WO2022079968A1 - 構造物、摺動部材、コネクタ、および構造物の製造方法 - Google Patents

構造物、摺動部材、コネクタ、および構造物の製造方法 Download PDF

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metal
chch
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一臣 佐藤
和大 徳永
靖弘 讓原
眞由美 小坂
亮太 弓削
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日本航空電子工業株式会社
日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a structure, a sliding member, a connector, and a method for manufacturing the structure.
  • the sliding surface is plated with a metal such as silver as a means for reducing the contact resistance of the structure having the sliding surface and improving the slidability.
  • a metal such as silver
  • metal plating is easily worn, including silver, which is a relatively soft metal
  • Patent Document 1 a coating layer composed of a silver layer and a film formed by contacting the silver layer with a solution containing thiol and benzotriazole is formed at a contact portion that is in electrical contact with another conductive member. Discloses the technology to be used.
  • Patent Document 1 in order to improve the wear resistance, it is required to form a coating layer having a certain thickness, which may increase the contact resistance of the sliding surface. ..
  • An object of the present invention is to provide a structure having a surface (sliding surface) which is excellent in wear resistance and can maintain a low contact resistance for a long period of time, a sliding member and a connector, and a method for manufacturing the structure. To do.
  • the present invention provides a structure, a sliding member, a connector, and a method for manufacturing the structure having the following configurations [1] to [18].
  • a structure characterized by having a structure in which a nanocarbon material is arranged on the surface of at least a part of a metal.
  • the nanocarbon material is at least one of carbon nanotubes, carbon nanohorn aggregates, graphene, and fullerenes.
  • the nanocarbon material is a carbon nanohorn aggregate.
  • the nanocarbon material has at least a first functional group having an affinity for the metal and a second functional group having an affinity for the nanocarbon material on the surface of at least a part of the metal.
  • [5] The structure according to [4], wherein the first functional group is a thiol group.
  • [6] The structure according to [4] or [5], wherein the second functional group is an amide group, a hydroxy group or a carboxy group.
  • the second functional group is an amide group.
  • the organic compound has at least one of a chain saturated hydrocarbon group, a chain unsaturated hydrocarbon group, a cyclic saturated hydrocarbon group and a cyclic unsaturated hydrocarbon group in the main chain skeleton. , [4] to any one of [7].
  • the metal and the nanocarbon material are arranged via an organic compound having a first functional group having an affinity for the metal and a second functional group having an affinity for the nanocarbon material.
  • a sliding member having the structure according to any one of [1] to [14] on at least a part of the sliding surface.
  • a method for producing a structure which comprises a step of coating a nanocarbon material on the surface of at least a part of a metal.
  • a method for manufacturing a structure which comprises a step of coating a material containing and.
  • a structure having a surface (sliding surface) which is excellent in wear resistance and can maintain a low contact resistance for a long period of time, a sliding member and a connector, and a method for manufacturing the structure are provided. Can be done.
  • the sliding surface is plated with a metal such as soft silver plating.
  • metal plating such as soft silver plating has low contact resistance, it is soft and easily wears due to contact with other members (for example, by sliding). As the plating wears, the material portion of the structure may be exposed, increasing contact resistance and coefficient of friction. For this reason, it is conceivable to use hard silver plating, which is a hardened plating, but such metal plating is caused by a decrease in the conductivity of the coating film due to the inclusion of a curing agent and a decrease in the contact area due to the hard surface. , Contact resistance tends to be high.
  • the nanocarbon material is applied to at least a part of the metal surface, the other members come into direct contact with the metal surface even when the other members are repeatedly contacted. It can be prevented and the wear resistance can be improved. Further, in the structure of the present invention, since the nanocarbon material has excellent conductivity, dispersibility, lubricity and appropriate hardness, it is possible to maintain a state in which the contact resistance is kept low, and the curing agent, the lubricant and the like. There is no need for complicated management, the surface is not sticky, the handling is good, and the productivity is excellent.
  • an organic compound having a specific functional group is attached to at least a part of the metal surface together with the nanocarbon material, so that the nanocarbon material is interposed through the compound (for example, by chemical adsorption).
  • the bond between the metal surface and the metal surface can be strengthened. Thereby, the wear resistance to repeated contact of other members can be further improved, and further, the contact resistance can be easily maintained low for a long period of time due to the above-mentioned properties of the nanocarbon material.
  • the structure of the present invention has a structure in which a nanocarbon material is arranged on the surface of at least a part of a metal. Therefore, at least a part of the surface of the structure is made of metal, and at least a part of the metal surface is covered with a nanocarbon material. Further, the structure of the present invention has a first aspect of having an affinity for the nanocarbon material and the metal on the surface of at least a part of the metal from the viewpoint of improving the wear resistance and keeping the contact resistance low. It is preferable that a film containing a functional group and an organic compound having at least a second functional group having an affinity for the nanocarbon material (hereinafter, may be referred to as a first compound) is arranged.
  • the coverage by the nanocarbon material or the coating film containing the first compound and the nanocarbon material on the metal surface of the structure is more desirable in order to obtain the effect of the present invention as it is closer to 100%.
  • the coverage is preferably at least 5%, more preferably 20% or more, and more preferably 40% or more, from the viewpoint of maintaining wear resistance and contact resistance. Is more preferable, and 50% or more is particularly preferable.
  • the coverage can be confirmed using a scanning electron microscope (SEM).
  • the amount of nanocarbon material used can be changed as appropriate according to the total area of the metal surface of the structure to be coated.
  • the blending ratio mass of the nanocarbon material: mass of the first compound
  • it is preferably 1:10 to 10: 1, more preferably 1: 5 to 5: 1, and 1: 3 to 1. It is more preferably 3: 1 and particularly preferably 1: 2 to 2: 1.
  • the thickness of the coating on the nanocarbon material or the metal surface composed of the nanocarbon material and the first compound is not particularly limited, and if the metal surface is slightly covered, the wear resistance is improved. And the contact resistance can be kept low.
  • the film thickness is preferably 10 nm or more and 1 ⁇ m or less, and more preferably 10 nm or more and 500 nm or less from the viewpoint of suppressing an increase in contact resistance.
  • a structure in which a nanocarbon material is applied on a metal surface (without the first compound) and a structure having the structure are referred to as a first structure and a first structure, respectively.
  • a structure in which a film containing a nanocarbon material and a first compound is applied on a metal surface and a structure having the structure are referred to as a second structure and a second structure, respectively.
  • the structure of the present invention has one or both of the first structure and the second structure.
  • the specific use of the structure is not particularly limited as long as it is an object having a surface (sliding surface) that makes (repeatedly) contact with other members.
  • the structure includes, for example, a member that requires wear resistance and low contact resistance during use, that is, a connector or switch having a portion (contact portion) on the surface with which another member (for example, slides) comes into contact.
  • Electronic components mechanical devices such as relays, and sliding members for automobiles such as cylinders and pistons.
  • the structure is a pair of connectors in which a male terminal is inserted into a female terminal and both terminals are in contact with each other and are fitted to each other
  • the above-mentioned structure is formed on at least one surface of the contact portion between the male terminal and the female terminal. It is preferable to have at least one of the first structure and the second structure.
  • the nanocarbon material is attached to at least a part of the surface of these contact portions, it is possible to prevent the metals (for example, silver and gold) constituting each contact portion from coming into contact with each other.
  • the contact resistance and the coefficient of friction can be kept low and stable due to the conductivity and lubricity of the nanocarbon material while preventing the wear of the surface of each contact portion.
  • the coefficient of friction can be kept low, it is possible to easily operate (insert / remove in the case of a connector) when using an electronic component (insertion / removal in the case of a connector).
  • the metal includes gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), zinc (Zn), tin (Sn), iron (Fe), nickel (Ni), and chromium (Ni).
  • Various metals such as Cr), palladium (Pd), rhodium (Rh), ruthenium (Ru), osmium (Os), iridium (Ir), indium (In), alloys of these metals, and plating of these metals. Is included.
  • the metal is preferably gold, silver, and alloys thereof, and at least one of plating thereof.
  • the metal is more preferably silver and a silver alloy, and at least one of plating by them.
  • one type of the metal may be used alone, or a plurality of types may be used in combination.
  • sliding members such as electrical and electronic parts are required to maintain low contact resistance and have heat resistance.
  • the material reduces the load when connecting the connector, that is, the insertion force. From this point of view, the above-mentioned metals, alloys or platings can be preferably used.
  • a functional group may be introduced on the metal surface thereof.
  • the functional group can be appropriately set according to the nanocarbon material to be used and the first compound, and is preferably a group having an affinity for these.
  • the affinity is given to these groups and the first compound (specifically, the first functional group and the second functional group possessed by the first compound). It is preferably a group having.
  • the nanocarbon material is a material mainly composed of carbon atoms (carbon) and having a one-dimensional shape composed of nanoscales (for example, a diameter of 100 nm or less), for example, particles composed of carbon atoms having a diameter of 100 nm or less. It is composed of (nanocarbon particles) and includes: Carbon nanotubes, carbon nanohorn aggregates, graphene, fullerenes, carbon nanofibers, carbon black, etc.
  • the nanocarbon material from the viewpoint of improving wear resistance, it is preferable to use at least one of graphene, fullerene, carbon nanotubes and carbon nanohorn aggregates as the nanocarbon material. Further, from the viewpoint of maintaining contact resistance and improving wear resistance, it is more preferable to use a carbon nanohorn aggregate as the nanocarbon material.
  • the nanocarbon material may be composed of only carbon atoms, or may have a surface functional group (third functional group) containing other atoms by performing a surface treatment such as an oxidation treatment. ..
  • This surface functional group is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the metal on the surface (sliding surface) of the structure and the first compound to be used, and has an affinity for these metals and the first compound. It is preferable to introduce a surface functional group having the above into the nanocarbon material.
  • the nanocarbon material when a metal such as gold or silver, an alloy, or a plating thereof is used as the metal, the nanocarbon material has an affinity for these metals as the surface functional group from the viewpoint of affinity for these metals. It is preferable to have a group containing a sulfur atom having. Examples of the group containing a sulfur atom include a thiol group, a sulfo group, a dithiocarbamate group and the like, but from the viewpoint of ease of production, the nanocarbon material is more preferably modified with a thiol group.
  • the surface of at least a part of the metal is coated with a nanocarbon material having a functional group having an affinity for the metal. It is preferable to have.
  • the first compound particularly, the first functional group
  • the first functional group may be present on the surface of the nanocarbon material in combination with or alone with the functional group having an affinity for the metal.
  • a functional group having an affinity for the second functional group may be introduced.
  • the nanocarbon material one type may be used alone, or a plurality of types may be used in combination, and for example, a mixture of these nanocarbon materials may be used.
  • the shape (for example, aspect ratio) of the nanocarbon material used is not particularly limited, and various materials can be appropriately used.
  • graphene is one of the allotropes of carbon composed of a single layer of carbon atoms, and is in the form of a sheet having a thickness of one atom (about 0.35 nm) in which carbon atoms are arranged in a hexagonal honeycomb lattice. It is a substance.
  • Fullerene is a general term for molecules composed of a large number of carbon atoms in a closed shell cavity, and examples thereof include C60 fullerene composed of 60 carbon atoms, which is a ball-shaped graphene sheet.
  • a carbon nanotube is a substance in which a graphene sheet composed of carbon atoms has a single-walled or multi-layered tubular shape (tube shape). Can be used. Among these, from the viewpoint of cost reduction, it is preferable to use multi-walled carbon nanotubes (particularly three or more layers) as the carbon nanotubes.
  • the carbon nanohorn aggregate includes carbon nanohorn aggregates (CNHs) and fibrous carbon nanohorn aggregates.
  • Carbon nanohorn aggregates (CNHs) are cone-shaped single-layer carbon nanohorns with a conical tip, with the tip of a structure wrapped with a graphene sheet pointed like a horn with a tip angle of about 20 °. It is a collection of radial parts with the parts on the outside, has a diameter of about 100 nm, and has a spherical shape.
  • Carbon nanohorn aggregates are a seed-type aggregate structure, a bud-type aggregate structure, a dalia-type aggregate structure, a petal-type (several graphene sheet structures) aggregate structure, and a petal-dalia-type (petal and dalia mixed). It has at least one type of collective structure (state).
  • the seed type has a shape with few or no angular protrusions on the spherical surface.
  • the bud type has a shape in which some square protrusions are seen on the spherical surface.
  • the dahlia type is a shape in which many square protrusions are found on the spherical surface.
  • the petal type is a shape in which petal-like protrusions are seen on a spherical surface.
  • the petal dahlia type is an intermediate structure between the dahlia type and the petal type.
  • the fibrous carbon nanohorn aggregate is a fibrous aggregate of a plurality of single-layer carbon nanohorns, and is formed of at least one of the above aggregate structures. All of these carbon nanohorn aggregates have high conductivity because the single-layer carbon nanohorns are partially chemically bonded.
  • the first compound has at least a first functional group and a second functional group.
  • the first functional group and the second functional group can be appropriately set depending on the metal constituting at least a part of the surface of the structure and the nanocarbon material used, and the first functional group and the second functional group can be set appropriately.
  • the functional groups of may be the same or different.
  • the first compound may have one or more kinds of groups as the first functional group, and may have one or more kinds of groups as the second functional group. good. That is, the first compound may have one kind of functional group (the same first functional group and the second functional group), or may have a plurality of kinds of functional groups.
  • the first compound may have a functional group other than the first functional group and the second functional group as long as the effect of the present invention can be obtained.
  • the first functional group a functional group having an affinity for the metal on the surface of the structure is used, and the first compound may be chemically adsorbed on the metal via the first functional group. It doesn't have to be.
  • the first functional group can be appropriately selected depending on the metal constituting the surface of the structure, and is not particularly limited. For example, when gold, silver, and alloys thereof, and plating thereof are used as the metal, a functional group containing a sulfur atom is used as the first functional group from the viewpoint of affinity for these metals. It is preferable to use a group.
  • a thiol group as the first functional group from the viewpoint of handleability and availability.
  • the effect of the present invention can be easily obtained by using a functional group having an affinity for each metal as the first functional group.
  • the second functional group a functional group having an affinity for the nanocarbon material used is used, and the first compound is chemically adsorbed on the nanocarbon material via the second functional group. It may or may not be.
  • the second functional group is more preferably an amide group, a hydroxy group or a carboxy group, and even more preferably an amide group. If the second functional group is an amide group, the treatment time for the object to be coated (material containing the nanocarbon material and the first compound) (for example, the object to be coated is immersed in the treatment solution). Time) can be shortened and productivity can be further improved.
  • R 3 and R 4 in the amide group each independently indicate —H or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a double bond. From the viewpoint of affinity for nanocarbon materials, it is preferable that at least one of R 3 and R 4 is —H, and it is more preferable that both R 3 and R 4 are —H.
  • the metal and the nanocarbon material have a first functional group having an affinity for the metal and a second functional group having an affinity for the nanocarbon material. It is preferable to have a structure arranged via the first compound.
  • the first compound may have at least one of a chain saturated hydrocarbon group, a chain unsaturated hydrocarbon group, a cyclic saturated hydrocarbon group and a cyclic unsaturated hydrocarbon group in the main chain skeleton.
  • a plurality of these groups may be contained.
  • the first compound has a chain-type saturated hydrocarbon group in the main chain skeleton.
  • the main clavicle refers to the part corresponding to the trunk having the maximum number of carbon atoms in the first compound.
  • the first compound may or may not have one or more side chains in addition to the main chain.
  • the number of carbon atoms in the side chain can be, for example, 1 to 6.
  • the chain-type saturated hydrocarbon group may be a linear saturated hydrocarbon group or a branched saturated hydrocarbon group, but from the viewpoint of maintaining a low contact resistance, the linear saturated hydrocarbon group may be used. It is preferably a group.
  • the (total) carbon number of the chain saturated hydrocarbon group is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 20, and preferably 4 to 16 from the viewpoint of maintaining low contact resistance. More preferably, it is particularly preferably 5 to 16.
  • the number of carbon atoms in the branched chain (side chain) portion can be, for example, 1 to 6, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, a pentyl group, and the like. It can have a hexyl group as a branched chain.
  • the position and number of the branched chains are not particularly limited and may be held at any position.
  • chain saturated hydrocarbon group examples include, but are not limited to, the following. Although a methyl group is described here as an example of the branched chain, it may be another group (for example, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, etc.). Further, in the following examples, among the chain saturated hydrocarbon groups, those having 2 to 12 carbon atoms are described as an example, but the present invention is not limited thereto.
  • the two bond "-" of the chain-type saturated hydrocarbon group shown below are one of which is the bond on the first functional group side and the other of which is the bond on the second functional group side. ..
  • bonds may be directly bonded to the first functional group or the second functional group, or other groups (for example, chain unsaturated hydrocarbon group, cyclic saturated hydrocarbon group, etc.). It may be bonded to a first functional group or a second functional group via a cyclic unsaturated hydrocarbon group). Further, although the form in which the first functional group and the second functional group are bonded to both ends of the main chain is described here, these functional groups may be bonded to the branched chain.
  • the chain unsaturated hydrocarbon group may have one unsaturated bond (double bond or triple bond), or may have two or more unsaturated bonds, especially the position and number of unsaturated bonds. Not limited.
  • the (total) carbon number of the chain unsaturated hydrocarbon group is preferably 2 to 30, more preferably 2 to 20, and preferably 4 to 16 from the viewpoint of maintaining low contact resistance. More preferably, it is particularly preferably 5 to 16.
  • the chain unsaturated hydrocarbon group may be a linear unsaturated hydrocarbon group or a branched unsaturated hydrocarbon group, but from the viewpoint of maintaining a low contact resistance, the chain type unsaturated hydrocarbon group may be a direct chain unsaturated hydrocarbon group. It is preferably a chain unsaturated hydrocarbon group.
  • the number of carbon atoms in the branched chain (side chain) portion can be, for example, 1 to 6, and specifically, a methyl group, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, and a pentyl group.
  • a hexyl group can be provided as a branched chain.
  • the position and number of the branched chains are not particularly limited and may be held at any position.
  • chain unsaturated hydrocarbon group examples include, but are not limited to, the following. Although a methyl group is described here as an example of the branched chain, it may be another group (for example, an ethyl group, a propyl group, a butyl group, etc.). Further, in the following example, among the chain unsaturated hydrocarbon groups, those having 2 to 12 carbon atoms and having one double bond as an unsaturated bond (in the case of having a branched chain, those having one branched chain). Is described as an example, but the present invention is not limited to these.
  • the two bond "-" of the chain unsaturated hydrocarbon group shown below are one of which is the bond on the first functional group side and the other of which is the bond on the second functional group side. be.
  • these bonding groups may be directly bonded to the first functional group or the second functional group, or other groups (for example, chain saturated hydrocarbon group, cyclic saturated hydrocarbon group, ring). It may be attached to the first functional group or the second functional group via the (formula unsaturated hydrocarbon group).
  • these functional groups may be bonded to the branched chain.
  • the (total) carbon number of the cyclic saturated hydrocarbon group is preferably 3 to 20, more preferably 3 to 10, and preferably 3 to 8 from the viewpoint of maintaining low contact resistance. More preferably, it is particularly preferably 4 to 6.
  • the saturated carbocycle contained in the cyclic saturated hydrocarbon group is preferably a 3- to 8-membered ring, and more preferably a 4- to 6-membered ring. Further, these saturated carbocycles may be monocyclic rings or condensed rings in which a plurality of rings are condensed. Further, these saturated carbocycles may have a side chain, and examples of the side chain include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • cyclic saturated hydrocarbon group examples include, but are not limited to, the following compounds.
  • cyclically saturated hydrocarbon groups having no side chain have been described, but the present invention is not limited thereto, and the ring has one or more side chains (for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms). You can also do it.
  • "-*" represents a bond on the first functional group side, and the other represents a bond on the second functional group side. It should be noted that these bonds may be directly bonded to the first functional group or the second functional group, or other groups (for example, chain-type saturated hydrocarbon groups, chain-type unsaturated hydrocarbon groups, etc.).
  • first functional group may be bonded to a first functional group or a second functional group via a cyclic unsaturated hydrocarbon group).
  • first functional group and the second functional group may be bonded to the carbon ring.
  • the cyclic unsaturated hydrocarbon group may have one unsaturated bond (double bond or triple bond), may have two or more unsaturated bonds, and the position of the unsaturated bond is not particularly limited. ..
  • the (total) carbon number of the cyclic unsaturated hydrocarbon group is preferably 3 to 20, more preferably 3 to 10, and 3 to 8 from the viewpoint of maintaining low contact resistance. Is more preferable, and 4 to 6 is particularly preferable.
  • the carbon ring contained in the cyclic unsaturated hydrocarbon group may be a monocyclic ring such as a benzene ring or a condensed ring such as a naphthalene ring or an anthracene ring.
  • the carbon ring is preferably a 3- to 8-membered ring, more preferably a 4- to 6-membered ring. Further, these carbocycles may have a side chain, and examples of the side chain include an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms.
  • cyclic unsaturated hydrocarbon group examples include, but are not limited to, the following compounds.
  • cyclic unsaturated hydrocarbon groups having no side chain are described, but the present invention is not limited to these, and one or more side chains (for example, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms) may be used. You can also have.
  • "-*" represents a bond on the first functional group side, and the other represents a bond on the second functional group side. It should be noted that these bonds may be directly bonded to the first functional group or the second functional group, or other groups (for example, a chain-type saturated hydrocarbon group, a chain-type unsaturated hydrocarbon group, etc.).
  • first functional group may be bonded to a first functional group or a second functional group via a cyclic saturated hydrocarbon group).
  • first functional group and the second functional group may be bonded to the carbon ring.
  • the positions of the first functional group and the second functional group in the first compound are not particularly limited, but from the viewpoint of arranging the metal and the nanocarbon material via the first compound, the first compound It is preferable that they are arranged at the opposite end portions of the main chain skeleton.
  • the first compound is mainly composed of at least one of a chain-type saturated hydrocarbon group, a chain-type unsaturated hydrocarbon group, a ring-type saturated hydrocarbon group, and a ring-type unsaturated hydrocarbon group.
  • One end of the chain skeleton (eg, one opposite end) has a first functional group and another end (eg, the other opposite end) has a second functional group. It is preferably a compound.
  • the first functional group and the second functional group are most distant from each other, for example, in the case of a benzene ring, the first functional group and the second functional group are at the para position. Is preferably arranged. As described above, it is preferable that the first compound contains both the first functional group and the second functional group in the main chain skeleton.
  • Equation 1 A 1 -R 11 -A 2
  • a 1 represents a thiol group
  • R 11 is a chain-type saturated hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms, a chain-type unsaturated hydrocarbon group having 2 to 30 carbon atoms, a cyclic unsaturated hydrocarbon group having 3 to 20 carbon atoms, and 3 carbon atoms. It is a group consisting of at least one of 20 cyclic saturated hydrocarbon groups.
  • R 3 and R 4 each independently represent —H, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms which may have a double bond. From the viewpoint of wear resistance and maintenance of low contact resistance, R 11 is preferably a linear saturated hydrocarbon group having 4 to 16 carbon atoms or a branched saturated hydrocarbon group having 4 to 16 carbon atoms.
  • at least one of R 3 and R 4 represents —H.
  • the following compounds can be more preferably used.
  • Method for Manufacturing First Structure includes a step of coating a nanocarbon material on the surface of at least a part of the metal (coating step 1-1). ..
  • the method for manufacturing the first structure may also have the following steps. -Process of preparing nanocarbon material (nanocarbon material preparation process). -A process of preparing a structure (object to be coated) having a metal surface for coating a nanocarbon material (process of preparing an object to be coated).
  • the nanocarbon material preparation step may also include a step of processing the nanocarbon material (processing treatment step).
  • the coating step 1-1 can also include a step of preparing a treatment liquid containing the nanocarbon material (treatment liquid preparation step 1-1). The order of these steps is not particularly limited and can be appropriately performed.
  • the carbon nanohorn aggregate can be produced, for example, by a CO 2 laser ablation method. Specifically, a sintered round bar carbon as a solid carbon substance is placed in a vacuum vessel, and under the conditions of a laser power density of 30 kW / cm 2 and a target rotation speed of 2 rpm in an Ar atmosphere, CO 2 The solid carbon material is irradiated with laser light at room temperature (for example, 25 ° C.) for 30 minutes. This makes it possible to obtain soot-shaped carbon nanohorn aggregates. It can be confirmed by observing with a transmission electron microscope (TEM) that the obtained substance has a carbon nanohorn aggregate structure.
  • TEM transmission electron microscope
  • processing treatment step various processing treatments such as oxidation treatment, surface treatment, and crystallization treatment can be performed on the obtained carbon nanohorn aggregate (processing treatment step).
  • oxidation treatment e.g., oxidation treatment, surface treatment, and crystallization treatment
  • both the gas phase process and the liquid phase process can be used for the oxidation treatment.
  • the oxidation treatment is performed by heat treatment in an atmospheric gas containing oxygen such as air, oxygen and carbon dioxide.
  • oxygen such as air, oxygen and carbon dioxide.
  • the temperature during the heat treatment is preferably 300 ° C to 650 ° C, more preferably 400 ° C to 550 ° C.
  • the heat treatment temperature is 300 ° C. or higher, carbon is easily burned and pores can be easily formed.
  • the heat treatment temperature is 650 ° C. or lower, it is possible to easily suppress the combustion of the entire carbon nanohorn aggregate.
  • the oxidation treatment is performed in a liquid containing an oxidizing substance such as nitric acid, sulfuric acid, and hydrogen peroxide.
  • an oxidizing substance such as nitric acid, sulfuric acid, and hydrogen peroxide.
  • the temperature at the time of treatment is preferably room temperature (for example, 25 ° C.) to 120 ° C.
  • the treatment temperature is 120 ° C. or lower, the oxidizing power can be easily maintained at an appropriate level, and excessive oxidation can be easily prevented.
  • the treatment temperature is preferably room temperature to 100 ° C, more preferably 40 ° C or higher.
  • the oxidizing power acts efficiently and pores can be formed efficiently, and when the treatment temperature is 40 ° C. to 100 ° C., the effect can be obtained more remarkably. Further, when the liquid phase process is combined with light irradiation, the oxidation treatment can be performed more effectively.
  • the crystallinity can be improved by heat-treating the carbon nanohorn aggregate in a non-oxidizing atmosphere such as in an inert gas, hydrogen, or vacuum.
  • the heat treatment temperature at that time is preferably 800 ° C. to 2000 ° C., more preferably 1000 ° C. to 1500 ° C.
  • the surface of the nanocarbon material to be used can be modified with various functional groups by various processing treatments.
  • the nanocarbon material is treated with a plasma treatment or a reaction reagent such as an oxidizing agent to form a hydroxy group, and then the hydroxy group is replaced with chlorine using SOCL 2 . Then, this chlorine moiety can be replaced with an amino group using ammonia.
  • a thiol group can be formed by reacting a halogen atom such as chlorine with hydrogen sulfide in the presence of a base.
  • a methoxy group can be formed by reacting the hydroxy group with a methylating agent in the presence of a base.
  • hydroxy group can be reacted with methanol in the presence of a catalyst to form a methyl group.
  • an amide group can also be formed by converting the hydroxy group in the carboxy group produced by heat treatment to chlorine with SOCL 2 and then substituting the chlorine moiety with an amino group using ammonia. As described above, a conventionally known method can be appropriately used for introducing the surface functional group.
  • the surface functional groups of the carbon nanohorn aggregate can also be removed.
  • the oxygen-containing surface functional group (carbonyl group, carboxy group, hydroxy group) formed in the opening portion by the pore opening treatment can be removed by heat treatment.
  • the heat treatment temperature at that time can be 150 ° C. to 2000 ° C.
  • the heat treatment temperature is preferably 600 ° C. or higher.
  • Surface functional groups can also be removed by reduction in a gaseous or liquid atmosphere.
  • Hydrogen can be used for reduction in a gaseous atmosphere, and can be used in combination with the above-mentioned improvement in crystallinity. Hydrazine and the like can be used in a liquid atmosphere.
  • a commercially available product may be used as the nanocarbon material. Further, the nanocarbon material may be produced by appropriately introducing or removing these functional groups from the purchased raw material by using a conventionally known method.
  • the structure to be covered can be appropriately used as long as it has a metal surface. Further, it can be appropriately produced by subjecting the surface of the structure to metal plating by a conventionally known method.
  • a treatment liquid containing the nanocarbon material is prepared (treatment liquid preparation step 1-1). Specifically, the nanocarbon material and the organic solvent (dispersion medium) are added to the container, and ultrasonic vibration is applied until the nanocarbon material is uniformly dispersed in the organic solvent together with the container. Thereby, a treatment liquid (dispersion liquid) can be obtained.
  • the treatment liquid may contain various additives (other lubricants and the like) as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the organic solvent is not particularly limited, but from the viewpoint of mass production of the structure, it is preferable to use a solvent capable of producing a stable treatment liquid that does not cause precipitation when a nanocarbon material or the like is added.
  • the organic solvent it is particularly preferable to use a solvent that can uniformly disperse the nanocarbon material and can be easily removed (for example, by natural drying) (having a low boiling point).
  • the organic solvent include alcohols such as ethanol, isopropyl alcohol (IPA) and isobutyl alcohol, hexane, toluene, dichloroethane and N-methylpyrrolidone (NMP).
  • the content ratio of the nanocarbon material in the treatment liquid can be appropriately set, but is preferably 0.01 to 1.0% by mass, preferably 0.02 to 0.5% by mass, from the viewpoint of workability and adhesion to the metal surface. % Is more preferable, and 0.05 to 0.2% by mass is further preferable.
  • the nanocarbon material particularly carbon nanohorn aggregate
  • the nanocarbon material is easy to maintain a stable dispersed state in the treatment liquid, and therefore has good productivity.
  • the coated portion of the object to be coated is immersed in the treated liquid for a certain period of time, the treated liquid is adhered to the coated portion, then taken out and dried (for example, naturally in the air).
  • the immersion time can be appropriately set according to the shape of the object to be coated, but the longer the immersion time is, the higher the coverage of the nanocarbon material on the object to be coated is, which is preferable.
  • the immersion time is preferably 2 to 90 minutes, more preferably 10 to 60 minutes, and even more preferably 30 to 45 minutes. Even if the treatment liquid adheres to the surface of the structure, it does not become sticky and can maintain a good touch.
  • dip coating is described as the coating method for the treatment liquid, but in addition to this, conventionally known methods such as spray coating and roll coating can be appropriately used.
  • a nanocarbon material and a first functional group and a second functional group are formed on the surface of at least a part of the metal. It has a step (coating step 2-1) of coating a material containing at least an organic compound (first compound) having.
  • the method for producing the second structure may include a step of preparing the first compound (first compound preparation step), the above-mentioned nanocarbon material preparation step, and a covering object preparation step.
  • the nanocarbon material preparation step may also include the above-mentioned processing treatment step.
  • the coating step 2-1 can also include a step of preparing a treatment liquid containing the nanocarbon material and the first compound (treatment liquid preparation step 2-1). The order of these steps is not particularly limited and can be appropriately performed. These steps will be described below. Since the nanocarbon material preparation step, the covering object preparation step, and the processing treatment step are as described above, the description thereof will be omitted.
  • First compound preparation step As the first compound having the first functional group and the second functional group described above, a commercially available product may be purchased, or these functional groups may be purchased with respect to the purchased raw material by using a conventionally known method. May be produced by appropriately introducing the above. In the examples described later, a commercially available product was used.
  • a treatment liquid containing the nanocarbon material and the first compound is prepared (treatment liquid preparation step 2-1). Specifically, the nanocarbon material, the first compound, and the organic solvent are added to the container, and ultrasonic vibration is performed until the nanocarbon material and the first compound are uniformly dispersed in the organic solvent together with the container. Is applied. Thereby, a treatment liquid (dispersion liquid) can be obtained.
  • the treatment liquid may contain various additives as long as the effects of the present invention can be obtained.
  • the organic solvent is not particularly limited, but from the viewpoint of mass production of the structure, it is preferable to use a solvent capable of producing a stable treatment liquid that does not cause precipitation when a nanocarbon material, the first compound or the like is added. ..
  • the organic solvent it is particularly preferable to use a solvent in which the nanocarbon material and the first compound can be uniformly dispersed and easily removed (for example, by natural drying) (having a low boiling point).
  • a solvent in which the nanocarbon material and the first compound can be uniformly dispersed and easily removed for example, by natural drying
  • the one described in the coating step 1-1 can be used in the same manner.
  • the content ratio of the nanocarbon material in the treatment liquid can be appropriately set, but is preferably 0.01 to 1.0% by mass, preferably 0.02 to 0%, from the viewpoint of workability and adhesion to the metal surface. 5% by mass is more preferable, and 0.05 to 0.2% by mass is further preferable.
  • the content ratio of the first compound in the treatment liquid can be appropriately set, but is preferably 0.01 to 1.0% by mass, preferably 0.02 to 0, from the viewpoint of workability and adhesion to the metal surface. 5.5% by mass is more preferable, and 0.05 to 0.2% by mass is further preferable.
  • the remaining amount is an organic solvent (and other additives if necessary).
  • the coated portion of the object to be coated is immersed in this treated liquid for a certain period of time, the treated liquid is adhered to the coated portion, then taken out and dried (for example, naturally in the air).
  • the immersion time those described in the coating step 1-1 can be applied in the same manner. Even if the treatment liquid adheres to the surface of the structure, it does not become sticky and can maintain a good touch.
  • other application methods such as spray application and roll application can be appropriately adopted.
  • the sliding member of the present invention has at least one of the surface structures of the first structure and the second structure on at least a part of the sliding surface.
  • the sliding member is not particularly limited as long as it has a sliding surface with which other members come into contact, and can be used as a sliding member for automobiles such as a cylinder and a piston, for example. ..
  • the connector of the present invention has at least one of the surface structures of the first structure and the second structure on at least a part of the sliding surface.
  • a connector pair composed of two connectors that can be fitted (contacted) with each other (for example, by sliding) can be used.
  • each connector can be a board connector mounted on a circuit board or the like, and can be suitably used as other connectors.
  • Examples 1 to 14 described later are examples corresponding to Examples of the structure of the present invention
  • Example 15 is an example corresponding to a comparative example.
  • CNHs carbon nanohorn aggregates
  • CNT multi-walled carbon nanotubes
  • Two types manufactured by Showa Denko KK, trade name: VGCF-H
  • the CNTs were previously heat-treated at 770 ° C.
  • a flat plate 1 imitating the contact portion of the structure shown in FIG. 1 and a probe 2 having a tip processed into the shape of a sphere R1 were prepared.
  • the plate and the probe are made of copper or an alloy thereof, and the surface is silver-plated with a thickness of 5 ⁇ m.
  • the plate and the probe are immersed in the treatment liquid containing the (combination) nanocarbon material (and the first compound) shown in Table 1 for the immersion time shown in Table 1, and then taken out and taken out into the atmosphere. It was naturally dried in.
  • a plate to which the nanocarbon material (and the first compound) shown in Table 1 was attached to the silver-plated surface and a probe were prepared.
  • the treatment liquid itself was not prepared, and the plate and the probe were not immersed in the treatment liquid.
  • the surface of the sphere R1 of the probe is brought into contact with the plate surface obtained in each example, and the surface of the plate surface is reciprocated in the slide direction indicated by the arrow S with a width of 10 mm one way while being held vertically with a force of 6N.
  • the coefficient of friction and the state of wear were observed.
  • the device for sliding is not shown. This repeated operation of reciprocating sliding is considered to be the same operation as repeated insertion and removal of a structure, for example, a connector, and wear of the connector contact portion induced by the repeated insertion and removal, and insertion force and removal force. Can reproduce the rise of.
  • FIG. 2 shows the plate surface in the case of Example 15 (the surface is silver-plated only)
  • FIG. 3 shows the case of Example 1
  • FIG. 4 shows the case of Example 3
  • FIG. 5 shows the case of Example 4 with respect to the number of slides. It shows the transition of the friction coefficient of.
  • the above-mentioned plates and probes were prepared and measured three times in each example.
  • the vertical axis of these graphs shows the coefficient of friction of the plate surface
  • the horizontal axis shows the number of reciprocating slides of 10 mm as one time and the number of times of reciprocating slides as the number of times of sliding.
  • the wear state of the plate surface is observed, and the number of slides at the time when the silver plating disappears from the sliding surface of the plate and the material (Cu) appears is displayed as an inverted triangle on the upper side of the polygonal line. do.
  • FIG. 6 shows the transition of the contact resistance of the plate surface with respect to the number of slides in the case of Example 15 and FIG. 7 in the case of Example 4.
  • the above plates and probes were prepared three times in each example, and measurements were performed respectively.
  • the vertical axis of these graphs indicates the contact resistance [m ⁇ ], and the horizontal axis and the symbol of the inverted triangle mean the same as the graphs of FIGS. 2 to 5 above.
  • Example 15 is an example using a plate and a probe prepared for comparison with the present invention, which are not treated with the above-mentioned treatment liquid and have only silver plating on the surface.
  • the average life in Table 1 indicates the average value of the number of slides when the silver plating is peeled off from the plate surface (the average value when the silver plating is performed three times in each example), and only in Example 4 It is a numerical value for one test.
  • Example 15 Compared with the life of only silver plating in Example 15, it can be seen that the life is extended in all of Examples 1 to 14. Further, in Example 15, as shown in FIG. 2, the coefficient of friction of the plate surface has changed to about 1. On the other hand, in Examples 1, 3, and 4 of the embodiments of the present invention, as shown in FIGS. 3 to 5, the coefficient of friction remains as low as about 0.2 until the life is reached. , The coefficient of friction exceeds 1 near the end of its life. Therefore, in these examples, it can be seen that the friction coefficient can be kept low for a long period of time.
  • the lubricity is improved as compared with the conventional structure, and the material of the contact portion (contact portion) is made of the contact portion (contact portion) while maintaining low insertion force, removal force and low contact resistance. The life until exposure can be extended.
  • the structure of the present invention has excellent wear resistance and can maintain low contact resistance for a long period of time.

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Abstract

耐摩耗性に優れ、接触抵抗を長期間低く維持することのできる表面(摺動面)を有する構造物、摺動部材およびコネクタ、ならびに、前記構造物の製造方法を提供することを目的とする。 上記課題は、金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料が配された構造を有することを特徴とする構造物、前記構造を有する摺動部材およびコネクタ、ならびに、前記構造物の製造方法によって解決される。前記構造物において、前記金属の少なくとも一部の表面上に、前記ナノカーボン材料と、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を少なくとも有する有機化合物とを含む被膜が配されていることが好ましい。

Description

構造物、摺動部材、コネクタ、および構造物の製造方法
 本発明は、構造物、摺動部材、コネクタ、および構造物の製造方法に関する。
 摺動面を有する構造物の接触抵抗を低くし、摺動性を向上する手段として、摺動面を銀などの金属を用いてめっきすることが知られている。しかしながら、比較的柔らかい金属である銀を始めとして、金属めっきは摩耗し易いため、金属めっきを更に表面処理することで、耐摩耗性を向上させ、摺動面の接触抵抗を低く維持する技術が種々開発されている。
 特許文献1では、他の導電部材と電気的に接触する接点部に、銀層と、前記銀層をチオールとベンゾトリアゾールとを含む溶液に接触させて形成される膜とからなる被覆層を形成する技術を開示している。
特許第5464284号公報
 しかしながら、特許文献1に記載の技術では、耐摩耗性を向上させるために、ある程度の厚さの被覆層を形成することが求められ、それによって摺動面の接触抵抗が上昇する場合があった。
 本発明の目的は、耐摩耗性に優れ、接触抵抗を長期間低く維持することのできる表面(摺動面)を有する構造物、摺動部材およびコネクタ、ならびに、前記構造物の製造方法を提供することにある。
 本発明は、下記[1]~[18]の構成を有する構造物、摺動部材、コネクタ、および構造物の製造方法を提供する。
[1]金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料が配された構造を有することを特徴とする構造物。
[2]前記ナノカーボン材料が、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン集合体、グラフェン、およびフラーレンのうちの少なくとも1つである、[1]に記載の構造物。
[3]前記ナノカーボン材料が、カーボンナノホーン集合体である、[2]に記載の構造物。
[4]前記金属の少なくとも一部の表面上に、前記ナノカーボン材料と、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を少なくとも有する有機化合物とを含む被膜が配されている、[1]~[3]のいずれかに記載の構造物。
[5]前記第1の官能基が、チオール基である、[4]に記載の構造物。
[6]前記第2の官能基が、アミド基、ヒドロキシ基またはカルボキシ基である、[4]または[5]に記載の構造物。
[7]前記第2の官能基が、アミド基である、[6]に記載の構造物。
[8]前記有機化合物が、主鎖骨格に、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基および環式不飽和炭化水素基のうちの少なくとも1つを有する、[4]~[7]のいずれかに記載の構造物。
[9]前記有機化合物が、主鎖骨格に、鎖式飽和炭化水素基を有する、[8]に記載の構造物。
[10]前記ナノカーボン材料が、第3の官能基で修飾されている、[1]~[9]のいずれかに記載の構造物。
[11]前記ナノカーボン材料が、チオール基で修飾されている、[1]~[10]のいずれかに記載の構造物。
[12]前記金属が、金、銀、およびそれらの合金、並びにそれらのめっきのうちの少なくとも1つである、[1]~[11]のいずれかに記載の構造物。
[13]金属の少なくとも一部の表面上に、前記金属に親和性を有する官能基を備えたナノカーボン材料が被覆された構造を有することを特徴とする構造物。
[14]金属と、ナノカーボン材料とが、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を備えた有機化合物を介して配された構造を有することを特徴とする構造物。
[15]摺動面の少なくとも一部に、[1]~[14]のいずれかに記載の構造を有することを特徴とする摺動部材。
[16]摺動面の少なくとも一部に、[1]~[14]のいずれかに記載の構造を有することを特徴とするコネクタ。
[17]金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料を被覆する工程を有することを特徴とする構造物の製造方法。
[18]金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料と、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を少なくとも有する有機化合物とを含む材料を被覆する工程を有することを特徴とする構造物の製造方法。
 本発明により、耐摩耗性に優れ、接触抵抗を長期間低く維持することのできる表面(摺動面)を有する構造物、摺動部材およびコネクタ、ならびに、前記構造物の製造方法を提供することができる。
実証実験に用いる装置を説明するための図である。 例15の場合の、摺動回数に対するプレート表面の摩擦係数の推移を示すグラフである。 例1の場合の、摺動回数に対するプレート表面の摩擦係数の推移を示すグラフである。 例3の場合の、摺動回数に対するプレート表面の摩擦係数の推移を示すグラフである。 例4の場合の、摺動回数に対するプレート表面の摩擦係数の推移を示すグラフである。 例15の場合の、摺動回数に対するプレート表面の接触抵抗の推移を示すグラフである。 例4の場合の、摺動回数に対するプレート表面の接触抵抗の推移を示すグラフである。
 上述したように、摺動面を有する構造物の接触抵抗を低くし、摺動性を向上するために、摺動面に、軟質銀めっきなどの金属めっきを施すことが行われている。しかしながら、軟質銀めっきなどの金属めっきは接触抵抗が低いものの、柔らかいため、他の部材との(例えば、スライドによる)接触によって摩耗し易い。めっきが摩耗すると、構造物の素材部分が露出し、接触抵抗と摩擦係数が上昇してしまう場合がある。このため、めっきを硬質化させた硬質銀めっきなどを用いることも考えられるが、このような金属めっきは、硬化剤の含有による被膜の導電性低下や、表面が硬いことによる接触面積の減少によって、接触抵抗が高くなり易い。さらに、オイル状の潤滑剤などを金属めっき表面に付与することも想定されるが、表面のべたつきや、製造工程数の増加、管理の煩雑さが生じる場合がある。また、使用する潤滑剤の種類によっては、分散性の低さにより、塗布液中の濃度や分散状態の管理が必要となる場合がある。
 一方、本発明の構造物は、金属表面の少なくとも一部にナノカーボン材料が付与されているため、他の部材を繰り返し接触させた場合であっても、他の部材がこの金属表面に直接接触することを防ぐことができ、耐摩耗性を向上させることができる。また、本発明の構造物は、ナノカーボン材料が優れた導電性、分散性、潤滑性および適度な硬質性を有するため、接触抵抗を低く抑えた状態を維持できるとともに、硬化剤や潤滑剤や煩雑な管理も必要なく、表面がべたつかず、取り扱い性も良好で生産性に優れる。
 本発明の構造物では、さらに、ナノカーボン材料とともに特定の官能基を有する有機化合物を金属表面の少なくとも一部に付着させることにより、この化合物を介して、(例えば、化学吸着により)ナノカーボン材料と金属表面との結びつきをより強固にすることができる。これにより、他の部材の繰り返しの接触に対する耐摩耗性をより向上させることができ、さらに、ナノカーボン材料の上記性質により、接触抵抗を容易に長期間低く維持することができる。
 以下、本発明について詳しく説明する。なお、以下の説明において、数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
 <構造物>
 本発明の構造物は、金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料が配された構造を有する。従って、構造物は、表面の少なくとも一部が金属で構成され、その金属表面の少なくとも一部がナノカーボン材料で被覆されている。また、本発明の構造物は、耐摩耗性を向上させ、接触抵抗を低く維持する観点から、金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料と、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を少なくとも有する有機化合物(以下、第1の化合物と称することがある)とを含む被膜が配されていることが好ましい。
 ここで、構造物の金属表面上の、ナノカーボン材料、または、第1の化合物およびナノカーボン材料を含む被膜による被覆率(被覆面積/(摺動面となる部分の)金属表面の全面積×100(%))は、100%に近ければ近いほど、本発明の効果を得る上で望ましい。本発明の構造物において、前記被覆率は、耐摩耗性及び接触抵抗の維持の観点から、少なくとも5%以上であることが好ましく、20%以上であることがより好ましく、40%以上であることが更に好ましく、50%以上であることが特に好ましい。なお、当該被覆率は、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて確認することができる。
 被覆する構造物の金属表面の総面積に応じて、ナノカーボン材料の使用量は適宜変更することができる。なお、ナノカーボン材料と、第1の化合物とを併用する場合は、その配合割合(ナノカーボン材料の質量:第1の化合物の質量)は、適宜設定することができる。しかしながら、ナノカーボン材料と金属表面との結びつきをより強固にする観点から、1:10~10:1とすることが好ましく、1:5~5:1とすることがより好ましく、1:3~3:1とすることが更に好ましく、1:2~2:1とすることが特に好ましい。
 ナノカーボン材料、または、ナノカーボン材料および第1の化合物で構成される金属表面上の被膜の厚さは、特に限定されず、金属表面にわずかにでも被覆されていれば、耐摩耗性を向上させることができ、接触抵抗を低く維持することができる。しかしながら、被膜厚さは、接触抵抗の上昇を抑制する観点から、好ましくは10nm以上1μm以下、より好ましくは10nm以上500nm以下である。
 以下、金属表面上にナノカーボン材料が付与された(第1の化合物を有さない)構造およびその構造を有する構造物をそれぞれ、第1の構造および第1の構造物と称する。また、以下、金属表面上にナノカーボン材料と第1の化合物を含む被膜が付与された構造およびその構造を有する構造物をそれぞれ、第2の構造および第2の構造物と称する。なお、本発明の構造物は、第1の構造および第2の構造のいずれか一方または両方を有するものである。
 ここで、構造物としては、他の部材と(繰り返し)接触する表面(摺動面)を有する物体であれば、その具体的な用途は特に限定されない。構造物としては、例えば、使用時に耐摩耗性及び低い接触抵抗が求められる部材、すなわち、表面に、他の部材が(例えば、スライドして)接触する部分(接触部)を備える、コネクタ、スイッチ、リレーなどの電子部品(機構デバイス)や、シリンダーやピストンなどの自動車用の摺動部材を挙げることができる。例えば、構造物が、雌端子に雄端子が挿入されて両端子が接触し、互いに嵌合するコネクタ対である場合には、雄端子および雌端子の接触部の少なくとも一方の表面上に、上述した第1の構造および第2の構造の少なくとも一方の構造を有することが好ましい。本発明では、これらの接触部の表面の少なくとも一部に、ナノカーボン材料が付着しているため、各接触部を構成する金属(例えば、銀や金)同士の接触を阻害することができ、金属の凝着を抑制することができるため、各接触部表面の摩耗を防止しつつ、ナノカーボン材料の導電性と潤滑性によって、接触抵抗と摩擦係数を低く安定させた状態を維持できる。このように、摩擦係数を低く維持できるため、電子部品を使用(コネクタの場合は挿抜)する際に、容易に操作(コネクタの場合は挿抜)することができる。
 (金属)
 ここで、前記金属とは、金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、白金(Pt)、亜鉛(Zn)、錫(Sn)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、ルテニウム(Ru)、オスミウム(Os)、イリジウム(Ir)、インジウム(In)などの各種金属、これらの金属の合金、並びに、これらの金属のめっきを含むものである。これらの中でも、接触抵抗の維持および耐摩耗性の向上の観点から、前記金属は、金、銀、およびそれらの合金、並びにそれらのめっきのうちの少なくとも1つであることが好ましい。さらに、摺動面の接触抵抗を低くする観点から、前記金属は、銀および銀合金、ならびにそれらによるめっきのうちの少なくとも1つであることがより好ましい。
このように、前記金属は、1種類を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよい。
 なお、電気電子部品等の摺動部材は、使用環境によっては、接触抵抗を低く維持するとともに、耐熱性を有することも求められる。さらに、コネクタの場合には、コネクタを接続する際の負荷、すなわち、挿入力を低減する材料であることも望まれる。このような観点からも、上述した金属、合金またはめっきは好ましく用いることができる。
 また、本発明の構造物では、その金属表面に官能基が導入されていてもよい。この官能基としては、使用するナノカーボン材料や第1の化合物に応じて適宜設定でき、これらに対して親和性を有する基であることが好ましい。金属表面に導入する官能基としては、具体的には、第1の構造物の場合は、ナノカーボン材料に親和性を有する、アミド基(-C(=O)NR:R及びRは、各々独立して-Hまたはアルキル基を表す)、ヒドロキシ基(-OH)、カルボキシ基(-COOH)、カルボニル基(-C(=O)-)、アミノ基(-NH)、スルホ基(-SOH)、フェロセニル基などが好ましい。また、第2の構造物の場合は、これらの基や、第1の化合物(具体的には、第1の化合物が有する第1の官能基および第2の官能基)に対して親和性を有する基であることが好ましい。例えば、上記-C(=O)NR、-OH、硫酸エステル基(-OSOH)、-COOH、-C(=O)-、-NH、-SOH、フェロセニル基、リン酸エステル基(-OPO(OH))などを挙げることができる。
 (ナノカーボン材料)
 ナノカーボン材料とは、主に炭素原子(カーボン)から構成され、一次元形状が、ナノスケール(例えば、直径100nm以下)で構成される材料であり、例えば、直径100nm以下の炭素原子からなる粒子(ナノカーボン粒子)で構成され、以下のものを含むのである:
カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン集合体、グラフェン、フラーレン、カーボンナノファイバー、カーボンブラックなど。
 これらの中でも、耐摩耗性の向上の観点から、前記ナノカーボン材料として、グラフェン、フラーレン、カーボンナノチューブおよびカーボンナノホーン集合体のうちの少なくとも1つを用いることが好ましい。さらに、接触抵抗の維持および耐摩耗性の向上の観点から、前記ナノカーボン材料として、カーボンナノホーン集合体を用いることがより好ましい。
 ナノカーボン材料は、炭素原子のみから構成されていてもよいし、酸化処理などの表面処理を行うことにより、他の原子を含む表面官能基(第3の官能基)を有していてもよい。この表面官能基は、特に限定されず、構造物の表面(摺動面)の金属や使用する第1の化合物に応じて適宜選択することができ、これらの金属や第1の化合物に親和性を有する表面官能基をナノカーボン材料に導入することが好ましい。表面官能基としては、例えば、アミノ基(-NH)、ヒドロキシ基(-OH)、カルボニル基(-C(=O)-)、カルボキシ基(-COOH)、メトキシ基(-OCH)、アミド基(-C(=O)NR:R及びRは、各々独立して-Hまたはアルキル基を表す)、メチル基(-CH)、チオール基(-SH)、スルホ基(-SOH)、ジチオカルバメート基(-NRC(=S)SH;Rは-Hまたはアルキル基を表す)等が挙げられる。
 例えば、前記金属として、金、銀などの金属、合金およびこれらのめっきを用いる場合、これらの金属への親和性の観点から、ナノカーボン材料は、上記表面官能基として、これらの金属に親和性を有する硫黄原子を含む基を有することが好ましい。前記硫黄原子を含む基としては、チオール基、スルホ基、ジチオカルバメート基などが挙げられるが、製造容易性の観点から、ナノカーボン材料は、チオール基で修飾されていることがより好ましい。
 このように、本発明の構造物(特に、第1の構造物)では、金属の少なくとも一部の表面上に、前記金属に親和性を有する官能基を備えたナノカーボン材料が被覆された構造を有することが好ましい。なお、第2の構造物の場合には、ナノカーボン材料の表面に、前記金属に親和性を有する官能基と併せて、または、単独で、第1の化合物(特に、第1の官能基や第2の官能基)に親和性を有する官能基を導入してもよい。
 ナノカーボン材料は、1種を単独で用いてもよいし、複数種を併用してもよく、例えば、これらのナノカーボン材料の混合物を用いてもよい。使用するナノカーボン材料の形状(例えば、アスペクト比)は特に限定されず、様々なものを適宜用いることができる。
 ここで、グラフェンは、炭素原子の単層からなる炭素の同素体の1つであり、炭素原子が六角形のハニカム格子状に配置された1原子分の厚さ(約0.35nm)のシート状物質である。
 フラーレンは、閉殻空洞状の多数の炭素原子で構成される分子の総称であり、グラフェンシートをボール状にまとめた、炭素原子60個で構成されるC60フラーレンなどが挙げられる。
 カーボンナノチューブは、炭素原子によって構成されるグラフェンシートが、単層あるいは多層の筒状(チューブ状)となった物質であり、カーボンナノチューブとしては、単層カーボンナノチューブ、2層以上の多層カーボンナノチューブを用いることができる。これらの中でも、低コスト化の観点から、前記カーボンナノチューブとして、多層カーボンナノチューブ(特に3層以上)を用いることが好ましい。
 ここで、カーボンナノホーン集合体は、カーボンナノホーン集合体(CNHs)、および繊維状カーボンナノホーン集合体を含むものである。
 カーボンナノホーン集合体(CNHs)は、グラフェンシートが巻かれた構造の先端が、先端角約20°の角(ホーン)状に尖った、円錐型の形状の単層カーボンナノホーンが、円錐状の先端部を外側にして放射状に集合したものであり、直径は100nm程度で、形状は球状である。
 カーボンナノホーン集合体(CNHs)は、種型の集合構造、つぼみ型の集合構造、ダリア型の集合構造、ペタル型(数枚のグラフェンシート構造)の集合構造、ペタルダリア型(ペタルとダリアが混在した状態)の集合構造のうち少なくとも1種類の集合構造を有している。種型は、球状の表面に角状の突起がほとんどみられないか、あるいは全くみられない形状である。また、つぼみ型は、球状の表面に角状の突起が多少みられる形状である。ダリア型は、球状の表面に角状の突起が多数みられる形状である。ペタル型は、球状の表面に花びら状の突起がみられる形状である。ペタルダリア型は、ダリア型とペタル型の中間的な構造である。
 繊維状カーボンナノホーン集合体は、複数の単層カーボンナノホーンが繊維状に集合したものであり、上記の集合構造のうち少なくとも1種類のカーボンナノホーン集合体で形成される。
 これらのカーボンナノホーン集合体は、単層カーボンナノホーンが部分的に化学的に結合しているため、いずれも導電性が高い。
 (有機化合物(第1の化合物))
 第1の化合物は、第1の官能基および第2の官能基を少なくとも有する。第1の官能基および第2の官能基は、構造物の表面の少なくとも一部を構成する金属、および使用するナノカーボン材料に応じて適宜設定することができ、第1の官能基および第2の官能基は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、第1の化合物は、第1の官能基として、1種または複数種の基を有していてもよく、第2の官能基として、1種または複数種の基を有していてもよい。すなわち、第1の化合物は、1種の官能基(同一の第1の官能基および第2の官能基)を有していてもよく、複数種の官能基を有していてもよい。第1の化合物は、本発明の効果を得られる範囲で、第1の官能基および第2の官能基以外の他の官能基を有していてもよい。
 第1の官能基としては、構造物の表面の金属に親和性を有する官能基を使用し、第1の化合物は、第1の官能基を介して、前記金属に化学吸着していてもよいし、していなくてもよい。第1の官能基は、構造物の表面を構成する金属に応じて、適宜選択することができ、特に限定されない。例えば、前記金属として、金、銀、およびそれらの合金、並びに、それらのめっきを用いた場合には、これらの金属への親和性の観点から、第1の官能基として、硫黄原子を含む官能基を用いることが好ましい。硫黄原子を含む官能基としては、例えば、チオール基(-SH)、スルホ基(-SOH)、ジチオカルバメート基(-NRC(=S)SH;Rは-Hまたはアルキル基を表す)を挙げることができる。これらの中でも、取り扱い性、入手容易性などの観点から、第1の官能基として、チオール基を用いることが好ましい。他の金属に対しても、それぞれの金属に親和性を有する官能基を第1の官能基として用いることで、本発明の効果を容易に得ることができる。
 第2の官能基としては、使用するナノカーボン材料に親和性を有する官能基を使用し、第1の化合物は、第2の官能基を介して、前記ナノカーボン材料に化学吸着していてもよいし、していなくてもよい。第2の官能基は、使用するナノカーボン材料に応じて、適宜選択することができ、特に限定されないが、ナノカーボン材料への親和性の観点から、ヒドロキシ基(-OH)、カルボキシ基(-COOH)、カルボニル基(-C(=O)-)、アミド基(-C(=O)NR)、アミノ基(-NH)、スルホ基(-SOH)、フェロセニル基のうちの少なくとも1つとすることが好ましい。また、同様の観点から、第2の官能基は、アミド基、ヒドロキシ基またはカルボキシ基であることがより好ましく、アミド基であることが更に好ましい。なお、第2の官能基がアミド基であれば、被覆対象物への処理液(ナノカーボン材料と第1の化合物を含む材料)による処理時間(例えば、被覆対象物を処理液中に浸漬する時間)が短縮され、生産性を一層向上させることができる。
 前記ナノカーボン材料として、カーボンナノホーン集合体およびカーボンナノチューブを用いた場合に、この第2の官能基による効果をより顕著に得ることができる。ここで、前記アミド基におけるRおよびRは、各々独立して、-H、または、二重結合を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を示す。なお、ナノカーボン材料への親和性の観点から、前記RおよびRの少なくとも一方が-Hであることが好ましく、RおよびRのいずれも-Hであることがより好ましい。
 このように、本発明の構造物では、金属と、ナノカーボン材料とが、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を備えた第1の化合物を介して配された構造を有することが好ましい。
 第1の化合物は、主鎖骨格に、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基および環式不飽和炭化水素基のうちの少なくとも1つを有することが好ましく、これらの基を複数含んでいてもよい。これらの中でも、接触抵抗を低く維持する観点から、第1の化合物は、主鎖骨格に、鎖式飽和炭化水素基を有することがより好ましい。
 主鎖骨格とは、第1の化合物において、炭素数が最大となる幹にあたる部分を指す。第1の化合物は、主鎖の他に、側鎖を1つ以上有していてもよいし、側鎖を有していなくてもよい。側鎖の炭素数は例えば1~6とすることができる。
 鎖式飽和炭化水素基は、直鎖状飽和炭化水素基であってもよいし、分岐状飽和炭化水素基であってもよいが、接触抵抗を低く維持する観点から、直鎖状飽和炭化水素基であることが好ましい。前記鎖式飽和炭化水素基の(合計)炭素数は、接触抵抗を低く維持する観点から、2~30であることが好ましく、2~20であることがより好ましく、4~16であることが更に好ましく、5~16であることが特に好ましい。分岐状飽和炭化水素基の場合、分岐鎖(側鎖)部分の炭素数は例えば1~6とすることができ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基を分岐鎖として有することができる。分岐鎖の位置および数は特に限定されず、どの位置に有していてもよい。
 鎖式飽和炭化水素基としては、具体的には、以下のものが挙げられるがこれらに限定されない。ここでは分岐鎖としてメチル基を例に記載したが、他の基(例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基など)であってもよい。また、以下の例では、鎖式飽和炭化水素基のうち、炭素数2~12のものを例として記載したが、これらに限定されるものではない。なお、以下に示す鎖式飽和炭化水素基が有する2つの結合手「-」は、一方が第1の官能基側の結合手であり、もう一方が第2の官能基側の結合手である。なお、これらの結合手は、直接、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよいし、他の基(例えば、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基、環式不飽和炭化水素基)を介して、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよい。さらに、ここでは、主鎖の両末端部に第1の官能基および第2の官能基が結合する形態を記載したが、分岐鎖にこれらの官能基が結合してもよい。
 -CHCH-、-CHCHCH-、-CH(CH)CH-、-CHCH(CH)-、-CHCHCHCH-、-CHCHCH(CH)-、-CHCH(CH)CH-、-CH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCHCH-、-CHCHCHCH(CH)-、-CHCHCH(CH)CH-、-CHCH(CH)CHCH-、-CHCH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCHCHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCH(CH)CH(CH)-、-CH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCH(CH)CH(CH)-、-CHCH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CH(CH)CHCHCHCH(CH)-、-CHCH(CH)CHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)CH(CH)-、-CHCHCH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CH(CH)CH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCH(CH)CHCH(CH)-、-CH(CH)CHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCH(CH)CHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CHCH(CH)CH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCH(CH)CHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)CHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCHCH(CH)CH(CH)CHCH(CH)-、-CHCH(CH)CH(CH)CH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCH(CH)CHCH(CH)CHCH(CH)-、-CH(CH)CH(CH)CHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCHCHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCHCHCHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CHCHCHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)CHCHCHCHCH-、-CHCHCHCHCHCHCHCH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCH(CH)CH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CHCH(CH)CH(CH)CH(CH)CH(CH)CH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCHCH(CH)CHCH(CH)CHCH(CH)-、-CH(CH)CHCH(CH)CHCH(CH)CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CHCHCH(CH)-、-CHCH(CH)CHCHCH(CH)CHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCHCH-、-CHCH
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 鎖式不飽和炭化水素基は、不飽和結合(二重結合または三重結合)を1つ有していてもよいし、2つ以上有していてもよく、不飽和結合の位置も数も特に限定されない。鎖式不飽和炭化水素基の(合計)炭素数は、接触抵抗を低く維持する観点から、2~30であることが好ましく、2~20であることがより好ましく、4~16であることが更に好ましく、5~16であることが特に好ましい。また、鎖式不飽和炭化水素基は、直鎖状不飽和炭化水素基であってもよいし、分岐状不飽和炭化水素基であってもよいが、接触抵抗を低く維持する観点から、直鎖状不飽和炭化水素基であることが好ましい。分岐状不飽和炭化水素基の場合、分岐鎖(側鎖)部分の炭素数は例えば1~6とすることができ、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基を分岐鎖として有することができる。分岐鎖の位置および数は特に限定されず、どの位置に有していてもよい。
 鎖式不飽和炭化水素基としては、具体的には、以下のものが挙げられるがこれらに限定されない。ここでは分岐鎖としてメチル基を例に記載したが、他の基(例えば、エチル基、プロピル基、ブチル基など)であってもよい。また、以下の例では、鎖式不飽和炭化水素基のうち、炭素数2~12で不飽和結合として二重結合を1つもつもの(分岐鎖を有する場合は分岐鎖を1つ有するもの)を例として記載したが、これらに限定されるものではない。なお、以下に示す鎖式不飽和炭化水素基が有する2つの結合手「-」は、一方が第1の官能基側の結合手であり、もう一方が第2の官能基側の結合手である。なお、これらの結合手は、直接、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよいし、他の基(例えば、鎖式飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基、環式不飽和炭化水素基)を介して、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよい。さらに、ここでは、主鎖の両末端部に第1の官能基および第2の官能基が結合する形態を記載したが、分岐鎖にこれらの官能基が結合してもよい。
 -CH=CH-、-CH=CHCH-、-C(CH)=CH-、-CH=C(CH)-、-CH=CHCHCH-、-CHCH=CHCH-、-CH=CHCH(CH)-、-CHCH=C(CH)-、-CH=C(CH)CH-、-CH=CHCHCHCH-、-CHCH=CHCHCH-、-CHCHCH=CHCH-、-CH=CHCHCH(CH)-、-CHCH=CHCH(CH)-、-CHCHCH=C(CH)-、-CH=CHCH(CH)CH-、-CHCH=C(CH)CH-、-CH=C(CH)CHCH-、-CH=CHCHCHCHCH-、-CHCH=CHCHCHCH-、-CHCHCH=CHCHCH-、-CH=CHCHCHCH(CH)-、-CHCH=CHCHCH(CH)-、-CHCHCH=CHCH(CH)-、-CHCHCHCH=CH(CH)-、-CH=CHCHCH(CH)CH-、-CHCH=CHCH(CH)CH-、-CHCHCH=CH(CH)CH-、-CH=CHCH(CH)CHCH-、-CHCH=CH(CH)CHCH-、-CH=CHCHCHCHCHCH-、-CHCH=CHCHCHCHCH-、-CHCHCH=CHCHCHCH-、-CH=CHCHCHCHCH(CH)-、-CHCH=CHCHCHCH(CH)-、-CHCHCH=CHCHCH(CH)-、-CHCHCHCH=CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCH=C(CH)-、-CH=CHCHCHCH(CH)CH-、-CHCH=CHCHCH(CH)CH-、-CHCHCH=CHCH(CH)CH-、-CHCHCHCH=C(CH)CH-、-CH=CHCHCH(CH)CHCH-、-CHCH=CHCH(CH)CHCH-、-CHCHCH=C(CH)CHCH-、-CHCHCHCH(CH)CH=CH-、-CH=CHCH(CH)CHCHCH-、-CHCH=C(CH)CHCHCH-、-CH=CHCHCHCHCHCHCH-、-CHCH=CHCHCHCHCHCH-、-CHCHCH=CHCHCHCHCH-、-CHCHCHCH=CHCHCHCH-、-CH=CHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCH=CHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCH=CHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCH=CHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCH=CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCH=C(CH)-、-CH=CHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCH=CHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCH=CHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCH=CHCH(CH)CH-、-CHCHCHCHCH=C(CH)CH-、-CH=CHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCH=CHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCH=CHCH(CH)CHCH-、-CHCHCHCH=C(CH)CHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)CH=CH-、-CH=CHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCH=CHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCH=C(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCH(CH)CH=CHCH-、-CHCHCHCH(CH)CHCH=CH-、-CH=CHCHCHCHCHCHCHCH-、-CHCH=CHCHCHCHCHCHCH-、-CHCHCH=CHCHCHCHCHCH-、-CHCHCHCH=CHCHCHCHCH-、-CH=CHCHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCH=CHCHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCH=CHCHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCH=CHCHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCH=CHCHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCH=CHCH(CH)-、-CHCHCHCHCHCHCH=C(CH)-、-CH=CHCHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCH=CHCHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCH=CHCHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCH=CHCHCH(CH)CH-、-CHCHCHCHCH=CHCH(CH)CH-、-CHCHCHCHCHCH=C(CH)CH-、-CH=CHCHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCH=CHCHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCH=CHCHCH(CH)CHCH-、-CHCHCHCH=CHCH(CH)CHCH-、-CHCHCHCHCH=C(CH)CHCH-、-CHCHCHCHCHCH(CH)CH=CH-、-CH=CHCHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCH=CHCHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCH=CHCH(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCH=C(CH)CHCHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)CH=CHCH-、-CHCHCHCHCH(CH)CHCH=CH-、-CH=CHCHCH(CH)CH
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 環式飽和炭化水素基の(合計の)炭素数は、接触抵抗を低く維持する観点から、3~20であることが好ましく、3~10であることがより好ましく、3~8であることが更に好ましく、4~6であることが特に好ましい。環式飽和炭化水素基に含まれる飽和炭素環は、3~8員環であることが好ましく、4~6員環であることがより好ましい。また、これらの飽和炭素環は、単環であってもよいし、複数の環が縮合した縮合環であってもよい。また、これらの飽和炭素環は、側鎖を有していてもよく、側鎖としては、炭素数1~6のアルキル基などを挙げることができる。
 環式飽和炭化水素基としては、具体的には、以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定されない。以下の例では、側鎖を有しない環式飽和炭化水素基を記載したが、これらに限定されるものではなく、1つ以上の側鎖(例えば、炭素数1~6のアルキル基)を有することもできる。なお、「-*」は、一方が第1の官能基側の結合手を表し、もう一方が第2の官能基側の結合手を表す。なお、これらの結合手は、直接、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよいし、他の基(例えば、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式不飽和炭化水素基)を介して、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよい。さらに、ここでは、炭素環に第1の官能基および第2の官能基が結合する形態を記載したが、側鎖部分にこれらの官能基が結合してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
 環式不飽和炭化水素基は、不飽和結合(二重結合または三重結合)を1つ有していてもよいし、2つ以上有していてもよく、不飽和結合の位置も特に限定されない。環式不飽和炭化水素基の(合計の)炭素数は、接触抵抗を低く維持する観点から、3~20であることが好ましく、3~10であることがより好ましく、3~8であることが更に好ましく、4~6であることが特に好ましい。環式不飽和炭化水素基に含まれる炭素環は、ベンゼン環のような単環であってもよく、ナフタレン環やアントラセン環などの縮合環であってもよい。炭素環は、3~8員環であることが好ましく、4~6員環であることがより好ましい。また、これらの炭素環は、側鎖を有していてもよく、側鎖としては、炭素数1~6のアルキル基などを挙げることができる。
 環式不飽和炭化水素基としては、具体的には、以下の化合物を挙げることができるがこれらに限定されない。以下の例では、側鎖を有しない環式不飽和炭化水素基を記載したが、これらに限定されるものではなく、1つ以上の側鎖(例えば、炭素数1~6のアルキル基)を有することもできる。なお、「-*」は、一方が第1の官能基側の結合手を表し、もう一方が第2の官能基側の結合手を表す。なお、これらの結合手は、直接、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよいし、他の基(例えば、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基)を介して、第1の官能基または第2の官能基に結合してもよい。さらに、ここでは、炭素環に第1の官能基および第2の官能基が結合する形態を記載したが、側鎖部分にこれらの官能基が結合してもよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 第1の化合物における、第1の官能基および第2の官能基の位置は、特に限定されないが、金属とナノカーボン材料とを第1の化合物を介して配置する観点から、第1の化合物の主鎖骨格の対向する末端部にそれぞれ配置されることが好ましい。このように、第1の化合物は、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基および環式不飽和炭化水素基のうちの少なくとも1つから構成される主鎖骨格の1つの末端部(例えば、対向する一方の末端部)に第1の官能基を有し、別の末端部(例えば、対向するもう一方の末端部)に第2の官能基を有する化合物であることが好ましい。なお、環式炭化水素基の場合、第1の官能基と第2の官能基とがもっとも離れる位置、例えば、ベンゼン環の場合は、パラ位に、第1の官能基と第2の官能基が配置されることが好ましい。このように、第1の化合物は、第1の官能基および第2の官能基をいずれも主鎖骨格に含むことが好ましい。
 第1の化合物としては、例えば、下記式1に示す化合物を挙げることができ、いずれの化合物も好ましく用いることができる。
 式1
   A-R11-A
 式1中、Aは、チオール基を表し、Aは、アミド基(-C(=O)NR)、ヒドロキシ基、カルボキシ基、カルボニル基、アミノ基、スルホ基またはフェロセニル基を表し、R11は、炭素数2~30の鎖式飽和炭化水素基、炭素数2~30の鎖式不飽和炭化水素基、炭素数3~20の環式不飽和炭化水素基および炭素数3~20の環式飽和炭化水素基のうちの少なくとも1つからなる基である。RおよびRは各々独立して、-H、二重結合を有していてもよい炭素数1~6のアルキル基を表す。なお、耐摩耗性及び低い接触抵抗維持の観点から、R11は、炭素数4~16の直鎖状飽和炭化水素基または炭素数4~16の分岐状飽和炭化水素基であることが好ましく、炭素数5~16の直鎖状飽和炭化水素基または炭素数5~16の分岐状飽和炭化水素基であることがより好ましい。金属への親和性の観点から、Aは、ヒドロキシ基、カルボキシ基または-C(=O)NRであることが好ましく、-C(=O)NRであることがより好ましく、RおよびRの少なくとも一方は-Hを表すことが好ましい。
 また、第1の化合物としては、以下の化合物をより好ましく用いることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
 <構造物の製造方法>
 (1)第1の構造物の製造方法
 上述した第1の構造物を製造する方法は、金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料を被覆する工程(被覆工程1-1)を有する。
 第1の構造物の製造方法は、以下の工程を有することもできる。
・ナノカーボン材料を用意する工程(ナノカーボン材料用意工程)。
・ナノカーボン材料を被覆するための、金属表面を有する構造物(被覆対象物)を用意する工程(被覆対象物用意工程)。
 また、前記ナノカーボン材料用意工程は、ナノカーボン材料を加工処理する工程(加工処理工程)を含むこともできる。さらに、前記被覆工程1-1は、前記ナノカーボン材料を含む処理液を作製する工程(処理液作製工程1-1)を含むこともできる。
これらの工程の順序は特に限定されず、適宜行うことができる。
 以下にこれらの工程を詳しく説明する。なお、ここでは、ナノカーボン材料として、カーボンナノホーン集合体に着目した説明を行うが、これに限定されるものではない。他のナノカーボン材料についても、従来公知の方法を適宜用いて製造することができる。
 (ナノカーボン材料用意工程)
 カーボンナノホーン集合体は、例えば、COレーザーアブレーション法により作製することができる。具体的には、固体状炭素物質としての焼結丸棒炭素を、真空容器内に設置し、Ar雰囲気下で、レーザーパワー密度:30kW/cm、ターゲット回転数:2rpmの条件で、COレーザー光を、前記固体状炭素物質に、室温(例えば、25℃)中、30分間照射する。これにより、煤状のカーボンナノホーン集合体を得ることができる。得られた物質が、カーボンナノホーン集合体構造を有していることは、透過型電子顕微鏡(TEM)により観察することで、確認できる。
 次に、得られたカーボンナノホーン集合体に対して、酸化処理や表面処理、結晶化処理などの各種加工処理を行うことができる(加工処理工程)。
具体的には、カーボンナノホーン集合体の分散性や反応性を向上させるために、カーボンナノホーン集合体を酸化処理することによって微細な孔を開ける(開孔する)こともできる。この酸化処理により、カーボンナノホーン集合体の開孔部に、酸素を含む表面官能基(例えば、-OH、-C(=O)-、-COOH)を形成することができる。
 また、酸化処理は、気相プロセスと、液相プロセスとをいずれも使用することできる。気相プロセスの場合は、空気、酸素、二酸化炭素等の酸素を含む雰囲気ガス中で熱処理することにより、酸化処理を行う。これらの中でも、コストの観点から、空気中で熱処理を行うことが好ましい。また、熱処理時の温度は、300℃~650℃とすることが好ましく、400℃~550℃とすることがより好ましい。熱処理温度が、300℃以上であれば、炭素が燃えやすく、容易に開孔を形成することができる。また、熱処理温度が650℃以下であれば、カーボンナノホーン集合体全体が燃焼することを容易に抑制できる。
 液相プロセスの場合、硝酸、硫酸、過酸化水素等の酸化性物質を含む液体中で、酸化処理を行う。硝酸の場合は、処理時の温度を、室温(例えば25℃)~120℃とすることが好ましい。処理温度が、120℃以下であれば、酸化力を適度なレベルに保ちやすく、必要以上に酸化されることを容易に防ぐことができる。過酸化水素の場合は、処理温度を、室温~100℃とすることが好ましく、40℃以上とすることがより好ましい。処理温度が、室温~100℃であれば、酸化力が効率的に作用し、効率よく開孔を形成でき、40℃~100℃であれば、その効果をより顕著に得ることができる。また液相プロセスの際に、光照射を併用するとより効果的に酸化処理を行うことができる。
 さらに、カーボンナノホーン集合体を、不活性ガス、水素、真空中等の非酸化性雰囲気で熱処理することで、結晶性を向上させることができる。その際の熱処理温度は、800℃~2000℃とすることが好ましく、1000℃~1500℃とすることがより好ましい。
 また、使用するナノカーボン材料を各種加工処理することにより、その表面を様々な官能基で修飾することもできる。例えば、ナノカーボン材料をプラズマ処理、又は酸化剤等の反応試薬により処理することで、ヒドロキシ基を形成した後、SOClを用いてヒドロキシ基を塩素に置換する。そして、この塩素部分を、アンモニアを用いてアミノ基に置換することができる。また、前記塩素等のハロゲン原子を、塩基の存在下に硫化水素と反応させることで、チオール基を形成することもできる。さらに、前記ヒドロキシ基を、塩基存在下、メチル化剤と反応させることにより、メトキシ基を形成することもできる。また、前記ヒドロキシ基を触媒存在下でメタノールと反応させて、メチル基を形成することもできる。さらに、熱処理により作製したカルボキシ基中のヒドロキシ基をSOClで塩素に変換した後、アンモニアを用いて、塩素部分をアミノ基に置換することにより、アミド基を形成することもできる。このように、表面官能基の導入には、従来公知の手法を適宜使用することができる。
 なお、必要に応じて、カーボンナノホーン集合体の表面官能基を除去することもできる。例えば、開孔処理により開孔部に形成された酸素を含む表面官能基(カルボニル基やカルボキシ基、ヒドロキシ基)は、熱処理により除去することができる。その際の熱処理温度は、150℃~2000℃とすることができる。例えば、表面官能基であるカルボキシ基、ヒドロキシ基等を除去する場合には、熱処理温度を150℃~600℃とすることが好ましい。また、表面官能基であるカルボニル基等を除去する場合には、熱処理温度を600℃以上とすることが好ましい。また、表面官能基は、気体または液体雰囲気下で還元することによって除去することもできる。気体雰囲気下での還元には、水素が使用でき、上記の結晶性の向上と兼用することができる。液体雰囲気下では、ヒドラジン等が利用できる。なお、ナノカーボン材料として市販品を使用してもよい。また、ナノカーボン材料は、従来公知の手法を用いて、購入した原料に対して、これらの官能基を適宜導入又は除去することにより、作製してもよい。
 (被覆対象物用意工程)
 被覆対象物となる構造物は、金属表面を有するものであれば、適宜用いることができる。また、構造物の表面に、従来公知の方法で金属めっきを施すことにより、適宜作製することができる。
 (被覆工程1-1)
 まず、前記ナノカーボン材料を含む処理液を作製する(処理液作製工程1-1)。具体的には、容器に、ナノカーボン材料と、有機溶剤(分散媒)とを加え、容器ごとナノカーボン材料が、有機溶剤中に均一に分散するまで、超音波振動を印加する。これにより、処理液(分散液)を得ることができる。なお、処理液には、本発明の効果が得られる範囲で、各種添加剤(他の潤滑剤等)を含んでいてもよい。有機溶剤は、特に限定されないが、構造物の大量生産の観点から、ナノカーボン材料等を加えた際に、沈殿を生じない安定した処理液を作製できるものを用いることが好ましい。有機溶剤としては、特に、ナノカーボン材料を均一に分散でき、かつ(例えば自然乾燥により)容易に除去できるもの(沸点が低いもの)を用いることがより好ましい。有機溶剤の具体例としては、エタノール、イソプロピルアルコール(IPA)、イソブチルアルコールなどのアルコール類、ヘキサン、トルエン、ジクロロエタン、N-メチルピロリドン(NMP)などを挙げることができる。
処理液中のナノカーボン材料の含有割合は、適宜設定できるが、作業性及び金属表面への付着性の観点から、0.01~1.0質量%が好ましく、0.02~0.5質量%がより好ましく、0.05~0.2質量%が更に好ましい。
なお、ナノカーボン材料(特にカーボンナノホーン集合体)は、処理液中で、安定した分散状態を維持しやすいため、生産性も良好である。
 続いて、この処理液中に前記被覆対象物の被覆箇所を一定時間浸漬させ、当該処理液を被覆箇所に付着させた後、取り出し、(例えば、空気中で自然)乾燥させる。浸漬時間は、被覆対象物の形状などに応じて、適宜設定することができるが、長ければ長い程、被覆対象物へのナノカーボン材料の被覆率が向上するため、好ましい。しかしながら、作業効率および付着率の観点から、浸漬時間は、2~90分が好ましく、10~60分がより好ましく、30~45分が更に好ましい。なお、当該処理液は、構造物表面に付着した場合でも、べたつくことはなく、良好な手触りを維持できる。
ここでは、上記処理液の塗布(コーティング)方法として、浸漬塗布を記載したが、この他にも、スプレー塗布や、ロール塗布など、従来公知の方法を適宜用いることができる。
 以上より、金属表面の少なくとも一部に、ナノカーボン材料が配された構造物を得ることができる。
 (2)第2の構造物の製造方法
 上述した第2の構造物を製造する方法は、金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料と、第1の官能基および第2の官能基を少なくとも有する有機化合物(第1の化合物)とを含む材料を被覆する工程(被覆工程2-1)を有する。
 また、第2の構造物を製造する方法は、第1の化合物を用意する工程(第1の化合物用意工程)、上述したナノカーボン材料用意工程および被覆対象物用意工程を有することもできる。また、前記ナノカーボン材料用意工程は、上述した加工処理工程を有することもできる。さらに、前記被覆工程2-1は、前記ナノカーボン材料および前記第1の化合物を含む処理液を作製する工程(処理液作製工程2-1)を含むこともできる。
これらの工程の順序は特に限定されず、適宜行うことができる。以下にこれらの工程について説明する。なお、ナノカーボン材料用意工程、被覆対象物用意工程および加工処理工程は、上述した通りであるため、説明を省略する。
 (第1の化合物用意工程)
 上述した第1の官能基および第2の官能基を有する第1の化合物は、市販品を購入してもよいし、従来公知の手法を用いて、購入した原料に対して、これらの官能基を適宜導入することにより、作製してもよい。後述の実施例では市販品を用いた。
 (被覆工程2-1)
 まず、前記ナノカーボン材料および前記第1の化合物を含む処理液を作製する(処理液作製工程2-1)。具体的には、容器に、ナノカーボン材料と、第1の化合物と、有機溶剤とを加え、容器ごとナノカーボン材料および第1の化合物が、有機溶剤中に均一に分散するまで、超音波振動を印加する。これにより、処理液(分散液)を得ることができる。処理液は、本発明の効果が得られる範囲で各種添加剤を含んでいてもよい。有機溶剤は、特に限定されないが、構造物の大量生産の観点から、ナノカーボン材料および第1の化合物等を加えた際に、沈殿を生じない安定した処理液を作製できるものを用いることが好ましい。有機溶剤としては、特に、ナノカーボン材料および第1の化合物を均一に分散でき、かつ(例えば自然乾燥により)容易に除去できるもの(沸点が低いもの)を用いることがより好ましい。有機溶剤の具体例としては、被覆工程1-1で記載したものを同様に用いることができる。また、処理液中のナノカーボン材料の含有割合は、適宜設定できるが、作業性及び金属表面への付着性の観点から、0.01~1.0質量%が好ましく、0.02~0.5質量%がより好ましく、0.05~0.2質量%が更に好ましい。さらに、処理液中の第1の化合物の含有割合は、適宜設定できるが、作業性、金属表面への付着性の観点から、0.01~1.0質量%が好ましく、0.02~0.5質量%がより好ましく、0.05~0.2質量%が更に好ましい。なお、残量は有機溶剤(および必要に応じて他の添加剤)である。
 続いて、この処理液中に前記被覆対象物の被覆箇所を一定時間浸漬させ、当該処理液を被覆箇所に付着させた後、取り出し、(例えば、空気中で自然)乾燥させる。浸漬時間は、被覆工程1-1で記載したものを同様に適用することができる。なお、当該処理液は、構造物表面に付着した場合でも、べたつくことはなく、良好な手触りを維持できる。処理液を塗布する際には、スプレー塗布や、ロール塗布などの他の塗布方法も適宜採用することができる。
 以上より、金属と、ナノカーボン材料とが、第1の化合物を介して配された構造物を得ることができる。
 <摺動部材>
 本発明の摺動部材は、摺動面の少なくとも一部に、上記第1の構造物および第2の構造物の表面構造の少なくとも一方の構造を有するものである。摺動部材としては、他の部材が接触する摺動面を有するものであれば、その使用用途は特に限定されず、例えば、シリンダーやピストンなどの自動車用の摺動部材として使用することができる。
 <コネクタ>
 本発明のコネクタは、摺動面の少なくとも一部に、上記第1の構造物および第2の構造物の表面構造のすくなくとも一方の構造を有するものである。コネクタとしては、例えば、互いに(例えば、スライドして)嵌合(接触)可能な2つのコネクタから構成されるコネクタ対を用いることができる。また、各コネクタは、回路基板に搭載される基板コネクタなどとすることができ、それ以外のコネクタとしても好適に用いることができる。
 本発明の構造物における接触性能(耐摩耗性及び接触抵抗の低さの長期維持性)を確認するため、以下の手順で、検証実験を行った。なお、後述する例1~例14は、本発明の構造物の実施例に相当する例であり、例15は比較例に相当する例である。
 (第1の化合物の用意)
 第1の化合物として、表1に示すように、7-アミド-1-ヘプタンチオール、5-カルボキシ-1-ペンタンチオール、11-ヒドロキシ-1-ウンデカンチオール、10-アミド-1-デカンチオール、15-カルボキシ-1-ペンタデカンチオール、16-ヒドロキシ-1-ヘキサデカンチオール(いずれも(株)同仁化学研究所製)の6種類を用意した。
 これらの化合物は、主鎖骨格に、直鎖状飽和炭化水素基を有し、その一方の末端部にチオール基を、もう一方の末端部に、カルボキシ基、ヒドロキシ基またはアミド基を有するものである。
 (ナノカーボン材料の用意)
 ナノカーボン材料として、カーボンナノホーン集合体(以下、CNHsと略する場合がある)(日本電気(株)製、商品名:カーボンナノホーン)、および多層カーボンナノチューブ(以下、CNTと略する場合がある)(昭和電工(株)製、商品名:VGCF-H)の2種類を用いた。また、CNTは、あらかじめ770℃で加熱処理を施した。
 (処理液の調製)
 例1~例14に示す各例において、溶剤(分散媒)としてイソプロピルアルコール(IPA)50mlを容器に入れた。そして、この溶液中に、表1に示すナノカーボン材料50mgと、表1に示す第1の化合物100mgを加え、容器ごとナノカーボン材料および第1の化合物が溶剤中に均一に分散するまで超音波振動を印加した。これにより、処理液を得た。なお、例13及び例14では、処理液中に第1の化合物を含まず、ナノカーボン材料のみをIPA中に分散させた。また、例15では、処理液自体を作製しなかった。
 (接触性能の検証)
 図1に示す構造物の接触部を模した平面状のプレート1と、先端が球R1の形状に加工されたプローブ2を準備した。前記プレートと前記プローブは、銅またはその合金でできており、表面に厚さ5μmの銀めっきが施されている。そして、このプレートおよびプローブを、表1に示す(組み合わせの)ナノカーボン材料(と第1の化合物)を含む処理液中に、表1に示す浸漬時間、浸漬させた後、取り出して、大気中で自然乾燥させた。これにより、銀めっき表面に、表1に示すナノカーボン材料(および第1の化合物)が付着したプレートと、プローブとを作製した。なお、例15では、上述したように、処理液自体を作製しておらず、処理液中へのプレート及びプローブの浸漬を行わなかった。
 次に、各例で得られたプレート表面に、プローブの球R1の面を接触させて、垂直に6Nの力で抑えながら矢印Sで示すスライド方向に片道10mmの幅で往復させ、プレート表面の摩擦係数と摩耗状態を観察した。なお、図1では、スライドさせるための装置は図示しなかった。
この往復摺動の繰り返し動作は、構造物、例えば、コネクタの挿入と抜去の繰り返しと同じ動作と考えられ、前記挿入と抜去の繰り返しによって誘発されるコネクタ接触部の摩耗と、挿入力及び抜去力の上昇を再現できる。
 ここで、図2は例15(表面が銀めっきのみ)の場合、図3は例1の場合、図4は例3の場合、図5は例4の場合の、摺動回数に対する、プレート表面の摩擦係数の推移を示している。各例ともそれぞれ3回ずつ、上述したプレートおよびプローブを作製し、それぞれ測定を行った。これらのグラフの縦軸は、プレート表面の摩擦係数を示し、横軸は10mmの往復摺動を1回として、往復した回数を摺動回数として示している。また、これらの例において、プレート表面の摩耗状態を観察し、銀めっきがプレートの摺動面から消失し、素材(Cu)が現れた時点の摺動回数を、折れ線の上側に逆三角形で表示する。
 また、図6は例15の場合、図7は例4の場合の、摺動回数に対する、プレート表面の接触抵抗の推移を示している。これらに関しても各例とも3回ずつ上記プレートおよびプローブを作製し、それぞれ測定を行った。これらのグラフの縦軸は、接触抵抗[mΩ]を示しており、横軸と逆三角形の記号は、上記図2~図5のグラフと同じことを意味している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 例15は、本発明との比較のために準備した、上記処理液による処理を施さない、表面に銀めっきのみを有するプレートおよびプローブを用いた例である。なお、表1中の平均寿命とは、銀めっきがプレート表面から剥がれた際の摺動回数の平均値(各例で3回行った際の平均値)を示すものであり、例4のみ、試験数1回の数値である。
 例15の銀めっきのみの寿命と比較すると、例1~14までのいずれにおいても、寿命が延びていることがわかる。また、例15では、図2に示すように、プレート表面の摩擦係数は、概ね1前後で推移している。一方、本発明の実施形態である例1、例3、例4は、図3~図5に示すように、いずれも寿命に達する手前まで、摩擦係数が0.2程度と低い値で推移し、寿命に達するあたりで摩擦係数が1を超える。従って、これらの例では、長期間、摩擦係数を低く維持した状態を保つことができることが分かる。このように、本発明の構造物は、従来の構造物と比較して、潤滑性が向上し、低い挿入力と抜去力及び低い接触抵抗を維持したまま、接点部(接触部)の素材が露出するまでの寿命を延ばすことができる。
 以上より、本発明の構造物は、耐摩耗性に優れ、接触抵抗を長期間低く維持することができる。
 この出願は、2020年10月14日に出願された日本出願特願2020-172896号を基礎とする優先権を主張し、それらの開示の全てをここに取り込む。
1  プレート
2  プローブ
S  スライド方向

Claims (18)

  1.  金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料が配された構造を有することを特徴とする構造物。
  2.  前記ナノカーボン材料が、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン集合体、グラフェン、およびフラーレンのうちの少なくとも1つである、請求項1に記載の構造物。
  3.  前記ナノカーボン材料が、カーボンナノホーン集合体である、請求項2に記載の構造物。
  4.  前記金属の少なくとも一部の表面上に、前記ナノカーボン材料と、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を少なくとも有する有機化合物とを含む被膜が配されている、請求項1~3のいずれか一項に記載の構造物。
  5.  前記第1の官能基が、チオール基である、請求項4に記載の構造物。
  6.  前記第2の官能基が、アミド基、ヒドロキシ基またはカルボキシ基である、請求項4または5に記載の構造物。
  7.  前記第2の官能基が、アミド基である、請求項6に記載の構造物。
  8.  前記有機化合物が、主鎖骨格に、鎖式飽和炭化水素基、鎖式不飽和炭化水素基、環式飽和炭化水素基および環式不飽和炭化水素基のうちの少なくとも1つを有する、請求項4~7のいずれか一項に記載の構造物。
  9.  前記有機化合物が、主鎖骨格に、鎖式飽和炭化水素基を有する、請求項8に記載の構造物。
  10.  前記ナノカーボン材料が、第3の官能基で修飾されている、請求項1~9のいずれか一項に記載の構造物。
  11.  前記ナノカーボン材料が、チオール基で修飾されている、請求項1~10のいずれか一項に記載の構造物。
  12.  前記金属が、金、銀、およびそれらの合金、並びにそれらのめっきのうちの少なくとも1つである、請求項1~11のいずれか一項に記載の構造物。
  13.  金属の少なくとも一部の表面上に、前記金属に親和性を有する官能基を備えたナノカーボン材料が被覆された構造を有することを特徴とする構造物。
  14.  金属と、ナノカーボン材料とが、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を備えた有機化合物を介して配された構造を有することを特徴とする構造物。
  15.  摺動面の少なくとも一部に、請求項1~14のいずれか一項に記載の構造を有することを特徴とする摺動部材。
  16.  摺動面の少なくとも一部に、請求項1~14のいずれか一項に記載の構造を有することを特徴とするコネクタ。
  17.  金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料を被覆する工程を有することを特徴とする構造物の製造方法。
  18.  金属の少なくとも一部の表面上に、ナノカーボン材料と、前記金属に親和性を有する第1の官能基および前記ナノカーボン材料に親和性を有する第2の官能基を少なくとも有する有機化合物とを含む材料を被覆する工程を有することを特徴とする構造物の製造方法。
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