CN112004775B - 碳纳米管线材 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由碳纳米管集合体(11)构成的碳纳米管线材(10)，该碳纳米管集合体(11)由多个碳纳米管(11a)构成。关于多个碳纳米管(11a)，多个碳纳米管(11a)的平均长度为150μm以下，平均长度的CV值为0.40以上，多个碳纳米管(11a)的平均直径小于4nm，平均直径的CV值为0.18以上，并且3μm以上长度的碳纳米管的比例为60％以上。

Description

碳纳米管线材

技术领域

本发明涉及由碳纳米管集合体构成的碳纳米管线材，其中，该碳纳米管集合体由直径、长度存在偏差的多个碳纳米管构成。

背景技术

碳纳米管(以下有时称为“CNT”。)是具有各种特性的材料，期待其在多个领域中的应用。

例如，CNT的重量轻、且导电性、导热性、强度等各种特性优异，因此，考虑将其用作线材的材料。

另一方面，在将CNT用作线材的情况下，碳纳米管线材(以下有时称为“CNT线材”。)由碳纳米管集合体(以下有时称为“CNT集合体”。)形成，该碳纳米管集合体通过多个CNT的堆积而获得。在该情况下，优选为了提高强度而尽量减小各CNT之间的间隙，并且为了提高导电性而使各CNT在一个方向上排列取向。

例如，认为通过使用小直径的CNT而能够以高密度对各CNT进行堆积，从而获得高导电性。为了实现这种显示出高导电性的CNT线材，需要使得各CNT全部都在一个方向上排列取向。然而，在技术层面，使各CNT全部都在一个方向上排列、取向非常困难。另外，实际上能够推知，各CNT随机取向而在各CNT之间存在大量间隙。

专利文献1中公开了如下技术：在施加有压缩应力的环境下使CNT实现线材化，由此增大CNT之间的接触部的面积、接触压力而提高线材的导电性。然而，即使从外部施加压缩应力，也无法提高CNT线材在纵向方向上的取向性。因此，存在如下问题：呈现出导电性产生偏差的趋势，特别是在使用有可能显示出无规的取向性的直径小的CNT的情况下，该趋势变得明显。

可以认为，作为直径以外的CNT的要素，例如，通过采用图5(a)所示的长CNT，能够改善导电路径而提高导电性。然而，能够预想，如图5(b)中所示那样，仅利用长CNT会导致各CNT之间的间隙增大、且堆积变得稀疏，从而强度差。

另一方面，认为例如通过采用图6(a)中所示的短CNT，与使用小直径的CNT时相同，能够以高密度对各CNT进行堆积。然而，预想如图6(b)中所示那样，长度方向(纵向方向)的导电路径短，因此CNT线材在纵向方向上的导电性会变差。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2013-212980号公报

发明内容

发明要解决的课题

鉴于上述情形，本发明的目的在于提供强度及导电性优异、且能够以高密度对碳纳米管进行堆积的碳纳米管线材。

用于解决课题的手段

本发明的发明人对上述问题进行潜心研究，结果获得了如下见解：通过利用由直径及长度存在规定偏差的多个碳纳米管构成的碳纳米管集合体，能够减少多个碳纳米管之间的间隙，并且能够以更高的密度对多个碳纳米管进行堆积。由此发现能够获得在长度方向上导电性也高且强度也高的碳纳米管线材。

即，本发明的主要构成如下所述。

[1]一种碳纳米管线材，其由碳纳米管集合体构成，该碳纳米管集合体由多个碳纳米管构成，其中，关于所述多个碳纳米管，所述多个碳纳米管的平均长度为150μm以下，所述平均长度的CV值为0.40以上，所述多个碳纳米管的平均直径小于4nm，所述平均直径的CV值为0.18以上，并且3μm以上长度的碳纳米管的比例为60％以上。

[2]根据上述[1]所述的碳纳米管线材，其中，所述多个碳纳米管的平均长度为1μm以上。

[3]根据上述[1]或[2]所述的碳纳米管线材，其中，所述碳纳米管线材的密度为0.5g/cm³以上。

[4]根据上述[1]至[3]中任一项所述的碳纳米管线材，其中，在所述多个碳纳米管中，所述平均长度的CV值为1.2以下，所述平均直径为1nm以上，所述平均直径的CV值为0.80以下，并且所述3μm以上长度的碳纳米管的比例为95％以下。

[5]根据上述[1]至[4]中任一项所述的碳纳米管线材，其中，在所述多个碳纳米管中，所述平均长度的CV值为0.70以上，所述平均直径为1.2nm以上，所述平均直径的CV值为0.50以上且0.80以下，并且所述3μm以上长度的碳纳米管的比例为70％以上且95％以下。

[6]根据上述[1]至[5]中任一项所述的碳纳米管线材，其中，所述碳纳米管线材为单线。

发明的效果

根据本发明，关于多个碳纳米管，多个碳纳米管的平均长度为150μm以下，平均长度的CV值为0.40以上，多个碳纳米管的平均直径小于4nm，平均直径的CV值为0.18以上，并且3μm以上长度的碳纳米管的比例为60％以上，从而能够提供强度及导电性优异、且以高密度对碳纳米管进行堆积而成的碳纳米管线材。

根据本发明，关于多个碳纳米管，平均长度的CV值为1.2以下，多个碳纳米管的平均直径为1nm以上，平均直径的CV值为0.80以下，并且3μm以上长度的碳纳米管的比例为95％以下，从而能够提供导电性更优异、且以更高的密度对碳纳米管进行堆积而成的碳纳米管线材。

根据本发明，关于多个碳纳米管，平均长度的CV值为0.70以上，多个碳纳米管的平均直径为1.2nm以上，平均直径的CV值为0.50以上且0.80以下，并且3μm以上长度的碳纳米管的比例为70％以上且95％以下，从而能够提供以非常高的密度对碳纳米管进行堆积而成的碳纳米管线材。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式例所涉及的碳纳米管线材的结构的一例的示意图。

图2是示出本发明的实施方式例所涉及的碳纳米管线材中不同长度的碳纳米管分散的状态的一例的概要图。

图3是示出本发明的实施方式例所涉及的碳纳米管线材中不同直径的碳纳米管分散的状态的一例的概要图。

图4是示出构成碳纳米管集合体的多个碳纳米管的基于WAXS的q值-强度的关系的坐标图。

图5(a)示出长碳纳米管的一例，图5(b)示出仅使长碳纳米管取向的状态的一例的示意图。

图6(a)示出短碳纳米管的一例，图6(b)示出仅使短碳纳米管取向的状态的一例的示意图。

具体实施方式

以下，利用附图对本发明的实施方式例所涉及的碳纳米管线材进行详细说明。

<碳纳米管线材>

如图1中所示，本发明所涉及的碳纳米管线材10由CNT集合体11构成，该CNT集合体11由多个CNT11a、11a……构成。CNT集合体11由具有1层以上的层结构的多个CNT11a、11a……构成，通过对单个或多个CNT集合体11进行集束而形成CNT线材10。此处，CNT线材是指CNT的比例为90质量％以上的CNT线材。此外，在计算CNT线材中的CNT比例时，除去镀层和掺杂剂。CNT集合体11的纵向方向形成CNT线材10的纵向方向，因此，CNT集合体11形成为线状。CNT线材10中的多个CNT集合体11、11……以其长轴方向大致一致的方式取向。CNT线材10可以是由1根CNT线材10构成的单线(裸线)，也可以是对多根CNT线材10进行捻合而成的绞线的状态，考虑到取向性，优选为单线。另外，通过使CNT线材10成为绞线的形态，能够适当地调节CNT线材10的圆当量直径、截面积。作为单线的CNT线材10的圆当量直径并未特别限定，例如为0.01mm以上且4.0mm以下。另外，作为绞线的CNT线材10的圆当量直径并未特别限定，例如为0.1mm以上且15mm以下。

[CNT集合体]

CNT集合体11是多个CNT11a的集束体，CNT11a的长度方向形成CNT集合体11的纵向方向。CNT集合体11中的多个CNT11a、11a……以其长轴方向大致一致的方式取向。CNT集合体11的圆当量直径例如为20nm以上且1000nm以下，更典型地为20nm以上且80nm以下。

[CNT]

构成CNT集合体11的CNT11a是具有单层结构或者多层结构的筒状体以线状而形成的物质，单层结构的CNT称为SWNT(单壁纳米管，Single-walled nanotube)，多层结构的CNT称为MWNT(多壁纳米管，Multi-walled nanotube)。在图1中，为了方便而仅对具有2层结构的CNT11a进行记载，CNT集合体11中可以也包含具有3层结构的CNT或者具有单层结构的层结构的CNT，也可以由具有3层结构的CNT或者具有单层结构的层结构的CNT形成。但是，若CNT为4层结构以上，则CNT的直径尺寸、分布增大，难以以规定偏差取向。因此，优选CNT为单层结构、2层结构或者3层结构，更优选为单层结构或者2层结构。

具有2层结构的CNT11a为具有六边形网格的网孔结构的2个筒状体T1、T2大致同轴地配置的3维网孔结构体，称为DWNT(双壁纳米管，Double-walled nanotube)。作为结构单位的六边形网格为在其顶点配置有碳原子的六元环，并与其他六元环相邻地将它们连续地结合。

[CNT的长度]

接下来，对CNT线材10的CNT11a的长度进行说明。

关于多个CNT11a、11a……，多个CNT11a、11a……的平均长度(以下还简称为“平均长度”。)为150μm以下。在平均长度大于150μm的情况下，短CNT过少，导致在多个CNT11a、11a……之间产生大的间隙。因此，多个CNT11a、11a……的堆积变得稀疏，无法获得较高强度。另外，由于堆积变得稀疏，从而多个CNT11a、11a……之间的接触面积减小，导电性会变差。因而，通过平均长度为150μm以下，从而使强度及导电性变得优异，并且能够获得以高密度对多个CNT11a、11a……进行堆积而成的CNT线材10。另一方面，优选平均长度的下限值为1μm以上，更优选为3μm以上，进一步优选为8μm以上。若平均长度小于1μm，则长CNT过少，因此，长度方向(纵向方向)上的导电路径变短，呈现出难以获得优异的导电性的趋势。另外，CNT的长度越长，CNT之间彼此缠绕而容易形成连结体，容易沿CNT线材的长度方向(纵向方向)稳定且密集地进行堆积。另一方面，若长CNT过少，则长CNT之间的连结体减少。通过平均长度为1μm以上，从而容易沿CNT线材的长度方向实施稳定且密集的堆积，由此还能够实现高强度化。

关于多个CNT11a、11a……，平均长度的CV值(Coefficient of Variation，变异系数)为0.40以上，优选为0.70以上。此处，平均长度的CV值是指相对于平均长度的标准偏差的程度，具体而言，表示相对于多个CNT11a、11a……的平均长度的(平均长度值的离散)^1/2。可以通过下式(1)对平均长度的CV值进行计算，平均长度的CV值越小，表示多个CNT11a、11a……越呈现出单分散的趋势，平均长度的CV值越大，表示多个CNT11a、11a……越呈现出多分散的趋势。若平均长度的CV值小于0.40，则过度趋向单分散，长CNT和短CNT的偏差小，因此，无法利用短CNT将长CNT之间的间隙充分填埋。因此，多个CNT11a、11a……的堆积变得稀疏，无法获得优异的强度。另外，由于堆积变得稀疏，从而多个CNT11a、11a……之间的接触面积减小，因此，导电性会变差。因而，通过平均长度的CV值为0.40以上，从而使强度及导电性变得优异，并且能够获得以高密度对多个CNT11a、11a……进行堆积而成的CNT线材10。另外，在平均长度的CV值为0.70以上的情况下，多个CNT11a、11a……的堆积变得更加密集，由于堆积的高密度化，从而强度及导电性也显著提高。另一方面，优选平均长度的CV值的上限值为1.2以下。在平均长度的CV值大于1.2的情况下，虽然为多分散，但平均长度的偏差过大，因此，各CNT容易随机取向，从而在各CNT之间呈现出间隙增多的趋势。

平均长度的CV值＝标准偏差÷平均长度……(1)

关于多个CNT11a、11a……，3μm以上长度的碳纳米管的比例为60％以上，优选为70％以上。该比例表示3μm以上长度的碳纳米管的个数相对于多个CNT11a、11a……的总数的比例。若该比例小于60％，则3μm以上的较长CNT过少，因此，长度方向上的导电路径短，无法获得优异的导电性。另外，长CNT之间的连结体减少，因此，难以沿CNT线材的长度方向而实施稳定且密集的堆积，由此无法获得优异的强度。因而，通过3μm以上长度的CNT的比例为60％以上而使得强度及导电性变得优异，并且能够获得以高密度对CNT11a、11a……进行堆积而成的CNT线材10。另一方面，优选该比例的上限值为95％以下。在该比例大于95％的情况下，短CNT过少，因此，容易在多个CNT11a、11a……之间产生大的间隙。因此，多个CNT11a、11a……的堆积容易变得稀疏，多个CNT11a、11a……之间的接触面积减小，呈现出难以获得较高导电性的趋势。

这样，在多个CNT11a、11a……中，通过对平均长度、该平均长度的CV值以及3μm以上长度的碳纳米管的比例进行控制，例如，如图2中所示，能够利用短CNT适当地将长CNT之间的间隙填埋。由此，多个CNT11a、11a……的堆积变得密集，而且容易沿CNT线材的长度方向实施稳定且密集的堆积，能够获得优异的强度。另外，长CNT和短CNT相互接触，多个CNT11a、11a……之间的接触面积在长度方向上增大，因此，赋予优异的导电性。

[CNT的直径]

接下来，对CNT线材10中的CNT11a的直径进行说明。

在多个CNT11a、11a……中，多个CNT11a、11a……的平均直径(以下也简称为“平均直径”。)小于4nm。若平均直径为4nm以上，则直径小的CNT过少，因此，无法利用直径小的CNT将直径大的CNT之间的间隙充分填埋。因此，多个CNT11a、11a……的堆积变得稀疏，无法获得优异的强度。另外，由于堆积变得稀疏，多个CNT11a、11a……之间的接触面积减小，因此导电性变差。因而，因平均直径为4nm以上而使得强度及导电性优异，并且能够获得以高密度对多个CNT11a、11a……进行堆积而成的CNT线材10。另一方面，优选平均直径的下限值为1nm以上，更优选为1.2nm以上。在平均直径小于1nm的情况下，直径小的CNT过多，导致直径小的CNT容易随机取向，由此，难以利用直径小的CNT将直径大的CNT之间的间隙充分填埋。因此，多个CNT11a、11a……的堆积变得稀疏，有时无法获得高强度。

在多个CNT11a、11a……中，平均直径的CV值(Coefficient of Variation)为0.18以上，优选为0.50以上。此处，平均直径的CV值是指相对于平均直径的标准偏差的程度，具体而言，表示相对于多个CNT11a、11a……的平均直径的(平均直径值的离散)^1/2的比例。可以利用下式(2)对CV值进行计算，CV值越小，表示多个CNT11a、11a……越呈现出单分散的趋势，CV值越大，表示多个CNT11a、11a……越呈现出多分散的趋势。若CV值小于0.18，则过度趋向单分散，直径的偏差小，导致无法利用直径小的CNT将直径大的CNT之间的间隙充分填埋。因此，多个CNT11a、11a……的堆积变得稀疏，无法获得优异的强度。另外，由于堆积变得稀疏，多个CNT11a、11a……之间的接触面积减小，导致导电性会变差。因此，通过平均直径的CV值为0.18以上，从而使强度及导电性优异，并且能够获得以高密度对多个CNT11a、11a……进行堆积而成的CNT线材10。另外，在平均直径的CV值为0.50以上的情况下，多个CNT11a、11a……的堆积变得更加密集，从而能够进一步实现高密度化。另一方面，优选CV值的上限值为0.80以下。在CV值大于0.80的情况下，虽然进一步趋向多分散，但直径的偏差变得过大，导致多个CNT11a、11a……难以实现最大程度填充，由此，呈现出直径大的CNT彼此聚集的部分的空隙增大的趋势。因此，难以得到密集的堆积，呈现出难以获得高强度的趋势，并且若多个CNT11a、11a……之间的接触面积减小，则呈现出难以获得高导电性的趋势。

平均直径的CV值＝标准偏差÷平均直径……(2)

如上所述，在多个CNT11a、11a……中，通过对平均直径以及该平均直径值的CV值进行控制，例如，如图3中所示，能够利用直径小的CNT适当地将直径大的CNT彼此的间隙填埋。由此，多个CNT11a、11a……的堆积变得密集，能够获得优异的强度。另外，直径大的CNT和直径小的CNT彼此适度地接触，多个CNT11a、11a……之间的接触面积在宽度方向上增大，因此，能够赋予优异的导电性。

在上述各参数的组合中，在多个CNT11a、11a……的平均长度的CV值为1.2以下、平均直径为1nm以上、平均直径的CV值为0.80以下、且3μm以上长度的碳纳米管的比例为95％以下的情况下，导电性更加优异，能够获得以更高密度对CNT11a、11a……进行堆积而成的CNT线材10。特别地，关于多个CNT11a、11a……，在平均长度的CV值为0.70以上、平均直径为1.2nm以上、平均直径的CV值为0.50以上且0.80以下、且3μm以上长度的碳纳米管的比例为70％以上且95％以下的情况下，能够获得以非常高的密度对CNT11a、11a……进行堆积而成的CNT线材10。

[CNT的排列结构及密度]

接下来，对构成CNT集合体11的多个CNT11a的排列结构及密度进行说明。

图4是示出构成CNT集合体11的多个CNT11a、11a……的基于WAXS(广角X射线散射)的q值-强度的关系的坐标图。

WAXS适合于评价几nm以下大小的物质结构等。例如，利用WAXS通过以下方法对X射线散射图像的信息进行分析而能够评价外径为几nm以下的CNT11a的密度。针对任一个CNT集合体11分析散射矢量q和强度的关系的结果，如图4所示，对根据q＝3.0nm^-1～4.0nm^-1附近观测到的(10)峰的峰顶的q值而估计的晶格常数的值进行测定。基于该晶格常数的测定值以及通过拉曼光谱法或TEM等观测的CNT集合体的直径，能够确认CNT11a、11a……在俯视时形成了六方最密填充结构。因而，在CNT线材10内多个CNT集合体的直径分布窄，多个CNT11a、11a……规则地排列，即，具有高密度，从而可以说形成六方最密填充结构且以高密度存在。由此，多个CNT集合体11、11……具有良好的取向性，并且构成CNT集合体11的多个CNT11a、11a……规则地排列并以高密度而配置，因此，CNT线材10的热容易沿着CNT集合体11的纵向方向顺畅地传导而散热。因而，对于CNT线材10，通过调节上述CNT集合体11和CNT11a的排列结构或密度而能够在纵向方向、直径的截面方向上调节散热路径，因此，与金属制的芯线相比，发挥优异的散热特性。

从获得高密度而进一步提高散热特性的观点出发，优选表示多个CNT11a、11a……的密度的、基于X射线散射的强度的(10)峰的峰顶的q值为2.0nm^-1以上且5.0nm^-1以下，并且更优选半值宽度Δq(FWHM)为0.1nm^-1以上且2.0nm^-1以下。

[CNT线材的制造方法]

可以通过悬浮催化剂法(日本专利第5819888号公报)、基板法(日本专利第5590603号公报)等的方法制作CNT11a。例如，可以通过悬浮催化剂法制作短CNT、且通过基板法制作长CNT。而且，使用含有直径及长度具有规定偏差的多个CNT11a、11a……的分散液，并使获得的分散液(CNT集合体11)凝固，由此获得用于制作CNT线材10的凝聚液。

可以利用含有CNT集合体11的凝聚液并通过干式纺丝(日本专利第5819888号公报、日本专利第5990202号公报、日本专利第5350635号公报)、湿式纺丝(日本专利第5135620号公报、日本专利第5131571号公报、日本专利第5288359号公报)、液晶纺丝(日本特表2014-530964号公报)等方法而制作CNT线材10的裸线。

另外，可以通过适当地选择干式纺丝、湿式纺丝、液晶纺丝等纺丝方法以及该纺丝方法的纺丝条件，从而能够调节CNT集合体11和CNT11a的取向性、以及CNT11a的排列结构和密度。

<特性>

[导电性]

关于本发明所涉及的CNT线材的导电性，优选体积电阻率小于8.0×10^-5Ω·cm，更优选小于4.0×10^-5Ω·cm，进一步优选小于1.0×10^-5Ω·cm。若体积电阻率小于8.0×10^-5Ω·cm，则能够评价为CNT线材具有优异的导电性。

[密度]

优选本发明所涉及的CNT线材的密度为0.5g/cm³以上，更优选为1.4g/cm³以上，进一步优选为1.6g/cm³以上。若密度为0.5g/cm³以上，则能够评价为以高密度对CNT进行堆积。

[强度]

优选本发明所涉及的CNT线材的拉伸强度为400MPa以上，更优选为450MPa以上，进一步优选为500MPa以上。若拉伸强度为400MPa以上，则能够评价为CNT线材具有优异的强度。

本发明所涉及的CNT线材可以用作构成汽车、电气设备、控制设备等各种领域的电线、信号线的电线的导体，特别优选用作车辆用的线束、马达等的一般的电线的导体。

实施例

以下，基于实施例对本发明进行更详细的说明，但本发明并不限定于此。

<CNT线材的制作>

关于实施例1～11、比较例1～5，以下述方式制作了CNT线材。

[关于实施例1～11、比较例1～5]

通过悬浮催化剂法而制作具有规定长度的短CNT，并且通过基板法而制作具有规定长度的长CNT。对获得的各CNT进行离心分离、并进一步借助过滤器进行划分，由此制作直径及长度不同的多个CNT样品的分散液。分别对划分的多个CNT样品的平均直径进行测定，通过使具有规定的平均直径的CNT样品的分散液进行混合，从而对平均直径的CV值进行调整。另外，分别对划分的多个CNT样品的平均长度进行测定，通过使具有规定的平均长度的CNT样品的分散液进行混合，从而调整平均长度的CV值以及3μm以上长度的CNT的比例。由此，通过湿纺对由调整了长度及直径的大小的分散液获得的凝聚液进行纺丝，由此能够获得圆当量直径为0.1mm的CNT线材的裸线(单线)。

<测定项目>

以下述方式对实施例1～11及比较例1～5中使用的CNT的长度、直径进行测定。

[平均长度]

利用SEM(扫描型电子显微镜)或者AFM(原子力显微镜)并根据SEM图像或者AFM图像而对CNT的平均长度进行计算。具体而言，利用AFM图像观察滴落有CNT分散液的Si基板。将扫描模式设为动态模式、且扫描范围设为30μm×30μm，进行扫描。在确认到存在超过30μm的长度的CNT的情况下，利用SEM进行观察。对于基板直接使用AFM观察中使用的基板。以1kV的加速电压、1000倍的倍率进行观察，并对CNT的2点间的距离(长尺寸长度)进行测定。针对其他CNT也同样地进行观察，作为平均长度而对200根CNT的长尺寸长度的平均值进行计算。

[平均长度的CV值]

利用下式(1)对平均长度的CV值进行计算。具体而言，利用ImageJ读取在平均长度的测定中获取的AFM图像及SEM图像，针对200根CNT与平均长度同样地测定长尺寸长度，并基于所得的值进行计算。

平均长度的CV值＝标准偏差÷平均长度……(1)

[3μm以上长度的CNT的比例]

根据在平均长度的测定中获取的SEM图像或者AFM图像对3μm以上长度的CNT的比例进行计算。具体而言，与分散的测定相同，利用ImageJ读取AFM图像或者SEM图像，对200根CNT的长度进行测量，并对3μm以上长度的比例进行计算。

[平均直径]

利用TEM(透射型电子显微镜)并根据TEM图像而对CNT的平均直径进行计算。具体而言，使CNT分散液滴落至Cu格栅，以200kV的加速电压、20万倍的倍率进行观察，在CNT的宽度方向的侧面(径向的侧面)，作为直径，测定将与CNT的纵向方向(长度方向)正交的端部和端部连结的线。针对其他CNT也同样地进行测定，作为平均直径，计算200根CNT的直径的平均值。

[平均直径的CV值]

利用下式(2)对平均直径的CV值进行计算。具体而言，利用ImageJ读取TEM图像，针对200根CNT与平均直径同样地测定直径，并基于所得的值进行计算。

平均直径的CV值＝标准偏差÷平均直径……(2)

<评价项目>

对以上述方式制作的CNT线材进行以下评价。

[导电性]

作为对CNT线材的导电性的评价，通过四端子法测定体积电阻率。具体而言，将CNT线材与电阻测定机连接，通过四端子法实施电阻测定。基于r＝RA/L(R：电阻，A：CNT线材的截面积，L：测定长度)的计算式而对体积电阻率r进行计算。将体积电阻率小于1.0×10^-5Ω·cm的情况评价为“◎”，将1.0×10^-5Ω·cm以上且小于4.0×10^-5Ω·cm的情况评价为“○”，将4.0×10^-5Ω·cm以上且小于8.0×10^-5Ω·cm的情况评价为“Δ”，将8.0×10^-5Ω·cm以上的情况评价为“×”。

[密度]

作为对CNT线材的密度的评价，通过浮沉法对密度进行测定。具体而言，调整聚钨酸钠和水的比例，并将CNT线材置入水溶液，通过对浮沉状况进行评价而进行测定。将密度为1.6g/cm³以上的情况评价为“◎”，将1.4g/cm³以上且小于1.6g/cm³的情况评价为“○”，将0.5g/cm³以上且小于1.4g/cm³的情况评价为“Δ”，将小于0.5g/cm³的情况评价为“×”。

[强度]

作为对CNT线材的强度的评价，对拉伸强度进行测定。具体而言，通过万能试验机的拉伸试验而对CNT线材的拉伸强度进行测定。将测力传感器设为100N、且将试验速度设为6mm/min，进行测定。根据利用显微镜观察所得的CNT线材的直径求出截面积。基于s＝F/A(s：拉伸强度，F：试验力，A：CNT线材的截面积)的计算式而对拉伸强度进行计算。将拉伸强度为500MPa以上的情况评价为“◎”，将450MPa以上且小于500MPa的情况评价为“○”，将400MPa以上且小于450MPa的情况评价为“Δ”，将小于400MPa的情况评价为“×”。

下表1中示出了对制作的CNT线材的测定及评价结果。

[表1]

如表1所示，使用直径及长度存在规定偏差的多个CNT的本发明所涉及的实施例1～11的强度及导电性均优异，并且能够获得以高密度将CNT进行堆积而成的CNT线材。实施例1～8、11的导电性及密度更优异，特别是实施例1～3、5～8以非常高的密度堆积CNT。

另一方面，在平均长度、平均长度的CV值、平均直径、平均直径的CV值、3μm以上长度的碳纳米管的比例的任一项、或者2项以上脱离本发明的应用范围的比较例1～5中，导电性、强度、密度全部都较差。

附图标记的说明

10碳纳米管线材；11碳纳米管集合体；11a碳纳米管。

Claims (8)

1.一种碳纳米管线材，其由碳纳米管集合体构成，该碳纳米管集合体由多个碳纳米管构成，所述碳纳米管线材的特征在于，

在所述多个碳纳米管中，所述多个碳纳米管的平均长度为150μm以下，所述平均长度的CV值为0.40以上且1.2以下，所述多个碳纳米管的平均直径为1nm以上且小于4nm，所述平均直径的CV值为0.18以上且0.80以下，并且3μm以上长度的碳纳米管的比例为60％以上且95％以下。

2.根据权利要求1所述的碳纳米管线材，其中，所述多个碳纳米管的平均长度为1μm以上。

3.根据权利要求1或2所述的碳纳米管线材，其中，所述碳纳米管线材的密度为0.5g/cm³以上。

4.根据权利要求1或2所述的碳纳米管线材，其中，在所述多个碳纳米管中，所述平均长度的CV值为0.70以上且1.2以下，所述平均直径为1.2nm以上且小于4nm，所述平均直径的CV值为0.50以上且0.80以下，并且所述3μm以上长度的碳纳米管的比例为70％以上且95％以下。

5.根据权利要求3所述的碳纳米管线材，其中，在所述多个碳纳米管中，所述平均长度的CV值为0.70以上且1.2以下，所述平均直径为1.2nm以上且小于4nm，所述平均直径的CV值为0.50以上且0.80以下，并且所述3μm以上长度的碳纳米管的比例为70％以上且95％以下。

6.根据权利要求1、2、5中任一项所述的碳纳米管线材，其中，所述碳纳米管线材为单线。

7.根据权利要求3所述的碳纳米管线材，其中，所述碳纳米管线材为单线。

8.根据权利要求4所述的碳纳米管线材，其中，所述碳纳米管线材为单线。