JPH07258679A - 電気流動学的弾性複合材料 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＥＲ流体粒子の沈降、ＥＲ流体の漏れ、機械
表面の摩耗を防止し、ＥＲ流体に結合される電極の安定
な位置決めが容易な、固体としての物理的性質と弾性特
性とを有する電気流動学的な複合材料を提供することで
ある。 【構成】 電気流動学的な（ＥＲ）流体を包接するエラ
ストマーマトリックス形態の固体、弾性特性を有する電
気流動学的な複合材料。このＥＲ複合材料は、課された
電界に応じて、その物理的性質が変動するが（ＥＲ流体
として知られる）、精巧なシールを必要としなくとも、
一定の空間体積を維持するという利点を有する。それ
は、また、強く接着結合する拘束表面とともに成形され
る特異な能力を有する弾性固体に固有な所望のデザイン
特性を付与する。これらＥＲ複合材料のある種の物理的
性質と電界の印加に対するそれらの物理的な応答は、複
合材料を配合するのに使用されるＥＲ流体成分と樹脂プ
レポリマー成分の性質および／または量比を変化させる
ことによって変動させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般に、電気流動学的
な(electrorheological)流体に関し、さらに詳しくは、
電気流動学的な流体を含有する一定形状の構造物に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】電気流動学的な（ＥＲ）流体は、低伝導
性の媒体中における粒子、通常、高分子粒子のコロイド
状分散液の形態で、多年にわたって知られており、この
流体は、電界に暴露した時、物理的性質、例えば、粘度
において、劇的な変動を受ける。ＥＲ流体は、ミリ秒内
で、物理的性質において、変動させることができ、電界
を除去すると、直ちに、それらの初期状態（電界ゼロ）
へと回復する。

【０００３】ＥＲ流体の電界に対して迅速に応答をする
能力は、理論的には、ＥＲ流体をある種の電気機械的成
分とすることを可能ならしめる。電界の印加は、粘度を
増大させ、流体の応力を生ずる。十分に強い電界におい
て、ＥＲ流体は、半固体に変化し、これは、剪断応力が
エネルギーの伝達、例えば、トルクを可能とすることを
支持する。したがって、ＥＲ流体は、電子的な制御装置
と機械装置との間で迅速な応答インターフェイスを付与
するのに特に有用であり、それにより、装置が行うこと
のできる速度および反復数を増大させる。

【０００４】ＥＲ流体は、Ahmedに対する米国特許No.
5,073,282に記載されているように、電気機械的なクラ
ッチにおける使用のために提案されている。Goto et a
l.に対する米国特許No. 5,000,299は、ＥＲ流体を含有
する２つのチャンバに分割されたシリンダー状のチャン
バを含む緩衝器を記載し、ＥＲ流体は、緩衝器としての
実質的な用途を有すると考えている。Palmerに対する米
国特許No. 5,098,328は、２セットの間挿プレート間で
トルクを伝達する電気流動学的な流体を使用するクラッ
チシステムを記載している。Bhadra et al.に対する米
国特許No. 4,840,112は、ＥＲ流体を含有する電気的に
調節される組合わせバルブ／シリンダーを記載してい
る。その他の期待される用途としては、流体充填エンジ
ンマウント、可動部分のない高速バルブならびに機械の
電子機械部品間のインターフェイスが挙げられる。

【０００５】電気流動学的な（ＥＲ）流体は、一般に、
４つの成分： 流体媒体もしくは分散ビヒクル、粒子、
極性液体もしくは活性剤、および、電界が存在しなくと
も、粒子を分散して保持するために機能する任意の安定
剤からなると考えられる。流体媒体は、非極性、疎水性
で、低い誘電率を有し、一般に、粒子の誘電率よりも低
い誘電率を有する電気的な絶縁液、例えば、鉱油、シリ
コーン油、脂肪族炭化水素、特に、塩素化された炭化水
素である。粒子は、一般に、親水性物質、例えば、シリ
カゲル、澱粉、イオン性ポリマー、例えば、アルギン
酸、ポリメタクリレート類、フェノールホルムアルデヒ
ド樹脂、および、その他の合成ポリマーである。粒子寸
法は、重要である。懸濁媒体によって付与される速度論
的力を解消するのに十分に大きい寸法が必要とされる
が、粒子は、自由に運動し、ほぼ等しい重力および浮力
を有するに十分な程、小さいことが必要である。寸法約
３０μmを有する粒子が、典型的であり、ＥＲ流体中粒
子によって占められる部分体積分率は、２５％近傍であ
ることが多い。活性剤は、一般に、極性液体、例えば、
水もしくはアルコール、または、アミンもしくはアルコ
ール基を含有するその他の液体、例えば、エチレングリ
コール、ジエチルアミン等である。このような水は、溶
解された塩を含有してもよい。活性剤は、電界下、粒子
を分極する粒子表面を被覆してもよい。安定剤、例え
ば、界面活性剤は、要すれば、電界なしで粒子をＥＲ流
体に分散保持するために、添加してもよい。当分野で公
知の界面活性剤としては、脂肪酸エステル類、脂肪族ア
ミン類、グリセロール、および、グリセロールエステル
類が挙げられる。

【０００６】ＥＲ流体の調節可能な挙動は、電界が印加
された時、粒子の誘導された分極によって生ずると考え
られる。ついで、分極された粒子は、相互作用して、フ
ィラメント状の網状構造を形成し、その結果、T.C. Hal
sey, Science, 258, 761-766(1992)に示されているよう
に、粘度が増大する。

【０００７】この分子レベルでの動作機構は、Scientif
ic Americanの1993年10月に発行されたT.C. Halsey and
J.E. Martinによる“Electrorheological Fluids"と題
する研究論文にも記載されている。

【０００８】ＥＲ流体の使用に伴う数多くの問題点が、
これらの商業的な用途を拡大することを妨げている。Ｅ
Ｒ流体の使用に影響を及ぼす一つの問題点は、重力下、
粒子が流体を凝集および／または沈降させやすいことで
ある。このような粒子の沈降は、粒子が、電界下、分極
の際に、内部網状構造を形成する能力を阻害する。沈降
しやすい傾向を補正する試みがなされ、例えば、Carlso
nに対する米国特許No.5,032,307は、粒子成分および界
面活性剤として機能するように設計され、粒子分散を維
持するアニオン性界面活性剤の使用を開示している。Ah
medに対する米国特許No. 4,990,279は、粒子の分散を維
持するために、疎水性ポリマーの周囲での親水性殻(hyd
rophilic shell)または小球体の形成を開示している。
しかし、ＥＲ流体中での粒子の分散を維持するための改
良手段が必要とされている。

【０００９】ＥＲ流体の使用に伴うもう一つの問題点
は、それらを拘束することの困難性であり、漏れを防ぐ
ために、一般に、シールを必要とする。機械装置でのＥ
Ｒ流体の使用に際して遭遇するさらなる問題点は、幾分
かの粒子が機械部品の表面に対して摩耗効果を有し、こ
れらの表面が粒子と接触するのを遮蔽する必要があるこ
とである。ＥＲ流体に伴うさらにもう一つの大きな問題
点は、このような液体媒体に結合される一以上の電極を
安定に位置決めすることが困難なことである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、現在入手可能なＥＲ流体の欠点を克服する材料
を提供することである。本発明のさらなる目的は、ＥＲ
流体粒子の沈降、ＥＲ流体の漏れ、機械表面の摩耗を防
止し、ＥＲ流体に結合される電極の安定な位置決めを容
易にする手段を提供することである。なおもう一つの目
的は、これまで使用されてきたＥＲ流体とは対照的に、
一般に凝集性の固体ポリマー構造の概念をこの分野に導
入することである。さらにもう一つの目的は、綿密に制
御された挙動または様式において、所望されるように、
その物理的性質を適合させることのできる“スマートな
(smart)”固体材料を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、固体材料とし
て使用することができ、電気流動学的な（ＥＲ）流体を
包接するエラストマーマトリックスを構成する、固有な
電気流動学的弾性複合材料を提供する。この材料は、開
放気孔特性である約５〜３０体積％のエラストマー固体
とエラストマー気孔空間内に搬入される約９５〜７０％
のＥＲ流体とを含有する。それは、電界に付した時、物
理的性質において劇的な変化を示す。かくして、これら
の複合材料は、固体としての取り扱い性と、ＥＲ流体ま
たは液体の物理的性質もしくは調節可能な挙動とを示
す。これら電気流動学的な複合材料構造の構造形態学お
よび物理的性質は、それらの電界に対する応答性ととも
に、材料を製造する際の構成パーセンテージおよび処理
パラメータを調整することによって、所望通りに、変更
させることができる。

【００１２】図１は、エラストマーの気孔寸法を約３０
μm〜約１００μmに変化させたＥＲ複合材料の好ましい
シリコーンエラストマー／シリコーン油／コーンスター
チの態様の光学顕微鏡写真である。

【００１３】図２は、２つのシリンダー状の電極間に電
位差を印加することによって達成される印加された電界
の存在下におけるＥＲ弾性複合体の剪断応力を測定する
ために使用される装置を示す。ロードセルは、外部中空
シリンダーに関して軸方向に特定の移動速度で、それら
の間の環を占め、それらに結合されるＥＲ複合材料とと
もに、内部シリンダーを移動させるために必要とされる
力を測定する。所定の移動に対する剪断応力または剪断
歪みは、ＥＲ複合材料が結合された内部シリンダーの面
積で加えられた機械力を割って計算される。印加される
電界は、環状領域を横切って印加される電圧を変化させ
ることによって、所望通りに変化される。

【００１４】図３は、軸方向の剪断移動０．１２７mm
（７．３％剪断歪み）までに対するＥＲ弾性複合体の剪
断応力に及ぼす電圧の上昇に伴う印加される電界の影響
を示すグラフである。同一のシリコーンエラストマーで
製造された３つの異なるＥＲ複合材料を試験し、ＥＲ剪
断応力増分は、使用した電界での剪断応力とゼロ電界に
おける剪断応力との差として計算される。黒三角は、２
０センチストークスの粘度のシリコーン油を含有するＥ
Ｒ複合材料を表す。黒四角は、５０センチストークスの
粘度のシリコーン油を含有するＥＲ複合材料を表す。黒
丸は、１００センチストークスの粘度のシリコーン油を
表し、□は、ＥＲ粒子を含まない１００センチストーク
スのシリコーン油を含有する同シリコーンエラストマー
を表す。５０センチストークスの粘度の油のＥＲ流体に
は、約２８重量％の粒子が含有され、その他の２つのＥ
Ｒ流体は、３３重量％の粒子を含有していた。

【００１５】特に断らない限り、本明細書において使用
する技術および科学用語は、本発明が属する当分野にお
ける当業者によって一般に理解される意味を有する。

【００１６】本明細書で使用する“エラストマー”とい
う用語は、処理中、不溶性の三次元構造を形成する分子
間結合によて架橋された長くて柔軟な鎖状の分子からな
る高分子材料をいう。このようなエラストマーのプレポ
リマー類は、本明細書では、時により、“樹脂”と称
し、三次元構造を形成する方法は、この樹脂に触媒を添
加することによって開始されることが多く、樹脂を“硬
化させる”と称す。

【００１７】本明細書で使用する“開放気孔エラストマ
ー”という用語は、相互に連続した気孔を形成する網状
リガメント(ligaments)またはフィブリルからなる三次
元構造をいう。閉鎖気孔構造物は、対照的に、一般に連
続でないか、または、相互に開放されていない気孔を含
む。

【００１８】本明細書で使用する“ＥＲ性質”という用
語は、印加される電界に応答する、材料の“剛性”また
は弾性における変動能力をいう。ＥＲ流体および本発明
のＥＲ複合材料は、印加される電界の強度の増大につれ
て一般に増大する特徴的な応答を有する。ＥＲ複合材料
の組成におけるある種の変化は、増大する電界の上記特
徴的な応答の大きさを変化させるために使用することが
できる。

【００１９】本発明は、電気流動学的な（ＥＲ）流体を
包接するエラストマーマトリックスを構成する材料を提
供する。この材料は、電気流動学的な弾性複合材料と称
され、ほぼ５〜３０体積％のエラストマーとほぼ９５〜
７０体積％のＥＲ流体とを含有し、その弾性構造は、実
質的にウイーピング(weeping)することなく、そのＥＲ
性質に悪影響を及ぼさないで、ＥＲ流体を拘束するよう
に形成される。この材料に対して十分な強度の電界を印
加すると、ＥＲ複合材料の物理的な性質において、劇的
な変動を生ずる。初期剪断弾性率（静的）約６，０００
〜約１１，０００パスカルを有する代表的なＥＲ複合材
料は、電界に付さない時の約３０％未満の中程度の剪断
歪みに対して、中程度の電界に付した時、３０〜３５％
増大する剪断弾性率を示す。この剪断弾性率における変
化は、印加される電界の大きさにつれて、変動する。調
べた範囲では、最大値は、観測されなかった。剪断弾性
率Ｇを測定する一つの方法は、一連の剪断歪み、すなわ
ち、対応する歪みでの挙動が直線である応力領域におけ
る、Ｇ＝△τ／△γに対する剪断応力を測定することに
よる。剪断歪みγは、ＥＲエラストマー複合体の半径厚
さで割った軸方向の相対的な変位に等しい。

【００２０】本発明のＥＲ複合材料の弾性性質における
変動は、極めて迅速に起こる。この材料の電界の印加に
対するおおよその応答時間は、０．００１秒のオーダー
である。弾性性質における変動は、また、電界の除去に
際して、短時間内で十分に可逆的である。ＥＲ複合材料
は、電界を少なくともほぼ５００ボルト／mm（厚さのミ
リメートル）印加した時のその弾性または“剛性”の変
化によって応答する。しかし、ほぼ４，０００ボルト／
mmまでの電界が印加されることもある。典型的には、Ｅ
Ｒ複合材料の応答は、剪断応力または当分野において公
知の標準工学法に従いその他のパラメータを測定するこ
とによって決定される。これらの材料のある種のＥＲ性
質における最大応答を得るために必要とされる電界は、
ほぼ４キロボルト／mmである。電極を互いに非常に近接
して位置決めすることによって、このような電圧は、低
くなることが理解できるであろう。本発明は、このよう
なシステムにおいて、電極をルーチン的に約０．２mmほ
どの距離離隔させることを可能とする。何故ならば、材
料の固体性は、電位のシフトおよび／または誤った配置
(misalignment)に対する顕著な抑止力として機能するか
らである。

【００２１】本発明の材料の電気流動学的な流体成分
は、当分野で公知の使用可能なＥＲ流体から選択するこ
とができる。これらのＥＲ流体は、粒子相、液体媒体も
しくは分散ビヒクル相および活性剤を含有し、これら
は、また、要すれば、界面活性剤を含有する。本発明の
ＥＲ複合材料に使用されるＥＲ流体を構成する成分の好
ましい比率は、一般に当分野で周知であり、粒子プラス
活性剤約１５〜約４５重量％、および、その中に、懸濁
される粒子に対するキャリヤーとして機能する液体約８
５〜約５５重量％を含む。これらＥＲ流体中に含有され
る活性剤の量は、通常、約１．０重量％以下である。

【００２２】好ましいＥＲ粒子は、寸法がほぼ５〜ほぼ
１００μm、好ましくは、寸法がほぼ１５〜約２５μmで
ある球形の親水性粒子である。これら好ましい寸法の粒
子は、一般に、当分野公知のＥＲ粒子から選択され、シ
リカゲル、澱粉、イオン性ポリマー、例えば、アルギン
酸、ポリメタクリレート類、フェノールホルムアルデヒ
ド樹脂およびその他の合成ポリマー類の親水性粒子が挙
げられる。これらの粒子は、当分野で周知であり、一般
に、市販されている。本発明における使用に対し好まし
いＥＲ粒子は、リチウムポリメタクリレートおよび澱
粉、特に、コーンスターチ分子であり、コーンスターチ
粒子が、低コストの用途を提供する。

【００２３】ＥＲビヒクル成分は、非極性であり、低い
誘電率、好ましくは、粒状の成分の誘電率よりもはるか
に実質的に低い誘電率を有する絶縁性液体である。ＥＲ
ビヒクルは、当分野で公知のもの、例えば、鉱油、改質
シリコーン油を含むシリコーン油、例えば、フルオロシ
リコーン油、および、脂肪族炭化水素、特に、塩素化さ
れた炭化水素から選択される。フッ素化されたシリコー
ン油は、粒子懸濁液に対してさらなる安定性を付与す
る。本発明のＥＲ複合材料に使用するための好ましいＥ
Ｒビヒクルは、シリコーン油であり、好ましいシリコー
ン油は、粘度約２０センチストークス〜約１００センチ
ストークスを有する。しかし、約１０センチストークス
〜約５００センチストークスを有するシリコーン油を使
用することもできる。シリコーン油の粘度を変えると、
最終ＥＲ材料のＥＲ性質が幾分変化する。

【００２４】本発明で使用されるＥＲ流体は、また、ほ
ぼ１重量％以下の活性剤成分を含有する。活性剤は、公
知の活性剤から選択され、通常、極性の液体、例えば、
水またはアミンもしくはアルコールを含有するその他の
液体である。好ましい活性剤は、約０．５重量％レベル
の水である。

【００２５】界面活性剤、例えば、脂肪酸エステル、脂
肪族アミン、グリセロールもしくはグリセロールエステ
ルは、要すれば、ＥＲ流体の粒状画分の分散性を維持す
るために含有される。しかし、コーンスターチが、好ま
しいＥＲビヒクルであるシリコーン油とともに使用され
る時には、界面活性剤は、一般に、粒子を適当に分散さ
れた状態に維持するために必要としない。

【００２６】ＥＲ複合材料のエラストマーマトリックス
構造は、開放気孔マトリックスであり、このような構造
を生成するためのエラストマー成分は、閉鎖気孔マトリ
ックスよりもむしろ開放気孔を形成することのできる当
分野公知の適当なエラストマー類から選択される。この
ような開放気孔形成エラストマーの例は、シリコーンエ
ラストマー類およびポリウレタン類である。エラストマ
ー成分は、好ましくは、配合されて、寸法範囲約２０μ
〜約２００μm、好ましくは、約２０μm〜８０μmで、
気孔を形成する。適当なエラストマー成分は、典型的に
は、使用準備の際に、触媒または架橋剤と組み合わせた
プレポリマー類であり、ついで、これらは、規定の温
度、好ましくは、周囲温度で硬化される。使用すること
のできるポリウレタン樹脂の例としては、網状化された
開放気孔ポリエーテルポリウレタン弾性フォームを形成
するものが挙げられる。好ましいエラストマー類は、希
釈剤ポリジメチルシロキサン液体、すなわち、シリコー
ン油の存在中、液体有機錫触媒を使用する縮合硬化タイ
プのシリコーンポリマー樹脂から形成されるポリシリコ
ーン類である。好ましいシリコーンエラストマー類は、
室温またはそれより幾分高い温度、例えば、約２５℃〜
約４０℃の間で硬化する。約４０℃よりも高い温度は、
一般に、避けられる。何故ならば、液体触媒が、極めて
揮発性であるので、それより高い温度では、蒸発し、か
くして、重合反応の完了を低下させるからである。ＥＲ
複合材料に使用するための好ましいシリコーンエラスト
マー樹脂は、反応性のヒドロキシル末端部位と非反応性
部位とを含むジメチルシロキサンオリゴマー類またはプ
レポリマー類の混合物である。このようなエラストマー
類を形成するための樹脂は、このようなプレポリマー類
および触媒を含有するパッケージとして、Custom Resin
Systems, Inc.より市販されており、樹脂は、Dow-Corn
ingより入手可能である。これらのプレポリマー樹脂
は、適当な液体触媒、例えば、ジブチル錫ジラウレート
（本明細書では、ＤＴＤ触媒と称する）の添加によって
硬化される。上述したように、希釈剤流体は、好ましく
は、エラストマーの柔軟性を高め、剛性を押さえるため
に添加され、ＥＲ流体が、重合反応において、この機能
を果たし、シリコーンエラストマーを形成する。好まし
い希釈剤は、非反応性のメチル基を末端に有する直鎖ポ
リジメチルシロキサンであるシリコーン油であり、この
液体は、また、ＥＲ流体中で、ビヒクルとしても極めて
十分に機能する。

【００２７】ＥＲ複合材料は、所望のＥＲ流体を所望の
エラストマープレポリマーと混合し、適当な触媒を添加
することによって製造される。その性質により、シリコ
ーン油ＥＲ流体は、シリコーン樹脂プレポリマーのため
の希釈剤として機能し、エラストマーの剛性を低くし、
柔軟性を高める。これらの成分は、固体エラストマーと
ＥＲ流体との所望の最終体積パーセンテージを付与する
比率で混合され、これは、通常、エラストマー約５〜約
３０体積％およびＥＲ流体約９５〜約７０％である。し
かし、好ましくは、マトリックスは、複合材料の約５〜
約１５体積％を占める。これは、適量の樹脂および触媒
をＥＲ流体と混合することによって達成される。樹脂対
ＥＲ流体の比は、所望される特別な物理的および構造的
なパラメータを生ずるように、これらの範囲内で変化さ
せることができる。例えば、反応混合物における樹脂対
希釈剤（すなわち、ＥＲ流体）の比を変化させると、最
終のエラストマーマトリックスにおける気孔の寸法およ
びこれらの気孔を画定するリガメントまたはフィブリル
の厚さを変化させることができる。ＥＲ複合材料におい
て、より小さな気孔寸法を得るために、樹脂対希釈剤の
より大きな比が使用され、このようなより小さな気孔寸
法は、ＥＲ流体が、それらの易動度が小さな気孔寸法に
よって妨げられないよう、比較的小さな寸法の粒子を含
む時、特に、満足することができる。さらに、樹脂のよ
り大きな画分は、また、一般に、最終の弾性構造におい
て、より薄いリガメントまたはフィブリルを生成する。
他方、ＥＲ流体の組成および／または性質を変化させる
と、ＥＲ複合材料のＥＲ性質を変化させることができ
る。

【００２８】触媒の存在は、樹脂プレポリマー類とＥＲ
流体希釈剤との混合物を硬化させるので、エラストマー
は、ＥＲ流体を包接する開放気孔構造として形成され
る。これら最終のエラストマー構造の気孔は、実質的に
ウイーピングが起こらないように、ＥＲ流体を適切に拘
束する。エラストマー構造の複数の開放気孔は、ＥＲ流
体の粒子担持液体を広範に分布させ、これは、粒子の沈
降を防止する。エラストマーの開放気孔配置は、ＥＲ流
体の個々の粒子を気孔内および気孔間で自由に運動さ
せ、材料を電界下に置いた時、内部分極粒子の網状構造
を形成する。

【００２９】樹脂およびＥＲ流体希釈剤は、好ましく
は、互いに完全に混合されて、硬化または最終重合反応
が開始される前に、その一方を他方に分散させる。つい
で、適当な液体触媒、典型的には、シリコーン樹脂プレ
ポリマー類の少なくとも約１０重量％に等しい液体触媒
を添加する。反応に悪影響を及ぼすことなく多量の触媒
を使用することができる。この混合物は、適当な温度で
硬化され、この温度は、典型的には、約２０℃〜約４０
℃である。３５℃に近い温度は、室温で約４時間である
硬化と比較して、硬化時間を約１時間に短縮することが
できる。電界を、例えば、約２キロボルト／mm印加しつ
つ、硬化を行うことが好ましい。しかし、このような液
体触媒の揮発性ゆえに、実質的にそれより高い温度は、
通常、避けられる。ＥＲ流体／樹脂／触媒の混合物は、
好ましくは、その所望の最終の用途に合わせ、適当な形
状の型内に置かれ、樹脂プレポリマーは、ＥＲ流体が拘
束される一定の三次元形状の構造物を形成する。粘度の
増大が硬化準備完了(cure-onset)を示す、すなわち、硬
化開始するまで、液体混合物を撹拌し続け、ついで、混
合物を型に加えるのが好ましい。未硬化のシリコーンエ
ラストマーは、硬化されたシリコーンエラストマーも含
め、硬化相中、大部分の材料に付着結合しやすいので、
この性質に基づく好ましい設計が可能である。他方、所
望とあらば、接着を剥がすために、離型剤、例えば、石
油ゼリーまたはフルオロカーボングリースの薄いフィル
ムが、使用可能である。

【００３０】ＥＲ複合材料の構造は、このような材料を
切断し、それらを反射光光学顕微鏡下、約２００倍の拡
大で観測することによって容易に目視することができ
る。シリコーンエラストマーも含め、ＥＲ複合材料は、
例えば、典型的には、小、中、大に分類することのでき
る気孔のかなり一定の分布を含有する。気孔寸法の好ま
しい範囲は、寸法約２０〜約１００μmであり、樹脂と
ＥＲ流体との比は、好ましくは、開放気孔の主要部分、
例えば、それらの少なくとも約６０％が、容積測定で、
この寸法範囲内に入るように調整される。シリコーンエ
ラストマーがシリコーン油／コーンスターチＥＲ流体で
満たされるＥＲ複合材料の一つの実施態様を図１に示す
が、これは、約２００倍に拡大した顕微鏡写真である。
異なる寸法の３つの代表的な気孔は、小さな寸法の気孔
に対して文字“Ｓ”とマークし、中程度の寸法の気孔に
対して“Ｍ”とマークし、大きな寸法の気孔に対して
“Ｌ”とマークする。光着色材料は、開放気孔を形成す
る構造物を接続するフィブリルまたはリガメントを構成
する。

【００３１】もう一つの許容可能なＥＲ複合材料におい
て、シリコーン油中に分散されたリチウムポリメタクリ
レートの粒子の形態のＥＲ流体は、気孔寸法約２０〜８
０μmを有する開放気孔ポリシリコーンエラストマーに
拘束される。このＥＲ複合材料は、種々の電界を印加し
た時、かなり広範なＥＲ応答範囲を生ずる。

【００３２】ＥＲ複合材料の現在の好ましい実施態様
は、好ましくは、活性剤として水を使用する、シリコー
ン油のＥＲ流体とコーンスターチ粒子とを含有するポリ
シリコーンエラストマーを使用する。好ましくは、コー
ンスターチの粒子寸法は、ほぼ１５〜２５μmであり、
ＥＲ流体は、このような粒子プラスビヒクルの総重量基
準で、粒子約２０〜約４０重量％を含有し、最も好まし
くは、粒子約２８〜約３３重量％を含有する。

【００３３】好ましいＥＲ複合材料を製造する方法は、
以後の実施例１に記載する。ＥＲ複合材料に対する出発
成分の量比は、最終ＥＲ複合材料の性質およびミクロ構
造を変えるために変化させることができる。これは、以
下の実施例２および実施例３に記載した実験において、
現在における好ましいコーンスターチ−シリコーン油−
シリコーンエラストマーの実施態様に対して示す。実施
例２は、樹脂／希釈剤混合物における樹脂のパーセント
が増大するにつれてのこのＥＲ複合材料の気孔寸法の総
減少を記載し、また、混合物中の樹脂のパーセントが増
大するにつれてのこのＥＲ複合材料の気孔フィブリルの
厚さまたは径における減少を記載する。実施例３は、シ
リコーン油の粘度を変化させた時のこのような材料のＥ
Ｒ応答における変化を記載する。

【００３４】以下の実施例は、本発明を例示するもので
あり、本発明を限定するものではない。

【００３５】

【実施例】実施例 １ 固有なＥＲ複合材料は、シリコーンエラストマー構造に
よって包接されるシリコーン油／コーンスターチＥＲ流
体を含有するように調製される。最初に、適当量のコー
ンスターチ粒子を秤量し、シート上に拡げ、軽く水で曇
らせることによって湿潤される。水は、ＥＲ流体内で分
極のためのイオン移動を促進するための活性剤として機
能する。ついで、予め秤量した量の直鎖ポリジメチルシ
ロキサンシリコーン油をその粒子に加え、しかる後、混
合物を手動的または自動的に撹拌して、分散液を生成さ
せることによって、スラリーを調製する。シリコーン油
は、最終のＥＲ複合構造におけるビヒクルおよび重合反
応中の希釈剤として機能する。澱粉プラスシリコーン油
の総重量基準で約２８重量％の澱粉粒子がスラリー用に
使用される。シリコーン油は、特別の粘度レベル２０〜
１００センチストークスを有するDow-Corningの登録商
標シリコーン２００フルーイッド(Silicone 200 Fluid)
であり、これは、the A.E. Yale Co.から市販されてい
る。最終生成物において、ＥＲ流体を構成するこのスラ
リーの調製に続き、ポリジメチルシロキサン樹脂プレポ
リマーを添加して、シリコーン油９重量部に対して樹脂
プレポリマー類約１重量部を含有する混合物を生成させ
る。これらのシリコーン樹脂プレポリマー類は、Custom
Resin Systems, Inc.からＣＲＳ−１２１４Ａの名称の
下に得られる。このＥＲ流体／樹脂プレポリマー混合物
は、手動で約２分間撹拌されて、樹脂プレポリマーをＥ
Ｒ流体全体に分散させ、均一な液体混合物を生成させ
る。ついで、混合物に使用される希釈剤と樹脂との総量
の約１０重量％に等しい量、液体の触媒、ジブチル錫ジ
ラウレート（ＣＲＳ−１２１４Ｂ）を添加する。少なく
とも２分間撹拌して、触媒を完全に分散させた後、硬化
が行われる型に混合物を加える。硬化は、室温で、ほぼ
４時間行われる。図１は、得られるシリコーンエラスト
マーＥＲ流体製品の開放気孔構造の例である。試験は、
このＥＲ複合材料が、電界に暴露した時、良好なＥＲ性
質を有することを示す。

【００３６】ＥＲ複合材料は、電極を結合され、被覆お
よび／または補剛材料、例えば、ポリエチレンもしくは
その他のフィルムまたは大きな気孔のポリウレタン網状
フォームで形成される。例えば、電極は、樹脂／希釈剤
混合物を含有する型内に挿入されるか、または、平坦な
電極は、型の表面上に、開放気孔樹脂構造が接着するよ
うに使用される。付着は、電極またはその他の接着フィ
ルム材料の清浄な表面を下塗剤(primer)で最初に予備被
覆することによって高められる。適当な予備被覆材料の
一つは、Dow-Corning Corporationによって製造され、
登録商標シルガードプライムコート(Sylgard Prime Coa
t)として販売されている液体である。これとは別に、強
靭なスキン層は、ＥＲ複合材料が凝固し、型から取り出
された後、シリコーン接着剤等を使用して、ＥＲ複合材
料の表面上に接着することもできる。一例として、フィ
ルムは、型を内張りするために使用することができ、か
くして、その場で、表面被覆層を生じさせるか、また
は、続いて、例えば、樹脂約４５重量％、シリコーン油
約４５重量％および触媒約１０重量％の混合物の薄い層
を所望の表面に塗布することによって、より緻密で堅牢
な層が、ＥＲ複合材料の表面上で硬化される。このよう
な材料で型の底部を内張りすることによって、例えば、
寸法約１ミリメートルの開放気孔を有する、大きな気孔
のポリウレタン網状フォームを成形されたＥＲ複合材料
に組み込むことができる。それは、例えば、ＥＲ複合材
料を金属表面に堅く結合させやすくするためのより強固
な補強遷移領域を生成させるために使用することができ
る。

【００３７】ＥＲ複合材料は、軸方向の剪断応力試験装
置、例えば、図２に図示したような装置を使用して、種
々の電界下でその弾性率を決定するために試験すること
ができる。この設計配置において、静的弾性率が得られ
る。この装置において、参照符号１０は、内部シリンダ
ーを表し、参照符号１５は、外部中空シリンダーを表
し、参照符号２０は、離脱可能な底部プラグ（図示せ
ず）とともに、型キャビテイとして機能する２つのシリ
ンダー１０、１５で形成されるＥＲ複合材料を表す。絶
縁材料２５は、ＥＲ複合材料によって内部シリンダーか
ら離隔された外部中空シリンダーを支持および固定し、
適当な可変電力サプライ３０を使用して、これら２つの
電気伝導性の素子を横切って電圧が印加され、ＥＲ材料
を賦活するための電界を生ずる。図示された試験装置
は、特定の制御された一定の移動速度で軸方向の運動を
加え、両シリンダーに結合された複合エラストマーから
相当する抵抗剪断力を測定する。運動は、加えられた力
を正確に測定し与えるロードセル４０を介して作動する
適当な制御速度駆動装置３５によって内部シリンダーに
対して軸方向に加えられる。剪断応力は、外部シリンダ
ー１５に関して所定の距離内部シリンダー１０を垂直に
変位させるのに要する軸方向の力を測定し、この力をＥ
Ｒエラストマーと中空シリンダー１０との間の結合面積
で割ることによって決定される。この試験手順は、ＥＲ
材料を横切って加えられる種々の電界で繰り返される。
各電界に対して測定された剪断応力は、ついで、それら
の静的剪断弾性率に変換される。これらの値は、ある範
囲の電界の印加によって生ずるＥＲ複合材料の、変位の
増分に対する、弾性率の変化を計算可能とする。実施例 ２ 以下の実験は、ＥＲ複合材料を配合するのに使用される
成分の樹脂／希釈剤比を変化させた時のエラストマー気
孔寸法の寸法範囲の変化を決定するために行われる。Ｅ
Ｒ複合材料は、一般に、実施例１に記載したような方法
に従い調製される。この実験に使用される特定のＥＲ複
合材料は、約２８重量％の澱粉粒子を配合した５０セン
チストークスの粘度のシリコーン油を有するＥＲ流体を
使用して形成する。樹脂および希釈剤（すなわち、ＥＲ
流体）の３つの異なる組み合わせを使用する。それぞ
れ、シリコーン油９５、９０および８０重量％を有する
５、１０および２０重量％の樹脂。ついで、このような
混合物の各々に、液体ＤＴＤ触媒を混合物に使用される
希釈剤および樹脂の総量の約１０重量％に等しい量加え
る。ＥＲ複合材料の各試料を室温で硬化させた後、スラ
イスし、スライス表面を反射光光学顕微鏡の下に置き、
ほぼ２００倍に拡大する。小、中および大の寸法の気孔
を決定し、３つの試料の各々について、平均を採る。樹
脂のパーセンテージが増大するにつれて、気孔の平均寸
法が減少することが判明する。樹脂プレポリマー約５重
量％を使用して、ＥＲ複合材料を調製した時、弾性構造
は、最終の構造の約１５体積％を占め、大気孔の平均寸
法は、約２２５μmであり、中気孔の平均寸法は、約１
３０μmであり、小気孔の平均寸法は、約７５μmであ
る。樹脂約１０重量％および希釈剤９０％において、平
均寸法が、それぞれ、約２２０μm、約１２０μmおよび
約６５μmに幾分減少する。樹脂の量を２０重量％に増
大した時、気孔寸法は、さらに劇的に変化し、大気孔の
平均寸法約１３０μm、中気孔の平均寸法約約８０μm、
および、小気孔の平均寸法約３５μmを有する。

【００３８】３つのカテゴリー、すなわち、大、中、小
気孔に分類される気孔の相対的なパーセンテージもま
た、これらの試験試料に対して決定され、各カテゴリー
に入る気孔のパーセンテージは、樹脂のパーセンテージ
が変化するにつれて、幾分変化する。５重量％の樹脂で
は、相対的なパーセンテージは、大気孔約６０％、中気
孔３５％および小気孔約５％である。約１０重量％の樹
脂を使用した時、大気孔のパーセンテージは、約５５％
に低下し、中気孔のパーセンテージは、約３３％であ
り、小気孔のパーセンテージは、約１２％に上昇する。
樹脂の量をさらに約２０重量％に増大した時、大気孔の
パーセンテージは、同量にそのまま止まるが、中気孔の
パーセンテージは、もう１ポイントまたは２ポイント低
下し、小気孔のパーセンテージは、それとほぼ同量上昇
する。

【００３９】これらのＥＲ複合材料は、さらに、樹脂の
パーセンテージが増大するにつれての、気孔フィブリル
もしくはリガメントの径または厚さにおける変化につい
て調査する。樹脂のパーセントが５重量％から２０重量
％(w/o)に増大すると、平均厚さが減少することが決定
される。ＥＲ複合材料の樹脂プラス希釈剤混合物を配合
するのに使用される樹脂のパーセンテージが増大するに
つれ、平均リガメント厚さは、減少し、すなわち、５w/
oにおける約１７μmから１０w/oにおける約１１μmに、
約２０重量％樹脂における約８μmに減少する。実施例 ３ 以下の実験は、ＥＲ流体成分に対する種々の粘度の液体
を使用して調製された特定のＥＲ複合材料の強度を増大
させる印加電界に対する機械的な応答における差を決定
するために行われた。これらの試験に対するこれら材料
は、一般に、実施例１に記載された方法に従い、すなわ
ち、２０センチストークスのシリコーン油を使用する一
つの試料では、１３w/o樹脂を使用したが、これ以外
は、９０w/o油希釈剤に対し、約１０重量％の樹脂を使
用して、製造された。樹脂プラスシリコーン油の総重量
基準で１０％の触媒を樹脂とＥＲ流体との各混合物に添
加した。ＥＲ流体のシリコーン油の粘度は、２０センチ
ストークス、５０センチストークスおよび１００センチ
ストークスと変化させた。ＥＲ流体は、澱粉粒子約２８
重量％または約３３重量％を含有した。一般に、油の粘
度がより低い程、硬化後、ＥＲ複合材料は、より柔軟と
なる。しかし、ＥＲ流体におけるエラストマーマトリッ
クスの体積％および粒子の重量％もまた、この値に影響
を及ぼす。硬化後、各ＥＲ流体複合材料は、実施例１に
記載した剪断試験アセンブリにおいて室温で軸方向の変
位速度約０．００８５mm/秒で試験した。結果は、垂直
な変位０．１２７mm（７．３％剪断歪み）について、図
３に示すが、この結果より、少なくとも粘性の油、すな
わち、２０センチストークスの油を含有するＥＲ複合材
料は、印加される電界に対するその応答が最も迅速に変
化する。

【００４０】比較のため、樹脂１０重量％とＥＲ粒子を
含有しない１００センチストークスのシリコーン油（す
なわち、希釈剤）９０重量％との混合物から、さらなる
試験試料を調製した。その他の試料と直接比較可能なよ
うに、再度、樹脂プラスシリコーン油希釈剤の総量基準
で１０重量％の触媒をこの混合物に添加する。グラフの
底部の□の線は、予想したように、ＥＲ粒子を含有しな
いシリコーン油を満たした弾性材料を横切る電界の印加
が、剪断応力において変動を生ぜず、外部チューブまた
は中空シリンダーの固定位置に対する内部シリンダーの
特定の強制された軸方向の変位に達することを示す。

【００４１】各試料における剪断応力（および対応する
弾性率）における変動は、一度、約６００ボルト／mmの
試験値を越えると、電界の強度における増大にほぼ比例
して増大することを理解することができる。

【００４２】

【発明の効果】これらの本質的に固体に固有なＥＲ複合
材料は、今日まで使用されてきたＥＲ流体に優る数多く
の利点を提供する。固体エラストマーの三次元フレーム
構造は、弾性絶縁体として機能し、好ましくは、ＥＲ流
体を一定の空間体積内に拘束する。また、本質的に固体
の材料は、それに電極を結合させる構造を提供し、ま
た、薄い柔軟な電極を構造的に支持するのに使用するこ
とのできる構造物を提供する。固体ＥＲ複合材料は、Ｅ
Ｒ流体を発現させるだけで、それより、ウイープ(weep)
することは困難であるが、このようなＥＲ複合材料の表
面の一以上を被覆することによって、材料の気孔からの
実質的に全てのＥＲ流体の発現またはウイーピングを防
止することができ、かくして、ＥＲ流体は、長期の使用
にわたって拘束されることが保証される。ＥＲ流体は、
開放気孔高分子材料内に有効に含有されるので、精巧な
シールの必要性は、多くの用途において、回避される。
これらのＥＲ複合材料は、また、それらの低い弾性率ゆ
えに、弾性歪みによって相当量の運動に耐え、それらの
ＥＲ性質と構造的な結合性とを保持しつつ、弾性的で、
回復可能な歪みによって実質的な変位を受けることがで
きるという利点を有する。

【００４３】もう一つに態様において、好ましくは、Ｅ
Ｒ複合材料が、少なくとも一つの電極に物理的に結合さ
れ、材料を横切って電界を印加するための手段に接続さ
れた配置が提供される。電極は、例えば、プレポリマー
シリコーン樹脂、触媒およびＥＲ流体混合物を電極の一
つの表面に沿ってその場で凝固（硬化）させることによ
って、結合することができる。これと別に、ポリウレタ
ン開放気孔エラストマーを使用すると、ポリウレタン類
に固有の強度および接着性が得られる。また、このよう
な配置において、電気伝導性のエラストマーを使用する
ことも可能である。またこれとは別に、接着剤、例え
ば、ＥＲ複合材料と相溶性のシリコーンまたはポリウレ
タン接着剤を使用して、電極を続いて結合させることも
できる。

【００４４】前述したように、実質的に液体不透過性の
スキンまたはフィルムをＥＲ複合材料上に生じさせるこ
ともでき、電極と結合された表面とは対向する表面に塗
布することもできる。例えば、ポリエチレン製の厚さ約
２５μmまたは１２μmの別のフィルムを使用することも
有効であり、または、比較的高パーセンテージの樹脂プ
ラス適当な触媒の相溶性シリコーン油またはその他のビ
ヒクル混合物を被覆することによって、緻密な接着スキ
ンを生じさせることも可能である。

【００４５】これらのＥＲ複合材料が使用を有すること
を期待される用途が数多く存在し、それらの一つは、こ
のようなＥＲ複合材料を使用して、ほとんど可動部品を
含有しない比較的高分解能のタクチルデイスプレー(tac
tile display)を提供する。特に重要なその他の用途
は、内部的または外部的に発生させた種々のタイプの振
動を減衰または抑制するのにこれらの材料を使用し、例
えば、印加された電界は、振動を減衰または抑制するた
めに適度の剛性を有する材料を製造するのに必要とされ
るように、調整される。共鳴周波数がアプローチするこ
とができ、それにより、ブレードのピッチがしばしば変
更されるヘリコプターローターの長いブレードにおいて
遭遇する破壊を著しく生じさせる。このようなブレード
の振動の周波数を適切にモニターすることによって、著
しく破壊的な共鳴周波数に近いアプローチが起こりそう
な時、それを決定することができる。ついで、各ブレー
ドの中空内部領域が、このＥＲ複合材料を形成する一体
的に結合した構造物を含有する場合、その剛性は、直ち
に変化して、共鳴周波数が達成されるのを防止する。同
様な用途は、宇宙ステーションの建設に使用されるため
の拡張されたビームについて期待される。伝達手段(tra
nsmission means)という用語は、ＥＲ複合材料が、力、
振動等を一つの機械的機素から他の機械的機素へと伝達
するために使用される前述の用途を広く定義するために
使用され、ＥＲ複合材料のこのような構造物への適度の
組み込みは、それを横切る所望の大きさの電界を印加す
ることによって、このような伝達手段の弾性および／ま
たは粘弾性を変化させることを可能とする。

【００４６】一般に、提供されるＥＲ複合材料は、適当
な強度の電界に暴露した時、言わば、現状を維持する能
力を示す。換言すれば、印加する電界を増大させた時、
このような材料が応力を加えられるか、または、応力を
加えられないかであり、それは、その特別の形状を維持
し、将来の変動に抵抗する傾向を示す。

【００４７】一定の現在好ましい実施態様を引用しつ
つ、本発明の構成を説明してきたが、特許請求の範囲に
おいて定義した本発明の範囲から逸脱することなく、種
々の変形および変更が可能であることを理解すべきであ
る。本発明の特異な特徴は、特許請求の範囲の請求項に
おいて強調した。

【図面の簡単な説明】

【図１】エラストマーの気孔寸法を約３０μm〜約１０
０μmに変化させたＥＲ複合材料の好ましいシリコーン
エラストマー／シリコーン油／コーンスターチの態様の
光学顕微鏡写真である。

【図２】２つのシリンダー状の電極間に電位差を印加す
ることによって達成される印加された電界の存在下にお
けるＥＲ弾性複合体の剪断応力を測定するために使用さ
れる装置を示す。

【図３】軸方向の剪断移動０．１２７mm（７．３％剪断
歪み）までに対するＥＲ弾性複合体の剪断応力に及ぼす
電圧の上昇に伴う印加される電界の影響を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１０ 内部シリンダー １５ 外部シリンダー ２０ ＥＲ複合材料 ２５ 絶縁材料 ３０ 電力サプライ ３５ 制御速度駆動装置 ４０ ロードセル

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ１０Ｍ 159:02） Ｃ１０Ｎ 20:02 20:06 Ｚ 40:14 (72)発明者 ポール・ダブリュー・トレスター アメリカ合衆国カリフォルニア州92024, エンシニタス，ナインス・ストリート 2312

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気流動学的な（ＥＲ）流体を包接する
   開放気孔エラストマーマトリックスを含む固有な電気流
   動学的弾性複合材料であり、それにより、前記複合材料
   が、固体の物理的性質および調節可能なＥＲ流体の挙動
   を示す材料。
2. 【請求項２】 前記マトリックスによって占められる体
   積パーセントが、複合材料の体積の約５〜約３０％を構
   成する、請求項１に記載の材料。
3. 【請求項３】 前記マトリックスが、電界に付さない
   時、剪断歪み約３０％以下に対して、剪断弾性率約６，
   ０００パスカル〜約１１，０００パスカルを有する、請
   求項１に記載の材料。
4. 【請求項４】 前記エラストマーマトリックスによって
   占められる体積パーセントが、複合材料のほぼ５〜１５
   ％である、請求項３に記載の材料。
5. 【請求項５】 前記エラストマーマトリックスが、寸法
   約２０μm〜約２００μmの主要な気孔比率（ｐｒｏｐｏ
   ｒｔｉｏｎ ｏｆ ｃｅｌｌｓ）を含有する、請求項１
   に記載の材料。
6. 【請求項６】 前記エラストマーが、シリコーンエラス
   トマーである、請求項１に記載の材料。
7. 【請求項７】 前記エラストマーが、ポリウレタンエラ
   ストマーである、請求項１に記載の材料。
8. 【請求項８】 前記電気流動学的な流体が、寸法約５〜
   約１００μmの親水性粒子を含む、請求項１に記載の材
   料。
9. 【請求項９】 前記粒子の主要部分が、寸法約５〜約２
   ５μmである、請求項８に記載の材料。
10. 【請求項１０】 前記電気流動学的な流体が、少数部分
    の親水性粒子と、該親水性粒子に対するキャリヤーとし
    ての主要部分のシリコーン油とを含む、請求項１に記載
    の材料。
11. 【請求項１１】 前記電気流動学的な流体が、シリコー
    ン油中に、コーンスターチまたはポリメチルアクリレー
    ト粒子を含む、請求項１に記載の材料。
12. 【請求項１２】 電気流動学的な（ＥＲ）流体を包接す
    る開放気孔エラストマーマトリックスを含む固有な電気
    流動学的弾性複合材料であり、 前記複合材料が、電界に付さない時、剪断歪み約３０％
    に対して、剪断弾性率約６，０００パスカル〜約１１，
    ０００パスカルを有し；前記電気流動学的な流体が、主
    要部分のシリコーン油中に分散された寸法約５〜約１０
    ０μmの少数部分の親水性粒子を含む材料。
13. 【請求項１３】 前記エラストマーマトリックスが、そ
    の主要部分が寸法約２０μm〜約２００μmである気孔を
    含有する、請求項１２に記載の材料。
14. 【請求項１４】 前記電気流動学的な流体が、粘度約２
    ０センチストークス〜約１００センチストークスを有す
    るシリコーン油中に分散されたコーンスターチ粒子を含
    む、請求項１３に記載の材料。
15. 【請求項１５】 前記エラストマーマトリックスが、前
    記弾性複合材料の体積の約５〜約１５％を構成する、請
    求項１３に記載の材料。
16. 【請求項１６】 機械的な機素と接続する伝達手段の弾
    性および粘弾性を変化させるための配置であって、その
    配置が、そのエラストマーマトリックスに結合された少
    なくとも一つの電極を有し、かつ、電界印加手段が前記
    電極を使用し、前記電気流動学的な複合材料を横切って
    電界を印加するための手段を有する、請求項１２に記載
    の前記電気流動学的な複合材料の形態で伝達手段を含む
    配置。
17. 【請求項１７】 さらに、前記電気流動学的な複合材料
    の外部表面に結合された実質的に液体不透過性の被覆を
    含む、請求項１６に記載の配置。
18. 【請求項１８】 固体の物理的性質と調節可能な電気流
    動学的な（ＥＲ）流体の挙動とを有する電気流動学的な
    複合材料を製造するための方法であって、該方法が、 液体形態の樹脂プレポリマーを液体ＥＲ流体と混合し
    て、液体分散液を生成させ、 前記液体分散液中で前記樹脂を硬化させるために触媒を
    添加し、 前記添加物中で前記樹脂プレポリマーを硬化させて、電
    界に暴露させた時、ＥＲ性質を有する固体複合材料の三
    次元構造を決定する弾性マトリックスを形成する方法。
19. 【請求項１９】 前記ＥＲ流体が、シリコーン油中に分
    散された親水性粒子を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 【請求項２０】 前記添加物が、シリコーン樹脂プレポ
    リマーと、周囲温度で前記プレポリマーを硬化させてエ
    ラストマーを生成するのに有効である触媒とを含む、請
    求項１９に記載の方法。