JP2009232678A - 有機発電エラストマー積層体または有機発電エラストマー部材および誘電性エラストマーの伸張によって電力が発生する携帯情報端末 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量、小型、柔軟でかつ極めて安全な電源として利用可能な有機発電エラストマ
ー積層体または有機発電エラストマー部材およびこれらを用いた携帯情報端末の提供。
【解決手段】一対の電極エラストマー層間に中間層を介装してなる有機発電エラストマー
積層体であって、前記電極エラストマー層が、ベースゴムにイオン性液体と導電性フィラ
ーとを含有してなると共に、前記中間層が、ベースゴムにチオカルボニル基を有する有機
添加剤を含有してなる。これによって、軽量、小型、柔軟で、かつ極めて安全な電源とし
て利用することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気エネルギーと機械エネルギーを相互に変換するためのトランスデューサー（変換器）に係り、特に携帯情報端末などの電源として有用な有機発電エラストマー積層体または有機発電エラストマー部材および誘電性エラストマーの伸張によって電力が発生する携帯情報端末および有機材で構成される有機発電エラストマー積層体を搭載した発電装置に関するものである。

近年、携帯電話やモバイルコンピュータに代表される携帯情報端末の需要は急速に高まりをみせており、今後さらに成長が期待される分野の１つとなっている。
このような携帯情報端末の電力供給源としては、リチウムイオン電池が主流となっており、現在も端末の小型・軽量化に伴い、リチウムイオン電池に関する研究開発が盛んに行われている。例えば、以下の特許文献１には、電解質とその両面に触媒層を有する電極が接続された構造をした高分子を用いたリチウムイオン二次電池が開示されている。また、以下の特許文献２には、圧電素子を用い、アンテナ部材や開閉時の運動から発電を行うようにしたモバイル機器用充電機構が開示されている。

特開２００６−２９４４５７号公報 特開２００２−１９０６２７号公報

ところで、これら特許文献１などに開示されているような従来のリチウムイオン二次電池では、以下のような不都合がある。
１．常用領域と危険領域の差が非常に接近しており、安全性確保のため保護機構が必要であるため、軽量化、小型化には限界がある。
２．外力を加えたり、折り曲げたりした場合、電池内部で短絡が起こり、温度の急上昇から電解液に含まれる有機溶剤が揮発し、破裂・発火事故を起こすおそれがある。
３，材料は、金属材料などの硬い材料が主となり、柔軟性を要する部位には用いることができない。

一方、特許文献２などに開示されているようなモバイル機器用充電機構では、以下のような不都合がある。
１．携帯電話に関してアンテナ部材や携帯電話の開閉時の運動からでは頻繁にエネルギーを得ることができない。
２．圧電素子を用いているため、発電にはある程度の衝撃力を必要とする。
そこで、本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであり、その目的は、軽量、小型、柔軟でかつ極めて安全な電源として利用可能な誘電性エラストマー積層体または誘電性エラストマー部材および誘電性エラストマーの伸張によって電力が発生する携帯情報端末を提供するものである。

前記課題を解決するために第１の発明は、
一対の電極エラストマー層間に中間層を介装してなる有機発電エラストマー積層体であって、前記電極エラストマー層が、ベースゴムにイオン性液体と導電性フィラーとを含有してなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。
また、第２の発明は、
第１の発明において、前記中間層が、ベースゴムにチオカルボニル基を有する有機添加剤を含有してなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。

また、第３の発明は、
第１または第２の発明において、前記電極エラストマー層または電極エラストマー層のベースゴムが、シリコン系、変性シリコン系、アクリル系、ポリクロロプレン系、ポリサルファイド系、ポリウレタン系、ポリイソブチル系の少なくとも１つからなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。
また、第４の発明は、
第１〜第３のいずれかの発明において、前記電極エラストマー層のイオン性液体の含有率がベースゴム１００重量部に対して１〜７０重量部であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。

また、第５の発明は、
第１〜第４のいずれかの発明において、前記電極エラストマー層の導電性フィラーの含有率がベースゴム１００重量部に対して５〜７０重量部であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。
また、第６の発明は、
第１〜第５のいずれかの発明において、前記電極エラストマー層の厚さが５〜１００μｍであることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。
また、第７の発明は、
第１〜第６の発明において、前記電極エラストマー層の体積固有抵抗が１×１０^２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。

また、第８の発明は、
第１〜第７のいずれかの発明において、前記中間層の有機添加剤が、チオウレア誘導体、チオアミド誘導体、チオケトン誘導体、ジチオカルバミン酸エステル誘導体の少なくとも１つからなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。
また、第９の発明は、
第１〜第８のいずれかの発明において、前記中間層の有機添加剤の含有率がベースゴム１００重量部に対して５〜４０重量部であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。

また、第１０の発明は、
第１〜第９のいずれかの発明において、前記中間層の厚さが１０μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。
また、第１１の発明は、
第１〜第１０のいずれの発明において、前記一対の電極エラストマー層間に中間層を介装した後、前記電極エラストマー層間に所定の電圧を印可してから前記電極エラストマー層間に生ずる電位差を放電させ、その後所定時間真空中または減圧雰囲気中に保存してなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体である。

また、第１２の発明は、
ベースゴムに導電性フィラーを含有してなる導電性エラストマーの一部または全部に、イオン性液体を含浸させてなることを特徴とする有機発電エラストマー部材である。
また、第１３の発明である携帯情報端末発電装置は、少なくとも１つ以上の操作キーを有し、発電部位と、発電された電力を貯える充電部位によって構成される。この充電部位によって、発電された電力を充電することが可能となり、有効に電力を活用することができる。
また、第１４の発明である携帯情報端末発電装置の発電部位は、誘電性エラストマーと電極から構成される誘電性エラストマー型ジェネレーターが設置されている。携帯情報端末の操作キーを押すことによって、誘電性エラストマー型ジェネレーターが伸張し電力が発生する。発電部位は操作キーの下部に設置される。

本発明に係る有機発電エラストマー積層体にあっては、ベースゴムにイオン性液体と導電性フィラーとを含有してなる一対の電極エラストマー層間に、ゴムを用いた層を介装したものであるため、軽量、小型、柔軟で、かつ極めて安全な電源として利用することができる。
また、圧電素子などのような大きな衝撃力を与えなくとも効率的に発電することが可能となる。
そして、このような有機発電エラストマー積層体を操作キーに内蔵した携帯情報端末にあっては、操作時に頻繁に物理的な入力を受けることによってこの有機発電エラストマー積層体が伸張することになるので、効率的に発電を行うことができる。

本発明に係る有機発電エラストマー積層体１００の実施の一形態を示す構成図である。 発電確認テスト方法の一例を示す概念図である。 本発明に係る携帯情報端末の操作キー２００の実施の一形態を示す拡大断面図である。 本発明に係る携帯情報端末の操作キー２００の実施の一形態を示す拡大断面図である。 図３に示す操作キー２００の動作を示す説明図である。 図３に示す操作キー２００の他の実施の形態を示す拡大断面図である。 起電力と時間との関係を示すグラフ図である。 発生電圧と時間との関係を示すグラフ図である。 本発明に係る有機発電エラストマー部材３００の実施の一形態を示す構成図である。 本発明に係る有機発電エラストマー部材３００の他の実施の形態を示す構成図である。 イオン性液体を一切塗布しない導電性エラストマー部材の一例を示す構成図である。 電圧の回復度（５サイクル目）を示すグラフ図である。

次に、本発明の実施の一形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る有機発電エラストマー積層体１００の実施の一形態を示したものである。
図示するようにこの有機発電エラストマー積層体１００は、一対の電極エラストマー層１０，１０間に中間層２０を介装（積層）して構成されている。
そして、この電極エラストマー層１０，１０は、ベースゴムにイオン性液体と、導電性フィラーを含有してなると共に、中間層２０は、ベースゴムにチオカルボニル基を有する有機添加剤を含有して構成されている。

ここで、電極エラストマー層１０，１０のベースゴムと、中間層２０のベースゴムとしては、同じものを用いることが好ましい。
これらのベースゴムとして好適なベースゴムとしては、例えば、シリコン系、変性シリコン系、アクリル系、クロロプレン系、ポリサルファイド系、ポリウレタン系、ポリイソブチル系などを用いることができる。具体的には以下の表１に示すように、アクリルゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴムなどであり、このなかでも特に好ましいのは、比誘電率３．０以上であるクロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴムである。

また、電極エラストマー層１０，１０のベースゴムに配合される導電性フィラーとして好適な導電性フィラーは、体積抵抗率が１×１０Ω・ｃｍを超えると内部抵抗による電力の損失が大きくなるため、少なくとも体積抵抗率が１×１０Ω・ｃｍ以下の導電性フィラーを用いることが望ましく、好ましくは１×１０^−３Ω・ｃｍ以下である。これにより、電極エラストマー層１０，１０を構成するエラストマー自身の体積抵抗率が１×１０^２Ω・ｃｍ以下にすることができる。

このような条件を満たす導電性フィラーとしては、例えば導電性カーボンブラックの１種である、ケッチェンブラックやアセチレンブラック、または黒鉛、炭素繊維、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）のいずれかの炭素材料、または、金、銀、白金のいずれかの金属材料、または、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン、ポリパラフェニレンビニレンのいずれかの誘導体、または、これら誘導体にアニオンまたはカチオンに代表されるドーパントを添加した導電性高分子材料、または、極性の大きい有機フィラーであるイオン性液体などのうちのいずれか１つ以上を用いることが好ましい。

また、これらの導電性フィラーのベースゴムに対する含有率としては、導電性フィラーの種類によって異なってくるが、例えばカーボンナノファイバー（ＣＮＦ）の場合ではベースゴム１００重量部に対して５重量部〜７０重量部、より好ましくは１０〜５０重量部の範囲である。含有量が５重量部未満の場合は、エラストマー中に存在する絶対量が少なすぎるため導電性がさほど向上せず、電源として性能を充分に発揮できない。反対に７０重量部を超えて添加すると電極エラストマー層１０，１０の可撓性が大きく損なわれてしまうからである。

また、この導電性フィラーと共に配合されるイオン性液体の種類としては、特に限定されるものではないが、例えば以下の化式１に示すピリジニウム系イオン性液体、以下の化式２に示すイミダソリウム系イオン性液体、以下の化式３に示す脂環式アミン系イオン性液体、以下の化式４に示す脂肪族アミン系イオン性液体、脂肪族ホスホニウム系イオン性液体などを用いることができる。

また、このイオン性液体の含有率は、目的とする導電性、発電力によって適宜選択されるが、ベースゴム１００重量部に対しておおよそ１〜７０重量部、より好ましくは５〜５０重量部である。含有量が１重量部未満の場合は、エラストマー中に存在する絶対量が少なすぎるため、発電電圧がさほど向上せず、電源としての性能を充分に発揮できない。反対に７０重量部を超えて添加すると電極エラストマー層１０，１０の成形性、強度が大きく損なわれてしまうからである。

電極エラストマー層１０，１０の厚さとしては、約５μｍ〜１００μｍの範囲、より好ましくは１０〜５０μｍの範囲である。５μｍ未満では、膜厚が薄すぎて均一に成膜することが困難となると共に、変形時に穴や亀裂などの破損が生じるおそれが高くなる。反対に１００μｍを超えると膜厚が厚すぎて中間層２０の変形に追随することが困難となると共に、導電性の低下も想定され好ましくない。

一方、中間層２０のベースゴムに配合される有機添加剤としては、以下の化式５に示すチオウレア誘導体、化式６に示すチオケトン誘導体、化式７に示すチオアミド誘導体、化式８に示すジチオカルバミン酸エステル誘導体などのチオカルボニル基を有する有機添加剤などである。また、加工温度、使用温度、目標とする発電量、および用いるベースゴムとの相溶性を考慮して適宜選択させるが、空気や水に非常に安定、エラストマーとの相溶性が良い、低い融点を示すといった点からチオウレア誘導体が最も好適である。

また、この有機添加剤の含有率は、目的とする発電電圧、化合物自体によって適宜選択されるが、ベースゴム１００重量部に対しておおよそ５〜４０重量部、より好ましくは１０〜３０重量部である。含有率が５重量部未満の場合は、エラストマー中に存在する絶対量が少なすぎるため、発電電圧がさほど向上せず、電源としての性能を充分に発揮できない。反対に４０重量部を超えて添加するとエラストマーとの相溶性の上限を超えてしまい、エラストマーの可撓性が大きく損なわれてしまう。
また、中間層２０のベースゴムとして使用可能なものとしては、表１に示した通りであるが、発電性能およびエラストマー材料としての性能を存分に発揮するために「有機添加剤との相溶性が良い」、「安価かつ容易に入手可能で成形性が良い」、「成形エラストマーの硬さ（デュロメータＡスケール）が３０〜５０の範囲内」、「最大伸びが５００％を超える」点に優れているアクリルゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴムが特に好ましい。

また、この中間層２０の厚さとしては、用いるベースゴムによって異なるが、耐久性、変形能が維持できる１０μｍ〜１ｍｍ程度の範囲、より好ましくは１００〜５００μｍの範囲である。１００μｍ未満では、変形時に穴や亀裂などの破損が生じるおそれが高くなる。反対に１ｍｍを超えると膜厚が厚すぎて発電性能の低下、変形能の低下が想定され、好ましくない。
他の物性としては、硬さ（デュロメータＡスケール）が２０〜６０、より好ましくは３０〜５０の範囲である。硬さが、２０未満の場合は、変形能は大きくなるものの、機械的硬度が不足する傾向が強くなり、実用性が低下し、好ましくない。それに対して硬さが６０を超える場合は絶対的な変形能が不足するため、実用性が低い。

そして、このような構成をした本発明の有機発電エラストマー積層体１００にあっては、軽量、小型、柔軟で、かつ極めて安全な電源として利用することができる。
また、図３や図４に示すような携帯情報端末の操作キー２００内に内蔵されて、その携帯情報端末の電源などとして用いられる。
図３および図４は、このような構成をした本発明の誘電エラストマー積層体１００´を内蔵した携帯情報端末の操作キー２００の構造を示した拡大断面図である。
先ず、図３は、人の指などが直接触れる携帯情報端末の操作キー本体５０と、その下方に位置するスイッチ５１との間に可動支持部材５２を介して本発明の誘電エラストマー積層体１００´を位置させると共に、この誘電エラストマー積層体１００´に電力取出用のリード線４０，４０を接続したものである。

従って、図５（ａ）に示すように、操作キー本体５０をクリックしてその操作キー本体５０に荷重Ｆが加わると、操作キー本体５０が押し下げられて誘電エラストマー積層体１００´が下方に撓んだ後、同図（ｂ）に示すように、スイッチ５１の反発力によって操作キー本体５０が戻されて誘電エラストマー積層体１００´が元の状態に戻ることになる。このような一連の動きによって誘電性がなされ、これがリード線４０，４０を介して取り出されて図示しない充電部位に蓄えられることになる。
また、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、操作キー本体５０の全体またはその下端および可動支持部材５２を銅などの導電性物質で構成し、これらに電力取出用のリード線４０，４０を接続するような構成であっても同様な作用・効果を発揮することができる。

一方、図４は、ドーム上に突出した可撓性のエンボスシート６０の内部に上部電極６１と下部電極６２を設置すると共に、そのエンボスシート６０の上面を本発明の誘電エラストマー積層体１００´で覆うと共に、その誘電エラストマー積層体１００´の上面を絶縁シート６３で覆い、その誘電エラストマー積層体１００´に電力取出用のリード線４０，４０を接続したものである。
従って、このような構成をした操作キー２００の場合は、そのエンボスシート６０のドームの部分が押し下がられて下方に変形することにより、誘電エラストマー積層体１００´が下方に撓んだ後、上部電極６１と下部電極６２が接触してスイッチが入り、その後、そのエンボスシート６０の反発力によって誘電エラストマー積層体１００´が元の状態に戻ることになる。このような一連の動きによって発電がなされ、これがリード線４０，４０を介して取り出されることになる。

このように本発明の誘電エラストマー積層体１００´を操作キー２００に内蔵した携帯情報端末にあっては、操作時に頻繁に物理的な入力を受けることになるので、効率的に発電を行うことができる。
なお、本実施の形態では、誘電性エラストマー型ジェネレータとなる誘電エラストマー積層体１００´の表層に、変形に追従可能である柔軟な電極６１，６２を有するが、この電極６１，６２としては、金属、カーボン、導電性エラストマーや導電性グリース等が挙げられる。

また、可動支持部材５２の材料は特に限定されないが、金属製やプラスチック製等が挙げられる。外力からの応力を誘電エラストマー積層体１００´に伝えるため、可撓性であることが好ましい。前記可動支持部材５２が絶縁物である場合は、誘電エラストマー積層体１００´表層部の電極から直接発生電力を取り出すことが可能となる。前記可動支持部材５２が導電物である場合は、その絶縁物から発生電力を取り出すか、または有機発電エラストマー積層体１００と可動支持部材５２とを絶縁するために絶縁物を挟むかラミネートコーティングすることによって、発生電力を取り出すことが可能となる。または、誘電性エラストマー型ジェネレータを支持している可動支持部材５２の上部と下部の各々が、導電物及び絶縁物であっても良い。その場合、前記示したようにそれぞれの部位から電力を取り出す。

別の実施形態では、図３に示すスイッチ部５１の表面に誘電性エラストマー型ジェネレータが設置される。図４にエンボスシートを用いたスイッチ構造を例として、発電装置の概略図を示す。誘電性エラストマー型ジェネレータの電極面は、絶縁物を介することによって、スイッチ部５１とは絶縁されている。スイッチ部５１が図４に示すようにドーム型をしている場合、その変形に追従して、前記誘電性エラストマー型ジェネレータもまた伸張されることにより、電力を発生する。図４に示した発電部位もまた同様に、電力を貯える充電部位に接続される。

次に、本発明に係る有機発電エラストマー部材３００について説明する。
図９および図１０は、本発明に係る有機発電エラストマー部材３００の実施の一形態を示したものである。
図示するように、この有機発電エラストマー部材３００は、例えば短冊状をした導電性エラストマー部材９０の一部（図９）または全部（図１０）に、イオン性液体を含浸させてなるものである。
ここで、短冊状をした導電性エラストマー部材９０およびイオン性液体は前記実施形態とほぼ同様な材料から構成されている。

すなわち、導電性エラストマー部材９０は、アクリルゴム、クロロプレンゴム、シリコンゴム、イソプロピレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ニトリルゴム、フルオロシリコンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、クロススルホン化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、多硫化ゴムなどからなるベースゴムに、導電性カーボンブラックの１種である、ケッチェンブラックやアセチレンブラック、または黒鉛、炭素繊維、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、銀などの体積抵抗率が１×１０Ω・ｃｍ以下の導電性フィラーを単独であるいは適宜組み合わせて添加したものである。

ここで、導電性フィラーの比率は、導電性フィラーの種類によって適宜設定される。特に導電性フィラーで好ましい炭素材料、なかでもＣＮＦに関しては５重量部以上であることが好ましい。５重量部未満であると、導電性エラストマー部材９０の導電性が低下し、発電機能を発現させることが困難となる。このような不具合がより生じ難くするためには、少なくとも５重量部以上、より好ましくは１０重量部以上必要である。

一方、この導電性エラストマー部材９０に含浸させるイオン性液体としては、前記化式１に示したピリジニウム系イオン性液体、化式２に示したイミダソリウム系イオン性液体、化式３に示した脂環式アミン系イオン性液体、化式４に示した脂肪族アミン系イオン性液体、脂肪族ホスホニウム系イオン性液体などを用いることができる。
また、このイオン性液体の含有量は、ベースゴムに対して１０重量部以上が好ましい。本発明においては短冊状をした１枚の導電性エラストマー部材９０にイオン性液体を含浸させることにより、電気を取り出すことができる。また、イオン性液体を含浸した導電性エラストマー部材９０と含浸しない導電性エラストマー部材９０を積層させて用いることもできる。

そして、このような構成をした本発明の有機発電エラストマー部材３００にあっては、イオン性液体高濃度側と低濃度側に電位差が生じて電気が発生することになるため、これをリード線を介して取り出し、図示しない充電部位に蓄えることで電源として活用することができる。
なお、本発明の有機発電エラストマー部材３００がどのようなメカニズムによって起電力が生ずるのかは、鋭意研究中であるが、イオン性液体が大気中の酸素もしくは水分と酸化還元反応することにより電位が生じているもの、もしくはイオン性液体が関連して電気二重層を形成、あるいはそこからの拡散により電位が発生しているとも考えられる。すなわち、イオン性液体による電極反応により電位が生じているとも考えられる。

次に、本発明の有機発電エラストマー積層体１００およびこれを内蔵した操作キー２００に係る具体的実施例を説明する。
（実施例１〜５、比較例１）
先ず、以下の表２の上段に示すように、アクリルゴム架橋剤（トーヨーポリマ株式会社製ポリネート７０）を８重量部添加した反応性塊状アクリルゴム（ＡＣＭ）（株式会社トウペ製トアアクロンＳＡ−３１０）をベースゴムとし、このベースゴムに、有機添加剤としてノクセラーＴＭＵ（大内新興化学工業株式会社製 トリメチルチオウレア）（実施例１〜３）またはノクセラーＥＵＲ（大内新興化学工業株式会社製 １，３−ジエチルチオウレア）（実施例４）またはノクセラーＴＭＴＵ（東京化成工業株式会社製 テトラメチルジエチルチオウレア）（実施例５）を添加し、Ｋコントロールコーター（松尾製作所製）を用い、半硬化状態のエラストマー層を作製し、その膜厚、硬さ、破断伸びの各測定結果を同表に示した。なお、比較例１は、有機添加剤を一切添加していない。

次に、同表の下段に示すように、反応性塊状アクリルゴム（ＡＣＭ）（株式会社トウペ製トアアクロンＳＡ−３１０）をベースゴムとし、このベースゴムに、導電性フィラーとしてＣＮＦ（カーボンナドファイバー：昭和電工株式会社製 ＶＧＣＦ）を３０重量部添加すると共に、イオン性液体（ピリジニウム系イオン性液体、広栄化学工業株式会社製 ＩＬ−Ｐ１４）を１０重量部添加してＫコントロールコーター（松尾製作所製）を用い、半硬化状態の電極エラストマー層を作製し、その膜厚、硬さ、破断伸びの各測定結果を同表に示した。なお、比較例１は、イオン性液体を一切添加していない。

そして、このようにして得られた一対の電極エラストマー層間に前記エラストマー層を挟み、加圧加熱処理による架橋処理を行って６種類の有機発電エラストマー積層体を作製した後、各有機発電エラストマー積層体についてその発電確認テストを行い、その結果を表２の最下欄（発電電圧）および図７（電圧波形）に示した。
なお、この発電確認テスト方法は、図２に示すように、電極エラストマー層に導電性接着剤（藤倉化成株式会社製 ドータイトＸＡ−８１９Ａ）によって接着された銅電極７０，７０を介して電圧波形測定装置８０（横川電気株式会社製）を接続して行った。

この結果、比較例１では全く発電が行われなかったのに対し、本発明に係る実施例１〜５では、いずれも１５０ｍＶ以上の優れた発電能を発揮できることが分かった。また、図７は、実施例１における電圧波形を示したものであり、安定した起電力を発揮できることが分かった。
（実施例６，７、比較例２）
以下の表３に示すように、反応性塊状アクリルゴム（ＡＣＭ）（株式会社トウペ製トアアクロンＳＡ−３１０）をベースゴムとし、このベースゴムをメチルエチルケトンで溶解し、導電性フィラーとしてカーボンナノファイバー（昭和電工株式会社製 ＶＣＧＦＲ−Ｈ）を添加、攪拌してアクリル溶液を作製した。
この溶液を用いてＫコントロールコーター（松尾製作所製）により薄膜を作製し、導電性エラストマー部材を作製した。なお、この導電性エラストマー部材の導電率は、５．０×１０−１Ω・ｃｍであり、カーボンナノファイバーの添加によって導電率の向上効果が確認できた。

次に、図９および図１０に示すように、このようにして得られた導電性エラストマー部材の一端（実施例６）および全部（実施例７）にイオン性液体（広栄化学工業株式会社 ＩＬ−Ｐ１４）を塗布し、大気中で１時間保存後、その両端に銅電極７０，７０を介して電圧波形測定装置８０（横川電気株式会社製）を接続してその電圧波形を測定を行った。また、図１１に示すように、イオン性液体を一切塗布しない導電性エラストマー部材（比較例２）についても同様にしてその電圧測定を行い、その結果を同表の下欄および図８に示す。

この結果、イオン性液体を一切塗布しない比較例２にあっては、全く起電力が得られなかったのに対し、本発明に係る実施例６および７は、起電力が得られた。特に、導電性エラストマー部材の一端にのみイオン性液体を塗布した実施例６にあっては、図８に示すように優れた起電力が得られた。
（実施例８、９）
以下の表４に示すように、先ず、実施例１と同様に反応性塊状ＡＣＭ（株式会社トウペ製 トアアクロンＳＡ−３１０）１００重量部にアクリルゴム架橋剤（トーヨーポリマー株式会社製 ポリアネート７０）８重量部、ピリジニウム系イオン液体（広栄化学工業株式会社製ＩＬ−Ｐ１４）１０重量部を添加したベースゴム溶液からＫコントロールコーターを用い、半硬化状態の発電エラストマー薄膜（層）を作製した。この発電エラストマー薄膜の厚さおよび硬さ、ディロメータＡは、いずれも２５０μｍ、３３である。

一方、同じく反応性塊状ＡＣＭに同じアクリルゴム架橋剤８重量部添加したベースゴムに導電性フィラー（ＣＮＦ（カーボンナノファイバー：昭和電工株式会社製 ＶＧＣＦ）３５重量部）を分散させた溶液から同じＫコントロールコーターを用い、電極層の薄膜を作製し、半硬化状態にした。この電極層の膜厚、体積固有抵抗値、硬さは、いずれも５０μｍ、６．０×１０^−１Ω・ｃｍ、４０である。
そして、このようにして作製した発電エラストマー層の上下両面に２枚の電極層（上部電極および下部電極）を接着して積層体を作製した。下部電極層は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）シート上に設置されている状態である。その後、これら各エラストマ積層体に対して外部から１５０Ｖの電圧を３０分間印可する処理を行った後、発電確認テストを行った。

この発電確認テストは、図２に示したような両電極間の電位差を電圧波形測定装置８０で測定し、その発電能（発電電圧、発電時間）の評価を行った。
ここで、両電極間の電位差を測定するにあたっては、以下のａ〜ｃの放電回復処理を繰り返し（５サイクル）行った。
ａ．両電極を短絡させ、電位差を０Ｖにする。
ｂ．その後両電極間の短絡を取り外し、減圧雰囲気（１×１０^−１Ｐａ）中および大気中に所定時間保存する。
ｃ．両電極間の電位差の時間変化を調査する。

この結果、表４の下欄に示すように、減圧下で保存した実施例８のエラストマー積層体は大気中で保存した実施例９のエラストマー積層体と同じ発生電圧（４００ｍＶ）が得られた。
また、図１２は、前記ａ〜ｃの放電回復処理の回数と電圧（Ｖ）との関係（電圧の回復度）を示したものであり、実施例８および９の何れのエラストマー積層体の場合であっても、前記ａ〜ｃの放電回復処理を繰り返すことで高い発生電圧が得られることが分かる。

１００…有機発電エラストマー積層体
１００´…誘電エラストマー積層体
２００…操作キー
３００…有機発電エラストマー部材
１０…電極エラストマー層
２０…中間層
４０…リード線
５０…操作キー本体
５１…スイッチ
５２…可動支持部材
６０…エンボスシート
６１…上部電極
６２…下部電極
６３…絶縁シート
７０…銅電極
８０…電圧波形測定装置
９０…導電性エラストマー部材

Claims (14)

1. 一対の電極エラストマー層間に中間層を介装してなる有機発電エラストマー積層体であって、
   前記電極エラストマー層が、ベースゴムにイオン性液体と導電性フィラーとを含有してなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
2. 請求項１に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記中間層が、ベースゴムにチオカルボニル基を有する有機添加剤を含有してなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
3. 請求項１または２に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記電極エラストマー層または電極エラストマー層のベースゴムが、シリコン系、変性シリコン系、アクリル系、ポリクロロプレン系、ポリサルファイド系、ポリウレタン系、ポリイソブチル系の少なくとも１つからなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記電極エラストマー層のイオン性液体の含有率がベースゴム１００重量部に対して１〜７０重量部であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記電極エラストマー層の導電性フィラーの含有率がベースゴム１００重量部に対して５〜７０重量％であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記電極エラストマー層の厚さが５〜１００μｍであることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記電極エラストマー層の体積固有抵抗が１×１０^２Ω・ｃｍ以下であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記中間層の有機添加剤が、チオウレア誘導体、チオアミド誘導体、チオケトン誘導体、ジチオカルバミン酸エステル誘導体の少なくとも１つからなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
   前記中間層の有機添加剤の含有率がベースゴム１００重量部に対して５〜４０重量部であることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
    前記中間層の厚さが１０μｍ〜１ｍｍであることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
11. 請求項１〜１０のいずれか１項に記載の有機発電エラストマー積層体において、
    前記一対の電極エラストマー層間に中間層を介装した後、前記電極エラストマー層間に所定の電圧を印可してから前記電極エラストマー層間に生ずる電位差を放電させ、その後所定時間真空中または減圧雰囲気中に保存してなることを特徴とする有機発電エラストマー積層体。
12. ベースゴムに導電性フィラーを含有してなる導電性エラストマーの一部または全部に、イオン性液体を含浸させてなることを特徴とする有機発電エラストマー部材。
13. 発電を行う発電部位と発生電力を充電する充電部位とを備えたことを特徴とする携帯情報端末。
14. 請求項１３記載の携帯情報端末において、
    前記発電部位には、誘電性エラストマー型ジェネレーターが設置されていると共に、当該誘電性エラストマー型ジェネレーターは、誘電性エラストマーと電極から構成され、当該誘電性エラストマー型ジェネレーターの伸張によって電力が発生するようになっていることを特徴とする携帯情報端末。

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