JP2007123462A - 導電性磁性流体及びその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】速い応答速度と大きなトルク、大きなシール力を誘起する導電性磁性流体を提供すること、及び応答速度が速く、高トルクでシール力に優れた、導電性磁性流体を用いたシール装置、及びアクチェーターを提供する。
【解決手段】シリコーンオイルなどの溶剤に、Ｎｉ−Ｆｅ合金、鉄、マグネタイトなどの強磁性体粒子と、平均繊維径１０〜５００ｎｍ、平均アスペクト比３０〜２００の炭素繊維とを分散させ、導電性磁性流体を得る。この導電性磁性流体を用いてシール装置及びアクチュエータを得る。
【選択図】なし。

Description

本発明は、導電性磁性流体及びその用途に関する。さらに詳しくは、磁界に感応する磁性流体中に特定の微細な導電性炭素繊維を添加した導電性磁性流体、及びそれを用いたシール装置並びにアクチュエーターに関する。

磁性流体とは、強磁性体粒子を溶媒中に均一に分散させたコロイド溶液であり、磁石を近づけると液全体が磁石に引き寄せられ、見かけ上液全体が磁性を帯びたように挙動する。さらに、磁界の印加で磁性流体から大きな力を誘起できる特長を磁性流体は有する。この特長を活かして、磁性流体は回転軸シールに利用されており、さらにダンパー、アクチュエーター、比重差選別、インクジェットプリンター等への応用が期待されている。磁性流体の代表的な製造方法としては、特開昭５１−４４５７９記載の方法が挙げられる。この方法は、硫酸第１鉄塩水溶液と硫酸第２鉄塩水溶液より調製したマグネタイト水スラリーに界面活性剤を添加し、水洗、乾燥後、有機溶媒に分散させて磁性流体を作製する方法である。

一般に磁性流体はその電気抵抗値が高いので、例えば磁気デイスク装置等のシール機構に用いた場合、その磁気デイスク装置等（以下、帯電体という）内に蓄積される静電気を除去するためにアース機構を設ける必要があった。磁性流体そのものに導電性が付与されていれば、アース機構を設けることなく帯電を防止できるようになる。
また、磁場制御エネルギー変換ＭＨＤ（Ｍａｇｎｅｔｏ Ｈｙｄｒｏ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）発電では、導電性の作動流体が磁界を横切ることによって生じる起電力を二つの電極でとりだす。この作動流体に導電性磁性流体を用いることが検討されている。

このような導電性磁性流体として、特許文献１には、表面に第四級アンモニウム塩等の陽イオン性界面活性剤の層を被覆した強磁性体粒子を用いた磁性流体が提案されている。また特許文献２には三級アミンと脂肪酸とを組み合わせた導電性付与物資を溶剤に溶解し、導電性を付与した溶剤を用いた磁性流体が提案されている。また、特許文献３には、前記導電性付与物質として有機酸第四級ホスホニウム塩を用いた磁性流体が提案されている。
さらに特許文献４には、有機液体に、マグナタイト粉、ニッケル粉、コバルト粉などの強磁性粉末と、金粉などの導電性粉末とを分散させてなる磁性流体が開示されている。

しかしながら、磁性流体には下記のような問題点がある。すなわち、応答性の目安となる透磁率が低く、速い応答速度が得られないことが挙げられる。また、シールとして用いる場合、そのシール力が小さいことも挙げられる。これらの問題点が、用途の広がりの障害となっている。

特開昭６１−２７４７３７号公報 特開平１−２３１３０２号公報 特開平５−２５５６８６号公報 特開平５−２６７０３５号公報

本発明は、速い応答速度と大きなトルクが得られ、さらに大きなシール力を誘起する導電性磁性流体を提供することを目的とする。さらに本発明は、上記導電性磁性流体を用いた、応答速度が速く、高トルクでシール力の優れたシール装置、及びアクチェーターを提供することを目的とする。

本発明者らは上記問題点に鑑みて、磁性流体について鋭意研究した結果、流体中に特定の形状の導電性炭素繊維を添加し、流体中の導電性ネットワークを発達させることにより、上記目的を達成できることを見い出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明によれば、
（１）少なくとも一種の溶剤、少なくとも一種の強磁性体粒子、及び少なくとも一種の炭素系導電性粒子を含む導電性磁性流体であって、
少なくとも一種の炭素系導電性粒子が、平均繊維径１０〜５００ｎｍ、平均アスペクト比３０〜２００の炭素繊維であることを特徴とする導電性磁性流体が提供される。

また、好適な態様として
（２）炭素繊維は、Ｘ線でのＣ０値が０．６５ｎｍ〜０．６８ｎｍであり、かつ、その嵩密度を０．５ｇ／ｃｍ^３に圧縮したときの比抵抗が０．０１５Ωｃｍ以下である（１）記載の導電性磁性流体。
（３）炭素繊維の表面が親水性を示すことを特徴とする（１）又は（２）に記載の導電性磁性流体。
（４）少なくとも一種の強磁性体粒子が、強磁性金属単体、強磁性金属合金、強磁性酸化物及び／又は強磁性窒化物の微粒子である（１）〜（３）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
（５）少なくとも一種の強磁性体粒子が、
鉄、ニッケル又はコバルトの金属単体；
鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む合金；
鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む酸化物； 及び／又は
鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む窒化物の微粒子であることを特徴とする（１）〜（４）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
（６）少なくとも一種の強磁性体粒子が、Ｎｉ−Ｆｅ合金、鉄、又はマグネタイトであることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
（７）少なくとも１種の溶剤が、炭化水素溶媒、エステル系油、エーテル油、シリコーンオイル、及び／またはフッ素系オイルであることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載の導電性磁性流体。

（８）少なくとも１種の溶剤が、鉱油、アルキルナフタレン、ポリアルファーオレフィン；フタル酸ブチル、セバチン酸ブチル；オリゴフェニレンオキサイド；シリコーンオイル；及び／またはフッ素系オイルであることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
（９）炭素繊維が、導電性磁性流体中に０．１質量％以上３０質量％以下含まれることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
（１０）強磁性体粒子が、導電性磁性流体中に３質量％以上８０質量％以下含まれることを特徴とする（１）〜（９）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
（１１）２５℃、無磁界状態における粘度が１００ｍＰａ・ｓｅｃ以上１０００００ｍＰａ・ｓｅｃ以下である（１）〜（１０）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
（１２）２５℃において１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電率が１０^−２Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする（１）〜（１１）のいずれかに記載の導電性磁性流体。
が提供される。

さらに本発明によれば、
（１３）前記の導電性磁性流体を用いたシール装置。
（１４）前記の導電性磁性流体を用いたアクチュエーター。
が提供される。

本発明の導電性磁性流体は、導電性炭素粒子として、微細な炭素繊維を用いることにより、磁界に対して速い応答速度と大きなトルクが得られ、これによって大きなシール力が誘起される。さらに、この導電性磁性流体を用いることにより、応答速度が速く、高トルクでシール力の優れたシール装置及びアクチェーターが得られた。

本発明の導電性磁性流体は、少なくとも一種の溶剤、少なくとも一種の強磁性体粒子、及び少なくとも一種の炭素系導電性粒子を含むものである。そして、本発明は、前記少なくとも一種の炭素系導電性粒子が平均繊維径１０〜５００ｎｍ、平均アスペクト比３０〜２００の炭素繊維を含む導電性磁性流体である。

（炭素系導電性粒子）
本発明の導電性磁性流体を構成する炭素系導電性粒子は炭素繊維である。
この炭素繊維は、平均繊維径が１０〜５００ｎｍ、好ましくは２０〜１４０ｎｍである。炭素繊維は、その繊維径のバラツキが少ないものが好ましい。繊維径のばらつきは平均繊維径の±２０％の範囲に全繊維の６５％（本数基準）以上含まれることが好ましく、７０％（本数基準）以上含まれることがより好ましく、７５％以上（本数基準）含まれることが特に好ましい。この定義は、例えば平均繊維径が１００ｎｍの場合、８０〜１２０ｎｍの繊維径を有する炭素繊維の本数が全炭素繊維の本数の６５％以上であることを示す。
本発明に用いる炭素繊維は、さらに平均アスペクト比が３０〜２００の範囲にある。

本発明に用いる炭素繊維は、嵩密度が好ましくは０．０３０ｇ／ｃｍ^３以下であり、より好ましくは０．０１０ｇ／ｃｍ^３以下である。嵩密度が０．０３０ｇ／ｃｍ^３を超える炭素繊維では、磁性流体の導電性向上効果が小さくなる傾向にある。
なお、嵩密度は、炭素繊維を１０００℃にて１５分間アルゴン雰囲気中で加熱し、ミキサー（ナショナル製ＭＸ−Ｘ６２）にて１分間解砕し、該解砕物をメスシリンダーに入れ秤量し、震動機（ヤマト製試験管タッチミキサーＭＴ−３１）で１分間震動させ、解砕物の見かけ体積を測定し、秤量値と見かけ体積から求めた値である。

本発明に用いる炭素繊維は、その比抵抗が０．０１５Ωｃｍ以下であることが好ましい。比抵抗０．０１５Ωｃｍ以下の炭素繊維を用いると、ペースト作製時の樹脂との複合において、２質量％程度の添加で電気伝導性が向上する。なお、比抵抗は、炭素繊維を嵩密度０．５ｇ／ｃｍ^３に圧密したときの圧密体について測定した値である。

本発明に用いる炭素繊維は、その製法によって特に制限されないが、遷移金属化合物と炭素源を気化させ、反応器内に噴射して、熱分解反応させることにより得ることができる、いわゆる気相法炭素繊維が好ましい。

炭素繊維の原料となる炭素源（有機化合物）は、気化するものならいずれも使用可能であるが、より低い温度で気化するものが望ましい。具体的にはベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族化合物類；ヘキサン、ヘプタン等の直鎖状の炭化水素類；シクロヘキサン等の環式炭化水素類；メタノール、メタノール等のアルコール類；揮発油、灯油などが挙げられる。これらの中でも芳香族化合物が望ましく、ベンゼンが最も望ましい。これらの炭素源は１種を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

触媒となる遷移金属化合物としては、第４〜１０族の遷移金属を含む有機金属化合物や無機化合物が適する。中でもＦｅ、Ｎｉ、及びＣｏからなる群から選ばれる遷移金属を有する有機金属化合物が好ましい。本発明では、気化した状態で反応させるため、蒸気圧の高いもの、具体的には１５０℃での蒸気圧が１３３Ｐａ（１ｍｍＨｇ）以上のものを用いることが好ましい。蒸気圧の高いものとしては、フェロセン、ニッケロセン等が挙げられる。

遷移金属化合物の濃度を調整することにより、生成する繊維の径、長さ、粒子の含有量を制御することが可能である。例えば、繊維径８０ｎｍ以上の繊維を製造するためには、フェロセン濃度で炭素源の１〜５質量％とすることが好ましく、２〜４質量％がさらに好ましい。この範囲の濃度であれば、繊維径等の制御が容易である。また、原料に硫黄源を添加することにより生産性を更に向上させることが可能である。硫黄源としては、気化するものならいずれも使用可能であるが、蒸気圧の高いものが望ましく、５０℃での蒸気圧が１０ｍｍＨｇ以上のものが望ましい。例えば、チオフェン等の有機硫黄化合物、硫化水素等の無機硫黄化合物が挙げられ、特にチオフェンが望ましい。これらの硫黄源は１種を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。

本発明においては、上記の炭素源、遷移金属化合物及び任意成分としての硫黄源を気化した状態で反応器に噴射し反応させる。この際、炭素源、遷移金属化合物及び硫黄源をそれぞれ個別に気化し、混合してから、反応器に噴射することも可能だが、炭素源、遷移金属化合物及び硫黄源からなる原料液を調製し、これを気化して反応器に噴射する方法が好ましい。
気化した原料を反応器に噴射することにより、加熱効率が高くなり、原料の熱分解が促進され、炭素繊維の収率が向上する。またバラツキの小さな繊維径を有する炭素繊維を得ることができる。

本発明に好適な気相法炭素繊維の製造方法のフローを図１に示す。
原料液（１）は、送液ポンプ（図示せず）により、気化器（３）に導入され、原料ガスとされる。原料ガスの組成を安定させるためには原料液の全量を気化することが望ましい。気化器は原料液が分解しない範囲で原料が完全に蒸発するように加熱される。気化器の温度は、好ましくは２００〜７００℃、更に好ましくは３５０〜５５０℃である。原料液をスプレーノズルにより気化器壁に吹き付けるようにすると原料の気化が効率的に行われる。気化器内へは原料ガスの供給速度を調整するためにキャリヤガス（２ａ）を導入できるが、キャリアガスの流量はできるだけ少ない方が気化器のヒータにかかる負担が少なく好ましい。

気化器を出た原料ガスにキャリアガス（２ｂ）を混合する。キャリアガスは水素ガスをはじめとする還元性のガスを含んでいることが好ましい。還元性のガスを用いることによって遷移金属化合物の触媒活性が高くなり、失活し難くなる。キャリアガスの量は炭素源である有機化合物１．０モルに対して１〜１００モルが適当である。原料ガスとキャリアガスとは混合器（スタティックミキサ（ＳＴＰ））（４）で均一混合される。均一混合することによって分散性の良い炭素繊維を製造することができる。

前記原料ガスとキャリアガスとの混合ガスを反応器（５）へ噴射する。これにより原料ガスが熱分解され、炭素繊維が生成する。反応器内の温度は８００〜１３００℃であり、好ましくは９００〜１２５０℃である。反応器は１３００℃の反応熱に耐える材料、例えばアルミナ、ジルコニア、マグネシア、窒化珪素、炭化珪素などからなるものを用いることができる。反応器としては管状のものが好ましい。管状反応器（反応管）の加熱は、管の外側にヒーターを設置して行う。原料の滞留時間は、原料が充分に分解するまで長くすることで収率が向上する。具体的には１２５０℃で２〜１０秒、好ましくは４〜６秒が望ましい。

上記熱分解反応により得られた炭素繊維は、そのままでも使用できるが、８００〜２０００℃程度で加熱して不純物を除去したり、２０００℃以上で加熱して結晶性を向上させ、黒鉛化させることもできる。本発明では２０００℃以上で加熱処理することにより、黒鉛化した炭素繊維を用いた方が、高導電性となり、また不純物も少なく、安定性も増す為好ましい。黒鉛化した炭素繊維は、Ｘ線回折測定により得られるＣ０値で表される黒鉛化度が０．６５〜０．６８ｎｍであることが好ましい。

また、炭素繊維は、マトリックスに対する濡れ性及びマトリックスへの分散性を向上させ且つ界面強度を強化させるために、表面を改質し、親水性を示すようにしたものであることがよい。表面改質法としては表面酸化法が好ましい。表面酸化法は、例えば、炭素繊維と酸化性ガスとを共存させて加熱する方法、酸化性液体に炭素繊維を浸漬し、必要に応じて浸漬状態で加熱する方法により行うことができる。これら表面酸化法のうち炭素繊維を空気中で３００〜８００℃で加熱する方法が簡便であることから望ましい。

本発明の導電性磁性流体に用いることのできる炭素系導電性粒子としては、上記炭素繊維単独ではなく、他の導電性粒子を添加してもよい。上記炭素繊維は比較的低添加量でも十分な高導電性を発現することができるが、より高い導電性を望んでも炭素繊維は嵩高いために高添加量にすることが難しい。そこで、他の嵩の低い塊状または球状の炭素系導電性粒子を併用することによって、より高い導電性を発現させることができる。炭素繊維と塊状または球状の導電性粒子との併用は塊状または球状導電性粒子を高濃度で用いる場合の沈降も抑えることができ、両者の特徴が効果的に発揮されるため好ましい。

本発明において炭素繊維と併用できる塊状または球状の炭素系導電性粒子は特に限定されるものではなく、カーボンブラック、天然黒鉛粒子、人造黒鉛粒子等の炭素粒子が挙げられる。これら塊状または球状炭素系導電性粒子の平均粒径は、分散、粘度、作業性を考慮すると、０．１〜１０μｍが好ましく、０．２〜３μｍがさらに好ましい。なお、平均粒径は、レーザ散乱型流動分布測定装置等で測定することができる。

炭素繊維と他の塊状または球状の炭素系導電性粒子とを併用する場合、その比率は特に限定されないが、質量比で、塊状または球状の炭素系導電性粒子１００質量部に対して、炭素繊維を好ましくは１００〜５００質量部、より好ましくは２００〜４００質量部である。

本発明の導電性磁性流体を製造する際に、炭素繊維および／または他の炭素系導電性粒子の分散性を向上させるために分散剤やカップリング剤を添加使用してもよい。
分散剤は特に限定されないが、例えば、パルミチン酸、ステアリン酸等の高炭素数飽和脂肪酸及びその金属塩；オレイン酸、リノレン酸等の高炭素数不飽和脂肪酸及びその金属塩が挙げられる。これら分散剤の配合量は、炭素系導電性粒子１００質量部に対して一般に１〜１００質量部である。分散剤の配合量が１質量部未満であれば、炭素繊維および／または他の導電性粒子の分散性に効果が少なく、また、１００質量部を超えると導電性磁性流体の安定性を損なう場合がある。

カップリング剤としては、ビニルメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリス（β―メトキシエトキシ）シラン等のシラン系カップリング剤や、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤等が挙げられる。これらカップリング剤の配合量は、炭素系導電性粒子１００質量部に対して、３０質量部以下の添加量で添加することが好ましい。添加量が多すぎると、分散剤同様、導電性磁性流体の安定性を損なう場合がある。

（強磁性体粒子）
本発明の導電性磁性流体を構成する強磁性体粒子としては、強磁性金属単体、強磁性金属合金、強磁性酸化物及び／又は強磁性窒化物の微粒子が挙げられる。具体的には鉄、ニッケル又はコバルトの金属単体の微粒子；鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む合金の微粒子；鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む酸化物の微粒子；及び／又は鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む窒化物の微粒子が挙げられる。さらに、サマリウム、ネオジム、セリウムなどの希土類金属を含む磁性粒子を挙げることができる。これらの中で、磁性が比較的大きく、取り扱いが容易という観点で、鉄、コバルト、ニッケル、Ｎｉ−Ｆｅ合金などの金属磁性粒子やフェライトやマグネタイトのような金属酸化物磁性粒子などが好ましい。なお、本発明において、磁性とは磁界に感応することであり、例えば磁石に引きつけられることを意味する。

本発明に用いられる強磁性体粒子は、その粒径が０．００３〜２００μｍであることが好ましい。粒径が０．００３μｍ未満では磁性を弱くなる傾向になり、２００μｍを超えると流体中での分散性が低下する傾向になる。本発明に用いる強磁性体粒子には硬質磁性体粒子と軟質磁性体粒子とがある。硬質磁性体粒子では０．００３〜０．５μｍ、軟質磁性体粒子では０．１〜２００μｍが好ましく用いられる。非常に大きな力を得ようとする場合は、粒径が１〜１００μｍの軟質磁性体粒子が好ましく用いられる。

（溶剤）
本発明の導電性磁性流体を構成する溶剤は特に限定されないが、大気中、低温及び高温で安定であるものが好ましい。本発明に好適な溶剤は、沸点が好ましくは１５０〜７００℃（常圧）、より好ましくは２００〜６５０℃（常圧）であり、且つ粘度が好ましくは１０〜５０００ｍＰａ・Ｓ（４０℃）、より好ましくは５０〜３０００ｍＰａ・Ｓ（４０℃）の液体である。溶剤としては、鉱油、アルキルナフタレン、ポリアルファーオレフィンなどの炭化水素溶媒；フタル酸ブチル、セバチン酸ブチルなどのエステル系油；オリゴフェニレンオキサイドなどのエーテル油；シリコーンオイル、フッ素系オイルなどが挙げられる。

（導電性磁性流体）
本発明の導電性磁性流体は磁界のない状態では、流動性のある粘性液体である。無磁界状態での好ましい粘度は２５℃で１００ｍＰａ・ｓｅｃ以上１０００００ｍＰａ・ｓｅｃ以下である。粘度が低いと磁界のない状態において粒子が分離しやすい。逆に粘度が高いと、取り扱いが難しく、応答性が低くなる傾向になる。

本発明の導電性磁性流体は、２５℃、１，５００エルステッドの磁界を印加したときに磁界方向の導電率が１０^−２Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましい。１０^−２Ｓ／ｃｍより低いと炭素繊維の配向が不十分であり、応答速度の向上効果が得がたい傾向になる。

本発明の導電性磁性流体は、強磁性体粒子と溶剤との質量比が好ましくは１／９９〜９０／１０、より好ましくは５／９５〜６０／４０である。溶剤が少ないと磁性流体の粘度が増大し、流体としての機能が損なわれる傾向になる。逆に溶剤が多いと磁性効果を低くなる傾向になる。また、本発明の効果を損なわない範囲で、界面活性剤のような添加剤を配合してもよい。

本発明の導電性磁性流体は、炭素繊維の量が導電性磁性流体中に好ましくは０．１質量％以上３０質量％以下、より好ましくは０．１質量％以上２０質量％以下、特に好ましくは０．５質量％以上１５質量％以下である。炭素繊維の量が少ないと導電性が低下傾向になり、逆に多いと磁性流体の粘度が増大する傾向になる。また、強磁性体粒子は導電性磁性流体中に３質量％以上８０質量％以下含まれていることが好ましい。

（用途）
本発明の導電性磁性流体は、エンジンマウント、ショックアブソーバーなどの減衰装置、クラッチ、トルクコンバーター、ブレーキシステム、バルブ、ダンパー、サスペンション、アクチュエーター、バイブレーター、インクジェットプリンター、シール、比重差選別、軸受け、研磨、パッキン、制御弁、防振材料等の用途に利用できる。

特に、本発明の高導電性で大きな磁性を有する導電性磁性流体を用いることにより、高トルクでシール性が優れ、安定な、ハードディスクドライブ等に用いられるシール装置を得ることができる。また、本発明の導電性磁性流体は速い応答速度で動作できるため、各種アクチュエーターにも好適である。

以下に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
製造例
（気相法炭素繊維の製造）
図１にフローを示した装置を用いて気相法炭素繊維を製造した。
反応管（５）としては、頂部に原料ガス供給ノズルを取り付けた縦型加熱炉（内径３７０ｍｍ、長さ２０００ｍｍ）を用いた。
フェロセン０．５ｋｇとチオフェン０．１３ｋｇをベンゼン１４ｋｇに溶解して原料液を調製した。原料液中のフェロセンの割合は３．５質量％、チオフェンの割合は０．９質量％であった。

気化器（３）を温度５００℃にした。そして気化器内に窒素ガスを流通し、酸素ガスを追い出した。次いで水素ガスを流通して水素ガス雰囲気に置換した。
反応管（５）の温度を１２５０℃まで上げた。ポンプで気化器に前記原料液を３０ｇ／ｍｉｎで供給し、気化させ原料ガスを得た。原料ガスをキャリアガス（２ａ）として供給した５０Ｌ／ｍｉｎの水素ガスで気化器から排出した。原料ガスにキャリアガス（２ｂ）として４００Ｌ／ｍｉｎの水素ガスを供給し、スタティックミキサー（４）によって均一に混合した。この混合ガスを反応管（５）内に噴射し、滞留時間１時間で反応させた。反応生成物をアルゴン雰囲気中で２８００℃で３０分間加熱して炭素繊維を得た。

炭素繊維の嵩密度は０．０１２ｇ／ｍｉｎであった。嵩密度０．５ｇ／ｃｍ^３に圧縮したときの比抵抗は０．００７Ωｃｍであった。また、走査型電子顕微鏡観察により繊維１００本の平均をとったところ、繊維径は平均９６．９ｎｍ、繊維径の標準偏差は２３．４ｎｍ、繊維長は平均１３μｍであった（平均アスペクト比＝１３０）。図２に繊維径分布を示す。平均繊維径の±２０％の範囲に全繊維の７５％（本数基準）が含まれていた。また、炭化回収率（＝得られた炭素繊維の質量／供給したベンゼンの質量）は５０％であった。

（ＢＥＴ比表面積および細孔容積の測定）
Ｑｕａｎｔａｃｈｒｏｍｅ社製、ＮＯＶＡ１２００を使用し、液体窒素温度における窒素の吸着等温線を求め、これからＢＥＴ法およびＢＪＨ法を用いて算出した。

実施例１
平均粒径１０μｍのパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ合金）粉３０ｇと製造例で得られた気相法炭素繊維３ｇを粘度２００ｍＰａ・Ｓ（２５℃）のシリコーンオイル（信越シリコーン製ＫＦ−９６）７０ｇに分散し、磁性流体（Ａ）を調製した。この磁性流体（Ａ）は飽和磁化量が４０ガウスであり、磁石を近づけると引き寄せられた。
面積４００ｍｍ^２の２枚の電極が１ｍｍのクリアランスで向かい合ったセルの両電極上に電磁石を取り付けた測定装置を横置きに設置し、セルの中に磁性流体（Ａ）を充てんし、磁気特性を評価した。この際のトルクは、上部電極を水平方向に変位させることにより測定した。また応答速度はオシログラフを用い、磁界の印加に追随するトルクの遅れを測定して求めた。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ａ）の２５℃の粘度は３５３０ｍＰａ・ｓｅｃであった。また、２５℃、１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電率が３．５×１０^−１Ｓ／ｃｍであった。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ａ）のトルクは２４ｇｆ・ｃｍであった。磁性流体（Ａ）に１，５００エルステッドの磁界を印加したときのトルクは２４０ｇｆ・ｃｍであり、応答速度は０．１０秒であった。

実施例２：
実施例１で用いた気相法炭素繊維の量を２．０ｇに変え、人造黒鉛微粉（ＵＦＧ１０：昭和電工製、平均粒径５μｍ）１．０ｇを添加した以外は、実施例１と同様にして磁性流体（Ｂ）を調製した。この磁性流体（Ｂ）は、その飽和磁化量が５６０ガウスであり、磁石を近づけると引き寄せられた。面積４００ｍｍ^２の２枚の電極が１ｍｍのクリアランスで向かい合ったセルの両電極上に電磁石を取り付けた測定装置を横置きに設置し、セルの中に磁性流体（Ｂ）を充てんし、磁気特性を評価した。この際のトルクは、上部電極を水平方向に変位させることにより測定した。また応答速度はオシログラフを用い、磁界の印加に追随するトルクの遅れを測定して求めた。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｂ）の２５℃の粘度は４２８０ｍＰａ・ｓｅｃであった。また、２５℃、１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電率が２．５×１０^−１Ｓ／ｃｍであった。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｂ）のトルクは２０ｇｆ・ｃｍであった。磁性流体（Ｂ）に１，５００エルステッドの磁界を印加したときのトルクは２８０ｇｆ・ｃｍであり、応答速度は０．１５秒であった。

比較例１
気相法炭素繊維３ｇを添加しない以外は、実施例１と同様な方法で磁性流体（Ｃ）を調製した。この磁性流体（Ｃ）は、その飽和磁化量が４３０ガウスであり、磁石を近づけると引き寄せられた。さらに実施例１と同様な方法で磁気特性を調べた。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｃ）の２５℃の粘度は２７３０ｍＰａ・ｓｅｃであった。また、２５℃、１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電率が３．５×１０^−３Ｓ／ｃｍであった。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｃ）のトルクは１８ｇｆ・ｃｍであった。磁性流体（Ｃ）の１，５００エルステッドの磁界を印加したときのトルクは１８８ｇｆ・ｃｍであり、応答速度は３．５０秒であった。

実施例３
パーマロイ粉の代わりに、平均粒径０．４μｍ鉄粉を用いた他は実施例２と同様な方法で磁性流体（Ｄ）を調製した。この磁性流体（Ｄ）は、その飽和磁化量が３８０ガウスであり、磁石を近づけると引き寄せられた。さらに実施例２と同様な方法で磁気特性を調べた。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｄ）の２５℃の粘度は４８３０ｍＰａ・ｓｅｃであった。また、２５℃、１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電率が８．１×１０^−１Ｓ／ｃｍであった。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｄ）のトルクは３５ｇｆ・ｃｍであった。磁性流体（Ｄ）の１，５００エルステッドの磁界を印加したときのトルクは２１５ｇｆ・ｃｍ、応答速度は０．０６秒であった。

比較例２
パーマロイ粉の代わりに、平均粒径０．４μｍ鉄粉を用いた他は比較例１と同様な方法で磁性流体（Ｅ）を調製した。この磁性流体（Ｅ）は、その飽和磁化量が３８０ガウスであり、磁石を近づけると引き寄せられた。さらに比較例１と同様な方法で磁気特性を調べた。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｅ）の２５℃の粘度は３１８０ｍＰａ・ｓｅｃであった。また、２５℃、１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電性が７．２×１０^−３Ｓ／ｃｍであった。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｅ）のトルクは２８ｇｆ・ｃｍであった。磁性流体（Ｅ）の１，５００エルステッドの磁界を印加したときのトルクは１５９ｇｆ・ｃｍであり、応答速度は０．３０秒であった。

実施例４
パーマロイ粉の代わりに、平均粒径１．０μｍマグネタイト粉を用いた他は実施例２と同様な方法で磁性流体（Ｆ）を調製した。この磁性流体（Ｆ）は、その飽和磁化量が３８０ガウスであり、磁石を近づけると引き寄せられた。さらに実施例２と同様な方法で磁気特性を調べた。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｆ）の２５℃の粘度は３８３０ｍＰａ・ｓｅｃであった。また、２５℃、１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電率が１．５×１０^−１Ｓ／ｃｍであった。
磁界を印加していないときの磁性流体（Ｆ）のトルクは３５ｇｆ・ｃｍであった。磁性流体（Ｆ）の１，５００エルステッドの磁界を印加したときのトルクは２１５ｇｆ・ｃｍ、応答速度は０．０６秒であった。

本発明の気相法炭素繊維を製造するための装置フロー図。 実施例１で得た炭素繊維の繊維径分布を示す図。

符号の説明

１ 原料
２ａ，２ｂ キャリアガス
３ 気化器
４ 撹拌装置
５ 反応管

Claims (14)

1. 少なくとも一種の溶剤、少なくとも一種の強磁性体粒子、及び少なくとも一種の炭素系導電性粒子を含む導電性磁性流体であって、
   少なくとも一種の炭素系導電性粒子が、平均繊維径１０〜５００ｎｍ、平均アスペクト比３０〜２００の炭素繊維であることを特徴とする導電性磁性流体。
2. 炭素繊維は、Ｘ線でのＣ０値が０．６５ｎｍ〜０．６８ｎｍであり、かつ、その嵩密度を０．５ｇ／ｃｍ^３に圧縮したときの比抵抗が０．０１５Ωｃｍ以下である請求項１に記載の導電性磁性流体。
3. 炭素繊維の表面が親水性を示すことを特徴とする請求項１又は２に記載の導電性磁性流体。
4. 少なくとも一種の強磁性体粒子が、強磁性金属単体、強磁性金属合金、強磁性酸化物及び／又は強磁性窒化物の微粒子である請求項１〜３のいずれかに記載の導電性磁性流体。
5. 少なくとも一種の強磁性体粒子が、
   鉄、ニッケル又はコバルトの金属単体；
   鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む合金；
   鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む酸化物； 及び／又は
   鉄、ニッケル及び／又はコバルトを含む窒化物の微粒子であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の導電性磁性流体。
6. 少なくとも一種の強磁性体粒子が、Ｎｉ−Ｆｅ合金、鉄、又はマグネタイトであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の導電性磁性流体。
7. 少なくとも１種の溶剤が、炭化水素溶媒、エステル系油、エーテル油、シリコーンオイル、及び／又はフッ素系オイルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の導電性磁性流体。
8. 少なくとも１種の溶剤が、鉱油、アルキルナフタレン、ポリアルファーオレフィン；フタル酸ブチル、セバチン酸ブチル；オリゴフェニレンオキサイド；シリコーンオイル；及び／又はフッ素系オイルであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の導電性磁性流体。
9. 炭素繊維が、導電性磁性流体中に０．１質量％以上３０質量％以下含まれることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の導電性磁性流体。
10. 強磁性体粒子が、導電性磁性流体中に３質量％以上８０質量％以下含まれることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の導電性磁性流体。
11. ２５℃、無磁界状態における粘度が１００ｍＰａ・ｓｅｃ以上１０００００ｍＰａ・ｓｅｃ以下である請求項１〜１０のいずれかに記載の導電性磁性流体。
12. ２５℃において１，５００エルステッドの磁界を印加したときの磁界方向の導電率が１０^−２Ｓ／ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の導電性磁性流体。
13. 請求項１〜１２のいずれかに記載の導電性磁性流体を用いたシール装置。
14. 請求項１〜１２のいずれかに記載の導電性磁性流体を用いたアクチュエーター。
    

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