电流变液以及电设备
1.本技术是基于以下中国专利申请的分案申请：
2.原案申请日：2016年12月02日
3.原案申请号：201680070608.9(pct/jp2016/085944)
4.原案申请名称：
5.本发明涉及通过施加电压粘性发生可逆变化的电流变液，以及使用其的电设备。


背景技术：

6.电流变(electro rheology，er)液是通过施加电场，从而使流变特性发生可逆变化的流体，现今提出有活用该响应性高低的离合器、制动器、阻尼器、力反馈装置、康复装置等的设备、装置等。
7.作为可应用于这些用途、发挥较大电流变效应的电流变液，至今提出过例如：将磺化聚苯乙烯分散在硅油中的流体(专利文献1)。
8.将电流变液用于上述用途时，除了施加电场时的剪切应力较大，还要求基础粘度(未施加电场时的粘度)较低、未施加电场时/施加时的应力的差较大。粒子的分散稳定性也是重要的需求特性之一。如果粒子的分散稳定性较差，会影响施加电压时的电流变效应的稳定性。对于这一点，专利文献1记载的技术存在分散稳定性低，基础粘度高的倾向，有难以获得充分的高电流变效应(er效应)的问题。
9.电流变液的粘性变化，与施加的电场强度的约2次方成比例。为了获得可适用于各种设备用途的剪切应力，需要施加数kv/mm的高电压。为了使这些电设备尽量在低电压下工作，提出过例如：缩窄电极间距的方法、通过在电极上附加凹凸从而抑制电流变液在电极表面滑动的方法(专利文献2～4)。
10.在上述方法中，缩窄电极间距的方法有以下难点。
11.在制造使用电流变液的电设备时，采用先组装设备，然后在电极间隙填充电流变液的工序。因此，若电极间距变窄，电极之间的填充变得非常困难。进而，将电流变液向电极间填充时，在电极的空隙中残存气泡的可能性变高。若残存气泡则会产生：容易引起绝缘强度降低，产生火花，电流变液劣化的问题，设备性能变得不稳定的问题。特别地，在分散有粒子的电流变液的情况下，这种倾向更显著。
12.为了防止上述现象，提出了例如，预先将电流变液脱气的技术(专利文献5)。但是，电流变液自身即使脱气，在狭窄的电极间填充电流变液时，气泡的混入也无法避免。
13.在让使用电流变液的电设备在较低电压下工作的公知技术中，讨论了在电极上附加凹凸的技术，但即使在电极上附加凹凸，也看到过电流变效应几乎不提高的情况。进而，根据凹凸的程度，比其电极平坦的情况，产生了容易产生绝缘损坏的倾向。可认为该绝缘损坏的原因在于，流入电流变液时电极表面的凹凸部分中进入气泡，施加高电压时产生火花。进而，电极和电流变液之间的界面进入气泡时，两者间有时产生类似滑水现象的滑动。
14.这一点，根据专利文献5，即使预先将电流变液脱气，在电极间隔狭窄的设备，特别是电极形状非常复杂的设备中，难以避免电极的空隙中残存气泡，上述的问题依然没有解决。
15.背景技术文献
16.专利文献
17.专利文献1:日本专利文献特开平7
‑
173487号公报
18.专利文献2:日本专利文献特开平07
‑
064649号公报
19.专利文献3:日本专利文献特开2000
‑
144165号公报
20.专利文献4:日本专利文献特开2001
‑
311789号公报
21.专利文献5:日本专利文献特开平05
‑
112793号公报


技术实现要素：

22.发明要解决的课题
23.本发明是为了改善上述这些情况而作出的。
24.因此，本发明要解决的课题之一是，提供基础粘度足够低、可表现高er效应的电流变液。
25.本发明要解决的另一课题是提供：在使用电流变液的电设备中施加的电压较低时也得到高剪切应力，不易发生绝缘损坏或滑动现象、可靠性高的电设备。
26.本发明人们，为了解决上述课题进行了深入研究。在该过程中发现，在使用电流变液的电设备中，驱动马达等的运动传达至电流变液时，有时会引起所谓“粘滑现象”。
27.粘滑现象是指，例如，旋转驱动马达的驱动力未被连续传至电设备，该电设备脉冲式重复停止和驱动的现象。
28.在具备将马达的旋转力传至电设备的动力传导系统的装置中，马达的旋转扭矩未达到设备间的静摩擦力的时候，设备不受驱动。马达的扭矩超过设备的静摩擦力之时，设备开始旋转。但是该旋转超出了与该设备的动摩擦力平衡的限度，是为过冲。这样的话，即使马达持续连续旋转，设备会为了解除该过冲状态再度停止，静摩擦力又占了上风。然后，马达的扭矩再次超出设备的静摩擦力时，设备再度开始旋转。
29.若引起粘滑现象，基于上述那样的机制，设备会脉冲式重复停止和启动。
30.该粘滑现象在动力传导系统使用刚性或柔性不同的多种材料时尤为显著。因而可认为，将电设备作为例如用于康复等的力反馈装置使用时会出现问题。
31.因此，本发明要进一步解决的另一个课题在于提供一种电设备，其在使用电流变液的同时，粘滑现象导致的脉冲的发生得到抑制。
32.解决课题的手段
33.本发明人们鉴于上述问题点，关于电流变液的组成以及电设备中电极的形态进行探讨的结果是，发现了基于以下手段的解决方案。
34.[1]一种电流变液，其在含有氟原子大于0重量％且50质量％以下的分散介质中，
[0035]
相对于所述分散介质和电流变液用粒子的合计体积，含有10体积％以上、50体积％以下的所述电流变液用粒子，所述电流变液用粒子含有磺酸基含量为30重量％以上、70重量％以下的含磺酸基聚合物。
[0036]
[2]根据[1]所述的电流变液，所述分散介质含有氟原子38.0重量％以上、41.5重量％以下。
[0037]
[3]根据[1]或[2]所述的电流变液，所述含磺酸基聚合物具有磺化芳香族结构。
[0038]
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的电流变液，所述电流变液用粒子中的氯原子的含量为5000ppm以下。
[0039]
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的电流变液，所述电流变液用粒子中的氯原子的含量为1ppm以上。
[0040]
[6]一种电流变液，其在含有氟原子的分散介质中含有电流变液用粒子，所述电流变液用粒子含有含磺酸基聚合物；并且，以下述数学式(1)表示的所述电流变液的电流变效应x为140以上；
[0041]
x＝s1/s0ꢀꢀ
(1)
[0042]
{数学式(1)中，s1为施加3.0kv/mm的电场时的剪切应力，s0为未施加电场时的剪切应力}。
[0043]
[7]一种电流变液用粒子，含有含磺酸基聚合物，
[0044]
所述电流变液用粒子中的磺酸基的含量为30重量％以上，
[0045]
所述电流变液用粒子中的氯原子的含量为1ppm以上、5000ppm以下。
[0046]
[8]一种电流变液，其在含有氟原子的分散介质中含有[7]所述的粒子。
[0047]
[9]一种电设备，是将在分散介质中含有电流变液用粒子的电流变液填充到一对电极间而形成的电设备，
[0048]
在所述一对电极的相向的面中的至少一个面的至少一部分区域上，算术平均粗糙度(ra)为0.5μm以上、300μm以下，且轮廓单元的平均宽度(rsm)为10nm以上、不足100μm。
[0049]
[10]根据[9]所述的电设备，所述一对电极的间隔为0.1mm以上、0.5mm以下。
[0050]
[11]根据[9]或[10]所述的电设备，所述电流变液为[1]～[6]中任一项所述的电流变液。
[0051]
[12]根据[9]～[11]中任一项所述的电设备，是制动器、离合器或力反馈装置。
[0052]
发明的效果
[0053]
根据本发明，可提供：基础粘度充分低、可表现高er效应的电流变液以及即使施加低电压也能得到高剪切应力，不易引起绝缘损坏和滑动现象的、可靠性高的设备。
附图说明
[0054]
[图1]本发明的电设备的实施方式的一例，使用电流变液的制动器的概念图。
[0055]
[图2]本发明的电设备的实施方式的另一例，使用电流变液的离合器的概念图。
[0056]
[图3]本发明的电设备的实施方式的另一例，使用电流变液的阻尼器的概念图。
[0057]
[图4]图3所示的阻尼器的a
‑
a线截面图。
[0058]
[图5]使用本发明的电设备的、虚拟现实力反馈装置的把手和力臂的概念图。
[0059]
[图6]配置在图5所示的虚拟现实力反馈装置的力臂部分的、使用本发明的电设备的同心双轴制动器的概念图。
[0060]
[图7]使用本发明的电设备的、虚拟现实力反馈装置的一例的、康复装置的概念图。
[0061]
[图8]展示实施例c
‑
1、c
‑
2、e
‑
1、比较例c
‑
1、参考例e
‑
1以及参考例f
‑
1～f
‑
4中使用的、使用电流变液的盘形制动器的结构的概念图。
[0062]
[图9]实施例c
‑
1、c
‑
2、e
‑
1、比较例c
‑
1、参考例e
‑
1以及参考例f
‑
1～f
‑
4中使用的盘形制动器部件的照片(表面加工前)。
[0063]
[图10]展示将实施例e
‑
1以及参考例e
‑
1中制作的电流变液制动器连接至山崎式旋转扭力计的状态的概略图。
[0064]
[图11]参考例f
‑
1中喷砂加工后的、盘形制动器的转子的照片，及其凹凸轮廓。
[0065]
[图12]参考例f
‑
2中蚀刻加工后的、盘形制动器的转子的照片，及其凹凸轮廓。
[0066]
[图13]参考例f
‑
3中蚀刻加工后的、盘形制动器的转子的照片，及其凹凸轮廓。
[0067]
[图14]参考例f
‑
1～f
‑
4中测定的、扭矩与电场强度的关系图。
[0068]
附图标记
[0069]
1 制动器
[0070]
2 固定圆筒
[0071]
3 旋转圆筒
[0072]
4 电流变液
[0073]
5 电极
[0074]
6 离合器
[0075]
7 输入旋转圆筒
[0076]
8 输出旋转圆筒
[0077]
9 阻尼器
[0078]
10 圆缸
[0079]
11 活塞
[0080]
12 活塞环
[0081]
13 密封材
[0082]
14 活塞轴
[0083]
15 管道
[0084]
16 平行平板型阀
[0085]
17 臂
[0086]
18 把手
[0087]
19 x轴臂
[0088]
20 y轴臂
[0089]
21 同心双轴制动器
[0090]
22 内轴
[0091]
23 外轴
[0092]
24 绝缘轴承
[0093]
25 电脑
[0094]
26显示器显示的巴斯钓鱼游戏
[0095]
27 患者
[0096]
31 侧板
[0097]
32 侧板
[0098]
33 主体环
[0099]
34 内盘
[0100]
50 电流变液制动器
[0101]
60 山崎式旋转扭力计
[0102]
70 马达
[0103]
80 轴承
具体实施方式
[0104]
本发明的电流变液，在含有氟原子的分散介质中，包含含有含磺酸基聚合物的电流变液用粒子。
[0105]
<分散介质>
[0106]
首先，关于分散介质进行说明。
[0107]
本发明的电流变液中使用的分散介质中含有氟原子。
[0108]
本发明的电流变液中的分散介质中的氟原子的含量，优选大于0重量％、50重量％以下。该值更优选5.0重量％以上、10.0重量％以上、20.0重量％以上或38.0重量％以上，50.0重量％以下、47.0重量％以下、45.0重量％以下、41.5重量％以下或41.0重量％。
[0109]
在氟原子的含量为大于0重量％、50.0重量％以下的分散介质中分散电流变液用粒子而得的电流变液，基础粘度低，展示出优异的er效应，所述电流变液用粒子含有磺酸基含量为30重量％以上、70重量％以下的含磺酸基聚合物。
[0110]
分散介质中的氟元素含量可通过元素分析等适当的手段进行测定。
[0111]
分散介质中，氟原子的氟源为氟系油。
[0112]
作为氟系油，只要是含有氟原子的电绝缘性油就可以使用，没有特别限制。作为该氟系油，可举例如，一般用于润滑剂、脱模剂等的三氟乙烯低聚物；一般用于润滑剂等的全氟聚醚油；用于润滑剂等的氟改性硅油等。作为本发明中的氟系油，优选三氟氯乙烯低聚物。
[0113]
所述氟系油优选具有，将其含有的氟原子数作为分子、碳原子数作为分母的比为1.0～2.0的范围的氟化度，进一步优选1.5～2.0的范围。
[0114]
所述氟系油，在25℃下的运动粘度优选1cst～50cst，更优选1cst～20cst。
[0115]
所述氟系油，比重优选1.7～2.0，进一步优选1.8～1.9。
[0116]
所述氟系油，其重均分子量优选300～700，进一步优选400～600。
[0117]
为了将本发明的电流变液的分散介质中的氟原子含量调整至上述范围，可通过选择氟系油自身中含有的氟原子量在上述范围内的氟系油，或将其他分散介质和氟系油混合从而调整至上述范围内的方法。
[0118]
作为与氟系油共同混合的其他分散介质，只要是电绝缘油、且与所述氟系油相溶形成混合溶剂，就没有特别限制。可举例如，聚二甲基硅氧烷、部分辛基取代聚二甲基硅氧烷、部分苯基取代聚二甲基硅氧烷等的硅油；液体石蜡、癸烷、甲基萘、十氢化萘、二苯基甲烷、部分氢化三联苯等的烃；氯苯、二氯苯、溴苯、氯联苯、氯二苯基甲烷等的卤代烃；领苯二甲酸二辛酯、偏苯三酸三辛酯、癸二酸二丁酯等的指化合物等，可选用从其中选择的1种或
两种以上。作为本发明中与氟系油共同混合的其他分散介质，优选硅油，特别优选聚二甲基硅氧烷。
[0119]
所述其他分散介质，在25℃下的运动粘度优选10cst～50cst，更优选10cst～30cst。
[0120]
所述其他分散介质，其比重优选0.7～1.0，更优选0.9～1.0。
[0121]
所述其他分散介质的重均分子量优选1000～5000，更优选1000～3000。
[0122]
<粒子>
[0123]
接下来，关于粒子进行说明。
[0124]
本发明的电流变液中使用的粒子是含有含磺酸基聚合物的电流变液用粒子。
[0125]
作为本发明中的电流变液用粒子，优选以下2种情况。
[0126]
情况(1)：含有磺酸基含量为30重量％以上、70重量％以下的含磺酸基聚合物的电流变液用粒子1，以及，
[0127]
情况(2)：含有含磺酸基聚合物的电流变液用粒子2，所述电流变液用粒子2中磺酸基的含量为30重量％以上，并且，所述电流变液用粒子2中的氯原子含量为1ppm以上、5000ppm以下。
[0128]
不论分散介质中的氟原子的含量，含有氯原子的电流变液用粒子2在含有氟原子的分散介质中分散而得的电流变液的基础粘度低、从而可表现优异的er效应。粒子中的氯含量为1ppm以上时，该倾向更为显著。
[0129]
另一方面，电流变液用粒子1在含有氟原子的分散介质中分散而得的电流变液，即使在该粒子中不含氯原子的情况下，分散介质中的氟原子含量为大于0重量％、50.0重量％以下时，其基础粘度低，可表现出优异的er效应。电流变液用粒子1可以含有也可以不含有氯原子。
[0130]
因此，本发明中的电流变液用粒子，优选从上述电流变液用粒子1以及电流变液用粒子2中选择的1种以上。
[0131]
本发明中的电流变液用粒子1和2分别可以是作为聚合物仅含有含磺酸基聚合物的粒子，也可以是芯为其他材质的粒子的表面被含磺酸基聚合物涂布的粒子。作为芯粒子，可从例如树脂材料、无机材料等中根据目的适当选择。通过使用芯粒子可谋求，例如，使粒子的比重与分散介质的比重相协调以提高分散稳定性、通过调整粒径或使之为球体以外的形状以提高电流变效应等。作为芯材，例如，交联聚苯乙烯、聚酰胺等多孔聚合物粒子；多孔二氧化硅粒子等是合适的。
[0132]
磺酸基可存在于粒子的内部和表面。但是，需要至少一部分磺酸基存在于粒子表面。本发明的电流变液中，即使使用磺酸基存在于内部的粒子，也可以发挥电流变效应。但是，尽量多的磺酸基存在于粒子表面，从发挥更高电流变效应的观点来看是优选的。粒子表面的磺酸基的存在量应根据使用的聚合物、芯材、粒径等适当设定，无法统一限定。但例如，将聚苯乙烯的全部芳香环上各导入1个磺酸基的苯乙烯磺酸聚合物成形为粒径10μm的完美球体，磺酸基全部存在于粒子表面时，粒子表面的磺酸基的存在量可算作0.014mol/m2。
[0133]
本发明中使用的含磺酸基聚合物选自：具有磺酸基的聚合物，和向聚合物中导入的磺酸基的部分或全部质子被其他阳离子取代而形成的磺酸盐。作为取代质子的阳离子，可举例如，碱金属离子、碱土金属离子、iiia族金属离子、iva金属离子、过渡金属阳离子类、
有机阳离子等。作为其中的具体例可举出，作为碱金属离子例如na
+
、k
+
等；作为碱土金属例如mg
2+
、ca
2+
等；作为iiia族金属离子例如al
3+
等；作为iva金属离子例如sn
2+
、pb
2+
等；作为过渡金属阳离子类例如zn
2+
、fe
2+
、fe
3+
等；作为有机阳离子例如铵离子、有机季铵离子、吡啶鎓离子、胍离子等，可使用从其中选择的一种以上。质子的取代通过例如中和、离子交换等操作进行。
[0134]
本发明的电流变液中使用的粒子，相对于粒子中的含磺酸基聚合物的重量，磺酸基的重量为30重量％以上，优选30～70重量％。相对于含磺酸基聚合物的重量，磺酸基含量优选45～70重量％，更优选50～70重量％。磺酸基含量越多，电流变效应越能提高，但多于上述上限值时，经时稳定性有时会受影响。
[0135]
如上，本发明中的磺酸基是指包括磺酸基(
‑
so3h)以及磺酸盐(
‑
so3(x)
n
、x为阳离子，n为(1
÷
阳离子的价数)所计算出的数)两者。因此，上述磺酸基的重量比率是相对于含磺酸基聚合物的重量的
‑
so3h部分和
‑
so3(x)
n
部分的重量总和的比率。
[0136]
磺酸基(磺酸盐)的定量可通过滴定、元素分析等适当的手段进行，但优选通过元素分析定量。例子中含有的含磺酸基聚合物的重量，例如，可按照以下的顺序定量。
[0137]
首先，通过gc
‑
mass、ir等，调查使用的聚合物的结构以及含量，求出其中的含磺酸基聚合物的含有比率。粒子仅由聚合物构成时，含磺酸基聚合物的重量可由上述的含有比率定量。使用无机粒子作为芯材时，使用溶剂仅将含磺酸基聚合物溶解萃取，或通过差热测定中测定直到有机成分完全燃烧的温度以上的温度下的重量减少率，由该重量减少率和所述聚合物含有比率可进行定量。使用其他种类的树脂作为芯材时，通过与含磺酸基聚合物的定量同样的手法，在确定含磺酸基聚合物和其他树脂的重量组成的基础上，通过计算定量。
[0138]
本发明的电流变液，通过使用相对于含磺酸基聚合物的重量含有30～70重量％的磺酸基的粒子，其分散稳定性变得非常好且可得到高电流变效应。
[0139]
含有这样的粒子的本发明的电流变液进一步地，由于在未施加电压状态下的基础粘度低，电流变倍率(与施加电压时的粘度的差)变大。因此，使用该流体的电设备在低电压下，也可以更大范围地反馈力感的有无。
[0140]
本发明中，含磺酸基聚合物是指聚合物链上结合有磺酸基的聚合物。可举例如，磺化芳香族乙烯聚合物、丙烯酸磺酸聚合物、磺化酚醛聚合物等。
[0141]
作为本发明中使用的含磺酸基聚合物，聚合物的主链上可直接结合有磺酸基，也可以将磺化芳香族结合在主链或侧链上。特别适合使用侧链上带有磺化芳香族的含磺酸基聚合物。
[0142]
本发明中使用的这样的聚合物，优选由以下列举的芳香族化合物单体(a)构成的自聚物，或添加了芳香族单体(a)和二乙烯基化合物(b)以及根据需要的乙烯基化合物单体(c)的共聚物。
[0143]
作为芳香族化合物(a)，可举例如，烷基苯乙烯化合物、乙烯基单烷基萘化合物、苯酚、三聚氰胺等，以及它们的卤化物，烷氧化物、芳氧化物等。可使用从其中选择的一种或两种以上。具体地，是苯乙烯、甲氧基苯乙烯、二甲氧基苯乙烯、乙氧基苯乙烯、甲氧基甲基苯乙烯、甲基苯乙烯、氯苯乙烯等。
[0144]
作为二乙烯基化合物(b)，例如，是二乙烯基芳香烃、二乙烯基脂肪烃等。该二乙烯
基化合物(b)主要作为乙烯基芳香族化合物单体聚合时的交联剂使用。具体地，可举出例如，二乙烯基苯、二乙烯基乙基苯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、甲醛等。可使用从其中选择的一种或两种以上。
[0145]
作为其他乙烯基化合物单体(c)，可举出例如，烯烃系烃及其卤素取代物、不饱和羧酸的酯化合物、一元羧酸的乙烯基酯化合物、不饱和酰胺化合物及其衍生物、不饱和氰化合物、不饱和醇化合物、不饱和二元酸(例如、一元醇和不饱和二元酸的单酯化合物等)等。可使用从其中选择的一种或两种以上。
[0146]
作为各单体的使用比例，推荐以下范围。
[0147]
芳香族化合物单体(a)：优选50.0重量％以上，更优选60.0～99.9重量％，特别是80.0～99.8重量％；
[0148]
二乙烯基化合物(b)：优选50.0重量％以下，更优选0.1～40.0重量％，特别是0.1～20.0重量％。
[0149]
其他乙烯基化合物单体(c)：优选50.0重量％以下，更优选0.1～40.0重量％，特别是0.1～20.0重量％。
[0150]
本发明中的含磺酸基聚合物，可以是交联聚合物也可以是非交联聚合物，但从粒子寿命的观点来看，优选交联聚合物。作为使该含磺酸基聚合物为交联聚合物的方法，可举出共聚上述的二乙烯基化合物(b)的方法。
[0151]
本发明中，以芳香族化合物单体为成分的聚合物的磺化，可通过例如，与硫酸、发烟硫酸、三氧化硫、氯磺酸、氟磺酸、氨基磺酸等磺化剂接触的方法进行。
[0152]
本发明中使用的电流变液用粒子可以含有氯原子。
[0153]
电流变液用粒子中的氯原子的含量，以该粒子的重量为基准，优选5000ppm以下，更优选1ppm以上5000ppm以下。
[0154]
如上，电流变液用粒子中的氯原子含量若在1ppm以上，在含有氟原子的分散介质中含有该粒子的电流变液，无论分散介质中的氟原子含量为多少，其基础粘度低，因而可表现出优异的er效应。另一方面，粒子中氯原子为5000ppm以下时，可提高电流变液中的粒子的分散稳定性。因此，含有氯原子的含量为1ppm以上5000ppm以下范围的粒子的电流变液的实用性非常高。
[0155]
电流变液用粒子中的氯原子的含量进一步优选10ppm以上、100ppm以上或500ppm以上，4500ppm以下、4000ppm以下或3500ppm以下。
[0156]
本发明中的电流变液用粒子中所含的氯原子的来源可认为是，适合在本发明中使用的含磺酸基聚合物的制造工序中使用的氯磺酸等原料的残存物。这样的氯源可通过中和除去或降低。但是，上述氯源包在得到的粒子中，有随时间推移缓慢放出的可能性，因而进行中和时，期望在十分注意观察ph稳定的同时进行。
[0157]
电流变液用粒子中所含的氯原子低于上述优选范围的下限时，可通过向该粒子添加氯源调节氯原子含量。作为上述氯源，可举例如，碱金属或碱土金属的氯化物(例如氯化钠、氯化钙等)、氯化氢等。
[0158]
电流变液用粒子的平均粒径优选0.1～100μm的范围，特别优选1～20μm或5～20μm的范围。
[0159]
特别地，电流变液用粒子含有1ppm以上的氯原子时，该粒子的平均粒径为5μm以上
时，由于该粒子中的氯原子的含量和将该粒子用于电流变液时的基础粘度大为相关，可以更有效地享有er效应，因而是优选的。
[0160]
在上述范围内可适当混合使用大粒径和小粒径的粒子。具体地，优选粒子的粒度分布的算术标准差在0.1～20μm的范围，特别优选1μm～10μm。
[0161]
粒子的平均粒径以由激光衍射
·
散射法求出的粒度分布中的累计值50％时的粒径(d50)为平均粒径。粒子的形状为球状还是不定形都没有问题。
[0162]
<电流变液>
[0163]
本发明的电流变液在上述分散介质中含有上述那样的电流变液用粒子。
[0164]
本发明的电流变液中的电流变液用粒子和分散介质的比例如下，相对于它们的总计，电流变液用粒子的比例优选10～50体积％，更优选20～50体积％，进一步优选25～50体积％，特别优选25～45体积％。电流变液用粒子的含有比例过低，则施加电压时在粒子间形成的桥变少，因而相对于施加的电压的粘度提高的程度变小。另一方面，电流变液用粒子的含有比例过高，则未施加电压状态下的粘度(基础粘度)有变高的倾向。因此，可根据使用目的考虑电流变效应以及基础粘度的值，设定适当的粒子比例。
[0165]
本发明中的电流变液，可以仅由上述粒子以及分散介质构成，根据需要，可添加抗氧化剂、防腐剂、分散剂等的添加剂。此外，可以在不阻碍电流变效应的程度下加水。水的添加量，相对于粒子优选5重量％以下，更优选0.5重量％～5重量％，进一步优选1重量％～3重量％。
[0166]
本发明的电流变液，
[0167]
以下述数学式(1)表示的电流变效应(er效应)x可以在110以上。
[0168]
x＝s1/s
0 (1)
[0169]
[数学式(1)中，s1为施加3.0kv/mm的电场时的剪切应力，s0为未施加电场时的剪切应力]。
[0170]
上述x值越大，表示er效应越高。本发明的电流变液中的x值进一步可以为120以上、130以上、140以上、150以上、160以上或170以上。
[0171]
该x值从表现er效应的点来看越大越优选，但考虑与用途相关的必要的er效应和制造成本的平衡，可以是250以下、225以下、200以下、190以下或者180以下。
[0172]
<电设备>
[0173]
本发明的电设备为将在分散介质中含有电流变液用粒子的电流变液填充在一对电极间而成，优选所述一对电极的相向的面中的至少一个面上的至少一部分区域中，算术平均粗糙度(ra)为0.5μm以上、不足300μm，且轮廓单元的平均宽度(rsm)为10nm以上、不足100μm。
[0174]
本发明的电设备具有在一对的电极之间配置分散介质中含有电流变液用粒子的电流变液的结构，通过向所述电极间施加电压，从而控制电极的相对位置变化所需的力和在电极间隙流动的电流变液的流动中的至少一个。电流变液中的粒子通过施加电压极化，极化的粒子相互之间在电极间沿电场方向形成桥，为了切断该桥所需的力使粘性增大。此处，电流变液的粘性变化与施加的电场强度成比例，因而电极间隔尽量小时可在低电压下发挥大的剪切应力。
[0175]
关于本发明的电设备的作用的一例，参照图面进行说明。
[0176]
分别表示：
[0177]
图1：使用电流变液的制动器的概念图，
[0178]
图2：使用电流变液的离合器的概念图，
[0179]
图3：使用电流变液的阻尼器的概念图。
[0180]
图1的制动器1包括：固定圆筒2、可动部的旋转圆筒3、它们之间填充的电流变液4。
[0181]
固定圆筒2和旋转圆筒3相向，两者的间隙中填充有电流变液4。与该电流变液4接触的固定圆筒2以及旋转圆筒3的内表面上分别配置有电极。这些电极可配置在固定圆筒2和旋转圆筒3的内表面的仅一部分上，或者也可以配置在这些内表面的整个面上。固定圆筒2的内表面配置的电极以及旋转圆筒3的内表面配置的电极上，一个施加高电压，另一个施加低电压(一般接地)，二者构成一对电极对。在固定圆筒2或旋转圆筒3自身由导电性金属构成时，该圆筒自身可兼做电极，在圆筒由非导电性树脂构成时，电极可由与该圆筒不同的其他导电性材料构成。图1表示固定圆筒2和旋转圆筒3分别为一体的、具有一对表面粗糙化电极5的制动器1。
[0182]
图1的制动器中的电极之间未施加电压时，处于该电极间存在的电流变液4的粘性较低的状态。因此，可动部的旋转圆筒3在较小的力下可容易地旋转，呈所谓制动关闭的状态。电极间施加电压时，电流变液4被施加了电场，粘性变大。据此，用于使旋转圆筒3旋转的力矩增大，呈所谓制动打开的状态。然后，通过控制电极间施加的电压的强度，可使制动力矩连续变化为任意值。
[0183]
这样的力矩可变的制动器，可适用于例如，作为车辆的驱动部的制动器；门、后备箱等的旋转可动部的制动器；具有旋转驱动部的装置的制动器；假手、假腿、辅助机器人等上的制动器；呈现虚拟现实感的装置上搭载的制动器等。
[0184]
接下来，对图2的离合器的概念图进行说明。图2是圆筒形的离合器的截面图。
[0185]
图2的离合器6包括，输入外力的输入旋转圆筒7、根据输入旋转圆筒7的动作输出旋转力的输出旋转圆筒8、它们之间填充的电流变液4。输入旋转圆筒7和输出旋转圆筒8相向，与电流变液4接触的内表面上分别配置有电极。关于这些电极的结构，与上述制动器的情况相同。图2表示输入旋转圆筒7以及输出旋转圆筒8是一体的、具有一对表面粗糙化电极5的离合器6。但是，图2中的电极5的表面粗糙化的形状和程度，因制图上的便利而被变更或强调，图示的矩形的凹凸形状并非表示本实施方式中的电极的优选表面形状。
[0186]
图2的离合器中的电极间未施加电压时，处于电极间存在的电流变液4的粘性较低的状态。因此，输入旋转圆筒7的旋转并未传达到输出旋转圆筒8，呈所谓离合器关闭的状态。电极间施加电压时，电流变液4被施加了电场，粘性增大。据此，输入旋转圆筒7的旋转传达至输出旋转圆筒8，呈所谓离合器打开的状态。然后，通过控制电极间施加的电压的强度，可使离合器的传动比连续变化为任意值。
[0187]
这样的传动比可变的制动器，可适用于例如，作为车辆的引擎、风扇驱动部等上的离合器；产业用机械的离合器；假手、假腿、辅助机器人等上的离合器；呈现虚拟现实感的装置上搭载的离合器等。
[0188]
图3的阻尼器9具有通过管道15连接内设能左右移动的活塞轴14的圆缸10和圆缸10的外部设置的包含平行平板16a以及16b的平行平板型电流变液阀门16的结构。活塞轴14具有活塞环12、连接于活塞轴14。圆缸10、管道15以及平行平板型阀门16分别被电流变液4
完全填充。分别在阀门16上的平行平板16a和16b上，形成这些平板相向的表面被粗糙化的电极5。可在电流变液4上施加电场。活塞轴14和圆缸的内面之间，以及活塞轴14和圆缸10的轴承之间分别设置有用于防止电流变液4泄漏的密封材13。
[0189]
图4为图3的阻尼器9的a
‑
a截面图。
[0190]
图3以及图4的阻尼器9在电流变液4上未施加电压时，活塞轴容易左右移动，但施加了电场时，缸内的电流变液4的粘度提高，变得难以在管道内移动。活塞轴14的移动的容易程度可通过施加的电场的强度来控制。
[0191]
图1～图3中的电极5的表面粗糙化的形状和程度，都因制图上的便利而被变更或强调，图示的矩形的凹凸形状并非表示本实施方式中的电极的优选表面形状。
[0192]
上述电设备一般称为“剪切流动型”。本发明在剪切流动型之外，也可以适用于作为阀门、阻尼器等使用的压缩流动型；作为阻尼器使用的压缩剪切流动型(压缩流动)等。本发明包括它们中的任意项。
[0193]
如上述，电流变液的粘性变化与施加的电场强度的大约2次方成比例。因此，电极的间隔尽量窄时低电压下也可发挥高剪切应力。本发明的电设备中，电极间隔优选0.5mm以下、更优选0.3mm以下、基于以下理由，优选具有0.01mm以上的间隔，即：
[0194]
(1)随着电极空隙变窄，移动过电极时的电流变液上施加的剪切速度逐渐变大，即使在未施加电压的状态下，电极的移动阻抗也变得过大；
[0195]
(2)电流变液中，一般使用粒径几μm至几十μm的粒子，电极空隙若过窄，即使是暂时接触而形成2次粒子的粒子，也无法使用含有形成该粒子的流体；以及
[0196]
(3)设备若过大，机械精度上，难以均一地保持小于0.01mm的电极空隙。
[0197]
基于以上的点，电极间隔若不足0.01mm，有容易产生产品不良的可能性。电极间隔更优选0.05mm以上，进一步优选0.1mm以上。
[0198]
本发明的电设备中的电极表面，从充分提高施加电场时电极和电流变液之间作用的应力，进而抑制粘滑现象的观点来看，其算术平均粗糙度(ra)优选0.5μm以上。该ra更优选0.7μm以上，进一步优选0.9μm以上，特别优选1.1μm以上。另一方面，从在充分利用未施加电压时保持较低的电极和电流变液之间作用的应力、后述的电流变液的基础粘度较低的优点的同时，可进行小型设备设计的观点来看，上述ra优选300μm以下。该ra可以是200μm以下、100μm以下、50μm以下或者10μm以下。
[0199]
本发明的电设备，电极表面的凹凸上的轮廓单元的平均宽度(rsm)只要在一定的范围内，即可非常有效地抑制粘滑现象。从该观点来看，rsm优选10nm以上。该rsm可以是50nm以上、100nm以上、500nm以上、1μm以上或者5μm以上。另一方面，上述rsm优选不足100μm。该rsm可以是90μm以下、80μm以下、70μm以下、60μm以下或者50μm以下。
[0200]
本发明中，电极表面的算术平均粗糙度(ra)以及轮廓单元的平均宽度(rsm)，例如，可以对该电极通过市售的表面形状测定装置得到的轮廓曲线，从用显微镜拍摄的图像等基于jis b 0601
‑
2001算出。
[0201]
测定宽度期望为400μm以上，典型地为550μm。
[0202]
在电极表面上形成凹凸时，电流变效应提高。作为现有技术中的凹凸的形成方法，已知例如，喷砂、蚀刻、拉丝处理、磨光处理、图案蚀刻等的方法。然而，本发明人们发现，其中喷砂加工相比其他凹凸加工具有更能使电流变效应提高，抑制脉冲的显著效果。
[0203]
喷砂加工是指将喷射材粒子用压缩空气向加工的表面喷射，在表面形成凹凸的加工方法。作为喷射粒子的直径，优选30μm～300μm。作为喷射材的材料，可使用例如，氧化锆、不锈钢、氧化铝、碳化硅、碳化硼等构成的珠子。喷射材质以及粒径可根据需要的凹凸形状以及大小适当选择。
[0204]
图11～图13表示在后述的参考例f
‑
1～f
‑
3中进行了凹凸加工的电极表面的照片，以及对该照片用图像解析软件imagej(公共域名、http://rsb.info.nih.gov/ij/)的表面绘图功能描绘的凹凸轮廓。该轮廓的绘图是从制动器的转子端部绘图至轴的根部。比较这些轮廓时，明确了根据加工方法，凹凸的形状显著不同。喷砂加工(参考例f
‑
1、图11)中，凹凸间距狭窄，前端具有尖的形状。与此相对，蚀刻处理(参考例f
‑
2和f
‑
3、图12和图13)中凹凸间距宽，前端带有弧度或是平坦的。
[0205]
一般地，可认为使用电流变液的电设备的电极表面若形成凹凸，电极的凹凸与电流变液之间的摩擦阻力变大，可抑制滑动导致的电流变效应的降低。可推定喷砂加工相对于其他加工特别有效的理由在于这些凹凸的前端形状。
[0206]
即，可认为电极表面的凹凸形状优选凸部的前端为尖的形状。通过使凹凸的前端为尖的形状，容易产生电场集中，由此电流变效应增大。
[0207]
可认为，即使凹凸的前端平坦，多少也会产生些滑动抑制效果带来的电流变效应的提高。然而可认为，平坦形状的凹凸上难以引起电场集中，因而总的电流变效应并没有那么好。
[0208]
优选电极表面的凹凸间距以及凹凸的高度分别大于使用的电流变液中分散的固体粒子的粒径。但是，该凹凸过大则会呈平坦形状，因而难以引起电场集中。
[0209]
优选本发明的电设备中的电极的凹凸在一对的电极两者表面上存在。形成凹凸的电极的表面区域，以作为电设备使用后与电流变液接触滑动的区域的全部为100％时的面积比例，优选70％以上、更优选80％以上、进一步优选90％以上、特别优选95％以上、也可以是100％。
[0210]
本发明的电设备中的电流变液是分散介质中含有电流变液用粒子的电流变液，优选上述说明的本发明的电流变液。
[0211]
本发明的电设备，可适用于例如，制动器、离合器、阻尼器、振动
·
冲击吸收、液压
·
空压控制、位置
·
速度控制、保持
·
固定等的全部用途。作为本发明的电设备的具体用途，可举例如车用设备、虚拟现实感呈现装置、假手
·
假腿、辅助机器人等。虚拟现实感(virtual reality)是指，使电脑做出的虚拟空间被感知为像现实中一样的技术。本发明的电设备可适用于通过响应电脑呈现的图像信息和声音信息等而反馈力感，从而向人类提供虚拟现实感的系统。作为这样的虚拟现实力反馈系统的例子，可举例如，游戏、康复用仪器、训练装置、康复用机器人等。
[0212]
本发明中的电设备，即使在电极间施加的电压较低的情况下，也能表现出较大的剪切应力，因而适合家用机器。此外，响应时间迅速、可以细致顺滑地控制剪切应力位移，因而能表现出与实际肌肉动作相对应那样的微妙的动作感觉。作为康复仪器，可举例如，患者一边看显示器一边操作连接至电设备的手柄时，被给予与显示器的显示相对应的剪切应力这样的系统。本发明的电设备能向患者反馈更现实的力感觉。该电设备由于动作电压较低，针对作为在家庭内使用的康复用仪器的力反馈装置的用途是最为合适的。
[0213]
[力反馈装置]
[0214]
图5～7表示本发明的电设备适用于虚拟现实力反馈装置以及使用其的康复仪器的例子。
[0215]
图5是使用本发明的电设备的虚拟现实力反馈装置的臂17的概念图。
[0216]
该臂17中，2根x轴臂19和2根y轴臂20形成平行环。该平行环的一端连接于同心双轴型制动器、离合器的轴等。这些制动器、离合器等控制x轴和y轴的运动，由此控制把手18的运动，产生力感觉。把手18的位置变化藉由所述制动器、离合器等由电脑控制，握着把手18的操作者仿佛感受到了现实中的力在释放一样。
[0217]
图6是图5的虚拟现实力反馈装置的臂上配置的本发明的电设备的一例的同心双轴制动器21的概念图。该同心双轴制动器21，具备在固定圆筒中设有2片形成有电极5的圆盘的结构，该圆盘和固定圆筒的空隙中填充了电流变液4。2片圆盘的中心分别连接于内轴22和外轴23。内轴22，接受由电脑指示的用于控制x轴方向的电信号。然后，根据接受信号的电压强度，电流变液4的粘度变化，决定了x轴方向的可动性。基于同样的结构，外轴23也决定了y轴方向的可动性。据此，向任意方向的可动性都可以通过电信号控制。内轴和外轴之间，以及外轴和固定圆筒之间分别设有绝缘轴承24。进一步地，固定圆筒和外轴23之间，以及外轴23和内轴22之间分别设有用于防止电流变液4泄漏的密封材13。
[0218]
图7是具备图5的臂部的、基于虚拟现实力感反馈的康复仪器的概略图。电脑25的显示器上表示的是一例康复用游戏、巴斯钓鱼游戏26。患者27握住把手18上下左右操作，进而移动钓鱼线以及其前部的针的位置。画面上若巴斯顺利地上钩，患者移动把手18将已经上钩的巴斯钓上来。如此，巴斯的逃跑方向作为电压传递至同心双轴制动器21，把手18会朝着某方向难以移动，而朝着某另一方向容易移动。通过该结构，能够将钓鱼竿实际勾住巴斯那样的力反馈传达给握住把手18的患者27。
[0219]
实施例
[0220]
(电流变液的分析)
[0221]
实施例、比较例以及参考例中使用的粒子中的磺酸基的重量比例只要没有特别限定，可由基于元素分析的硫原子以及钠原子各自的含量求出。
[0222]
粒子中的氯原子量是将粒子用王水湿法分解，进行icp发光测定定量。
[0223]
分散介质中含有的氟原子的重量比例是由作为氟源使用的daifloil(
ダイフロイル
、注册商标)以及demnum(
デムナム
、注册商标)的结构及其添加量算出的。
[0224]
以下实施例、比较例以及参考例中使用的氟系油以及硅油如下。
[0225]
<氟系油>
[0226]
daifloil#1：大金工业株式会社、结构式(c2f3cl)
n
、平均分子量500、粘度：5～15cst(25℃)。
[0227]
daifloil#3：大金工业株式会社、结构式(c2f3cl)
n
、平均分子量700、粘度：20～50cst(25℃)。
[0228]
daifloil#1+demnum：在上述daifloil#1的100重量份中添加demnum s
‑
20(大金工业株式会社制、全氟聚氧丙烯油)42份的混合物。
[0229]
<硅油>
[0230]
kf96
‑
5cs：信越化学工业株式会社制、聚二甲基硅氧烷、运动粘度：5.0mm2/s(25
℃)。
[0231]
kf96
‑
20cs：信越化学工业株式会社制、聚二甲基硅氧烷、运动粘度：20mm2/s(25℃)。
[0232]
<分散介质中的氟原子含量的效果>
[0233]
(实施例a
‑
1)
[0234]
在具备搅拌机、回流冷却管以及温度计的500ml的四口烧瓶中，装入30重量％的发烟硫酸207g，一边搅拌一边用冰浴冷却至0℃。然后，添加15g苯乙烯二乙烯基苯共聚物珠子(aldrich制、二乙烯基苯的共聚比例＝5重量％、粒径8.0～9.0μm)，一边吹入氮气一边搅拌为均一的分散液。然后，在滴液漏斗中装入氯硫酸32g，用5分钟滴入。撤掉冰浴，在25℃下搅拌1小时后，升温至80℃搅拌8小时，使粒子磺化。反应结束后，将烧瓶中的反应混合物少量多次地注入冰中，静置除去上层清液，得到含磺酸基聚合物粒子(相对于该含磺酸基聚合物，磺酸基的重量比例为55.5重量％、平均粒径11μm、含水率2重量％)。
[0235]
将上述含磺酸基聚合物粒子在ge制的试料台上敲碎后，送至ir测定。通过将得到的光谱用数据库软件解析，从而确认到上述含磺酸基聚合物是具有磺化芳香族结构的、苯乙烯二乙烯基苯共聚物的磺酸化物。
[0236]
将得到的含磺酸基聚合物粒子放入约1l蒸馏水中，静置去除上层清液，依次用水和丙酮清洗后，通过过滤仅取出粒子。
[0237]
向具备ph计的烧杯中加入分离的粒子，添加10重量％的氢氧化钠水溶液，使之为分散液，一边搅拌一边中和，得到中和粒子(1)。此时，长时间连续充分搅拌直到分散液ph稳定，确认到粒子确实被中和。
[0238]
然后，通过过滤取出中和粒子(1)，用水和丙酮依次洗净。向洗净后的中和粒子(1)添加氯化钠水溶液，得到将氯原子的量调整至基于干燥粒子重量比的800ppm的流体组合物1。
[0239]
将该流体组合物1在80℃下真空干燥10小时得到的粒子以体积比例为40％混合分散至具有daifloil#3：65体积份以及kf96
‑
5cs：35体积份组成的分散介质中，得到电流变液(a
‑
1)。
[0240]
(实施例a
‑
2～a
‑
10以及比较例a
‑
1～a
‑
3)
[0241]
使分散介质中氟系油(daifloil#1)和硅油(kf96
‑
20cs)的混合体积比率，以及含磺酸基聚合物粒子中的磺酸基的重量比例分别如表1记载的那样，除此之外，通过与实施例a
‑
1同样的方法，得到电流变液(a
‑
2)～(a
‑
10)以及比较液(a
‑
1)～(a
‑
3)。
[0242]
含磺酸基聚合物粒子中磺酸基的比例通过变更苯乙烯二乙烯基苯共聚物珠子磺化时的发烟硫酸以及氯磺酸的使用量以及反应温度而进行调节。
[0243]
(电流变液的评价)
[0244]
分别将上述得到的电流变液填充在一对电极间(电极间距0.5mm、电极面积1233mm2)，在温度25℃下施加电压3.0kv/mm，使用株式会社mother tool制数字测力计fg
‑
5005测定剪切应力。此外，在未施加外部电场的状态下，用粘度计(东机产业株式会社制、tv
‑
33型粘度计椎板型)测定25℃的剪切应力值(剪切速度＝10/sec)。
[0245]
电流变液在未施加电场时的剪切应力值越小，或施加电压时的剪切应力值越大越优选，特别优选二者都优异。此处，作为判断电流变液的er效应的参数，使用施加3.0kv/mm
的电场时的剪切应力的值s1和未施加电场时的剪切应力值s0的比x＝s1/s0。对于未施加电场时的剪切应力s0越小、施加3.0kv/mm的电压时的剪切应力s1越大的电流变液，上述x值越大，可评价为展示了好的er效应。
[0246]
与上述得到的电流变液相对应地，相对于粒子中的含磺酸基聚合物重量，磺酸基的重量比例、分散介质中的氟原子的重量比例、未施加电场时的剪切应力以及x值的结果分别示于表1中。
[0247]
[表1]
[0248][0249]
比较例a
‑
1中的评价结果栏的“无法测定”，表示在测定条件下电流变液的分散型较差，无法进行具有再现性的测定。该比较例a
‑
1中配制的分散介质的粘度为20mpa
·
s。
[0250]
从表1可理解到，
[0251]
含有氟原子的分散介质中，
[0252]
含有磺酸基含量在30重量％以上70重量％以下的含磺酸基聚合物即电流变液用粒子的流体展示了好的er效应。
[0253]
<粒子中的磺酸基含量以及氯原子含量的效果>
[0254]
(实施例b
‑
1～b
‑
9以及比较例b
‑
1～b
‑
4)
[0255]
分散介质中的氟系油以及硅油的种类以及混合体积比例、含磺酸基聚合物粒子中的磺酸基的重量比例以及该粒子中的氯原子含量分别如表2所记载，除此之外，用与实施例a
‑
1同样的方法，得到电流变液(b
‑
1)～(b
‑
9)以及比较液(b
‑
1)～(b
‑
4)，进行评价。
[0256]
含磺酸基聚合物粒子中磺酸基的比例通过将苯乙烯二乙烯基苯共聚物珠子磺化时的发烟硫酸以及氯磺酸的使用量以及反应温度变更而进行调节。
[0257]
粒子中的氯原子的含量，通过变更添加到清洗后的中和粒子(1)中的氯化钠溶液的浓度而进行调节。
[0258]
上述中，各粒子中的磺酸基量是将粒子用王水湿法分解，进行icp发光测定定量。
[0259]
评价结果如表2所示。
[0260]
[表2]
[0261][0262]
比较例b
‑
1以及b
‑
3中的评价结果栏的“无法测定”，表示在测定条件下电流变液的分散性较差，无法进行具有再现性的测定。
[0263]
<适用于电极间的间隔狭窄的电设备的例子>
[0264]
(实施例c
‑
1)
[0265]
(电设备的制造)
[0266]
作为电设备，制作如图8所示的基本结构的、使用电流变液的盘形制动器。使用的部件的照片如图9所示。
[0267]
侧板31以及32、主体环33，以及内盘34均为铝制，内轴(图8中的22)为不锈钢制。内盘34上连接有用于从高压端子施加高电压的接线，侧板31上连接有低电压侧的接线。内盘34、侧板31和32，以及活塞环12分别通过树脂轴承绝缘。内盘与，侧板31及32以及主体环33
之间的空隙为300μm。
[0268]
将上述的实施例a
‑
1中配制的电流变液(a
‑
1)从主体环33上形成的注入孔填充。
[0269]
填充电流变液时的状态的评价结果如表3所示。
[0270]
(实施例c
‑
2以及比较例c
‑
1)
[0271]
不使用电流变液(a
‑
1)，而是分别使用上述实施例a
‑
2以及比较例a
‑
1中配制的电流变液(a
‑
2)以及(a
‑
1)，除此之外，与实施例c
‑
1同样地制造、评价电设备。评价结果如表3所示。
[0272]
比较例c
‑
1中，要将电流变液(a
‑
1)填充至图8的电流变液制动器时，流体对电极间的渗透性差，注入口上呈流体溢出的状态。因此，尝试在真空下注入。其结果是，相比使用实施例c
‑
1中的电流变液(a
‑
1)时，流体的注入量(体积)少了约9％，可看出制动器的性能(制动力)不稳定。
[0273]
[0274]
如表3所示，本发明的电流变液可容易地注入狭窄的电极间，空气的带入也较少。因此根据本发明，能用简便的操作制造可靠性高的电设备。
[0275]
<适用于粗糙化电极表面的电设备的例子(1)>
[0276]
实施例d
‑
1和参考例d
‑
1～d
‑
4中使用的板以及实施例d
‑
2和参考例d
‑
5中使用的主体环3的内侧和内盘4的表面的算术平均粗糙度(ra)以及轮廓单元的平均宽度(rsm)分别按照以下条件测定。
[0277]
测定装置：keyence公司制、激光显微镜、型号“vk
‑
x250”。
[0278]
物镜倍率：20倍
[0279]
λs：25μm
[0280]
λc：0.08mm
[0281]
对得到的图像，用vk
‑
分析仪(vk
‑
analyzer，keyence公司制)进行过滤处理后，基于jis b 0601
‑
2001，使测定长度为550μm，确定算术平均粗糙度(ra)和轮廓单元的平均宽度(rsm)。
[0282]
(实施例d
‑
1)
[0283]
以苯乙烯
‑
二乙烯基苯共聚物粒子(二乙烯基苯的共聚比例＝5重量％)为原料，通过与上述实施例a
‑
1基本相同的方法，导入磺酸基，然后用na取代质子，配制成含磺酸基聚合物粒子(相对于该含磺酸基聚合物的磺酸基的重量比例：52.3重量％、氯原子含量：800ppm、平均粒径：11μm、含水率：1重量％)。
[0284]
将氟系油(大金工业株式会社至的daifloil#3)和硅油(信越化学工业株式会社制kf96
‑
5cs)混合至液体中的氟原子含量为42重量％，将得到的液体作为分散介质。
[0285]
通过将上述聚合物粒子在上述分散剂中均匀分散至其体积比例为40％，得到电流变液(d
‑
1)。
[0286]
作为测定装置，用株式会社ubm(
ユービーエム
)制造的动态粘弹性测定装置、型号“g2000t
‑
er”，检测上述电流变液(d
‑
1)的er效应。该装置测定的是：在上下2片的平行板间流入电流变液，一边使施加于这些板之间的电压变化，一边使下板旋转时的剪切应力。
[0287]
作为板部分的材料，使用sus#304，上下两板相向的面分别通过使用粒度40目(#40)的研磨材进行喷砂加工。加工后的板表面的算术平均粗糙度(ra)为1.55μm，轮廓单元的平均宽度(rsm)为30.15μm。
[0288]
电极间隔为0.3mm，剪切速度为349sec
‑1。
[0289]
向上述装置的板间流入电流变液(d
‑
1)，施加直流外部电场2kv/mm时的剪切应力为2518.5pa。
[0290]
(参考例d
‑
1～d
‑
3)
[0291]
上述实施例d
‑
1中，板面的喷砂加工时使用过的研磨材的粒度分别如表4记载，除此之外，与实施例d
‑
1同样地测定电流变液(d
‑
1)的er效应。
[0292]
将测定结果与板面的算术平均粗糙度(ra)以及轮廓单元的平均宽度(rsm)一同示于表4中。
[0293]
参考例d
‑4[0294]
上述实施例d
‑
1中，对板面进行镜面抛光打磨，除此之外，与实施例d
‑
1同样地测定电流变液(d
‑
1)的er效应。
[0295]
将测定结果与板面的算术平均粗糙度(ra)以及轮廓单元的平均宽度(rsm)一同示于表4中。
[0296]
[表4]
[0297]
表4.
[0298][0299]
<粘滑现象的改善>
[0300]
(实施例e
‑
1)
[0301]
作为电设备，制造电流变液制动器，将其连接至山崎式旋转扭力计，从旋转启动状态检测制动器工作时有无粘滑现象(脉冲)。山崎式旋转扭力计将转轴传送的力变换至测定弹簧的扭转角，从外部狭缝窗口表示为白色扭矩标记。
[0302]
制动器部件的照片如图9所示，该制动器包括侧板31和32、主体环33以及内盘34。
[0303]
在主体环33的内侧以及内盘34的表面上分别实施喷砂加工，形成ra：2.88μm、rsm：42.7μm的凹凸。内盘34和主体环33的空隙(电极间隔)设为0.500mm。
[0304]
组装上述制动器，通过从主体环33的注入孔填充上述实施例d
‑
1中配制的电流变液(d
‑
1)，制作电流变液制动器。此处，内盘34连接有用于从高压端子施加高电压的接线，侧板31上连接有低电压侧的接线，作为本电流变液制动器中的电极起作用。
[0305]
图10是表示将上述制作的电流变液制动器连接至山崎式旋转扭力计的状态的概略图。
[0306]
图10中，电流变液制动器50通过山崎式旋转扭力计60和2个轴承80连接至马达70。
[0307]
在电流变液制动器50的电极间不施加电压，使马达70以转速30rpm旋转。在该状态下，在制动器50的电极间施加1kv/mm的电压，观察扭力计的扭矩标记时，未发现脉冲，确认显示固定的扭矩值。
[0308]
(参考例e
‑
1)
[0309]
上述实施例e
‑
1中，主体环33内侧和内盘34的表面分别未进行喷砂加工，除此之外，与实施例e
‑
1同样地，制作、评价电流变液制动器。主体环33内侧和内盘34表面的凹凸程度为ra：0.42μm，rsm：23μm。
[0310]
其结果是，在制动器50的电极间施加电压后，观察到一定的频率的脉冲，了解到扭矩值不稳定。
[0311]
<适用于电极表面粗糙化的电设备的例子(2)>
[0312]
(参考例f
‑
1)
[0313]
向苯乙烯
‑
二乙烯基苯共聚物粒子(二乙烯基苯的共聚比例＝5重量％)导入磺酸基后，用na取代质子，配制含磺酸基聚合物粒子(相对于该含磺酸基聚合物的磺酸基的重量比例为52.3重量％、平均粒径11μm、含水率2重量％)。
[0314]
将粘度0.01pa
·
s的氟系油(大金工业株式会社制的daifloil#1)和粘度0.02pa
·
s的硅油(信越化学工业株式会社制的kf96
‑
20cs)以65:35的体积比混合，将该液体(液体中含氟38.4重量％)作为分散介质。
[0315]
通过将上述聚合物粒子在上述分散介质中均匀分散至其体积比例为40％，得到电流变液(f
‑
1)。
[0316]
(电设备的制造)
[0317]
作为电设备，制作电流变液制动器，一边使电极间的施加电压变化，一边检测该制动器的旋转所需的扭矩。此处制作的制动器的机构与上述实施例e
‑
1中制作的相同。
[0318]
本参考例f
‑
1中，主体环33的内侧和内盘34的表面上分别实施了喷砂加工，形成凹凸。凹凸形成后的内盘34的照片和基于该照片使用图像解析软件imagej的表面绘图功能描绘的凹凸轮廓如图11所示。
[0319]
组装该设备，从外壳圆筒部33的的注入孔流入上述的电流变液(f
‑
1)。
[0320]
由于凹凸加工，电极间隔从设定值变化。因此，电极间隔通过以下方法算出：从注入的电流变液的重量以及比重求出电极间的空间体积，再用电极面积(凹凸形成前的电极表面积)进行计算。其结果是，本参考例f
‑
1中的电极间隔为0.506mm。
[0321]
在上述制作的制动器的电极间，一边使值变化一边施加电压，测定各电压下的电场强度以及内盘34旋转所需的扭矩值。分别将此时的电压、电场强度以及扭矩值示于表5中，相对于电场强度绘制的扭矩值的图示于图14中。
[0322]
本参考例f
‑
1的制动器在1600v的电压时绝缘损坏。
[0323]
参考例f
‑
2～f
‑4[0324]
凹凸形成方法如表5的记载，其他与上述参考例f
‑
1同样地，组装电设备(制动器)，进行评价，直到绝缘损坏。
[0325]
参考例f
‑
2和f
‑
3中，蚀刻加工后的内盘34的照片，以及由该照片得到的凹凸轮廓示于图12和13中。
[0326]
评价结果如表5和图14所示。表2的“电压”栏中的最大值为绝缘损坏电压。
[0327]
[表5]
[0328]
表5.
[0329][0330]
可知，相比电极表面上不实施凹凸形成加工的参考例f
‑
4，表面实施凹凸加工的参考例f
‑
1～f
‑
3的制动器在相同电场强度下的扭矩值较高，电流变效应被示为有效。其中还验证了基于喷砂处理的参考例f
‑
1的制动器，相比于基于蚀刻处理的参考例f
‑
2和f
‑
3的制动器，电流变效应较高。
[0331]
产业上的可利用性
[0332]
本发明的电设备，可用于例如车用设备、虚拟现实力反馈装置、假手
·
假腿、辅助机器人等。其中，适合适用在虚拟现实力反馈装置例如游戏、康复用仪器、训练装置、康复机器人等。