[go: up one dir, main page]

JPH06136344A - Electroviscous fluid - Google Patents

Electroviscous fluid

Info

Publication number
JPH06136344A
JPH06136344A JP12778093A JP12778093A JPH06136344A JP H06136344 A JPH06136344 A JP H06136344A JP 12778093 A JP12778093 A JP 12778093A JP 12778093 A JP12778093 A JP 12778093A JP H06136344 A JPH06136344 A JP H06136344A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
viscosity
phase
electric field
fluid
liquid crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12778093A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Yoshida
一雄 吉田
Mitsumutsu Fukumasa
充睦 福政
Shuichi Okubo
秀一 大久保
Atsushi Yoshizawa
篤 吉沢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KYOSEKI SEIHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Eneos Corp
Original Assignee
KYOSEKI SEIHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Japan Energy Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KYOSEKI SEIHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK, Japan Energy Corp filed Critical KYOSEKI SEIHIN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Priority to JP12778093A priority Critical patent/JPH06136344A/en
Publication of JPH06136344A publication Critical patent/JPH06136344A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Lubricants (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】 電圧の印加もしくは電場の向きの変化によっ
て粘度が変化する単一の分子種もしくは複数の分子種の
混合物であって、当該粘度の変化率が3倍以上の均一相
の流体からなる電気粘性流体で、特に好ましくは、前記
流体が、下記一般式化1または化2 【化1】 【化2】 (式中、nは1〜14の自然数、Xは単結合またはエー
テル結合、mは2または3、yは1または2)で表され
る化合物を含有する液晶組成物からなるものである。 【効果】 従来の分散系電気粘性流体の分散安定性の問
題を本質的に解決し、10μm以下のような狭いすき間
で用いることができ、また、粘度変化が大きくて実用的
な均一相の電気粘性流体としてできるものである。この
ためマイクロマシンと総称される小型機械に使用される
ような動力伝達装置、バルブ、振動吸収体、圧力変換装
置、アクチュエータ等に効果的に使用することができ
る。
(57) [Summary] [Structure] A single molecular species or a mixture of multiple molecular species whose viscosity changes with the application of voltage or the direction of the electric field, and the rate of change of the viscosity is three times or more uniform. An electrorheological fluid consisting of a phase fluid, particularly preferably, the fluid is represented by the following general formula 1 or 2 [Chemical 2] (In the formula, n is a natural number of 1 to 14, X is a single bond or an ether bond, m is 2 or 3, and y is 1 or 2). [Effect] A conventional dispersion stability problem of electrorheological fluid can be essentially solved, and it can be used in a narrow gap such as 10 μm or less. Moreover, the viscosity change is large and a practical homogeneous phase electricity can be obtained. It can be made as a viscous fluid. Therefore, it can be effectively used for a power transmission device, a valve, a vibration absorber, a pressure conversion device, an actuator, etc., which is used in a small machine generally called a micromachine.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は電圧の印加もしくは電場
の向きを変化させることにより粘度が変化する均一相の
電気粘性流体に関する。このような電気粘性流体は、動
力伝達装置、バルブ、振動吸収体、圧力変換装置、アク
チュエータ等、種々の用途に利用できる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a uniform-phase electrorheological fluid whose viscosity changes by applying a voltage or changing the direction of an electric field. Such an electrorheological fluid can be used in various applications such as a power transmission device, a valve, a vibration absorber, a pressure conversion device, and an actuator.

【0002】[0002]

【従来の技術】鉱油、シリコーン油、フッ素系合成油、
塩素化パラフィン等の電気絶縁性液体にシリカ、デンプ
ン、イオン交換樹脂(特開昭50-92278)等の含水微粒子
もしくは最表面に絶縁膜を有する表面導電性の粒子(特
開平1-260710)を分散させた流体に電圧を印加すると瞬
間かつ可逆的に大きく粘性が変化することが知られてい
る。この現象はウィンズロー効果として古くから知られ
ており、これまで提案されてきた電気粘性流体はほとん
どがこのウィンズロー効果を応用したものである。粒子
を分散させるにはソルビタン脂肪酸エステル、アミン誘
導体、窒素系高分子界面活性剤などの分散剤が一般に用
いられている。
2. Description of the Related Art Mineral oil, silicone oil, fluorine-based synthetic oil,
Water-containing fine particles such as silica, starch, ion exchange resin (Japanese Patent Laid-Open No. 50-92278) or surface conductive particles having an insulating film on the outermost surface (Japanese Patent Laid-Open No. 1-260710) are used in an electrically insulating liquid such as chlorinated paraffin. It is known that when a voltage is applied to the dispersed fluid, the viscosity changes reversibly and rapidly. This phenomenon has been known for a long time as the Winslow effect, and most of the electrorheological fluids proposed so far apply the Winslow effect. To disperse the particles, a dispersant such as sorbitan fatty acid ester, amine derivative, and nitrogen-based polymer surfactant is generally used.

【0003】ウィンズロー効果が発現する機構について
は、電気二重層説が最も有力である。すなわち、粒子表
面に存在する水が固体表面の解離剤を解離させて電気二
重層を形成するが、この電気二重層が外部からの電圧の
印加により自由イオンの移動を起こして分極が生じる。
分極した粒子は互いに静電引力によって結合し、電極間
の粒子に架橋を生じる。この架橋により電極に平行、す
なわち架橋に対して垂直な流れの抵抗が大きくなり、粘
度が増加すると考えられている。
The electric double layer theory is the most effective mechanism for developing the Winslow effect. That is, water existing on the particle surface dissociates the dissociation agent on the solid surface to form an electric double layer, and this electric double layer causes the movement of free ions by the application of a voltage from the outside to cause polarization.
The polarized particles are bound to each other by electrostatic attraction, resulting in crosslinking of the particles between the electrodes. It is believed that this crosslinking increases the flow resistance parallel to the electrode, that is, perpendicular to the crosslinking, and increases the viscosity.

【0004】従来提案されてきた電気粘性流体は、上述
のように電気絶縁性液体に微粒子を分散させた分散系の
電気粘性流体がほとんどである。したがって、液体と粒
子の密度差による粒子の分散安定性が問題であり、保存
時に分散粒子が凝集、沈降して相分離を生じやすく、長
期間の保存が困難であり、実用化に際し大きな問題とな
っている。このため、液体との密度差が小さい粒子の使
用、もしくは粒子表面に分散剤を吸着させることによる
分散安定化が図られてきたが、これらは本質的な解決に
はならない。
Most of the conventionally proposed electrorheological fluids are dispersion type electrorheological fluids in which fine particles are dispersed in an electrically insulating liquid as described above. Therefore, the dispersion stability of the particles due to the difference in the density of the liquid and the particles is a problem, the dispersed particles are likely to aggregate and settle during storage to easily cause phase separation, and long-term storage is difficult, which poses a major problem in practical application. Has become. Therefore, use of particles having a small density difference from the liquid or dispersion stabilization by adsorbing a dispersant on the particle surface has been attempted, but these are not essential solutions.

【0005】また、多くの分散系の電気粘性流体は分散
している粒子が水を含んでおり、これによって誘電分極
を促している。この粒子の水分が、液体への移行、蒸
発、電気分解等を生じることにより、電気粘性流体の特
性の低下をきたすことが問題となっている。これを解決
するために本質的に水を含まない粒子を用いることが
(例えば、特開平1-260710)が提案されているが、現実
的でない。
In many electrorheological fluids of dispersed system, the dispersed particles contain water, which promotes dielectric polarization. There is a problem in that the water content of the particles causes a transition to a liquid, evaporation, electrolysis, and the like, thereby deteriorating the characteristics of the electrorheological fluid. To solve this, using particles that are essentially free of water
(For example, Japanese Patent Laid-Open No. 1-260710) has been proposed, but it is not realistic.

【0006】さらに、ウィンズロー効果は電圧を印加し
た際に流体の流れ方向に対して直角に粒子を並らべるこ
とによって粘度を増加させる構造粘性である。したがっ
て、この分散系の電気粘性流体を用いて粘度増加を得る
ためには電極間に少なくとも数個の粒子を直列に並ばせ
る必要があり、それが実現できないような狭いすきまで
電気粘性効果を得ることは本質的に不可能である。しか
も、ウィンズロー効果を有効に発現するためには1μm
以上の粒子が良く、粒子径が大きいほど電気粘性効果が
大きく、100μm程度の粒子が望ましいとされてい
る。このため、効果的な電気粘性効果を得るためには電
極間が10μm以上離れていることが望ましく、それ以
下のせまいすき間での適用は極めて困難と考えられる。
Furthermore, the Winslow effect is a structural viscosity that increases the viscosity by arranging particles at right angles to the flow direction of a fluid when a voltage is applied. Therefore, it is necessary to arrange at least several particles in series between the electrodes in order to obtain the viscosity increase using this electrorheological fluid of the dispersion system, and to obtain the electrorheological effect up to a narrow gap where it cannot be realized. That is essentially impossible. Moreover, 1 μm is required to effectively develop the Winslow effect.
It is said that the above particles are good, the larger the particle size, the greater the electrorheological effect, and particles of about 100 μm are desirable. Therefore, in order to obtain an effective electrorheological effect, it is desirable that the electrodes are separated by 10 μm or more, and it is considered that it is extremely difficult to apply them in a narrow gap below that.

【0007】したがって、分散安定性等の上記の本質的
な解決には均一相の電気粘性流体の使用が必要である。
Therefore, the above-mentioned essential solution such as dispersion stability requires the use of a uniform phase electrorheological fluid.

【0008】一方、電極間を流れるサーモトロピック液
晶のネマティック相の流量が流動方向に垂直に電圧を印
加することによって変化し得ることが見出され、均一相
の電気粘性流体としての使用が示唆されている〔笹田
ら、「機械の研究」、第33巻、第3号、第96頁及び同
第4号、第81頁(1981)〕。ここでは、n型ネマテ
ィック液晶として、MBBA(p-メトキシベンジリデン
p-n ブチルアニリン)を、p型ネマティック液晶として
DPM−4を用いて見かけ粘度を測定し、その結果2〜
3倍の粘度変化があることが報告されている。
On the other hand, it was found that the flow rate of the nematic phase of the thermotropic liquid crystal flowing between the electrodes can be changed by applying a voltage perpendicular to the flow direction, suggesting the use as a uniform phase electrorheological fluid. Sasada et al., "Study on Machinery", Vol. 33, No. 3, page 96 and No. 4, page 81 (1981)]. Here, as the n-type nematic liquid crystal, MBBA (p-methoxybenzylidene) is used.
pn-butylaniline) was used to measure the apparent viscosity using DPM-4 as a p-type nematic liquid crystal, and
It has been reported that there is a 3-fold change in viscosity.

【0009】上記研究はサーモトロピック液晶のネマテ
ィック相の電気粘性効果の先駆的研究であるが、液晶が
電気粘性流体として実際に使用されるということを考慮
したとき、次の問題がある。すなわち、この見かけ粘度
の測定は、電極間に相対運動が存在する場合に互いの電
極間に働く粘性による抵抗の変化、すなわち、電気粘性
効果を直接測定したものではないため、実際のせん断場
で測定した粘度変化で比較する必要があるが、本発明者
らがMBBAを測定したとき、その粘度変化は、わずか
1.85倍でしかなく、電気粘性流体としての性能が不
十分である。
The above research is a pioneering study of the electrorheological effect of the nematic phase of thermotropic liquid crystals, but when considering that liquid crystals are actually used as electrorheological fluids, there are the following problems. In other words, this apparent viscosity measurement is not a direct measurement of the change in resistance due to the viscosity acting between the electrodes when there is relative motion between the electrodes, that is, the electrorheological effect is not directly measured. It is necessary to compare the measured viscosity changes, but when the present inventors measured MBBA, the viscosity change was only 1.85 times, and the performance as an electrorheological fluid was insufficient.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題を解
決したもので、本発明の目的は、狭い隙間でも使用可能
で、粘度変化が大きくて実用的な均一相の電気粘性流体
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above problems, and an object of the present invention is to provide a practical electrorheological fluid of uniform phase which can be used even in a narrow gap and has a large viscosity change. Especially.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の電気粘性流体
は、電圧の印加もしくは電場の向きの変化によって粘度
が変化する単一の分子種もしくは複数の分子種の混合物
であって、当該粘度の変化率が3倍以上の均一相の流体
からなるもので、特に好ましくは、前記流体が、下記一
般式化3または化4
The electrorheological fluid of the present invention is a single molecular species or a mixture of plural molecular species whose viscosity changes with the application of a voltage or a change in the direction of an electric field. It is composed of a fluid having a uniform phase with a rate of change of 3 times or more, and particularly preferably, the fluid has the following general formula 3 or formula 4

【化3】 [Chemical 3]

【化4】 (式中、nは1〜14の自然数、Xは単結合またはエー
テル結合、mは2または3、yは1または2)で表され
る化合物を含有する液晶、または、前記流体が電圧の印
加によって粘度を減少させる液晶組成物、特には、強誘
電性液晶相又はスメクチックA相の液晶相をとる組成物
からなるものである。
[Chemical 4] (Wherein, n is a natural number of 1 to 14, X is a single bond or an ether bond, m is 2 or 3, and y is 1 or 2), or a liquid crystal containing the compound represented by the above A liquid crystal composition that reduces the viscosity by the use of a liquid crystal composition, particularly a composition having a ferroelectric liquid crystal phase or a smectic A phase liquid crystal phase.

【0012】上記本発明にいう電圧の印加もしくは電場
の向きの変化とは、流体の流れ方向に対し垂直に電圧を
印加したり、切ったりするか或いは印加されている電場
の向きや強さを変えることを意味する。
The voltage application or the change in the direction of the electric field referred to in the present invention means that the voltage is applied or cut perpendicular to the flow direction of the fluid, or the direction and strength of the applied electric field. It means changing.

【0013】本発明にいう粘度は、電極間に相対運動が
存在する場合に互いの電極間に働く粘性による抵抗の変
化で、現実のせん断場で測定した粘度を示し、例えば、
回転粘度計等、一定のトルクを流体に与えて、そのトル
クの変化を見る方法で測定されるものである。この粘度
の絶対値は、当該電気粘性流体の用途により適宜選定さ
れるが、この粘度の変化率は少なくとも3倍なければ有
効な電気粘性流体としては機能しない。すなわち、液晶
の粘度は温度変化に敏感であり、温度が10℃変わると
4〜10倍程度の粘度変化を生じる。ところで、電気粘
性流体の現実の装置に適用する場合、温度制御の精度
は、一般に、±1℃程度であり、かかる温度範囲におい
ても液晶は最大2倍の粘度変化を生じる。従って、少な
くとも3倍程度の電気粘性変化を発現できないと有効な
電気粘性流体として機能しない。
The viscosity referred to in the present invention is the change in resistance due to the viscosity acting between the electrodes when there is relative motion between the electrodes, and indicates the viscosity measured in an actual shear field.
It is measured by applying a constant torque to a fluid such as a rotational viscometer and observing the change in the torque. The absolute value of this viscosity is appropriately selected depending on the application of the electrorheological fluid, but unless the rate of change of this viscosity is at least 3 times, it will not function as an effective electrorheological fluid. That is, the viscosity of the liquid crystal is sensitive to temperature changes, and when the temperature changes by 10 ° C., the viscosity changes by about 4 to 10 times. By the way, when the electrorheological fluid is applied to an actual device, the accuracy of temperature control is generally about ± 1 ° C., and even in such a temperature range, the liquid crystal undergoes a maximum double viscosity change. Therefore, unless the electro-viscosity change of at least about 3 times can be expressed, it does not function as an effective electro-viscous fluid.

【0014】例えば、小型機械の動力伝達用に、ロック
アップ機能付きのマイクロトルクコンバータを構成する
場合、封入する液体の粘度を変えられる必要がある。こ
のような用途に対して本発明の電気粘性流体を用いるこ
とができるが、このような場合、少なくとも3倍程度の
粘度変化率が要求される。
For example, when configuring a microtorque converter with a lockup function for power transmission of a small machine, it is necessary to change the viscosity of the liquid to be enclosed. The electrorheological fluid of the present invention can be used for such applications, but in such a case, a viscosity change rate of at least about 3 times is required.

【0015】尚、ここでいう粘度の変化率とは、電界無
印加時の粘度Aと、粘度計の読みが最大となるように電
界を印加或いは変化させた時の粘度B、或いは粘度計の
読みが最小となるように電界を印加或いは変化させた時
の粘度Cとした場合、B/A、またはA/Cの値であ
る。
The rate of change in viscosity as used herein means the viscosity A when no electric field is applied, the viscosity B when an electric field is applied or changed so that the reading of the viscometer is maximized, or the viscosity of the viscometer. When the viscosity C when an electric field is applied or changed so that the reading is minimized, the value is B / A or A / C.

【0016】上記粘度の変化率が3倍以上になる流体と
しては、上記一般式化1または化2のような構造を有す
る液晶化合物或いは強誘電性液晶化合物を挙げることが
できるが、強誘電性液晶を用いると電圧の印加により粘
度が減少する。これは強誘電性液晶化合物が自発分極を
有し、この自発分極が電圧を印加した際、液晶分子の分
子長軸を電極面と平行方向に配向させ、さらにこの分子
長軸の方向は液晶分子にかかる剪断力のため、剪断方向
に配向する構造となり、これが粘度の減少作用を起こす
ためと推定される。従って、自発分極を有する強誘電性
液晶であれば、化合物の種類をとわず、同様の減少を生
じることは明白である。
Examples of the fluid whose viscosity change rate is three times or more include a liquid crystal compound or a ferroelectric liquid crystal compound having a structure represented by the general formula 1 or 2, but the ferroelectric liquid crystal When a liquid crystal is used, the viscosity is reduced by applying a voltage. This is because the ferroelectric liquid crystal compound has spontaneous polarization, and when a voltage is applied by this spontaneous polarization, the molecular long axis of the liquid crystal molecule is aligned parallel to the electrode surface. It is presumed that the structure is oriented in the shearing direction due to the shearing force applied to, which causes the action of decreasing the viscosity. Therefore, it is clear that a ferroelectric liquid crystal having spontaneous polarization causes a similar decrease regardless of the type of compound.

【0017】また、本発明者は、強誘電性液晶相でなく
ても、スメクチックA相であれば、同様に粘度の減少が
生じることを見出した。
The present inventor has also found that even if the liquid crystal phase is not the ferroelectric liquid crystal phase, the smectic A phase causes a similar decrease in viscosity.

【0018】本発明の電気粘性流体として用いることが
できる化合物の具体的なものとしては、化5
Specific examples of the compound that can be used as the electrorheological fluid of the present invention include:

【化5】(式中、Rは炭素数1〜20のアルキル基を示
す)等を例示しうる。これらの化合物は、単一の化合物
としても、複数の化合物を混合して用いてもよい。
Embedded image (in the formula, R represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms) and the like. These compounds may be used as a single compound or a mixture of a plurality of compounds.

【0019】さらに、本発明の電気粘性流体として用い
ることができる強誘電性液晶化合物の具体的なものとし
ては、化6
Further, as a concrete example of the ferroelectric liquid crystal compound which can be used as the electrorheological fluid of the present invention,

【化6】(式中、R1は炭素数1〜20のアルキル基ま
たはアルコキシ基、R2は炭素数1〜20のアルキル基
を示す)等を例示でき、これらの化合物は単独で用いて
も良いし、フェニルピリミジン系やエステル系のノンカ
イラル液晶組成物に混合して使用しても良い。
Embedded image (in the formula, R 1 represents an alkyl group or an alkoxy group having 1 to 20 carbon atoms, R 2 represents an alkyl group having 1 to 20 carbon atoms), etc., and these compounds may be used alone. Alternatively, it may be mixed with a phenylpyrimidine-based or ester-based nonchiral liquid crystal composition and used.

【0020】本発明の電気粘性流体は、通常の分散系の
電気粘性流体と同様な形態で用いることができ、上述し
たように分散系電気粘性流体に比べて極めて狭い隙間を
有する箇所にも用いることができる。また、電極を狭い
間隔に保てるために、低い電圧の印加或いはわずかの電
界の変化で粘度の変化をより大きくできる。
The electrorheological fluid of the present invention can be used in the same form as an ordinary electrorheological fluid of a dispersion system, and as described above, it is also used in a place having an extremely narrow gap as compared with a disperse electrorheological fluid. be able to. Further, since the electrodes are kept at a narrow interval, the change in viscosity can be further increased by applying a low voltage or slightly changing the electric field.

【0021】[0021]

【実施例】【Example】

(実施例1)電気粘性の測定は電場を印加可能に改造し
た回転粘度計を用いて行った。この回転粘度計は図1に
示す同心円筒回転粘度計で、ロータ1はカップ型であ
る。このロータ1は電界印可時においては回転電極を兼
ね、粘度計本体とロータ1との間には電気的な絶縁のた
めポリアセタール系コポリマー製のカップリングを介し
た構造とした。
(Example 1) The measurement of electroviscosity was performed using a rotational viscometer modified so that an electric field could be applied. This rotational viscometer is the concentric cylindrical rotational viscometer shown in FIG. 1, and the rotor 1 is a cup type. The rotor 1 also serves as a rotating electrode when an electric field is applied, and a coupling made of a polyacetal-based copolymer is interposed between the viscometer body and the rotor 1 for electrical insulation.

【0022】ステータ2は同心円筒形状で、この中にリ
ング状に加工した固定電極を挿入し、ロータ1の内側お
よび外側を同心円状に囲うように配置した。ロータ1の
外径及び内径はそれぞれ56.0mm、54.0mmとし、ロ
ータ1とステータ間のクリアランスは、ロータ1の外
側、内側ともに0.4mmとした。
The stator 2 has a concentric cylindrical shape, and a fixed electrode processed into a ring shape is inserted into the stator 2 so as to concentrically surround the inner side and the outer side of the rotor 1. The outer and inner diameters of the rotor 1 were 56.0 mm and 54.0 mm, respectively, and the clearance between the rotor 1 and the stator was 0.4 mm both on the outside and inside of the rotor 1.

【0023】電界は回転電極であるロータと下部の固定
電極の間に印加した。ロータへの通電は表面に金めっき
を施したリン青銅製のスリップリング3を用いて行っ
た。なお、図中の4は回転シャフト、5は計測制御部、
6はXYZテーブル、7はベースをそれぞれ表す。本実
施例では、0〜1000Vまでの直流電圧を印加した。
The electric field was applied between the rotor, which is a rotating electrode, and the lower fixed electrode. The rotor was energized using a slip ring 3 made of phosphor bronze whose surface was plated with gold. In the figure, 4 is a rotary shaft, 5 is a measurement control unit,
6 represents an XYZ table, and 7 represents a base. In this example, a DC voltage of 0 to 1000 V was applied.

【0024】測定は、3.00ccの試料を装置のゼロ点
調整後にシリンジを用いてロータ1を回転させながらセ
ルのすき間から注入し、無電界でトルクが読み取れる最
低の回転数の状態から徐々にステップ状に電界強度を高
め、そのときのトルク変化と温度とを読みとり記録し
た。なお、電界を印加した際には2〜3分その電界強度
を維持し、トルク並びに温度の急激な変化がないことを
確認した後再び測定を行った。一定速度で電界強度を高
め、トルクの読みが測定範囲の上限までいった後には、
逆に電界強度をステップ状に徐々に低下させて同様な測
定を行った。
The measurement was carried out by injecting a 3.00 cc sample from the cell gap while rotating the rotor 1 using a syringe after adjusting the zero point of the device, and gradually increasing from the lowest rotational speed at which torque can be read without an electric field. The electric field strength was increased stepwise, and the torque change and temperature at that time were read and recorded. When the electric field was applied, the electric field strength was maintained for 2 to 3 minutes, and it was confirmed that there was no sudden change in torque and temperature, and then the measurement was performed again. After increasing the electric field strength at a constant speed and the torque reading reaches the upper limit of the measurement range,
On the contrary, the electric field strength was gradually decreased stepwise and the same measurement was performed.

【0025】上記の方法により、表1に示した組成から
なる液晶組成物A(この組成物は、−10〜60℃の温
度でネマティック液晶相を取る)について、測定開始時
で20.6℃、測定終了時で21.2℃で測定した結果を
表2に示す。電気粘性効果は、次式で表わされる、電界
印加時における粘度計の読みを電界無印加時の粘度計の
読みで割ったものを相対粘度として示した。 相対粘度=(電界印加時の粘度計の読み)/(電界無印
加時の粘度計の読み) ここで、粘度計の読みはトルクの次元を有するが、電界
印加の有無における読みの比をとることによって無次元
化でき、相対粘度として表すことができ、この値そのま
まが、或いは粘度が減少するものについてはその逆数
が、粘度の変化率となる。
By the above-mentioned method, the liquid crystal composition A having the composition shown in Table 1 (this composition takes a nematic liquid crystal phase at a temperature of -10 to 60 ° C.) was measured at the start of 20.6 ° C. Table 2 shows the results measured at 21.2 ° C at the end of the measurement. The electrorheological effect is represented by the following formula as a relative viscosity obtained by dividing the reading of the viscometer when an electric field is applied by the reading of the viscometer when no electric field is applied. Relative viscosity = (reading of viscometer when electric field is applied) / (reading of viscometer when no electric field is applied) Here, the reading of viscometer has a dimension of torque, but the ratio of readings when an electric field is applied is taken. By doing so, it can be made dimensionless and can be expressed as a relative viscosity, and this value as it is or the reciprocal of the viscosity decrease becomes the rate of change of viscosity.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】[0027]

【表2】 [Table 2]

【0028】(実施例2)上記実施例1の液晶組成物A
に変えて表3に示した液晶組成物B(この組成物は、−
6〜70℃の温度でネマティック液晶相を取る)につい
て、電界強度を高めたときの相対粘度を同様に測定し
た。尚、測定温度は、26.7℃で行なった。この結果
を表4に示した。
Example 2 Liquid Crystal Composition A of Example 1
In place of liquid crystal composition B shown in Table 3 (this composition is
For a nematic liquid crystal phase at a temperature of 6 to 70 ° C.), the relative viscosity when the electric field strength was increased was similarly measured. The measurement temperature was 26.7 ° C. The results are shown in Table 4.

【0029】[0029]

【表3】 [Table 3]

【0030】(比較例1)上記実施例2の液晶組成物B
に変えてMBBAについて同様の測定を行なった。この
結果を表4に示した。
Comparative Example 1 Liquid Crystal Composition B of Example 2
The same measurement was performed for MBBA. The results are shown in Table 4.

【0031】[0031]

【表4】 [Table 4]

【0032】このように、MBBAはせん断場での粘度
変化が小さく、実用に適しないことが分かる。
Thus, it can be seen that MBBA has a small change in viscosity in a shear field and is not suitable for practical use.

【0033】(実施例3)図2に示すような2枚の平面
基板間1、2に直径5μmのガラスビーズ3を多数はさ
み、そこに実施例1で測定した液晶組成物Aを充填し、
上基板1を下基板2に対して平行移動させるに要する力
を電界印可有無の条件下で測定した。上下基板の液晶組
成物4と接触する側には金を蒸着して電極5、5'とし
た。上基板1の平行移動はモータ6で駆動させたプッシ
ャーロッド7を介したカンチバー8で行い、平行移動に
要する力はロードセル9で測定した。上基板1の変位と
移動に要する力はデジタル表示器10で読みとった。こ
の測定において電界無印加時にくらべ電界印加時におい
て電極の平行移動に要する力が増加することが確認で
き、本電気粘性流体は5μm程度の狭いすき間で使用し
ても、有効に作用することが分かった。
Example 3 A large number of glass beads 3 having a diameter of 5 μm are sandwiched between two flat substrates 1 and 2 as shown in FIG. 2, and the liquid crystal composition A measured in Example 1 is filled therein.
The force required to move the upper substrate 1 in parallel with the lower substrate 2 was measured under the condition with or without electric field applied. Gold was vapor-deposited on the sides of the upper and lower substrates which were in contact with the liquid crystal composition 4 to form electrodes 5 and 5 '. The parallel movement of the upper substrate 1 was performed by the cantilever 8 via the pusher rod 7 driven by the motor 6, and the force required for the parallel movement was measured by the load cell 9. The force required for displacement and movement of the upper substrate 1 was read by the digital display 10. In this measurement, it was confirmed that the force required for the parallel movement of the electrode increased when an electric field was applied compared to when no electric field was applied, and it was found that the electrorheological fluid works effectively even when used in a narrow gap of about 5 μm. It was

【0034】(比較例2)実施例3の液晶組成物Aのか
わりに、シリコン系流体にコロイダルシリカを分散させ
た分散系電気粘性流体を充填し、実施例2と同様の測定
を行った。しかしながら、電界の有無にかかわらず、測
定した電極の移動に要する力には有意差は認められなか
った。この理由としては、上下基板のすき間が5μmと
狭いため分散系電気粘性流体がうまく動作しないためと
考えられる。
(Comparative Example 2) Instead of the liquid crystal composition A of Example 3, a dispersion type electrorheological fluid in which colloidal silica was dispersed in a silicon type fluid was filled, and the same measurement as in Example 2 was performed. However, no significant difference was observed in the force required to move the measured electrodes regardless of the presence or absence of an electric field. This is probably because the gap between the upper and lower substrates is as narrow as 5 μm and the dispersed electrorheological fluid does not work well.

【0035】(実施例4)実施例1で用いた回転粘度計
において用いたカップ状ロータに代えて、直径10.0m
mの円筒式ロータで、ロータとステイタとの間隔が0.7
5mmからなる粘度計を用いて、実施例1と同様の測定方
法により、5-ノニル-2-(4-ノニルオキシフェニル)ピ
リミジン1.4931gと(S)-4'-(2-メチルオクタノ
イル)-4-ビフェニル 3-クロロ-4-オクチルオキシ安
息香酸エステル0.5066gとの混合物からなる液晶組
成物Cの0.7ccをセルに注入し、40.3℃の温度で、
ロータの回転数を10rpmおよび50rpmとして、電界強
度を高めたときの相対粘度を測定した。この結果を表5
に示した。尚、この液晶組成物Cは、昇温時に30℃で
結晶相からカイラルスメクチックC相に、60℃でカイ
ラルスメクチックC相からスメクチックA相に、75℃
でスメクチックA相から等方相へ転移する強誘電性液晶
組成物である。
(Example 4) Instead of the cup-shaped rotor used in the rotational viscometer used in Example 1, the diameter was 10.0 m.
m-type cylindrical rotor with a rotor-stator spacing of 0.7
Using a viscometer consisting of 5 mm, 1.4931 g of 5-nonyl-2- (4-nonyloxyphenyl) pyrimidine and (S) -4 '-(2-methyloctanoyl) were measured in the same manner as in Example 1. ) -4-Biphenyl 3-chloro-4-octyloxybenzoic acid ester 0.7 cc of liquid crystal composition C consisting of a mixture with 0.5066 g was injected into the cell, and at a temperature of 40.3 ° C.
The relative viscosities were measured when the electric field strength was increased with the number of rotations of the rotor being 10 rpm and 50 rpm. The results are shown in Table 5.
It was shown to. The liquid crystal composition C was changed from a crystal phase to a chiral smectic C phase at 30 ° C. at a temperature rise, and from a chiral smectic C phase to a smectic A phase at 60 ° C. at 75 ° C.
It is a ferroelectric liquid crystal composition that undergoes a transition from a smectic A phase to an isotropic phase.

【0036】(比較例3)実施例4と同様の方法におい
て、5-ノニル-2-(4-ノニルオキシフェニル)ピリミジ
ン(化合物D)を用いて、40.9℃の温度で、ロータの
回転数を10rpmおよび50rpmとして相対粘度を測定し
た。この結果を表5に示した。尚、この化合物は、昇温
時に33℃で結晶相からスメクチックC相へ、60℃で
スメクチックC相からスメクチックA相に、75℃でス
メクチックA相から等方相へ転移する液晶化合物であ
る。
(Comparative Example 3) In the same manner as in Example 4, using 5-nonyl-2- (4-nonyloxyphenyl) pyrimidine (Compound D), the rotor was rotated at a temperature of 40.9 ° C. Relative viscosity was measured at 10 rpm and 50 rpm. The results are shown in Table 5. This compound is a liquid crystal compound that undergoes a transition from a crystal phase to a smectic C phase at 33 ° C., a smectic C phase to a smectic A phase at 60 ° C., and a smectic A phase to an isotropic phase at 75 ° C. when heated.

【0037】[0037]

【表5】 [Table 5]

【0038】(実施例5)実施例1で使用した回転粘度
計を用いて、表6に記載の相転移温度を有する化合物
(1)〜(5)について、ローターの回転数10rpm、表7
に記載した温度(この温度においてこれらの化合物はネ
マチック相を取る)で、電界の無印加状態と表7に記載
した電界強度を印加したときの粘度変化を測定した。こ
の結果を表7に示した。
Example 5 Using the rotational viscometer used in Example 1, a compound having a phase transition temperature shown in Table 6 was used.
For (1) to (5), the rotation speed of the rotor is 10 rpm, Table 7
At the temperature described in (at which temperature these compounds take a nematic phase), the change in viscosity when no electric field was applied and when the electric field strength shown in Table 7 was applied was measured. The results are shown in Table 7.

【0039】[0039]

【表6】 [Table 6]

【0040】[0040]

【表7】 [Table 7]

【0041】(実施例6)実施例1と同様の方法におい
て、表6に記載の(3)及び(6)の化合物について、
ローターの回転数10rpm、表8の測定温度(この温度
においてこれらの化合物はスメクチックA相を取る)
で、相対粘度を測定した。この結果を表8に示した。
Example 6 In the same manner as in Example 1, with respect to the compounds (3) and (6) shown in Table 6,
Rotor speed 10 rpm, temperature measured in Table 8 (at which temperature these compounds take smectic A phase)
Then, the relative viscosity was measured. The results are shown in Table 8.

【0042】[0042]

【表8】 [Table 8]

【0043】(実施例7)実施例4と同様の方法におい
て、(S)-4'-(2-メチルオクタノイル)-4-ビフェニル
3-クロロ-4-オクチルオキシ安息香酸エステルを用い
て、ローターの回転数10rpm、温度80.3℃、(この
温度においてこれらの化合物はキラルスメクチックC相
を取る)で、電界無印加時と160V/mmの電界印加時の
相対粘度を測定した。その結果、電界無印加時を1とす
ると印加時には0.33へと粘度が減少し、粘度の変化
率は3であった。
(Example 7) In the same manner as in Example 4, using (S) -4 '-(2-methyloctanoyl) -4-biphenyl 3-chloro-4-octyloxybenzoic acid ester, The relative viscosity was measured at a rotor rotation speed of 10 rpm and a temperature of 80.3 ° C. (at this temperature, these compounds take a chiral smectic C phase) when no electric field is applied and when an electric field of 160 V / mm is applied. As a result, the viscosity decreased to 0.33 when the electric field was not applied, and the rate of change in viscosity was 3.

【0044】(実施例8)実施例1と同様の方法で、表
9に記載の相転移温度を有する化合物及び混合物につい
て、ローターの回転数10rpm、表10に記載した温度
(この温度においてこれらの化合物はネマチック相を取
る)で、電界の無印加状態と表10に記載した電界強度
を印加したときの粘度変化を測定した。この結果を表1
0に示した。
(Example 8) In the same manner as in Example 1, for the compounds and mixtures having the phase transition temperatures shown in Table 9, the rotation speed of the rotor was 10 rpm and the temperatures shown in Table 10 were used.
(At these temperatures, these compounds take a nematic phase), and the change in viscosity was measured when no electric field was applied and when the electric field strength shown in Table 10 was applied. The results are shown in Table 1.
It was shown at 0.

【0045】[0045]

【発明の効果】本発明の電気粘性流体は、従来の分散系
電気粘性流体の分散安定性の問題を本質的に解決し、1
0μm以下のような狭いすき間で用いることができ、ま
た、粘度変化が大きくて実用的な均一相の電気粘性流体
としてできるものである。このためマイクロマシンと総
称される小型機械に使用されるような動力伝達装置、バ
ルブ、振動吸収体、圧力変換装置、アクチュエータ等に
効果的に使用することができる。
The electrorheological fluid of the present invention essentially solves the problem of dispersion stability of conventional disperse electrorheological fluids.
It can be used in a narrow gap such as 0 μm or less, and has a large viscosity change, and can be used as a practical homogeneous electrorheological fluid. Therefore, it can be effectively used for a power transmission device, a valve, a vibration absorber, a pressure conversion device, an actuator, etc., which is used in a small machine generally called a micromachine.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例において粘度変化を測定する
ために用いた回転粘度計の概念図である。
FIG. 1 is a conceptual diagram of a rotary viscometer used to measure a change in viscosity in an example of the present invention.

【図2】 実施例2に示した狭い隙間でも有効に使用で
きることを証明するための装置である。
FIG. 2 is a device for demonstrating that it can be effectively used even in the narrow gap shown in the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・ロータ 2・・ステータ 3・・スプリング 4・・回転シャフト 5・・計測制御部 6、7・・基板 8・・ガラスビ−ズ 10、10’・・電極 1-Rotor 2-Stator 3-Spring 4-Rotating shaft 5-Measurement control section 6, 7-Substrate 8-Glass beads 10 and 10'-Electrode

【表9】 [Table 9]

【表10】 [Table 10]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大久保 秀一 埼玉県戸田市新曽南三丁目17番35号 株式 会社日鉱共石内 (72)発明者 吉沢 篤 埼玉県戸田市新曽南三丁目17番35号 株式 会社日鉱共石内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shuichi Okubo 3-17-35, Shinzonan, Toda City, Saitama Prefecture Nikko Kyoishi Co., Ltd. No. Stock Company Nikko Kyoishi

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電圧の印加もしくは電場の向きの変化に
よって粘度が変化する単一の分子種もしくは複数の分子
種の混合物であって、当該粘度の変化率が3倍以上の均
一相の流体からなることを特徴とする電気粘性流体。
1. A single-phase molecular mixture or a mixture of a plurality of molecular types whose viscosity changes with the application of a voltage or a change in the direction of an electric field, wherein the rate of change of the viscosity is 3 times or more from a homogeneous phase fluid. An electrorheological fluid characterized by:
【請求項2】 請求項1に記載の電気粘性流体が下記一
般式化1または化2 【化1】 【化2】 (式中、nは1〜14の自然数、Xは単結合またはエー
テル結合、mは2または3、yは1または2)で表され
る化合物を含有することを特徴とする均一相電気粘性流
体。
2. The electrorheological fluid according to claim 1 is represented by the following general formula (1) or (2) [Chemical 2] (Wherein n is a natural number of 1 to 14, X is a single bond or an ether bond, m is 2 or 3, and y is 1 or 2), and a homogeneous electrorheological fluid is contained. .
【請求項3】 請求項1に記載の電気粘性流体が、電圧
の印加によって粘度を減少させるものであることを特徴
とする電気粘性流体。
3. The electrorheological fluid according to claim 1, wherein the viscosity is reduced by applying a voltage.
【請求項4】 請求項3に記載の電気粘性流体が、強誘
電性液晶相またはスメクチックA相の液晶相をとる組成
物であることを特徴とする電気粘性流体。
4. The electrorheological fluid according to claim 3, which is a composition having a ferroelectric liquid crystal phase or a smectic A phase liquid crystal phase.
JP12778093A 1992-05-08 1993-05-06 Electroviscous fluid Pending JPH06136344A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP12778093A JPH06136344A (en) 1992-05-08 1993-05-06 Electroviscous fluid

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP14200692 1992-05-08
JP4-142006 1992-09-10
JP4-266764 1992-09-10
JP26676492 1992-09-10
JP12778093A JPH06136344A (en) 1992-05-08 1993-05-06 Electroviscous fluid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH06136344A true JPH06136344A (en) 1994-05-17

Family

ID=27315627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP12778093A Pending JPH06136344A (en) 1992-05-08 1993-05-06 Electroviscous fluid

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH06136344A (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989007624A1 (en) * 1988-02-22 1989-08-24 Du Pont-Mitsui Polychemicals Co., Ltd. Polymer composition
JPH08245976A (en) * 1995-03-13 1996-09-24 Nitta Ind Corp Operating fluid for actuator
JP2004137250A (en) * 2002-08-19 2004-05-13 Naotake Nakamura Liquid crystalline compound and electroviscous fluid produced by using the same
JP2009221314A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Univ Of Yamanashi Lubricant, and grease
JP2018172579A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 出光興産株式会社 Lubricant composition, system and method of lubrication

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1989007624A1 (en) * 1988-02-22 1989-08-24 Du Pont-Mitsui Polychemicals Co., Ltd. Polymer composition
JPH08245976A (en) * 1995-03-13 1996-09-24 Nitta Ind Corp Operating fluid for actuator
JP2004137250A (en) * 2002-08-19 2004-05-13 Naotake Nakamura Liquid crystalline compound and electroviscous fluid produced by using the same
JP2009221314A (en) * 2008-03-14 2009-10-01 Univ Of Yamanashi Lubricant, and grease
JP2018172579A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 出光興産株式会社 Lubricant composition, system and method of lubrication

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4772407A (en) Electrorheological fluids
EP0657525B1 (en) Homogeneous electrorheological fluid
KR940008392B1 (en) Electric viscous fluid
JP5089851B2 (en) Nematic liquid crystal mixture for bi-stable display
EP0517504A1 (en) Liquid crystal composition
JPH0291194A (en) Nonaqueous electroviscous fluid
JPH06136344A (en) Electroviscous fluid
KR20010019614A (en) Electrorheological Fluids Dispersed Multi-Phase
EP0567649B1 (en) Electroviscous fluid
GB2198743A (en) Ferroelectric smectic liquid crystal mixtures containing terphenyls
EP0387857B1 (en) Electroviscous fluid
KR20010072374A (en) Tristable Liquid Crystal Display Device
Ge et al. Microstructure and lubrication properties of lamellar liquid crystal in Brij30/[Bmim] PF6/H2O system
US5445759A (en) Preparation of electrorheological fluids using fullerenes and other crystals having fullerene-like anisotropic electrical properties
Tang et al. Extreme modulation of liquid crystal viscoelasticity via altering the ester bond direction
EP0342041A1 (en) Electro-rheological fluid
KR20010072373A (en) Tristable Liquid Crystal Display Device
JP2925783B2 (en) Uniform electrorheological fluid
Minagawa et al. Electro-and magneto-rheological materials: stimuli-induced rheological functions
Kundu et al. Ferroelectric liquid crystal cell versus dye doped ferroelectric liquid crystal cells: a comparison of dielectric properties
Ahmari et al. Electrorheological response of SnO2 and Y2O3 nanoparticles in silicon oil
Lacey et al. Investigation into the use of liquid crystalline materials in electrorheological fluids
JP3603365B2 (en) Liquid crystal compound for stress transmission, stress transmission method and stress transmission device
JPH04266997A (en) Electroviscous fluid of homogeneous system
JPH05171175A (en) Electroviscous fluid

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Effective date: 20040625

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02