算：１回につき１回
・探索打ち切り回数：１０，０００
・絶対許容誤差：１．０×１０^−１５
・相対許容誤差：１．０×１０^−１５
・最大繰り返し回数：１００
・差分：前進差分
・差分ステップ幅：０．０００１。

＜作成＞
＜基材＞
各実施例及び比較例に使用した基材を以下に示す。

・ポリエチレンテレフタレートフィルム（東レ（株）製 “ルミラー”（登録商標）Ｅ２０）
・厚み２５０μｍ
・白色度９１．７％。

＜コロナ処理＞
コロナ表面改質評価装置（春日電機(株)製ＴＥＣ−４ＡＸ）を用いて、Ｅ値１００Ｗ・ｍｉｎ／ｍ^２、放電電極−アース板の放電ギャップ間隔１ｍｍでコロナ処理を実施した。

＜アンダーコート液＞
親水性官能基を有するポリエステル樹脂と親水性官能基を有するアクリル樹脂を含む有機バインダー（高松油脂（株）製Ａ６４７−ＧＥＸ固形分濃度２０質量％、水溶媒）と、コロイダルシリカ（日産化学工業（株）製 “スノーテックス”（登録商標）ＳＴ−Ｏ、粒径１０ｎｍ〜１５ｎｍ、固形分濃度２０質量％）を混合、水及びイソプロパノール（以下、ＩＰＡ）で希釈し、最終的に、水とＩＰＡとの比率が質量比で７：３、樹脂とシリカを合わせた固形分濃度が２．５質量％、樹脂とシリカの質量比が９：１となるように調整した。

＜カーボンナノチューブ分散液１＞
各実施例および比較例に用いたカーボンナノチューブ分散液の製造方法を以下に示す。

［カーボンナノチューブ合成触媒調製］
約２４．６ｇのクエン酸鉄（ＩＩＩ）アンモニウム（和光純薬工業社製）をイオン交換水６．２ｋｇに溶解した。この溶液に、酸化マグネシウム（岩谷社製ＭＪ−３０）を約１，０００ｇ加え、撹拌機で６０分間激しく撹拌処理した後に、懸濁液を１０Ｌのオートクレーブ容器中に導入した。この時、洗い込み液としてイオン交換水０．５ｋｇを使用した。密閉した状態で１６０℃に加熱し６時間保持した。その後オートクレーブ容器を放冷し、容器からスラリー状の白濁物質を取り出し、過剰の水分を吸引濾過により濾別し、濾取物中に少量含まれる水分は１２０℃の乾燥機中で加熱乾燥した。得られた固形分は篩い上で、乳鉢で細粒化しながら、１０〜２０メッシュの範囲の粒径を回収した。左記の顆粒状の触媒体を電気炉中に導入し、大気下６００℃で３時間加熱した。かさ密度は０．３２ｇ／ｍＬであった。また、濾液をエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）により分析したところ鉄は検出されなかった。このことから、添加したクエン酸鉄（ＩＩＩ）アンモニウムは全量酸化マグネシウムに担持されたことが確認できた。さらに触媒体のＥＤＸ分析結果から、触媒体に含まれる鉄含有量は０．３９質量％であった。

［カーボンナノチューブの製造］
前記の触媒を用い、カーボンナノチューブを合成した。固体触媒１３２ｇをとり、鉛直方向に設置した反応器の中央部の石英焼結板上に導入することで触媒層を作製した。反応管内温度が約８６０℃になるまで、触媒体層を加熱しながら、反応器底部から反応器上部方向へ向けて窒素ガスを１６．５Ｌ／ｍｉｎで供給し、触媒体層を通過するように流通させた。その後、窒素ガスを供給しながら、さらにメタンガスを０．７８Ｌ／ｍｉｎで６０分間導入して触媒体層を通過するように通気し、反応させた。メタンガスの導入を止め、窒素ガスを１６．５Ｌ／ｍｉｎ通気させながら、石英反応管を室温まで冷却して触媒付きカーボンナノチューブ組成物を得た。この触媒付きカーボンナノチューブ組成物を１２９ｇ用いて４．８Ｎの塩酸水溶液２，０００ｍＬ中で１時間撹拌することで触媒金属である鉄とその担体であるＭｇＯを溶解した。得られた黒色懸濁液は濾過した後、濾取物は再度４．８Ｎの塩酸水溶液４００ｍＬに投入し脱ＭｇＯ処理をし、濾取した。この操作を３回繰り返し、触媒が除去されたカーボンナノチューブ組成物を得た。

［カーボンナノチューブの酸化処理］
前記のカーボンナノチューブ組成物を約３００倍の質量の濃硝酸（和光純薬工業社製１級Ａｓｓａｙ６０〜６１質量％）に添加した。その後、約１４０℃のオイルバスで２４時間攪拌しながら加熱還流した。加熱還流後、カーボンナノチューブ含有組成物を含む硝酸溶液をイオン交換水で２倍に希釈して吸引ろ過した。イオン交換水で濾取物の懸濁液が中性となるまで水洗後、水を含んだウェット状態のままカーボンナノチューブ組成物を保存した。このカーボンナノチューブ組成物の平均外径を高分解能透過型電子顕微鏡で観察したところ、１．７ｎｍであった。また２層カーボンナノチューブの割合は９０質量％であり、波長５３２ｎｍで測定したラマンＧ／Ｄ比は８０であり、燃焼ピーク温度は７２５℃であった。

［重量平均分子量：３５，０００のカルボキシメチルセルロースの製造］
１０質量％カルボキシメチルセルロースナトリウム（第一工業製薬（株）社製、セロゲン５Ａ（重量平均分子量：８０，０００、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）：１．６、エーテル化度：０．７））水溶液５００ｇを三口フラスコに加えて、１級硫酸（キシダ化学（株）社製）を用いてｐＨ２に調整した。この容器を１２０℃に昇温したオイルバスに移し、加熱還流下で攪拌しながら９時間加水分解反応を行った。三口フラスコを放冷後、２８質量％アンモニア水溶液（キシダ化学（株）社製）を用いてｐＨ１０に調整し反応停止した。加水分解後のカルボキシメチルセルロースナトリウムの重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法を用い、ポリエチレングリコールによる校正曲線と対比させて分子量を算出した。その結果、重量平均分子量は約３５，０００であり、分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）は１．５であった。また収率は９７質量％であった。前記１０質量％カルボキシメチルセルロースナトリウム（重量平均分子量：３５，０００）水溶液２０ｇを３０ｃｍに切断した透析チューブ（スペクトラムラボラトリーズ（株）社製、ＢｉｏｔｅｃｈＣＥ透析チューブ（分画分子量：３，５００−５，０００Ｄ、１６ｍｍφ）に加え、この透析チューブをイオン交換水１，０００ｇが入ったビーカーに浮かべて２時間透析を行った。その後、新しいイオン交換水１，０００ｇと入れ替えて再度２時間透析を行った。この操作を３回繰り返した後、新しいイオン交換水１，０００ｇが入ったビーカー中で１２時間透析を行い、透析チューブからカルボキシメチルセルロースナトリウム水溶液を取り出した。この水溶液についてエバポレーターを用いて減圧濃縮した後、凍結乾燥機を用いて乾燥した結果、粉末状のカルボキシメチルセルロースナトリウムが７０質量％の収率で得られた。ゲルパーミエーションクロマトグラフィー法による重量平均分子量は透析前と同等であった。また、ゲルパーミエーションクロマトグラフィースペクトルにおけるピーク面積について透析前のカルボキシメチルセルロースナトリウムが５７質量％であったのに対し、透析後では硫酸アンモニウムのピーク面積が減少し、カルボキシメチルセルロースナトリウムのピーク面積が９１質量％に向上した。

［カーボンナノチューブ分散液作製］
この１０質量％カルボキシメチルセルロースナトリウム（重量平均分子量：３５，０００）水溶液を用いてウェット状態のカーボンナノチューブ含有組成物（乾燥質量換算で２５ｍｇ）、３．５質量％カルボキシメチルセルロースナトリウム（（第一工業製薬（株）社製、セロゲン５Ａを加水分解した（重量平均分子量：３５，０００））水溶液１．８ｇ、ジルコニアビーズ（東レ（株）社製、“トレセラム”（登録商標）、ビーズサイズ：０．８ｍｍ）１３．３ｇを容器に加え、２８質量％アンモニア水溶液（キシダ化学（株）社製）を用いてｐＨ１０に調整した。この容器を振動ボールミル（（株）入江商会社製、ＶＳ−１、振動数：１，８００ｃｐｍ（６０Ｈｚ））を用いて２時間振盪させ、カーボンナノチューブペーストを調製したところ、このカーボンナノチューブ含有組成物ペースト中の分散剤の吸着量は８８質量％、粒径は２．９μｍであった。

次にこのカーボンナノチューブ含有組成物ペーストをカーボンナノチューブ含有組成物の濃度が０．１５質量％となるようにイオン交換水で希釈し、その希釈液１０ｇに対して再度２８質量％アンモニア水溶液でｐＨ１０に調整した。その水溶液を超音波ホモジナイザー（家田貿易（株）社製、ＶＣＸ−１３０）出力２０Ｗ、１．５分間（２ｋＷ・ｍｉｎ／ｇ）、氷冷下分散処理した。分散中液温が１０℃以下となるようにした。得られた液を高速遠心分離機（（株）トミー精工、ＭＸ−３００）にて１０，０００Ｇ、１５分遠心処理し、カーボンナノチューブ分散液９ｇを得た。その後、水を添加して終濃度でカーボンナノチューブ含有組成物の濃度が０．０６質量％となるように調製してフィルム塗布液とした。この分散液において、分散剤質量／カーボンナノチューブ質量の値は２．５である。

＜カーボンナノチューブ分散液２＞
２０ｍｌの容器にカーボンナノチューブ含有組成物１５ｍｇ（乾燥質量換算）、［重量平均分子量：３５，０００のカルボキシメチルセルロースの製造］で得られた１０質量％カルボキシメチルセルロースナトリウム加水分解物水溶液１５０ｍｇ、炭酸アンモニウム（和光純薬工業（株）社製）９０ｍｇ（カーボンナノチューブ／分散剤／炭酸アンモニウム質量比＝１／１／６）を量りとり、蒸留水を加え１０ｇにした。この分散前の液のｐＨは９．２であった。次に、超音波ホモジナイザーを用いて、氷冷下で出力２０Ｗ、１．５分間分散し、カーボンナノチューブ分散液を調製した。その後、水を添加して終濃度でカーボンナノチューブ含有組成物の濃度が０．０６質量％となるように調製してフィルム塗布液とした。この分散液において、分散剤質量／カーボンナノチューブ質量の値は１．５である。

＜カーボンナノチューブ分散液３＞
単層カーボンナノチューブ分散液（巴工業（株）製、ＫＷＷ／ＳＧＥＮ．２．３、濃度０．１質量％）の濃度を０．０６質量％に希釈し、カーボンナノチューブ分散液とした。

＜カーボンナノチューブ分散液４＞
多層カーボンナノチューブ分散液（(株)名城ナノカーボン製、ＭＷ−１、濃度２質量％）の濃度を０．８質量％に希釈し、カーボンナノチューブ分散液とした。

＜カーボンナノチューブ分散液５＞
多層カーボンナノチューブ分散液（(株)名城ナノカーボン製、ＭＷ−１、濃度２質量％）の濃度を０．０６質量％に希釈し、カーボンナノチューブ分散液とした。

［アンダーコート積層フィルム製造例］
基材上にアンダーコート層を下記に示す方法で作製した。

基材に、前記コロナ処理を実施して基材の親水性を向上させた。この基材上に前記アンダーコート液をバーコート番手６番で塗布、その後、熱風オーブンを用いて１２５℃で１分間乾燥させ、アンダーコート積層フィルムを作製した。

（実施例１）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液１をバーコート番手２０番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させた。さらにその上に２回同じ操作を繰り返してカーボンナノチューブ層を合計３回重ね塗りし、導電積層体を作製した。

（実施例２）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液１をバーコート番手２０番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させた。さらにその上に１回同じ操作を繰り返してカーボンナノチューブ層を合計２回重ね塗りし、導電積層体を作製した。

（実施例３）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液１をバーコート番手２０番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

（実施例４）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液１をバーコート番手１２番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

（実施例５）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液１をバーコート番手１０番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

（実施例６）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液１をバーコート番手４番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

（実施例７）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液２をバーコート番手１０番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

（比較例１）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液３をバーコート番手１０番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

（比較例２）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液４をバーコート番手５番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

（比較例３）
前記アンダーコート積層フィルム上に前記カーボンナノチューブ分散液５をバーコート番手１０番で塗布、その後１００℃で１分間乾燥させ、導電積層体を作製した。

各々の導電積層体について行った評価の結果を、表１に示す。

２層カーボンナノチューブを用いた実施例６と単層ナノチューブを用いた比較例１を比較すると、カーボンナノチューブ塗布量が少ないにも関わらず、表面抵抗値、酸化ピーク電位、酸化ピーク電流密度、電荷移動抵抗、電気二重層容量とも、実施例６の特性が高いことがわかる。反射率が高いことは、カーボンナノチューブ塗布量が少ないことを示している。２層カーボンナノチューブを酸で精製することで、外層の欠陥、官能基数を相対的に多く、内層の欠陥は少ない２層カーボンナノチューブを得ることができる。２層カーボンナノチューブの利点は以下の３点である。
Ａ．外層の欠陥、官能基数が多いため、電極活性が向上し、酸化ピーク電位、酸化ピーク電流、電荷移動抵抗といった電気化学特性が良好となる。
Ｂ．外層の官能基数が大きいため、カーボンナノチューブが分散しやすくなり、比表面積が大きくなる。比表面積を表す電気二重層容量が、実施例６の方が約２倍（実施例６：２．８×１０^−５Ｆ／ｃｍ^２、比較例１：１．４×１０^−５Ｆ／ｃｍ^２）となっていることがこの推定を示唆している。比表面積向上は、酸化ピーク電流、電荷移動抵抗といった電気化学特性が良好となっている要因である。
Ｃ．内層の欠陥が少ないため、導電性（表面抵抗値）が良好である。表面抵抗値が約１／４（実施例６：２７７Ω／□、比較例１：１，４００Ω／□）となっている。

さらに、実施例１と比較例２、実施例４と比較例３を比較すると、カーボンナノチューブ塗布量がほぼ同じであるにも関わらず、多層カーボンナノチューブを用いた場合と比較して、２層カーボンナノチューブを用いた方が表面抵抗値、酸化ピーク電位、酸化ピーク電流密度、電荷移動抵抗、電気二重層容量とも優れていることがわかる。これらについても、多層カーボンナノチューブは分散性、導電性とも低いため、電極特性が劣る結果であると推定される。

本発明は、例えば電流を測定するための電極として好適に用いることができる。特に電気化学デバイスや血糖値センサーの電極として好適に用いることができる。

１０１：作用極
１０２：作用極導線
１０３：対極
１０４：対極導線
１０５：白色基板
２０１：カーボングラファイト構造の欠陥
２０２：Ｓｔｏ−ｗａｌｅｓ欠陥
２０３：−ＯＨ基や＝Ｏなどの官能基
４０１：酸化電流ピーク
４０２：酸化ピーク電位
４０３：酸化ピーク電流密度
５０１：電荷移動抵抗
５０２：円周の頂点
６０１：電荷移動抵抗
６０２：電気二重層容量

Claims

基材上にカーボンナノチューブを含む導電層を有する導電積層体であって、以下の式（１）で表される前記導電層の反射率が０．１０〜０．８０の範囲であり、
５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬し、導電層上の電位を５０ｍＶ/ｓで掃引した際に、酸化ピーク電位Ｖが銀/塩化銀電極基準で０．２Ｖ以上０．４Ｖ以下の範囲に存在し、かつ酸化ピーク電流密度Ｉ_１が０．５０ｍＡ/ｃｍ^２以上であることを特徴とする導電積層体。
導電層の反射率＝導電層の拡散反射率/基材の拡散反射率・・・式（１）
５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェリシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬させた際の銀/塩化銀電極基準で自然電位における電荷移動抵抗が０．２Ωｃｍ^２〜５０Ωｃｍ^２であることを特徴とする請求項１に記載の導電積層体。
５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェロシアン化カリウムと５ｍｍｏｌ／ｌの濃度でフェリシアン化カリウムと０．５ｍｏｌ／ｌの濃度で塩化カリウムとを含む水溶液に浸漬させた際の銀/塩化銀電極基準で自然電位における単位面積あたりの電気二重層容量が２．０×１０^-５Ｆ/ｃｍ^２〜５．０×１０^-４Ｆ/ｃｍ^２であることを特徴とする請求項１または２に記載の導電積層体。
前記カーボンナノチューブが２層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の導電積層体。
前記カーボンナノチューブを含む導電層中にカーボンナノチューブの分散剤が含まれていることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の導電積層体。
前記カーボンナノチューブを含む導電層におけるカーボンナノチューブの分散剤の質量とカーボンナノチューブとの質量比（カーボンナノチューブの分散剤の質量／カーボンナノチューブの質量）が１．０〜３．０の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の導電積層体。
前記カーボンナノチューブの分散剤がイオン性高分子材料であることを特徴とする請求項５または６に記載の導電積層体。
前記イオン性高分子材料がカルボキシメチルセルロースを含む物質であることを特徴とする請求項７に記載の導電積層体。
請求項１〜８いずれかに記載の導電積層体を用いたことを特徴とする電気化学デバイス。
請求項１〜８いずれかに記載の導電積層体を用いたことを特徴とする血糖値センサー。