CN1960943A - 碳类精细结构物群、碳类精细结构物聚集物、其利用以及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供具有由强相互作用而互相吸引的状态的多个碳类精细结构物聚集而成的聚集物，其长度为能够提高操作性和加工性的程度的长度。本发明的碳类精细结构物聚集物为多个碳类精细结构物聚集而成的聚集物，其各碳类精细结构物以相同的方向取向。

Description

碳类精细结构物群、碳类精细结构物聚集物、其利用以及 其制造方法
技术领域
本发明涉及碳类精细结构物群、碳类精细结构物聚集物、其利用以及其制造方法。尤其涉及如碳纳米管等的碳类精细结构物成群的碳类精细结构物群、碳类精细结构物以通过范德华力等的强相互作用而相互结合的聚集物、和对其使用的各种用途、与其制造方法。
背景技术
碳类精细结构物之一的碳纳米管(以下称为CNT)是直径大约为0.5nm～10nm的程度、长度大约为1μm的程度的管状碳材料，是1991年被NEC的饭岛氏所发现的新型碳材料。另外，CNT已被确定有1层结构的单层碳纳米管、多层构造的多层碳纳米管。
但是，由于CNT具有精细的结构，所以其操作性和加工性不良。因此，现正在尝试制造能够在用肉眼观察的同时进行操作的大CNT(例如，参考非专利文献1、2)。
非专利文献1及2中，公开了长度比现有的1μm程度更长的CNT。非专利文献1中获取的CNT的长度为10cm～20cm的程度，非专利文献2中获取的CNT的长度为25cm～30cm的程度。因此，任意一个CNT都可用肉眼观察。
另外，CNT因组分的不同，有的呈金属性质、有的呈半导体的性质等，因此其应用产品的开发或制造方法的开发非常盛行。而且，其作为氢吸附材料的性能也备受关注，其在燃料电池中的应用也正在被开发。
对于利用CNT作为材料的例子，公开的有使用CNT的纺布或薄片(例如，参考专利文献1)。在专利文献1中，记载了将CNT作为纤维或线的一部分或其本身，用于其一部分或全体中的纺布或薄片。
(专利文献1)特开平7-138838号公报(平成7年(1995)5月30日公开)
(非专利文献1)H.W.Zhu、其他5名，“Direct Synthesis of LongSingle-Walled Carbon Nanotube Strands”、Science、2002年5月3日、Vol 296、p.884-886
(非专利文献2)Kaili Jiang、其他2名，“Spinning continuous carbonnanotube yarns”、Nature、2002年10月24日、Vol419、p.801
然而，虽然上述非专利文献1中所记载的CNT具有10cm～20cm程度的长度，但是其难以连续形成。
而且，上述非专利文献2中所记载的CNT是使用以所谓的刷状形成的CNT来制造的。具体为，首先在基板上形成以与基板垂直的方向取向的多个CNT。然后，将由这些多个CNT形成的束从基板上剥落，通过拉伸而制造。
如上所述，长CNT的聚集物通过拉伸刷状CNT而呈邻接的CNT相互络合的状态。所以，对于刷状CNT，在基板上形成的CNT的长度到达一定长度的同时，需要CNT以高密度形成。
但在现有的刷状CNT制造方法中，CNT在基板上成长的速度慢，无法获取使长CNT取向的刷状CNT。另外，因为CNT的成长速度慢，从生产性方面看也是不利的。
而且，在现有的方法中无法以高密度形成CNT。因此无法获取具有达到邻接的CNT可相互络合的程度的相互作用的刷状CNT。其结果是难以获取绳状CNT。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供：多个碳类精细结构物成群的碳类精细结构物群；呈多个碳类精细结构物以强相互作用而相互结合的状态的碳类精细结构物聚集物，该碳类精细结构物聚集物是具有能够提高其操作性和加工性程度的长度的碳类精细结构物的聚集物；以及对其使用的各种用途和其制造方法。
本发明人针对上述课题进行了努力的研究，其结果发现通过形成由高密度且长的CNT林立而成的刷状CNT，能够获取以强相互作用而相互结合的CNT，并完成了本发明。
即，本发明的碳类精细结构物聚集物是多个碳类精细结构物聚集而成的碳类精细结构物聚集物，其特征是上述多个碳类精细结构物在以相同方向取向的同时沿着该取向方向聚集。
根据上述构成，碳类精细结构物聚集物是由多个碳类精细结构物聚集而成的，所以具有高强度。而且，碳类精细结构物以相同的方向取向，所以其聚集物具有高取向性。在此的“以相同的方向取向”是指全部碳类精细结构物以各长度方向呈相同方向的样子聚集。其中，碳类精细结构物可不具有直线构造，呈多少有弯曲状态的情况较多，长度方向只要是连接其两端部的方向即可，是指碳类精细结构物的实质的方向。
而且，碳类精细结构物因沿取向方向聚集，所以可拉长其长度。通过如此，能制成可目视程度大的聚集物，其操作性或加工性被提高。
本发明的碳类精细结构物聚集为如上所述的多个碳类精细结构物以相同方向取向的同时沿该取向方向聚集的结构。所以具有可制成高取向性且高强度的聚集物的效果。
另外，本发明的碳类精细结构物群是在基板上形成了以与基板大约垂直的方向取向的多个碳类精细结构物的碳类精细结构物群，其特征是在上述基板每1cm2上有1×1011个以上的碳类精细结构物。
碳类精细结构物群是在基板上形成的多个碳类精细结构物成群的物群，这些多个碳类精细结构物以相对基板大约垂直的方向取向。因此碳类精细结构物能够密集成群。
上述碳类精细结构物群中，基板每1cm2上有1×1011个以上的碳类精细结构物。即，能够制成以非常高的密度设有碳类精细结构物的碳类精细结构物群。其中，大约垂直的方向是指几乎垂直的方向，除完全垂直的方向之外，还包括只从基板离去的方向。
另外，为了制造上述碳类精细结构物聚集物，本发明的碳类精细结构物聚集物的制造方法的特征为，包括，在基板上形成以与基板垂直的方向取向的多个碳类精细结构物的形成工序，和拉伸至少一个上述碳类精细结构物的拉伸工序。
根据上述构成，是在基板上形成以与基板垂直的方向取向的多个碳类精细结构物，且拉伸至少其中一个的结构。即，由于拉伸相同方向取向的碳类精细结构物，所以能够取向于一个方向。而且，在拉伸时，邻接的碳类精细结构物成束状聚集。因此，能够制成高取向性且高束性的聚集物。其结果是能够获取具有高强度且长度较长的聚集物。
本发明的碳类精细结构物聚集物的制造方法是，如上所述，形成多个碳类精细结构物，拉伸其中至少一个的结构。所以具有可制成有高取向性、高束性且高强度同时长度较长的聚集物的效果。
可根据下面的记载充分理解本发明的其它目的、特征以及优点。另可根据以下参照附图进行的说明充分理解本发明的有利之处。
附图说明
图1(a)表示本发明实施例之一，为表示CNT绳的照片。
图1(b)表示本发明实施例之一，为表示CNT绳的照片。
图2表示本发明实施例之一，为表示制作刷状CNT的装置的示意结构的剖面图。
图3表示本发明实施例之一，为表示制作刷状CNT的工序的方框图。
图4表示本发明实施例之一，为载气与原料气体的流量关系图。
图5表示本发明实施例之一，为原料气体浓度与成长速度的关系图。
图6(a)表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图6(b)表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图7(a)表示本发明实施例之一，为表示CNT绳的照片。
图7(b)表示本发明实施例之一，为表示CNT绳的照片。
图8表示本发明实施例之一，(a)～(d)为表示CNT绳的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图9表示本发明实施例之一，为表示CNT薄片的照片。
图10(a)表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图10(b)表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图10(c)表示本发明实施例之一，为表示CNT绳的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图10(d)表示本发明实施例之一，为表示CNT绳的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图11(a)表示本发明实施例之一，为举起CNT绳时的照片。
图11(b)表示本发明实施例之一，为举起CNT绳时的照片。
图12表示本发明实施例之一，为表示用来测定电特性的样品的照片。
图13(a)表示本发明实施例之一，为表示制造层压材料及层压体的工序的示意图。
图13(b)表示本发明实施例之一，为表示制造层压材料及层压体的工序的示意图。
图13(c)表示本发明实施例之一，为表示制造层压材料及层压体的工序的示意图。
图14表示本发明实施例之一，为表示缠绕CNT绳的线圈状结构物的照片。
图15(a)表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图15(b)为表示现有的刷状CNT的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。
图16(a)表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的透过型电子显微镜(TEM)图像的照片。
图16(b)表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的透过型电子显微镜(TEM)图像的照片。
图17(a)表示本发明实施例之一，为表示测定CNT绳强度时的状态的照片。
图17(b)表示本发明实施例之一，为表示测定CNT绳强度时的状态的照片。
图17(c)为表示测定现有的CNT绳强度时的状态的照片。
图17(d)为表示测定现有的CNT绳强度时的状态的照片。
图18表示本发明实施例之一，为表示刷状CNT的CNT密度与CNT绳的长度的关系的曲线图。
具体实施方式
下面将说明本发明的实施方式。但本发明并不局限于此。
本发明是多个碳类精细结构物聚集的碳类精细结构物聚集物(以下称为“聚集物”)，该多个碳类精细结构物以相同的方向取向的同时，沿着取向方向聚集。本发明的聚集物另包括碳类精细结构物在相对取向方向垂直的方向上聚集的聚集物。这些聚集物是通过在基板上形成在相对该基板大约垂直的方向上取向的多个碳类精细结构物，拉伸至少一个碳类精细结构物而制成。下面将具体说明。
[碳类精细结构物]
碳类精细结构物是以碳原子构成的纳米尺寸的物质，是以通过碳原子相互结合而生成的网目结构作为基本骨架的纳米级结构物。更详细说明，碳类精细结构物是由石墨型键构成的骨架具有3维结构的物质。3维结构优选是筒状。
碳类精细结构物具体有，如碳纳米管(以下称为CNT)。另外，CNT上形成微珠的附微珠CNT、CNT有螺旋的碳纳米螺旋(Carbon NanoTwist)、线圈状的碳纳米线圈(Carbon Nano Coil)、球壳状的富勒烯(fullerene)等也包含于碳类精细结构物。而且，也会将多个上述碳类精细结构物的CNT林立而成的、所谓的刷状CNT称之为碳类精细结构物群。
如后所述，本发明的聚集物是使用刷状CNT制造的。因此在以下，作为碳类精细结构物将例举CNT，作为碳类精细结构物群将例举刷状CNT，来进行说明。
[碳类精细结构物群]
刷状CNT是在基板上使在对基板大约垂直的方向上取向的多个CNT林立而成的。作为基板可以使用在Si晶片上作为催化剂形成Fe薄膜的物质。另外，大约垂直的方向是指几乎垂直的方向，虽然完全垂直的方向较好，但也包括从基板离去的方向。
本发明的刷状CNT优选是在基板上形成的CNT的长度(从基板的高度)具有一定长度(高度)，并且多个CNT以高密度形成。在制作聚集物时，通过基板上形成的CNT具有一定长度，能够获取更长的聚集物。具体是，作为刷状CNT形成的CNT的长度优选是数μm以上。
另外，通过以高密度形成多个CNT，在邻接的CNT之间生成范德华力等较强的互作用，而使聚集物制造变得较容易。此类刷状CNT优选是，如在基板的1μm四周内形成有10个以上的CNT的刷状CNT。即，CNT密度优选为10个/1μm2以上(1×109个/cm2以上)。
如上所述，本发明的聚集物是使用刷状CNT形成。在后面将详细说明，刷状CNT的CNT密度越高越能形成长的聚集物。所以，刷状CNT的CNT密度优选为1×1010本/cm2以上，更优选为1×1011本/cm2以上。
另外，刷状CNT的CNT优选为具有更高的结晶性的CNT。结晶性越高CNT越呈直线，CNT越呈直线，聚集物的制作越变得容易。即，理想的CNT为直线状的CNT，当CNT的结晶构造有缺陷时，会形成弯曲的CNT，因此不好。
在此，所谓的缺陷是指在构成CNT的有规则结晶序列中存在无规则的结晶序列时的该无规则的结晶序列部分。CNT是由碳原子的六杂环连接(六角板状结晶)的石墨烯片构成，当存在六杂环以外的如五杂环或七杂环时该部分为缺陷部分。
当六杂环有规则地连接时CNT成直线。而在CNT中，当一部分中含有五杂环或七杂环时，该部分(缺陷部分)中的结晶性降低而弯曲。因此为了提高CNT的直线性，优选是做成缺陷部分少的CNT。缺陷部分少的CNT例如有在长度1μm的部分中存在的欠缺部分为10以下的CNT。
另外，当CNT的结晶中含有无定形碳(Amorphous)或CNT的周围形成有无定形碳的层时，也会导致CNT结晶性的劣化。因此，越是少含无定形碳的CNT，结晶性越高。
在此，图15(a)为表示本发明的CNT的SEM图像的照片。图15(b)为表示现有的CNT的SEM图像的照片。如15(a)及图15(b)所示，本发明的CNT中，存在于CNT周围的无定形碳非常少。而在现有的CNT中，存在于CNT周围的无定形碳非常多。因此，相对现有的CNT为石墨片无规则弯曲的、低直线性CNT的情况，本发明的CNT是，石墨片呈非常利绳的层状构造的，且具有非常高的直线性的CNT。
CNT的周围形成的无定形碳层的厚度优选为，CNT直径的10％以下。此时能够制成具有更高的直线性的CNT。
如上所述地结晶性高的CNT形成直线性高的CNT。CNT的直线性高则CNT之间的相互作用变强，因此，通过使用含此类高结晶性的CNT的刷状CNT，能够很容易地制作高强度的聚集物。其中，可用后述本发明的制造方法制造高结晶性的直线性CNT。
另外，上述CNT优选是，石墨片层数为2层以上20层以下。石墨片的层数增多时，能够提高而后生成的聚集物的强度。另一方面，石墨片的层数超出20时，反而使聚集物没有柔软性，当负载一定的力时有折断的可能性。
[碳类精细结构物群的制造方法]
本发明的刷状CNT可通过化学气相沉积法(CCVD法：CatalystChemical Vapor Deposition)制造。CCVD法是在反应室中配置催化剂，向反应室内提供载气以及原料气体，在该催化剂的表面生长CNT的方法。下面将说明使用CCVD法生长CNT，制造刷状CNT的方法。
图2为表示制作刷状CNT的装置1的示意结构的附图。如图2所示，在反应室2内配置有催化剂体3。催化剂体3为在表面形成了催化剂的基体，该基体的形状有基板、多层基板、筒状体、多面体、颗粒、粉状体等各种形态。另外，所使用的催化剂例如可使用铁、钴、镍、铁合金、钴合金、镍合金、铁氧化物、钴氧化物、镍氧化物、和这些的组合物等各种的已知催化剂。
接着，向反应室2提供载气及原料气体。图3为表示将载气及原料气体向反应室2提供的工序图。载气被容纳于第1容器4以及第2容器5中。第1容器4内的载气被由质量流量控制器构成的第1流量控制器6调节至基本流量后向反应室2供给。另外，第2容器5内的载气被由质量流量控制器构成的第2流量控制器7调节至规定流量后，通过电磁式三向阀8向反应室2供给。
作为载气可使用He、Ne、Ar、N2、H2等的气体。载气是为搬送原料气体的气体，原料气体通过反应被消耗，而载气没有任何反应而不被消耗。
原料气体被收容与第3容器9中。第3容器9中的原料气体被由质量流量控制器构成的第3流量控制器10调节至规定流量后，通过电磁式三向阀11向反应室供给。
作为原料气体可使用碳化氢、含硫黄有机气体、含磷有机气体等的有机气体。可根据所生成的CNT结构适当选择原料气体。这些气体中，出于不生成多余的物质的观点而优选碳化氢。
作为上述碳化氢，可使用，甲烷、乙烷等的烷化合物；乙烯、丁二烯等的烯化合物；乙炔等的炔烃化合物；苯、甲苯、苯乙烯等的芳基碳氢化合物；茚、萘、菲等含缩合环的芳香族碳氢化合物；环丙烷、环己烷等的环链烷烃化合物；环戊烯等的环烯化合物；类固醇等的有缩合环的脂环类碳氢化合物等。另外，可使用混合了2种以上的上述碳氢化合物的混合碳化氢气体。上述碳氢化合物中，优选使用乙炔、丙炔、乙烯、苯、甲苯。
上述电磁式三向阀8、11可通过自动阀控制器的作用而可控制在断开状态和供给状态的两个方向，即，载气和原料气体，在断开状态下通过补助排气管被排气，在供给状态下被供给于反应室。电磁式三向阀8呈供给状态时，电磁式三向阀11呈断开状态。另一方面，当电磁式三向阀8呈断开状态时，电磁式三向阀11呈供给状态。
另外，这些电磁式三向阀8、11具有0.1s以下的应答时间。并且，从第1容器4向反应室2供给的载气的流量总是被控制在基本流量的程度，同时从第2容器5向反应室2供给的载气的流量以及从第3容器9向反应室2供给的原料气体的流量总是被控制成相同的流量。因此，断开状态和供给状态的更换在瞬间被完成，向反应室2总是供给有一定量的气体。
如从第1容器4供给的载气的基本流量设为X(cm3/s(常规的))，从第2容器5供给的载气的流量以及从第3容器9供给的原料气体的流量设为Y(cm3/s(常规的))。
如图4所示，从第1容器4供给的载气一直以X(cm3/s(常规的))的流量向反应器2供给。另外，在不制造刷状CNT时，电磁式三向阀8呈供给状态，电磁式三向阀11呈断开状态。因此，从第2容器5以Y(cm3/s(常规的))的流量供给载气。此时，向反应室2以X+Y(cm3/s(常规的))的流量供给气体。
另一方面，在制造刷状CNT时，电磁式三向阀8呈断开状态，电磁式三向阀11呈供给状态。因此，从第3容器9以Y(cm3/s(常规的))的流量供给原料气体。此时，向反应室2也以X+Y(cm3/s(常规的))的流量供给气体。即，向反应室2一直有一定量的气体被供给。
另外，将反应室2加热至CNT最容易生长的温度区域，原料气体在催化剂3的附近被热分解。进而分解物从催化剂3的表面，作为CNT生长。
接着，对使用上述装置1来制造刷状CNT的方法进行具体说明。作为催化剂体(基板)3，使用在表面形成有4nm的铁催化剂膜的Si基板。作为载气，使用He气；作为原料气体，使用C2H2气。将第1容器4的He气的基本流量设成0.93cm3/s(常规的)，第2容器5的He气及第3容器9的C2H2气的规定流量设成3.11cm3/s(常规的)。
首先，将上述基板3设置在反应室2的中央。进而将反应室2加热至700℃。此时，电磁式三向阀8呈供给状态，向反应室2内供给4.04cm3/s(常规的)的He气。其后将电磁式三向阀8改成切断状态，同时将电磁式三向阀11改成供给状态。通过如此，向反应室2内供给3.11cm3/s(常规的)的C2H2气和0.93cm3/s(常规的)的He气。即，此时的C2H2气的浓度为76.9％。另将C2H2气的供给时间设成0.8秒。供给C2H2气后，在气体通过反应室2的5分钟后进行降温。通过这样，C2H2中的碳原子在基板3上生长、制作成刷状CNT。
在此，参照图5，说明制造刷状CNT时的CNT生长速度与原料气体浓度的关系。如图5所示，随着原料气体浓度的上升，CNT的生长速度增加。这可能是因为原料气体到达基板时，原料气体的浓度变化变得更为急剧。因为CNT的生长速度很快而能够缩短制作时间，同时能够形成长的CNT。
一方面，将原料气体浓度从23％上升到76.9％时，CNT的密度变到2×1010个/cm2～7×1011个/cm2。所以能够确定，原料气体的浓度越高越能形成高密度的CNT。
因此，制造刷状CNT时，原料气体的浓度优选是数十％以上。具体为23％以上，优选70％以上。此时，能够使CNT生长地很长，同时能够以高密度形成。
另外，将原料气体供给时间延长时，能够延长CNT的生长时间。因此，通过控制原料气体供给时间而可以形成更长的CNT。但是，此时CNT的直径也变粗。所以，原料气体的供给时间可根据原料气体的浓度、或CNT的长度及粗细程度而适当设定，优选0.001秒～60秒的范围内。
在图6(a)及图6(b)为表示了所制作的刷状CNT的扫描型电子显微镜(SEM)图像的照片。图6(b)为图6(a)的放大图像。如图6(a)及图6(b)所示，刷状CNT的各CNT的直线性极高，生长到长度为170μm的程度。另可推测到CNT密度至少是1×1010个/cm2以上。
在本实施方式中，上述CNT密度的测定是通过观察SEM图像及TEM图像，以如下的方法进行测定。
首先，着眼于如图6(a)及图6(b)所示的、刷状CNT的SEM图像中的相同对比度部分的CNT。在此，相同对比度部分是指在SEM图像中显示的CNT浓度几乎一定的部分。该部分是被推测为CNT密度几乎一定的部分。
进而，测定上述相同对比度部分的CNT的宽度。通过如此，能够推测到相同对比度部分的CNT的直径。接着测定该部分中存在的CNT的个数。由此能够推测到相同对比度部分中的CNT密度。其中，在SEM图像中观察到的CNT为多个CNT成束状态的CNT。因此，在SEM图像中推测的密度表示了在单位面积中存在的束状CNT的个数。
接着，在TEM图像中观察已推测了上述直径以及密度的部分的CNT。图16(a)及图16(b)是表示上述CNT的TEM图像的照片。在该TEM图像中，能够观察上述SEM图像中观察到的束状CNT中的成束的各CNT。因此通过观察TEM图像，能够测定在上述SEM图像中作为1个被观察的束状CNT所含的CNT个数。
在上述SEM图像的观察中，已测定了相同对比度部分的CNT的直径和存在于该部分的束状CNT的个数，所以通过利用TEM图像的观察来测定束状CNT所含的CNT的个数，而可以测定存在于单位面积的CNT个数。即，能够测定CNT的密度。
另外，通过使用本发明的制造方法，在可以制造上述具有高结晶性的CNT的同时，可以制造由高结晶性的CNT构成的刷状CNT。
[碳类精细结构物聚集物]
下面说明本发明的碳类精细结构物的聚集物。本发明的聚集物是多个CNT以相同方向取向的同时，沿着该取向方向聚集的聚集物。在此，所谓“以相同方向取向”是指全部碳类精细结构物以各长度方向呈相同方向的样子聚集。其中，碳类精细结构物可不具有直线构造，呈多少有弯曲状态的情况较多，长度方向只要是连接其两端部的方向即可，是指碳类精细结构物的实质的方向。
另外，本发明的聚集物呈多个CNT相互络合的束状。所以，本发明的聚集物具有以相同方向取向的多个CNT成束状，并且向长度方向延伸的结构。下面，为了容易说明，将具有该结构的聚集物称为“CNT绳”。
而且，本发明的聚集物还包括，以上述取向方向的直角方向聚集的聚集物。所谓取向方向的直角方向是指，相对所谓CNT绳的长度方向的直角方向(宽度方向)。进而，此时，取向于长度方向的CNT绳还具有在宽度方向上聚集的结构，成为具有平面扩散的聚集物。该结构也可以进一步表示为CNT绳在周边方向上聚集的结构。为了容易说明，下面将具有该结构的聚集物称之为“CNT薄片”。
图1(a)、图1(b)以及图7(a)、图7(b)表示本发明的CNT绳。图1(a)、图1(b)是长度约为20cm程度的CNT绳，7(a)、图7(b)是长度约为30cm程度的CNT绳。如这些图所示，本发明的CNT绳是用肉眼就能充分进行确认的系状物质。
下面将说明CNT绳的详细构成。图8为图1(a)、图1(b)所示的CNT绳的SEM图像。图8的(b)及(c)为扩大图8(a)所示的CNT绳一部分的SEM图像。图8的(d)为扩大图8(c)所示的CNT绳一部分的SEM图像。
如图8所示，CNT绳由多个CNT成束而成。即，各个CNT结成束而形成。该CNT绳的平均直径约为50μm的程度。另外，构成CNT绳的1个纤维状结构物的直径约为50nm。相对于此，到目前为止在透过型电子显微镜(TEM)所观察到的刷状CNT中的各个CNT的直径为10nm～20nm的程度。所以可以确定CNT绳是由各个CNT结成束而形成。
相对刷状CNT中的各个CNT的平均长度为，数十μm的程度，本发明的CNT绳的长度可达到20cm或30cm，通过控制刷状CNT中的CNT密度而可以制作50cm以上长度的CNT绳。这是由于，各个CNT以相同方向取向的同时向长度方向连续地结成束的原因。即，本发明的CNT绳具有各个CNT结成束的同时以相同方向取向的结构。
结成束的CNT绳中有通过范德华力而相互结合的部分。由此，CNT通过强的相互作用而相结合。因此，CNT绳具有高强度。如果进一步对结成束的CNT进行物理性或化学的结合，那么将可以制成具有更高强度的CNT绳。
另外，CNT薄片是上述CNT绳在平面聚集而成的。即，CNT绳成片状的物质。进而，CNT薄片通过各个CNT的结成束而形成，但，CNT薄片是各个CNT以相同方向取向的同时向长度方向连续地结成束之外，还向宽度方向结成束。图9表示CNT薄片。图9所示的CNT薄片的宽为4mm，能够确定形成了片状。
本发明的CNT绳因使用含高结晶性的CNT的刷状CNT制作，所以是高结晶性的CNT绳。即，能够制成高直线性的CNT绳。并且，因上述刷状CNT的CNT以高密度形成，所以能够制作长CNT绳的同时，可制造高强度的CNT绳。
下面说明本发明的CNT绳的强度。图17(a)及图17(b)是表示测定本发明的CNT绳强度时的状态的照片，图17(c)及图17(d)为表示测定现有的CNT绳强度时的状态的照片。图17(a)、图17(b)及图17(c)、图17(d)都表示用共振法测定CNT绳强度(机械强度)时的状态。
图17(a)表示静止状态的本发明CNT绳，图17(b)表示振动该CNT绳时的照片。而图17(c)表示静止状态的现有的CNT绳，图17(d)表示振动该CNT绳时的照片。如图17(b)及图17(d)所示，本发明的CNT绳与现有的CNT绳相比，共振幅小，强度高。另外，使用共振法时的杨氏模量(Young′s modulus)是通过下式(1)表示。
Y＝(64π2ρ/1.8754)×(f0 2L4/d0 2)......(1)
其中，f0：共振频率、ρ：密度、L：长度、d0：外直径(＞＞内直径的平方值)。
使用上述式(1)计算杨氏模量的结果，相对现有的CNT绳中为Y＝0.1(TPa)，本发明的CNT绳中为Y＝0.8(TPa)。即，通过机械特性的检查，可发现现有的CNT绳(缺陷多、弯曲大的CNT绳)的杨氏模量小、强度小。
[碳类精细结构物聚集物的制造方法]
接着，说明本发明的CNT绳的制造方法。可用刷状CNT制造CNT绳。
刷状CNT是如上所述地在基板上制作。在制造CNT绳时，首先将劈开该基板。通过如此，在劈开部分的基板上形成的CNT露出。接着，用镊子摘取、拉伸至少一个该露出的CNT。通过如此，邻接的CNT一边连续地相互络合一边被拉出。拉出的方向只要是将CNT从基板拉脱的方向即可。
邻接的1个或多个CNT以范德华力结合。通过拉伸其中的至少一个，邻接的CNT成束地被拉伸，进而拉伸被延续。接着，通过继续拉伸，多个CNT成为结成束的CNT绳。
如上所述，只要通过拉伸相同方向生长的刷状CNT，连续地拉伸CNT，就能够获取各CNT以相同方向取向的CNT绳。所以CNT取向的控制较容易。
随着CNT绳的制造，刷状CNT如解开毛衣的毛线一样，从基板的端部依次地被剥落。图10(a)表示了制造CNT绳后的刷状CNT的SEM图像。如图10(a)所示，成为CNT被剥落，下面的Si基板露出的状态。
另外，接近于基板的刷状CNT，如图10(b)所示，CNT相对基板取向于水平方向，成薄片状。在制造CNT绳时，这些CNT结成束，形成1个绳状。图10(c)、图10(d)表示了此时的CNT绳的SEM图像。
另外，制造CNT薄片时，在从刷状CNT拉伸CNT时，可以增多所拉伸的CNT的个数。如上所述，在接近刷状CNT基板的部分，CNT成薄片状。能够通过将该薄片状CNT就此拉伸而制造CNT薄片。因此，可通过改变拉伸时摘取的CNT个数而适当改变薄片的大小。
CNT薄片也可以通过拉伸在劈开基板时被劈开而分裂的基板来制造。此时，通过拉伸基板而拉伸在基板上形成的CNT。由此，CNT被连续地解开，可制作成CNT以一个方向排列的CNT薄片。
并且，可根据刷状CNT中的CNT密度而改变CNT绳或CNT薄片的成束状态。因此，如果可根据CNT绳和CNT薄片的用途等来控制刷状CNT的密度，那么则能够获取成为所希望的束状的CNT绳或CNT薄片。
本发明中，因使用了CNT高密度形成的刷状CNT，所以可延长CNT绳或CNT薄片的长度。在此，将对刷状CNT的CNT密度与CNT绳的长度的关系进行说明。图18为，表示刷状CNT的CNT密度与能够从刷状CNT拉伸出的CNT绳的长度的关系的曲线图。
如图18所示，当刷状CNT的CNT密度为1×109个/cm2的程度时，可以拉伸CNT。即，可以制成CNT绳。随着CNT密度的提高，可以制作的CNT绳的长度也变长。CNT密度超出1×1010个/cm2的程度时，可制作长度为10cm～40cm程度的CNT绳。
而且，在本发明中，通过使用上述制造方法，可以制造CNT密度为1×1011个/cm2以上的刷状CNT，如图18所示，当CNT密度为1×1011个/cm2以上时，可制造长度为50cm以上的CNT绳。
即，通过使用本发明的制造方法，可制造高密度且高结晶性的刷状CNT，通过使用高密度且高结晶性的刷状CNT，能够制造长且强的CNT绳。
另外，在制造CNT绳或CNT薄片时，可以以各种的方法使多个CNT牢固地结合。所谓各种方法，有如使多个CNT以物理性或化学性地结合的方法。如上所述，虽然邻接CNT以范德华力结合，但是通过使之更为牢固地结合的方法，可以获取强度更高的CNT绳或CNT薄片。
使多个CNT以物理性或化学性地结合的方法例如有：捻丝处理、高温缓冷处理、化学处理等。捻丝处理是指将CNT强捻举的处理方法。而高温缓冷处理是将CNT置于各种气体中并高温加热的处理方法。化学处理是通过向CNT之间导入富勒烯或官能团而使其物理性或化学性地结合的方法。
[碳类精细结构物聚集物的利用]
本发明的碳类精细结构物聚集物因具有上述的构成及特性，所以可使用于各种用途。如，将聚集物作为层压矩阵状结构物、金属担载体、表面修饰物质、捻丝状结构物、布状结构物、线圈状结构物来使用，或者将聚集物作为补强材料、电线、导线、传感器、透明导电体、刃物、马达、透明电磁波吸收材料、建材、振动板、摺动材料、人工筋肉、衣服、钓线、光吸收材料、反射板、无纺布、人工电介质用媒体、印墨、涂料、耐热材料、或耐磨材料等使用。下面将具体说明。
(层压矩阵状结构物)
本发明的CNT绳和CNT薄片具有方向性(各向不同性)。因此，通过向本发明的CNT绳和CNT薄片浸含或混合树脂等，能够制造具有取向的矩阵的薄片状成形品(层压材料)。
可用以下方法制造层压材料。首先，如图13(a)所示，将CNT绳和CNT薄片制成薄膜状或薄片状。接着，如图13(b)所示，向其浸含溶液状的树脂或溶解于溶剂的树脂，硬化或将溶剂蒸发。由此获取层压材料。另外，向CNT绳和CNT薄片浸含树脂时，作为成形品可获取树脂片材。
层压材料可应用于碳纤维或玻璃纤维构成的强化树脂片。如，可使用于要求轻量且高性能的航空宇宙用途、汽车材料用途、小型船舶用途，体育用途等。
另外，如图13(c)中所示，通过对所得的层压材料进行层压，能够获取作为层压体的层压矩阵状结构物质。可以在对在各片材中的CNT取向以任意的角度适当改变后，进行层压材料的层压。通过适当改变该取向方向而进行层压，能够制造相应于高强度层压体、各向不同导电性的层压体、高热传导性的层压体等种种用途的层压体。
使用CNT绳或CNT薄片的层压体，与使用玻璃纤维或碳纤维的层压材料相比，可以做得更薄。因此，可以提供极薄薄膜的强度、导电、热传导等功能，不仅仅用于高强度材料，而且可以应用于电子设备(例如，IC或CPU等)的层压基板的一部分。近年的电子设备由于向着高集成化、大容量化发展，所以存在着散热的问题，但是如果使用上述层压体来作为适用高热传导性的各向不同性高热传导薄膜，那么将有望改善层压基板的散热性能。
(金属担载体)
使聚集物担载金属而可制成表面积大的金属担载体。CNT绳和CNT薄片是数量非常多且极细的CNT以相同方向取向并成束状而形成的。因此，比表面积(m2/g)大，可担载大量的金属。所以能够制造高性能、高效率、高活性的材料。另外，CNT绳的管形状(直径或长度)均一，所以具有担载金属的分散性好的优点。
例如，使CNT绳担载Pt、Pd、Ni等的金属催化剂(微粒子形状)而能够作为高性能、高效率、高活性的催化剂材料或气体过滤器等的气体反应用材料使用。作为气体过滤器使用时，能够降低压力损耗(抗气体)。另如，使CNT绳担载Pt等的微粒子金属而可作为直接甲醇型燃料电池的电极材料利用。此时可以作为高能量密度的燃料电池。
下面说明一个使CNT绳担载Pt的方法。向氯铂酸水溶液(H2PtCl6)添加H2O2、NaHSO3作成Pt胶体。在所得的Pt胶体中将CNT绳一个一个浸泡后，在300℃的温度下加热5～7个小时去除Cl。进而得到CNT绳的Pt担载物。
CNT绳和CNT薄片的金属担载体除了可以用于气体过滤器，还可以用于分子过滤器、液体过滤器、隔音用过滤器、偏光过滤器等。而且，可以用于气体吸附剂等的各种吸附剂。
并且，CNT绳和CNT薄片的金属担载体可作为电极利用。该电极可使用于燃料电池、充电电池、超级电容器等。通过使表面积大的CNT绳各担载一个金属而控制金属担载量。而且，当作成电极材料时，通过控制CNT绳之间的间隔，可提高电极材料中的金属密度或实现密度的均匀化。而且，通过变更CNT绳的组合、以及控制绳的直径，可以实现电极材料的设计控制，因此能够减低所担载的金属量。由此可以设计出高能量密度的电容器。
而且，例如，电极可通过在PTFE(聚四氟乙烯)膜上排列担载了金属的CNT绳而获取。
(表面修饰物质)
在聚集物的表面实施修饰而可做成实施表面修饰的线状物质或片状物质。表面修饰是指在CNT绳和CNT薄片的表面结合有机官能团或者附着(涂布)某种功能性的薄膜。通过如此，对CNT绳和CNT薄片赋予只是CNT绳和CNT薄片时所不具备的某种功能。
具体为，CNT绳和CNT薄片间介入官能团、富勒烯、CNT等，使它们化学性的结合，由此可制造出强度、电传导性、热传导性等性能更高的线状物质或薄片状物质。
官能团例如有硝基(-NO2)、磺基(-SO3H)、羧基(-COOH)、羰基(＞C＝O)、醚基(C-O-C)、苯酚性羟基(-OH)等。将导入这些任意官能团的CNT绳或CNT薄片适当组合而可用于离子交换膜等当中。
另外，现已知富勒烯可通过等离子、光、电子射线、X射线、热等聚合。在本发明的CNT绳或CNT薄片的CNT之间介入富勒烯，再用上述方法使其聚合而能够提高CNT绳或CNT薄片的性能。
还可以制造含这些线状物质或片状物质(或捻合)的绳状、或片状结构物。尤其是如果能使用化学结合来捻合线状物质，那么在能够使其加粗的同时还能够提高强度。
(捻丝状结构物·布状结构物·线状结构物)
通过将本发明的多个CNT绳或CNT薄片相互捻合，可制造捻丝状结构物。捻丝状结构物可通过将多个CNT绳或CNT薄片旋转的同时且相互捻合而制造。通过如此，能够成为高强度且轻量的捻丝状结构物。另外，如上所述，可通过使用表面被修饰的CNT绳或CNT薄片，来制造更高强度的捻丝状结构物。作为捻丝状结构物，例如有线、绳等。
通过进一步捻合捻丝状结构物还可制造布状结构物。并且，即使通过使本发明的CNT绳或CNT薄片浸含液状的树脂或溶解于溶剂的树脂，并对其捻搓，也可以制成布状结构物。如上述，布状结构物是通过编制由CNT绳或CNT薄片形成的线或绳，或者是含浸树脂的CNT绳或CNT薄片而制成的布状或者皮状的结构物。
另外，将CNT绳或CNT薄片卷曲而可制造线圈状结构物。如图14所示，线圈状结构物是通过将CNT绳或CNT薄片卷附在如线轴(Bobin)(注册商标)上而制成。
(补强材料)
本发明的CNT绳或CNT薄片可用作如片状或绳状的补强材料，碳、FRP(Fiber Reinforced Plastics)、FRM(Fiber Reinforced Metals)、FRC(FiberReinforced Ceramics)、C/C(Carbon/Carbon)复合物(composite)、光纤维、轮胎等的补强材料。另外，也可用于陶瓷或金属的补强材料以及复合材料等。
(电线·导线)
如今，一般使用的电线是通过捻合铜的线状物、使用粗的铜线物来制成的。至今为止，制作长CNT或将CNT本身捻成长CNT较为困难，但在通过捻制本发明的CNT绳，可控制CNT绳的长度和粗度。因此，本发明的CNT绳或CNT薄片可作为电线或导线使用。
CNT的阻抗比铜的阻抗低。因此，CNT绳或CNT薄片优选作为高耐电流的电线或导线使用。另外，CNT绳或CNT薄片与铜相比电流密度高(单位面积的电流密度)。而在其中，多层结构的CNT具有铜的1000倍以上的最大电流密度，所以，可将本发明的CNT绳应用于LSI中的布线。而且，在高扭力(Torque)高输出力小型马达等的需要细导线、大电流的情况下，制作用由CNT绳构成的长导线是很有用途的。另外，CNT绳比现有的金属线重量轻，所以若将现有的马达中的铜线替换成CNT绳，则能够实现轻量化。
将CNT作为电子设备的布线使用时，太小不易操作，但是如本发明，将CNT制成在相同方向上成束的聚集物，则作为布线的使用将变得容易，同时如可以在卷附在线轴(注册商标)上的状态下来供给。
另外，现在所用的细线通常被认为，10μ的L/S为界限。但通过使用具有方向性的CNT绳或CNT薄片，可提高控制范围，能够制造纳米级的细线。
(传感器)
本发明的CNT绳或CNT薄片可用作传感器。所谓的传感器有流量传感器、压力传感器、气体传感器等。流量传感器是通过气体夺取传感器部分的热量而检测出流量。传感器部分使用CNT绳或CNT薄片而可以使流量传感器小型化。通过如此，可降低消耗电力，同时可制造能够检测出微小流量的流量传感器。
另外，作为压力传感器使用的Pirani-真空仪为，向金属线射入气体分子，通过分子运去的热能量而将电热丝的温度变化作为阻抗变化检出。代替金属线使用CNT绳或CNT薄片，则可以实现小型轻量化。另外，也可以降低消耗电力。使用CNT绳或CNT薄片，则可以减小电热丝的直径，所以能够扩展压力测量领域。因此，能够制造广泛领域的真空仪。
虽然在气体传感器的传感器部分使用由单层CNT构成的物质是比较理想的，但是可以将由层数少的CNT构成的CNT绳或CNT薄片用于传感器部分。CNT由于其侧面被π电子覆盖，所以当极性气体分子吸附在CNT上时，将会牵引π电子。因此，CNT绳或CNT薄片的电阻抗发生变化。这种电阻抗的变化，在气体分子的极性不同时，可以根据显示不同的电阻抗值，来检测出分子种类。另外，在CNT的表面修饰特定的化学分子，则可以对检出的分子种类进行选择，今后有作为探测器(检测器)使用的可能性。
(透明导电体)
本发明的CNT绳或CNT薄片，与现有的CNT相比具有高取向性和高分散性，所以可用作透明的材料。如，通过将控制了CNT密度的CNT绳或CNT薄片保持于结构物内，能够制造透明导电体。通过CNT的密度，可控制结构物的透过率，同时可控制导电率。另外，通过改变CNT绳或CNT薄片的保持方向且对其层压，可制造设备。且，作为结构物，可使用橡胶状物、树脂状物等类似材料。
(刃物)
本发明的CNT绳或CNT薄片也可作为利用了其高强度和纳米级的锋利度的刃物。
(小型马达·小型电磁石)
如上所述，可使用本发明的CNT绳或CNT薄片制造导线。用该导线制作线圈，则可以制作马达或电磁石。马达与电磁石中的磁场强度(与马达扭力强度相关)，与线圈的圈数和线圈中的电流成比例。因此，使用铜线制作强磁场的电磁石时，因铜线的粗和重而电磁石变得大或重。对此，使用细且可以通大电流的、轻量的CNT绳或CNT薄片，则能够飞越性地实现马达或电磁石的小型化且轻量化。
(胶片、透明电磁波吸收材料、建材、振动板、摺动材料、人工筋肉、衣服)
通过对本发明的CNT绳或CNT薄片进行薄化加工而可做成胶片。该胶片可作为透明的电磁波吸收材料使用。另外，本发明的CNT绳或CNT薄片具有高强度，同时比重比铁小10倍。所以可作为建材优选使用。若将强度进一步提高则可当作空间升降机的材料使用。
另外，本发明的CNT绳或CNT薄片也可当作振动板使用。如，通过振动CNT自身，可用于扬声器等。另外，因具有高取向性和高束性，可作为摺动材料用于新干线(注册商标)的导电弓(Pantograph)(注册商标)等。
另外，将CNT粉末粘附在双面带上，在两面设置电极，在该状态下放入食盐水中，施加电压，则两面带会弯曲。利用该性质，比如将2个CNT之间以树脂等设置绝缘层并接合，则可作为具有纳米级的直径的人工筋肉使用。而且，可以利用上述性质，作为压电元件使用。
而且，CNT绳或CNT薄片可作为衣服材料使用。作为材料适用于衣服时，可得到防止电磁波或防止静电的效果。
(钓线、光吸收材料、反射板、无纺布、人工电介质用媒体、印墨、涂料、耐热材料、耐磨材料)
本发明的CNT绳或CNT薄片除了有上述用途之外，还可以用于钓线、光吸收材料、反射板、无纺布、人工电介质用媒体、印墨、涂料、耐热材料和耐磨材料等中。CNT绳或CNT薄片因具有高取向性和高分散性，所以可当作偏光材料使用。因此，除了上述偏光膜之外还可用于光吸收材料等当中。
另外，在使用于无纺布中时，能够做成比现有的布薄。在使用于印墨时，可做成具有导电性的印墨。在使用于涂料时，能够获得涂料自身具有高强度的效果。
如上述，本发明的碳类精细结构物聚集物是多个碳类精细结构物聚集而成的碳类精细结构物聚集物，是上述多个碳类精细结构物取向于相同的方向的同时沿着该取向方向聚集的结构。
上述碳类精细结构物聚集物中，优选上述多个碳类精细结构物，也在相对上述取向方向的直角方向上聚集。由于使碳类精细结构物在相对上述取向方向的直角方向上进一步聚集，所以可制作具有平面扩展度的聚集物。此时，可进一步提高操作性和加工性。
上述碳类精细结构物聚集物中，优选上述多个碳类精细结构物以范德华力结合。另外，优选上述多个碳类精细结构物，以物理性或化学性地结合。通过如此，在可使碳类精细结构物容易地聚集的同时，使得到的聚集物更具有高强度。
上述碳类精细结构物优选在上述取向方向的1μm的长度中存在的弯曲部分为10个以下。通过如此，可提高碳类精细结构物的结晶性，所以能够延长聚集物，同时能够提高聚集物的强度。其中，弯曲部分是指相对碳类精细结构物的取向方向弯曲的部分。如，作为无规则的结晶构造(所谓缺陷)的部分为弯曲的部分。
上述碳类精细结构物优选是为碳纳米管。而且，上述碳类精细结构物聚集物中，优选担载有金属，也优选实施表面修饰。由此，能够对碳类精细结构物聚集物赋予各种性能，可使用于各种用途。
例如，上述碳类精细结构物聚集物可当作补强材料、过滤器、吸附剂、电极、电线、导线、传感器、透明导电体、刃物、马达、建材、振动板、摺动材料、人工筋肉、衣服、钓线、光吸收材料、反射板、无纺布、人工电介质用媒体、印墨、涂料、耐热材料、或耐磨材料等使用。
另外，作为上述碳类精细结构物聚集物的其他用途，有将多个碳类精细结构物聚集物捻合而成的捻丝状结构物或、将多个含浸树脂的碳类精细结构物聚集物捻合而成的布状结构物，卷曲碳类精细结构物聚集物而成的线圈状结构物。
另外，作为上述碳类精细结构物聚集物的其他用途，还有含碳类精细结构物聚集物的树脂片。至少含一层以上该树脂片且进行层压而获取层压体。该树脂片或层压体可作为高热传导片使用。另外，上述聚集物的用途还有由碳类精细结构物聚集物形成的胶片。该胶片可用作透明电磁波吸收材料。
另外，如上所述，本发明的碳类精细结构物群是在基板上形成有以与基板垂直的方向取向的多个碳类精细结构物的碳类精细结构物群，在上述基板每1cm2上有1×1011个以上的碳类精细结构物。
而且，上述碳类精细结构物优选在上述取向方向的1μm的长度中存在的弯曲部分为10个以下。通过如此，可提高构成碳类精细结构物群的各碳类精细结构物的结晶性。
另外，为了制造上述碳类精细结构物聚集物，本发明的碳类精细结构物聚集物制造方法包括：在基板上形成以与基板垂直的方向取向的多个碳类精细结构物的形成工序，和拉伸至少一个上述碳类精细结构物的拉伸工序。
另外，上述制造方法当中优选在拉伸工序之前具有劈开基板的劈开工序。由此，能够容易地制造聚集物。而且，上述形成工序通过向基板提供形成碳类精细结构物的原料气体和搬送原料气体的搬送气体而进行，相对全体浓度的原料气体浓度的比例优选为23％以上。由此可提高在基板上形成的碳类精细结构物的密度。其结果是能够进一步地提高高束性，同时可获取高强度的聚集物。
而且，在上述制造方法中优选包括将上述多个碳类精细结构物以物理性或化学性地结合的工序。由此，能够使多个碳类精细结构物牢固地结合，所以能够进一步提高聚集物的强度。
而且，为了实施本发明的最优选方式中所举的具体实施方式或实施例，仅仅是为了更清楚地说明本发明的技术内容，本发明不应该仅局限于这些具体实施例而被狭义解释，在本发明的要旨和所记载的权利要求范围内，可以进行各种改变实施。即，通过对在权利要求范围内适当改变的技术方案进行组合而获取的实施方式，也应属本发明的技术范围之内。
产业上的利用可能性
如上所述，本发明的碳类精细结构物聚集物在具有高强度、高电流密度等各种特性的同时，由于可目视，所以具有很高的操作性和加工性。因此，本发明的碳类精细结构物聚集物尤其适用于小型化、轻量化的电子机器和其布线或各种材料中。所以，本发明不止适用于碳类精细结构物聚集物制造产业领域，还适用于化学产业、素材加工产业、树脂产业、电子/电气设备和其部件的制造产业等各种产业领域。

Claims (24)

1、一种碳类精细结构物聚集物，是多个碳类精细结构物聚集而成的碳类精细结构物聚集物，其特征是，上述多个碳类精细结构物以相同方向取向的同时沿着该取向方向聚集。
2、如权利要求1所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，上述多个碳类精细结构物，还在相对取向方向成直角的方向上聚集。
3、如权利要求1或2所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，上述多个碳类精细结构物以范德华力结合。
4、如权利要求1或2所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，上述多个碳类精细结构物以物理性或化学性地结合。
5、如权利要求1至4中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，上述碳类精细结构物在上述取向方向的1μm的长度中存在的弯曲部分为10个以下。
6、如权利要求1至5中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，上述多个碳类精细结构物是碳纳米管。
7、如权利要求1至5中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，其担载有金属。
8、如权利要求1至5中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，其实施有表面修饰。
9、如权利要求1至8中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物，其特征是，其被用作补强材料、电线、导线、传感器、透明导电体、刃物、马达、建材、振动板、摺动材料、人工筋肉、衣服、钓线、光吸收材料、反射板、无纺布、人工电介质用媒体、印墨、涂料、耐热材料、或耐磨材料。
10、一种捻丝状结构物，是将多个权利要求1至8中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物捻制而得的捻丝状结构物。
11、一种布状结构物，是将多个含浸树脂的权利要求1至6中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物捻制而得的布状结构物。
12、一种线圈状结构物，是将权利要求1至6中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物卷曲而得的线圈状结构物。
13、一种树脂片，是含有权利要求1至6中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物而形成的树脂片。
14、一种层压体，是至少含有1层以上的权利要求13所述的树脂片且进行层压而形成的层压体。
15、一种高热传导片，是使用权利要求13所述的树脂片或使用权利要求14所述的层压体而形成的高热传导片。
16、一种胶片，是由权利要求1至6中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物形成的胶片。
17、如权利要求16所述的胶片，其特征为，其作为透明电磁波吸收材料使用。
18、一种碳类精细结构物群，是在基板上形成了以相对基板大约呈垂直的方向取向的多个碳类精细结构物的碳类精细结构物群，其特征是，在上述基板每1cm2上有1×1011个以上的碳类精细结构物。
19、如权利要求18所述的碳类精细结构物群，其特征为，上述多个碳类精细结构物在上述取向方向的1μm的长度中存在的弯曲部分为10个以下。
20、一种碳类精细结构物聚集物，其特征是，该聚集物是通过拉伸权利要求18或19所述的碳类精细结构物群所含的至少一个的碳类精细结构物而获取的。
21、一种碳类精细结构物聚集物的制造方法，其特征是，包括：
在基板上形成以与基板垂直的方向取向的多个碳类精细结构物的形成工序，和
拉伸至少一个上述碳类精细结构物的拉伸工序。
22、如权利要求21所述的碳类精细结构物聚集物的制造方法，其特征是，在上述拉伸工序之前，还包括：劈开基板的劈开工序。
23、如权利要求21或22所述的碳类精细结构物聚集物的制造方法，其特征是，上述形成工序是通过向基板提供形成碳类精细结构物的原料气体和搬送该原料气体的搬送气体而进行的，相对全体气体的浓度的原料气体的浓度比例为23％以上。
24、如权利要求21至23中任意一项所述的碳类精细结构物聚集物的制造方法，其特征是，还包括：将上述多个碳类精细结构物，以物理性或化学性地结合的结合工序。
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