JP6625877B2

JP6625877B2 - Conductor, strain sensor, and method of manufacturing conductor

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Publication number: JP6625877B2
Application number: JP2015239329A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　克典; 克典鈴木; 保郎奥宮; 谷高　幸司; 幸司谷高; 政隆梶; 隆平遠藤
Original assignee: KAJI NYLON CO. LTD.; Yamaha Corp
Current assignee: KAJI NYLON CO. LTD.; Yamaha Corp
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2019-12-25
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: JP2017106129A

Description

本発明は、導電体、歪みセンサー、及び導電体の製造方法に関する。 The present invention relates to a conductor, a strain sensor, and a method for manufacturing a conductor.

カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、炭素によって作られる六員環のネットワークが一層又は多層の管状に形成された物質であり、近年、特異な電子挙動を示すことや、軽量でありながら鋼鉄の数十倍もの強度を有すること等が注目され、電子デバイス材料、光学素子材料、導電性材料、及び生体関連材料などへの応用が期待され、その用途、品質、量産性などに対する検討が精力的に進められている。 BACKGROUND ART Carbon nanotubes (CNTs) are materials in which a six-membered ring network formed by carbon is formed into a single-layer or multi-layer tube. Recently, carbon nanotubes have a unique electronic behavior and are several tens of times lighter than steel. It is expected to be applied to electronic device materials, optical element materials, conductive materials, bio-related materials, etc., and studies on its use, quality, mass production, etc. are being vigorously advanced. ing.

例えばカーボンナノチューブの高い強度、高い熱伝導性、高い電気伝導性等の特徴をより効果的に得るために、複数のカーボンナノチューブを撚ってカーボンナノチューブ糸を形成する製造方法が提案されている（国際公開第２００７／０１５７１０号参照）。このような撚ったカーボンナノチューブ糸を用いることで、さらに高い強度、熱伝導性、電気伝導性等が得られる。 For example, in order to more effectively obtain the characteristics of carbon nanotubes such as high strength, high thermal conductivity, and high electrical conductivity, a manufacturing method of twisting a plurality of carbon nanotubes to form a carbon nanotube yarn has been proposed ( WO 2007/015710). By using such a twisted carbon nanotube yarn, higher strength, thermal conductivity, electric conductivity, and the like can be obtained.

ここで、カーボンナノチューブは、歪み（伸縮）に対して抵抗が変化することから歪みセンサーとしても利用される。しかし、前記公報に記載の製造方法により形成したカーボンナノチューブ糸は、一様に撚られているため軸方向に一様な密度状態となっている。このようなカーボンナノチューブ糸に対して、軸方向に伸長する外力が加わると軸方向のある１つの位置で全てのカーボンナノチューブが同時に切断され易い。そのため、このような軸方向に一様な密度状態となっているカーボンナノチューブ糸を歪みセンサーとして用いると、オンオフしか検出できないおそれがあり、リニアリティの高い歪み検出をすることが困難である。 Here, the carbon nanotube is also used as a strain sensor because its resistance changes with respect to strain (expansion and contraction). However, the carbon nanotube yarn formed by the manufacturing method described in the above publication is uniformly twisted, and thus has a uniform density state in the axial direction. When an external force extending in the axial direction is applied to such a carbon nanotube yarn, all of the carbon nanotubes are likely to be cut simultaneously at one position in the axial direction. Therefore, when the carbon nanotube yarn having such a uniform density state in the axial direction is used as a strain sensor, only the on / off state may be detected, and it is difficult to detect the strain with high linearity.

国際公開第２００７／０１５７１０号International Publication No. 2007/015710

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであり、リニアリティの高い歪み検出ができる導電体及び歪みセンサー、並びにこのような導電体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a conductor and a strain sensor capable of detecting distortion with high linearity, and a method of manufacturing such a conductor.

前記課題を解決するためになされた発明は、複数のカーボンナノチューブが併設されるカーボンナノチューブ束を備える糸状の導電体であって、カーボンナノチューブ束の径方向におけるカーボンナノチューブの密度が高い高密度部と、前記密度が前記高密度部よりも低い低密度部とが、カーボンナノチューブ束の軸方向に交互に存在することを特徴とする導電体である。 The invention made to solve the problem is a thread-shaped conductor including a carbon nanotube bundle in which a plurality of carbon nanotubes are juxtaposed, and a high-density portion in which the density of carbon nanotubes in the radial direction of the carbon nanotube bundle is high. And a low-density portion having the lower density than the high-density portion alternately exists in the axial direction of the carbon nanotube bundle.

当該導電体は、カーボンナノチューブの高密度部と低密度部とが軸方向に交互に存在するので、複数の低密度部内の複数の箇所でカーボンナノチューブが開裂し易くなるため、軸方向のある１つの位置での全てのカーボンナノチューブの切断が生じ難い。また、当該導電体は、開裂し易い低密度部が軸方向に断続的に存在することにより、カーボンナノチューブ束の伸縮に対応して複数個所でカーボンナノチューブが開裂していき抵抗値が変化するため、リニアリティの高い歪みの検出ができる。また、当該導電体は、伸縮し易い低密度部が軸方向に複数存在することにより、比較的大きな伸縮歪みを検出できる。ここで、「高密度部」とは、径方向の断面内に、カーボンナノチューブの密度が平均密度の２倍以上となる特定の面積を有する範囲が存在する部分を意味する。「カーボンナノチューブの密度」とは、径方向の断面における単位面積当りのカーボンナノチューブの本数を意味する。「平均密度」とは、カーボンナノチューブ束における「カーボンナノチューブの密度」の平均を意味し、例えばカーボンナノチューブ束の体積及び長さから径方向の断面積の平均（平均断面積）を求め、カーボンナノチューブの本数を平均断面積で除することにより算出される。「特定の面積を有する範囲」は、例えば平均断面積と等面積を有する円の直径の１／３の長さを一辺とする正方形の範囲である。 In the conductor, the high-density portion and the low-density portion of the carbon nanotube alternately exist in the axial direction, so that the carbon nanotube is easily split at a plurality of locations in the plurality of low-density portions. It is difficult to cut all the carbon nanotubes at one position. In addition, since the conductor has a low-density portion that is easily ruptured intermittently in the axial direction, the resistance of the carbon nanotube changes at a plurality of locations in response to expansion and contraction of the bundle of carbon nanotubes, and the resistance value changes. , And can detect distortion with high linearity. In addition, the conductor can detect a relatively large expansion / contraction strain due to a plurality of low-density portions that easily expand and contract in the axial direction. Here, the “high-density portion” means a portion where a range having a specific area where the density of the carbon nanotubes is twice or more the average density exists in the cross section in the radial direction. The term “density of carbon nanotubes” means the number of carbon nanotubes per unit area in a radial cross section. “Average density” means the average of “density of carbon nanotubes” in a carbon nanotube bundle, for example, by calculating the average (average cross-sectional area) of the radial cross-sectional area from the volume and length of the carbon nanotube bundle, Is divided by the average cross-sectional area. The “range having a specific area” is, for example, a range of a square having a length of １／ of a diameter of a circle having the same area as the average sectional area.

前記カーボンナノチューブ束の表層を被覆する保護層をさらに備え、前記保護層が、合成樹脂を主成分とし、伸縮性を有するとよい。このように、合成樹脂を主成分とし伸縮性を有する保護層がカーボンナノチューブ束の表層を被覆することにより、伸縮を繰り返した後にも複数のカーボンナノチューブ間の距離が保持されるので、伸縮を阻害することなく伸縮歪みの検出精度を維持させ易い。 It is preferable that the protective layer further includes a protective layer that covers a surface layer of the carbon nanotube bundle, and the protective layer contains a synthetic resin as a main component and has elasticity. In this manner, the protective layer, which is made of a synthetic resin as a main component and has elasticity, covers the surface layer of the carbon nanotube bundle, so that the distance between the carbon nanotubes is maintained even after repeated expansion and contraction. It is easy to maintain the detection accuracy of expansion / contraction strain without performing.

前記保護層が、カーボンナノチューブ束の少なくとも表層に含浸しており、軸方向の位置に応じて、この保護層の含浸度合が変化するとよい。このように、保護層の含浸度合が軸方向の位置に応じて変化すると、前記含浸度合の小さい領域に比べて含浸度合の大きい領域でカーボンナノチューブが開裂し易くなる。そのため、カーボンナノチューブ束の伸縮に対応して低密度部での抵抗値をより確実に変化し易くでき、より容易にリニアリティの高い歪みを検出させ易い。ここで、「含浸度合」とは、複数のカーボンナノチューブ間に入り込む保護層の量の程度を意味する。前記低密度部では、カーボンナノチューブ間の隙間が高密度部に比べて大きいため、含浸度合が大きくなり易い。 Preferably, the protective layer impregnates at least the surface layer of the carbon nanotube bundle, and the degree of impregnation of the protective layer changes according to the position in the axial direction. As described above, when the impregnation degree of the protective layer changes according to the position in the axial direction, the carbon nanotubes are more likely to be cleaved in the region having a higher impregnation degree than the region having the lower impregnation degree. Therefore, the resistance value in the low-density portion can be more easily changed in accordance with the expansion and contraction of the carbon nanotube bundle, and distortion with high linearity can be more easily detected. Here, the “impregnation degree” means the degree of the amount of the protective layer that enters between the plurality of carbon nanotubes. Since the gap between the carbon nanotubes is larger in the low density portion than in the high density portion, the degree of impregnation tends to increase.

また、前記課題を解決するためになされた別の発明は、前記導電体と、前記導電体の両端に配設される一対の電極とを備える歪みセンサーである。 Another invention made in order to solve the above-mentioned subject is a strain sensor provided with the above-mentioned conductor and a pair of electrodes arranged at both ends of the above-mentioned conductor.

当該歪みセンサーは、前記導電体を備えるので、軸方向のある１つの位置での全てのカーボンナノチューブの切断が生じ難いため、リニアリティの高い歪みの検出ができる。 Since the strain sensor is provided with the conductor, it is difficult to cut all the carbon nanotubes at one position in the axial direction, so that a highly linear strain can be detected.

また、前記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、複数のカーボンナノチューブが併設されるカーボンナノチューブ束を備える糸状の導電体の製造方法であって、複数のカーボンナノチューブ束に撚りをかける工程と、前記複数のカーボンナノチューブ束の撚りを戻す工程とを備えることを特徴とする導電体の製造方法である。 Yet another aspect of the present invention is directed to a method for manufacturing a thread-shaped conductor including a carbon nanotube bundle provided with a plurality of carbon nanotubes, wherein the plurality of carbon nanotube bundles are twisted. And a step of untwisting the plurality of carbon nanotube bundles.

当該導電体の製造方法によれば、カーボンナノチューブ束の径方向におけるカーボンナノチューブの密度が高い高密度部と、前記密度が前記高密度部よりも低い低密度部とが、カーボンナノチューブ束の軸方向に交互に存在する導電体を用意かつ確実に得ることができる。このような導電体は、軸方向のある１つの位置での全てのカーボンナノチューブの切断が生じ難い。また、この導電体は、開裂し易い低密度部が軸方向に断続的に存在することにより、カーボンナノチューブ束の伸縮に対応して複数個所でカーボンナノチューブが開裂していき抵抗値が変化するため、リニアリティの高い歪みの検出ができる。また、前記導電体は、伸縮し易い低密度部が軸方向に複数存在することにより、比較的大きな伸縮歪みを検出できる。 According to the method for manufacturing a conductor, the high-density portion having a high density of carbon nanotubes in the radial direction of the carbon nanotube bundle and the low-density portion having the lower density than the high-density portion are formed in the axial direction of the carbon nanotube bundle. Can be prepared and reliably obtained. With such a conductor, it is difficult for all the carbon nanotubes to be cut at a certain position in the axial direction. In addition, in this conductor, since the low-density portion that is easily cleaved is intermittently present in the axial direction, the carbon nanotubes are cleaved at a plurality of locations corresponding to the expansion and contraction of the carbon nanotube bundle, and the resistance value changes. , And can detect distortion with high linearity. In addition, the conductor can detect a relatively large expansion / contraction strain due to the presence of a plurality of low-density portions that easily expand and contract in the axial direction.

本発明の導電体及び歪みセンサーは、リニアリティの高い歪み検出ができる。また、本発明の導電体の製造方法によれば、リニアリティの高い歪み検出ができる導電体を得ることができる。 The conductor and strain sensor of the present invention can detect strain with high linearity. Further, according to the conductor manufacturing method of the present invention, it is possible to obtain a conductor capable of detecting strain with high linearity.

本発明の一実施形態に係る導電体の模式的側面図である。It is a typical side view of a conductor concerning one embodiment of the present invention. 図１の導電体のカーボンナノチューブ束の模式的側面図である。FIG. 2 is a schematic side view of the carbon nanotube bundle of the conductor of FIG. 1. 図２のカーボンナノチューブ束のＡ−Ａ線における模式的端面図である。FIG. 3 is a schematic end view of the carbon nanotube bundle of FIG. 2 taken along line AA. 図１の導電体の径方向の断面における模式的端面図である。FIG. 2 is a schematic end view in a radial cross section of the conductor of FIG. 1. 図１の導電体を備える歪みセンサーの模式的側面図である。FIG. 2 is a schematic side view of a strain sensor including the conductor of FIG. 1. 図１の導電体の製造方法を説明する図であり、（ａ）は撚りをかける工程を示す図であり、（ｂ）は撚りを戻す工程を示す図である。It is a figure explaining the manufacturing method of the conductor of FIG. 1, (a) is a figure which shows the process of twisting, (b) is a figure which shows the process of untwisting. 図１の導電体の図６とは異なる製造方法を説明する図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a method of manufacturing the conductor of FIG. 1 that is different from FIG. 6. 図１の導電体の図６及び図７とは異なる製造方法を説明する図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a method of manufacturing the conductor of FIG. 1 which is different from FIGS. 6 and 7. 図１の導電体の図６乃至図８とは異なる製造方法を説明する図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a method of manufacturing the conductor of FIG. 1 that is different from FIGS. 6 to 8. 図１の導電体の図６乃至図９とは異なる製造方法を説明する図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a method of manufacturing the conductor of FIG. 1 that is different from FIGS. 6 to 9. 図１とは異なる実施形態に係る導電体の模式的側面図である。FIG. 2 is a schematic side view of a conductor according to an embodiment different from FIG. 1.

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

［導電体］
図１の当該導電体は、複数のカーボンナノチューブ３が併設されるカーボンナノチューブ束１を備える糸状の導電体である。当該導電体のカーボンナノチューブ束１は、図２に示すように、径方向におけるカーボンナノチューブ３の密度が高い高密度部Ｔ_Ｈと、前記密度が前記高密度部Ｔ_Ｈよりも低い低密度部Ｔ_Ｌとが軸方向に交互に存在する。また、当該導電体は、カーボンナノチューブ束１の表層を被覆する保護層２をさらに備える。 [conductor]
The conductor in FIG. 1 is a thread-shaped conductor including a carbon nanotube bundle 1 provided with a plurality of carbon nanotubes 3. Carbon nanotube bundles 1 of the conductor, as shown in FIG. 2, the high density portion T _H density of the carbon nanotubes 3 is higher in the radial direction, the density is lower than the high density portion T _H the low-density portion T _L alternately exist in the axial direction. The conductor further includes a protective layer 2 that covers the surface layer of the carbon nanotube bundle 1.

＜カーボンナノチューブ束＞
カーボンナノチューブ束１は、一方向に引き揃えられる複数のカーボンナノチューブ３を含む。ここで、「一方向に引き揃えられる」とは、その配向方向を完全に一致させることまでは要求されず、いわゆる撚りのない状態を含み、また配向方向のランダムなばらつきや撚りのような規則的な偏向を有する状態とされることを含む。 <Carbon nanotube bundle>
The carbon nanotube bundle 1 includes a plurality of carbon nanotubes 3 aligned in one direction. Here, "aligned in one direction" is not required to completely match the orientation direction, includes a state without so-called twisting, and a rule such as random variation in orientation direction and twisting. Including a state having a typical deflection.

カーボンナノチューブ束１は、併設された複数のカーボンナノチューブ３が互いにオーバーラップしながら接触し、電気的に接続されることによって電流パスを形成することで導電性を有する。このような構成のカーボンナノチューブ束１は、特にカーボンナノチューブ３間の接触面積が限られることによってある程度の電気抵抗を示す。このカーボンナノチューブ束１が軸方向に伸縮すると、カーボンナノチューブ３同士の接触具合に変化が起こり、カーボンナノチューブ束１の抵抗値に変化が生じる。このカーボンナノチューブ束１の両端間の抵抗値を測定することで、その伸縮歪みが検出できる。 The carbon nanotube bundle 1 has a conductivity by forming a current path by electrically connecting the plurality of carbon nanotubes 3 provided side by side while overlapping with each other. The carbon nanotube bundle 1 having such a configuration exhibits a certain degree of electric resistance particularly due to a limited contact area between the carbon nanotubes 3. When the carbon nanotube bundle 1 expands and contracts in the axial direction, the state of contact between the carbon nanotubes 3 changes, and the resistance value of the carbon nanotube bundle 1 changes. By measuring the resistance value between both ends of the carbon nanotube bundle 1, the stretching strain can be detected.

また、カーボンナノチューブ束１は、上述したように高密度部Ｔ_Ｈと低密度部Ｔ_Ｌとがカーボンナノチューブ束１の軸方向に交互に存在する。これらの高密度部Ｔ_Ｈ及び低密度部Ｔ_Ｌは、軸方向に沿ってそれぞれ同一長さのものが規則的に配列されてもよいし、ランダムな長さのものが配列されてもよい。 Further, in the carbon nanotube bundle 1, the high-density portions _TH and the low-density portions _TL exist alternately in the axial direction of the carbon nanotube bundle 1 as described above. The high-density portion _TH and the low-density portion _TL may have the same length regularly or may have a random length along the axial direction.

（高密度部及び低密度部）
高密度部Ｔ_Ｈ及び低密度部Ｔ_Ｌについて以下に説明する。図３のカーボンナノチューブ束１の径方向の断面において、破線で示す円は、カーボンナノチューブ束１の平均径Ｒを有する円である。ここで、「平均径Ｒ」は、カーボンナノチューブ束１の体積を長さで除することにより算出される平均断面積と等面積を有する円の直径である。密度規定範囲Ｓは、高密度部Ｔ_Ｈ及び低密度部Ｔ_Ｌを判断するための特定の面積を有する範囲であり、一辺の長さがカーボンナノチューブ束１の平均径Ｒの１／３の正方形で囲まれる範囲である。カーボンナノチューブ束１の径方向の断面において、カーボンナノチューブの密度が平均密度の２倍以上となる密度規定範囲Ｓが存在する部分が「高密度部Ｔ_Ｈ」に含まれる。また、カーボンナノチューブ束１のうち、「高密度部Ｔ_Ｈ」以外の部分が「低密度部Ｔ_Ｌ」である。 (High density part and low density part)
The high density part _TH and the low density part _TL will be described below. In the radial cross section of the carbon nanotube bundle 1 shown in FIG. 3, a circle indicated by a broken line is a circle having an average diameter R of the carbon nanotube bundle 1. Here, the “average diameter R” is the diameter of a circle having the same area as the average sectional area calculated by dividing the volume of the carbon nanotube bundle 1 by the length. The density specified range S is a range having a specific area for judging the high-density portion _TH and the low-density portion _TL , and the length of one side is 1/3 of the average diameter R of the carbon nanotube bundle 1. Is the range enclosed by. In the radial cross section of the carbon nanotube bundle 1, a portion where the density specified range S where the density of the carbon nanotubes is equal to or more than twice the average density exists is included in the "high-density portion _TH ". Also, of the carbon nanotube bundles 1, portions other than the "high density portion T _H" is "low density portion T _L".

カーボンナノチューブ束１の平均径Ｒの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、カーボンナノチューブ束１の平均径Ｒの上限としては、５ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。カーボンナノチューブ束１の平均径Ｒが前記下限に満たないと、カーボンナノチューブ３の連続的な接触を確保できず導通が得られないおそれがある。逆に、カーボンナノチューブ束１の平均径Ｒが前記上限を超えると、カーボンナノチューブ束１を形成することが容易ではなくなるおそれや、カーボンナノチューブ束１の中心部のカーボンナノチューブ３が不規則に移動して検出精度が不十分となるおそれがある。 As a minimum of average diameter R of carbon nanotube bundle 1, 10 micrometers is preferred and 50 micrometers is more preferred. On the other hand, the upper limit of the average diameter R of the carbon nanotube bundle 1 is preferably 5 mm, more preferably 1 mm. If the average diameter R of the carbon nanotube bundle 1 is less than the lower limit, continuous contact of the carbon nanotubes 3 cannot be secured, and there is a possibility that conduction cannot be obtained. Conversely, if the average diameter R of the carbon nanotube bundle 1 exceeds the upper limit, it may not be easy to form the carbon nanotube bundle 1 or the carbon nanotubes 3 at the center of the carbon nanotube bundle 1 may move irregularly. And the detection accuracy may be insufficient.

（カーボンナノチューブ）
カーボンナノチューブ束１に併設されるカーボンナノチューブ３としては、単層のシングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）や、多層のマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）のいずれも用いることができる。中でも、導電性及び熱容量等の点から、ＭＷＮＴが好ましく、直径１．５ｎｍ以上１００ｎｍ以下のＭＷＮＴがさらに好ましい。 (carbon nanotube)
As the carbon nanotubes 3 provided in the carbon nanotube bundle 1, any of single-walled single-walled nanotubes (SWNT) and multi-walled multi-walled nanotubes (MWNT) can be used. Among them, MWNT is preferable in terms of conductivity, heat capacity, and the like, and MWNT having a diameter of 1.5 nm to 100 nm is more preferable.

カーボンナノチューブ３は、公知の方法で製造することができ、例えばＣＶＤ法、アーク法、レーザーアブレーション法、ＤＩＰＳ法、ＣｏＭｏＣＡＴ法等により製造することができる。これらの中でも、所望するサイズのカーボンナノチューブ３（ＭＷＮＴ）を効率的に得ることができる点から、鉄を触媒とし、エチレンガスを用いるＣＶＤ法が好ましい。この場合、石英ガラス基板や酸化膜付きシリコン基板等の基板に、触媒となる鉄又はニッケル薄膜を成膜した上に、垂直配向して成長した所望の長さのカーボンナノチューブ３の結晶を得ることができる。 The carbon nanotubes 3 can be manufactured by a known method, for example, a CVD method, an arc method, a laser ablation method, a DIPS method, a CoMoCAT method, or the like. Among these, a CVD method using iron as a catalyst and ethylene gas is preferred from the viewpoint that carbon nanotubes 3 (MWNT) of a desired size can be efficiently obtained. In this case, an iron or nickel thin film serving as a catalyst is formed on a substrate such as a quartz glass substrate or a silicon substrate with an oxide film, and then a crystal of the carbon nanotubes 3 having a desired length grown vertically is obtained. Can be.

＜保護層＞
保護層２は、合成樹脂を主成分とし、絶縁性及び伸縮性を有する。保護層２は、カーボンナノチューブ束１の表層を被覆することによって、カーボンナノチューブ束１が周囲の物体に接触して損傷することや、カーボンナノチューブ束１に異物が混入してカーボンナノチューブ３間の電気的接触を阻害することを防止する。また、保護層２は、カーボンナノチューブ束１の収縮をアシストする。 <Protective layer>
The protective layer 2 contains a synthetic resin as a main component and has insulating properties and elasticity. The protective layer 2 covers the surface layer of the carbon nanotube bundle 1 so that the carbon nanotube bundle 1 is damaged by contact with surrounding objects, To prevent contact. Further, the protective layer 2 assists the contraction of the carbon nanotube bundle 1.

保護層２は、図４に示すようにカーボンナノチューブ束１の少なくとも表層に含浸していることが好ましい。このように、保護層２は、カーボンナノチューブ束１の少なくとも表層に含浸することによって、カーボンナノチューブ束１の外周側のカーボンナノチューブ３を保持し、カーボンナノチューブ３同士の位置関係の保持を補助する機能を果たすことができる。これによって、当該導電体の検出感度及び抵抗変化のリニアリティをさらに向上することができる。ただし、保護層２は、カーボンナノチューブ３を被覆してカーボンナノチューブ３間の電気的接触を阻害するので、カーボンナノチューブ束１の中心部まで完全に含浸してはならない。図４に示すように、カーボンナノチューブ束１の中心部まで保護層２が含浸していないことにより、カーボンナノチューブ束１の配向方向に対する変形が合成樹脂によって阻害されることを防止できる。 The protective layer 2 preferably impregnates at least the surface layer of the carbon nanotube bundle 1 as shown in FIG. As described above, the protective layer 2 has a function of impregnating at least the surface layer of the carbon nanotube bundle 1 to hold the carbon nanotubes 3 on the outer peripheral side of the carbon nanotube bundle 1 and assist in maintaining the positional relationship between the carbon nanotubes 3. Can be fulfilled. Thereby, the detection sensitivity of the conductor and the linearity of the resistance change can be further improved. However, since the protective layer 2 covers the carbon nanotubes 3 and inhibits electrical contact between the carbon nanotubes 3, the protective layer 2 must not be completely impregnated up to the center of the carbon nanotube bundle 1. As shown in FIG. 4, since the protective layer 2 is not impregnated up to the center of the carbon nanotube bundle 1, deformation of the carbon nanotube bundle 1 in the orientation direction can be prevented from being hindered by the synthetic resin.

保護層２のカーボンナノチューブ束１への含浸度合は、カーボンナノチューブ束１の軸方向の位置に応じて変化するとよい。低密度部では、複数のカーボンナノチューブ３間の隙間が高密度部に比べて大きいので、含浸度合が大きくなり易い。保護層２の含浸度合が軸方向の位置に応じて変化すると、含浸度合の小さい領域に比べて含浸度合の大きい領域でカーボンナノチューブが開裂し易くなるため、カーボンナノチューブ束１の伸縮に対応して低密度部での抵抗値がより変化し易くなり、リニアリティの高い歪みをより容易に検出させ易くできる。 The degree of impregnation of the protective layer 2 into the carbon nanotube bundle 1 may change according to the position of the carbon nanotube bundle 1 in the axial direction. Since the gap between the plurality of carbon nanotubes 3 is larger in the low density portion than in the high density portion, the degree of impregnation tends to increase. If the degree of impregnation of the protective layer 2 changes according to the position in the axial direction, the carbon nanotubes are more likely to be cleaved in a region with a higher degree of impregnation than in a region with a lower degree of impregnation. The resistance value in the low-density portion is more likely to change, and distortion with high linearity can be more easily detected.

保護層２のカーボンナノチューブ束１への含浸度合の下限としては、５％が好ましく、１０％がより好ましい。一方、前記含浸度合の上限としては、５０％が好ましく、３０％がより好ましい。前記含浸度合が前記下限に満たないと、カーボンナノチューブ束１の表層において、カーボンナノチューブ３同士の位置関係が保持され難くなるおそれがある。逆に、前記含浸度合が前記上限を超えると、カーボンナノチューブ束１の表層において、カーボンナノチューブ３が開裂し易くなり過ぎ、耐久性が低下するおそれがある。ここで、「含浸度合」とは、カーボンナノチューブ束１の半径に対する保護層２がカーボンナノチューブ束１に含浸している部分の平均厚さの比である。 The lower limit of the degree of impregnation of the protective layer 2 into the carbon nanotube bundle 1 is preferably 5%, more preferably 10%. On the other hand, the upper limit of the impregnation degree is preferably 50%, more preferably 30%. If the impregnation degree is less than the lower limit, the positional relationship between the carbon nanotubes 3 on the surface layer of the carbon nanotube bundle 1 may not be easily maintained. Conversely, if the degree of impregnation exceeds the upper limit, the carbon nanotubes 3 in the surface layer of the carbon nanotube bundle 1 become too easily cleaved, and the durability may be reduced. Here, “impregnation degree” is the ratio of the average thickness of the portion of the carbon nanotube bundle 1 impregnated with the protective layer 2 to the radius of the carbon nanotube bundle 1.

カーボンナノチューブ束１の外周上の保護層２の平均厚さの下限としては、０．１μｍが好ましく、０．２μｍがより好ましい。一方、カーボンナノチューブ束１の外周上の保護層２の平均厚さの上限としては、２ｍｍが好ましく、１ｍｍがより好ましい。カーボンナノチューブ束１の外周上の保護層２の平均厚さが前記下限に満たないと、カーボンナノチューブ束１の保護が不十分となるおそれがある。逆に、カーボンナノチューブ束１の外周上の保護層２の平均厚さが前記上限を超えると、当該導電体の伸縮を阻害するおそれがある。 The lower limit of the average thickness of the protective layer 2 on the outer periphery of the carbon nanotube bundle 1 is preferably 0.1 μm, more preferably 0.2 μm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the protective layer 2 on the outer periphery of the carbon nanotube bundle 1 is preferably 2 mm, more preferably 1 mm. If the average thickness of the protective layer 2 on the outer periphery of the carbon nanotube bundle 1 is less than the lower limit, the protection of the carbon nanotube bundle 1 may be insufficient. Conversely, when the average thickness of the protective layer 2 on the outer periphery of the carbon nanotube bundle 1 exceeds the upper limit, there is a possibility that the expansion and contraction of the conductor is hindered.

保護層２の主成分とする合成樹脂としては、例えばフェノール樹脂（ＰＦ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、尿素樹脂（ユリア樹脂、ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、アルキド樹脂、ポリウレタン（ＰＵＲ）、熱硬化性ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（ＡＳ）、ポリメチルメタアクリル（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）等を挙げることができる。 Examples of the synthetic resin as a main component of the protective layer 2 include phenol resin (PF), epoxy resin (EP), melamine resin (MF), urea resin (urea resin, UF), unsaturated polyester (UP), and alkyd resin. , Polyurethane (PUR), thermosetting polyimide (PI), polyethylene (PE), high density polyethylene (HDPE), medium density polyethylene (MDPE), low density polyethylene (LDPE), polypropylene (PP), polyvinyl chloride (PVC) ), Polyvinylidene chloride, polystyrene (PS), polyvinyl acetate (PVAc), acrylonitrile butadiene styrene resin (ABS), acrylonitrile styrene resin (AS), polymethyl methacryl (PMMA), polyamide (PA), polyacetal (POM) , Polycarbonate (P ), Modified polyphenylene ether (m-PPE), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene terephthalate (PET), and cyclic polyolefin (COP) and the like.

また、保護層２はカップリング剤を含有しているとよい。保護層２がカップリング剤を含有することで、保護層２とカーボンナノチューブ束１とを架橋し、保護層２とカーボンナノチューブ束１との接合力を向上させることができる。 Further, the protective layer 2 preferably contains a coupling agent. When the protective layer 2 contains a coupling agent, the protective layer 2 and the carbon nanotube bundle 1 can be cross-linked, and the bonding strength between the protective layer 2 and the carbon nanotube bundle 1 can be improved.

前記カップリング剤としては、例えばアミノシランカップリング剤、アミノチタンカップリング剤、アミノアルミニウムカップリング剤等のアミノカップリング剤やシランカップリング剤などを用いることができる。 As the coupling agent, for example, an amino coupling agent such as an aminosilane coupling agent, an aminotitanium coupling agent, an aminoaluminum coupling agent, or a silane coupling agent can be used.

カップリング剤の保護層２の樹脂成分１００質量部に対する含有量の下限としては、０．１質量部が好ましく、０．５質量部がより好ましい。一方、カップリング剤の保護層２の樹脂成分１００質量部に対する含有量の上限としては、１０質量部が好ましく、５質量部がより好ましい。カップリング剤の含有量が前記下限に満たないと、カーボンナノチューブ束１と保護層２との架橋構造の形成が不十分となるおそれがある。逆に、カップリング剤の含有量が前記上限を超える場合、架橋構造を形成しない残留アミン等が増加し、当該導電体の品質が低下するおそれがある。 As a minimum of content of coupling agent to 100 mass parts of resin components of protective layer 2, 0.1 mass part is preferred and 0.5 mass part is more preferred. On the other hand, the upper limit of the content of the coupling agent with respect to 100 parts by mass of the resin component of the protective layer 2 is preferably 10 parts by mass, more preferably 5 parts by mass. If the content of the coupling agent is less than the above lower limit, formation of a crosslinked structure between the carbon nanotube bundle 1 and the protective layer 2 may be insufficient. Conversely, when the content of the coupling agent exceeds the above upper limit, residual amines and the like that do not form a crosslinked structure increase, and the quality of the conductor may be deteriorated.

また、保護層２はカーボンナノチューブ束１に対する吸着性を有する分散剤を含有することが好ましい。このような吸着性を有する分散剤としては、吸着基部分が塩構造になっているもの（例えばアルキルアンモニウム塩等）や、カーボンナノチューブ束１の疎水性の基（例えばアルキル鎖や芳香族リング等）と相互作用できる親水性の基（例えばポリエーテル等）を分子中に有するもの等を用いることができる。 Further, it is preferable that the protective layer 2 contains a dispersant having an adsorptivity to the carbon nanotube bundle 1. Examples of such a dispersant having adsorptivity include those in which the adsorptive group portion has a salt structure (eg, an alkylammonium salt) and those having a hydrophobic group (eg, an alkyl chain or an aromatic ring) of the carbon nanotube bundle 1. ) Having a hydrophilic group (for example, polyether or the like) capable of interacting with the compound in the molecule.

前記分散剤の保護層２の樹脂成分１００質量部に対する含有量の下限としては、０．１質量部が好ましく、１質量部がより好ましい。一方、分散剤の保護層２の樹脂成分１００質量部に対する含有量の上限としては、５質量部が好ましく、３質量部がより好ましい。分散剤の含有量が前記下限に満たないと、カーボンナノチューブ束１と保護層２との接合力が不十分となるおそれがある。逆に、分散剤の含有量が前記上限を超えると、カーボンナノチューブ束１との接合に寄与しない分散剤が増加し、当該導電体の品質が低下するおそれがある。 As a minimum of content of the above-mentioned dispersing agent to 100 mass parts of resin components of protective layer 2, 0.1 mass part is preferred and 1 mass part is more preferred. On the other hand, the upper limit of the content of the dispersant with respect to 100 parts by mass of the resin component of the protective layer 2 is preferably 5 parts by mass, more preferably 3 parts by mass. If the content of the dispersant is less than the lower limit, the bonding strength between the carbon nanotube bundle 1 and the protective layer 2 may be insufficient. Conversely, when the content of the dispersant exceeds the upper limit, the amount of the dispersant that does not contribute to the bonding with the carbon nanotube bundle 1 increases, and the quality of the conductor may be deteriorated.

なお、保護層２は、当該導電体の必須の構成ではない。例えば周囲の物体と接触するおそれが小さい場合や周囲に保護部材が設けられるような場合などは、当該導電体は保護層２を備えなくてもよい。 Note that the protective layer 2 is not an essential component of the conductor. For example, in a case where there is little possibility of contact with a surrounding object or a case where a protective member is provided around the conductor, the conductor need not include the protective layer 2.

＜利点＞
当該導電体は、カーボンナノチューブ３の高密度部Ｔ_Ｈと低密度部Ｔ_Ｌとが軸方向に交互に存在するので、複数の低密度部Ｔ_Ｌ内の複数の箇所でカーボンナノチューブ３が開裂し易くなるため、軸方向のある１つの特定の位置で全てのカーボンナノチューブ３が切断してカーボンナノチューブ束１が断線することが無い。また、当該導電体は、開裂し易い低密度部Ｔ_Ｌが軸方向に断続的に存在することにより、カーボンナノチューブ束１の伸縮に対応して複数個所でカーボンナノチューブ３が開裂していき抵抗値が変化するため、リニアリティの高い歪みの検出ができる。また、当該導電体は、伸縮し易い低密度部Ｔ_Ｌが軸方向に複数存在することにより、比較的大きな伸縮歪みを検出できる。 <Advantages>
The conductor, since there are alternately high-density portion T _H and a low-density portion T _L the axial direction of the carbon nanotubes 3, the carbon nanotubes 3 in several places in the plurality of low-density portion T _L cleaved Therefore, all the carbon nanotubes 3 are not cut at one specific position in the axial direction, so that the carbon nanotube bundle 1 does not break. In addition, in the conductor, the low-density portion _{TL that} is easily cleaved is present intermittently in the axial direction, so that the carbon nanotubes 3 are cleaved at a plurality of positions in accordance with the expansion and contraction of the carbon nanotube bundle 1, and the resistance value is increased. , The distortion with high linearity can be detected. In addition, the conductor can detect a relatively large expansion / contraction strain due to the presence of a plurality of low-density portions _TL that easily expand and contract in the axial direction.

また、当該導電体は、合成樹脂を主成分とし、伸縮性を有する保護層２がカーボンナノチューブ束１の表層を被覆するので、伸縮を繰り返した後にも複数のカーボンナノチューブ３間の距離が保持され、伸縮を阻害することなく伸縮歪みの検出精度を維持させ易い。 In addition, since the conductor has a synthetic resin as a main component and the protective layer 2 having elasticity covers the surface layer of the carbon nanotube bundle 1, the distance between the carbon nanotubes 3 is maintained even after repeated expansion and contraction. Moreover, it is easy to maintain the detection accuracy of the stretching strain without hindering the stretching.

［歪みセンサー］
図５の当該歪みセンサーは、上述した導電体と、この導電体の両端に配設される一対の電極４ａ、４ｂとを備える。 [Strain sensor]
The strain sensor of FIG. 5 includes the above-described conductor and a pair of electrodes 4a and 4b disposed at both ends of the conductor.

当該歪みセンサーは、例えば図１に示す導電体の両端の一部の保護層２を剥離し、カーボンナノチューブ束１の端部と当接するよう一対の電極４ａ、４ｂを導電性接着剤により接合することで作製される。当該歪みセンサーは、導電体が備えるカーボンナノチューブ束１の伸縮に対応して２つの電極４ａ、４ｂ間の抵抗が変化するので、この電極４ａ、４ｂ間の抵抗を測定することで導電体に生じる歪みを検出できる。 In the strain sensor, for example, a part of the protective layer 2 at both ends of the conductor shown in FIG. 1 is peeled off, and a pair of electrodes 4 a and 4 b are joined by a conductive adhesive so as to be in contact with the end of the carbon nanotube bundle 1. It is produced by In the strain sensor, the resistance between the two electrodes 4a and 4b changes in accordance with the expansion and contraction of the carbon nanotube bundle 1 provided in the conductor. Therefore, the strain sensor is generated in the conductor by measuring the resistance between the electrodes 4a and 4b. Distortion can be detected.

＜利点＞
当該歪みセンサーは、前記導電体を備えるので、軸方向のある１つの位置での全てのカーボンナノチューブ３の切断が生じ難いため、リニアリティの高い歪みの検出ができる。 <Advantages>
Since the strain sensor is provided with the conductor, it is difficult to cut all the carbon nanotubes 3 at one position in the axial direction, so that a highly linear strain can be detected.

［導電体の製造方法］
次に、当該導電体の製造方法について説明する。 [Method of manufacturing conductor]
Next, a method for manufacturing the conductor will be described.

当該導電体の製造方法は、複数のカーボンナノチューブが併設されるカーボンナノチューブ束を形成する工程（束形成工程）と、束形成工程で形成したカーボンナノチューブ束の軸方向に高密度部及び低密度部を交互に形成する工程（高密度部及び低密度部形成工程）とを備える。 The method for manufacturing the conductor includes a step of forming a carbon nanotube bundle in which a plurality of carbon nanotubes are juxtaposed (a bundle forming step), and a high-density portion and a low-density portion in the axial direction of the carbon nanotube bundle formed in the bundle forming step. (A high density part and a low density part forming step).

（束形成工程）
束形成工程では、例えば成長用基材上に触媒層を形成し、ＣＶＤ法により一定の方向に配向した複数のカーボンナノチューブを成長させ、引き出すことにより、複数のカーボンナノチューブが略一方向に併設したカーボンナノチューブ束を得る。 (Bundle forming step)
In the bundle forming step, for example, a catalyst layer is formed on a substrate for growth, and a plurality of carbon nanotubes oriented in a certain direction are grown and pulled out by a CVD method, whereby a plurality of carbon nanotubes are arranged substantially in one direction. Obtain a bundle of carbon nanotubes.

（高密度部及び低密度部形成工程）
高密度部及び低密度部形成工程では、束形成工程で形成したカーボンナノチューブ束の軸方向に、高密度部及び低密度部を交互に形成する。例えば、カーボンナノチューブ束の軸方向に、断続的に複数の高密度部を形成させる。これにより、軸方向に高密度部及び低密度部が交互に存在するカーボンナノチューブ束を形成できる。 (High density part and low density part formation process)
In the high-density part and low-density part formation step, high-density parts and low-density parts are alternately formed in the axial direction of the carbon nanotube bundle formed in the bundle formation step. For example, a plurality of high-density portions are formed intermittently in the axial direction of the carbon nanotube bundle. Thereby, it is possible to form a carbon nanotube bundle in which high-density portions and low-density portions alternate in the axial direction.

当該導電体のより具体的な製造方法について、以下に説明する。 A more specific method for manufacturing the conductor will be described below.

＜第１製造方法＞
当該導電体の第１製造方法は、前記高密度部及び低密度部形成工程が、カーボンナノチューブ束に撚りをかける工程（撚り形成工程）と、撚り形成工程でかけたカーボンナノチューブ束の撚りを戻す工程（撚り戻し工程）とを有する。 <First manufacturing method>
In the first manufacturing method of the conductor, the high-density portion and the low-density portion forming step include a step of twisting the carbon nanotube bundle (twist forming step) and a step of untwisting the carbon nanotube bundle applied in the twist forming step. (Twist return step).

（撚り形成工程）
撚り形成工程では、図６（ａ）に示すように、束形成工程で形成したカーボンナノチューブ束１に撚りをかける。具体的には、例えばカーボンナノチューブ束１の両端を支持し、その支持した一端を軸方向を中心として回転することで撚りをかける。なお、カーボンナノチューブ束１に撚りをかけた後、カーボンナノチューブ束１にエタノールやイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を噴射してもよい。カーボンナノチューブ束１にエタノール等のアルコールを噴射することで、カーボンナノチューブを縮ませると共にカーボンナノチューブ同士を付着させることができ、カーボンナノチューブ束１の強度を向上させることができる。 (Twist forming process)
In the twist forming step, as shown in FIG. 6A, the carbon nanotube bundle 1 formed in the bundle forming step is twisted. Specifically, for example, both ends of the carbon nanotube bundle 1 are supported, and twisting is performed by rotating the supported one end about the axial direction. After twisting the carbon nanotube bundle 1, ethanol or isopropyl alcohol (IPA) may be sprayed on the carbon nanotube bundle 1. By spraying alcohol such as ethanol onto the carbon nanotube bundle 1, the carbon nanotubes can be shrunk and the carbon nanotubes can be attached to each other, and the strength of the carbon nanotube bundle 1 can be improved.

（撚り戻し工程）
撚り戻し工程では、図６（ｂ）に示すように、撚り形成工程でかけたカーボンナノチューブ束１の撚りを戻す。具体的には、例えば撚り形成工程で支持したカーボンナノチューブ束１の両端を撚り形成工程と反対向きに回転させてもよいし、撚り形成工程で支持したカーボンナノチューブ束１の両端のうち一方の端部の支持を解除するだけでもよい。また、撚り戻し工程後のカーボンナノチューブ束１は、撚りが無い状態でもよいし、撚りがかかった状態でもよい。 (Twisting process)
In the untwisting step, as shown in FIG. 6B, the twist of the carbon nanotube bundle 1 applied in the twist forming step is unwound. Specifically, for example, both ends of the carbon nanotube bundle 1 supported in the twist formation step may be rotated in the opposite direction to the twist formation step, or one end of both ends of the carbon nanotube bundle 1 supported in the twist formation step The support of the part may be simply released. After the untwisting step, the carbon nanotube bundle 1 may be in a non-twisted state or in a twisted state.

撚り戻し工程後、さらに保護層を形成する工程（保護層形成工程）を行ってもよい。具体的には、例えば保護層を形成する液状の組成物をカーボンナノチューブ束１の外周に塗布し、乾燥することで保護層を形成させる。 After the untwisting step, a step of forming a protective layer (protective layer forming step) may be further performed. Specifically, for example, a liquid composition for forming the protective layer is applied to the outer periphery of the carbon nanotube bundle 1 and dried to form the protective layer.

このようにして作成したカーボンナノチューブ束１は、当該導電体として用いることができる。撚り戻し工程後のカーボンナノチューブ束１は、カーボンナノチューブ３の高密度部Ｔ_Ｈと低密度部Ｔ_Ｌとが軸方向に交互に存在する状態となるので、軸方向のある１つの位置での全てのカーボンナノチューブ３の切断が生じ難く、リニアリティの高い歪みの検出が可能となる。 The carbon nanotube bundle 1 thus produced can be used as the conductor. Carbon nanotube bundles 1 after step untwisted, since the conditions which exist alternately high density portion T _H and a low-density portion T _L the axial direction of the carbon nanotubes 3, all in one location with the axial direction The carbon nanotube 3 is hardly cut, and distortion with high linearity can be detected.

＜第２製造方法＞
次に、第１製造方法とは異なる当該導電体の第２製造方法について説明する。 <Second manufacturing method>
Next, a second method of manufacturing the conductor different from the first method will be described.

当該導電体の第２製造方法は、前記束形成工程でカーボンナノチューブシートを形成し、前記高密度部及び低密度部形成工程で、台に載置したカーボンナノチューブシートの一方の面側の長手方向の複数箇所を押圧する。 In the second method for manufacturing a conductor, a carbon nanotube sheet is formed in the bundle forming step, and in the high-density part and low-density part forming step, the longitudinal direction of one surface of the carbon nanotube sheet placed on a table is formed. Is pressed at a plurality of locations.

（束形成工程）
第２製造方法では、カーボンナノチューブ束として平面視略帯状の比較的幅の小さいカーボンナノチューブシート１０を用いる。束形成工程では、例えば成長用基材上に触媒層を形成し、ＣＶＤ法により一定の方向に配向した複数のカーボンナノチューブを成長させ、撚糸せずにそのまま引き出し、他の板材又は筒材等に巻き付けた後に、必要な分のカーボンナノチューブを取り出すことにより、幅の狭いカーボンナノチューブシート１０を得る。次に、図７に示すように、このようにして形成したカーボンナノチューブシート１０を上面が平坦な台１１の上に載置する。台１１は、例えば金属等の変形し難い硬質のものを用いる。なお、図７は、カーボンナノチューブシート１０の長手方向が、図面上で左右方向となるように記載した図である。 (Bundle forming step)
In the second manufacturing method, a carbon nanotube sheet 10 having a relatively small width in a substantially band shape in plan view is used as the carbon nanotube bundle. In the bundle forming step, for example, a catalyst layer is formed on a substrate for growth, a plurality of carbon nanotubes oriented in a certain direction are grown by a CVD method, pulled out without twisting, and formed into another plate material or a cylindrical material. After winding, a necessary amount of carbon nanotubes is taken out to obtain a narrow carbon nanotube sheet 10. Next, as shown in FIG. 7, the carbon nanotube sheet 10 thus formed is placed on a table 11 having a flat upper surface. The stand 11 is made of a hard material such as metal that is hardly deformed. Note that FIG. 7 is a diagram in which the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10 is the left-right direction in the drawing.

（高密度部及び低密度部形成工程）
高密度部及び低密度部形成工程では、束形成工程で載置したカーボンナノチューブシート１０の一方の面を上型１２により押圧する。図７に示すように、上型１２のカーボンナノチューブシート１０に当接させる側の面には、複数の突起が形成されている。この複数の突起がカーボンナノチューブシート１０の長手方向の複数の箇所に当接し、カーボンナノチューブシート１０の厚さ方向に押圧される。 (High density part and low density part formation process)
In the high-density part and low-density part forming step, one surface of the carbon nanotube sheet 10 placed in the bundle forming step is pressed by the upper die 12. As shown in FIG. 7, a plurality of protrusions are formed on the surface of the upper mold 12 on the side that comes into contact with the carbon nanotube sheet 10. The plurality of protrusions come into contact with a plurality of locations in the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10 and are pressed in the thickness direction of the carbon nanotube sheet 10.

上型１２の突起が当接する箇所では、カーボンナノチューブシート１０が圧縮され、この箇所が高密度部となる。一方、上型１２の隣接する突起間に対応する箇所はカーボンナノチューブシート１０が押圧されず、この箇所が低密度部となる。上型での押圧後、カーボンナノチューブシート１０の表面にエタノール又はイソプロピルアルコールを噴射する。これにより、カーボンナノチューブシート１０が縮むため、高密度部と低密度部とが長手方向に交互に形成される。これにより、高密度部と低密度部とを有する無撚のカーボンナノチューブ糸を得ることができる。 The carbon nanotube sheet 10 is compressed at a position where the protrusion of the upper die 12 contacts, and this portion becomes a high density portion. On the other hand, the carbon nanotube sheet 10 is not pressed at a portion corresponding to the space between the adjacent protrusions of the upper die 12, and this portion becomes a low density portion. After pressing with the upper mold, ethanol or isopropyl alcohol is sprayed on the surface of the carbon nanotube sheet 10. As a result, the carbon nanotube sheet 10 shrinks, so that high-density portions and low-density portions are alternately formed in the longitudinal direction. Thereby, a non-twisted carbon nanotube yarn having a high density portion and a low density portion can be obtained.

なお、高密度部及び低密度部形成工程後、さらに保護層形成工程を行い、カーボンナノチューブシート１０の外周に保護層を形成してもよい。 After the high-density part and low-density part formation step, a protection layer formation step may be further performed to form a protection layer on the outer periphery of the carbon nanotube sheet 10.

このようにして加工したカーボンナノチューブシート１０は、当該導電体として用いることができる。 The carbon nanotube sheet 10 thus processed can be used as the conductor.

＜第３製造方法＞
次に、当該導電体の第３製造方法について説明する。 <Third manufacturing method>
Next, a third method for manufacturing the conductor will be described.

当該導電体の第３製造方法は、前記束形成工程で、カーボンナノチューブシートを形成する。また、前記高密度部及び低密度部形成工程が、カーボンナノチューブシートの長手方向の複数箇所を圧縮糸の巻き付けにより圧縮する工程（圧縮工程）と、前記巻き付けた圧縮糸を外す工程（圧縮糸除去工程）とを有する。 In a third method of manufacturing the conductor, a carbon nanotube sheet is formed in the bundle forming step. Further, the high-density part and low-density part forming step includes a step of compressing a plurality of longitudinal portions of the carbon nanotube sheet by winding a compressed yarn (compression step), and a step of removing the wound compressed yarn (compression yarn removal). Step).

（束形成工程）
第３製造方法では、カーボンナノチューブ束として平面視略帯状の比較的幅の小さいカーボンナノチューブシート１０を用いる。束形成工程では、例えばＣＶＤ法を用いる第２製造方法の束形成工程と同様の方法によりカーボンナノチューブシート１０を得る。 (Bundle forming step)
In the third manufacturing method, a relatively narrow carbon nanotube sheet 10 having a substantially band shape in plan view is used as the carbon nanotube bundle. In the bundle forming step, for example, the carbon nanotube sheet 10 is obtained by the same method as the bundle forming step of the second manufacturing method using the CVD method.

（圧縮工程）
圧縮工程では、カーボンナノチューブシート１０の長手方向の複数箇所を圧縮糸で圧縮する。具体的には、図８に示すように、カーボンナノチューブシート１０の長手方向の複数箇所を圧縮糸１３で縛る。 (Compression process)
In the compression step, a plurality of portions in the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10 are compressed with compressed yarn. More specifically, as shown in FIG.

圧縮糸１３としては、カーボンナノチューブシート１０の周囲を縛ることで圧力を付与できるものであればよく、例えば天然繊維、金属繊維、炭素繊維、ガラス繊維などで形成された糸を用いることができる。従って、カーボンナノチューブ繊維で形成された糸を圧縮糸１３として用いてもよい。また、圧縮糸１３として、針金などを用いてもよい。 The compressed yarn 13 may be any yarn that can apply pressure by tying the periphery of the carbon nanotube sheet 10, and for example, a yarn formed of natural fiber, metal fiber, carbon fiber, glass fiber, or the like can be used. Therefore, a yarn formed of carbon nanotube fibers may be used as the compressed yarn 13. Further, a wire or the like may be used as the compression yarn 13.

図８では、複数の圧縮糸１３を用いてカーボンナノチューブシート１０の長手方向の複数箇所を縛ることとしたが、図９のように、カーボンナノチューブシート１０の周囲に螺旋状に１本の圧縮糸１３を巻き付けて、カーボンナノチューブシート１０に圧力を付加してもよい。 In FIG. 8, a plurality of compression yarns 13 are used to bind a plurality of portions in the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10, but as shown in FIG. 9, one compression yarn is spirally wound around the carbon nanotube sheet 10. 13 may be wound to apply pressure to the carbon nanotube sheet 10.

圧縮糸１３によりカーボンナノチューブシート１０の周囲から圧力を付加した部分では、カーボンナノチューブが密集する状態となる。圧縮工程では、カーボンナノチューブの密集状態が維持されるよう、カーボンナノチューブシート１０が塑性変形するまで、圧縮糸１３により圧力を付加する状態を維持する。 At a portion where pressure is applied from the periphery of the carbon nanotube sheet 10 by the compressed yarn 13, the carbon nanotubes are densely packed. In the compression step, the state in which pressure is applied by the compressed yarn 13 is maintained until the carbon nanotube sheet 10 is plastically deformed so that the carbon nanotubes are kept dense.

（圧縮糸除去工程）
圧縮糸除去工程では、圧縮工程でカーボンナノチューブの密集状態が維持されるよう圧力を付加した後、圧縮糸１３をカーボンナノチューブシート１０から除去する。これにより、カーボンナノチューブの密集状態となった部分が高密度部となる。これにより、カーボンナノチューブシート１０の長手方向に高密度部と低密度部とが交互に形成される。これにより、高密度部と低密度部とを有する無撚のカーボンナノチューブ糸を得ることができる。 (Compressed yarn removal process)
In the compression yarn removing step, the compression yarn 13 is removed from the carbon nanotube sheet 10 after applying pressure so as to maintain the dense state of the carbon nanotubes in the compression step. Thereby, the portion where the carbon nanotubes are in a dense state becomes a high density portion. Thereby, high-density portions and low-density portions are alternately formed in the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10. Thereby, a non-twisted carbon nanotube yarn having a high density portion and a low density portion can be obtained.

なお、圧縮糸除去工程後、さらに保護層形成工程を行い、カーボンナノチューブシート１０の外周に保護層を形成してもよい。 After the compressed yarn removing step, a protective layer forming step may be further performed to form a protective layer on the outer periphery of the carbon nanotube sheet 10.

＜第４製造方法＞
次に、当該導電体の第４製造方法について説明する。 <Fourth manufacturing method>
Next, a fourth method for manufacturing the conductor will be described.

当該導電体の第４製造方法は、前記束形成工程でカーボンナノチューブシートを形成し、前記高密度部及び低密度部形成工程で、台に載置したカーボンナノチューブシートの一方の面の長手方向の複数箇所にエタノールを滴下する。 In the fourth method for manufacturing the conductor, the carbon nanotube sheet is formed in the bundle forming step, and in the high-density portion and the low-density portion forming step, one surface of the carbon nanotube sheet placed on the table in a longitudinal direction is formed. Ethanol is dropped at a plurality of locations.

（束形成工程）
第４製造方法では、カーボンナノチューブ束として平面視略帯状の比較的幅の小さいカーボンナノチューブシート１０を用いる。束形成工程では、第２製造方法の束形成工程と同様の方法により形成したカーボンナノチューブシート１０を台１１の上に載置する。 (Bundle forming step)
In the fourth manufacturing method, a carbon nanotube sheet 10 having a relatively small width and a substantially band shape in plan view is used as the carbon nanotube bundle. In the bundle forming step, the carbon nanotube sheet 10 formed by the same method as the bundle forming step of the second manufacturing method is placed on the table 11.

（高密度部及び低密度部形成工程）
高密度部及び低密度部形成工程では、まず、カーボンナノチューブシート１０の長手方向に沿って複数箇所に貫通孔が形成されたマスク板１４をカーボンナノチューブシート１０の一方の面に載置する。次に、マスク板１４の貫通孔を介してエタノール１６をカーボンナノチューブシート１０の一方の面に滴下する。エタノール１６が滴下された部分は、カーボンナノチューブが縮むと共にカーボンナノチューブ同士が付着するため、高密度部となる。一方、カーボンナノチューブシート１０のエタノール１６と接触しない部分は、カーボンナノチューブ同士が付着せず、低密度部となる。このように、カーボンナノチューブシート１０の長手方向の複数箇所にエタノール１６を滴下することにより、高密度部と低密度部とがカーボンナノチューブシート１０の長手方向に交互に形成される。これにより高密度部と低密度部とを有する無撚のカーボンナノチューブ糸を得ることができる。 (High density part and low density part formation process)
In the high-density part and low-density part formation step, first, a mask plate 14 having through holes formed at a plurality of locations along the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10 is placed on one surface of the carbon nanotube sheet 10. Next, ethanol 16 is dropped on one surface of the carbon nanotube sheet 10 through the through holes of the mask plate 14. The portion where the ethanol 16 is dropped becomes a high-density portion because the carbon nanotubes shrink and the carbon nanotubes adhere to each other. On the other hand, a portion of the carbon nanotube sheet 10 that does not contact the ethanol 16 is a low density portion where the carbon nanotubes do not adhere to each other. As described above, by dropping the ethanol 16 at a plurality of positions in the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10, high-density portions and low-density portions are alternately formed in the longitudinal direction of the carbon nanotube sheet 10. Thereby, a non-twisted carbon nanotube yarn having a high density portion and a low density portion can be obtained.

なお、マスク板１４は、図１０に示すように、カーボンナノチューブシート１０の一方の面に当接する側の面に吸収材１５を有するものが好ましい。吸収材１５は、カーボンナノチューブシート１０よりもエタノール１６を吸収し易い部材である。マスク板１４が吸収材１５を有しない場合、マスク板１４の貫通孔を介して滴下したエタノール１６が、カーボンナノチューブシート１０のうちマスクされている領域の部分まで拡散し易く、高密度部の範囲が拡大し易い。これに対し、吸収材１５を有するマスク板１４を用いることで、カーボンナノチューブシート１０のうちマスクされている領域の部分へのエタノール１６の拡散を抑制できる。これにより、カーボンナノチューブ１０の長手方向に、より小さい間隔で高密度部及び低密度部を交互に形成させ易くなる。 Note that, as shown in FIG. 10, the mask plate 14 preferably has the absorber 15 on the surface in contact with one surface of the carbon nanotube sheet 10. The absorbing material 15 is a member that more easily absorbs the ethanol 16 than the carbon nanotube sheet 10. When the mask plate 14 does not have the absorbing material 15, the ethanol 16 dropped through the through holes of the mask plate 14 easily diffuses to the portion of the carbon nanotube sheet 10 which is masked, and the range of the high density portion Is easy to expand. On the other hand, by using the mask plate 14 having the absorbing material 15, the diffusion of the ethanol 16 into the masked region of the carbon nanotube sheet 10 can be suppressed. This makes it easier to alternately form high-density portions and low-density portions at smaller intervals in the longitudinal direction of the carbon nanotubes 10.

また、高密度部及び低密度部形成工程後、さらに保護層形成工程を行い、カーボンナノチューブシート１０の外周に保護層を形成してもよい。 After the step of forming the high-density portion and the step of forming the low-density portion, a protective layer forming step may be further performed to form a protective layer on the outer periphery of the carbon nanotube sheet 10.

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。 [Other embodiments]
The above embodiments do not limit the configuration of the present invention. Therefore, in the embodiment, it is possible to omit, replace, or add the components of each part of the embodiment based on the description in the present specification and the common technical knowledge, and all of them are interpreted as belonging to the scope of the present invention. Should.

例えば、図１１に示すように、当該導電体は、最外層に配設される伸縮規制部材２２をさらに備えてもよい。伸縮規制部材２２は、糸状又は帯状の部材であり、導電体の最外層に螺旋状に巻き付けるように配設される。伸縮規制部材２２を備えることでカーボンナノチューブ束２１の伸縮が抑制され、過大な外力によるカーボンナノチューブ束２１の破断を防止できる。このような伸縮規制部材２２として、例えばナイロンやポリエステルなどの化学繊維、金属繊維等を用いた糸や帯状の布帛を用いることができる。また、銅メッキ化学繊維や極細金属繊維等の導電繊維を用いた糸や帯状の布帛を用いるとよい。このように導電繊維を用いた糸や帯状の布帛を使用することにより、シールド効果が得られ、当該導電体による検出精度を維持し易い。なお、図１１は、最外層がカーボンナノチューブ束２１である構成を示しているが、最外層が保護層である場合、伸縮規制部材２２は保護層の周囲に螺旋状に巻き付けるように配設される。 For example, as shown in FIG. 11, the conductor may further include an expansion / contraction regulating member 22 disposed on the outermost layer. The expansion / contraction regulating member 22 is a thread-like or band-like member, and is disposed so as to be spirally wound around the outermost layer of the conductor. The expansion and contraction of the carbon nanotube bundle 21 is suppressed by providing the expansion and contraction restricting member 22, and breakage of the carbon nanotube bundle 21 due to excessive external force can be prevented. As such an expansion / contraction regulating member 22, for example, a thread or a band-like fabric using a chemical fiber such as nylon or polyester, a metal fiber, or the like can be used. Further, it is preferable to use a thread or a belt-like fabric using conductive fibers such as copper-plated chemical fibers and ultrafine metal fibers. By using a thread or a band-like fabric using conductive fibers in this manner, a shielding effect can be obtained, and the detection accuracy by the conductor can be easily maintained. FIG. 11 shows a configuration in which the outermost layer is a bundle of carbon nanotubes 21. However, when the outermost layer is a protective layer, the expansion / contraction regulating member 22 is disposed so as to be spirally wound around the protective layer. You.

また、当該導電体は、カーボンナノチューブ束の内部又は外部に他の繊維をさらに備えてもよい。例えば当該導電体が、カーボンナノチューブ束の内部に絶縁性繊維を備えると、カーボンナノチューブ束の電気抵抗率を調節することができる。 Further, the conductor may further include another fiber inside or outside the carbon nanotube bundle. For example, when the conductor includes insulating fibers inside the carbon nanotube bundle, the electrical resistivity of the carbon nanotube bundle can be adjusted.

また、当該導電体は、カーボンナノチューブ束を樹脂層で被覆することで、編物や織物等の布帛に組み込むことも可能である。このような布帛にユーザーが任意に電気的な接続を行うことで、布帛の中に任意に歪みセンサーや配線を形成することができる。例えば、屈曲したり多層構造になったりした歪みセンサーや配線を形成することも可能になる。また、平行に配置された複数の歪みセンサー又は配線を連結することで抵抗値を下げることもできる。また、歪みセンサーと計測部等とを連結する配線として、樹脂被覆された導電性の糸を歪みセンサーと同様に布帛に組み込むことも可能である。 In addition, the conductor can be incorporated in a fabric such as a knitted fabric or a woven fabric by covering a bundle of carbon nanotubes with a resin layer. The user can arbitrarily make an electrical connection to such a fabric, so that a strain sensor or a wiring can be arbitrarily formed in the fabric. For example, it is possible to form a bent sensor or a wiring having a multilayer structure. Further, the resistance value can be reduced by connecting a plurality of strain sensors or wirings arranged in parallel. In addition, as a wiring for connecting the strain sensor to the measurement unit and the like, a resin-coated conductive yarn can be incorporated in the fabric similarly to the strain sensor.

以上説明したように、本発明の導電体及び歪みセンサーは、リニアリティの高い歪み検出ができるので、ウェアラブルデバイス等の詳細な歪み検出が要求されるセンサーとして好適に利用できる。 As described above, since the conductor and the strain sensor of the present invention can detect strain with high linearity, they can be suitably used as sensors requiring detailed strain detection such as wearable devices.

１、２１カーボンナノチューブ束
２保護層
３カーボンナノチューブ
４ａ、４ｂ電極
１０カーボンナノチューブシート
１１台
１２上型
１３圧縮糸
１４マスク板
１５吸収材
１６エタノール
２２伸縮規制部材
Ｒカーボンナノチューブ束の平均径
Ｓ密度規定範囲
Ｔ_Ｌ低密度部
Ｔ_Ｈ高密度部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21 Carbon nanotube bundle 2 Protective layer 3 Carbon nanotube 4a, 4b Electrode 10 Carbon nanotube sheet 11 units 12 Upper mold 13 Compressed thread 14 Mask plate 15 Absorbent 16 Ethanol 22 Expansion / contraction regulating member R Average diameter of carbon nanotube bundle S Density regulation Range _TL Low density part _TH High density part

Claims

A thread-shaped conductor including a carbon nanotube bundle in which a plurality of carbon nanotubes are provided side by side,
A high-density portion where the density of carbon nanotubes in the radial direction of the carbon nanotube bundle is high, and a low-density portion where the density is lower than the high-density portion, are alternately present in the axial direction of the carbon nanotube bundle ,
Further comprising a protective layer covering the surface layer of the carbon nanotube bundle,
The protective layer has a synthetic resin as a main component and has elasticity,
The protective layer impregnates at least the surface layer of the carbon nanotube bundle,
A conductor characterized in that the degree of impregnation of the protective layer changes according to the position in the axial direction .

A conductor according to claim 1 ,
A strain sensor comprising: a pair of electrodes provided at both ends of the conductor.

A method for producing a thread-shaped conductor including a carbon nanotube bundle in which a plurality of carbon nanotubes are provided,
Twisting a plurality of carbon nanotube bundles,
Untwisting the plurality of carbon nanotube bundles ,
Forming a protective layer on the outer periphery of the carbon nanotube bundle ,
The protective layer has a synthetic resin as a main component and has elasticity,
The protective layer impregnates at least the surface layer of the carbon nanotube bundle,
A method for manufacturing a conductor, wherein the degree of impregnation of the protective layer changes according to the position in the axial direction .