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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-04-09
(45)【発行日】2024-04-17
(54)【発明の名称】導電性材料
(51)【国際特許分類】
C09D 5/24 20060101AFI20240410BHJP
C01B 32/194 20170101ALI20240410BHJP
C09D 201/00 20060101ALI20240410BHJP
C09D 7/63 20180101ALI20240410BHJP
C01B 32/168 20170101ALI20240410BHJP
B64D 15/12 20060101ALI20240410BHJP
H01B 1/12 20060101ALI20240410BHJP
【ＦＩ】
C09D5/24
C01B32/194
C09D201/00
C09D7/63
C01B32/168
B64D15/12
H01B1/12 G
【請求項の数】
9
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2022072207
(22)【出願日】2022-04-26
(62)【分割の表示】P 2017159295の分割
【原出願日】2017-08-22
(65)【公開番号】P2022105087
(43)【公開日】2022-07-12
【審査請求日】2022-05-25
(31)【優先権主張番号】15/252,072
(32)【優先日】2016-08-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】500520743
【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100135389
【弁理士】
【氏名又は名称】臼井 尚
(74)【代理人】
【識別番号】100086380
【弁理士】
【氏名又は名称】吉田 稔
(74)【代理人】
【識別番号】100103078
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 達也
(74)【代理人】
【識別番号】100130650
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 泰光
(74)【代理人】
【識別番号】100168044
【弁理士】
【氏名又は名称】小淵 景太
(74)【代理人】
【識別番号】100168099
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 伸太郎
(72)【発明者】
【氏名】パトリック ジェイ．キンレン
(72)【発明者】
【氏名】ダニエル エー．チャールズ
【審査官】浅野 昭
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１１－１２４０２９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１４－５０３３８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２００７－５３４７８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－００１８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１２６８２７（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特表２０１２－５２６７２４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０１Ｂ ３２／１５－３２／１９８
Ｈ０１Ｂ １／１２
Ｃ０９Ｄ ５／２４
Ｂ６４Ｄ １５／１２
Ｃ０９Ｋ ３／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
炭素同素体材料、ポリマー、及びスルホン酸を含むコーティング材料に電圧を印加することを含み、前記コーティング材料は、輸送体部品の表面に設けられている、輸送体部品の表面を加熱する方法であって、前記スルホン酸は、ナフチルスルホン酸、アントラセニルスルホン酸、ピレニルスルホン酸、又はこれらの混合物を含み、
前記ポリマーは、ポリアニリン、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（スチレンスルホネート）、及びこれらの混合物からなる群より選択される第１ポリマーを含み、
前記ポリマーは、ポリビニルブチラール、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、これらの混合物、及びこれらの塩からなる群より選択される第２ポリマーをさらに含む、方法。
【請求項2】
前記コーティング材料の表面に電圧を印加することで、前記輸送体部品の表面に付着した固相の水が少なくとも部分的に溶融する、請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記輸送体部品は、ノーズ、燃料タンク、テールコーン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機複合構造材、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又はその他の内部部品からなる群から選択される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項4】
前記電圧は、約１０ヘルツから約２０００ヘルツ、及び／又は約１０ボルトから約２０００ボルトの交流電圧である、請求項１～３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項5】
前記炭素同素体材料はシート材料である、請求項１～４のいずれかに記載の方法。
【請求項6】
前記炭素同素体材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、又はこれらの組み合わせを含む、請求項１～５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項7】
少なくとも１種類のポリマーと、少なくとも１種類のスルホン酸と、
炭素同素体材料と、を含む、導電性コーティング材料であって、
前記スルホン酸は、ナフチルスルホン酸、アントラセニルスルホン酸、ピレニルスルホン酸、又はこれらの混合物を含み、
前記少なくとも１種類のポリマーは、ポリアニリン、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（スチレンスルホネート）、及びこれらの混合物からなる群より選択される第１ポリマーを含み、
前記少なくとも１種類のポリマーは、ポリビニルブチラール、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、これらの混合物、及びこれらの塩からなる群より選択される第２ポリマーをさらに含む、導電性コーティング材料。
【請求項8】
前記炭素同素体材料は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、又はこれらの組み合わせを含む、請求項７に記載の導電性コーティング材料。
【請求項9】
前記導電性コーティング材料のオーム／平方値は、前記炭素同素体材料のオーム／平方値より約１．２倍から約２０倍大きい、請求項７又は８に記載の導電性コーティング材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の態様は、導電性材料とその製造及び利用方法を含む。
【背景技術】
【0002】
航空機などの移動中の輸送体の表面には、静電荷が蓄積する。例えば、航空機のノーズの後方には、１つ以上のレーダーが配置されている。ノーズには、プレシピテーションスタチック（precipitation static）（Ｐスタチック：P-static）と呼ばれる、ある種の静電気が蓄積しうる。
【0003】
航空機部品の表面を保護するために、航空機部品に表面塗膜が塗布されることがある。しかしながら、航空機の機体部品の従来の表面塗膜は、通常、高導電性ではなく、その抵抗率は数百キロΩ～数十メガΩであった。したがって、従来の航空機の表面塗膜は、航空機の表面（や他の部品）上に電荷の蓄積を引き起こすことがあった。従来の塗膜は、蓄積電荷を放散できないことに加えて、理想的な特性を持っていないこともある。例えば、従来の表面塗膜の耐久性パラメーターに関する性能、例えば、雨による侵食、紫外光耐性、高温耐性、不十分な可撓性、低温耐性、砂や雹による損傷への耐性に関する性能は、過酷な条件にさらされる、航空機などの輸送体表面上のものとしては、理想的な「耐空性」を有しているとは言い難い。また、戦闘ジェット機のキャノピー（canopy）や、民間航空機もしくは戦闘ジェット機の風防ガラスや窓の塗膜の場合、これらの塗膜は、当該表面を介する可視性を高めるために、実質的に透明でなければならない。
【0004】
また、従来の表面塗膜を他の化学物質と混合して、塗膜の１つ以上の所望の物理特性を向上させる場合に、この塗膜は、しばしばこの他の化学物質と相性がよくなく、塗膜に添加された他の化学物質の望ましい物理特性を阻害するものであった。従来の表面塗膜はまた、下層の表面／塗膜と親和性が悪い場合が多く、塗膜－塗膜界面で接着性の低下を引き起こしていた。
【0005】
また、寒冷な気象条件は、機体表面上での氷の成長を促進する。氷を除去するために、しばしば、大量の化学物質が融解のため氷に吹き付けられる。大量の化学物質は、輸送体のユーザーにとってコスト的な重荷となる。
【0006】
導電性かつ耐空性を有する材料、及び、これらの材料を製造し使用する方法が、当業界で必要とされている。
【発明の概要】
【0007】
少なくとも一態様において、導電性の炭素同素体材料を形成する方法は、ポリマーとスルホン酸とを含む第１材料を炭素同素体材料に塗布して第２材料を形成することを含む。本方法は、前記第２材料を硬化させることを含む。
【0008】
少なくとも一態様において、輸送体部品の表面を加熱する方法は、炭素同素体材料、ポリマー、及びスルホン酸を含む材料に電圧を印加することを含む。前記材料は、輸送体部品の表面に設けられている。
【0009】
少なくとも一態様において、導電性材料は、少なくとも１種類のポリマーと、少なくとも１種類のスルホン酸と、炭素同素体材料と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0010】
上述の本開示の特徴が詳細に理解できるように、上に簡単に要約した本開示のより具体的な説明を、態様を参照しながら行う。なお、そのうちのいくつかは添付図面に図示する。しかしながら、添付図面は本開示の典型的な態様を示すのみであって、その範囲を制限するものと考えるべきではない。本開示には、同様に効果的な他の態様が存在しうるからである。
【0011】
【図1】本開示のいくつかの態様における抵抗値測定のための可能な電極配列を示す。
【図2】本開示のいくつかの態様におけるファンデルパウ測定チップの一例を示す。
【図3】本開示のいくつかの態様におけるカーボンナノチューブ材料の電流／電圧曲線を示す。
【図4】本開示のいくつかの態様における可視近赤外域でのＰＡＮＩ材料の吸収を示す。
【図5】本開示のいくつかの態様におけるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ材料の抵抗値／厚みを示す。
【図6A】本開示のいくつかの態様におけるＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０％）の抵抗値／材料厚みを示す。
【図6B】本開示のいくつかの態様におけるＩＰＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０重量％）の抵抗値／材料厚みを示す。
【図7】本開示のいくつかの態様における未処理ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ材料のインピーダンス／周波数としてプロットしたインピーダンススペクトルのボードプロットを示す。
【図8】本開示のいくつかの態様における櫛型電極に塗布されて洗浄剤で処理されたＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ材料の相対的な導電率を示す棒グラフである。
【図9】本開示のいくつかの態様におけるトルエンから流延されたＰＡＮＩＰＯＬ材料の抵抗値（ｋΩ）／アニーリング温度を示す。
【図10】本開示のいくつかの態様におけるいろいろな洗浄剤で処理されたエポキシ塗膜中のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡの抵抗率／エポキシ中の％ＰＡＮＩを示す。
【図11】本開示のいくつかの態様における、材料中に異なる量のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ材料の抵抗率を示す。
【図12】本開示のいくつかの態様におけるスピン速度／材料厚みを示す。
【図13】本開示のいくつかの態様における、基材上に塗布直後のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡフィルムの導電率／厚みを示す。
【発明を実施するための形態】
【0012】
理解を容易にするため、可能な場合は、これらの図中で共通する同一の部品を示すのに同一の引用番号を使用した。一態様における要素や特徴は、特に言及しなくても、他の態様に有益に編入されるものである。
【0013】
本開示の材料は、ポリマー、炭素同素体材料、及びスルホン酸からなる。少なくとも一態様において、本開示の材料は、第２ポリマーを含む。
【0014】
本開示は、使用中に静電気が帯電する部品に有用な静電除去材料などの導電性材料に関する。一般に、導電性材料は、その他の理想的な耐空性に加えて、高い導電性を有している。少なくとも一態様において、導電性材料は、炭素同素体材料、第１ポリマー、及びスルホン酸（例えば、ＤＮＮＳＡ）からなる。第１ポリマー及び／又はスルホン酸は、炭素同素体材料上に（例えば、層として）塗布してもよいし、及び／又は炭素同素体材料の中に配置してもよい（例えば、炭素同素体材料の空隙中に存在）。炭素同素体材料は、多層のカーボンナノチューブを含み、例えば単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）及び／又は二層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）、グラフェン、ポリカーボネート、フラーレン
、及び／又はこれらの混合物を含む。本開示の炭素同素体材料は、材料の電気的、機械的、及び／又は熱的特性の追加的な制御を可能とする。少なくとも一態様において、炭素同素体材料は、織布（規則性）又は不織布（非規則性）からなる導電性で多孔性の有機物及び／又は無機物のシートである。少なくとも一態様において、炭素同素体材料が、金属でコートされた炭素同素体材料であり、例えば金属でコートされたカーボンナノチューブである。金属には、ニッケル及び／又は銅が含まれる。
、及び／又はこれらの混合物を含む。本開示の炭素同素体材料は、材料の電気的、機械的、及び／又は熱的特性の追加的な制御を可能とする。少なくとも一態様において、炭素同素体材料は、織布（規則性）又は不織布（非規則性）からなる導電性で多孔性の有機物及び／又は無機物のシートである。少なくとも一態様において、炭素同素体材料が、金属でコートされた炭素同素体材料であり、例えば金属でコートされたカーボンナノチューブである。金属には、ニッケル及び／又は銅が含まれる。
【0015】
少なくとも一態様において、前記炭素同素体材料は、炭素同素体材料のシートである。このシート材料は、材料の柔軟性と引張強度を改善する。シート材料は、複数のシート材料を含む多層物であってもよい。例えば、１つ以上のグラフェン層を塗布し、次いで導電性ポリマーを１種類以上とスルホン酸とをグラフェン層の上に塗布し、及び／又はグラフェン層の間に含侵させる。
【0016】
少なくとも一態様において、本開示の材料はさらに繊維材料を含む。繊維材料には、グラファイト、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン、アラミドポリマー、ポリエチレン、又はこれらの混合物が含まれる。例えば、ガラス繊維ベールは、カーボンナノチューブ塗膜を含み、この塗膜のそれぞれが１種類以上の導電性ポリマーと１種類以上のスルホン酸を含む。前記繊維材料は織布又は不織布である。不織布繊維には、例えば、ガラス繊維、ガラス繊維クロス、炭素繊維、及び／又はこれらの混合物が含まれる。織布材料及び／又は不織布材料は、本開示の材料の電気的及び機械的特性をさらに調整することを可能とする。
【0017】
少なくとも一態様において、炭素同素体材料を含む材料は、炭素同素体材料単独及び／又は炭素同素体材料を含まない材料の導電率値（例えば、オーム／平方）の約１．２倍～約２０倍の大きな導電率値（オーム／平方）、例えば約１．５倍～約１０倍、例えば約２倍～約５倍、例えば約２倍、約３倍、約４倍、約５倍大きな導電率値を持つ。少なくとも一態様において、炭素同素体材料を含む材料は、炭素同素体材料単独及び／又は炭素同素体材料を含まない材料の機械強度値（例えば、引張強度：ＭＰａ）の約１．２倍～約２０倍の大きな機械強度値、例えば約１．５倍～約１０倍、例えば約２倍～約５倍、例えば約２倍、約３倍、約４倍、約５倍大きな機械強度値を持つ。少なくとも一態様において、炭素同素体材料を含む材料は、炭素同素体材料単独及び／又は炭素同素体材料を含まない材料の熱伝導値の約１．２倍～約２０倍の大きな熱伝導値、例えば約１．５倍～約１０倍、例えば約２倍～約５倍、例えば約２倍、約３倍、約４倍、約５倍大きな熱伝導値をもつ。少なくとも一態様において、材料は、約２０重量％～約８０重量％の炭素同素体材料を含み、例えば約４０重量％～約６０重量％、例えば約４０重量％、約４５重量％、約５０重量％、約５５重量％、約６０重量％の炭素同素体材料を含む。少なくとも一態様において、材料は、約１０重量％～約２５重量％の炭素同素体材料を含み、例えば１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％の炭素同素体材料を含む。
【0018】
少なくとも一態様において、第１ポリマーは、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＳＳ）、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、エポキシ、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリスルフィド、これらの混合物、又はこれらの塩である。ポリアニリンは、材料の約０．１重量％～約２５重量％を構成することができる。少なくとも一態様において、材料は、約２０重量％～約８０重量％、例えば約４０重量％～約６０重量％、例えば約４０重量％、約４５重量％、約５０重量％、約５５重量％、約６０重量％を含む。第１ポリマーは、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）とポリ（スチレンスルホネート）の混合物であってよく、この混合物は、材料の約１重量％～約５０重量％であってよく、例えば約１０重量％～約２５重量％、例えば、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％であってよい。
【0019】
少なくとも一態様において、導電性材料は、炭素同素体材料、第１ポリマー、第２ポリマー、及びスルホン酸からなる。炭素同素体材料と第１ポリマーは、すでに上述した。第２ポリマーは、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、エポキシ、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリスルフィド、これらの混合物、又はこれらの塩である。
【0020】
炭素同素体材料、第１ポリマー、及び／又は第２ポリマーは、無置換であっても、一置換又は多置換（例えば、二置換、三置換、又は四置換）であってもよく、その置換基の例はそれぞれアルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、ハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）から選択される。本開示において、「無置換体」とは、置換基を持つことが可能である分子で、各位置に水素原子を持っている分子である。本開示において、「置換体」は、炭素原子又は窒素原子に結合した水素以外の置換基を持つ分子である。少なくとも一態様において、材料は、約２０重量％～約８０重量％の第２ポリマー、例えば約４０重量％～約６０重量％、例えば約４０重量％、約４５重量％、約５０重量％、約５５重量％、約６０重量％の第２ポリマーを含む。第２ポリマーは、ポリウレタンであってもポリビニルブチラールであってもよい。ポリビニルブチラールは、材料の約１０重量％～約４０重量％、例えば約１０重量％～約２５重量％、例えば１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％を構成することができる。
【0021】
スルホン酸は、本開示の導電性材料の抵抗率を低下させる。
【0022】
スルホン酸は、次式１のナフチルスルホン酸であってもよい。
【化1】
【0023】
式１のベンゼン環はそれぞれ、無置換であっても、必要なら、Ｒ1又はＲ2で一置換、二置換、三置換又は四置換されていてもよい。Ｒ1は、独立して、アルキル（例えば、Ｃ１
－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、ハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）から選ばれ、Ｒ2は、独立して、アルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリー
ル、アミノ、ニトロ、ハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）から選ばれる。Ｃ１－Ｃ２０アルキルで置換されたナフチルスルホン酸には、ジノニルナフチルスルホン酸、メチルナフチルスルホン酸、エチルナフチルスルホン酸、プロピルナフチルスルホン酸、ブチルナフチルスルホン酸、ペンチルナフチルスルホン酸、ヘキシルナフチルスルホン酸、ヘプチルナフチルスルホン酸、オクチルナフチルスルホン酸、ノニルナフチルスルホン酸、デシルナフチルスルホン酸、ジメチルナフチルスルホン酸、ジエチルナフチルスルホン酸、ジプロピルナフチルスルホン酸、ジブチルナフチルスルホン酸、ジペンチルナフチルスルホン酸、ジヘキシルナフチルスルホン酸、ジヘプチルナフチルスルホン酸、ジオクチルナフチルスルホン酸、ジデシルナフチルスルホン酸が含まれる。
－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、ハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）から選ばれ、Ｒ2は、独立して、アルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリー
ル、アミノ、ニトロ、ハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）から選ばれる。Ｃ１－Ｃ２０アルキルで置換されたナフチルスルホン酸には、ジノニルナフチルスルホン酸、メチルナフチルスルホン酸、エチルナフチルスルホン酸、プロピルナフチルスルホン酸、ブチルナフチルスルホン酸、ペンチルナフチルスルホン酸、ヘキシルナフチルスルホン酸、ヘプチルナフチルスルホン酸、オクチルナフチルスルホン酸、ノニルナフチルスルホン酸、デシルナフチルスルホン酸、ジメチルナフチルスルホン酸、ジエチルナフチルスルホン酸、ジプロピルナフチルスルホン酸、ジブチルナフチルスルホン酸、ジペンチルナフチルスルホン酸、ジヘキシルナフチルスルホン酸、ジヘプチルナフチルスルホン酸、ジオクチルナフチルスルホン酸、ジデシルナフチルスルホン酸が含まれる。
【化1a】
【化1b】
【化1c】
【化1d】
【化1e】
【化1f】
【化1g】
【化1h】
【化1i】
【化1j】
【化1k】
【化1l】
【化1m】
【化1n】
【化1o】
【化1p】
【化1q】
【化1r】
【化1s】
【化1t】
【0024】
導電性材料は、ナフチルスルホン酸を約１重量％～約５０重量％の量、例えば約３重量％～約２５重量％、例えば約１０重量％～約１５重量％、例えば５重量％、１０重量％、１５重量％の量で含むことができる。他のスルホン酸には、フェニルスルホン酸、アントラセニルスルホン酸、ピレニルスルホン酸が含まれ、これらはそれぞれ、無置換であっても、一置換又は多置換であってもよく、その置換基の例はそれぞれ、独立してアルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、又はハロ－（－Ｆ，－Ｃｌ，－Ｂｒ，－Ｉ）である。
【0025】
少なくとも一態様において、基材は、部品、例えば輸送体部品（vehicle component）
であってよく、本開示の１つ以上の材料がこの部品に塗布される。基材に（例えば、層として）塗布される材料の厚みは、約０．１μｍ～約１００μｍであり、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約ｌμｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍである。少なくとも一態様では、材料の抵抗値が、約１ｅ＋４Ω／□～約１ｅ＋８Ω／□あり、例えば約１ｅ＋４Ω／□、約１ｅ＋５Ω／□、約１ｅ＋６Ω／□、約１ｅ＋７Ω／□、約１ｅ＋８Ω／□である。導電率（これは抵抗率の逆数である）は、静電気放電を可能にする。
であってよく、本開示の１つ以上の材料がこの部品に塗布される。基材に（例えば、層として）塗布される材料の厚みは、約０．１μｍ～約１００μｍであり、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約ｌμｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍである。少なくとも一態様では、材料の抵抗値が、約１ｅ＋４Ω／□～約１ｅ＋８Ω／□あり、例えば約１ｅ＋４Ω／□、約１ｅ＋５Ω／□、約１ｅ＋６Ω／□、約１ｅ＋７Ω／□、約１ｅ＋８Ω／□である。導電率（これは抵抗率の逆数である）は、静電気放電を可能にする。
【0026】
輸送体（vehicle）は、任意の適当な交通輸送機器であってよい。輸送体には、航空機
、自動車、船舶、オートバイ、衛星、ロケット、ミサイルなどが含まれ、したがって、有人及び無人の航空機、有人及び無人の宇宙船、有人及び無人の地上輸送体、有人及び無人の非地上輸送体、さらには、有人及び無人の水上又は水中輸送体、物体、構造体を含む。
、自動車、船舶、オートバイ、衛星、ロケット、ミサイルなどが含まれ、したがって、有人及び無人の航空機、有人及び無人の宇宙船、有人及び無人の地上輸送体、有人及び無人の非地上輸送体、さらには、有人及び無人の水上又は水中輸送体、物体、構造体を含む。
【0027】
輸送体部品は、当該輸送体部品の１つ以上の表面上に設けられた本開示の材料を１つ以上含む。上述したように、材料は、炭素同素体材料、第１ポリマー、及びスルホン酸を含む。また、上述したように、炭素同素体材料、第１ポリマー、第２ポリマー及びスルホン酸を含む材料もある。炭素同素体材料、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーは、導電性である。輸送体部品は、輸送体における任意の部品を含み、例えば、航空機や自動車など
のパネル又はジョイント（joint）といった構造部品がある。輸送体部品は、航空機のノ
ーズ、燃料タンク、テールコーン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機の複合構造体、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又は、その他の内部部品を構成する。
のパネル又はジョイント（joint）といった構造部品がある。輸送体部品は、航空機のノ
ーズ、燃料タンク、テールコーン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機の複合構造体、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又は、その他の内部部品を構成する。
【0028】
導電性材料は、溶媒中における固体含量が約０．１重量％～約３０重量％の第１ポリマー、ポリオール、イソシアネート、炭素同素体材料、スルホン酸の１つ以上の反応生成物を含む。第１ポリマーは、上述の通りである。少なくとも一態様において、ポリマーは溶媒中に百分率固体含量として約０．１重量％～約３０重量％、例えば約１重量％～約１５重量％で存在し、例えば、約１重量％、約２重量％、約３重量％、約４重量％、約５重量％、約６重量％、約７重量％、約８重量％、約９重量％、約１０重量％、約１１重量％、約１２重量％、約１３重量％、約１４重量％、約１５重量％で存在する。溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、又はこれらの混合物を含む。スルホン酸はナフチルスルホン酸を含む。
【0029】
後述する方法において、第１ポリマー及び第２ポリマーは、上述の通りである。
【0030】
少なくとも一態様において、導電性材料の形成方法は、カーボンナノチューブ、グラフェン、ポリカーボネート及び／又はフラーレンなどの炭素同素体材料を基材上に塗布することと、次いで硬化させてシート材料を形成することを含む。本方法はさらに、このシート材料に第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを塗布して、基材上に設けられた第１材料を形成することを含む。基材は、輸送体部品であってもよく、第１材料は、塗布及び／又は硬化後の厚みが約０．１μｍ～約１０μｍとなる層を構成してもよく、この厚みは、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍでもよい。本方法は、第１材料を硬化することを含む。本方法は、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを炭素同素体材料の上に塗布する前に、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを溶媒に溶解することを含んでいてもよい。少なくとも一態様において、前記炭素同素体材料はシート材料である。溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、又はこれらの混合物を含む。塗布方法には、ドロップキャスティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、スロットダイコーティング、フローコーティング及び／又はインクジェット印刷が含まれる。炭素同素体材料の長さ（導電率に関連する）と炭素同素体材料の面密度（aerial density）と炭素同素体材料の重量密度に影響が出ないようにして塗布条件を調整してもよい（例えば、塗布の厚み及び／又は分散をより小さくする）。
【0031】
少なくとも一態様において、導電性材料の形成方法は、第１ポリマーを炭素同素体材料の上に塗布して、基材上に設けられた第１材料を形成することを含む。少なくとも一態様において、炭素同素体材料はシート材料である。基材は、輸送体部品であってもよく、第１材料は、塗布後の厚みが約０．１μｍ～約１０μｍであってよく、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍであってよい。本方法は、第１材料を硬化することを含む。本方法は、第１ポリマーを炭素同素体材料の上に塗布する前に、第１ポリマーを溶媒に溶解することを含んでいてもよい。溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、又はこれらの混合物を含む。塗布方法には、ドロップキャスティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、スロットダイコーティング、フローコーティング及び／又はインクジェット印刷が含まれる。
【0032】
少なくとも一態様において、導電性材料の形成方法は、基材上に設けられた炭素同素体
材料の上に、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを塗布して、基材上に設けられた第１材料を形成することを含む。少なくとも一態様において、炭素同素体材料はシート材料である。基材は、輸送体部品であってもよく、第１材料は、塗布及び／又は硬化後の厚みが約０．１μｍ～約１０μｍとなる層を構成してもよく、この厚みは、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍでもよい。本方法は、第１材料を硬化することを含んでいてもよい。本方法は、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを炭素同素体材料の上に塗布する前に、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを溶媒に溶解することを含んでいてもよい。溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、又はこれらの混合物を含む。塗布方法には、ドロップキャスティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、スロットダイコーティング、フローコーティング及び／又はインクジェット印刷が含まれる。本方法は、さらにカーボンナノチューブ、グラフェン、ポリカーボネート及び／又はフラーレンなどの炭素同素体材料を第１材料の上に塗布することと、次いで硬化させて炭素同素体材料を有する第２材料を形成することを含む。塗布用の炭素同素体材料の長さ（導電率に関連する）と塗布用の炭素同素体材料の面密度と塗布用の炭素同素体材料の重量密度に影響が出ないようにして、塗布条件を調整してもよい（例えば、塗布の厚み及び／又は分散をより小さくする）。このように、材料の電気特性は、材料の含有物により、例えばポリマーやスルホン酸、溶媒などの量と種類によりコントロールできる。
材料の上に、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを塗布して、基材上に設けられた第１材料を形成することを含む。少なくとも一態様において、炭素同素体材料はシート材料である。基材は、輸送体部品であってもよく、第１材料は、塗布及び／又は硬化後の厚みが約０．１μｍ～約１０μｍとなる層を構成してもよく、この厚みは、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍでもよい。本方法は、第１材料を硬化することを含んでいてもよい。本方法は、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを炭素同素体材料の上に塗布する前に、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを溶媒に溶解することを含んでいてもよい。溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、又はこれらの混合物を含む。塗布方法には、ドロップキャスティング、ディップコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、スロットダイコーティング、フローコーティング及び／又はインクジェット印刷が含まれる。本方法は、さらにカーボンナノチューブ、グラフェン、ポリカーボネート及び／又はフラーレンなどの炭素同素体材料を第１材料の上に塗布することと、次いで硬化させて炭素同素体材料を有する第２材料を形成することを含む。塗布用の炭素同素体材料の長さ（導電率に関連する）と塗布用の炭素同素体材料の面密度と塗布用の炭素同素体材料の重量密度に影響が出ないようにして、塗布条件を調整してもよい（例えば、塗布の厚み及び／又は分散をより小さくする）。このように、材料の電気特性は、材料の含有物により、例えばポリマーやスルホン酸、溶媒などの量と種類によりコントロールできる。
【0033】
少なくとも一態様において、導電性材料の形成方法は、第１ポリマーと第２ポリマーを混合して第１材料を形成することを含む。本方法は、基材上に設けられた炭素同素体材料の上に第１材料を塗布して、基材上に設けられた第２材料を形成することを含む。少なくとも一態様において、炭素同素体材料はシート材料である。基材は、輸送体部品であってもよく、第２材料は、塗布後の厚みが約０．１μｍ～約１０μｍであってもよく、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍであってもよい。本方法は、第２材料を硬化することを含む。本方法は、第１ポリマーを第２ポリマーと混合する前に、第１ポリマーを溶媒に溶解することを含む。溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、又はこれらの混合物を含む。
【0034】
少なくとも一態様において、導電性材料の形成方法は、炭素同素体材料、第１ポリマー及び第２ポリマーを混合して第１材料を形成することを含む。本方法は、第１材料を基材上に塗布して、基材上に設けられた第１材料を形成することと、次いで硬化させて炭素同素体材料を有する第２材料を形成することを含む。少なくとも一態様において、前記炭素同素体材料はシート材料である。基材は、輸送体部品であってもよく、第１材料及び／又は第２材料は、塗布後の厚みが約０．１μｍ～約１０μｍであってもよく、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍ、例えば約０．１μｍ、約１μｍ、約２μｍ、約３μｍ、約４μｍ、約５μｍ、約６μｍ、約７μｍ、約８μｍ、約９μｍ、約１０μｍであってもよい。本方法は、炭素同素体材料、第１ポリマー及び第２ポリマーを相互に混合する前に、第１ポリマー及び／又は第２ポリマーを溶媒に溶解させることを含んでいてもよい。この溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、又はこれらの混合物を含む。
【0035】
本開示の方法は、第１材料及び／又は第２材料を洗浄剤で洗浄することを含んでいてもよい。洗浄剤は、イソプロピルアルコール、パラトルエンスルホン酸、アセトン、メタノール、これらの水和物、これらの溶媒和物、又はこれらの混合物を含む。洗浄は、第１材料及び／又は第２材料の表面に洗浄剤を約１秒～約１０分間、例えば約１分から５分間、吹き付けることを含んでいてもよい。洗浄は、材料の表面に、洗浄剤を約１ｍＬ～約２５
ｋＬの量、例えば約１Ｌ～約１００Ｌ、例えば約１Ｌ～約５Ｌ、例えば１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌ、５Ｌの量だけ吹き付けることを含んでいてもよい。洗浄は、第１材料及び／又は第２材料を第２の洗浄剤で、すなわちイソプロピルアルコール、パラトルエンスルホン酸、アセトン、メタノール、これらの水和物、これらの溶媒和物、又はこれらの混合物で洗浄することを含んでいてもよい。少なくとも一態様において、洗浄剤はパラトルエンスルホン酸であり、ブトキシエタノール中１重量％のパラトルエンスルホン酸混合物である。少なくとも一態様において、洗浄は、第１材料及び／又は第２材料を洗浄剤中に約１秒～約１分の間浸漬することを含む。
ｋＬの量、例えば約１Ｌ～約１００Ｌ、例えば約１Ｌ～約５Ｌ、例えば１Ｌ、２Ｌ、３Ｌ、４Ｌ、５Ｌの量だけ吹き付けることを含んでいてもよい。洗浄は、第１材料及び／又は第２材料を第２の洗浄剤で、すなわちイソプロピルアルコール、パラトルエンスルホン酸、アセトン、メタノール、これらの水和物、これらの溶媒和物、又はこれらの混合物で洗浄することを含んでいてもよい。少なくとも一態様において、洗浄剤はパラトルエンスルホン酸であり、ブトキシエタノール中１重量％のパラトルエンスルホン酸混合物である。少なくとも一態様において、洗浄は、第１材料及び／又は第２材料を洗浄剤中に約１秒～約１分の間浸漬することを含む。
【0036】
本明細書に記載の方法において、第１材料及び／又は第２材料の硬化は、材料の温度をピーク硬化温度にまで上げることと、約１秒～約４８時間の間、例えば約１時間～約１０時間の間、ピーク硬化温度に維持することを含んでいてもよい。ピーク硬化温度は、略室温～約２００℃であってよく、例えば約５０℃～約９０℃、例えば５０℃、６０℃、７０℃、８０℃、９０℃であってよい。
【0037】
本明細書に記載の方法では、第１材料及び／又は第２材料の基材上への塗布は、輸送体部品などの基材の表面に第１材料を、約１００ｒｐｍ～約４，０００ｒｐｍの速度、例えば約５００ｒｐｍ～約２，０００ｒｐｍの速度、例えば約５００ｒｐｍ、約１，０００ｒｐｍ、約１，５００ｒｐｍ、約２，０００ｒｐｍの速度でスピンコーティングすることにより実施してもよい。
【0038】
少なくとも一態様において、輸送体部品の表面を加熱する方法は、輸送体部品上に設けられた本開示の材料の表面に電圧を印加することを含む。前記材料は、炭素同素体材料及び第１ポリマーを含む。少なくとも一態様において、炭素同素体材料はシート材料である。材料は、第２ポリマー及び／又はスルホン酸をさらに含む。材料の表面に電圧を印加すると、輸送体部品の表面に付着した固相の水（氷）が少なくとも部分的に溶融する。電圧は、約１０ヘルツ～約２０００ヘルツの交流（ＡＣ）電圧であってよく、例えば約５００ヘルツ～約１，０００ヘルツ、例えば５００ヘルツ、６００ヘルツ、７００ヘルツ、８００ヘルツ、９００ヘルツの交流電圧であってよい。電圧は、約１０ボルト～約２０００ボルトの交流（ＡＣ）電圧であってよく、例えば約１００ボルト～約５００ボルト、例えば約１００ボルト、約２００ボルト、約３００ボルト、約４００ボルト、約５００ボルトの電圧であってよい。
【0039】
輸送体部品は、ノーズ、燃料タンク、テールコーン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機複合構造材、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又は、その他の内部部品を含む。第１ポリマーは、ポリアニリン、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（スチレンスルホネート）、又はこれらの混合物を含み、第２ポリマーは、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、エポキシ、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリスルフィド、及びこれらの混合物を含む。炭素同素体材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、ポリカーボネート、フラーレン、及びこれらの混合物を含む。スルホン酸は、ナフチルスルホン酸、アントラセニルスルホン酸、及び／又はピレニルスルホン酸を含み、これらはそれぞれ、無置換であっても、一置換又は多置換であってもよく、その置換基の例はそれぞれ、独立してアルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）とアリール、アミノ、ニトロ、又はハロ－（－Ｆ，－Ｃｌ，－Ｂｒ，－Ｉ）である。
【0040】
本開示の材料は、例えば輸送体部品の表面などの基材上に、いずれか適当な堆積法で、例えばドロップキャスティング、浸漬、吹き付け、ブラシコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング、ドクターブレードコーティングで、あるいはこれらを併用して塗布してもよい。本開示の材料は、輸送体部品の１つ以上の表面上に、例えば、航空機
部品の内表面（例えば、内部空洞）、外表面、又はその両方に塗布できる。
部品の内表面（例えば、内部空洞）、外表面、又はその両方に塗布できる。
【0041】
少なくとも一態様において、本開示の材料は、炭素同素体材料と第１ポリマーとスルホン酸からなる導電性材料であってもよい。本開示の材料は、さらに第２ポリマーを含んでもよい。炭素同素体材料は、多層のカーボンナノチューブを含み、例えば単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）及び／又は二層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）、グラフェン、ポリカーボネート、フラーレンを含む。第１ポリマーは、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＳＳ）、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、アクリレート、エポキシ、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂、フェノキシ樹脂などの樹脂、ポリスルフィドなどの封止材、及びこれらの混合物を含む。第２ポリマーは、ポリアニリン（ＰＡＮＩ）、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリ（スチレンスルホネート）（ＰＳＳ）、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、アクリレート、エポキシ、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂、フェノキシ樹脂などの樹脂、ポリスルフィドなどの封止材、及びこれらの混合物を含む。エポキシには、部分硬化エポキシと特定種のエポキシ、触媒を含む二成分系エポキシ樹脂（例えば、ヘンケル社（Henkel Corporation）（ベイポイント、カリフォルニア:Bay Point, California）から入手可能なＨＹＳＯＬ（登録商標）ＥＡ９５６エポキシ樹脂）、樹脂と硬化剤の両方を含む二液体システム（例えば、ストルアス社（Struers A/S）（バ
レルプ、デンマーク: Ballerup, Denmark）から入手可能なＥＰＯＦＩＸ樹脂）、アミノ
フェノールのトリグリシジルエーテル（例えば、ハンツマンアドバンスドマテリアルズ（Huntsman Advanced Materials）（モンテー、スイス: Monthey, Switzerland）のアラル
ダイト（Araldite）ＭＹ０５００又はＭＹ０５１０））、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’－テトラグリシジル－ｍ－キシレンジアミンなどの四官能のエポキシ（例えば、ハンツマンアドバンスドマテリアルズ（モンテー、スイス）のアラルダイトＭＹ０７２０又はＭＹ０７２１）、及びこれらの混合物が含まれる。エポキシにはまた、ビスフェノール－Ａ（ビス－Ａ）又はビスフェノール－Ｆ（ビス－Ｆ）などの二官能性エポキシ系のエポキシが含まれる。ビス－Ａエポキシ樹脂は、アラルダイトＧＹ６０１０（ハンツマンアドバンスドマテリアルズ）又はＤＥＲ３３１（ダウ・ケミカル・カンパニー（Dow Chemical Company）（ミッドランド、ミシガン：Midland, Michigan）から入手可能）として市販されている。ビス
－Ｆエポキシ樹脂は、アラルダイトＧＹ２８１とＧＹ２８５（ハンツマンアドバンスドマテリアルズ）として市販されている。エポキシは耐性が高いので、例えば、航空機外側の熱硬化性樹脂として適当である。
レルプ、デンマーク: Ballerup, Denmark）から入手可能なＥＰＯＦＩＸ樹脂）、アミノ
フェノールのトリグリシジルエーテル（例えば、ハンツマンアドバンスドマテリアルズ（Huntsman Advanced Materials）（モンテー、スイス: Monthey, Switzerland）のアラル
ダイト（Araldite）ＭＹ０５００又はＭＹ０５１０））、Ｎ、Ｎ、Ｎ’、Ｎ’－テトラグリシジル－ｍ－キシレンジアミンなどの四官能のエポキシ（例えば、ハンツマンアドバンスドマテリアルズ（モンテー、スイス）のアラルダイトＭＹ０７２０又はＭＹ０７２１）、及びこれらの混合物が含まれる。エポキシにはまた、ビスフェノール－Ａ（ビス－Ａ）又はビスフェノール－Ｆ（ビス－Ｆ）などの二官能性エポキシ系のエポキシが含まれる。ビス－Ａエポキシ樹脂は、アラルダイトＧＹ６０１０（ハンツマンアドバンスドマテリアルズ）又はＤＥＲ３３１（ダウ・ケミカル・カンパニー（Dow Chemical Company）（ミッドランド、ミシガン：Midland, Michigan）から入手可能）として市販されている。ビス
－Ｆエポキシ樹脂は、アラルダイトＧＹ２８１とＧＹ２８５（ハンツマンアドバンスドマテリアルズ）として市販されている。エポキシは耐性が高いので、例えば、航空機外側の熱硬化性樹脂として適当である。
【0042】
ポリアニリンには、例えば、式２：
（式中、ｘは正の整数、例えば約１０～約１０，０００の整数）のポリアニリン、ロイコエメラルジン、エメラルジン、（ペル）ニグラニリン、これらの混合物、これらの塩類、及びこれらの塩基が含まれる。ポリアニリンは、無置換、一置換又は多置換（例えば、二置換、三置換、又は四置換）であり、その置換基の例は、それぞれ独立してアルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、又はハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）である。
【化2】
【0043】
ポリ（エチレンジオキシチオフェン）には、例えば、式３：
（式中、ｘは正の整数、例えば約１０～約１０，０００の整数）のポリ（エチレンジオキシチオフェン）、及び／又はこれらの塩類が含まれる。ポリ（エチレンジオキシチオフェン）は、無置換、一置換又は多置換（例えば、二置換、三置換又は四置換）であり、その置換基の例は、それぞれアルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、ハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）から選ばれる。
【化3】
【0044】
ポリ（スチレンスルホネート）には、例えば、式４：
（式中、ｘは正の整数、例えば約１０～約１０，０００の整数）のポリ（スチレンスルホネート）、及び／又はこれらの塩が含まれる。ポリ（スチレンスルホネート）は、無置換、一置換又は多置換（例えば、二置換、三置換又は四置換）を含み、その置換基の例は、それぞれアルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）とアリール、アミノ、ニトロ、ハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）から選ばれる。
【化4】
【0045】
アクリレートには、例えば、式５：
（式中、ｘは正の整数、例えば約１０～約１０，０００の整数）のポリアクリレート、及び／又はこれらの塩が含まれる。Ｒ1とＲ2は、独立してＣ１－Ｃ２０アルキル又はＣ１－Ｃ２０ヒドロキシアルキルである。少なくとも一態様において、Ｒ2はメチルである。ア
クリレートには、ヒドロキシアルキルポリアクリレート、ヒドロキシアルキルポリメタクリレート、アルキルポリアクリレート、及びアルキルポリメタクリレートが含まれる。適
当なヒドロキシアルキルポリアクリレート又はヒドロキシアルキルポリメタクリレートの例には、ポリ（２－ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシ－１－メチルエチルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（３－ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシブチルアクリレート）、ポリ（４－ヒドロキシブチルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシ－１－メチルエチルメタクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシプロピルメタクリレート）、ポリ（３－ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシブチルメタクリレート）、ポリ（４－ヒドロキシブチルメタクリレート）等や、エチレングリコールとプロピレングリコールのアクリル酸又はメタクリル酸エステル（例えば、ポリ（ジエチレングリコールアクリレート））などが挙げられる。不飽和酸、例えばマレイン酸やフマル酸、イタコン酸などのヒドロキシ含有エステル及び／又はアミドも有用である。少なくとも一態様において、ヒドロキシ－アクリル系ポリマーは、総アクリレート重量に対して５％～３５％（重量換算）のモノエチレン性不飽和ヒドロキシ含有モノマーを含み、特定の実施態様では、１０％～２５％（重量換算）のモノエチレン性不飽和ヒドロキシ含有モノマーを含む。アルキルポリアクリレートとポリメタクリレートには、ポリ（アクリル酸メチル）、ポリ（エチルアクリレート）、ポリ（プロピルアクリレート）、ポリ（イソプロピルアクリレート）、ポリ（ブチルアクリレート）、ポリ（イソブチルアクリレート）、ポリ（ヘキシルアクリレート）、ポリ（２－エチルヘキシルアクリレート）、ポリ（ノニルアクリレート）、ポリ（ラウリルアクリレート）、ポリ（ステアリルアクリレート）、ポリ（シクロヘキシルアクリレート）、ポリ（イソデシルアクリレート）、ポリ（フェニルアクリレート）、ポリ（イソボルニルアクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（プロピルメタクリレート）、ポリ（イソプロピルメタクリレート）、ポリ（ブチルメタクリレート）、ポリ（イソブチルメタクリレート）、ポリ（ヘキシルメタクリレート）、ポリ（２－エチルヘキシルメタクリレート）、ポリ（ノニルメタクリレート）、ポリ（ラウリルメタクリレート）、ポリ（ステアリルメタクリレート）、ポリ（シクロヘキシルメタクリレート）、ポリ（イソデシルメタクリレート）、ポリ（フェニルメタクリレート）、及びポリ（イソボルニルメタクリレート）などが含まれる。
【化5】
クリレートには、ヒドロキシアルキルポリアクリレート、ヒドロキシアルキルポリメタクリレート、アルキルポリアクリレート、及びアルキルポリメタクリレートが含まれる。適
当なヒドロキシアルキルポリアクリレート又はヒドロキシアルキルポリメタクリレートの例には、ポリ（２－ヒドロキシエチルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシ－１－メチルエチルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（３－ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシブチルアクリレート）、ポリ（４－ヒドロキシブチルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシエチルメタクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシ－１－メチルエチルメタクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシプロピルメタクリレート）、ポリ（３－ヒドロキシプロピルアクリレート）、ポリ（２－ヒドロキシブチルメタクリレート）、ポリ（４－ヒドロキシブチルメタクリレート）等や、エチレングリコールとプロピレングリコールのアクリル酸又はメタクリル酸エステル（例えば、ポリ（ジエチレングリコールアクリレート））などが挙げられる。不飽和酸、例えばマレイン酸やフマル酸、イタコン酸などのヒドロキシ含有エステル及び／又はアミドも有用である。少なくとも一態様において、ヒドロキシ－アクリル系ポリマーは、総アクリレート重量に対して５％～３５％（重量換算）のモノエチレン性不飽和ヒドロキシ含有モノマーを含み、特定の実施態様では、１０％～２５％（重量換算）のモノエチレン性不飽和ヒドロキシ含有モノマーを含む。アルキルポリアクリレートとポリメタクリレートには、ポリ（アクリル酸メチル）、ポリ（エチルアクリレート）、ポリ（プロピルアクリレート）、ポリ（イソプロピルアクリレート）、ポリ（ブチルアクリレート）、ポリ（イソブチルアクリレート）、ポリ（ヘキシルアクリレート）、ポリ（２－エチルヘキシルアクリレート）、ポリ（ノニルアクリレート）、ポリ（ラウリルアクリレート）、ポリ（ステアリルアクリレート）、ポリ（シクロヘキシルアクリレート）、ポリ（イソデシルアクリレート）、ポリ（フェニルアクリレート）、ポリ（イソボルニルアクリレート）、ポリ（メチルメタクリレート）、ポリ（エチルメタクリレート）、ポリ（プロピルメタクリレート）、ポリ（イソプロピルメタクリレート）、ポリ（ブチルメタクリレート）、ポリ（イソブチルメタクリレート）、ポリ（ヘキシルメタクリレート）、ポリ（２－エチルヘキシルメタクリレート）、ポリ（ノニルメタクリレート）、ポリ（ラウリルメタクリレート）、ポリ（ステアリルメタクリレート）、ポリ（シクロヘキシルメタクリレート）、ポリ（イソデシルメタクリレート）、ポリ（フェニルメタクリレート）、及びポリ（イソボルニルメタクリレート）などが含まれる。
【0046】
ポリウレタンには、例えば、式６：
（式中、ｘは約１０～約１０，０００の整数）のポリウレタンが含まれる。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4、及びＲ5の例は、それぞれ独立して、水素あるいはＣ１－Ｃ２０アルキルである
。ポリウレタンには、例えば、アプテク（Aptek）２１００Ａ／Ｂとアエロジュール（Aerodur）３００２（アルゴシーインターナショナル社（Argosy International, Inc.）から入手可能）が含まれる。ポリウレタンは、無置換、一置換又は多置換（例えば、二置換、三置換又は四置換）であり、置換基の例は、それぞれ独立して、アルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、又はハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）である。
【化6】
。ポリウレタンには、例えば、アプテク（Aptek）２１００Ａ／Ｂとアエロジュール（Aerodur）３００２（アルゴシーインターナショナル社（Argosy International, Inc.）から入手可能）が含まれる。ポリウレタンは、無置換、一置換又は多置換（例えば、二置換、三置換又は四置換）であり、置換基の例は、それぞれ独立して、アルキル（例えば、Ｃ１－Ｃ２０アルキル）、アリール、アミノ、ニトロ、又はハロ－（－Ｆ、－Ｃｌ、－Ｂｒ、－Ｉ）である。
【0047】
＜ポリマー合成、特性評価と物性測定＞
本開示の材料のポリマー及び炭素同素体材料は、市販製品であっても合成品であってもよい。市販されているポリマーには、ＰＡＮＩ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリウレタン、及びエポキシがあり、例えば、ヘレウス（Heraeus）又はシグマアルドリッチ（SigmaAldric
h）から入手可能である。本開示のポリマーは、複数のモノマーを混合して混合物とし、
次いで加熱してこれらモノマーを重合して合成してもよい。１つ以上の重合触媒を混合物に添加して生成するポリマーの分子量（Ｍｎ及び／又はＭｗ）の増加を促進してもよい。「Ｍｎ」は、数平均分子量であり、「Ｍｗ」は重量平均分子量である。市販の炭素同素体材料には、カーボンナノチューブシートが含まれる。少なくとも一態様において、ポリマーは、いずれか適当な溶媒又は溶媒混合物中、例えば、ｎ－ブタノール、ｎ－ヘキサノール、ジエチルエーテル、又はこれらの混合物中で合成される。
本開示の材料のポリマー及び炭素同素体材料は、市販製品であっても合成品であってもよい。市販されているポリマーには、ＰＡＮＩ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリウレタン、及びエポキシがあり、例えば、ヘレウス（Heraeus）又はシグマアルドリッチ（SigmaAldric
h）から入手可能である。本開示のポリマーは、複数のモノマーを混合して混合物とし、
次いで加熱してこれらモノマーを重合して合成してもよい。１つ以上の重合触媒を混合物に添加して生成するポリマーの分子量（Ｍｎ及び／又はＭｗ）の増加を促進してもよい。「Ｍｎ」は、数平均分子量であり、「Ｍｗ」は重量平均分子量である。市販の炭素同素体材料には、カーボンナノチューブシートが含まれる。少なくとも一態様において、ポリマーは、いずれか適当な溶媒又は溶媒混合物中、例えば、ｎ－ブタノール、ｎ－ヘキサノール、ジエチルエーテル、又はこれらの混合物中で合成される。
【0048】
本開示の材料が、スルホン酸としてのＤＮＮＳＡを含む場合、例えば生産されるポリアニリンは、高い分子量（例えば、＞２２，０００）と適度な導電率（１０-5Ｓ／ｃｍ）を持ち、様々な溶媒に対して高い溶解度を示す。少なくとも一態様において、４級アンモニウム塩又は溶媒、例えばメタノール、アセトン、イソプロピルアルコール、パラトルエンスルホン酸、これらの塩、及びこれらの混合物で処理／洗浄することで、合成されたポリマーの材料の導電率が約５桁増加することがある。理論に縛られるものではないが、洗浄による導電率の増加は、過剰スルホン酸の除去、ポリマーの緻密化、またこの結果としての結晶化度の増加によるものである。
【0049】
＜ポリアニリンジノニルナフタレンスルホン酸塩の製造例＞
０．１モルのＤＮＮＳＡ（２－ブトキシエタノール中の５０％ｗ／ｗ溶液）を０．０６ｍｏｌのアニリンと２００ｍＬの水とに混合して、２－ブトキシエタノールを含む乳白色のエマルジョンを形成した。このエマルジョンを、５℃に冷却して機械的に攪拌し、窒素雰囲気置換した。前記混合物に約１時間かけてペルオキシ二硫酸アンモニウム（４０ｍＬの水中に０．０７４ｍｏｌ）を滴下した。この反応を約１７時間進行させた。この間に、エマルジョンが緑色の２－ブトキシエタノール相と無色の水相とに相分離した。合成の進行度は、ｐＨとＯＣＰ（開放回路電位、ｍＶ）と温度で追跡した。
０．１モルのＤＮＮＳＡ（２－ブトキシエタノール中の５０％ｗ／ｗ溶液）を０．０６ｍｏｌのアニリンと２００ｍＬの水とに混合して、２－ブトキシエタノールを含む乳白色のエマルジョンを形成した。このエマルジョンを、５℃に冷却して機械的に攪拌し、窒素雰囲気置換した。前記混合物に約１時間かけてペルオキシ二硫酸アンモニウム（４０ｍＬの水中に０．０７４ｍｏｌ）を滴下した。この反応を約１７時間進行させた。この間に、エマルジョンが緑色の２－ブトキシエタノール相と無色の水相とに相分離した。合成の進行度は、ｐＨとＯＣＰ（開放回路電位、ｍＶ）と温度で追跡した。
【0050】
得られた有機相を１００ｍＬの水で３度洗浄し、２－ブトキシエタノール中に高濃縮された暗緑色のポリアニリン相を得た。この濃縮物はキシレンに可溶であった。この溶液から薄膜材料を形成することが可能である。前記の濃縮物の一部にアセトンを添加すると、ポリアニリン塩が緑色粉末として析出した。この粉末をアセトンで徹底的に洗浄して乾燥した後、元素分析した結果、スルホン酸：アニリンの化学量論比は１：２であった。
【0051】
出発混合物中のアニリンのＤＮＮＳＡに対するモル比を調整して、合成ポリマー中のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡモル比を変えてもよい。例えば、ペルオキシ二硫酸／アニリンモル比率を１．２３：１と一定にして、ＤＮＮＳＡ／アニリンモル比を１：１、１：２、及び１：５としてＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ塩を合成してもよい。ＤＮＮＳＡ／アニリンモル比率が１．７で、Ｍｗ（ＳＥＣ／粘度）値の３１，２５０が得られる。ＤＮＮＳＡ／アニリンモル比率が０．５で、Ｍｗ（ＳＥＣ／粘度）値の２５，３００が得られる。ＤＮＮＳＡ／アニリンモル比率が０．２と低いと、Ｍｗ（ＳＥＣ／粘度）値の５，６９０が得られる。
【0052】
＜分子量測定＞
分子量分布平均は、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）で測定できる。クロマトグラムは、ＳＥＣシステムで得ることができ、例えば、１５０－ＣＶ型ＳＥＣ／粘度測定（ＳＥＣ／ＶＩＳＣ）システム（ウォーターズクロマトグラフィー社：Waters Chromatography Inc.）や、５９０型ポンプと７１２型オートインジェクター、４１０型示差屈折計、ＴＣＨ型カラムヒーターを備える複合ＳＥＣシステム（ウォーターズクロマトグラフィー社）により得られる。両ＳＥＣシステムは、４５℃で運転でき、平均透過度が１０５と１０３Åである２本のスチラゲルＳＥＣカラム（styragel SEC columns）（ウォーターズクロマトグラフィー社）を直列に使用することができる。０．０２ＭのＮＨ4ＨＣＯ2（フルカケミカル社：Fluka Chemical Co.）で変性されたＵＶグレードのＮ－メチルピロリド
ン（ＮＭＰ）（バーディック・アンド・ジャクソン社：Burdick & Jackson Co.）を、移
動相とポリマー溶媒として使用してもよい。流速の設定値として０．５ｍＬ／ｍｉｎを使用できる。
分子量分布平均は、サイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）で測定できる。クロマトグラムは、ＳＥＣシステムで得ることができ、例えば、１５０－ＣＶ型ＳＥＣ／粘度測定（ＳＥＣ／ＶＩＳＣ）システム（ウォーターズクロマトグラフィー社：Waters Chromatography Inc.）や、５９０型ポンプと７１２型オートインジェクター、４１０型示差屈折計、ＴＣＨ型カラムヒーターを備える複合ＳＥＣシステム（ウォーターズクロマトグラフィー社）により得られる。両ＳＥＣシステムは、４５℃で運転でき、平均透過度が１０５と１０３Åである２本のスチラゲルＳＥＣカラム（styragel SEC columns）（ウォーターズクロマトグラフィー社）を直列に使用することができる。０．０２ＭのＮＨ4ＨＣＯ2（フルカケミカル社：Fluka Chemical Co.）で変性されたＵＶグレードのＮ－メチルピロリド
ン（ＮＭＰ）（バーディック・アンド・ジャクソン社：Burdick & Jackson Co.）を、移
動相とポリマー溶媒として使用してもよい。流速の設定値として０．５ｍＬ／ｍｉｎを使用できる。
【0053】
ＳＥＣの校正は、分子量が１．１×１０6～２６９８の範囲の単分散ポリスチレン標準
試薬（東ソー株式会社）で行うことができる。ポリスチレン校正試薬の固有粘度は、前記ＳＥＣ／粘度検出器で測定してよい。これらの値は、ユニバーサルキャリブレーション（universal calibration）によるサイズ排除クロマトグラフ校正用の、ＮＭＰ／０．０２
Ｍ－ＮＨ4ＨＣＯ2中のポリスチレンに対する４５℃でのマーク・ホーウィンク式（Mark-Houwink expression）を与える。
試薬（東ソー株式会社）で行うことができる。ポリスチレン校正試薬の固有粘度は、前記ＳＥＣ／粘度検出器で測定してよい。これらの値は、ユニバーサルキャリブレーション（universal calibration）によるサイズ排除クロマトグラフ校正用の、ＮＭＰ／０．０２
Ｍ－ＮＨ4ＨＣＯ2中のポリスチレンに対する４５℃でのマーク・ホーウィンク式（Mark-Houwink expression）を与える。
【数1】
【0054】
ユニバーサル校正曲線又はポリスチレン系の分子量校正曲線を作るのに、線形最小二乗法を用いてもよい。
【0055】
ポリアニリンに対するマーク・ホーウィンク定数は、設定された分子量分布平均とＳＥＣ／ＶＩＳＣクロマトグラムの個々のデータ点について計算された固有粘度とから計算することができる。データの取得と整理は、ＴＲＩＳＥＣソフトウェア（ビスコテック社：Viscotek Corp.）で行うことができる。報告された分子量分布平均は、２回の測定の平均であってもよい。
【0056】
脱プロトン化ポリアニリン塩のＳＥＣ／ＶＩＳＣクロマトグラムは、典型的には単峰形（unimodal）であり、ＰＡＮＩとそのスルホン酸成分との間でベースライン分離に近い解像度が得られる。スルホン酸成分は、ポリアニリンピークから分離され、分子量計算には含まれない。少なくとも一態様において、これらのポリアニリン塩が、Ｍｗ／Ｍｎ（多分散性）が＞１．５のブロードなサイズ排除クロマトグラムを与える。ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ（１：２）のマーク・ホーウィンク（Ｍ－Ｈ）プロットは、線状であり、Ｒ＝０．６７１であり、ｌｏｇＫ＝－３．１４６であった。
【0057】
＜吸収＞
吸収の測定は、大気下で汎用の測定付属品（ＵＭＡ：Universal Measurement Attachment）を用いＣａｒｙ５０００スペクトロメータで行うことができる。溶液試料は、１ｃｍの石英キュベット中でトルエンの希薄溶液として測定できる。サンプリング周波数は、測定する波長幅によるが１ｎｍと２ｎｍの間であってよい。試料測定の前に溶媒のバックグラウンドを測定し、後でそれを除く必要がある。乾燥フィルムの測定は、ガラススライド上に１０００ｒｐｍのスピン回転速度で３０秒間、キシレン又はトルエンの溶液からスピンコートし、このようにして得られた試料として測定できる。ガラス基材上でバックグラウンド透過を測定する必要がある。不均一な試料表面からの光散乱効果を最小に抑えるために、試料をガラス基材側とともに光の導入口に向けて配列する必要がある。
吸収の測定は、大気下で汎用の測定付属品（ＵＭＡ：Universal Measurement Attachment）を用いＣａｒｙ５０００スペクトロメータで行うことができる。溶液試料は、１ｃｍの石英キュベット中でトルエンの希薄溶液として測定できる。サンプリング周波数は、測定する波長幅によるが１ｎｍと２ｎｍの間であってよい。試料測定の前に溶媒のバックグラウンドを測定し、後でそれを除く必要がある。乾燥フィルムの測定は、ガラススライド上に１０００ｒｐｍのスピン回転速度で３０秒間、キシレン又はトルエンの溶液からスピンコートし、このようにして得られた試料として測定できる。ガラス基材上でバックグラウンド透過を測定する必要がある。不均一な試料表面からの光散乱効果を最小に抑えるために、試料をガラス基材側とともに光の導入口に向けて配列する必要がある。
【0058】
＜抵抗値＞
抵抗値の測定は、電極と測定装置、例えばケースレー４２００ＳＣＳ（Keithley 4200SCS）とを適切に組み合わせて実施できる。抵抗値の測定はファンデルパウの方法（van der Pauw method）を用いて行うことが好ましい。この四点法は、試料表面を横断する電流
と電圧の平行的なソース・センス測定を用いて行う。二極性をテストするため各接点に加わる電流と電圧の極性を切り替える。試料の直接比較を可能とするために、試料の形状を一定とする必要がある。表１と図１に示すように、電荷方向性の差を考慮して、可能な配列のそれぞれで電流と電圧の測定を回転切替させる。図１は、抵抗値測定に可能な電極配
列を示す。
抵抗値の測定は、電極と測定装置、例えばケースレー４２００ＳＣＳ（Keithley 4200SCS）とを適切に組み合わせて実施できる。抵抗値の測定はファンデルパウの方法（van der Pauw method）を用いて行うことが好ましい。この四点法は、試料表面を横断する電流
と電圧の平行的なソース・センス測定を用いて行う。二極性をテストするため各接点に加わる電流と電圧の極性を切り替える。試料の直接比較を可能とするために、試料の形状を一定とする必要がある。表１と図１に示すように、電荷方向性の差を考慮して、可能な配列のそれぞれで電流と電圧の測定を回転切替させる。図１は、抵抗値測定に可能な電極配
列を示す。
【表1】
【0059】
ファンデルパウ抵抗値の測定は、２枚の隣接する電極間に電流を流し、電極に平行な配列にある試料による電圧降下を測定して行った。
【0060】
シート抵抗は、測定材料からのＶとＩの比から計算できる。真に等方的な抵抗を示す試料の場合、ＲA＝ＲB＝ＲC＝ＲDである。等方的な抵抗（例えば、ＲA＝ＲBのような）の場合、シート抵抗は、下の式１に示されるように、２つの測定された抵抗値の平均により決められる。異方的な抵抗を持つ（ｘ方向とｙ方向が異なる抵抗値を示す）試料の場合、シート抵抗の計算がより複雑となる。これについては、次の段落で説明する。ＲA≠ＲCでＲB≠ＲDであるすべての試料については、測定を行わなかった。式２は、材料の厚みｄが既知の場合（典型的に抵抗率はΩ・ｃｍで報告され、ｄ（ｃｍ）を使用する）の、バルク抵抗率ρの決定方法を示す。なお、これは元のファンデルパウの定理から導かれるものである。次いで、バルク抵抗率ρを用いて、導電率σ（Ｓ・ｃｍ－１）を計算する。これはバルク抵抗率の逆数である（式２）。
【数2】
【数3】
【0061】
ＲA≠ＲBの場合、ファンデルパウ式から導電率値を得るのがより難しくなる。導電率が等方的でない場合、前記導電率値は、ｘとｙとｚの次元を持つテンソル値となる。非常に薄い材料の場合、正確な導電率値は、下の式３に示すように、直交する導電率測定値の積の平方根を計算して得ることができる。この計算は、測定方向が導電率のテンソル軸に整列している場合にのみ有効である。図２に示すように、前記方法で測定された２つの抵抗値の大きい方が最低導電率テンソルに正確に沿うものであり、抵抗測定値の小さい方が最大導電率テンソルに沿うものであると仮定したものである。図２に、ファンデルパウ測定チップの一例を示す。図２の右側に示すように、導電率テンソルが電極／試料の配置にうまく整列していない場合、不正確な導電率値が得られることとなろう。
【数4】
【0062】
図２のファンデルパウ測定チップでは、数字が測定軸に対応し、σＸの記号（σＡ、σＢ、σＣ）が導電率テンソル方向を示す。右側の図の試料のように、試料軸とテンソル軸が一致しないと、不正確に測定された導電率が与えられることとなる。ファンデルパウ・プリント電極とケースレー４２００ＳＣＳの組み合わせが、試料の測定に適当な装置テストベッドを提供する。
【0063】
測定への湿度の影響を抑えるために、小さな試料プローブステーションを使用してもよく、これにより、ケースレー４２００ＳＣＳにきっちりと結合させて、ドロップセンス（Dropsens）組み立て式電極上で正確なファンデルパウ測定を行うようにできる。
【0064】
＜電気化学インピーダンス分光法（ＥＩＳ）＞
ＥＩＳでは、異なる周波数での試料のインピーダンスの変化を調べるために可変周波数交流源を使用する。抵抗体と同様に、インピーダンスは、印加される交流と測定される電圧変化の間の遅れである。電気回路の部品は周波数に依存して応答するが、これを測定対象塗膜に特異な特性を見つけるのに使用できる。真のオーム抵抗体は、直流（ＤＣ）源と交流（ＡＣ）源に同様に応答し、このため周波数依存性の抵抗応答を示さない。キャパシター（また、より複雑な電気部品）は、周波数依存性の応答をもつ。低周波数ではインピーダンスが非常に高く、高周波数では電気インピーダンスが低い。ＥＩＳデータの解析においては、予測モデル（等価回路モデルとして知られる）は、厳密に試料システムを近似するため、真正電気部品と疑似電気部品とから構成される。次いで、このモデルで計算されるインピーダンススペクトルが、測定されたスペクトルと比較される。
ＥＩＳでは、異なる周波数での試料のインピーダンスの変化を調べるために可変周波数交流源を使用する。抵抗体と同様に、インピーダンスは、印加される交流と測定される電圧変化の間の遅れである。電気回路の部品は周波数に依存して応答するが、これを測定対象塗膜に特異な特性を見つけるのに使用できる。真のオーム抵抗体は、直流（ＤＣ）源と交流（ＡＣ）源に同様に応答し、このため周波数依存性の抵抗応答を示さない。キャパシター（また、より複雑な電気部品）は、周波数依存性の応答をもつ。低周波数ではインピーダンスが非常に高く、高周波数では電気インピーダンスが低い。ＥＩＳデータの解析においては、予測モデル（等価回路モデルとして知られる）は、厳密に試料システムを近似するため、真正電気部品と疑似電気部品とから構成される。次いで、このモデルで計算されるインピーダンススペクトルが、測定されたスペクトルと比較される。
【0065】
材料のインピーダンス応答とそのキャパシター及び抵抗体としての複合応答を測定してよい。フィッティングをよくするために、フィッティングを、ガムリー内蔵スペクトルフィッティングソフトウェア（Gamry built in spectral fitting software）を用いて得ることができる。このガムリープログラムは、χ2フィッティング式（式４）を使用する。
【数5】
【0066】
完全にマッチした予測及び測定インピーダンススペクトルの場合、χ2＝０となる。少
なくとも一態様において、χ2の値が＜１０-4なら、許容可能な「良いフィッティング」
となる。少なくとも一態様において、２つの異なる等価回路モデルを比較するにあたり、この数値の１／３より小さな差は、区別不能とみなされる。
なくとも一態様において、χ2の値が＜１０-4なら、許容可能な「良いフィッティング」
となる。少なくとも一態様において、２つの異なる等価回路モデルを比較するにあたり、この数値の１／３より小さな差は、区別不能とみなされる。
【0067】
＜ポリマー材料＞
本開示の材料は、第１ポリマーを炭素同素体材料に塗布して形成することができる。また、材料は、第１ポリマーと第２ポリマーを混合して第１材料を形成し、第１材料を炭素同素体材料に塗布して形成することもできる。また、材料は、第１ポリマーを炭素同素体材料に塗布して第１材料を作り、第１材料の上に第２ポリマーを塗布して第２材料を作って形成することもできる。また、スルホン酸を、第１ポリマー、第２ポリマー、及び／又は炭素同素体材料と混合してもよい。本開示の材料には、硬化処理、及び／又は、イソプロピルアルコール及び／又はパラトルエンスルホン酸などの洗浄剤で洗浄処理した材料であってもよい。
本開示の材料は、第１ポリマーを炭素同素体材料に塗布して形成することができる。また、材料は、第１ポリマーと第２ポリマーを混合して第１材料を形成し、第１材料を炭素同素体材料に塗布して形成することもできる。また、材料は、第１ポリマーを炭素同素体材料に塗布して第１材料を作り、第１材料の上に第２ポリマーを塗布して第２材料を作って形成することもできる。また、スルホン酸を、第１ポリマー、第２ポリマー、及び／又は炭素同素体材料と混合してもよい。本開示の材料には、硬化処理、及び／又は、イソプロピルアルコール及び／又はパラトルエンスルホン酸などの洗浄剤で洗浄処理した材料であってもよい。
【0068】
本開示の材料は、表面、例えば輸送体部品の表面に、ドロップキャスティング、浸漬、吹き付け、ブラシコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング、ドクターブレードコーティングで、あるいはこれらを併用するいずれか適当な方法で塗布してもよい。輸送体部品の表面への塗布前にあるいは塗布後に、材料を硬化させてもよい。例えば、材料を、輸送体部品に塗布し、塗布後、材料を約７０℃で約３～約４時間加熱し、これにより材料を硬化させてもよい。この硬化プロセスを早めるためにより高い温度を使用してもよい。硬化により、材料中の１つ以上の溶媒、例えばキシレン類、トルエン、及び／又は水が揮散する。
【0069】
＜微細構造と材料の厚み＞
材料の厚みは、白色光干渉分光法により、カットステップ高さから求められる。材料表面の微細構造は、いずれか適当な３Ｄレーザー走査型共焦点顕微鏡により、例えばキーエンスＶＫ－Ｘ（Keyence VK-X）により観察できる。
材料の厚みは、白色光干渉分光法により、カットステップ高さから求められる。材料表面の微細構造は、いずれか適当な３Ｄレーザー走査型共焦点顕微鏡により、例えばキーエンスＶＫ－Ｘ（Keyence VK-X）により観察できる。
【0070】
〔実施例１：ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ＋カーボンナノチューブシート〕
カーボンナノチューブシート（製品ＩＤ：ＧＮ－Ｎ８－ＬＤ１０）をジェネラルナノ社（General Nano Corp.）から入手した。ポリアニリンジノニルナフタレンスルホン酸（ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ）は、上述のようにして合成した。銀インク（ＡＧ５３０）はコンダクティブコンパウンズ社（Conductive Compounds Corp.）から入手し、電気接続に使用した。８６６３ＨＳポリウレタン保護テープは、３Ｍ社（3M Company）より入手した。
カーボンナノチューブシート（製品ＩＤ：ＧＮ－Ｎ８－ＬＤ１０）をジェネラルナノ社（General Nano Corp.）から入手した。ポリアニリンジノニルナフタレンスルホン酸（ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ）は、上述のようにして合成した。銀インク（ＡＧ５３０）はコンダクティブコンパウンズ社（Conductive Compounds Corp.）から入手し、電気接続に使用した。８６６３ＨＳポリウレタン保護テープは、３Ｍ社（3M Company）より入手した。
【0071】
＜抵抗値の測定＞
２．５ｃｍ×２．５ｃｍの角型カーボンナノチューブシートに、マイクロピペットを用いて０．５ｍＬのＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ溶液を塗布して、入念にその面を覆った。このポリマー溶液は均一な塗膜を与えた。電気接続のためこのシートの両端に銀インクをブラシで塗布した。この塗布シートを対流炉中大気下で６０℃で乾燥させた。このシートの抵抗値は、ケースレー４２００－ＳＣＳシステムを用いて作成した電流／電圧曲線から計算した。
２．５ｃｍ×２．５ｃｍの角型カーボンナノチューブシートに、マイクロピペットを用いて０．５ｍＬのＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ溶液を塗布して、入念にその面を覆った。このポリマー溶液は均一な塗膜を与えた。電気接続のためこのシートの両端に銀インクをブラシで塗布した。この塗布シートを対流炉中大気下で６０℃で乾燥させた。このシートの抵抗値は、ケースレー４２００－ＳＣＳシステムを用いて作成した電流／電圧曲線から計算した。
【0072】
＜電気加熱＞
２１ｃｍ×７．５ｃｍのカーボンナノチューブシートを、１ｍｍ厚のガラス繊維パネルの上に置いた。このＣＮＴシート上にＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ溶液を滴下塗布し、このシートの両端に銀インクを塗布した。このパネルを９０℃で空気乾燥させた。次いで、この塗布パネルに保護層としてポリウレタンテープを貼り付けた。自動オン／オフタイマー（４２２ＡＲＲ１００Ｓ０Ｘ、オートマチック・タイミング・アンド・コントロールズ社（Automatic Timing and Controls Co.））を用いて、所定間隔でこのパネルに電力を印加し
た。タイマーにより、６０Ｈｚのバリアック電源を、３０秒間オン、６０秒間オフのサイクルで印加した。印加電圧と測定電流は、ＨＰ３４４０１Ａマルチメータで同時に測定した。ファンを取り付けて空気を直接このパネルに吹き付けて、過熱を防止した。
２１ｃｍ×７．５ｃｍのカーボンナノチューブシートを、１ｍｍ厚のガラス繊維パネルの上に置いた。このＣＮＴシート上にＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ溶液を滴下塗布し、このシートの両端に銀インクを塗布した。このパネルを９０℃で空気乾燥させた。次いで、この塗布パネルに保護層としてポリウレタンテープを貼り付けた。自動オン／オフタイマー（４２２ＡＲＲ１００Ｓ０Ｘ、オートマチック・タイミング・アンド・コントロールズ社（Automatic Timing and Controls Co.））を用いて、所定間隔でこのパネルに電力を印加し
た。タイマーにより、６０Ｈｚのバリアック電源を、３０秒間オン、６０秒間オフのサイクルで印加した。印加電圧と測定電流は、ＨＰ３４４０１Ａマルチメータで同時に測定した。ファンを取り付けて空気を直接このパネルに吹き付けて、過熱を防止した。
【0073】
図３に、本開示のいくつかの態様のカーボンナノチューブ材料の電流／電圧曲線を示す。図３に示すように、グラフ３００には、カーボンナノチューブシートのみの電流／電圧曲線（ライン３０２）と、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ塗布のカーボンナノチューブシートの曲線（ライン３０４）と、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ塗布のカーボンナノチューブシートでＩＰＡで洗浄したものの曲線（ライン３０６）が示されている。これらの結果は、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡが塗布されたカーボンナノチューブシートでできた材料の直線的なオーム応答を示すとともに、カーボンナノチューブシート単独（９．９オーム／平方）（ライン３０６）に対する、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡが塗布されたカーボンナノチューブシートである材料（５．６オーム／平方）（ライン３０４）の大きな（例えば、２倍）導電率増加／抵抗率低下を示している。上述のようにして製造した２１ｃｍ×７．５ｃｍのパネル（ライン３０４）は、抵抗値が１３．８Ωであった。このパネルに印加される電圧が２７．８ボルトＡＣであるため、流れる電流は２．１８Ａ又は６０．６ワット電力（０．３８Ｗ／ｃｍ2又は２．７Ｗ／ｉｎ2）である。また、材料をＩＰＡで洗うと、無洗浄のＰＡＮＩ－カーボンナノチューブ（５．６オーム／平方）（ライン３０８）に対して、さらなる導電率増加／抵抗率低下（４．９オーム／平方）（ライン３０６）が起こる。第２の２．５ｃｍ×２．５ｃｍのＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡカーボンナノチューブ試料は、ポリカーボネート基材の上に作成した。測定された５オーム／平方の抵抗値は、本方法の再現性を示す。総括すると、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡがカーボンナノチューブシートに適切に取り込まれることにより、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ又はカーボンナノチューブシート単体に対して電気的及び機械的特性が改善された導電率と柔軟性を持つシステムが得られる。ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ
－カーボンナノチューブシートを含む材料は、２．７Ｗ／ｉｎ2の発熱を示し、３０秒間
で約５１℃～約６２℃の温度を達成することが示された。また、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ－カーボンナノチューブシート材料を水で洗っても、この材料からＤＮＮＳＡが脱ドープすることはない。実際、湿潤条件への感受性は、輸送体用途向け静電除去材料としての既知材料の実用性を阻害していた。
－カーボンナノチューブシートを含む材料は、２．７Ｗ／ｉｎ2の発熱を示し、３０秒間
で約５１℃～約６２℃の温度を達成することが示された。また、ＰＡＮＩ－ＤＮＮＳＡ－カーボンナノチューブシート材料を水で洗っても、この材料からＤＮＮＳＡが脱ドープすることはない。実際、湿潤条件への感受性は、輸送体用途向け静電除去材料としての既知材料の実用性を阻害していた。
【0074】
〔比較例：ＰＡＮＩ－カーボンナノチューブ－ＨＣｌ〕
ＰＡＮＩ－カーボンナノチューブ－ＨＣｌは、前記カーボンナノチューブシートの存在下で過硫酸アンモニウムを酸化剤として用いて酸性溶液浴（１Ｍ－ＨＣｌ）中でアニリンを反応容器中重合（in situ polymerization）して製造した。シート対アニリンの重量比は１：５であり、アニリンモノマー対酸化剤のモル比は１：１であった。ＣＮＴ単体のＤＣ導電率は、３４２±３７Ｓ／ｃｍであったが、ＰＡＮＩ－カーボンナノチューブシート－ＨＣｌの導電率は６２１±１０Ｓ／ｃｍであった。この材料を水で洗浄すると材料の電気特性が大きく変わり、このような材料の実用性をさらに低下させた。また、ＨＣｌは、いくつかの硬化温度で、また、航空機部品の表面が晒される典型的な温度で揮発性であるので、材料の電気特性を大きく変動させ、このような材料の実用性をさらに低下させる。
ＰＡＮＩ－カーボンナノチューブ－ＨＣｌは、前記カーボンナノチューブシートの存在下で過硫酸アンモニウムを酸化剤として用いて酸性溶液浴（１Ｍ－ＨＣｌ）中でアニリンを反応容器中重合（in situ polymerization）して製造した。シート対アニリンの重量比は１：５であり、アニリンモノマー対酸化剤のモル比は１：１であった。ＣＮＴ単体のＤＣ導電率は、３４２±３７Ｓ／ｃｍであったが、ＰＡＮＩ－カーボンナノチューブシート－ＨＣｌの導電率は６２１±１０Ｓ／ｃｍであった。この材料を水で洗浄すると材料の電気特性が大きく変わり、このような材料の実用性をさらに低下させた。また、ＨＣｌは、いくつかの硬化温度で、また、航空機部品の表面が晒される典型的な温度で揮発性であるので、材料の電気特性を大きく変動させ、このような材料の実用性をさらに低下させる。
【0075】
〔実施例２：ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ＋ポリウレタン〕
本開示の材料は、炭素同素体材料の上及び／又は中に設けられたいずれか適当な導電性ポリマーを含む。実施例２の材料を表２に示す。成分Ａは、２個以上のヒドロキシル基をもつポリオールである。成分Ｂは、２個以上のイソシアネート基をもつイソシアネートである。成分Ｃは、キシレン及び／又はトルエンで固体含量が約８％にまで稀釈されたＰＡＮＩ／ＤＮＮＳＡである。
本開示の材料は、炭素同素体材料の上及び／又は中に設けられたいずれか適当な導電性ポリマーを含む。実施例２の材料を表２に示す。成分Ａは、２個以上のヒドロキシル基をもつポリオールである。成分Ｂは、２個以上のイソシアネート基をもつイソシアネートである。成分Ｃは、キシレン及び／又はトルエンで固体含量が約８％にまで稀釈されたＰＡＮＩ／ＤＮＮＳＡである。
【表2】
【0076】
＜実施例２の混合方法＞
ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ濃縮物をキシレン又はトルエン中で百分率固体含量を約８％にまで稀釈して、成分Ｃを得た。成分Ｃを成分Ａとよく混合して実質的に凝集物又は粒子を含まない均一な溶液として成分Ａ／成分Ｃの混合物を得た。次いで、成分Ｂをこの成分Ａ／成分Ｃの混合物に添加してよく混合した。実施例２のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ濃縮物はキシレン又はトルエン中で百分率固体含量を約８％にまで稀釈したが、少なくとも一態様において、ポリマーは溶媒中に百分率固体含量として約０．１重量％～約３０重量％、例えば約１重量％～約１５重量％で存在する。イソシアネートには、アリールイソシアネートと脂肪族のイソシアネート、脂環式イソシアネートが含まれる。少なくとも一態様において、イソシアネートは、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、及びこれらの混合物を含む。ポリオールには、アリールポリオールと脂肪族ポリオール、脂環式ポリオールが含まれる。少なくとも一態様では、ポリオールはＣ１－Ｃ１５のポリオールを含む。少なくとも一態様において、成分Ａと成分Ｂが合成されるか、アプテク社（Aptek
）（例えばアプテク２１００：Aptek 2100）、ハンツマン・コーポレーション（Huntsman
Corporation）（例えば、ハンツマン５７５０：Huntsman 5750）、ＢＡＳＦ、バイエル
社（Bayer AG）などから商業的に入手される。
ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ濃縮物をキシレン又はトルエン中で百分率固体含量を約８％にまで稀釈して、成分Ｃを得た。成分Ｃを成分Ａとよく混合して実質的に凝集物又は粒子を含まない均一な溶液として成分Ａ／成分Ｃの混合物を得た。次いで、成分Ｂをこの成分Ａ／成分Ｃの混合物に添加してよく混合した。実施例２のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ濃縮物はキシレン又はトルエン中で百分率固体含量を約８％にまで稀釈したが、少なくとも一態様において、ポリマーは溶媒中に百分率固体含量として約０．１重量％～約３０重量％、例えば約１重量％～約１５重量％で存在する。イソシアネートには、アリールイソシアネートと脂肪族のイソシアネート、脂環式イソシアネートが含まれる。少なくとも一態様において、イソシアネートは、トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）、メチレンジフェニルジイソシアネート（ＭＤＩ）、１，６－ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、及びこれらの混合物を含む。ポリオールには、アリールポリオールと脂肪族ポリオール、脂環式ポリオールが含まれる。少なくとも一態様では、ポリオールはＣ１－Ｃ１５のポリオールを含む。少なくとも一態様において、成分Ａと成分Ｂが合成されるか、アプテク社（Aptek
）（例えばアプテク２１００：Aptek 2100）、ハンツマン・コーポレーション（Huntsman
Corporation）（例えば、ハンツマン５７５０：Huntsman 5750）、ＢＡＳＦ、バイエル
社（Bayer AG）などから商業的に入手される。
【0077】
この材料を炭素同素体材料上に滴下塗布して、輸送体部品の表面などの基材表面に設けられた第２材料を形成する。これに加えてあるいはこれに代えて、この材料が、炭素同素体材料の上に、浸漬、吹き付け、ブラシコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング、ドクターブレードコーティング、又はこれらを併用して塗布される。塗布後、この材料を約７０℃で約３～約４時間加熱し、これにより材料を硬化させる。少なくとも一態様において、硬化プロセスを早めるためにより高い温度が使用できる。
【0078】
材料を硬化させると、溶媒（トルエン、キシレン等）が蒸発して、溶媒が残した適当な空隙を持つ制御された架橋状態にあるポリマーが得られる。
【0079】
図４に、可視領域及び近赤外領域でのＰＡＮＩ材料の吸収を示す。ライン４０２は、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：ＰＴＳＡを含む材料の吸収を示し、ライン４０４は、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡを含む材料の吸収を示す。図４に示すように、約５００ｎｍでの鋭いピーク（ライン４０２とライン４０４のピーク）は、バイポーラロン吸収（bipolaron absorption）に相当し、約１０００～２５００ｎｍのブロードな吸収は、移動性空孔による赤外吸収の結果である。約５００ｎｍのＰＡＮＩの鋭いピークは、ＤＮＮＳＡカウンターイオン（counterion）をもつポーラロン（polaron）に起因するものである。スペクトルの自由キャ
リア部分、例えば赤外領域にまで移動するＳ字状の部分は、自由キャリアテール（free carrier tail）と呼ばれ、ポリマーの導電率に関わっている。小さな自由キャリアテール
（又は自由キャリアテールの不存在）は、ポリマーが（あるとしても）低い導電率を持つことを示す。図４に示すように、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：ＰＴＳＡを含む材料の自由キャリアテール（ライン４０２）はＰＴＳＡ不存在下でのＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡを含む材料の自由キャリアテール（ライン４０４）より小さい。
リア部分、例えば赤外領域にまで移動するＳ字状の部分は、自由キャリアテール（free carrier tail）と呼ばれ、ポリマーの導電率に関わっている。小さな自由キャリアテール
（又は自由キャリアテールの不存在）は、ポリマーが（あるとしても）低い導電率を持つことを示す。図４に示すように、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：ＰＴＳＡを含む材料の自由キャリアテール（ライン４０２）はＰＴＳＡ不存在下でのＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡを含む材料の自由キャリアテール（ライン４０４）より小さい。
【0080】
ドープされたＰＡＮＩの材料（例えば、ライン４０４）は、赤外ウインドウでの非常にブロードなスペルトル特性、例えばキャリアテールがあることにおいて、溶液のもの（ドープされたＰＡＮＩが不存在下）と異なる。可視領域でのバイポーラロン的な吸収特性は、溶液吸収中のそれと同一の構造物に由来するものであるが、約０．４５ｅＶだけブルーシフトしている。理論に縛られるものではないが、このシフトは、鎖間相互作用、例えば隣接するポリマー鎖の上で発色団ダイポールの平行整列によるＨ型の凝集（これは発光分光法で観察可能である）によるものである。これらの材料を、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上に及び／又は中に配置すると、改善された電気的及び機械的特性を持つ第２材料が形成される。
【0081】
〔実施例３：アクリレートポリマー中のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ〕
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、水やＤＭＳＯなどの極性溶媒に可溶なポリマー系である。この溶解性のため、エポキシ及び／又はポリウレタンなどの第２ポリマーとともに水溶性分散液を形成する。
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、水やＤＭＳＯなどの極性溶媒に可溶なポリマー系である。この溶解性のため、エポキシ及び／又はポリウレタンなどの第２ポリマーとともに水溶性分散液を形成する。
【0082】
実施例３の抵抗値は、約５００Ω／□から始まり、薄いままで、第３層により約１００Ω／□にまで低下する。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの含有量が少なくてもこの材料は静電除去用途に利用可能である。材料の抵抗値をさらに下げるためにＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの濃度を上げることもできる。少なくとも一態様において、材料は、約０．１重量％～約５０重量％、例えば約１重量％～約２５重量％、例えば約１重量％～約１０重量％、例えば約５重量％のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含む。
【0083】
図５に、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ材料の抵抗値／厚みを示す。図５に示すように、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは暗青色の材料で、その抵抗値（ライン５０２）の約７０～８０Ω／□と低く
始まり、厚みが増えると低下し、約６μｍの厚みの暗青色の材料になると約２０Ω／□に減少する。
始まり、厚みが増えると低下し、約６μｍの厚みの暗青色の材料になると約２０Ω／□に減少する。
【0084】
これらの材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、これらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上及び／又は中に配置され、改善された電気的及び機械的特性をもつ第２材料を形成す
【0085】
＜抵抗値低下のための洗浄＞
本開示の材料は、例えば表面に塗布した後で硬化の前又は後に、１つ以上の洗浄剤で洗ってもよい。洗浄剤には、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、パラトルエンスルホン酸、アセトン、メタノール、これらの塩類、及びこれらの混合物が含まれる。少なくとも一態様において、材料で基材を被覆し、１つ以上の洗浄剤を含む溶液中に浸漬される。少なくとも一態様において、洗浄は、基材に塗布された材料の表面への洗浄剤の吹き付けを含む。少なくとも一態様において、洗浄剤は材料の表面に約１秒～約１０分、例えば約３０秒～約２分の間、噴霧される。少なくとも一態様において、洗浄剤は材料の表面上に、約１ｍＬ～約２５ｋＬの量、例えば約１００Ｌ～約１ｋＬの量で噴霧される。少なくとも一態様において、ある用途にはより大きな抵抗値をもつ材料が適当であることがあり、したがって洗浄剤による洗浄を省いてもよい。例えば、特定の用途には、無洗浄のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：カーボンナノチューブ塗膜の抵抗値が適切であり、このＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：カーボンナノチューブ塗膜を無洗浄のまま硬化させることができる。
本開示の材料は、例えば表面に塗布した後で硬化の前又は後に、１つ以上の洗浄剤で洗ってもよい。洗浄剤には、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、パラトルエンスルホン酸、アセトン、メタノール、これらの塩類、及びこれらの混合物が含まれる。少なくとも一態様において、材料で基材を被覆し、１つ以上の洗浄剤を含む溶液中に浸漬される。少なくとも一態様において、洗浄は、基材に塗布された材料の表面への洗浄剤の吹き付けを含む。少なくとも一態様において、洗浄剤は材料の表面に約１秒～約１０分、例えば約３０秒～約２分の間、噴霧される。少なくとも一態様において、洗浄剤は材料の表面上に、約１ｍＬ～約２５ｋＬの量、例えば約１００Ｌ～約１ｋＬの量で噴霧される。少なくとも一態様において、ある用途にはより大きな抵抗値をもつ材料が適当であることがあり、したがって洗浄剤による洗浄を省いてもよい。例えば、特定の用途には、無洗浄のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：カーボンナノチューブ塗膜の抵抗値が適切であり、このＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：カーボンナノチューブ塗膜を無洗浄のまま硬化させることができる。
【0086】
ＩＰＡ洗浄は、例えば、過剰なスルホン酸、例えばＤＮＮＳＡのいくらかを除去する。スルホン酸の除去により、材料のポリマー鎖間の接触を増加させ材料の抵抗値の低下を促進する。洗浄剤による洗浄はさらに、様々な溶媒への材料の溶解度を増加させる。この溶解度の増加により、無洗浄の材料と比べると塗布に使用される溶媒がより少量で済むため、材料の基材への塗布が容易となる。塗布に必要な溶媒の量が低下すると硬化時間が短縮され、製造コストが低下する。
【0087】
ＰＡＮＩ材料のインピーダンスに対する洗浄剤での洗浄の効果の定量化するため、ＥＩＳが使用された。材料の容量性は、追加的な洗浄（例えば、浸漬）により低下し、ＩＰＡに浸漬した場合が最も低くなり、ＰＴＳＡ／ＰＴＳＡ溶液に浸漬した場合が次に低くなる。エポキシ材料中に導入されたＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡとカーボンナノチューブを含む材料は、洗浄を施すことによって、導電性材料として有望となる。また、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、（典型的なＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡと比べて）より低い投入量で導入しても、導電性材料を製造することができる。
【0088】
〔実施例４：ＩＰＡで洗浄したポリウレタン中の４０重量％のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ〕
図６Ａは、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０％）の抵抗値／材料厚みを示し、図６Ｂは、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０重量％）をＩＰＡで洗浄した場合の抵抗値／材料厚みを示す。図６Ａに示すように、ＩＰＡで洗浄されていないＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０％）を含む材料（ライン６０２と６０４と６０６）の抵抗値は、厚みが約３μｍ～約５μｍでＭΩ／□である。しかし図６Ｂに示すように、ＩＰＡ洗浄の後のこれらの材料の抵抗値（ライン６０８と６１０と６１２）は、ＩＰＡ洗浄により、厚みが約２μｍ～約５μｍでｋΩ／□に大幅に低下する。図６Ａと６Ｂに示すように、材料厚みが増加すると、材料の抵抗値（ライン６０２、６０４、６０６、６０８、６１０及び６１２）もまた低下する。これらの材料を、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上に及び／又は中に配置すると、改善された電気的及び機械的特性を持つ第２材料が形成される。
図６Ａは、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０％）の抵抗値／材料厚みを示し、図６Ｂは、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０重量％）をＩＰＡで洗浄した場合の抵抗値／材料厚みを示す。図６Ａに示すように、ＩＰＡで洗浄されていないＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ポリウレタン中４０％）を含む材料（ライン６０２と６０４と６０６）の抵抗値は、厚みが約３μｍ～約５μｍでＭΩ／□である。しかし図６Ｂに示すように、ＩＰＡ洗浄の後のこれらの材料の抵抗値（ライン６０８と６１０と６１２）は、ＩＰＡ洗浄により、厚みが約２μｍ～約５μｍでｋΩ／□に大幅に低下する。図６Ａと６Ｂに示すように、材料厚みが増加すると、材料の抵抗値（ライン６０２、６０４、６０６、６０８、６１０及び６１２）もまた低下する。これらの材料を、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上に及び／又は中に配置すると、改善された電気的及び機械的特性を持つ第２材料が形成される。
【0089】
〔実施例５：いろいろな洗浄剤で洗浄されたＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ〕
図７に、未処理のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ材料（neat PANI:DNNSA material）の、インピーダンス／周波数特性としてプロットしたインピーダンススペクトルのボード線図（Bode
plot）を示す。図７用のデータはＥＩＳにより決定した。浸漬処理は、前記洗浄剤への
浸漬又は二次ドーパント処理からなり、各々について１０秒間行った。図７に示すように、インピーダンスは、無洗浄のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０２）とパラトルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）で洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０４）が最高であった。ＩＰＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０６）は、ライン７０２と７０４の材料と比較して低いインピーダンスをもつ材料を与える。また、ＩＰＡで洗浄し、空気乾燥し、次いでブトキシエタノール中１％のＰＴＳＡ／ＰＴＳＡＭ溶液で洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０８）は、ブトキシエタノール中１％のＰＴＳＡ／ＰＴＳＡＭ溶液で洗浄し、空気乾燥し、次いでＩＰＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７１０）より、また、ライン７０２と７０４と７０６の材料より小さなインピーダンスを与える。
図７に、未処理のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ材料（neat PANI:DNNSA material）の、インピーダンス／周波数特性としてプロットしたインピーダンススペクトルのボード線図（Bode
plot）を示す。図７用のデータはＥＩＳにより決定した。浸漬処理は、前記洗浄剤への
浸漬又は二次ドーパント処理からなり、各々について１０秒間行った。図７に示すように、インピーダンスは、無洗浄のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０２）とパラトルエンスルホン酸（ＰＴＳＡ）で洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０４）が最高であった。ＩＰＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０６）は、ライン７０２と７０４の材料と比較して低いインピーダンスをもつ材料を与える。また、ＩＰＡで洗浄し、空気乾燥し、次いでブトキシエタノール中１％のＰＴＳＡ／ＰＴＳＡＭ溶液で洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７０８）は、ブトキシエタノール中１％のＰＴＳＡ／ＰＴＳＡＭ溶液で洗浄し、空気乾燥し、次いでＩＰＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（ライン７１０）より、また、ライン７０２と７０４と７０６の材料より小さなインピーダンスを与える。
【0090】
図７に示すように、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ材料で測定された高いインピーダンス（ｙ軸：Ω）は、高いＤＣ抵抗率と同様である。各材料の出発点となる無洗浄の試料（ライン７０２）では、周波数が増加するとインピーダンスが大きく低下する。これは、リーキーキャパシターモデル（leaky capacitor model）に特徴的なものである（高結晶性領域間の
高Ｒ領域によりトリクルスルー電流（trickle through current）が制限される）。
高Ｒ領域によりトリクルスルー電流（trickle through current）が制限される）。
【0091】
材料インピーダンスのレジスターとリーキーキャパシターとしての作動から真に抵抗システムとしての作動への変化は、この浸漬が、図７に示すように、（孤立した島状のＰＡＮＩ結晶ではなく）より相互結合したポリマーシステムを生成させ、このためにＰＡＮＩの領域間の電子移動に対する抵抗がより小さくなっているという観察に一致する。ＰＡＮＩの高導電性領域間の距離収縮は、このため、ＥＩＳデータへのＲｐ値の一致を低下させる。このことは、二次浸漬、例えばＩＰＡの後のＰＴＳＡ浸漬で起こる材料の収縮（厚み）を考えるとこのことがさらに支持される。
【0092】
図７に含まれていない１つの試料は、ＤＮＮＳＡのＩＰＡ溶液に浸漬された材料であり、これは非常に低い（約１Ω）またフラットなインピーダンスを持っている。このため、この材料は非常に導電性であり、真に、ＣＰＥ特性を持たない導体として応答する。この材料はその無浸漬前駆体より導電性が高いが、ＥＩＳが示すように、これが実質的に優れているのではない。
【0093】
図８は、櫛型電極上に塗布されて洗浄剤で処理されたＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ材料の導電率を示す棒グラフである。図８に示すように、無洗浄のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（棒７０２）は、ＩＰＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（棒７０６）や、ＰＴＳＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（棒７０４）、ＩＰＡ次いでＰＴＳＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（棒７０８）、ＰＴＳＡ次いでＩＰＡで洗浄したＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ（棒７１０）、ＤＮＮＳＡとＩＰＡの混合物で洗浄したＰＡＮＩ（棒８０２）、チモール洗浄物（Thymol rinse）（棒８０４）と比べて低い導電率をもつ。これらの材料を、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上に及び／又は中に配置すると、改善された電気的及び機械的特性を持つ第２材料が形成される。少なくとも一態様において、材料を、炭素同素体材料の上に及び／又は中に配置して第２材料を形成し、次いで、この第２材料を任意の適当な洗浄剤で洗浄する。全体として、本開示の材料のインピーダンスと導電率は、材料の表面に洗浄剤を塗布することで望ましいインピーダンスと導電率に一致させることができる。
【0094】
〔比較例：ＰＡＮＩＰＯＬとＰＡＮＩＰＬＡＳＴ〕
ＰＡＮＩＰＯＬは、ドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）でドープされた高導電性ポリマー（ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡとは異なり材料洗浄の前）であり、トルエンに少し可溶で、ポリウレタン塗液中で使用可能である。ＰＡＮＩＰＯＬを含む材料は、トルエンとキシレン中のポリマー分散物から形成できる。これらの分散物のシート抵抗はそれぞれ１２．８と１６．２Ωである。このポリマーは、複数の溶媒、例えばキシレン類やトルエンにほんの少し可溶であり、このため塗布すると基材上に粗い材料を与える。これらの材料の表面粗さは、ＰＡＮＩＰＯＬ材料の「耐空性」を損なうこととなる。これは、これらの材料がクラッキングを受けやすく、下層／基材が化学的損傷やＵＶによる損傷を受けやすくなるためである。図９に、トルエン溶液の形態で塗布形成したＰＡＮＩＰＯＬ材料の抵抗値（ｋΩ）／アニーリング温度を示す。図９に示すように、アニーリング温度の上昇で、ＰＡＮＩＰＯＬ材料の抵抗値が上昇する（データポイントを黒ダイアモンド印で示す）。
ＰＡＮＩＰＯＬは、ドデシルベンゼンスルホン酸（ＤＢＳＡ）でドープされた高導電性ポリマー（ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡとは異なり材料洗浄の前）であり、トルエンに少し可溶で、ポリウレタン塗液中で使用可能である。ＰＡＮＩＰＯＬを含む材料は、トルエンとキシレン中のポリマー分散物から形成できる。これらの分散物のシート抵抗はそれぞれ１２．８と１６．２Ωである。このポリマーは、複数の溶媒、例えばキシレン類やトルエンにほんの少し可溶であり、このため塗布すると基材上に粗い材料を与える。これらの材料の表面粗さは、ＰＡＮＩＰＯＬ材料の「耐空性」を損なうこととなる。これは、これらの材料がクラッキングを受けやすく、下層／基材が化学的損傷やＵＶによる損傷を受けやすくなるためである。図９に、トルエン溶液の形態で塗布形成したＰＡＮＩＰＯＬ材料の抵抗値（ｋΩ）／アニーリング温度を示す。図９に示すように、アニーリング温度の上昇で、ＰＡＮＩＰＯＬ材料の抵抗値が上昇する（データポイントを黒ダイアモンド印で示す）。
【0095】
ＰＡＮＩＰＯＬの合成に、ＰＡＮＩ：ＤＢＳＡの不溶性絶縁性粉末の単離が含まれていてもよい。あるいは、ＰＡＮＩＰＯＬの合成に、溶液からポリマーを沈殿分離するのでなく、ｐ－キシレンから溶解ポリマーの材料を塗布することが含まれていてもよい。通常これらの材料のシート抵抗値の測定値は、数ｋΩ～数百ｋΩである。
【0096】
上述のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ合成に類似した２－ブトキシエタノール中での合成試験において、ポリマーが（キシレン溶液から沈殿分離するのでなく）溶液から完全に乾燥させられた。しかしこれらの固体はいろいろな溶媒に不溶であることが分かった。しかしながら、多量のキシレンに再懸濁し濾過により単離すると、この材料は、市販のＰＡＮＩＰＯＬとよく似ており、１４Ωの材料として利用された。
【0097】
この合成ＰＡＮＩＰＯＬは、市販のＰＡＮＩＰＯＬより導電率が低いかもしれない。これは、溶液から水中にポリマーを投入すると、臨界量のカウンターイオンとＤＢＳＡが除かれるためである。もう一つの合成は、ポリアニリンベースを作成し、次いでＤＢＳＡで再ドープするように設計された。この合成により、十分に導電性のあるポリマーペーストが得られた。これらの材料の導電率値を表３に示す。
【表3】
【0098】
市販のＰＡＮＩＰＯＬは、トルエンに少し可溶であり、トルエン中に懸濁させ、溶解ポリマーをデカンテーションで除いて分離できる。この溶液を稀釈し、上述のように新たに懸濁されたＰＡＮＩ：ＤＢＳＡの高稀釈濾過溶液の吸収と比較した。ＰＡＮＩＰＯＬは、新たに合成したＰＡＮＩ：ＤＢＳＡよりも高いエネルギーで吸収する。その吸収ピークはまた、新たに合成したＰＡＮＩ：ＤＢＳＡよりブロードであり、ドーパントの消失を示唆した。単独ドープポーラロン状態は、Ω1ｅＶの低いエネルギー吸収と、ＣＢ－Ω1の状態への光学的に許容される遷移を引き起こし、ダブルドープバイポーラロンは、Ω1’の少
し高いエネルギー吸収を持つ。このように、この吸収を考えると、ＰＡＮＩ：ＤＢＳＡフィル（PANI:DBSA fill）での低エネルギー遷移へのブロードニング（broadening）は、バイポーラロン遷移のいくつかの単独ポーラロンへの変換（脱ドープ）であると考えてよい。これは、この材料がＤＢＳＡを失い、これが導電率の差の原因であることを意味するのであろう。
し高いエネルギー吸収を持つ。このように、この吸収を考えると、ＰＡＮＩ：ＤＢＳＡフィル（PANI:DBSA fill）での低エネルギー遷移へのブロードニング（broadening）は、バイポーラロン遷移のいくつかの単独ポーラロンへの変換（脱ドープ）であると考えてよい。これは、この材料がＤＢＳＡを失い、これが導電率の差の原因であることを意味するのであろう。
【0099】
ＰＡＮＩ：ＤＢＳＡ材料を洗浄してみたが、表４に示すように、ほんの小さな導電率の増加が観測されたのみである。なお、水浸漬試料は高抵抗値材料である。材料の水中での処理は大きな変化を示したが、これもまた、水に可溶なＤＢＳＡの除去によるものと考えられる。
【表4】
【0100】
ＰＡＮＩＰＯＬと同様に、ＰＡＮＩＰＬＡＳＴは、ポリアニリンとポリアミン／アミドドーパントとを含む材料である。ＰＡＮＩＰＬＡＳＴもまた、エチレングリコールやキシレン、水、メタノールへの溶解度に制限がある。ＰＡＮＩＰＬＡＳＴは、０．２５ミクロンフィルターでは濾過が難しい懸濁液である。ＰＡＮＩＰＬＡＳＴのような塗膜は導電性ではあるが、表面をブラシでこする必要がある。６．４グラムの水中の７．７グラムの懸濁液から形成された塗膜を、４インチ×６インチのパネルに塗布し、７０℃で乾燥させた。このＰＡＮＩＰＬＡＳＴは、約１ｋΩ～約２．２ｋΩの抵抗値を与えた。
【0101】
全体として、この塗布されたＰＡＮＩＰＯＬとＰＡＮＩＰＬＡＳＴ材料の粗さが、これらの材料の「耐空性」を低下させる。これは、これらの材料がクラッキングを受けやすく、このため下層／基材が化学的損傷やＵＶによる損傷を受けやすくなるからである。また、ＰＡＮＩＰＯＬ材料の洗浄は、ほんの少し材料の抵抗値を低下させるだけで、材料の密度を増加させない
【0102】
〔実施例６：ポリアニリンをエポキシ中に〕
従来の表面塗膜は、下層の表面及び／又は表面塗膜の他成分の混合したポリマーとの親和性に欠ける。例えば、エポキシ樹脂は多くの望ましい物理特性を持つが、それでも多数の求核性化合物、例えばＰＡＮＩなどのアニリンと反応する。望ましくない反応性の結果、副産物の析出及び／又は凝集が起こる。反応性種、例えばポリアニリンを、適合した溶媒へ溶解すると、分散性を改善し、これが、反応性の表面及び／又は反応種と混合されたポリマー、例えばポリウレタンとの望まざる反応を減少させることが明らかとなっている。反応種の溶解は、適合した耐空性のある材料であって、輸送体部品の表面、又は輸送体部品上に設けられた炭素同素体材料の上及び／又は中に利用可能な材料の形成を促進する。このことは、耐空性のための所望の物理特性を持つことに加えて、表面塗膜の周辺の材料との適合性が重要であることを示す。ポリアニリンに適当な溶媒には、キシレン類、トルエン、ベンゼンや、これらの混合物が含まれる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに適当な溶媒には、高極性プロトン性溶媒（例えば水）やＤＭＳＯが含まれる。
従来の表面塗膜は、下層の表面及び／又は表面塗膜の他成分の混合したポリマーとの親和性に欠ける。例えば、エポキシ樹脂は多くの望ましい物理特性を持つが、それでも多数の求核性化合物、例えばＰＡＮＩなどのアニリンと反応する。望ましくない反応性の結果、副産物の析出及び／又は凝集が起こる。反応性種、例えばポリアニリンを、適合した溶媒へ溶解すると、分散性を改善し、これが、反応性の表面及び／又は反応種と混合されたポリマー、例えばポリウレタンとの望まざる反応を減少させることが明らかとなっている。反応種の溶解は、適合した耐空性のある材料であって、輸送体部品の表面、又は輸送体部品上に設けられた炭素同素体材料の上及び／又は中に利用可能な材料の形成を促進する。このことは、耐空性のための所望の物理特性を持つことに加えて、表面塗膜の周辺の材料との適合性が重要であることを示す。ポリアニリンに適当な溶媒には、キシレン類、トルエン、ベンゼンや、これらの混合物が含まれる。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに適当な溶媒には、高極性プロトン性溶媒（例えば水）やＤＭＳＯが含まれる。
【0103】
例えば、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡが、高温硬化型エポキシに混合された。溶液を手作業で混合し、次いで１０００ｒｐｍのシンキーミキサー（Thinky mixer）に１０分間かけた。ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡが、可視的に、エポキシ溶液（非常に低粘度の溶液）から析出してきた。溶液を、４－ｐｔ電極（電極間隔が２ｍｍ、長さが６ｍｍ）上に滴下塗布し、１２０℃の大気下で１時間乾燥させた。単純な２点抵抗値測定を行い、材料の厚みを測定して、材料の抵抗率を計算した。図１０に、いろいろな洗浄剤で処理されたエポキシ塗膜中のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡの抵抗率とエポキシ中の百分率ＰＡＮＩ含有量を示す。図１０に示すように、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：エポキシ材料の抵抗率は、塗布直後の材料（黒丸）からＩＰＡ浸漬材料（白丸）、ＩＰＡ浸漬材料でさらにＰＴＳＡ浸漬したもの（黒四角）、
ＩＰＡ洗浄でさらに第２のＩＰＡ洗浄したもの（白四角）と減少する。
ＩＰＡ洗浄でさらに第２のＩＰＡ洗浄したもの（白四角）と減少する。
【0104】
二次処理の前は、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：エポキシ材料は、ポリマー添加量と導電率が関係するという明白な傾向を示さない。ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ添加量が約２０％で二次処理がない場合でも、いくつかの静電除去塗膜では、導電性が十分な導電率閾値内に入ることがある。材料をＩＰＡに浸漬すると、これらの材料は、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ添加量の増加につれて導電率が増加する傾向を示す。
【0105】
また、ＰＴＳＡ浸漬の後で、ＰＡＮＩを含まないエポキシ塗膜で、測定可能な導電率が得られた。これは電気伝導性によるものでなく、イオン伝導性によるものであろう。
【0106】
硬化エポキシ塗膜中でＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡは移動可能であるのかもしれない。材料の処理、例えば浸漬により、より高い材料導電率を得ることができる。理論に縛られるものではないが、このＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ：エポキシ塗膜の増大した導電率は、過剰のアニリン、酸の除去及び／又は塗布材料の微細構造への洗浄剤で誘起された変化によるものかもしれない。
【0107】
ポリアニリンのエポキシとの反応性を加減するもう別の方法は、ポリアニリンをエポキシ表面にゆっくりと添加し、次いで最終の硬化温度に至るまでゆっくりと硬化温度を上げることである。全体としてＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡのエポキシとの反応性は、ピーク硬化温度及び／又は硬化時間によりさらに制御し得る。
【0108】
これらの材料は、カーボンナノチューブやグラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、これらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上及び／又は中に設けられ、改善された電気的及び機械的特性を持つ第２材料を形成する。
【0109】
〔実施例７：ブトバーＢ９０中の熱可塑性樹脂：ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡとブトバーＢ９０中のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ〕
ブトバーＢ９０（Butvar B90）は、下式のように、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）とポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルを含むトリブロックポリマーであり、式中、x、
ｙ、ｚは、それぞれ正の整数である。
ブトバーＢ９０（Butvar B90）は、下式のように、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）とポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニルを含むトリブロックポリマーであり、式中、x、
ｙ、ｚは、それぞれ正の整数である。
【化7】
【0110】
ブトバーＢ９０を熱可塑性塗膜中の基本樹脂として用いてもよく、また熱硬化性材料と混合して熱硬化性樹脂を作ってもよい。実施例７では、ＰＶＢをＰＥＤＯＴ：ＰＳＳとＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡに混合し、表面抵抗（Ω／□）と鉛筆硬度を測定した。いくつかの試料には、また、ブトバーＢ９０のアルコール基と反応する反応性エポキシ成分（例えば、ＥＰＯＮ１００７－ＣＴ－５５：ジグリシジルエーテルビスフェノールＡ）が添加されており、これが塗膜に強度を与えている。
【0111】
ＰＶＢの溶液は、１０重量％のＰＶＢを、事前調製した４０／６０のメタノール／トルエン溶液に溶解して調製した。テフロンコートした金属撹拌子を平底ジャーに加え、そこで溶解するまで室温で１～３時間攪拌した。
【0112】
試料は、ＰＶＢ溶液をフラスコに入れ、ＥＰＯＮ又はＨ3ＰＯ4をいくらか加え、シンキーミキサー又はボルテックスミキサー（vortexer）で混合し、３０分間静置して調製した。特定の添加量のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡを添加し、試料をボルテックス混合した。次いで、この塗液をガラススライド上に小さな塗料ブラシで塗布して試料を作成した。
【0113】
初期の組成はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳで始めた。これらはすべて非常に高い抵抗値を示す塗膜であった。このＢ９０／ＥＰＯＮ／界面活性剤混合物にＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡを２０重量％の量で添加すると、抵抗値は３．３ＭΩとなった。続く試験で他の材料も試験した。試験した材料を、下記の表５に示す。
【表5】
【0114】
したがって本開示の材料の硬度は、１つ以上の材料にポリビニルブチラールを含めることで調製でき、材料硬度の増加により材料の例えば表面塗膜の「耐空性」を少なくとも部分的に改善することができる。少なくとも一態様では、本開示の材料は、約２５重量％のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡと約７５重量％のポリビニルブチラール、例えばブトバーＢ９０とを含む。少なくとも一態様では、本開示の材料は、ポリビニルブチラール中に約６％のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡを含み、ＥＰＯＮ又はリン酸を含まない。
【0115】
これらの材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上及び／又は中に設けられ、改善され
た電気的及び機械的特性を持つ第２材料を形成する。
た電気的及び機械的特性を持つ第２材料を形成する。
【0116】
〔実施例８：ゾル－ゲル中のポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）〕
ＰＥＤＯＴは、高い固有導電率を持つ導電性ポリマーである。これは、有機薄膜太陽電池中の電子選択的輸送材料として使用可能であり、静電気拡散性塗膜中で使用可能である。例えば、実施例８では、市販のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、例えばアルクラッド表面（Alclad surfaces）用の接着促進前処理剤であるグリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル（glycidyl-Si-Zr-containing solgel）であるボーゲル（Boegel）に加えた。
ＰＥＤＯＴは、高い固有導電率を持つ導電性ポリマーである。これは、有機薄膜太陽電池中の電子選択的輸送材料として使用可能であり、静電気拡散性塗膜中で使用可能である。例えば、実施例８では、市販のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを、例えばアルクラッド表面（Alclad surfaces）用の接着促進前処理剤であるグリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル（glycidyl-Si-Zr-containing solgel）であるボーゲル（Boegel）に加えた。
【0117】
ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを添加し、ボルテックスミキサーで混合して、このゾルゲルの新たに混合調製した溶液とした。高添加量のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳのいくつかでは、このゾルゲルが速やかにゲル化したことから、このゾルゲルのエポキシ基と導電性ポリマーの間の反応が示唆される。
【0118】
図１１は、材料中に異なる量のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ材料の抵抗率を示す。図１１に示すように、エポキシ系材料の抵抗率（黒丸）は、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの量が増加すると急激に低下する。ゾル－ゲル系材料（ボーゲル）の抵抗率（白丸）も、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ含量の増加とともに減少するが、その程度は、エポキシ系材料ほどシャープではない。
【0119】
このデータ中にいくつかの傾向が認められる。（１）ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを含むエポキシは、ずっと小さな添加量閾値において測定可能な導電率を示す（１６％未満のＩＰＮを示す）。（２）純粋なＰＥＤＯＴの導電率は、１００Ｓ／ｃｍ近くである。（３）ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ試料は、二次処理（例えば、ＩＰＡ洗浄）を必要とせず、導電性塗膜の形成に必要な添加量がずっと小さくなる。
【0120】
これらの材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上及び／又は中に設けられ、改善された電気的及び機械的特性を持つ第２材料を形成する。
【0121】
＜エポキシ中の界面活性剤とＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ＞
高温硬化型エポキシ樹脂を用いて、多数の市販の分散剤のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを分散させる効力を試験した。ルーブリゾール社（Lubrizol）製ソルプラスＲ７００（Solplus R700）分散剤を含むエポキシ中の添加量レベルが０．１％～２．０％であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの試料と分散剤を含まない試料との比較を行った。全ての試料中のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに相分離が認められたが、ソルプラス含有試料は、粒子凝集が劇的に減少した。ソルプラスＲ７００を含む試料は、特に低添加量レベルで反応性が低い。
高温硬化型エポキシ樹脂を用いて、多数の市販の分散剤のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳを分散させる効力を試験した。ルーブリゾール社（Lubrizol）製ソルプラスＲ７００（Solplus R700）分散剤を含むエポキシ中の添加量レベルが０．１％～２．０％であるＰＥＤＯＴ：ＰＳＳの試料と分散剤を含まない試料との比較を行った。全ての試料中のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳに相分離が認められたが、ソルプラス含有試料は、粒子凝集が劇的に減少した。ソルプラスＲ７００を含む試料は、特に低添加量レベルで反応性が低い。
【0122】
同一のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ添加量レベル（１．０％）の分散剤の比較： 比較対象の分散剤は、全てルーブリゾール社のものであり、ソルプラスＲ７００とＲ７１０とＤＰ７００である。試料は上述のようにして調製した（実施例８）。Ｒ７００とＲ７１０を含む試料は、最良のＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ分散性（目視）を示し、Ｒ７１０は、最も低い抵抗値（６．７３ＭΩ／□）を示した。ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ水溶液では、Ｒ７１０は有機相塗膜樹脂中にポリマーを分散させるのに充分であった。
【0123】
塗布直後の材料としてより高い導電率を与えるポリマーブレンド：エポキシ中のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ－ＰＴＳＡ、も検討した。これらの試料は、添加量レベルが０．０２～０．２％で調製されたが、いずれも測定可能な抵抗値を持たなかった。
【0124】
これらの材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及びこれらの組み合わせなどの炭素同素体材料の上及び／又は中に設けられ、改善された電気的及び機械的特性を持つ第２材料を形成する。
【0125】
＜多層スタック＞
本開示の態様には、基材上に複数の層として形成されて多層スタックを形成する材料が含まれる。少なくとも一態様において、多層スタックは、同一材料で同一厚みの単層と比べて、全体として低い電気抵抗値を与える。多層スタックはまた、例えば輸送体部品の塗膜／表面に全体としてより大きな強度を与える。
本開示の態様には、基材上に複数の層として形成されて多層スタックを形成する材料が含まれる。少なくとも一態様において、多層スタックは、同一材料で同一厚みの単層と比べて、全体として低い電気抵抗値を与える。多層スタックはまた、例えば輸送体部品の塗膜／表面に全体としてより大きな強度を与える。
【0126】
多層スタックは、１枚以上のポリマー層を含み、各層は独立して、ＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ポリウレタン、アクリレート、ポリビニルブチラール、又はこれらの混合物から選ばれる。この１枚以上の層は、ＤＮＮＳＡなどのスルホン酸を含む。この１枚以上の層は、例えばカーボンナノチューブやグラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、及び、これらの組み合わせなどの、炭素同素体材料を含む。
【0127】
多層スタックはまた、下に詳述するように、例えば除氷のための加熱層として使用するための１枚以上の導電層を提供する。少なくとも一態様において、多層スタックは、導電層の上に設けられた外部保護層を含む。本開示において、「外部」層は、この外部層の上に他の層が設けられていない層であり、外部環境に直接露出されている層である。
【0128】
〔実施例９：多層スタック〕
実施例９は、４層の多層スタックであり、各層は、各層塗布後にＩＰＡで洗浄されたＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡである。各々の塗布と洗浄後の多層スタックの厚みと表面抵抗値を、下表６に示す。ＩＰＡ処理された試料では、１００Ω／□より小さな抵抗値が達成された。
実施例９は、４層の多層スタックであり、各層は、各層塗布後にＩＰＡで洗浄されたＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡである。各々の塗布と洗浄後の多層スタックの厚みと表面抵抗値を、下表６に示す。ＩＰＡ処理された試料では、１００Ω／□より小さな抵抗値が達成された。
【表6】
【0129】
少なくとも一態様において、これらの１枚以上の層が、炭素同素体材料、例えばカーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、ポリカーボネート、又はこれらの組み合わせを含む。
【0130】
＜材料の用途＞
本開示の材料の用途の非限定例には、熱可塑性材料としての用途及び／又はプリプレグ材料の成分としての用途が含まれる。プリプレグ材料用途では、本開示の材料が、グラファイトやガラス繊維、ナイロン、ケブラー（登録商標）等の材料（例えば、他のアラミドポリマー）、ポリエチレン等からなる繊維材料の上及び／又は中に設けられてもよい。
本開示の材料の用途の非限定例には、熱可塑性材料としての用途及び／又はプリプレグ材料の成分としての用途が含まれる。プリプレグ材料用途では、本開示の材料が、グラファイトやガラス繊維、ナイロン、ケブラー（登録商標）等の材料（例えば、他のアラミドポリマー）、ポリエチレン等からなる繊維材料の上及び／又は中に設けられてもよい。
【0131】
本開示の材料を、炭素同素体材料の上に配置して、輸送体部品などの基材の表面に設けられた第２材料を形成してもよい。輸送体部品には、例えば、航空機、自動車などのパネルやジョイントなどの構造部品がある。輸送体部品は、ノーズ、燃料タンク、テールコー
ン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機複合構造材、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又は、その他の内部部品を含む。
ン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機複合構造材、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又は、その他の内部部品を含む。
【0132】
限定的ではないが、塗布には、浸漬、吹き付け、ブラシコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング、ドクターブレードコーティング、及びこれらの併用が含まれる。本開示の材料を塗布して、基材上に層を、例えば、輸送体部品の表面に層を形成するのことができ、層の厚みは、例えば約０．１μｍ～約２０μｍ、例えば約１μｍ～約１０μｍ、例えば約１μｍ～約８μｍ、例えば約２μｍ～約６μｍの範囲で形成する。材料の厚みは、塗布材料の導電率や抵抗値が調整に利用される。材料の厚みは、また、材料や最終の塗膜基板の「耐空」性能（例えば、雨による浸食や砂や雹による傷害への耐性）をさらに調整するのに利用できる。
【0133】
材料を基材に塗布した後、例えば溶媒を揮散させるため、いずれか適当な温度で材料を、硬化させてもよい。硬化は、いずれか適当な硬化装置を用いて実施できる。硬化のために、材料の温度を徐々にピーク硬化温度にまで上げ、そのピーク硬化温度である期間維持する。ピーク硬化温度は、略室温～約２００℃であり、例えば約７０℃～約１５０℃であってよい。材料は、約１秒～約４８時間、例えば約１分～約１０時間の間、硬化させてよい。
【0134】
＜吹き付けによるシート材料の上及び／又は中への材料の塗布＞
シート材料を、基板上に配置し、１種類以上のポリマーを適当な溶媒（例えば、キシレン類、トルエン、水等）と混合し、十分な層厚になるまでシート材料の上及び／又は中に噴霧して望ましい表面抵抗を得る。次いで、溶媒を室温（又はより高温）で蒸発させると、基材の表面に硬化した材料層が形成される。
シート材料を、基板上に配置し、１種類以上のポリマーを適当な溶媒（例えば、キシレン類、トルエン、水等）と混合し、十分な層厚になるまでシート材料の上及び／又は中に噴霧して望ましい表面抵抗を得る。次いで、溶媒を室温（又はより高温）で蒸発させると、基材の表面に硬化した材料層が形成される。
【0135】
これに加えてあるいはこれに代えて、炭素同素体材料と１種類以上のポリマーとを、適当な溶媒（例えば、キシレン類、トルエン、水等）と混合し、十分な層厚になるまで基材に噴霧して、望ましい表面抵抗を得る。次いで、溶媒を室温（又はより高温）で蒸発させ、導電材料層を形成する。この導線材料層を、基材上に配置する。
【0136】
＜スピンコーティングによる基材への材料の塗布＞
材料の厚みを利用して、塗布材料の導電率や抵抗値を精密に調整することができ、そのために、例えば、基材にＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡシートを異なるチャック回転数（chuck rotations）でスピンコートする。図１２に、スピン速度と材料厚みとを示す。図１２に示
すように、未処理の材料（黒丸）は、塗布スピン速度に大きく依存する。面白いことに、最終材料の厚みの差異は、材料を処理（洗浄剤に浸漬）すると低減する（白丸）。少なくとも一態様では、本開示の材料は、約１００ｒｐｍ～約４，０００ｒｐｍ、例えば約１，０００ｒｐｍ～約３，０００ｒｐｍのスピン速度にてスピンコーティングにより塗布される。少なくとも一態様において、材料は、シート材料からなる。
材料の厚みを利用して、塗布材料の導電率や抵抗値を精密に調整することができ、そのために、例えば、基材にＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡシートを異なるチャック回転数（chuck rotations）でスピンコートする。図１２に、スピン速度と材料厚みとを示す。図１２に示
すように、未処理の材料（黒丸）は、塗布スピン速度に大きく依存する。面白いことに、最終材料の厚みの差異は、材料を処理（洗浄剤に浸漬）すると低減する（白丸）。少なくとも一態様では、本開示の材料は、約１００ｒｐｍ～約４，０００ｒｐｍ、例えば約１，０００ｒｐｍ～約３，０００ｒｐｍのスピン速度にてスピンコーティングにより塗布される。少なくとも一態様において、材料は、シート材料からなる。
【0137】
図１３に、基材上に塗布した直後のＰＡＮＩ：ＤＮＮＳＡフィルムの導電率と厚みを示す。ここでも導電率は、測定寸法に合わせたスクエア抵抗値として測定した。図１３に示すように、導電率は、直線的な傾向をもち、塗布材料の厚みの増加とともに上昇する（データ点は黒ダイアモンド印で表示）。また、洗浄剤で処理した（例えば、ＩＰＡ洗浄）した試料での導電率と厚みの間の相関の欠如も観測された（図１３に図示せず）。少なくとも一態様において、材料は炭素同素体材料を含む。少なくとも一態様では、これらの材料は炭素同素体材料にスピンコーティングで塗布される。
【0138】
＜除氷＞
輸送体部品に１つ以上の本開示の材料を塗布し（必要なら硬化させ）ることにより、例えば過酷な気候条件の結果として１つ以上の輸送体部品上に氷が堆積した場合、この輸送体部品を「除氷」することができる。本開示の材料は導電性であるため、材料を含む表面に電圧を印加すると、この表面の温度が上昇し、この表面に堆積した氷の一部が溶融する。少なくとも一態様において、この導電性材料層は電極である。これに加えてあるいはこれに代えて、この導電性材料層に電極が取り付けられる。
輸送体部品に１つ以上の本開示の材料を塗布し（必要なら硬化させ）ることにより、例えば過酷な気候条件の結果として１つ以上の輸送体部品上に氷が堆積した場合、この輸送体部品を「除氷」することができる。本開示の材料は導電性であるため、材料を含む表面に電圧を印加すると、この表面の温度が上昇し、この表面に堆積した氷の一部が溶融する。少なくとも一態様において、この導電性材料層は電極である。これに加えてあるいはこれに代えて、この導電性材料層に電極が取り付けられる。
【0139】
少なくとも一態様において、本開示の１つ以上の材料を含む表面に電圧を印加すると、その表面に堆積した氷が完全に融解する。少なくとも一態様において、本開示の１つ以上の材料を含む表面に電圧を印加すると、その表面に堆積した氷の部分的な融解をもたらし、その結果、部分的に融解した堆積氷が輸送体部品から滑り落ちる。
【0140】
少なくとも一態様において、除氷は、本開示の１つ以上の材料を含む表面に任意の適当なＡＣ／ＤＣ電圧発生機を接触させて、１つ以上の材料に電圧を与えることを含む。交流電圧発生機を、例えば本開示の１つ以上の材料を（抵抗体として）含む表面に接触させると、少なくともその表面が抵抗加熱して、輸送体部品の１枚以上の層が抵抗加熱することになる。少なくとも一態様において、除氷は、航空機の発電部品により、１つ以上の本開示の材料を含む表面に電圧を印加することを含む。例えば、航空機エンジンを作動モードにスイッチすると、航空機エンジンにより与えられるＡＣ電力が航空機表面に伝搬して、航空機の輸送体部品の１つ以上の表面を除氷する。これらの態様によれば、航空機の輸送体部品の表面に外部電圧発生機を取り付けることなく、航空機に除氷機能を内在させることができる。
【0141】
少なくとも一態様において、方法は、約１０ヘルツ～約２０００ヘルツ、例えば約２００ヘルツ～約６００ヘルツ、例えば約４００ヘルツの交流電圧を表面に印加することを含む。少なくとも一態様では、方法は、１０ボルト～約２０００ボルト、例えば約１００ボルト～約４００ボルト、例えば約２００ボルトの交流電圧を表面に与えることを含む。方法は、１台以上の変圧器で交流電圧を調整することを含む。方法は、１台以上の整流器で交流電圧を直流電圧に変換することを含む。方法は、１台以上の発振器で直流電圧を交流電圧に変換することを含む。
【0142】
＜レドーム等の静電気放電＞
航空機には、航空機のノーズの後方にレーダーが存在する。ノーズには、プレシピテーションスタチック（precipitation static）（Ｐスタチック：P-static）と呼ばれるある種の静電気が蓄積することが多い。
航空機には、航空機のノーズの後方にレーダーが存在する。ノーズには、プレシピテーションスタチック（precipitation static）（Ｐスタチック：P-static）と呼ばれるある種の静電気が蓄積することが多い。
【0143】
本開示の１つ以上の材料を輸送体部品に塗布（必要なら硬化）すると、この１つ以上の材料が、静電気を、例えば航空機のある位置、例えば航空機機首に蓄積したＰ－スタチックを放散させる。この静電気の放電により、航空機レーダーへの静電干渉が減少あるいは消失し、またブラシ放電現象が減少あるいは消失し、結果として航空機の外表面上の塗膜のダメージが減少又は消失する。本開示の材料はさらに、航空機の他の部品、例えばアンテナなどの部品への静電干渉を減少あるいは消失させる。
【0144】
＜耐空性＞
従来の塗膜は、蓄積電荷を放散できないことに加えて、「耐空性」があるとはいえない。例えば、航空機などの輸送体の表面に用いられてきた従来の表面塗膜では、雨による侵食、紫外光耐性、高温耐性、低温耐性、砂や雹によるダメージへの耐性などの耐久性パラメーターに関する性能が、不十分である。また、戦闘用ジェット機のキャノピーの塗膜、及び／又は、民間航空機や戦闘用ジェット機の風防ガラスや窓の塗膜の場合、これらの表面の塗膜は、当該表面越しの可視性を高めるために、実質的に透明でなければならない。
本開示の材料は「耐空性」があり、例えば雨による侵食、紫外光耐性、高温耐性、低温耐性、砂や雹によるダメージへの耐性、改善された柔軟性、及び改善された視認性など、１つ以上の耐空性パラメーターが（従来の塗膜と比べて）改善されている。
従来の塗膜は、蓄積電荷を放散できないことに加えて、「耐空性」があるとはいえない。例えば、航空機などの輸送体の表面に用いられてきた従来の表面塗膜では、雨による侵食、紫外光耐性、高温耐性、低温耐性、砂や雹によるダメージへの耐性などの耐久性パラメーターに関する性能が、不十分である。また、戦闘用ジェット機のキャノピーの塗膜、及び／又は、民間航空機や戦闘用ジェット機の風防ガラスや窓の塗膜の場合、これらの表面の塗膜は、当該表面越しの可視性を高めるために、実質的に透明でなければならない。
本開示の材料は「耐空性」があり、例えば雨による侵食、紫外光耐性、高温耐性、低温耐性、砂や雹によるダメージへの耐性、改善された柔軟性、及び改善された視認性など、１つ以上の耐空性パラメーターが（従来の塗膜と比べて）改善されている。
【0145】
また、従来の塗膜を他の化学物質と混合して、塗膜の１つ以上の所望の物理特性、例えば導電率を向上させる場合に、従来の塗膜は、しばしば他の化学物質と相性がよくなく、塗膜に添加された他の化学物質の望ましい物理特性を阻害するものであった。従来の塗膜はまた、下層の表面／塗膜と親和性が悪く、塗膜－塗膜界面で接着の劣化を引き起こしていた。前述の用途や利点に加えて、本開示の材料や方法は、静電気放電性で耐空性の材料を制御下での形成を可能にする。
【0146】
本開示の材料や方法は、少なくとも部分的には過剰スルホン酸の除去や材料の高密度化とこの結果としての電気的濾過のために、低抵抗材料（いろいろな洗浄剤で洗浄されたもの）を与える。ＤＮＮＳＡを用いた結果とは反対に、材料の塗布の前に過剰のＤＢＳＡを除去すると、高抵抗の材料が得られる。
【0147】
ＰＡＮＩとＰＥＤＯＴ：ＰＳＳは、輸送体部品上に塗布される材料中に配合可能な導電性ポリマーとして有望である。ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）を含む本開示の材料は、堅牢で、作業性がよく、目的の静電除去抵抗値を満たし、様々の用途の塗布に利用可能である。
【0148】
また、従来のイオン系塗膜と比べると、本開示の材料や方法では、経時的な界面活性剤の溶出が低下する。これは部分的には、本開示の材料中の界面活性剤の量が、従来のイオン系塗膜と比べて少ないことによる。また、本開示のスルホン酸は、従来のイオン系塗膜の従来の界面活性剤より、材料から溶出する量がより少ない。
【0149】
本開示の材料はまた、湿った環境での利用可能性や高温での利用可能性、既知の材料と比べて改善された電気特性や機械特性（例えば、改善された柔軟性）を与える。
【0150】
本開示のいろいろな態様を、説明を目的として記述してきたが、これらは網羅的なものではなく、ここに開示の態様に限定されるのではない。当業者には、記載の態様の範囲から逸脱することなく多くの変更や改変が可能であることは明らかである。本明細書で使用した用語は、実施形態の原理や市場で認められる実用的な用途や技術改良を最もよく説明できるように選ばれており、あるいは当業者が本明細書に開示の態様を理解できるように選ばれている。
【0151】
本開示において、「炭素同素体材料」は、２つ以上の異なる三次元分子配置、例えばナノチューブ状、平面状、又は球状の三次元分子配置を持つことのできる炭素からなる材料を含む。
【0152】
本開示において、「シート材料」は、実質的に平面状な広がりを持つ炭素同素体材料を含む。
【0153】
本開示において、「輸送体部品」は、限定されることなく、輸送体における任意の部品、例えば、航空機、自動車などのパネルやジョイントなどの構造的部品を含む。輸送体部品は、ノーズ、燃料タンク、テールコーン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機複合構造材、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又は、その他の内部部品を含む。また、輸送体部品は、限定されることなく、自動車、船舶、ウインドタービン、住居／地上構造物（housing/ground structure）、掘削装置などの任意の部品を含む。
【0154】
本開示において、用語「材料」は、限定されることなく、表面、例えば輸送体部品の表面上に配置することが可能な混合物や反応生成物、フィルム／層、例えば薄膜を含む。
【0155】
本開示において、「無置換体」とは、置換基を持つことが可能である分子で、各位置に水素原子を持っている分子である。
【0156】
本開示において、「置換体」は、炭素原子又は窒素原子に結合した水素以外の置換基を持つ分子である。
【0157】
本開示において、「層」は、表面を少なくとも部分的に覆う厚みを持つ材料である。
【0158】
他の態様を、以下の付記に記載する：
【0159】
付記１．ポリマーとスルホン酸とを含む第１材料を炭素同素体材料に塗布して第２材料を形成することと、
前記第２材料を硬化させることと、
を含む、導電性の炭素同素体材料を形成する方法。
前記第２材料を硬化させることと、
を含む、導電性の炭素同素体材料を形成する方法。
【0160】
付記２．前記炭素同素体材料はシート材料である、付記１に記載の方法。
【0161】
付記３．前記炭素同素体材料は、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、又はこれらの組み合わせを含む、付記１又は２に記載の方法。
【0162】
付記４．前記第２材料を洗浄剤で洗浄することをさらに含む、付記１～３のいずれか１つに記載の方法。
【0163】
付記５．前記洗浄剤は、イソプロピルアルコール、パラトルエンスルホン酸、アセトン、メタノール、これらの水和物、これらの溶媒和物、及びこれらの混合物からなる群から選択される、付記４に記載の方法。
【0164】
付記６．洗浄は、前記第１材料の表面に前記洗浄剤を約１秒から約１０分の間、吹き付けることを含む、付記４又は５に記載の方法。
【0165】
付記７．イソプロピルアルコール、パラトルエンスルホン酸、アセトン、メタノール、これらの水和物、これらの溶媒和物、及びこれらの混合物からなる群から選択される第２洗浄剤で、前記第２材料を洗浄することをさらに含む、付記１～６のいずれか１つに記載の方法。
【0166】
付記８．洗浄は、前記第１材料を前記洗浄剤中に約１秒から約１分の間、浸漬することを含む、付記４～６のいずれか１つに記載の方法。
【0167】
付記９．洗浄は、約１ｍＬから約２５ｋＬの量の前記洗浄剤を材料の表面に噴霧することを含む、付記４～６のいずれか１つに記載の方法。
【0168】
付記１０．前記ポリマーを溶媒に溶解することをさらに含み、前記溶媒は、キシレン、ベンゼン、トルエン、ジメチルスルホキシド、水、及びこれらの混合物からなる群から選択される、付記１～９のいずれか１つに記載の方法。
【0169】
付記１１．前記基材は輸送体部品であり、前記第２材料は、厚みが約０．１μｍから約
１０μｍの層である、付記１～１０のいずれか１つに記載の方法。
１０μｍの層である、付記１～１０のいずれか１つに記載の方法。
【0170】
付記１２．硬化は、前記材料の温度を略室温からピーク硬化温度に上げることと、約１秒から約４８時間の間、前記ピーク硬化温度に維持することと、を含む、付記１～１１のいずれか１つに記載の方法。
【0171】
付記１３．ピーク硬化温度は、略室温から約２００℃である、付記１２に記載の方法。
【0172】
付記１４．前記炭素同素体材料を基材に塗布することをさらに含み、この塗布は、前記炭素同素体材料を輸送体部品の表面に約１００ｒｐｍから約４，０００ｒｐｍの速度でスピンコーティングすることにより行う、付記１～１３のいずれか１つに記載の方法。
【0173】
付記１５．前記ポリマーは、ポリアニリン、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（スチレンスルホネート）、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、エポキシ、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリスルフィド、又はこれらの混合物を含む、付記１～１４のいずれか１つに記載の方法。
【0174】
付記１６．炭素同素体材料、ポリマー、及びスルホン酸を含む材料に電圧を印加することを含み、前記材料は、輸送体部品の表面に設けられている、
輸送体部品の表面を加熱する方法。
輸送体部品の表面を加熱する方法。
【0175】
付記１７．前記材料の表面に電圧を印加することで、前記輸送体部品の表面に付着した固相の水が少なくとも部分的に溶融する、付記１６に記載の方法。
【0176】
付記１８．前記輸送体部品は、ノーズ、燃料タンク、テールコーン、パネル、２つ以上のパネル間の被覆ラップジョイント、翼と胴体部のアセンブリ、航空機複合構造材、胴体部ジョイント、翼リブと外皮のジョイント、及び／又はその他の内部部品からなる群から選択される、付記１６又は１７に記載の方法。
【0177】
付記１９．前記電圧は、約１０ヘルツから約２０００ヘルツ、及び／又は約１０ボルトから約２０００ボルトの交流電圧である、付記１７に記載の方法。
【0178】
付記２０．前記ポリマーは、ポリアニリン、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（スチレンスルホネート）、ポリウレタン、ポリビニルブチラール、ポリアクリレート、エポキシ、グリシジル－Ｓｉ－Ｚｒ－含有ゾルゲル、ポリエステル、フェノキシ樹脂、ポリスルフィド、又はこれらの混合物を含む、付記１６～１９のいずれか１つに記載の方法。
【0179】
付記２１．少なくとも１種類のポリマーと、
少なくとも１種類のスルホン酸と、
炭素同素体材料と、
を含む、導電性材料。
少なくとも１種類のスルホン酸と、
炭素同素体材料と、
を含む、導電性材料。
【0180】
付記２２．前記炭素同素体材料は、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン、又はこれらの組み合わせを含む、付記２１に記載の組成物。
【0181】
付記２３．前記材料のオーム／平方値は、前記炭素同素体材料のオーム／平方値より約１．２倍から約２０倍大きい、付記２１又は２２に記載の組成物。
【0182】
付記２４．前記スルホン酸は、ナフチルスルホン酸、アントラセニルスルホン酸、ピレニルスルホン酸、又はこれらの混合物を含む、付記２１～２３のいずれか１つに記載の組成物。
【0183】
付記２５．前記ポリマーは、ポリアニリン、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）、ポリ（スチレンスルホネート）、又はこれらの混合物を含む、付記２１～２４のいずれか１つに記載の組成物。
【0184】
付記２６．第２ポリマーをさらに含む、付記２１～２５のいずれか１つに記載の組成物。
【0185】
上記では、本開示の態様について説明したが、その基本的な範囲から逸脱することなく本開示の他のさらなる態様を考案することが可能である。また、上記では、航空字宙産業に利用されるポリマー、材料、及び方法について説明したが、本開示の態様は、航空機とは無関係の他の用途、例えば自動車産業や海洋産業、エネルギー産業、ウインドタービン等の用途にも適用可能である。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】