JPH0445196A - 電気粘性流体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は電圧の印加により粘性を制御できる電気粘性
流体に関する。

（従来の技術） 電気粘性流体は、電気絶縁性の油状媒質中に分極性の微
粒子を分散させた懸濁液であり、電圧を印加すると媒質
中の微粒子が分極を生ずることにより微粒子間に引力が
働き、結果として、液体の粘性が印加する電圧の大きさ
に応じ変化する懸濁液である。

印加電圧に応しる粘度変化を利用して、電気粘性流体は
、伝達トルクを制御できるクラッチ、伝達特性を制御で
きる防振部品あるいは油圧回路素子などへの適用が考え
られている。

従来、電気粘性流体の媒質としては、シリコーン系オイ
ル、塩化パラフィンなどのハロゲン化パラフィン、鉱油
、塩化ジフェニル、セパチン酸ブチル、トランスオイル
などが用いられている。

また、電気粘性流体の分散微粒子としては、少なくとも
表面に水分を含む吸水系の微粒子と実質的に水分を含ま
ない非水系の微粒子が用いられている。吸水系の微粒子
としては、シリカなどの無機微粒子あるいはイオン交換
樹脂（特開昭５０９２２７８号公報）、ポリアクリル酸
の金属塩などの有機微粒子が用いられている。これらの
喫水系の微粒子を用いる電気粘性流体は、その表面に吸
着した水分が電圧の印加により分極する現象を利用する
電気粘性流体であるため、水分により電気粘性効果が変
化する。しかるに、微粒子に吸着した水分量は、長期間
の使用により、蒸発、分散媒への熔解、移動などにより
変化し、強いては電気粘性流体の特性の変化を引き起こ
す。さらに、電極の腐食、温度上昇による水分のイオン
化の増大による高温状態での電流の象、増など水分を含
むことによる問題は大きく、この吸水系の微粒子を利用
する電気粘性流体は実用化は困難と考えられる。

これに対して、実質的に水分を含まない非水系の分散粒
子としては、ポリアニリン、ポリ（アセン−キノン）な
どの有機半導体微粒子（特開昭６１２１６２０２号公報
）、金属などの導電性微粒子の表面を電気絶縁性薄膜で
被覆した複合体微粒子（特開平１−１６４８２３号公報
）が知られているが、これらは微粒子そのものの分極を
利用するものである。

これらの微粒子を用いた電気粘性流体は、前記の吸水性
の微粒子を用いた電気粘性流体に比較すると、水分に起
因する問題が発生しないため、より実用的な電気粘性流
体と考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来の非水系の分散粒子を利
用する電気粘性流体においては次のような問題点があっ
た。

有機半導体を利用する電気粘性流体では、有機半導体が
高価であること、吸水系の電気粘性流体に比較して高電
圧印加時の電流が低いものの、実用の観点からは大きす
ぎることなどの問題点がある。

また、導電性微粒子の表面を絶縁膜で被覆する複合型電
気粘性流体では、電流は低いものの製造工程が複雑であ
って高価な電気粘性流体となるとともに、大きなトルク
の働く条件下で利用すると絶縁皮膜が剥離し、導電性部
分が粒子表面に現れ、大電流が流れることになる。さら
には、金属等の比重の大きな導電性粒子を利用するため
、電気絶縁性媒質との比重差が大きく、粒子が沈降して
しまうという問題点があった。

（課題を解決するための手段） 上記の問題点を解決するため、本発明の電気粘性流体で
は、電気絶縁性の媒質中に分散させる微粒子として、メ
ソフェーズカーボンを用いたことを特徴とする。

メソフェーズカーボンはピッチ等の重質炭化水素を熱処
理すると芳香族炭化水素が重縮合し凝集して生しる、液
晶Ｍｉ織を有する重合体である。

このメソフェーズカーボンはピンチなどの安価な原料を
熱処理するのみであるため安価であり、従来、Ｃ／Ｃコ
ンポジットなどの構造用炭素材料の原料として開発が進
められている。

発明者はこのメソフェーズカーボンが生成時にエネルギ
ー的に安定な状態として自然に液晶状態をとることに着
目し、この安価な液晶材料の物性について鋭意検討を進
めた結果、本発明にいたったものである。

メソフェーズカーボンは、カーボン、グラファイトの前
駆体であって、これらに比して著しく電導度が低く、さ
らに、液晶組織が形成されているため電界の印加により
分極され易いという重要な特性があり、また、カーボン
等の比重が約２、金属の中でも比重の低いアルミニウム
の比重が２．７であるのに比して比重も約１．４と小さ
く電気粘性流体の分散質として要求される特性を満たす
ものである。

メソフェーズカーボンとしては、熱処理の前期に生ずる
数十ミクロン以下の直径の球状のマイクロビーズ、更に
熱処理を続けると生じるバルクメソフェーズカーボンが
ある。

電気粘性流体の分散質としては、分散性を考慮すると１
０ミクロン以下の微粒子が好ましいため、バルクメソフ
ェーズカーボンを粉砕し利用することもできるが、粉砕
した場合にはエツジを有する複雑な形状の微粒子となる
ため、使用により粒子がさらに破壊され、特性の変化を
もたらす恐れがあるため、球形のマイクロビーズをその
まま用いる方が好ましい。

メソフェーズカーボン微粒子の濃度としては、通常の電
気粘性流体と同様に、６０％程度の濃度まで適用部品に
要求される粘性特性に合わせて利用することができる。

電気絶縁性分散媒としては、前記（従来の技術）で述べ
たような種々の溶媒を使用することができるが、安定性
、安全性を考えると、シリコーンオイルが好ましい。し
かしながら、今後の検討から、さらに優れた分散媒が見
出された場合には、それらが利用できるのはやぶさかで
はない。

（発明の効果） このようにして、メソフェーズカーボン微粒子を分散質
とする実質的に水分を含まない電気粘性流体を構成する
ことにより、安価で低電流、安定な電気粘性流体を構成
することができる。このため、１９４７年に電気粘性現
象が見出されて以来、すでに４０年以上が経過している
にもかかわらず実用化されていなかった電気粘性流体に
おいて、実際に実用的な電気粘性流体を提供することが
でき、従って、クラッチ、油圧回路、防振装置など適用
範囲が広く、工業的に大きなメリットをもたらすもので
ある。

（実施例） 本発明を次の実施例につき説明する。

実施炎上 平均粒径６μｍのメソフェーズマイクロビーズカーボン
微粒子を４００°Ｃで熱処理した後、乾燥状態を保った
まま、３０重量％を、充分に乾燥したシリコーンオイル
に分散させ、電気粘性流体を作製した。この電気粘性流
体に、電圧を印加し、その粘度変化を測定した。

第１図はその特性である、発生した応力（縦軸）の印加
電界強度（横軸）依存性を示すグラフであり、従来より
知られている電気粘性流体と同等あるいはそれ以上の特
性を示している。

また、ｌ　（ＫＶ／１ａＩ）の電界印加時の電流密度は
、３．１（μＡ　７ｃｍ２）であり、例えば、特開昭６
１−２１６２０２号公報の第５図および第１６図に示さ
れている、有機半導体を用いた電気粘性流体の１　（Ｋ
　Ｖ　／　ｍｍ　）の電界印加時の電流密度、５〜２０
０（μＡ／ｃｍジに比較して低く、本電気粘性流体が低
電流型の電気粘性流体であることがわかる。

災施阻Ｉ 実施例１と同様に構成した電気粘性流体を放置し、分散
微粒子の沈降性を検討した。

１日静置した場合の沈降は１０％であり、沈降が遅い電
気粘性流体であった。

これに対して、アルミニウムなどの金属微粒子の表面に
絶縁被覆を行った電気粘性流体では、数時間の放置でも
すべての微粒子が沈降してしまい、不安定であった。

Ｘ差■主 実施例１と同様にして、５００°Ｃにて不活性ガス中で
熱処理したメソフェーズマイクロビーズを用いて、電気
粘性流体を構成した。この特性も第１図に併せて示す。

失語±左 バルクメソフェーズカーボンを微粉砕して、平均粒径４
μｍとし、以下実施例１と同様にして電気粘性流体を構
成したが、特性は実施例１とほぼ同等であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１および３の電気粘性流体の印加電圧と
せん断応力の関係を示す線図である。 第１図 電圧（ｋＶ／ｍｍ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、電気絶縁性媒質中に分極性微粒子を分散せしめた電
   気粘性流体において、分極性微粒子がメソフェーズカー
   ボン粒子であることを特徴とする電気粘性流体。