CN110234618A - 碳泡沫及其制造方法 - Google Patents

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铃木敦仁
山下顺也
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Abstract

一种具有线状部和结合该线状部的结合部的碳泡沫，其特征在于，所述线状部的直径为0.1μm以上且10.0μm以下，所述碳泡沫具有面积为100cm2以上的表面。

Description

碳泡沫及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种碳泡沫及其制造方法，尤其涉及一种具有无缺陷且大面积的面的碳泡沫及其制造方法。
背景技术
碳泡沫是通过将例如三聚氰胺树脂泡沫(发泡体)在非活性气体气氛下进行热处理并碳化得到的材料(例如，参照专利文献1)，由于其具有多孔性、柔软性和电特性，因而被用于各种用途中。该碳泡沫由于纤维直径较细，因此比表面积大，还具有所有的纤维连接而成的一体的结构，在这两方面与一般的碳纤维无纺布有很大的不同。
例如，专利文献2中记载了使用碳泡沫作为在高温或药剂使用等特殊的条件下使用的过滤器。另外，专利文献3中记载了使用碳泡沫作为即使在高温下也具有高隔热性的隔热材。此外，专利文献4中记载了使用碳泡沫作为电活性和导电性高的电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平4-349178号公报
专利文献2:日本特开2002-326871号公报
专利文献3:日本特开2004-217446号公报
专利文献4:日本特开平9-167621号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，将碳泡沫用作上述的电极时，以100cm2以上的面积(以下也称为“大面积”)制备电池单元的情况较多，需要具有大面积的表面的碳泡沫。另外，将碳泡沫用作大口径的过滤器时，也需要具有大面积的表面的碳泡沫。
但是，存在即使通过布置多个现有的碳泡沫制成大面积的电极、过滤器，也无法获得充分的特性这样的技术问题。
为此，本发明的目的在于提供一种具有良好的特性的碳泡沫及其制造方法。
用于解决问题的方案
本发明人等对上述技术问题进行不断研究后，发现通过布置多个碳泡沫制备大面积的电极时，由于在碳泡沫内的通孔、相邻的碳泡沫与碳泡沫之间等存在多处构成碳泡沫的碳纤维未连接的部位，因而导电性发生了恶化。
另外，发现通过布置多个碳泡沫制备大面积的过滤器时，由于在碳泡沫内的通孔、相邻的碳泡沫与碳泡沫之间等，原本应该被捕获的物质会从构成碳泡沫的碳纤维未连接的部位通过，作为过滤器的性能发生了恶化。
即，发现在碳泡沫内的通孔、碳泡沫与碳泡沫之间等构成碳泡沫的碳纤维未连接的部位导致特性发生了恶化。
但是，根据专利文献1的方法制备具有大面积的表面的碳泡沫时，产生了大的缺陷(通孔)。为此，为了确定制造具有无缺陷且大面积的表面的碳泡沫作为单一的部件的方法，本发明人等对根据专利文献1的方法制备具有大面积的表面的碳泡沫时缺陷产生的机制进行了解析和研究。
制备碳泡沫时，将作为原料的树脂泡沫在非活性气体气氛中或真空中进行碳化的主要理由在于，防止空气中所含的氧气与通过碳化得到的碳纤维发生反应而烧毁碳纤维。专利文献1的方法中，虽然对这样的碳纤维的烧毁进行了防范，但还是产生了缺陷。
为此，本发明人等对专利文献1的方法中形成缺陷的原因进行了详细调查。其结果，发现对作为原料的树脂泡沫进行加热时，从树脂泡沫中会产生脱附气体，该脱附气体作为活性气体发挥作用，与碳纤维发生反应并分解是导致缺陷产生的原因。
上述分解性的脱附气体即使在制备小的碳泡沫时也会产生。但是，认为上述分解性脱附气体在制备小面积的碳泡沫时，由于上述分解性脱附气体在与碳纤维发生反应前通过自然扩散而被排出到泡沫结构外部，因此未产生缺陷。
与此相对，制备具有大面积的表面的碳泡沫时，认为由于作为原料的树脂泡沫的面积大，因此在树脂泡沫的内部产生的分解性脱附气体要扩散到泡沫结构外部为止的距离长，在扩散到泡沫结构外部前就与碳纤维发生反应并分解，导致产生了缺陷。
为此，本发明人等对能够制造具有大面积的表面的碳泡沫而不产生上述缺陷的条件进行了不断研究。其结果，发现对树脂泡沫进行加热并碳化时，在分解性脱附气体的产生量多的温度区域中，对热处理炉内进行减压排气，促进在树脂泡沫的内部产生的分解性脱附气体向泡沫结构外部扩散极其有效，从而完成了本发明。
即，本发明为如下所示。
[1]
一种碳泡沫，其特征在于，该碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部，
所述线状部的直径为0.1μm以上且10.0μm以下，
所述碳泡沫具有面积为100cm2以上的表面。
[2]
一种碳泡沫，其特征在于，该碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部，
所述线状部的直径为0.1μm以上且10.0μm以下，
所述碳泡沫不存在面积为2000mm2以上的通孔。
[3]
根据[1]或[2]所述的碳泡沫，其含有4000mm2以上的不具有面积为2000mm2以上的通孔的区域。
[4]
根据[1]～[3]的任一项所述的碳泡沫，其中，所述线状部的数量与所述结合部的数量的比例为1.3以上且1.6以下。
[5]
根据[1]～[4]的任一项所述的碳泡沫，其中，不存在面积为1000mm2以上的通孔。
[6]
根据[1]～[5]的任一项所述的碳泡沫，其中，至少一部分中，所述结合部的密度为15000个/mm3以上。
[7]
根据[1]～[6]的任一项所述的碳泡沫，其中，堆积密度为3.0kgm-3以上且400kgm-3以下。
[8]
根据[1]～[7]的任一项所述的碳泡沫，其中，所述线状部的直径为0.1μm以上且5.0μm以下。
[9]
根据[1]～[8]的任一项所述的碳泡沫，其中，所述线状部的直径为1.0μm以上且5.0μm以下。
[10]
根据[1]～[9]的任一项所述的碳泡沫，其中，碳泡沫的表面积为60000cm2以下。
[11]
根据[1]～[10]的任一项所述的碳泡沫，其中，碳含有率为51质量％以上。
[12]
根据[1]～[11]的任一项所述的碳泡沫，其中，至少一部分中，所述结合部的密度为30000个/mm3以上。
[13]
根据[1]～[12]的任一项所述的碳泡沫，其特征在于，至少一部分中，在以所述碳泡沫的厚度方向为x方向、与所述x方向垂直的方向为y方向、与所述x方向和所述y方向垂直的方向为z方向，将300μm×300μm×300μm的区域内含有的所述线状部的、相对于所述x方向的取向角度的平均值定义为θavex、相对于所述y方向的取向角度的平均值定义为θavey、相对于所述z方向的取向角度的平均值定义为θavez时，
所述θavex、所述θavey、所述θavez中的最大值与最小值的差θd为3°以上。
[14]
一种碳泡沫的制造方法，其特征在于，其是制造具有面积为100cm2以上且60000cm2以下的表面的碳泡沫的方法，其具备下述工序：
原料泡沫导入工序，将作为碳泡沫的原料的树脂泡沫导入至热处理炉内；以及
升温工序，将所述热处理炉内的温度以第1升温速度升温至热处理温度，
所述升温工序的超过200℃的至少一部分边对所述热处理炉内进行减压排气边实施。
[15]
根据[14]所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序至少在来自所述树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的第1温度区域边对所述热处理炉内进行减压排气边实施。
[16]
根据[14]或[15]所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序在所述第1温度区域边向所述热处理炉内供给非活性气体边实施。
[17]
根据[14]～[16]的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其具备下述工序：
原料泡沫导入工序，将作为碳泡沫的原料的树脂泡沫导入至热处理炉内；
升温工序，将所述热处理炉内的温度以第1升温速度升温至热处理温度；
碳化工序，在所述热处理温度下保持规定的时间使所述树脂泡沫碳化得到所述碳泡沫；
降温工序，将所述热处理炉内的温度降温至室温；以及
碳泡沫搬出工序，从所述热处理炉中搬出所述碳泡沫；
所述升温工序至少在来自所述树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的第1温度区域边对所述热处理炉内进行减压排气边实施。
[18]
根据[14]～[17]的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序在所述第1温度区域以低于所述第1升温速度的第2升温速度实施。
[19]
根据[18]所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序在所述第1温度区域中的、来自所述树脂泡沫的脱附气体的产生量的增加率高的第2温度区域以低于所述第2升温速度的第3升温速度实施。
[20]
根据[19]所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述第2温度区域为每100℃所述树脂泡沫的重量相对于初始重量减少20％以上的温度区域。
[21]
根据[14]～[20]的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述第1温度区域为每100℃所述树脂泡沫的重量相对于初始重量减少5％以上的温度区域。
[22]
根据[14]～[21]的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述树脂泡沫是三聚氰胺树脂泡沫。
[23]
根据[14]～[22]的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述第1温度区域为200℃以上且小于800℃的温度区域。
[24]
根据[14]～[23]的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序和所述碳化工序边向所述树脂泡沫施加压缩应力边实施。
发明的效果
根据本发明，可以提供一种具有良好的特性的碳泡沫及其制造方法。
附图说明
图1是示出包含在本发明中的碳泡沫的例子，以及不包含在本发明中的碳泡沫的例子的图。(a)和(b)是包含在本发明中的碳泡沫的例子，(c)和(d)是不包含在本发明中的碳泡沫的例子。
图2是根据本发明的碳泡沫的制造方法的流程图。
图3是实施例3的碳泡沫的外观图。
图4是比较例2的碳泡沫的外观图。
图5是比较例4的碳泡沫的外观图。
图6是根据实施例1的碳泡沫的SEM图像。
图7是根据实施例3的碳泡沫的SEM图像。(a)是其截面的图像，(b)是其表面的图像。
图8是根据实施例1的碳泡沫得到的X射线CT解析图像。
图9是对图8的图像进行线和节点检测的图像处理后的图像。
具体实施方式
以下，对用于实施本发明的方式(以下，称为“本实施方式”)进行详细说明，但本发明并不限于下述的记载，可以在不脱离其主旨的范围内进行各种各样的变形后实施。
(碳泡沫)
根据本发明的碳泡沫是一种具有线状部和结合该线状部的结合部的碳泡沫。其特征在于，线状部(碳纤维)的直径为0.1μm以上且10.0μm以下，所述碳泡沫具有面积为100cm2以上的表面。
从通用性的角度出发，根据本发明的碳泡沫具有面积为100cm2以上的表面，但该表面的面积优选为225cm2以上，更优选为600cm2以上。另外，从生产率的角度出发，碳泡沫的表面积优选为60000cm2以下，更优选为50000cm2以下，进一步优选为30000cm2以下，更进一步优选为25000cm2以下。
另外，根据本发明的碳泡沫的另外的实施方式涉及一种具有线状部和结合该线状部的结合部的碳泡沫，其特征在于，线状部的直径为0.1μm以上且10.0μm以下，所述碳泡沫不存在面积为2000mm2以上的通孔。根据本发明的碳泡沫是通过无缺陷的单一的部件构成的碳泡沫。本发明中，“缺陷”是指穿过上述面积为100cm2以上的表面S、贯通碳泡沫的通孔H，上述表面S中的面积为2000mm2以上的通孔H。即，根据本发明的碳泡沫是不含有上述表面S中的面积为2000mm2以上的通孔H的碳泡沫。需要说明的是，上述表面S表示由单一的面构成的表面，例如由多面体表面的相邻多个面构成的表面不包括在内。
本发明中，上述通孔H的有无通过目视检查、以及使用具备光源和光检测器的检查设备(例如，针孔检查机)的检查来评价。具体而言，首先，通过目视对上述表面S进行观察，对通孔H的有无进行评价。通过目视无法确认通孔H的存在时，进行使用检查设备的检查。具体而言，分别在碳泡沫的表面S侧配置光源，在与表面S相反侧的表面配置光检测器。然后，从光源朝向碳泡沫的表面S照射光。这样的话，若碳泡沫中存在通孔H，则照射的光会通过通孔H到达光检测器。这样就能够检测到通孔H。需要说明的是，光源和光检测器的配置反过来也可以。通过使用现在市售的针孔检查机等检查设备，能够检测出几μm直径的针孔，若是面积为2000mm2以上的通孔，即使万一通过上述的目视检查没能发现，也能够可靠地检测出。
通过上述检查检测到通孔H时，对表面S中的通孔H的面积进行测定。该面积的测定可以使用显微镜或电子显微镜进行。本发明中，对于通过使用上述光源和光检测器的检查未能检测到通孔H的碳泡沫，以及虽然检测到了通孔H，但其面积小于2000mm2时，认定其为无缺陷的碳泡沫，包含在本发明中。而对于通孔的面积为2000mm2以上的情况，认定其为存在缺陷的碳泡沫，不包含在本发明中。
需要说明的是，对于通孔H的形状无限定，龟裂状、线状的通孔都包含在通孔H中。另外，对于碳泡沫制造后，为了组装到电池单元中而进行加工开口的孔，由于这种在使用时通过后续加工开口的孔不属于缺陷，因此不包含在本发明的通孔中。
另外，上述表面S中存在多个通孔H时，每个通孔H的面积均为小于2000mm2时包含在本发明中，即使仅有1个的面积为2000mm2以上，也不包含在本发明中。
从电极的强度的角度出发，本实施方式的碳泡沫不存在面积为2000mm2以上的通孔，优选不存在面积为1000mm2以上的通孔，更优选不存在面积为500mm2以上的通孔，进一步优选不存在面积为100mm2以上的通孔，更进一步优选不存在面积为10mm2以上的通孔。
另外，从用作电极时的强度和处理的角度出发，本实施方式的碳泡沫优选不存在面积为2000mm2以上的通孔的区域为4000mm2以上，更优选为6000mm2以上，进一步优选为8000mm2以上，更进一步优选为10000mm2以上。
另外，本实施方式的碳泡沫优选不存在面积为1000mm2以上的通孔的区域为2000mm2以上，更优选为4000mm2以上，进一步优选为6000mm2以上，更进一步优选为8000mm2以上，特别优选为10000mm2以上。
另外，本实施方式的碳泡沫优选不存在面积为500mm2以上的通孔的区域为1000mm2以上，更优选为2000mm2以上、4000mm2以上、6000mm2以上、8000mm2以上、10000mm2以上。
另外，本实施方式的碳泡沫优选不存在面积为100mm2以上的通孔的区域为200mm2以上，更优选为500mm2以上、1000mm2以上、2000mm2以上、4000mm2以上、6000mm2以上、8000mm2以上、10000mm2以上。
另外，本实施方式的碳泡沫优选不存在面积为10mm2以上的通孔的区域为20mm2以上，更优选为100mm2以上、500mm2以上、1000mm2以上、2000mm2以上、4000mm2以上、6000mm2以上、8000mm2以上、10000mm2以上。
图1示出了包含在本发明中的碳泡沫的例子，以及不包含在本发明中的碳泡沫的例子。其中，(a)和(b)示出了包含在本发明中的碳泡沫的例子，(c)和(d)示出了不包含在本发明中的碳泡沫的例子。图1(a)中所示的碳泡沫不具有通孔H，是无缺陷的碳泡沫。另外，图1(b)中所示的碳泡沫中虽然存在多个通孔H，但这些通孔的面积均小于500mm2。若为这样的小面积的通孔，由于将碳泡沫用作电池的电极时，在碳泡沫中流动的电流仅稍微绕过通孔即可，对导电性的影响较小。因此，图1(a)和(b)中所示的碳泡沫包含在本发明中。
与此相对，图1(c)中所示的碳泡沫虽然存在1个通孔H，但其面积为2000mm2以上。在该情况下，将碳泡沫用作电池的电极时，在碳泡沫中流动的电流需要大幅度绕过通孔，因此电阻值增加，导电性恶化。另外，图1(d)中所示的碳泡沫中存在将碳泡沫分割开的线状的通孔。在该情况下，由于碳泡沫接触的部分的面积小，因此将碳泡沫用作电池的电极时，在碳泡沫中流动的电流的电阻值增加，导电性恶化。因此，图1(c)和(d)中所示的碳泡沫不包含在本发明中。
需要说明的是，虽然图1中例示的碳泡沫的形状均为板状，但碳泡沫的形状不限于板状，例如可以为圆筒状。碳泡沫为圆筒状时，面积为100cm2以上的表面S可以为曲面。另外，也可以对表面S实施压花加工等处理。在该情况下，表面S的面积不考虑由于压花加工增加的表面积，通过从面的垂直方向看到的面积进行限定。
＜线状部的数量Nl与结合部的数量Nn的比例R＞
本实施方式中的碳泡沫中，线状部的数量Nl与结合部的数量Nn的比例R优选为1.3以上且1.6以下。换句话说，比例R是指在结合部发生支化的分支的平均数。将R设为1.3以上，是因为考虑到R小于1.3时，不具有线状部在结合部结合的三维网状结构，而是像无纺布那样未结合的线状部接触的结构。另外，将R设为1.6以下，是因为考虑到R大于1.6时，线状部成为带状的、例如像蜂巢那样的被壁面覆盖的多孔性结构。线状部的数量Nl与结合部的数量Nn的比例R更优选为1.35以上，进一步优选为1.4以上。另外，更优选为1.55以下，进一步优选为1.5以下。
＜线状部(碳纤维)的直径＞
此外，本实施方式的碳泡沫中，构成碳泡沫的线状部(碳纤维)的直径d为0.1μm以上且10.0μm以下。本发明中，“碳纤维的直径”是指连接结合部的线状部的直径。从确保物理强度和导电性的角度出发，碳纤维的直径为0.1μm以上，优选为1.0μm以上，更优选为1.5μm以上，进一步优选为2μm以上。另外，从压缩行为时的变形性和复原性的角度出发，碳纤维的直径为10.0μm以下，优选为5.0μm以下，更优选为4μm以下，进一步优选为3.5μm以下。
[线状部(碳纤维)直径的测定方法]
构成碳泡沫的线状部(碳纤维)的直径d通过对扫描型电子显微镜(ScanningElectron Microscope，SEM)图像进行图像解析求出。具体地，使用扫描型电子显微镜在10000倍的倍率下对碳泡沫进行观察。根据得到的观察图像，随机测定20处的碳纤维的粗度。假设截面形状为圆形，将它们的平均粗度作为上述直径d。
＜线状部的取向角度＞
在热处理炉中，例如对三聚氰胺树脂泡沫进行热处理并碳化后，碳泡沫会成为具有构成碳泡沫的骨架的碳纤维向所有的方向均匀地扩散的各向同性结构。对于这种碳泡沫，将300μm×300μm×300μm的区域内含有的线状部的相对于x方向的取向角度的平均值定义为θavex、相对于y方向的取向角度的平均值定义为θavey、相对于z方向的取向角度的平均值定义为θavez时，θavex、θavey、θavez中的最大值与最小值的差θd通常为1°以下。
需要说明的是，上述3个方向中，以碳泡沫的厚度方向为x方向，与所述x方向垂直的方向为y方向，与所述x方向和所述y方向垂直的方向为z方向。
不过，对三聚氰胺树脂泡沫进行热处理并碳化时，若向作为碳泡沫的原料的树脂泡沫施加压缩应力，则可得到在碳纤维的扩散方面具有各向异性的骨架结构的碳泡沫。对于这种碳泡沫，即使施加压缩载荷，也能够抑制碳纤维(线状部)的断裂，降低粉末脱落，实现高的复原性等。为了获得该效果，上述差θd优选设为3°以上。优选为5°以上，更优选为8°以上。
优选本实施方式的碳泡沫中的至少一部分中含有满足上述θavex、θavey、θavez的规定的长300μm×宽300μm×高300μm的区域部分，优选50体积％满足上述的角度规定，更优选75体积％满足上述的密度范围，特别优选碳泡沫的任意部位满足上述的角度规定。
＜结合部的密度＞
从施加压缩载荷时的复原性的角度出发，本实施方式的碳泡沫的结合部的密度优选为15000个/mm3以上，更优选为20000个/mm3以上，进一步优选为30000个/mm3以上。另外，从碳泡沫的柔软性的角度出发，优选为5000000个/mm3以下，更优选为3000000个/mm3以下，进一步优选为2000000个/mm3以下。
优选本实施方式的碳泡沫中的至少一部分中具有满足该结合部的密度的部位，更优选50体积％满足上述的密度范围，进一步优选75体积％满足上述的密度范围，特别优选碳泡沫的任意部位满足上述的密度范围。
另外，本说明书中，上述结合部的数量Nn、线状部的数量Nl、结合部的密度以及取向角度θ是如下的值：使用X射线CT(Computerized Tomography)装置对碳泡沫进行拍摄，根据得到的断层图像数据，使用Median filter进行预处理后，使用大津二值化法(参见大津展之著，“基于判别和最小二乘准则的自动阈值选择方法”，电子情报通信学会论文集D，Vol.J63-D，No.4，pp.346-356(1980))对结构和空间进行区域划分，制作包含碳泡沫的内部的结构的三维图像，使用结构解析软件根据得到的三维图像而求出。
具体地，对如上得到的三维图像中含有的结合部和线状部进行检测，然后计数它们的数量而求出结合部的数量Nn和线状部的数量Nl。根据这样得到的Nn和Nl，可以求出Nl与Nn的比例R。
另外，线状部的取向角度θ是连接线状部的两端的结合部的直线与各个方向之间的角度，针对上述三维图像中彼此正交的3个方向的每个方向求出，对于各个方向，求出线状部的取向角度的平均值。
作为碳泡沫的结构解析中使用的CT装置，可使用基于低能量高亮度X射线的CT装置，例如Rigaku Corporation制造的高分辨率3DX射线显微镜nano3DX。另外，图像处理以及结构解析可以使用例如株式会社JSOL制造的软件simpleware的Centerline editor。
需要说明的是，具体而言，结合部的数量Nn、线状部的数量Nl、结合部的密度以及取向角度θ可以根据实施例中记载的测定方法进行测定。
＜碳含有率＞
从导电性的角度出发，本实施方式的碳泡沫的碳含有率优选为51质量％以上，优选为60质量％以上，优选为65质量％以上，优选为70质量％以上，优选为75质量％以上，优选为80质量％以上，优选为85质量％以上，优选为90质量％以上。对于上限无特别限定，但可以为100质量％以下，也可以为99质量％以下，也可以为98质量％以下。
需要说明的是，碳泡沫的碳含有率可以通过荧光X射线测定求出。
＜孔隙率＞
从柔软性的角度出发，本实施方式的碳泡沫的孔隙率优选设为50％以上，更优选设为60％以上，进一步优选设为70％以上。需要说明的是，本说明书中，孔隙率是根据堆积密度和真密度求出的值。堆积密度是基于包括碳泡沫中含有的孔隙在内的体积的密度。而真密度是基于碳泡沫的材料所占的体积的密度。
[堆积密度的测定]
首先，使用游标卡尺等测定碳泡沫的尺寸，根据得到的尺寸，求出碳泡沫的堆积体积Vbulk。然后，使用精密天平，测定碳泡沫的质量M。根据得到的质量M和堆积体积Vbulk，使用下述的式(1)可以求出碳泡沫的堆积密度ρbulk。
ρbulk＝M/Vbulk… (1)
从降低用作电极时的电阻的角度出发，堆积密度优选为3.0kgm-3以上，更优选为3.5kgm-3以上，进一步优选为4.0kgm-3以上。另外，从碳泡沫的柔软性的角度出发，优选为400kgm-3以下，更优选为300kgm-3以下，进一步优选为200kgm-3以下。
[真密度的测定]
碳泡沫的真密度ρreal可以使用正庚烷、四氯化碳和二溴化乙烯组成的混合液根据浮沉法求出。具体地，首先，向具塞试管中加入适当的尺寸的碳泡沫。然后，将3种溶剂适当混合加入至试管中，浸入30℃的恒温槽中。试样片若浮起来，则加入低密度的正庚烷。另一方面，试验片若沉下去，则加入高密度的二溴化乙烯。重复该操作，使试验片漂浮于液体中。最后，使用盖吕萨克型比重瓶测定液体的密度。
[孔隙率的计算]
根据如上求出的堆积密度ρbulk和真密度ρreal，通过下述的式(2)可以求出孔隙率Vf，pore。
Vf，pore＝((1/ρbulk)-(1/ρreal))/(1/ρbulk)×100(％)… (2)
<微晶尺寸>
本实施方式的碳泡沫的微晶尺寸Lc优选为1.1nm以上，从导电性的角度出发更优选为1.5nm以上。另外，从物理脆性的角度出发，优选为4.0nm以下，更优选为3.0nm以下。
由于根据本发明的碳泡沫是如上所述的具有无缺陷且大面积的表面的碳泡沫，因此例如作为电池的电极使用时，与通过布置具有小面积的表面的碳泡沫而构成的电极相比，具有高的导电性。另外，作为过滤器使用时，与通过布置具有小面积的表面的碳泡沫而构成的过滤器相比，能够捕获应该捕获的物质，而不会让其逃脱。
(碳泡沫的制造方法)
根据本发明的碳泡沫的制造方法的特征在于，其是制造具有面积为100cm2以上且60000cm2以下的表面的碳泡沫的制造方法，其具备下述工序：原料泡沫导入工序，将作为碳泡沫的原料的树脂泡沫导入至热处理炉内；以及升温工序，将热处理炉内的温度以第1升温速度升温至热处理温度，升温工序的超过200℃的至少一部分边对热处理炉内进行减压排气边实施。
另外，根据本发明的碳泡沫的制造方法也可以具备下述工序：碳化工序，在上述热处理温度下保持规定的时间使树脂泡沫碳化得到碳泡沫；降温工序，将热处理炉内的温度降温至室温；以及碳泡沫搬出工序，从热处理炉中搬出碳泡沫。
图2示出了根据本发明的碳泡沫的制造方法的流程图。首先，步骤S1中，将作为碳泡沫的原料的树脂泡沫导入至热处理炉内(原料泡沫导入工序)。
对于作为碳泡沫的原料的树脂泡沫，可以使用作为碳泡沫的原料的公知的任意的树脂泡沫。例如，使用三聚氰胺树脂泡沫作为原料的树脂泡沫时，作为该三聚氰胺树脂泡沫，可以使用通过例如日本特开平4-349178号公报中公开的方法制造的三聚氰胺/甲醛缩合发泡体。
根据上述方法，首先，对含有三聚氰胺/甲醛预缩合物、和乳化剂、气化性发泡剂、固化剂、以及根据需要的公知的填充剂的水溶液或分散液进行发泡处理，然后实施固化处理，可以得到三聚氰胺/甲醛缩合泡沫。
上述方法中，作为三聚氰胺/甲醛预缩合物，可以使用例如三聚氰胺：甲醛＝1：1.5～1：4、平均分子量为200～1000的物质。另外，作为乳化剂，可以列举出例如0.5～5质量％(基于三聚氰胺/甲醛预缩合物，下同)的烷基磺酸或芳基磺酸的钠盐等，作为气化性发泡剂，可以列举出例如1～50质量％的戊烷、己烷等，作为固化剂，可以列举出0.01～20质量％的盐酸、硫酸等。发泡处理和固化处理，只要将包含上述成分的溶液加热至根据使用的气化性发泡剂等的种类设定的温度即可。
另外，作为使原料的树脂泡沫碳化的热处理炉，只要是使树脂泡沫碳化能够得到碳泡沫的炉即可，无特别限定，例如，可以使用具备下述结构的处理炉：用于收纳原料的树脂泡沫的反应炉；用于加热反应炉内的加热器；用于向反应炉内导入非活性气体的气体导入口；用于从反应炉内排出气体的气体排出口；以及用于将反应炉内减压成为真空的真空泵。
接下来，步骤S2中，将热处理炉内的温度以第1升温速度升温至规定的热处理温度(升温工序)。此时，重要的是，超过200℃的至少一部分边对热处理炉内进行减压排气边实施。另外，优选进一步地，在来自树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的第1温度区域边对热处理炉内进行减压排气边实施。
如上所述，若对作为碳泡沫的原料的树脂泡沫进行加热，则从树脂泡沫产生的活性分解性脱附气体将与构成碳泡沫的碳纤维发生反应并分解，在碳泡沫中产生缺陷。上述分解性脱附气体的产生量取决于炉内的温度。因此，本发明中升温工序的超过200℃的温度区域的至少一部分对热处理炉内进行减压排气，优选在来自树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的温度区域(第1温度区域)进一步对热处理炉内进行减压排气。由此，能够促进在树脂泡沫的内部产生的分解性脱附气体向树脂泡沫外部扩散，防止碳泡沫中形成缺陷。
需要说明的是，本发明中，“来自树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的温度区域(第1温度区域)”可以通过如下进行评价：将1000g的树脂泡沫在用非活性气体置换后的烘箱中升温，在各温度下保持1小时后，冷却至室温，取出树脂泡沫，称重，然后与加热前在室温下测定的初始重量进行比较。具体而言，预先以100℃的间隔对升温工序中的原料的树脂泡沫的重量进行监测，得到每100℃树脂泡沫的重量相对于初始重量减少5％以上的温度区域。例如，在300℃以上且小于400℃、400℃以上且小于500℃以及500℃以上且小于600℃的所有温度区域中，每100℃树脂泡沫的重量相对于初始重量减少5％以上时，将第1温度区域设为300℃以上且小于600℃。
根据本发明人等的研究结果可知，树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，分解性脱附气体的产生量多的温度区域(第1温度区域)为200℃以上且小于800℃的温度区域。因此，例如树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，至少在上述第1温度区域对热处理炉内进行减压排气。
上述减压排气可以使用真空泵等排气装置进行，使用具有至少能够在10分钟内将炉内的压力降低至1Pa以下的排气能力的泵进行。
对于至热处理温度为止的升温速度(第1升温速度)，例如，原料的树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，从抑制分解性脱附气体的产生量的角度出发，优选为10℃/分钟以下。另外，从整体的生产率的角度出发，上述第1升温速度优选为1℃/分钟以上。
另外，升温工序在上述来自树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的温度区域(第1温度区域)优选以低于至热处理温度为止的升温速度(第1升温速度)的升温速度(第2升温速度)实施。由此，能够减少树脂泡沫内部产生的每单位时间的分解性脱附气体的产生量，进一步促进分解性脱附气体向泡沫结构外部扩散。第1温度区域中升温速度降低时(即，变更为第2升温速度时)，若炉内的温度超出第1温度区域的上限，则将升温速度恢复至第1升温速度进行升温即可。
此外，升温工序在上述脱附气体的产生量多的第1温度区域中的、分解性脱附气体的产生量的增加率高的区域(第2温度区域)优选以低于上述第2升温速度的升温速度(第3升温速度)实施。由此，能够进一步减少树脂泡沫内部产生的每单位时间的分解性脱附气体的产生量，进一步促进分解性脱附气体向泡沫结构外部扩散。
需要说明的是，本发明中，“来自树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量的增加率高的温度区域(第2温度区域)”可以通过如下进行评价：将1000g的树脂泡沫在用非活性气体置换后的烘箱中升温，在各温度下保持1小时后，冷却至室温，取出树脂泡沫，称重，然后与加热前在室温下测定的初始重量进行比较。具体而言，预先以100℃的间隔对升温工序中的原料的树脂泡沫的重量进行监测，得到每100℃树脂泡沫的重量相对于初始重量减少20％以上的温度区域。例如，在300℃以上且小于400℃以及400℃以上且小于500℃的温度区域中，每100℃树脂泡沫的重量相对于初始重量减少20％以上时，将第2温度区域设为300℃以上且小于500℃。
原料的树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，如上所述，来自树脂泡沫的脱附气体的产生量多的温度区域(第1温度区域)为200℃以上且小于800℃的温度区域。另外，根据本发明人等的研究结果可知，来自树脂泡沫的脱附气体的产生量的增加率高的温度区域(第2温度区域)为300℃以上且小于400℃的温度区域。因此，原料的树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，升温速度更优选在第1温度区域设为5℃/分钟以下，并且特别优选在第2温度区域设为3℃/分钟以下。
另外，在本升温工序以及后述的碳化工序中，为了防止氧气与构成碳泡沫的碳纤维之间的分解反应，将炉内的气氛设为非活性气体气氛或真空。此处，炉内为“真空”是指炉内的真空度小于1Pa。另外，非活性气体气氛是指，将作为碳泡沫的原料的树脂泡沫导入至热处理炉内后(原料泡沫导入工序)，对炉内进行减压排气，抽出含氧气的空气。然后，在炉内达到小于1Pa的真空度并且充分脱除空气后，导入非活性气体。由此，能够使炉内为非活性气体气氛。这样，将炉内设为非活性气体气氛或真空后，开始升温，在第1温度区域对炉内进行减压排气。
此外，在三聚氰胺树脂泡沫的脱附气体量多的200℃以上且小于800℃的区域(第1温度区域)中，优选一边向炉内导入非活性气体一边继续进行减压排气。由此，能够使炉内产生氮气、氩气等非活性气体的流动，促进树脂泡沫内部产生的分解性脱附气体的排出。
导入上述非活性气体时，从抑制碳泡沫的缺陷的角度出发，优选将非活性气体的流量设为1L/分钟以上，更优选设为3L/分钟以上，特别优选设为5L/分钟以上。另外，从温度控制的角度出发，优选将非活性气体的流量设为40L/分钟以下，更优选设为30L/分钟以下，特别优选设为20L/分钟以下。
然后，步骤S3中，在升温后达到的热处理温度下保持规定的时间，使树脂泡沫碳化得到碳泡沫(碳化工序)。本发明中，将上述热处理温度设为原料的树脂泡沫的软化点以上的温度。例如，树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，由于三聚氰胺树脂泡沫的软化点为300℃～400℃，因此将热处理温度设为软化点以上的温度。优选设为800℃以上，更优选设为1000℃以上。另外，从高结晶性引起的物理脆性的角度出发，优选设为3000℃以下，更优选设为2500℃以下。
另外，将上述热处理温度下保持的时间(热处理时间)设为原料的树脂泡沫完全碳化的时间。例如，原料的树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，保持时间设为0.5小时以上。优选设为1小时以上，更优选设为2小时以上。另外，从生产率的角度出发，优选设为5小时以下，更优选设为4小时以下。
接下来，步骤S4中，将热处理炉内的温度降温至室温(降温工序)。对于三聚氰胺树脂泡沫碳化时的温度的降温速度，从缓解骤冷对炉内的加热器、隔热材的损害的角度出发，优选为20℃/分钟以下，更优选为15℃/分钟以下。另外，从整体的生产率的角度出发，优选为5℃/分钟以上，更优选为10℃/分钟以上。
最后，步骤S5中，从热处理炉中搬出碳泡沫(碳泡沫搬出工序)。由此，能够制造上述根据本发明的碳泡沫。
需要说明的是，通过边向原料的树脂泡沫施加压缩载荷边实施升温工序以及碳化工序，能够得到在碳纤维的扩散方面具有各向异性的骨架结构的碳泡沫。如上所述，具有各向异性的碳泡沫，即使施加压缩载荷，也能够抑制碳纤维的断裂，降低粉末脱落，实现高的复原性等。
上述压缩载荷的施加可以通过在原料的树脂泡沫上放置例如石墨板等重物来进行。施加的压缩载荷优选为50Pa以上，更优选为200Pa以上。另外，优选为2000Pa以下，更优选为1500Pa以下。
向原料的树脂泡沫施加压缩载荷时，分解性脱附气体的扩散通过石墨板等重物而得以抑制。因此，升温工序中，与不施加压缩载荷时相比，特别优选降低升温速度，且边向炉内供给非活性气体边继续进行减压排气，促进分解性气体的排出。
例如，原料的树脂泡沫为三聚氰胺树脂泡沫时，在200℃以上且小于800℃的温度区域(第1温度区域)中，升温速度优选为5℃/分钟以下，在脱附气体的产生量的增加率高的300℃以上且小于400℃的温度区域(第2温度区域)
中，更优选为2℃/分钟以下。另外，在200℃以上且小于800℃的温度区域(第1温度区域)中，优选向热处理炉内供给氮气、氩气等非活性气体。
需要说明的是，向原料的树脂泡沫施加的压缩应力，既可以从一个方向施加，也可以从两个方向施加。
实施例
以下，通过具体的实施例和比较例进行说明，但本发明不限于这些实施例和比较例。
＜碳泡沫的制备＞
(实施例1)
首先，准备三聚氰胺树脂泡沫(尺寸：270mm×270mm×40mm)作为碳泡沫的材料，导入至热处理炉内。然后，通过真空泵对炉内进行减压排气，使炉内的真空度小于1Pa。接下来，一边在减压排气的同时以2L/分钟的流量向炉内供给氮气，一边将炉内的温度以5℃/分钟的升温速度升温至800℃。炉内的温度达到800℃时的炉内的减压度为约700Pa。炉内的温度达到800℃时停止氮气的供给，以5℃/分钟的升温速度升温至1500℃的热处理温度，保持1小时，使三聚氰胺树脂泡沫碳化。炉内的温度达到1500℃时的炉内的减压度为小于10Pa。之后，将炉内的温度降温至室温后，停止真空泵，从炉中取出碳化后的三聚氰胺树脂泡沫。由此，制备根据实施例1的碳泡沫。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
[表1]
(实施例2)
与实施例1同样地制备根据实施例2的碳泡沫。其中，以在三聚氰胺树脂泡沫上放置石墨板(尺寸：270mm×270mm×4mm)施加70Pa的压缩载荷的状态导入至热处理炉内。另外，在300℃以上且小于400℃的温度区域(第2温度区域)中，将升温速度设为2.5℃/分钟。其他条件与实施例1完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(实施例3)
与实施例2同样地制备根据实施例3的碳泡沫。其中，将三聚氰胺树脂泡沫的尺寸设为270mm×270mm×10mm，以放置石墨板(尺寸：270mm×270mm×16mm)施加280Pa的压缩载荷的状态导入至热处理炉内。其他条件与实施例2完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(实施例4)
与实施例1同样地制备根据实施例4的碳泡沫。其中，不进行向炉内的氮气的供给。其他条件与实施例1完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(实施例5)
与实施例4同样地制备根据实施例5的碳泡沫。其中，在200℃以上且小于800℃的温度区域(第1温度区域)中，将升温速度设为3℃/分钟。其他条件与实施例4完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(实施例6)
与实施例5同样地制备根据实施例6的碳泡沫。其中，在300℃以上且小于400℃的温度区域(第2温度区域)中，将升温速度设为1℃/分钟。其他条件与实施例5完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(比较例1)
与实施例1同样地制备根据比较例1的碳泡沫。其中，不进行减压排气，仅进行氮气供给(流量：2L/分钟)，并通过自然排气将气体从炉内排出。其他条件与实施例1完全相同。需要说明的是，该条件中，炉内处于大气压以上的压力环境中。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(比较例2)
与比较例1同样地制备根据比较例2的碳泡沫。其中，将三聚氰胺树脂泡沫的尺寸设为90mm×90mm×40mm。其他条件与比较例1完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(比较例3)
与实施例2同样地制备根据比较例3的碳泡沫。其中，不进行减压排气，仅进行氮气供给(流量：5L/分钟)，并通过自然排气排出气体。其他条件与实施例2完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(比较例4)
与实施例3同样地制备根据比较例4的碳泡沫。其中，不进行减压排气，仅进行氮气供给(流量：5L/分钟)，并通过自然排气排出气体。其他条件与实施例3完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
(比较例5)
与比较例4同样地制备根据比较例5的碳泡沫。其中，将三聚氰胺树脂泡沫的尺寸设为90mm×90mm×10mm。其他条件与比较例4完全相同。将得到的碳泡沫的详细情况示于表1中。
＜通孔的检测＞
对于根据实施例1～6和比较例1～5的碳泡沫，通过目视检查以及使用针孔检查机(欧姆龙公司制造的片材检查设备)的检查，对碳泡沫的表面中的通孔进行检测。其结果，根据实施例1～6、比较例2和5的碳泡沫中，未检测到面积为10mm2以上的通孔。与此相对，根据比较例1、3和4的碳泡沫中，通过目视检查发现，形成有面积明显超过10mm2的通孔。另外，实施例1～6中，不具有面积为2000mm2以上的通孔的区域的面积与所得到的碳泡沫的面积相同。将测定结果示于表1中。
图3～5中分别示出了根据实施例3、比较例3和比较例4的碳泡沫的外观图。由这些图可知，图3所示的根据实施例3的碳泡沫中，获得了具有整个表面上无缺陷的面积为100cm2以上的表面的碳泡沫。而对于根据未进行减压排气的比较例3的碳泡沫，如图4所示，中央部分完全烧毁，形成有面积明显超过10mm2的大通孔。另外，对于根据未进行减压排气的比较例4的碳泡沫，如图5所示，中央部发生了部分烧毁，自该烧毁部处发生了断裂。对此，根据比较例1的碳泡沫也一样。
＜SEM观察＞
图6和7分别示出了根据实施例1和3的碳泡沫的SEM图像。其中，图6涉及的是截面的图像，图7(a)涉及的是截面(压缩载荷的施加方向的截面)的图像，图7(b)涉及的是表面(与压缩载荷的施加方向垂直的面)的图像。另外，所有的SEM图像的倍率都是500倍。
由图7清楚可知，根据实施例3的碳泡沫中，碳纤维的线状部之间通过结合部结合，线状部在与压缩载荷的施加方向垂直的方向上取向。另一方面，图6所示的根据实施例1的碳泡沫中，碳纤维的线状部是各向同性地取向。另外，根据这些SEM图像可以测量碳的主干的粗度。此时，通过扩大至10000倍以上能够准确地算出主干的粗度。
＜根据X射线CT的结构解析＞
对于根据实施例1～6和比较例2、5的碳泡沫，进行根据X射线CT的结构解析。具体地，为了易于拍摄X射线图像，对实施例和比较例分别进行化学镀铜后，获取试验片，使用高分辨率3DX射线显微鏡nano3DX(RigakuCorporation制造)对获取的试验片进行结构解析。具体的化学镀条件、X射线CT解析条件如下。作为结果的一个例子，图8中示出了根据实施例1的碳泡沫得到的X射线CT解析图像，图9示出了对图8的图像进行线、节点检测的图像处理后的图。
具体的化学镀条件、X射线CT解析条件如下。
[化学镀条件]
将样品在70℃下于OPC CONDICLEAN MA(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至100mL/L)中浸渍5分钟后，用蒸馏水洗涤1分钟。接下来，在70℃下于OPC-PREDIP 49L(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至10mL/L，添加1.5mL/L的98％硫酸)浸渍2分钟后，用蒸馏水洗涤1分钟。接下来，在45℃下于以1：1混合了OPC INDUCER 50AM(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至100mL/L)和OPC INDUCER 50CM(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至100mL/L)的溶液中浸渍5分钟后，用蒸馏水洗涤1分钟。接下来，在室温下于OPC-150CRYSTER MU(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至150mL/L)中浸渍5分钟后，用蒸馏水洗涤1分钟。接下来，在室温下于OPC-BSM(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至125mL/L)中浸渍5分钟。接下来，在室温下于以1：1混合了化学铜500A(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至250mL/L)和化学铜500B(奥野制药工业株式会社制造，用蒸馏水稀释至250mL/L)的溶液中浸渍10分钟后，用蒸馏水洗涤5分钟。之后，在90℃下真空干燥12小时，烘干水分。
[X射线条件]
X射线靶：Cu
X射线管电压：40kV
X射线管电流：30mA
[拍摄条件]
投影数：1500张
旋转角度：180°
曝光时间：20秒/张
空间分辨率：0.54μm/像素
[X射线CT解析条件]
利用Median filter将得到的三维图像在相邻的1像素(pixel)上进行处理，通过大津法进行二值化。
接下来，以默认的设定值使用JSOL公司制造的软件simpleware的Centerlineeditor(Ver.7)去除作为噪音的2.16μm以下的线，之后，检测测定视场300μm×300μm×300μm内的结合部的数量Nn、线状部的数量Nl。
通过上述结构解析，求出试验片中所含的结合部的数量Nn、线状部的数量Nl、结合部的密度、相对于彼此正交的3个方向(x、y、z)的取向角度的平均值。将得到的结果示于表1中。需要说明的是，表1中的取向角度是将压缩载荷的施加方向设定为x方向、与压缩载荷的施加方向垂直的方向设定为y方向和z方向而求出的值。另外，表1中的θd的最小值涉及的是相对于x方向的取向角度与相对于y方向或z方向的取向角度之间的差。
根据表1可知，相对于作为碳泡沫的实施例1～6和比较例2、5的R在1.4～1.5的范围内。作为其它材料，例如像碳纤维无纺布那样的结构体中，R为1.29以下，不在1.4～1.5的范围内，显示出该范围是由本申请的碳泡沫的结构带来的特征数值。
＜堆积密度的测定＞
使用游标卡尺测定碳泡沫的尺寸，根据得到的尺寸，求出碳泡沫的堆积体积Vbulk。然后，使用精密天平，测定碳泡沫的质量M。根据得到的质量M和堆积体积Vbulk，通过下述的式(1)求出碳泡沫的堆积密度ρbulk。将得到的结果示于表1中。
ρbulk＝M/Vbulk… (1)
＜碳含有率＞
碳泡沫的碳含有率可以通过荧光X射线测定求出，使用通过RigakuCorporation制造的荧光X射线分析仪ZSX-100E(波长分散式、Rh管球)，采用20mmφ的分析直径进行测定。
＜导电性的评价＞
测定根据实施例1～6和比较例2、5的碳泡沫的电阻值。具体地，在用于电阻测定的2个电极的尖端分别接合10mm×10mm的铜板，将2个电极上与电极接合的表面相反侧的铜板的表面以10cm的间隔按压至碳泡沫上，通过数字万用表7461A测定电阻值。此时，对于比较例2和5，以横跨2个或3个碳泡沫的方式配置2个电极进行测定。将得到的结果示于表1中。
如表1所示，通过实施例1与比较例2的结果、实施例3与比较例5的结果比较可知，碳泡沫由单一的部件构成且碳纤维一维连接的实施例1、3的电阻值更低，具有更高的导电性。
产业上的可利用性
根据本发明，能够得到具有无缺陷且大面积的表面的碳泡沫，因此能够用于电极用途、过滤器用途、隔热材用途等中。
附图标记说明
H 通孔
S 表面

Claims (24)

1.一种碳泡沫，其特征在于，该碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部，
所述线状部的直径为0.1μm以上且10.0μm以下，
所述碳泡沫具有面积为100cm2以上的表面。
2.一种碳泡沫，其特征在于，该碳泡沫具有线状部和结合该线状部的结合部，
所述线状部的直径为0.1μm以上且10.0μm以下，
所述碳泡沫不存在面积为2000mm2以上的通孔。
3.根据权利要求1或2所述的碳泡沫，其含有4000mm2以上的不具有面积为2000mm2以上的通孔的区域。
4.根据权利要求1～3的任一项所述的碳泡沫，其中，所述线状部的数量与所述结合部的数量的比例为1.3以上且1.6以下。
5.根据权利要求1～4的任一项所述的碳泡沫，其中，不存在面积为1000mm2以上的通孔。
6.根据权利要求1～5的任一项所述的碳泡沫，其中，至少一部分中，所述结合部的密度为15000个/mm3以上。
7.根据权利要求1～6的任一项所述的碳泡沫，其中，堆积密度为3.0kgm-3以上且400kgm-3以下。
8.根据权利要求1～7的任一项所述的碳泡沫，其中，所述线状部的直径为0.1μm以上且5.0μm以下。
9.根据权利要求1～8的任一项所述的碳泡沫，其中，所述线状部的直径为1.0μm以上且5.0μm以下。
10.根据权利要求1～9的任一项所述的碳泡沫，其中，碳泡沫的表面积为60000cm2以下。
11.根据权利要求1～10的任一项所述的碳泡沫，其中，碳含有率为51质量％以上。
12.根据权利要求1～11的任一项所述的碳泡沫，其中，至少一部分中，所述结合部的密度为30000个/mm3以上。
13.根据权利要求1～12的任一项所述的碳泡沫，其特征在于，至少一部分中，在以所述碳泡沫的厚度方向为x方向、与所述x方向垂直的方向为y方向、与所述x方向和所述y方向垂直的方向为z方向，将300μm×300μm×300μm的区域内含有的所述线状部的、相对于所述x方向的取向角度的平均值定义为θavex、相对于所述y方向的取向角度的平均值定义为θavey、相对于所述z方向的取向角度的平均值定义为θavez时，
所述θavex、所述θavey、所述θavez中的最大值与最小值的差θd为3°以上。
14.一种碳泡沫的制造方法，其特征在于，其是制造具有面积为100cm2以上且60000cm2以下的表面的碳泡沫的方法，其具备下述工序：
原料泡沫导入工序，将作为碳泡沫的原料的树脂泡沫导入至热处理炉内；以及
升温工序，将所述热处理炉内的温度以第1升温速度升温至热处理温度，
所述升温工序的超过200℃的至少一部分边对所述热处理炉内进行减压排气边实施。
15.根据权利要求14所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序至少在来自所述树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的第1温度区域边对所述热处理炉内进行减压排气边实施。
16.根据权利要求14或15所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序在所述第1温度区域边向所述热处理炉内供给非活性气体边实施。
17.根据权利要求14～16的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其具备下述工序：
原料泡沫导入工序，将作为碳泡沫的原料的树脂泡沫导入至热处理炉内；
升温工序，将所述热处理炉内的温度以第1升温速度升温至热处理温度；
碳化工序，在所述热处理温度下保持规定的时间使所述树脂泡沫碳化得到所述碳泡沫；
降温工序，将所述热处理炉内的温度降温至室温；以及
碳泡沫搬出工序，从所述热处理炉中搬出所述碳泡沫；
所述升温工序至少在来自所述树脂泡沫的分解性脱附气体的产生量多的第1温度区域边对所述热处理炉内进行减压排气边实施。
18.根据权利要求14～17的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序在所述第1温度区域以低于所述第1升温速度的第2升温速度实施。
19.根据权利要求18所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序在所述第1温度区域中的、来自所述树脂泡沫的脱附气体的产生量的增加率高的第2温度区域以低于所述第2升温速度的第3升温速度实施。
20.根据权利要求19所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述第2温度区域为每100℃所述树脂泡沫的重量相对于初始重量减少20％以上的温度区域。
21.根据权利要求14～20的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述第1温度区域为每100℃所述树脂泡沫的重量相对于初始重量减少5％以上的温度区域。
22.根据权利要求14～21的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述树脂泡沫是三聚氰胺树脂泡沫。
23.根据权利要求14～22的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述第1温度区域为200℃以上且小于800℃的温度区域。
24.根据权利要求14～23的任一项所述的碳泡沫的制造方法，其中，所述升温工序和所述碳化工序边向所述树脂泡沫施加压缩应力边实施。
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