CN116888068A - 碳纳米管集合线的制造方法和碳纳米管集合线制造装置 - Google Patents

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CN116888068A CN202280015527.4A CN202280015527A CN116888068A CN 116888068 A CN116888068 A CN 116888068A CN 202280015527 A CN202280015527 A CN 202280015527A CN 116888068 A CN116888068 A CN 116888068A
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Abstract

本公开的碳纳米管集合线的制造方法包括：第1工序，在管状的碳纳米管合成炉内，向浮游状态的多个催化剂粒子供给含碳气体，由此使碳纳米管从所述多个催化剂粒子分别生长而得到多个碳纳米管；以及第2工序，使所述多个碳纳米管集合而得到多个碳纳米管集合线，所述第2工序包括：第2A工序，使由所述多个碳纳米管的一部分构成的第1碳纳米管组在第1流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1碳纳米管集合线；以及第2B工序，使由与构成所述第1碳纳米管组的多个碳纳米管不同的所述多个碳纳米管的一部分构成的第2碳纳米管组在第2流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2碳纳米管集合线。

Description

碳纳米管集合线的制造方法和碳纳米管集合线制造装置
技术领域
本公开涉及碳纳米管集合线的制造方法和碳纳米管集合线制造装置。本申请主张基于2021年2月25日提出申请的日本专利申请特愿2021－028388号的优先权。记载于该日本专利申请的全部记载内容通过参照援引至本说明书。
背景技术
将碳原子结合成六边形而得到的石墨烯片形成为圆筒状的结构的碳纳米管(以下，也记为“CNT”。)是具有铜的1/5的重量并且具有钢铁的20倍的强度以及优异的导电性的原材料。因此，就使用了碳纳米管的电线而言，特别是作为有助于汽车用马达的轻量化、小型化以及耐腐蚀性的提高的原材料而备受期待。
就以往制作出的碳纳米管而言，其直径约为0.4nm～20nm，并且最大长度约为55cm。为了将碳纳米管用作电线、高强度材料，需要使其成为更长的线材，正在研究使用碳纳米管来得到长条化的线材的技术。
例如，在国际公开第2020/138378号(专利文献1)中公开了通过使多个碳纳米管在它们的长尺寸方向取向并集合来得到长条化的碳纳米管集合线的方法。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2020/138378号
发明内容
本公开的碳纳米管集合线的制造方法包括：第1工序，在管状的碳纳米管合成炉内，向浮游状态的多个催化剂粒子供给含碳气体，由此使碳纳米管从所述多个催化剂粒子分别生长而得到多个碳纳米管；以及第2工序，使所述多个碳纳米管集合而得到多个碳纳米管集合线，所述第2工序包括：第2A工序，使由所述多个碳纳米管的一部分构成的第1碳纳米管组在第1流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1碳纳米管集合线；以及第2B工序，使由与构成所述第1碳纳米管组的多个碳纳米管不同的所述多个碳纳米管的一部分构成的第2碳纳米管组在第2流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2碳纳米管集合线。
碳纳米管集合线制造装置具备：管状的碳纳米管合成炉；含碳气体供给口，设于所述碳纳米管合成炉的一个端部侧；以及第1流路和第2流路，设于所述碳纳米管合成炉的与设有所述含碳气体供给口的端部相反侧的端部侧，所述第1流路和所述第2流路沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置，所述第1流路和所述第2流路各自的截面积比所述碳纳米管合成炉的截面积小。
附图说明
图1是表示实施方式1的碳纳米管集合线的制造方法的流程图。
图2是表示实施方式2的碳纳米管集合线制造装置的一个例子的图。
图3是表示实施方式3的碳纳米管集合线的制造方法的流程图。
图4是表示实施方式4的碳纳米管集合线制造装置的一个例子的图。
图5是表示第1－1结构体的主面的一个例子的图。
图6是设于图4的CNT集合线制造装置的第1流路和第2流路的、沿着CNT合成炉的长尺寸方向的方向的剖视图。
图7是表示实施方式5的碳纳米管集合线制造装置的一个例子的图。
图8是表示第1－3结构体的含碳气体供给口侧的主面的一个例子的图。
图9是表示第1－3结构体的与含碳气体供给口侧的主面相反侧的主面的一个例子的图。
图10是表示第1－3结构体的截面的一个例子的图。
图11是表示装置4(比较例的碳纳米管集合线制造装置)的图。
图12是表示装置5(比较例的碳纳米管集合线制造装置)的第1－1结构体的截面的图。
具体实施方式
[本公开所要解决的问题]
在专利文献1的技术中，能从一个碳纳米管合成炉得到一根碳纳米管集合线。另一方面，从生产效率的观点来看，期望从一个碳纳米管合成炉制造出多根碳纳米管集合线的技术。
因此，本公开的一个目的在于，提供能通过一个碳纳米管合成炉来制造出多根碳纳米管集合线的、碳纳米管集合线的制造方法。
本公开的另一个目的在于，提供能通过一个碳纳米管合成炉来制造出多根碳纳米管集合线的、碳纳米管集合线制造装置。
[本公开的效果]
根据本公开，能通过一个碳纳米管合成炉来制造出多根碳纳米管集合线。
[本公开的实施方式的说明]
首先，列举本公开的实施方式来进行说明。
(1)本公开的碳纳米管集合线的制造方法包括：第1工序，在管状的碳纳米管合成炉内，向浮游状态的多个催化剂粒子供给含碳气体，由此使碳纳米管从所述多个催化剂粒子分别生长而得到多个碳纳米管；以及第2工序，使所述多个碳纳米管集合而得到多个碳纳米管集合线，所述第2工序包括：第2A工序，使由所述多个碳纳米管的一部分构成的第1碳纳米管组在第1流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1碳纳米管集合线；以及第2B工序，使由与构成所述第1碳纳米管组的多个碳纳米管不同的所述多个碳纳米管的一部分构成的第2碳纳米管组在第2流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2碳纳米管集合线。
根据本公开，能通过一个碳纳米管合成炉来制造出多根碳纳米管集合线。
(2)优选的是，所述第1碳纳米管组包括：第1A碳纳米管组，由构成所述第1碳纳米管组的多个碳纳米管的一部分构成；以及第1a碳纳米管组，由与构成所述第1A碳纳米管组的多个碳纳米管不同的、构成所述第1碳纳米管组的所述多个碳纳米管的一部分构成，所述第1流路包括沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置的第1－1A流路和第1－1a流路，以及设于所述第1－1A流路和所述第1－1a流路的所述含碳气体的流向的下游侧的第1－2流路，所述第2A工序包括：第2A－1A工序，使所述第1A碳纳米管组在所述第1－1A流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1A碳纳米管集合线材；第2A－1a工序，使所述第1a碳纳米管组在所述第1－1a流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1a碳纳米管集合线材；以及第2A－2工序，使包括所述第1A碳纳米管集合线材和所述第1a碳纳米管集合线材的多个碳纳米管集合线材在所述第1－2流路内沿着所述碳纳米管集合线材的长尺寸方向取向并集合，从而得到所述第1碳纳米管集合线，所述第2碳纳米管组包括：第2B碳纳米管组，由构成所述第2碳纳米管组的多个碳纳米管的一部分构成；以及第2b碳纳米管组，由与构成所述第2B碳纳米管组的多个碳纳米管不同的、构成所述第2碳纳米管组的所述多个碳纳米管的一部分构成，所述第2流路包括沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置的第2－1B流路和第2－1b流路，以及设于所述第2－1B流路和所述第2－1b流路的所述含碳气体的流向的下游侧的第2－2流路，所述第2B工序包括：第2B－1B工序，使所述第2B碳纳米管组在所述第2－1B流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2B碳纳米管集合线材；第2B－1b工序，使所述第2b碳纳米管组在所述第2－1b流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2b碳纳米管集合线材；以及第2B－2工序，使包括所述第2B碳纳米管集合线材和所述第2b碳纳米管集合线材的多个碳纳米管集合线材在所述第2－2流路内沿着所述碳纳米管集合线材的长尺寸方向取向并集合，从而得到所述第2碳纳米管集合线。
由此，碳纳米管集合而形成碳纳米管集合线材，而且，该碳纳米管集合线材集合而成为碳纳米管集合线。该碳纳米管集合线易于被长条化。优选的是，第2－1流路和第2－2流路通过分别吸引来将在第1流路内生成的CNT引入至各流路内。
(3)本公开的碳纳米管集合线制造装置具备：管状的碳纳米管合成炉；含碳气体供给口，设于所述碳纳米管合成炉的一个端部侧；以及第1流路和第2流路，设于所述碳纳米管合成炉的与设有所述含碳气体供给口的端部相反侧的端部侧，所述第1流路和所述第2流路沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置，所述第1流路和所述第2流路各自的截面积比所述碳纳米管合成炉的截面积小。
根据本公开，能通过一个碳纳米管合成炉来制造出多根碳纳米管集合线。
(4)优选的是，所述第1流路包括：第1－1A流路和第1－1a流路，并排设于所述碳纳米管合成炉的所述含碳气体供给口侧；以及第1－2流路，设于所述第1－1A流路和所述第1－1a流路的与所述含碳气体供给口相反侧，所述第2流路包括：第2－1B流路和第2－1b流路，并排设于所述碳纳米管合成炉的所述含碳气体供给口侧；以及第2－2流路，设于所述第2－1B流路和所述第2－1b流路的与所述含碳气体供给口相反侧。
由此，碳纳米管集合而形成碳纳米管集合线材，而且，该碳纳米管集合线材集合而成为碳纳米管集合线。该碳纳米管集合线易于被长条化。
(5)优选的是，所述第1－1A流路、所述第1－1a流路、所述第2－1B流路以及所述第2－1b流路设于同一第1－1结构体，所述第1－2流路设于与所述第1－1结构体不同的第1－2结构体，所述第2－2流路设于与所述第1－1结构体不同的第2－2结构体。
由此，碳纳米管和碳纳米管集合线易于在长尺寸方向取向并集合。
(6)优选的是，所述第1－1A流路、所述第1－1a流路、所述第1－2流路、所述第2－1B流路、所述第2－1b流路以及所述第2－2流路设于同一第1－3结构体，所述第1－1A流路和所述第1－1a流路各自的与所述含碳气体供给口相反侧的端部连接于所述第1－2流路的所述含碳气体供给口侧的端部，所述第2－1B流路和所述第2－1b流路各自的与所述含碳气体供给口相反侧的端部连接于所述第2－2流路的所述含碳气体供给口侧的端部。
由此，碳纳米管和碳纳米管集合线易于在长尺寸方向取向并集合。
[本公开的实施方式的详情]
以下，参照附图对本公开的碳纳米管集合线的制造方法和碳纳米管集合线制造装置的具体例子进行说明。在本公开的附图中，相同的附图标记表示相同部分或相当部分。此外，长度、宽度、厚度、深度等的尺寸关系为了附图的明确化和简化而被适当变更，不一定表示实际的尺寸关系。
在本说明书中“A～B”形式的表记意味着范围的上限下限(即A以上且B以下)，在A处没有单位的记载而仅在B处记载有单位的情况下，A的单位与B的单位相同。
[实施方式1：碳纳米管集合线的制造方法(1)]
使用图1和图2，对本公开的一个实施方式(以下，也记为“本实施方式”。)的碳纳米管集合线的制造方法进行说明。图1是表示本实施方式的碳纳米管集合线(以下，也记为“CNT集合线”。)的制造方法的流程图的图。图2是表示在本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法中使用的碳纳米管集合线制造装置的一个例子的图。
如图1和图2所示，本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法包括：第1工序，在管状的碳纳米管合成炉(以下，也记为“CNT合成炉”。)60内，向浮游状态的多个催化剂粒子27供给含碳气体，由此使碳纳米管1从该多个催化剂粒子27分别生长而得到多个碳纳米管1；以及第2工序，使该多个碳纳米管1集合而得到多个碳纳米管集合线，该第2工序包括：第2A工序，使由该多个碳纳米管的一部分构成的第1碳纳米管组11在第1流路41内沿着该碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1碳纳米管集合线31；以及第2B工序，使由与构成该第1碳纳米管组11的多个碳纳米管不同的该多个碳纳米管的一部分构成的第2碳纳米管组12在第2流路42内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2碳纳米管集合线32。构成第1碳纳米管组11的多个碳纳米管在进入第1流路41之前优选处于分别分离的状态，而不扭成阻碍分离的网络。构成第2碳纳米管组12的多个碳纳米管在进入第2流路42之前优选处于分别分离的状态，而不扭成阻碍分离的网络。由此，能防止多个碳纳米管在第1流路的入口附近和第2流路的入口附近堵塞。
根据本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法，能通过一个碳纳米管合成炉来得到多根碳纳米管集合线。因此，易于实现CNT合成炉的大型化和CNT集合线的量产化，能降低CNT集合线的制造成本。
＜第1工序＞
进行第1工序：在管状的碳纳米管合成炉60内，向浮游状态的多个催化剂粒子27供给含碳气体，由此使碳纳米管1从该多个催化剂粒子27分别生长而得到多个碳纳米管1。
优选的是，第1工序例如在800℃以上且1500℃以下的温度条件下进行。在800℃以上且1500℃以下的温度条件下，含碳气体发生热分解，碳晶体在浮游状态的催化剂粒子上生长而形成碳纳米管。通过在含碳气体流中使密合状态的多个催化剂粒子分离，也可以使CNT在该多个催化剂粒子间生长。
若温度为800℃以上，则碳晶体的生长速度快，生产效率会提高。另一方面，若温度为1500℃以下，则杂质碳的含量降低，CNT的品质会提高。第1工序的温度条件更优选为900℃以上且1400℃以下，进一步优选为950℃以上且1250℃以下。
在图2中，催化剂粒子27浮游于供给到CNT合成炉60的含碳气体中。就该催化剂粒子27而言，通过从配置于CNT合成炉60内的含碳气体供给口附近的喷雾嘴呈雾状喷出溶解有催化剂材料的浆料而得到的催化剂(未图示)被加热，通过含碳气体的风压而崩解，从而形成粒子。
作为催化剂材料，例如可列举出二茂铁(Fe(C5H5)2)、二茂镍(Ni(C5H5)2)、二茂钴(Co(C5H5)2等)等。其中，从崩解性和催化作用优异、能得到长条的CNT这样的观点来看，优选二茂铁。可以认为，二茂铁被加热到高温，暴露于含碳气体，由此通过渗碳而在表面形成碳化铁(Fe3C)，易于从表面崩解，由此能依次释放催化剂粒子27。在该情况下，碳化铁或铁成为形成的催化剂粒子27的主成分。
作为上述以外的催化剂粒子27，例如可以使用镍、钴、钼、金、银、铜、钯、铂。
催化剂粒子27的平均直径的下限优选为0.4nm以上，更优选为1nm以上，进一步优选为2nm以上。另一方面，催化剂粒子27的平均直径的上限优选为20nm以下，更优选为10nm以下，进一步优选为5nm以下。
含碳气体从含碳气体供给口62被供给至CNT合成炉60。作为含碳气体，使用烃系气体等具有还原性的气体。作为这样的含碳气体，例如可以使用甲烷与氩的混合气体、乙烯与氩的混合气体、乙醇与氩的混合气体、乙烯与氢的混合气体、甲烷与氢的混合气体、乙醇与氢的混合气体等。含碳气体优选包含二硫化碳(CS2)作为辅助催化剂。
从含碳气体供给口62供给的含碳气体在CNT合成炉内的平均流速的下限优选为0.05cm/sec以上，更优选为0.10cm/sec以上，进一步优选为0.20cm/sec以上。另一方面，在CNT合成炉60内的平均流速的上限优选为50cm/sec以下，更优选为5.0cm/sec以下。在含碳气体在CNT合成炉60内的平均流速为0.05cm/sec以上的情况下，向催化剂粒子27供给的含碳气体充足，在催化剂粒子27间合成的碳纳米管的生长得到促进。另一方面，在含碳气体在CNT合成炉60内的平均流速为10.0cm/sec以下的情况下，能抑制碳纳米管从催化剂粒子27剥离而导致碳纳米管的生长停止。
从含碳气体供给口62供给的含碳气体在CNT合成炉60内的流动的雷诺数的下限优选为0.01以上，更优选为0.05以上。另一方面，上述雷诺数的上限优选为1000以下，更优选为100以下，进一步优选为10以下。若上述雷诺数为0.01以上，则装置的设计的自由度会提高。在上述雷诺数为1000以下的情况下，能抑制含碳气体的流动紊乱而使催化剂粒子27间的碳纳米管的取向性受到阻碍。
作为通过第1工序得到的碳纳米管1，可列举出只有一层碳层(石墨烯)形成筒状的单层碳纳米管、碳层在层叠了多层的状态下形成筒状的双层碳纳米管或多层碳纳米管等。
碳纳米管的形状没有特别限定，可列举出顶端封闭的形状或顶端开孔的形状。此外，也可以在碳纳米管1的一个或两个端部附着有在碳纳米管的合成时使用的催化剂粒子27。此外，也可以在碳纳米管1的一个或两个端部形成有由圆锥状的石墨烯形成的锥部。
碳纳米管的长度例如优选为1μm以上，更优选为10μm以上。特别是，若碳纳米管的长度为100μm以上，则从CNT集合线的制作的观点来看是优选的。碳纳米管的长度的上限值没有特别限制，但从制造上的观点来看，优选为600mm以下。CNT的长度可以通过用扫描型电子显微镜进行观察来测定。
碳纳米管的直径优选为0.4nm以上且20nm以下，更优选为1nm以上且10nm以下。特别是，若碳纳米管的直径为1nm以上且10nm以下，则从高密度化、高密合性的观点来看是优选的。
在本说明书中，碳纳米管的直径是指一个CNT的平均外径。用透射型电子显微镜直接观察CNT的任意两处截面，在该截面处对CNT的外周上的最远的两点间的距离即外径进行测定，计算所得到的外径的平均值，由此得到CNT的平均外径。在CNT在一个或两个端部包括锥部的情况下，在除了锥部之外的地方测定直径。
＜第2工序＞
接着，进行第2工序：使在第1工序中得到的多个碳纳米管集合而得到多个碳纳米管集合线(以下，也记为“CNT集合线”。)。第2工序包括第2A工序和第2B工序。以下，对第2A工序和第2B工序进行说明。
＜第2A工序＞
第2A工序是以下的工序：使由在第1工序中得到的多个碳纳米管1的一部分构成的第1碳纳米管组11在第1流路41内沿着该碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1碳纳米管集合线31。在CNT合成炉60内合成的多个CNT1在其长尺寸方向沿着含碳气体的流向的状态下进入至第1流路41内。第1流路41被配置为其长尺寸方向沿着含碳气体的流向。第1流路41的以含碳气体的流向为法线的截面积小于CNT合成炉60的以含碳气体的流向为法线的截面积。因此，进入至第1流路41内的多个CNT1在第1流路41内沿着CNT的长尺寸方向取向并集合，从而形成第1CNT集合线31。
＜第2B工序＞
第2B工序是以下的工序：使由在第1工序中得到的多个碳纳米管1中的、与构成第1碳纳米管组11的多个碳纳米管不同的多个碳纳米管的一部分构成的第2碳纳米管组12在第2流路42内沿着该碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2碳纳米管集合线32。在CNT合成炉60内合成的多个CNT1在其长尺寸方向沿着含碳气体的流向的状态下进入至第2流路42内。第2流路42被配置为其长尺寸方向沿着含碳气体的流向。第2流路42的以含碳气体的流向为法线的截面积小于CNT合成炉60的以含碳气体的流向为法线的截面积。因此，进入至第2流路42内的多个CNT1在第2流路42内沿着CNT的长尺寸方向取向并集合，从而形成第2CNT集合线32。
在本实施方式的CNT集合线的制造方法中，使在一个CNT合成炉合成的多个CNT的一部分在第1流路内取向并集合，从而制作出第1CNT集合线31，使该多个CNT的另一部分在第2流路内取向并集合，从而制作出第2CNT集合线32。即，在本实施方式的CNT集合线的制造方法中，能使用一个CNT合成炉来制造两根CNT集合线。需要说明的是，在本实施方式中，示出了第2工序包括第2A工序和第2B工序这两个工序，得到两根CNT集合线的情况，但第2工序的方案不限定于此。在第2工序中，可以通过并排地增加流路的数量来增加所得到的CNT集合线的数量。流路的数量与所得到的CNT集合线的数量一致。因此，若将流路的数量设为三个，则会得到三根CNT集合线，若将流路的数量设为四个，则会得到四根CNT集合线。
分别构成第1碳纳米管组11和第2碳纳米管组12(以下，也将它们记为“碳纳米管组”。)的碳纳米管的数量可以根据由各自的碳纳米管组形成的碳纳米管集合线的线和直径来调整。
通过第2工序得到的碳纳米管集合线的形状是多个碳纳米管在各自的长尺寸方向取向并集合而成的线形状。
碳纳米管集合线的长度没有特别限定，可以根据用途来适当调节。CNT集合线的长度的下限例如优选为100μm以上，更优选为1000μm以上，进一步优选为10cm以上。CNT集合线的长度的上限没有特别限制，但从制造上的观点来看，可以设为100km以下。CNT集合线的长度优选为100μm以上且100km以下，更优选为1000μm以上且10km以下，进一步优选为10cm以上且1km以下。CNT集合线的长度通过扫描型电子显微镜、光学显微镜或目视观察来测定。
碳纳米管集合线的直径的大小没有特别限定，可以根据用途来适当调节。CNT集合线的直径的下限例如优选为1μm以上，更优选为10μm以上，进一步优选为大于100μm，进一步优选为1000μm以上。CNT集合线的直径的上限没有特别限制，但从制造上的观点来看，可以设为10000μm以下。CNT集合线的直径优选为1μm以上且10000μm以下，更优选为10μm以上且1000μm以下，进一步优选为大于100μm且为1000μm以下，进一步优选为300μm以上且1000μm以下。在本实施方式中，CNT集合线的直径的大小比CNT集合线的长度小。即，CNT集合线的长度方向相当于长尺寸方向。
在本说明书中，碳纳米管集合线的直径是指一个CNT集合线的平均外径。用透射型电子显微镜或扫描型电子显微镜或光学显微镜观察一个CNT集合线的任意两处截面，在该截面处对CNT集合线的外周上的最远的两点间的距离即外径进行测定，计算所得到的外径的平均值，由此得到一个CNT集合线的平均外径。
在本实施方式所得到的CNT集合线中，多个CNT在它们的长尺寸方向取向并集合可以通过下述(a1)～(a6)的过程来确认。
(a1)CNT集合线的拍摄
使用下述设备，在下述的条件下对CNT集合线进行拍摄。
透射型电子显微镜(TEM)：JEOL公司制“JEM2100”(产品名)
拍摄条件：倍率5万倍～120万倍，加速电压60kV～200kV。
(a2)拍摄到的图像的二值化处理
针对在上述(a1)中拍摄到的图像，使用下述的图像处理程序，按照下述的过程来实施二值化处理。
图像处理程序：非破坏的纸的表面纤维取向分析程序“FiberOri8single03”(http：//www.enomae.com/FiberOri/index.htm)
处理过程：
1.直方图平均亮度校正
2.背景去除
3.基于单个阈值的二值化
4.亮度反转。
(a3)二值化处理后的图像的傅里叶变换
针对在上述(a2)中得到的图像，使用与上述相同的图像处理程序(非破坏的纸的表面纤维取向分析程序“FiberOri8single03”(http：//www.enomae.com/FiberOri/index.htm))来进行傅里叶变换。
(a4)取向角度和取向强度的计算
在傅里叶变换图像中，将X轴正方向设为0°，计算相对于逆时针的角度(θ°)的平均振幅。将由傅里叶变换图像得到的取向角度与取向强度的关系图表化。
(a5)半高峰宽的测定
基于上述图表来测定半值全宽(FWHM：full width at half maximum)。
(a6)取向度的计算
基于上述的半值全宽，通过下述式(1)来计算取向度。
取向度＝(180°－半值全宽)/180°(1)
在取向度为0的情况下，意味着完全无取向。在取向度为1的情况下，意味着完全取向。在本说明书中，在取向度为0.8以上且1.0以下的情况下，判定为在CNT集合线中，多个CNT在它们的长尺寸方向取向并集合。
若碳纳米管集合线中的碳纳米管的取向度为0.8以上且1.0以下，则CNT集合线以维持CNT所具有的导电度、机械强度的特性的状态被长条化。
需要说明的是，根据申请人的测定确认了，只要在同一试样中进行测定，即使变更测定视野(尺寸：10nm×10nm)的选择部位来多次计算取向度的测定结果，也基本没有测定结果的偏差。
＜其他工序＞
优选的是，本实施方式的CNT集合线的制造方法包括：第3工序，在第2工序之后使挥发性液体附着于多个碳纳米管集合线；以及第4工序，使附着于碳纳米管集合线的挥发性液体蒸发。由此，在渗透至碳纳米管间的液体挥发排出的过程中，能使碳纳米管彼此均匀且高密度地密合。
作为挥发性液体，例如可以使用甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、甲基乙基酮、二甲苯、苯甲醚、甲苯、甲酚、吡咯烷酮、卡必醇、卡必醇乙酸酯、水、环氧单体、丙烯酸单体、氯磺酸、硝酸、硫酸。挥发性液体中也可以包含单体或树脂或酸。
例如可以通过液体附着装置63使挥发性液体雾化而成为蒸汽，向CNT集合线呈雾状喷出该蒸汽，由此进行第3工序。第4工序可以通过自然干燥来进行。
优选的是，通过用卷绕装置64卷绕碳纳米管集合线，一边对CNT集合线施加张力一边进行第3工序和第4工序。由此，所得到的CNT集合线的强度会提高。
[实施方式2：碳纳米管集合线制造装置(1)]
使用图2对在实施方式1的碳纳米管集合线的制造方法中使用的碳纳米管集合线制造装置的一个例子进行说明。
如图2所示，本实施方式的碳纳米管集合线制造装置100a具备：管状的碳纳米管合成炉60；含碳气体供给口62，设于该碳纳米管合成炉60的一个端部侧(在图2中为左侧)；以及第1流路41和第2流路42，设于该碳纳米管合成炉60的与设有该含碳气体供给口62的端部相反侧的端部侧(在图2中为右侧)，该第1流路41和该第2流路42沿着该碳纳米管合成炉60的长尺寸方向并排设置，该第1流路41和该第2流路42各自的截面积比该碳纳米管合成炉60的截面积小。
＜碳纳米管合成炉＞
碳纳米管合成炉(以下，也记为“CNT合成炉”。)60具有由例如石英管形成的管状的形状。在CNT合成炉60中，使用含碳气体在催化剂粒子27上形成碳纳米管1。
碳纳米管合成炉60被加热装置61加热。加热时的CNT合成炉60的内部温度优选为800℃以上且1500℃以下，更优选为900℃以上且1400℃以下，进一步优选为1000℃以上且1200℃以下。为了维持这样的温度，可以从含碳气体供给口62向CNT合成炉60供给加热后的含碳气体，也可以在CNT合成炉60中对含碳气体进行加热。
从确保碳纳米管的足够合成量的观点来看，碳纳米管合成炉60的截面的直径(Φ)优选为Φ30mm以上，更优选为Φ100mm以上，进一步优选为Φ300mm以上。碳纳米管合成炉60的截面积的上限没有特别限定，但从装置设计的观点来看，可以设为Φ1m以下。碳纳米管合成炉60的截面积优选为Φ30mm以上且Φ1m以下，更优选为Φ50mm以上且Φ500mm以下，进一步优选为Φ100mm以上且Φ200mm以下。在本说明书中，CNT合成炉60的截面的直径是指，CNT合成炉的以长尺寸方向(中心线)为法线的截面中的CNT合成炉的圆形的中空部的直径。
＜含碳气体供给口＞
含碳气体供给口62设于碳纳米管合成炉60的一个端部(在图2中为左侧的端部)，含碳气体从该含碳气体供给口62供给至CNT合成炉60。催化剂(未图示)配置于CNT合成炉60内的含碳气体供给口附近。
含碳气体供给口62可以采用具有气瓶(未图示)和流量调节阀(未图示)的构成。
＜第1流路和第2流路＞
第1流路41和第2流路42设于碳纳米管合成炉60的与设有含碳气体供给口62的端部相反侧的端部侧。第1流路41设于第1A结构体40A。第2流路42设于第1B结构体40B。
第1A结构体40A由管状的第1A－1部40A－1和连接于该第1A－1部40A－1的含碳气体供给口62侧的端部(在图2中为左侧)的漏斗状的第1A－2部40A－2构成。在此，第1A－2部40A－2的直径小的端部连接于该第1A－1部40A－1的端部。因此，在第1A结构体40A中，第1A－2部40A－2的直径大的端部面向含碳气体供给口62。优选的是，第1A结构体40A的至少一部分配置于CNT合成炉60内部。通过上述的构成，CNT易于被引入至第1流路41内。
第1B结构体40B由管状的第1B－1部40B－1和连接于该第1B－1部40B－1的含碳气体供给口62侧的端部(在图2中为左侧)的漏斗状的第1B－2部40B－2构成。在此，第1B－2部40B－2的直径小的端部连接于该第1B－1部40B－1的端部。因此，在第1B结构体40B中，第1B－2部40B－2的直径大的端部面向含碳气体供给口62。优选的是，第1B结构体40B的至少一部分配置于CNT合成炉60内部。通过上述的构成，CNT易于被引入至第2流路42内。
第1流路41和第2流路42沿着碳纳米管合成炉60的长尺寸方向并排设置，第1流路41和第2流路42各自的截面积比碳纳米管合成炉60的截面积小。通过上述的构成，在第1流路41和第2流路42各自的内部，多个CNT沿着它们的长尺寸方向取向并集合，从而形成CNT集合线。
在本说明书中，第1流路41和第2流路42沿着CNT合成炉60的长尺寸方向并排设置是指满足以下(i)和(ii)。
(i)CNT合成炉60的长尺寸方向(中心线)与第1流路41的长尺寸方向(中心线)所成的角度为0°以上且20°以下，并且CNT合成炉60的长尺寸方向(中心线)与第2流路42的长尺寸方向(中心线)所成的角度为0°以上且20°以下。
(ii)第1流路41的长尺寸方向(中心线)与第2流路42的长尺寸方向(中心线)所成的角度为0°以上且40°以下。
在本说明书中，第1流路41的截面积是指第1流路的以长尺寸方向(中心线)为法线的截面中的第1流路的面积，相当于第1A结构体的中空部的截面积。如图2所示，第1流路由包括管状的第1A－1部40A－1和漏斗状的第1A－2部40A－2的第1A结构体40A的中空部构成，在该中空部的截面积不固定的情况下，“第1流路的截面积比CNT合成炉的截面积小。”是指，“第1流路的截面积中最大的截面积比CNT合成炉的中空部的截面积小”。在第1流路41中，第1流路的截面积中最大的截面积相当于最接近含碳气体供给口62的第1A－2部40A－2的端部处的截面积。第2流路42的截面积和CNT合成炉60的截面积的关系也被定义为与上述的第1流路41的截面积和CNT合成炉60的截面积的关系同样。
第1流路41和第2流路42各自的截面积比碳纳米管合成炉60的截面积小。由此，在第1流路和第2流路内，能对CNT施加朝向含碳气体的下游侧的方向的拉伸力。通过拉伸力作用于碳纳米管的端部，从催化剂粒子27延伸的碳纳米管被拉伸，在发生塑性变形而缩径的同时在长尺寸方向伸长。因此，易于使CNT集合线取向化和长条化。
第1流路41和第2流路42各自的截面积可以根据期望的CNT集合线的直径而适当设定。从易于使CNT集合线的直径为Φ10μm以上的观点来看，第1流路41和第2流路42各自的截面积的下限优选为0.1mm2以上，更优选为1mm2以上，进一步优选为10mm2以上。从高取向化的观点来看，第1流路41和第2流路各自的截面积的上限优选为300mm2以下，更优选为200mm2以下，进一步优选为100mm2以下。
在本实施方式中，在CNT合成炉的端部侧并排设置有第1流路和第2流路这两个流路，但流路的数量不限定于两个，可以设为三个以上。在本实施方式的CNT集合线制造装置中，并排设置的流路的数量与所制作的CNT集合线的数量对应。因此，能通过使并排设置的流路的数量增加来增加使用一个CNT合成炉制造出的CNT集合线的数量。
CNT合成炉60的截面积只要是能将第1流路41和第2流路42设于CNT合成炉的内部的大小即可，没有特别限定。通过根据流路的数量和流路的截面积来适当调整CNT合成炉60的截面积，能由一个CNT合成炉制造出多根CNT集合线。
从CNT集合线的制造效率提高的观点来看，CNT合成炉的截面积的下限例如优选为500mm2以上，更优选为5000mm2以上，进一步优选为50000mm2以上。CNT合成炉的截面积的上限没有特别限定，但从制造设备的观点来看，例如可以设为1m2以下。CNT合成炉的截面积优选为500mm2以上且1m2以下，更优选为5000mm2以上且50000mm2以下，进一步优选为10000mm2以上且20000mm2以下。
第1A结构体和第1B结构体优选具有相同的形状。由此，从各个结构体回收到的CNT集合线的形状大致均匀。
＜其他构成＞
优选的是，本实施方式的CNT集合线制造装置包括使挥发性液体附着于碳纳米管集合线31、32的液体附着装置63。挥发性液体的详情记载于实施方式1，因此不重复其说明。
液体附着装置63配置于能使挥发性液体附着于碳纳米管集合线31、32的位置。例如，如图2所示，可以将液体附着装置63配置于比第1流路41和第2流路42靠含碳气体的下游侧处。
优选的是，本实施方式的CNT集合线制造装置包括一边对碳纳米管集合线31、32施加张力，一边对碳纳米管集合线31、32进行卷绕的卷绕装置64。通过一边对CNT集合线施加张力而使其延伸一边进行卷绕，能得到具有高强度的CNT集合线。
[实施方式3：碳纳米管集合线的制造方法(2)]
使用图3～图6对本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法进行说明。图3是表示本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法的流程图的图。图4是表示在本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法中使用的碳纳米管集合线制造装置的一个例子的图。图5是表示设于图4的CNT集合线制造装置的第1－1结构体的含碳气体供给口62侧的主面的图。图6是设于图4的CNT集合线制造装置的第1流路和第2流路的、沿着CNT合成炉的长尺寸方向的方向的剖视图。
如图3～图6所示，本实施方式的CNT集合线的制造方法可以是，在上述的实施方式1的CNT集合线的制造方法中，上述第1碳纳米管组11包括：第1A碳纳米管组11A，由构成该第1碳纳米管组11的多个碳纳米管的一部分构成；以及第1a碳纳米管组11a，由与构成该第1A碳纳米管组11A的多个碳纳米管不同的、构成第1碳纳米管组11的多个碳纳米管的一部分构成，上述第1流路包括：第1－1A流路41A和第1－1a流路41a，沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置；以及第1－2流路41C，设于该第1－1A流路41A和该第1－1a流路41a的所述含碳气体的流向的下游侧，该第2A工序包括：第2A－1A工序，使该第1A碳纳米管组11A在该第1－1A流路41A内沿着碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1A碳纳米管集合线材21A；第2A－1a工序，使该第1a碳纳米管组11a在该第1－1a流路41a内沿着碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1a碳纳米管集合线材21a；以及第2A－2工序，使包括该第1A碳纳米管集合线材21A和该第1a碳纳米管集合线材21a的多个碳纳米管集合线材在该第1－2流路41C内沿着该碳纳米管集合线材的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1碳纳米管集合线31，上述第2碳纳米管组12包括：第2B碳纳米管组12B，由构成上述第2碳纳米管组的多个碳纳米管的一部分构成；以及第2b碳纳米管组12b，由与构成该第2B碳纳米管组12B的多个碳纳米管不同的、构成上述第2碳纳米管组12的所述多个碳纳米管的一部分构成，上述第2流路包括：第2－1B流路42B和第2－1b流路42b，沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置；以及第2－2流路42D，设于该第2－1B流路42B和该第2－1b流路42b的所述含碳气体的流向的下游侧，上述第2B工序包括：第2B－1B工序，使该第2B碳纳米管组12B在该第2－1B流路42B内沿着碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2B碳纳米管集合线材22B；第2B－1b工序，使该第2b碳纳米管组12b在该第2－1b流路42b内沿着碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2b碳纳米管集合线材22b；以及第2B－2工序，使包括该第2B碳纳米管集合线材22B和该第2b碳纳米管集合线材22b的多个碳纳米管集合线材在该第2－2流路42D内沿着碳纳米管集合线材的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2碳纳米管集合线32。构成第1碳纳米管组11的多个碳纳米管在进入第1流路41之前优选处于分别分离的状态，而不扭成阻碍分离的网络。构成第2碳纳米管组12的多个碳纳米管在进入第2流路42之前优选处于分别分离的状态，而不扭成阻碍分离的网络。由此，能防止多个碳纳米管在第1流路的入口附近和第2流路的入口附近堵塞。
在本说明书中，第1－1A流路、第1－1a流路、第2－1B流路以及第2－1b流路也记为“上游侧流路”。此外，第1－2流路和第2－2流路也记为“下游侧流路”。
在本实施方式的CNT集合线的制造方法中，能使用一个CNT合成炉来制造出两根CNT集合线。需要说明的是，在本实施方式中，示出了第2工序包括第2A工序和第2B工序这两个工序，得到两根CNT集合线的情况，但第2工序的方案不限定于此。可以通过并排地增加流路中配置于含碳气体的下游侧的流路(下游侧流路，在图4中相当于第1－2流路41C和第2－2流路42D)的数量来增加所得到的CNT集合线的数量。下游侧流路的数量与所得到的CNT集合线的数量一致。因此，若将下游侧流路的数量设为三个，则会得到三根CNT集合线，若将下游侧流路的数量设为四个，则会得到四根CNT集合线。
本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法基本上具备实施方式1的CNT集合线的制造方法的全部工序。与实施方式1的CNT集合线的制造方法的不同点在于，第2A工序和第2B工序分别包括：得到多个碳纳米管集合线材(以下，也记为“CNT集合线材”。)的工序(第2A－1A工序、第2A－1a工序、第2B－1B工序、第2B－1b工序)；以及使多个CNT集合线材沿着它们的长尺寸方向取向并集合而得到CNT集合线的工序(第2A－2工序、第2B－2工序)。因此，以下，对第2A－1A工序、第2A－1a工序、第2A－2工序、第2B－1B工序、第2B－1b工序、第2B－2工序进行说明。
＜第2A－1A工序、第2A－1a工序、第2B－1B工序、第2B－1b工序＞
第2A－1A工序、第2A－1a工序、第2B－1B工序以及第2B－1b工序分别是使由多个碳纳米管形成的碳纳米管组在上游侧流路内沿着碳纳米管的长尺寸方向取向并集合而得到碳纳米管集合线材的工序。作为这些工序的代表，以下对第2A－1工序进行说明。
在第2A－1工序中，由在CNT合成炉60内合成的多个CNT形成的第1A碳纳米管组11A在CNT的长尺寸方向沿着含碳气体的流向的状态下进入至第1－1A流路41A内。第1－1A流路41A被配置为其长尺寸方向沿着含碳气体的流向。第1－1A流路41A的以含碳气体的流向为法线的截面积比CNT合成炉60的以含碳气体的流向为法线的截面积小。因此，进入至第1－1A流路41A内的多个CNT在第1－1A流路41A内沿着CNT的长尺寸方向取向并集合，从而形成第1A碳纳米管集合线材21A。
从碳纳米管集合线材的长条化的观点来看，构成第1A碳纳米管组的碳纳米管的数量的下限优选为1000根以上，更优选为100万根以上，进一步优选为1亿根以上。从防止流路的堵塞的观点来看，构成第1A碳纳米管组的碳纳米管的数量的上限优选为1兆根以下，更优选为100亿根以下，进一步优选为10亿根以下。构成第1A碳纳米管组的碳纳米管的数量优选为1万根以上且10亿根以下，更优选为10万根以上且1亿根以下，进一步优选为100万根以上且1亿根以下。在此，构成第1A碳纳米管组的碳纳米管的数量是指同时穿过第1－1A流路41A的含碳气体供给口侧的开口部的碳纳米管的数量。
通过第2A－1A工序得到的第1A碳纳米管集合线材21A的形状是多个碳纳米管在它们的长尺寸方向取向并集合而成的线形状。
碳纳米管集合线材(以下，也记为“CNT集合线材”。)的长度只要是在接下来的第2A－2工序中能构成碳纳米管集合线的长度即可，没有特别限定。
碳纳米管集合线材的直径的大小没有特别限定，可以根据用途来适当调节。CNT集合线材的直径的下限例如优选为0.1μm以上，更优选为1μm以上。CNT集合线材的直径的上限没有特别限制，但从制造上的观点来看，可以设为100μm以下。CNT集合线材的直径优选为0.1μm以上且100μm以下，更优选为1μm以上且100μm以下。在本实施方式中，CNT集合线材的直径的大小比CNT集合线材的长度小。即，CNT集合线材的长度方向相当于长尺寸方向。
在本说明书中碳纳米管集合线材的直径是指一个CNT集合线材的平均外径。用透射型电子显微镜或扫描型电子显微镜观察一个CNT集合线材的任意两处截面，在该截面处对CNT集合线材的外周上的最远的两点间的距离即外径进行测定，计算所得到的外径的平均值，由此得到一个CNT集合线材的平均外径。
在本实施方式所得到的CNT集合线材中，多个CNT在它们的长尺寸方向取向并集合可以通过与在实施方式1所记载的“CNT集合线中，多个CNT在它们的长尺寸方向取向并集合”的确认方法同样的方法来确认，因此不重复其说明。
碳纳米管集合线材中的CNT的取向度优选为0.8以上且1.0以下。该CNT集合线材以维持CNT所具有的导电度、机械强度的特性的状态被长条化。
第2A－1a工序、第2B－1B工序以及第2B－1b工序是与第2A－1工序基本上同样的工序，因此不重复说明。
＜第2A－2工序、第2B－2工序＞
第2A－2工序和第2B－2工序分别是使多个CNT集合线材在下游侧流路内沿着碳纳米管集合线材的长尺寸方向取向并集合而得到碳纳米管集合线的工序。作为这些工序的代表，以下对第2A－2工序进行说明。
在第2A－2工序中，包括通过第2A－1A工序得到的第1A碳纳米管集合线材21A和通过第2A－1a工序得到的第1a碳纳米管集合线材21a的多个碳纳米管集合线材在CNT集合线材的长尺寸方向沿着含碳气体的流向的状态下进入至第1－2流路41C内。第1－2流路41C被配置为其长尺寸方向沿着含碳气体的流向。进入至第1－2流路41C内的多个CNT集合线材在第1－2流路41C内沿着CNT集合线材的长尺寸方向取向并集合，从而形成第1碳纳米管集合线31。
通过设置下游侧流路(第1－2流路41C)，从上游侧流路(第1－1A流路、第1－1a流路)出来的多个碳纳米管集合线材彼此不会以无取向的状态缠绕，能在下游侧流路内在长尺寸方向取向并集合而形成碳纳米管集合线。
从碳纳米管集合线的长条化的观点来看，构成第1碳纳米管集合线的碳纳米管集合线材的数量的下限优选为2根以上，更优选为10根以上，进一步优选为100根以上。从防止流路堵塞的观点来看，构成第1碳纳米管集合线的碳纳米管集合线材的数量的上限优选为10000根以下，更优选为1000根以下，进一步优选为300根以下。构成第1碳纳米管集合线的碳纳米管集合线材的数量优选为2根以上且10000根以下，更优选为10根以上且1000根以下，进一步优选为100根以上且300根以下。在此，构成第1碳纳米管集合线的碳纳米管集合线材的数量是指同时穿过第1－2流路41C的含碳气体供给口侧的开口部的碳纳米管集合线材的数量。
碳纳米管集合线的形状是多个碳纳米管集合线材在它们的长尺寸方向取向并集合而成的绳形状。CNT集合线为多个碳纳米管集合线材在它们的长尺寸方向取向并集合而成的绳形状这一情况可以通过用光学显微镜或扫描型电子显微镜观察来确认。
通过本实施方式得到的碳纳米管集合线的长度没有特别限定，可以根据用途来适当调节。CNT集合线的长度的下限例如优选为100μm以上，更优选为1000μm以上，进一步优选为10cm以上。CNT集合线的长度的上限没有特别限制，但从制造上的观点来看，优选为100km以下。CNT集合线的长度优选为100μm以上且10km以下，更优选为1000μm以上且1km以下，进一步优选为10cm以上且100m以下。CNT集合线的长度可以通过光学显微镜或目视观察来测定。
通过本实施方式得到的碳纳米管集合线的直径的大小没有特别限定，可以根据用途来适当调节。CNT集合线的直径例如优选为1μm以上，更优选为10μm以上。CNT集合线的直径的上限值没有特别限制，但从制造上的观点来看，优选为10000μm以下。在本实施方式中，CNT集合线的直径的大小比CNT集合线的长度小。
碳纳米管集合线中的CNT集合线材的取向度是按照与实施方式1的取向度的计算方法所记载的(a1)～(a6)过程基本上同样的过程而计算出的值。不同点在于，在(a1)过程中，使用下述的设备，在下述的条件下，对CNT集合线进行拍摄。
扫描型电子显微镜(SEM：Scanning Electron Microscopy)：TECHNEX公司制“Cry－10”(产品名)
拍摄条件：倍率40倍～10万倍，加速电压1kV～17k。
测定视野：30μm×30μm。
在任意选择出的10处以上的测定视野进行上述的测定。在所有测定视野中一处以上的测定视野内，碳纳米管集合线中的碳纳米管集合线材的取向度为0.8以上且1以下的情况下，判断为在该碳纳米管集合线中，碳纳米管集合线材在其长尺寸方向取向并集合。
在本实施方式的碳纳米管集合线中，优选的是，在碳纳米管集合线中，碳纳米管以0.9以上且1以下的取向度进行取向，在该碳纳米管集合线中，碳纳米管集合线以0.8以上且1以下的取向度进行取向。这意味着，在本实施方式的CNT集合线中，CNT和CNT集合线的取向性高。由此，CNT集合线能具有优异的导电度、机械强度。
[实施方式3：碳纳米管集合线制造装置(2)]
使用图4～图6对在实施方式2的碳纳米管集合线的制造方法中使用的碳纳米管集合线制造装置进行说明。
本实施方式的碳纳米管集合线制造装置100b基本上具备实施方式2的碳纳米管集合线制造装置的全部构成。与实施方式2的CNT集合线制造装置的不同点在于：如图4和图6所示，第1流路包括：第1－1A流路41A和第1－1a流路41a，并排设于碳纳米管合成炉60的含碳气体供给口62侧；以及第1－2流路41C，设于第1－1A流路41A和第1－1a流路41a的与含碳气体供给口62相反侧，第2流路包括：第2－1B流路42B和第2－1b流路42b，并排设于碳纳米管合成炉60的含碳气体供给口侧；以及第2－2流路42D，设于第2－1B流路42B和第2－1b流路42b的与含碳气体供给口62相反侧。以下，对与实施方式2的CNT集合线制造装置的不同点进行说明。
在本实施方式中，如图6所示，第1－1A流路41A、第1－1a流路41a、第2－1B流路42B以及第2－1b流路42b设于同一第1－1结构体51，第1－2流路41C设于与第1－1结构体51不同的第1－2结构体52A，第2－2流路42D设于与第1－1结构体51不同的第2－2结构体52B。
＜第1－1结构体＞
第1－1结构体51是具有许多细筒状的贯通孔的多孔体。各贯通孔相当于各流路。第1－1结构体51具有与第1－1A流路41A、第1－1a流路41a、第2－1B流路42B以及第2－1b流路42b相当的贯通孔。
各贯通孔的截面形状例如可以设为圆形、正多边形(例如n＝3～10的正n边形)。从抑制CNT在贯通孔内的堆积并且确保第1－1结构体的强度的观点来看，各贯通孔的截面形状优选为正六边形。
各贯通孔的截面积可以根据期望的CNT集合线材的直径、长度来适当变更。从防止CNT的堵塞的观点来看，各贯通孔的截面积的下限优选为0.005mm2以上，优选为0.01mm2以上，优选为0.05mm2以上，更优选为0.1mm2以上，进一步优选为0.5mm2以上。从CNT的集合容易度的观点来看，各贯通孔的截面积的上限例如优选为100mm2以下，更优选为50mm2以下，进一步优选为10mm2以下。在本说明书中，各贯通孔的截面积是指，由形成贯通孔的外缘的第1－1结构体包围的中空部的以长尺寸方向为法线的截面的面积。各贯通孔的截面积优选从上游侧至下游侧固定。在此，截面积固定是指，截面积的最大值和最小值在平均值±5％以内。
从使CNT充分集合的观点来看，贯通孔的长尺寸方向(沿着含碳气体的流向的方向)的长度的下限优选为5mm以上，更优选为10mm以上，进一步优选为30mm以上。从抑制CNT在贯通孔的内壁堆积并且使CNT集合线材的回收量增加的观点来看，贯通孔的长尺寸方向的长度的上限优选为1000mm以下，更优选为300mm以下，进一步优选为100mm以下。贯通孔的长尺寸方向的长度优选为5mm以上且1000mm以下，更优选为10mm以上且300mm以下，进一步优选为30mm以上且100mm以下。
设于第1－1结构体的贯通孔的数量可以考虑CNT合成炉的中空部的截面积、各贯通孔的截面积、期望的CNT集合线材的数量等来适当设定。例如，从提高制造效率的观点来看，设于第1－1结构体的贯通孔的数量的下限优选为1个/10cm2以上，更优选为1个/cm2以上，进一步优选为1个/mm2以上。设于第1－1结构体的贯通孔的数量的上限没有特别限定，例如可以设为100个/mm2以下。设于第1－1结构体的贯通孔的数量优选为1个/10cm2以上且100个/mm2以下，更优选为1个/cm2以上且100个/mm2以下，进一步优选为1个/mm2以上且10个/mm2以下。
第1－1结构体的截面积没有限制，可以根据CNT合成炉的中空部的截面积来设定。在此，第1－1结构体的截面积是指由第1－1结构体的外缘包围的区域的面积，并且是还包括贯通孔在内的面积。从提高CNT集合线的制造效率的观点来看，第1－1结构体的截面积的下限优选为100mm2以上，更优选为1000mm2以上，进一步优选为10000mm2以上。第1－1结构体的截面积的上限没有特别限定，但从制造设备的观点来看，例如可以设为1m2以下。第1－1结构体的截面积优选为100mm2以上且1m2以下，更优选为1000mm2以上且0.3m2以下，进一步优选为10000mm2以上且0.1m2以下。
第1－1结构体可以由陶瓷(氧化铝、氧化锆、氮化铝、碳化硅、氮化硅、镁橄榄石、块滑石(steatite)、堇青石、莫来石、铁氧体、氧化钆等)、石英玻璃、玻璃、金属类、石墨形成。其中，从CNT制造时所需的耐热性、耐久性的观点来看，优选由陶瓷形成。而且，优选通过3D打印技术来形成任意的流路。
＜第1－2结构体、第2－2结构体＞
第1－2结构体52A和第2－2结构体52B可以采用与实施方式2的第1A结构体和第1B结构体基本上同样的构成，因此不重复其说明。
[实施方式5：碳纳米管集合线制造装置(3)]
实施方式5的碳纳米管集合线制造装置是在实施方式3的碳纳米管集合线的制造方法中使用的制造装置的另一个例子。使用图7～图10对实施方式5的碳纳米管集合线制造装置进行说明。图7是表示在本实施方式的碳纳米管集合线的制造方法中使用的碳纳米管集合线制造装置的一个例子的图。图8是设于图7的CNT集合线制造装置的第1－3结构体53的含碳气体供给口62侧的主面的图。图9是表示设于图7的CNT集合线制造装置的第1－3结构体53的与含碳气体供给口62侧的主面相反侧的主面的图。图10是设于图7的CNT集合线制造装置的第1－3结构体53的、沿着CNT合成炉的长尺寸方向的方向的剖视图。以下，对与实施方式4的CNT集合线制造装置的不同点进行说明。
在本实施方式中，如图10所示，第1－1A流路41A、第1－1a流路41a、第1－2流路41C、第2－1B流路42B、第2－1b流路42b以及第2－2流路42D设于同一第1－3结构体53，第1－1A流路41A和第1－1a流路41a各自的与含碳气体供给口62相反侧的端部连接于第1－2流路41C的含碳气体供给口62侧的端部，第2－1B流路42B和第2－1b流路42b各自的与含碳气体供给口62相反侧的端部连接于第2－2流路42D的含碳气体供给口62侧的端部。
＜第1－3结构体＞
第1－3结构体53是具有许多细筒状的贯通孔的多孔体。该贯通孔相当于流路。在第1－3结构体的含碳气体供给口62侧的主面设有包括形成第1－1A流路41A、第1－1a流路41a、第2－1B流路42B以及第2－1b流路42b的端部的开口部的多个开口部(以下，也记为“第1开口部”。)。在第1－3结构体的与含碳气体供给口62侧的主面相反侧的主面设有包括形成第1－2流路41C和第2－2流路42D的端部的开口部的多个开口部(以下，也记为“第2开口部”。)。
进入至第1－1A流路41A和第1－1a流路41a内的多个CNT在长尺寸方向取向并集合而形成CNT集合线材21A、21a，接着，在第1－2流路41C内，包括CNT集合线材21A、21a的多个CNT集合线材在长尺寸方向取向并集合，从而形成CNT集合线31。
进入至第2－1B流路42B和第2－1b流路42b内的多个CNT在长尺寸方向取向并集合而形成CNT集合线材21B、21b，接着，在第2－2流路41D内，包括CNT集合线材21B、21b的多个CNT集合线材在长尺寸方向取向并集合，从而形成CNT集合线32。
如上所述，在本实施方式中，在第1－3结构体53的内部，连续地进行CNT集合线材和CNT集合线的形成。由此，CNT集合线的制造效率会提高。
连接于第1－2流路41C的流路的数量不限定于第1－1A流路41A和第1－1a流路41a这两个，可以根据期望的CNT集合线的长度、直径来适当设定。从防止由湍流等产生紊乱的观点来看，连接于第1－2流路41C的流路的数量的下限优选为2以上，更优选为5以上，进一步优选为10以上。连接于第1－2流路41C的流路的数量的上限没有特别限定，但从第1－3结构体的制造观点来看，可以设为100以下。连接于第1－2流路41C的流路的数量优选为2以上且100以下，更优选为5以上且50以下，进一步优选为10以上且20以下。连接于第2－2流路42D的流路的数量也可以与连接于第1－2流路41C的流路的数量同样地设定。
从防止CNT的堵塞的观点来看，形成第1－1A流路41A、第1－1a流路41a、第2－1B流路42B、第2－1b流路42b的贯通孔的截面积的下限优选为0.005mm2以上，优选为0.01mm2以上，优选为0.05mm2以上，更优选为0.1mm2以上，进一步优选为0.5mm2以上。从CNT的集合容易度的观点来看，各贯通孔的截面积的上限例如优选为100mm2以下，更优选为50mm2以下，进一步优选为10mm2以下。在本说明书中，各贯通孔的截面积是指，由形成贯通孔的外缘的第1－3结构体包围的区域的面积。各贯通孔的截面积优选从上游侧至下游侧固定。在此，截面积固定是指，截面积的最大值和最小值在平均值±5％以内。
从使CNT充分集合的观点来看，形成第1－1A流路41A、第1－1a流路41a、第2－1B流路42B、第2－1b流路42b的贯通孔的长尺寸方向(沿着含碳气体的流向的方向)的长度的下限优选为10mm以上，更优选为20mm以上，进一步优选为50mm以上。从抑制CNT在贯通孔的内壁堆积并且使CNT集合线材的回收量增加的观点来看，贯通孔的长尺寸方向的长度的上限优选为1000mm以下，更优选为500mm以下，进一步优选为100mm以下。贯通孔的长尺寸方向的长度优选为10mm以上且1000mm以下，更优选为20mm以上且500mm以下，进一步优选为30mm以上且1000mm以下。
从防止CNT集合线材的堵塞的观点来看，形成第1－2流路41C和第2－2流路42D的贯通孔的截面积的下限优选为0.01mm2以上，优选为0.02mm2以上，优选为0.1mm2以上，更优选为0.2mm2以上，进一步优选为0.5mm2以上。从CNT集合线材的集合容易度的观点来看，各贯通孔的截面积的上限例如优选为100mm2以下，更优选为10mm2以下，进一步优选为1mm2以下。
从使CNT集合线材充分集合的观点来看，形成第1－2流路41C和第2－2流路42D的贯通孔的长尺寸方向(沿着含碳气体的流向的方向)的长度的下限优选为5mm以上，更优选为10mm以上，进一步优选为20mm以上。从抑制CNT集合线材在贯通孔的内壁堆积并且使CNT集合线的回收量增加的观点来看，贯通孔的长尺寸方向的长度的上限优选为1000mm以下，更优选为100mm以下，进一步优选为50mm以下。贯通孔的长尺寸方向的长度优选为5mm以上且1000mm以下，更优选为10mm以上且100mm以下，进一步优选为5mm以上且50mm以下。
＜其他构成＞
本实施方式的CNT集合线制造装置可以具备设于第1－3结构体53的与含碳气体供给口62相反侧的CNT集合线引导管65。优选的是，CNT集合线引导管设于第1－3结构体中所设置的第1－2流路41C和第2－2流路42D各自的下游侧的延长线上。由此，从第1－3结构体53出来的多个CNT集合线彼此不会缠绕，而是在分离的状态下被回收。
实施例
通过实施例对本实施方式进一步具体进行说明。其中，本实施方式不被这些实施例限定。
[实施例1]
作为装置1，准备具有与图2所示的碳纳米管集合线制造装置同样的构成的碳纳米管集合线制造装置。具体构成如下。
装置1具备：碳纳米管合成炉(石英管，中空部的直径50mm(截面积约2000mm2)，长度50mm)；含碳气体供给口，设于碳纳米管合成炉的一个端部侧(在图2中为左侧)；以及第1流路(最大直径10mm，长度500mm)和第2流路(最大直径10mm，长度500mm)，设于碳纳米管合成炉的与设有含碳气体供给口的端部相反侧(在图2中为右侧)的端部侧。第1流路和第2流路沿着碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置。从CNT合成炉的含碳气体供给口侧的端部起至第1流路和第2流路的含碳气体供给口侧的端部为止的距离设为2000mm。在CNT合成炉内部的含碳气体供给口附近配置将催化剂(二茂铁)溶解于甲苯的浆料喷雾器。在第1流路和第2流路的下游侧配置CNT集合线的卷绕装置。
使用装置1制作出试样1的碳纳米管集合线。在装置1中，从含碳气体供给口向CNT合成炉内，以1000cc/min的流量(流速3.4cm/sec)供给氩气浓度为100体积％的氩气50分钟，并且使电炉内的温度升温至1200℃。接着，将氩气切换为氢气(1000cc/min)，以50cc/min的流量(流速0.17cm/sec)供给甲烷气体以及以1cc/min的流量(流速0.003cm/sec)供给二硫化碳(CS2)气体120分钟。包含氢气、甲烷气体、二硫化碳的混合气体(含碳气体)整体的流速为3.6cm/sec。
通过上述的氢气、甲烷气体、二硫化碳气体的供给，催化剂粒子被释放到CNT合成炉内。之后，CNT在CNT合成炉内生长，该CNT在第1流路和第2流路各自的内部集合而形成两根CNT集合线。通过卷绕装置对该CNT集合线进行卷绕，回收两根CNT集合线。
[碳纳米管集合线的测定]
(取向度)
针对试样1的两根碳纳米管集合线分别测定CNT的取向度。取向度的计算方法是与实施方式1中所记载的方法相同的方法，因此不重复其说明。
试样1的两根CNT各自的CNT的取向度为0.8和0.9。由此，确认了在通过装置1得到的CNT集合线中，CNT在其长尺寸方向取向并集合。
(形状)
针对试样1的两根碳纳米管集合线分别测定长度和直径。长度和直径的测定方法是与实施方式1中所记载的方法相同的方法，因此不重复其说明。
试样1的两根CNT各自的长度为10m和12m。试样1的两根CNT各自的直径为Φ0.1mm和Φ0.08mm。
[实施例2]
作为装置2，准备具有与图4所示的碳纳米管集合线制造装置同样的构成的碳纳米管集合线制造装置。具体构成如下。
装置2具备：碳纳米管合成炉(氧化铝管，中空部的直径80mm(截面积6000mm2(截面形状：大致圆形))，长度2000mm)；含碳气体供给口，设于碳纳米管合成炉的一个端部侧(在图4中为左侧)；第1－1结构体(第1－1A流路、第1－1a流路、第2－1B流路以及第2－1b流路的截面积1mm2，总流路(总贯通孔)数量20个/inch，长度50mm)，设于碳纳米管合成炉的与设有含碳气体供给口的端部相反侧(在图4中为右侧)的端部侧；以及第1－2结构体(第1－2流路：最大直径30mm，长度1000mm)和第2－2结构体(第2－2流路：最大直径30mm，长度1000mm)，设于第1－1结构体的下游侧。从CNT合成炉的含碳气体供给口侧的端部起至第1－1结构体的含碳气体供给口侧的端部为止的距离设为2500mm。在CNT合成炉内部的含碳气体供给口附近配置催化剂(二茂铁)。在第1－2结构体和第2－2结构体的下游侧配置CNT集合线的卷绕装置。优选的是，第2－1流路和第2－2流路等各流路通过从上游向下游吸引来将从蜂窝(honeycomb)出来的CNT集合线材高效地集合从而促进集合线化。
使用装置2制作出试样2的碳纳米管集合线。在装置2中，从含碳气体供给口向CNT合成炉内，以1000cc/min的流量(流速3.4cm/sec)供给氩气浓度为100体积％的氩气50分钟，并且使电炉内的温度升温至1000℃。接着，将氩气切换为氢气(4000cc/min)，以200cc/min的流量(流速0.17cm/sec)供给乙烯气体以及以4cc/min的流量(流速0.003cm/sec)供给二硫化碳(CS2)气体120分钟。包含氩气、甲烷气体、二硫化碳的混合气体(含碳气体)整体的流速为3.6cm/sec。
通过上述的氢气、甲烷气体、二硫化碳气体的供给，催化剂崩解，从而催化剂粒子被释放到CNT合成炉内。之后，CNT在CNT合成炉内生长，该CNT在第1－1结构体的内部集合而形成CNT集合线材，该CNT集合线材在第1－2结构体和第2－2结构体各自的内部集合而形成两根CNT集合线。通过卷绕装置对该CNT集合线进行卷绕，回收两根CNT集合线。
[碳纳米管集合线的测定]
(取向度)
针对试样2的两根碳纳米管集合线分别测定CNT的取向度和CNT集合线材的取向度。取向度的计算方法是与实施方式1和实施方式3中所记载的方法相同的方法，因此不重复其说明。
试样2的两根CNT集合线各自的CNT的取向度为82和89。试样2的两根CNT集合线各自的CNT集合线材的取向度为86和92。由此，确认了在通过装置2得到的CNT集合线中，CNT和CNT集合线材在其长尺寸方向取向并集合。
(形状)
针对试样2的两根碳纳米管集合线分别测定长度和直径。长度和直径的测定方法是与实施方式1中所记载的方法相同的方法，因此不重复其说明。
试样2的两根CNT各自的长度为10m和15m。试样2的两根CNT各自的直径为0.8mm和1.2mm。
[实施例3]
作为装置3，准备具有与图7所示的碳纳米管集合线制造装置同样的构成的碳纳米管集合线制造装置。具体构成如下。
装置3具备：碳纳米管合成炉(氧化铝管，中空部的直径Φ50mm，长度1500mm)；含碳气体供给口，设于碳纳米管合成炉的一个端部侧(在图7中为左侧)；第1－3结构体(第1－1A流路、第1－1a流路、第1－1B流路以及第1－1b流路的截面积2mm2，第1－2流路和第2－2流路的截面积2mm2，与第1－2流路和第2－2流路分别相连的上游侧的贯通孔的数量100个，长度50mm，上游侧主面的孔的数量100个，下游侧主面的孔的数量2个)，设于碳纳米管合成炉的与设有含碳气体供给口的端部相反侧(在图7中为右侧)的端部侧；以及两根引导管(直径5mm，长度1000mm)，设于第1－1结构体的下游侧。从CNT合成炉的含碳气体供给口侧的端部起至第1－3结构体的含碳气体供给口侧的端部为止的距离设为2000mm。在CNT合成炉内部的含碳气体供给口附近配置催化剂(二茂铁)。在引导管的下游侧配置CNT集合线的卷绕装置。
使用装置3制作出试样3的碳纳米管集合线。在装置3中，从含碳气体供给口向CNT合成炉内，以1000cc/min的流量(流速3.4cm/sec)供给氩气浓度为100体积％的氩气50分钟，并且使电炉内的温度升温至1300℃。接着，将氩气切换为氢气(1000cc/min)，以50cc/min的流量(流速0.17cm/sec)供给甲烷气体以及以1cc/min的流量(流速0.003cm/sec)供给二硫化碳(CS2)气体120分钟。包含氩气、甲烷气体、二硫化碳的混合气体(含碳气体)整体的流速为3.6cm/sec。
通过上述的氢气、甲烷气体、二硫化碳气体的供给，催化剂崩解，从而催化剂粒子被释放到CNT合成炉内。之后，CNT在CNT合成炉内生长，该CNT在第1－3结构体的内部集合而形成两根CNT集合线，该CNT集合线进入至引导管。通过卷绕装置对该CNT集合线进行卷绕，回收两根CNT集合线。
[碳纳米管集合线的测定]
(取向度)
针对试样3的两根碳纳米管集合线分别测定CNT的取向度和CNT集合线材的取向度。取向度的计算方法是与实施方式1和实施方式3中所记载的方法相同的方法，因此不重复其说明。
试样3的两根CNT集合线各自的CNT的取向度为0.86和0.93。试样3的两根CNT集合线各自的CNT集合线材的取向度为0.87和0.91。由此，确认了在通过装置3得到的CNT集合线中，CNT和CNT集合线材在其长尺寸方向取向并集合。
(形状)
针对试样3的两根碳纳米管集合线分别测定长度和直径。长度和直径的测定方法是与实施方式1中所记载的方法相同的方法，因此不重复其说明。
试样3的两根CNT集合线各自的长度为100m和150m。试样3的两根CNT各自的直径为0.2mm和0.3mm。
[比较例1]
作为装置4，准备图11所示的构成的装置。装置4除了未设置第1流路、第2流路以及卷绕装置这一点以外，具备与装置1基本上同样的构成。
若使用装置4在与实施例1同样的条件下合成CNT集合线，则CNT集合线在CNT合成炉内以无取向的状态缠绕，无法形成CNT在长尺寸方向取向并集合而成的CNT集合线。
[比较例2]
作为装置5，准备除了未设置第1－2结构体、第2－2结构体以及卷绕装置这一点以外，具备与装置2基本上同样的构成的装置。
若使用装置5在与实施例2同样的条件下合成CNT集合线材，则如图12所示，从第1－1结构体释放出的多个CNT集合线材彼此以无取向的状态缠绕，无法得到CNT集合线材在长尺寸方向取向并集合而成的CNT集合线。
如上所述，对本公开的实施方式和实施例进行了说明，但从一开始就预定将上述的各实施方式和实施例的构成适当组合或者以各种方式进行变形。
应该认为，本次公开的实施方式和实施例在所有方面都是示例性的，而非限制性的。本发明的范围由权利要求书示出，而不是由上述的实施方式和实施例示出，意图在于包括与权利要求书等同的含义和范围内的所有变更。
附图标记说明
1：碳纳米管；11：第1碳纳米管组；11A：第1A碳纳米管组；11a：第1a碳纳米管组；12：第2碳纳米管组；12B：第2B碳纳米管组；12b：第2b碳纳米管组；21A：第1A碳纳米管集合线材；21a：第1a碳纳米管集合线材；22B：第2B碳纳米管集合线材；22b：第2b碳纳米管集合线材；27：催化剂粒子；31：第1碳纳米管集合线；32：第2碳纳米管集合线；40A：第1A结构体；40A－1：第1A－1部；40A－2：第1A－2部；40B：第1B结构体；40B－1：第1B－1部；40B－2：第1B－2部；41：第1流路；41A：第1－1A流路；41a：第1－1a流路；41C：第1－2流路；42：第2流路；42B：第2－1B流路；42b：第2－1b流路；42D：第2－2流路；51：第1－1结构体；52A：第1－2结构体；52B：第2－2结构体；53：第1－3结构体；60：碳纳米管合成炉；61：加热装置；62：含碳气体供给口；63：液体附着装置；64：卷绕装置；65：引导管；100a、100b、100c：碳纳米管集合线制造装置。

Claims (6)

1.一种碳纳米管集合线的制造方法，包括：
第1工序，在管状的碳纳米管合成炉内，向浮游状态的多个催化剂粒子供给含碳气体，由此使碳纳米管从所述多个催化剂粒子分别生长而得到多个碳纳米管；以及
第2工序，使所述多个碳纳米管集合而得到多个碳纳米管集合线，
所述第2工序包括：
第2A工序，使由所述多个碳纳米管的一部分构成的第1碳纳米管组在第1流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1碳纳米管集合线；以及
第2B工序，使由与构成所述第1碳纳米管组的多个碳纳米管不同的所述多个碳纳米管的一部分构成的第2碳纳米管组在第2流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2碳纳米管集合线。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第1碳纳米管组包括：第1A碳纳米管组，由构成所述第1碳纳米管组的多个碳纳米管的一部分构成；以及第1a碳纳米管组，由与构成所述第1A碳纳米管组的多个碳纳米管不同的、构成所述第1碳纳米管组的所述多个碳纳米管的一部分构成，
所述第1流路包括沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置的第1－1A流路和第1－1a流路，以及设于所述第1－1A流路和所述第1－1a流路的所述含碳气体的流向的下游侧的第1－2流路，
所述第2A工序包括：
第2A－1A工序，使所述第1A碳纳米管组在所述第1－1A流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1A碳纳米管集合线材；
第2A－1a工序，使所述第1a碳纳米管组在所述第1－1a流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第1a碳纳米管集合线材；以及
第2A－2工序，使包括所述第1A碳纳米管集合线材和所述第1a碳纳米管集合线材的多个碳纳米管集合线材在所述第1－2流路内沿着所述碳纳米管集合线材的长尺寸方向取向并集合，从而得到所述第1碳纳米管集合线，
所述第2碳纳米管组包括：第2B碳纳米管组，由构成所述第2碳纳米管组的多个碳纳米管的一部分构成；以及第2b碳纳米管组，由与构成所述第2B碳纳米管组的多个碳纳米管不同的、构成所述第2碳纳米管组的所述多个碳纳米管的一部分构成，
所述第2流路包括沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置的第2－1B流路和第2－1b流路，以及设于所述第2－1B流路和所述第2－1b流路的所述含碳气体的流向的下游侧的第2－2流路，
所述第2B工序包括：
第2B－1B工序，使所述第2B碳纳米管组在所述第2－1B流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2B碳纳米管集合线材；
第2B－1b工序，使所述第2b碳纳米管组在所述第2－1b流路内沿着所述碳纳米管的长尺寸方向取向并集合，从而得到第2b碳纳米管集合线材；以及
第2B－2工序，使包括所述第2B碳纳米管集合线材和所述第2b碳纳米管集合线材的多个碳纳米管集合线材在所述第2－2流路内沿着所述碳纳米管集合线材的长尺寸方向取向并集合，从而得到所述第2碳纳米管集合线。
3.一种碳纳米管集合线制造装置，具备：
管状的碳纳米管合成炉；
含碳气体供给口，设于所述碳纳米管合成炉的一个端部侧；以及
第1流路和第2流路，设于所述碳纳米管合成炉的与设有所述含碳气体供给口的端部相反侧的端部侧，
所述第1流路和所述第2流路沿着所述碳纳米管合成炉的长尺寸方向并排设置，
所述第1流路和所述第2流路各自的截面积比所述碳纳米管合成炉的截面积小。
4.根据权利要求3所述的碳纳米管集合线制造装置，其中，
所述第1流路包括：第1－1A流路和第1－1a流路，并排设于所述碳纳米管合成炉的所述含碳气体供给口侧；以及第1－2流路，设于所述第1－1A流路和所述第1－1a流路的与所述含碳气体供给口相反侧，
所述第2流路包括：第2－1B流路和第2－1b流路，并排设于所述碳纳米管合成炉的所述含碳气体供给口侧；以及第2－2流路，设于所述第2－1B流路和所述第2－1b流路的与所述含碳气体供给口相反侧。
5.根据权利要求4所述的碳纳米管集合线制造装置，其中，
所述第1－1A流路、所述第1－1a流路、所述第2－1B流路以及所述第2－1b流路设于同一第1－1结构体，
所述第1－2流路设于与所述第1－1结构体不同的第1－2结构体，
所述第2－2流路设于与所述第1－1结构体不同的第2－2结构体。
6.根据权利要求4所述的碳纳米管集合线制造装置，其中，
所述第1－1A流路、所述第1－1a流路、所述第1－2流路、所述第2－1B流路、所述第2－1b流路以及所述第2－2流路设于同一第1－3结构体，
所述第1－1A流路和所述第1－1a流路各自的与所述含碳气体供给口相反侧的端部连接于所述第1－2流路的所述含碳气体供给口侧的端部，
所述第2－1B流路和所述第2－1b流路各自的与所述含碳气体供给口相反侧的端部连接于所述第2－2流路的所述含碳气体供给口侧的端部。
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