JP2002535226A - 強化カーボンフォーム材の製造方法及びそれに関連した生成物 - Google Patents

強化カーボンフォーム材の製造方法及びそれに関連した生成物

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JP2002535226A JP2000594734A JP2000594734A JP2002535226A JP 2002535226 A JP2002535226 A JP 2002535226A JP 2000594734 A JP2000594734 A JP 2000594734A JP 2000594734 A JP2000594734 A JP 2000594734A JP 2002535226 A JP2002535226 A JP 2002535226A
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ヨーカム，アーロン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】 異方性又は等方性カーボンフォームを製造する方法であって、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ、刻まれた黒鉛ファイバー、粉砕したグリーンコークス、粉砕したか焼コークス、これらの組合せなどの少なくとも１種の強化添加物をカーボンフォーム製造工程の際に加えて、得られたフォームの選ばれた強度特性を高める。生成された製品についても開示している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、強度を強めた強化カーボンフォーム材(carbon foam)を製造する方
法に関するものである。特に、それは選ばれた強化添加物(reinforcing additiv
es)を製造工程の途中において加える方法に関するものである。更に、それによ
って作られた生成物に関するものである。
【０００２】
【従来技術の説明】
石炭は広範囲に亘る有利な用途があることが知られている。例えば、電気事業
所での燃料、金属製造工程に使用するコークスの製造、及び広範囲にわたる炭素
製品の製造としての用途がある。
【０００３】 本件出願の譲受人の所有に係わる米国特許出願第０８／８８７，５５６号名称
「カーボンフォーム材の製造方法と生成物」１９９７年７月３日出願には、多く
の有利な特性を有する異方性又は等方性カーボンフォームの製造方法と生成物に
ついて詳細に説明されている。上記出願の開示内容は、引用することをもって積
極的に出願の一部とする。
【０００４】 米国特許出願第０８／８８７,５５６号に開示の方法によって製造されたカー
ボンフォームは、かなりな程度の圧縮強さを有しており、約６００ｌｂ／ｉｎ2
を越えるオーダーである。それは、比較的軽量であって、導電性と熱伝導性が所
定に調節された製品を提供するものである。
【０００５】 従来公知な方法とその生成物にもかかわらず、ある程度の所定強度特性を追加
したカーボンフォームの製造方法と生成物が要望されている。
【０００６】
【発明の要旨】
本発明は、米国特許出願第０８／８８７,５５６号等の異方性又は等方性カー
ボンフォーム材を製造する方法であって、強化添加物を方法の途中で加えて混合
することにより、引張り強さとモジュラス(弾性：modulus)を強化するなど、諸
特性の強化を生じさせることにより上記の要望を満足させた。
【０００７】 本発明の望ましい実施例においては、強化添加物は、カーボンナノチューブ、
カーボンナノファイバー、刻んだ黒鉛ファイバー、粉砕したグリーンコークス、
粉砕したか焼コークス、又はこれらの組合せが用いられる。強化添加物は、ピッ
チについて約２ないし８重量パーセントの量が含まれることは望ましい。 生成された製品は、コーキングされ(coked)、要望に応じて、揮発分除去(devo
latilize)と多孔質化(foam)、ベーキング、か焼(calcined)、黒鉛化(graphitiz
e)がなされる。
【０００８】 本発明は、改善されたカーボンフォーム材と、それを製造する方法を提供する
ことを目的としており、製品の製造中に強化添加物を加えたことによって、向上
した強度特性が得られた。 本発明の更なる目的は、強化することであって、強化添加物は望ましい材料の
特に選ばれた群の１以上からなる。
【０００９】 本発明の他の目的は、強化添加物を加えるという僅かな改変を施すだけでカー
ボンフォームを製造する公知のシステムを使うことが出来るシステムを提供する
ことである。 本発明のさらなる目的は強化カーボンフォームであって、低密度であるにもか
かわらず、強度とモジュラス特性を改善したものを提供することである。
【００１０】 本発明の更なる目的は、強化添加物を含むことによって、引張り強さ、引張り
モジュラス、圧縮強さ、圧縮モジュラス、曲げ強さ、曲げモジュラスなどの特性
が強化されるようなシステムを提供することである。 本発明の更なる目的は、強化添加物は、方法が実施されている材料中へ、その
材料が乾燥状態のとき又はその材料が湿り状態のときに加えられるようなシステ
ムを提供することである。
【００１１】 本発明の上記した目的及びその他の目的は、次に記載する本発明の詳細な説明
によって一層良く理解されるであろう。
【００１２】
【望ましい実施例の説明】
この明細書中で用いられる「強化添加物」の語は、カーボンナノチューブ、カ
ーボンナノファイバー、刻まれた黒鉛ファイバー、粉砕されたか焼コークス、粉
砕されたグリーンコークス及びこれらの組合せを意味する。
【００１３】 本発明は、選ばれた強化添加物をカーボンフォーム材へ加えることによって、
カーボンフォーム材の所定特性を強化しようとするものである。 カーボンフォーム材を製造する基本的なプロセスは米国特許出願第０８／８８
７,５５６号に開示されたものが望ましいが、カーボンフォームの製造に際し、
その他の工程を含んでもよい。
【００１４】 異方性カーボンフォーム材の製造に際し、瀝青炭を水素添加(hydrogenate)し
、灰分除去(de-ash)することによって、コークス前駆物質又はピッチを生成する
。それに続いて、アスファルトとオイルを含んだ水素化された瀝青炭を溶媒に溶
解させ、アスファルトをオイルから分離し、アスファルトの脱揮発化(devolatil
ize)と多孔質化(foam)のため、加熱によってアスファルトをコーキングし、カー
ボンフォームを冷却する。材料は、所望によってベーキングし、か焼し、黒鉛化
してもよい。方法実施の途中で、強化添加物が加えられ、カーボンフォームの引
張りモジュラス、曲げモジュラス、圧縮強さ、引張り強さなどの特性を強化する
。
【００１５】 同様に、等方性カーボンフォーム材の製造に際しては、瀝青炭の灰分除去する
ことによって、コークス前駆物質又はピッチを製造し、アスファルトとオイルを
含む該灰分除去した石炭を溶媒に溶解させ、アスファルトをオイルから分離し、
脱揮発化と多孔質化のため加熱することによって、アスファルトをコーキングし
、カーボンフォームを冷却する。多孔体は、所望によって、ベーキングされ、か
焼され、黒鉛化される。方法の実施中に強化添加物が加えられる。
【００１６】 強化添加物は、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、刻まれた黒
鉛ファイバー、粉砕されたグリーンコークス、粉砕されたか焼コークス、これら
材料の２以上の組合せからなる群から選ばれることが望ましい。
【００１７】 本発明の一実施例において、強化材料は、他の材料がドライ状態の工程のとき
に加えられる。他の実施例では、強化材料は、溶剤を加えた後に加えられる。実
験の結果、湿り処理技術によって強化添加物を加えると、乾燥状態で加える処理
よりも、圧縮力は一層高まり、強さと高い歪みを保持することが分かったが、い
ずれの方式でも、強度特性は有意な改良を達成する。
【００１８】 強化添加物は、コークス前駆物質(ピッチ)の重量について、約２ないし８重量
パーセントの範囲で用いられることが望ましい。 本発明において用いられるカーボンナノファイバーとカーボンナノチューブは
、ファイバー長さ対ファイバー直径の比は、約２乃至３０００であることが望ま
しい。また、さらに望ましくは、約１００乃至３００である。カーボンナノファ
イバーとカーボンナノチューブは、約１０ないし２００ｎｍの範囲の直径とする
。黒鉛ファイバーもまた、望ましくは、長さ対直径は約２乃至３０００であり、
さらに望ましくは約１００乃至３００である。カーボンナノファイバー、カーボ
ンナノチューブ、刻まれた黒鉛ファイバーは、使用前に２００メッシュ通過まで
細かくされることが望ましい。
【００１９】 コークス製造の際、材料は約５００から５５０℃の温度でベーキングされ、グ
リーンコークスを生成する。ベーキングは、約２００ないし５００ｐｓｉｇの圧
力で行われる。引き続き、材料は、不活性ガス中にて１気圧で約９７５ないし１
０２５℃でか焼される。それに続いて、か焼されたコークスは約２６００ないし
３２００℃の温度で黒鉛化される。
【００２０】 本発明において、強化添加物として用いられるカーボンナノチューブは、単一
壁のナノチューブ又は複数壁ナノチューブの形である。後者のナノチューブは、
通常熱分解生成(pyrolytic deposition)によって、黒鉛層を追加的に加えること
によって形成される。整然と配列され、高度に黒鉛格子状であれば、ナノチュー
ブは非常に高い強度とモジュラスを達成すると信じられている。それは、ミクロ
ン以下の直径であるから、非常に高い表面積対体積の比を有している。高度に整
列された黒鉛の格子形状もまた、殆ど金属の伝導度を生じるものである。ナノフ
ァイバーとナノチューブは、約２００oＦで約１０ないし２００分間予熱してポ
リ芳香族炭化水素(ＰＡＨ)を除去することが一般的に望ましい。 カーボンナノチューブは、石炭と他の化石炭化水素燃料との触媒上での熱分解
反応によって製造されるであろう。
【００２１】 粉砕グリーンコークスの製造に際して、石炭を６０メッシュ通過まで粉砕し、
サンプルを２部分に分けることによって、混ざりのない抽出物を得ることができ
る。希望されるならば、一方の部分は、直接抽出に使用され、また他の部分は弱
度の水素添加の後、抽出のために保存された。第１部分は、Ｎ−メチルピロリド
ン中にて、大気圧で、窒素ブランケットのもと１時間還流される。この条件下で
約６５パーセントの炭質質は溶媒中に溶解し、一方、すべての無機物質を含む残
部物質は未溶解の状態で残る。溶液は、２００Ｇの遠心分離によって残渣から分
離され、Ｎ−メチルピロリドンは、蒸留により溶液から除去することができ、ド
ライな、もろいピッチが残る。この混ざりのないピッチは、１００パーセント還
流コークス釜中で加熱され、グリーンコークスを生成する。ピッチは二段階で熱
せられる。第一段階では、ピッチは、毎分５℃の割合で４５０℃まで熱せられる
。この温度で約１.５時間保持され、次に、毎分５℃の割合で５８０℃まで熱せ
られる。そして、その温度で約６時間保持される。反応器が冷却した後、コーク
スは取り出されて、１００メッシュ通過まで粉砕される。コークスは、典型的な
冶金コークス(metallurgical coke)の外観を呈している。グリーンコークスをか
焼コークスに変換するために、粉砕する前に、グリーンコークスを不活性な雰囲
気中で、毎分０.１℃から毎分５０℃の割合で、最終的に約９７５ないし１０２
５℃の温度に熱せられる。
【００２２】 本発明において用いられるカーボンフォーム製造方法の一例は、一般的に双極
中性溶媒として知られている有機溶媒のクラスを使って、石炭から有機物質の抽
出を行うものである。これら溶媒は、石炭中の有機炭素質を十分可溶性にするこ
とができる。この方法の利点は、有機物質だけが溶媒に溶け、そして無機の鉱物
物質は溶けないことである。溶媒抽出法はバッチ方式で約２００℃そして１気圧
の圧力で実行される。この条件は一次溶媒(primary solvents)の１つについては
、通常の沸点である。溶媒によって、石炭を極めて短時間の処理後、石炭中に元
々存在していた有機物質のかなりの量が溶媒中に溶解した。原料石炭に含まれて
いた鉱物質のほぼ全部が非溶解部分であって、濾過部材による固形分又は遠心分
離部分として反応容器の底に静置(settled)する。溶解部分は、簡単な濾過によ
って固形物質から分離され、フィルターの背後に固形非溶解物質即ち残渣を残し
た。分離した後は、溶解物質は、溶媒を揮発させることによって、溶液から回収
された。生成された石炭抽出物は、もろいガラス状固形物質として回収された。
抽出物の重要な特徴は、元の石炭から抽出された純粋な有機物質によって構成さ
れていて、無機の硫黄類は含まず、鉱物物質は殆ど又は全く含まないことである
。抽出物を分析したところ、ルーチンの検査では通常０.１パーセント未満のレ
ベルの灰分が通常得られた。そして追加処理を施すことにより、０.０１パーセ
ントの低いレベルが達成された。元の石炭重量の約５０パーセントもの収率が達
成されるこの方法は、瀝青炭を用いることによって特に良い成果が得られる。
【００２３】 物質の密度は、フォームの製造に用いられた特定の方法と同じく圧力及び温度
特性によって変わるが、約０.２ｇｍ／ｃｃないし１.５ｇｍ／ｃｃである。 所望により、２以上の強化添加物を組み合わせてもよい。
【００２４】 本発明によって、所定強度のカーボンフォーム製品が製られることが理解され
るであろう。強度を最大にすることを常に目的としている訳ではない。例えば、
所定の圧縮衝撃荷重によって壊れるように設計された部材は、所定タイプの所定
量の強化添加物を加えることを含めて、カーボンフォームの製造方法を制御する
ことによって製られる。この様な製品は、車両とか、その他の用途に有用である
はずである。
【００２５】 本発明は、カーボンフォーム材の強度を強化し、又は、ある場合には調節する
改良された方法を提供することが明らかであろう。この方法は、所定の望ましい
強化添加物を使用し、物質の製造工程中へドライ又は湿り状態で加えられる。こ
れらすべての工程は、カーボンフォーム製造の様々な望ましい手段に適合するや
り方で行われるのであろう。
【００２６】 この強度強化物質は、実験的な評価では、強化された圧縮力、圧縮モジュラス
、引張り力、引張りモジュラス、曲げ力、曲げモジュラスを具えている。
【００２７】 本発明に係わる比較的低密度と高強度の材料は、最終使用環境での所定の要求
に対応して、多くの最終用途があることが明らかであろう。航空宇宙、車両、軍
関係への用途は高い衝撃抵抗が必要とされ、また同じく、当業者にとって多くの
有利な用途があることが判明するであろう。
【００２８】 本発明の所定実施例を説明の目的で記載したから、当業者であれば、添付の特
許請求の範囲に規定された発明から外れることなく、細部について多くの変更が
なされるであろうことは明らかであろう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ， ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，Ｃ Ｒ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ， ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，Ｋ Ｚ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，Ｓ Ｋ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 ヨーカム，アーロン アメリカ合衆国 26505 ウエストバージ ニア，モーガンタウン，パターソン ドラ イブ 364 (72)発明者 プルシンスキ，ヤーヌーシュ アメリカ合衆国 26505 ウエストバージ ニア，モーガンタウン，ジョーンズ アベ ニュー 678 Ｆターム(参考） 4G032 AA02 AA09 AA53 GA00 GA01

Claims (40)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 瀝青炭の水素化と灰分除去によってコークス前駆物質を生成
    し、 アスファルトとオイルを含む前記水素化された瀝青炭を溶媒中に溶かし、 前記アスファルトを前記オイルから分離し、 前記アスファルトを揮発分離し、多孔質化するために、加熱によって前記アス
    ファルトをコーキングし、 前記カーボンフォームを冷却し、 上記方法の実施中に強化添加物を加える、ことを特徴とする異方性カーボンフ
    ォーム材の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記強化添加物としてカーボンナノチューブを用いる、請求
    項１の方法。
  3. 【請求項３】 ファイバー長さ対ファイバー直径の比は約２乃至３０００で
    あるカーボンナノチューブを用いる、請求項２の方法。
  4. 【請求項４】 前記強化添加物として、刻んだ黒鉛ファイバーを用いる請求
    項１の方法。
  5. 【請求項５】 前記強化添加物として、粉砕したか焼コークスを用いる請求
    項１の方法。
  6. 【請求項６】 前記コークス前駆物質重量に対して２ないし８重量パーセン
    トの範囲で前記強化添加物を用いる、請求項１の方法。
  7. 【請求項７】 前記コーキングの後、前駆物質を約５００ないし５５０℃の
    温度でベーキングする、請求項１の方法。
  8. 【請求項８】 前記ベーキングは、約２００ないし５００ｐｉｓｇの圧力で
    行う、請求項７の方法。
  9. 【請求項９】 前記強化添加物は、前記水素化された瀝青炭に加えられる、
    請求項１の方法。
  10. 【請求項１０】 前記強化添加物は、前記コークス前駆物質に加えられる請
    求項１の方法。
  11. 【請求項１１】 前記強化添加物として、カーボンナノチューブ、カーボン
    ナノファイバー、刻んだ黒鉛ファイバー、粉砕した原コークス、粉砕したか焼コ
    ークスからなる群から選ばれた少なくとも２つの材料を含む混合物を用いる、請
    求項１の方法。
  12. 【請求項１２】 前記カーボンフォームを黒鉛化する工程を含む、請求項１
    の方法。
  13. 【請求項１３】 前記強化添加物として、カーボンナノファイバーを用いる
    請求項１の方法。
  14. 【請求項１４】 前記強化添加物として、粉砕した原コークスを用いる請求
    項１の方法。
  15. 【請求項１５】 前記ベーキングに引き続き、前記材料を約９７５ないし１
    ０２５℃で毎分約０.１ないし５０℃の割合でか焼する、請求項７の方法。
  16. 【請求項１６】 前記か焼工程は、通常約１気圧で行う請求項１５の方法。
  17. 【請求項１７】 前記か焼工程に続いて、前記材料を黒鉛化する工程を含む
    請求項１５の方法。
  18. 【請求項１８】 瀝青炭の水素化と灰分除去によってコークス前駆物質を生
    成し、 アスファルトとオイルを含む前記灰分除去された瀝青炭を溶媒中に溶かし、 前記アスファルトを前記オイルから分離し、 前記アスファルトを揮発分離し多孔質化するために、加熱によって前記アスフ
    ァルトをコーキングし、 前記カーボンフォームを冷却し、 上記方法の実施中に強化物質を加えることを特徴とする、異方性カーボンフォ
    ーム材の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記強化添加物としてカーボンナノチューブを用いる、請
    求項１８の方法。
  20. 【請求項２０】 ファイバー長さ対ファイバー直径の比は約２乃至３０００
    であるカーボンナノチューブを用いる、請求項１９の方法。
  21. 【請求項２１】 前記強化添加物として、刻んだ黒鉛ファイバーを用いる請
    求項１９の方法。
  22. 【請求項２２】 前記強化添加物として、粉砕したか焼コークスを用いる請
    求項１９の方法。
  23. 【請求項２３】 前記コーク前駆物質重量に対して２ないし８重量パーセン
    トの範囲で前記強化添加物を用いる、請求項１９の方法。
  24. 【請求項２４】 前記コーキングの後、前記物質を約５００ないし５５０℃
    の温度でベーキングする請求項１９の方法。
  25. 【請求項２５】 前記ベーキングは、約２００ないし５００ｐｉｓｇの圧力
    で行う請求項２４の方法。
  26. 【請求項２６】 前記強化添加物は。前記コークス前駆物質に加えられる請
    求項１９の方法。
  27. 【請求項２７】 前記強化添加物として、カーボンナノチューブ、カーボン
    ナノファイバー、刻んだ黒鉛ファイバー、粉砕した原コークス、粉砕したか焼コ
    ークスからなる群から選ばれた、少なくとも２つの材料を含む混合物を用いる、
    請求項２６の方法。
  28. 【請求項２８】 前記コーキングの後であって、且つ前記黒鉛化の以前に前
    記カーボンフォームをか焼する請求項１９の方法。
  29. 【請求項２９】 前記強化添加物として、カーボンナノファイバーを用いる
    請求項１９の方法。
  30. 【請求項３０】 前記強化添加物として、粉砕した原コークスを用いる請求
    項１９の方法。
  31. 【請求項３１】 前記か焼は、約９７５ないし１０２５℃で行う請求項２８
    の方法。
  32. 【請求項３２】 本体部分の内部に通常均一寸法の複数の空所を有し、強化
    添加物が本体部分の全体に亘って分散している石炭誘導カーボンフォーム材。
  33. 【請求項３３】 前記本体部分は異方性である、請求項３２の石炭誘導カー
    ボンフォーム材。
  34. 【請求項３４】 前記本体部分は等方性である、請求項３２の石炭誘導カー
    ボンフォーム材。
  35. 【請求項３５】 前記強化添加物はカーボンナノチューブである、請求項３
    ２の石炭誘導カーボンフォーム材。
  36. 【請求項３６】 前記強化添加物は刻んだ黒鉛ファイバーである、請求項３
    ２の石炭誘導カーボンフォーム材。
  37. 【請求項３７】 前記強化誘導体は粉砕されたか焼コークスである、請求項
    ３２の石炭誘導カーボンフォーム材。
  38. 【請求項３８】 前記カーボンファーム材は、黒鉛化されたカーボンフォー
    ムである、請求項３２の石炭誘導カーボンフォーム材。
  39. 【請求項３９】 前記強化添加物はカーボンナノファイバーである、請求項
    ３２の石炭誘導カーボンフォーム材。
  40. 【請求項４０】 前記強化添加物は粉砕された原コークスである、請求項３
    ２の石炭誘導カーボンフォーム材。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326149A (ja) * 2006-05-12 2007-12-20 Chiba Inst Of Technology カーボンナノ材と金属材料との複合体の製造方法

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5888469A (en) * 1995-05-31 1999-03-30 West Virginia University Method of making a carbon foam material and resultant product
US6544491B1 (en) * 1995-05-31 2003-04-08 West Virginia University Methods of making a carbon foam
US6506354B1 (en) * 1995-05-31 2003-01-14 West Virginia University Method of making a carbon foam material and resultant product
US20040009353A1 (en) * 1999-06-14 2004-01-15 Knowles Timothy R. PCM/aligned fiber composite thermal interface
US6913075B1 (en) 1999-06-14 2005-07-05 Energy Science Laboratories, Inc. Dendritic fiber material
US7132161B2 (en) 1999-06-14 2006-11-07 Energy Science Laboratories, Inc. Fiber adhesive material
US6749652B1 (en) * 1999-12-02 2004-06-15 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Cellular coal products and processes
US8048528B2 (en) * 1999-12-02 2011-11-01 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Cellular coal products
JP2001261439A (ja) 2000-03-23 2001-09-26 Nippon Karu Kk 炭素系発泡体およびその製造方法
US7306635B2 (en) * 2000-12-08 2007-12-11 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Designed cellular coal
US6797251B1 (en) 2000-12-13 2004-09-28 West Virginia University Method of making carbon foam at low pressure
US6979433B1 (en) 2001-05-16 2005-12-27 University Of Kentucky Research Foundation Synthesis of multi-wall carbon nanotubes using unseeded hydrocarbon diffusion flames
WO2003060209A1 (en) * 2002-01-11 2003-07-24 The Trustees Of Boston College Reinforced carbon nanotubes
US7296691B2 (en) * 2003-07-18 2007-11-20 Kx Technologies Llc Carbon or activated carbon nanofibers
US20040002006A1 (en) * 2002-06-28 2004-01-01 Caterpillar Inc. Battery including carbon foam current collectors
US6979513B2 (en) * 2002-06-28 2005-12-27 Firefly Energy Inc. Battery including carbon foam current collectors
US7153452B2 (en) * 2002-09-12 2006-12-26 Clemson University Mesophase pitch-based carbon fibers with carbon nanotube reinforcements
US7033703B2 (en) * 2002-12-20 2006-04-25 Firefly Energy, Inc. Composite material and current collector for battery
US7341806B2 (en) * 2002-12-23 2008-03-11 Caterpillar Inc. Battery having carbon foam current collector
WO2005089021A1 (en) * 2004-03-04 2005-09-22 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Tool bodies having heated tool faces
US7939046B2 (en) * 2004-06-21 2011-05-10 Raytheon Company Microporous graphite foam and process for producing same
WO2006020167A2 (en) * 2004-07-15 2006-02-23 Board Of Control Of Michigan Technological University Nickel hydroxide impregnated carbon foam electrodes for rechargeable nickel batteries
US20060083927A1 (en) * 2004-10-15 2006-04-20 Zyvex Corporation Thermal interface incorporating nanotubes
US7785712B2 (en) * 2004-10-21 2010-08-31 Graftech International Holdings Inc. Carbon foam structural insulated panel
US20100104496A1 (en) * 2004-10-21 2010-04-29 Miller Douglas J High strength monolithic carbon foam
US8021750B2 (en) * 2004-10-21 2011-09-20 Graftech International Holdings Inc. Insulated panel for mine safe rooms
US7264878B2 (en) 2004-10-21 2007-09-04 Ucar Carbon Company Inc. Laminated carbon foam sandwich for naval decking
US7232606B2 (en) * 2004-10-21 2007-06-19 Ucar Carbon Company Inc. Sealant for high strength carbon foam
US7413793B2 (en) 2004-10-21 2008-08-19 Graftech International Holdings Inc. Induction furnace with unique carbon foam insulation
US7776430B2 (en) * 2004-10-21 2010-08-17 Graftech International Holdings Inc. Carbon foam tooling with durable skin
US7527855B2 (en) * 2004-10-21 2009-05-05 Graftech International Holdings Inc. High strength monolithic carbon foam
KR20070117700A (ko) * 2005-03-31 2007-12-12 터치스톤 리서치 래버러토리 리미티드 고밀도 탄소 발포재
US20090233175A1 (en) * 2005-03-31 2009-09-17 Kelley Kurtis C Current Carrier for an Energy Storage Device
US7758779B2 (en) * 2005-12-29 2010-07-20 Graftech International Holdings Inc. Reinforced resin-derived carbon foam
US20070248807A1 (en) * 2006-04-19 2007-10-25 Kaschak David M Impact protection structure
US8080127B2 (en) * 2007-04-15 2011-12-20 Graftech International Holdings Inc. Carbon foam evaporator
US7892636B2 (en) * 2007-05-01 2011-02-22 Graftech International Holdings Inc. Carbon foam with supplemental material
US20080286191A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-20 Stansberry Peter G Process For The Production Of Highly Graphitizable Carbon Foam
BRPI0817064A2 (pt) * 2007-09-11 2017-05-02 Graftech Int Holdings Inc artigo de espuma de carbono revestido
US8399134B2 (en) * 2007-11-20 2013-03-19 Firefly Energy, Inc. Lead acid battery including a two-layer carbon foam current collector
DE102008047594A1 (de) * 2008-09-17 2010-04-15 H.C. Carbon Gmbh Infrarotblocker enthaltende Formkörper aus Polystyrolhartschaum oder Polystyrolpartikelschaum
MX2011008194A (es) 2009-02-05 2011-12-06 Evt Power Inc Matriz de conduccion multiple para colectores de corriente usados en baterias.
JP5028502B2 (ja) * 2010-01-22 2012-09-19 株式会社豊田中央研究所 金型、凝固体およびそれらの製造方法
US8809230B2 (en) * 2010-08-02 2014-08-19 Lawrence Livermore National Security, Llc Porous substrates filled with nanomaterials
US9580839B2 (en) * 2012-12-26 2017-02-28 Honeywell Federal Manufacturing & Technologies, Llc Methods of making carbon fiber from asphaltenes
US20160002464A1 (en) * 2013-02-22 2016-01-07 Hemando GOMEZ DE LA VEGA MOGOLLÓN Catalyst for asphalt mixture
US11142458B2 (en) * 2018-02-14 2021-10-12 United States Of America As Represented By The Secretary Of Agriculture Lignin-based carbon foams and composites and related methods
US10883053B2 (en) * 2018-04-06 2021-01-05 West Virginia University Processes and compositions for carbon foams and materials
US11858818B2 (en) 2019-10-24 2024-01-02 West Virginia University Processes and compositions for carbon foam materials
CN115448747A (zh) * 2022-08-30 2022-12-09 易高环保能源科技(张家港)有限公司 一种石墨纤维复合泡沫炭及其制备方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4025689A (en) 1971-09-01 1977-05-24 Agency Of Industrial Science & Technology Method for manufacture of graphitized hollow spheres and hollow spheres manufactured thereby
JPS5162804A (en) 1974-11-29 1976-05-31 Mitsui Cokes Kogyo Kk Shinjokookusuno seizohoho
US4096097A (en) 1976-12-27 1978-06-20 Mobil Oil Corporation Method of producing high quality sponge coke or not to make shot coke
DE2802846A1 (de) 1978-01-23 1979-07-26 Merck Patent Gmbh Poroese kohlenstofftraegermaterialien, ihre herstellung und ihre verwendung
DE2920415C2 (de) 1979-05-19 1984-10-25 Metallgesellschaft Ag, 6000 Frankfurt Verfahren zur Aufarbeitung von schweren Kohlenwasserstoffölen
GB2056423B (en) 1979-08-16 1983-02-23 Lancashire Tar Distillers Ltd Porous carbon
US4518483A (en) 1983-06-27 1985-05-21 E. I. Du Pont De Nemours And Company Aromatic pitch from asphaltene fractions
JPS60252692A (ja) * 1984-05-30 1985-12-13 Showa Denko Kk 紡糸用ピツチの製造法
US5202293A (en) * 1989-01-17 1993-04-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Carbon fiber reinforced carbon
US5705139A (en) * 1992-09-24 1998-01-06 Stiller; Alfred H. Method of producing high quality, high purity, isotropic graphite from coal
US5888469A (en) * 1995-05-31 1999-03-30 West Virginia University Method of making a carbon foam material and resultant product

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007326149A (ja) * 2006-05-12 2007-12-20 Chiba Inst Of Technology カーボンナノ材と金属材料との複合体の製造方法
JP4526550B2 (ja) * 2006-05-12 2010-08-18 学校法人千葉工業大学 カーボンナノ材と金属材料との複合体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
MXPA01007390A (es) 2003-06-06
WO2000043314A1 (en) 2000-07-27
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CA2359032A1 (en) 2000-07-27
EP1171383A4 (en) 2005-05-04
US6183854B1 (en) 2001-02-06
AU3346800A (en) 2000-08-07
AU772094B2 (en) 2004-04-08
CA2359032C (en) 2008-12-02

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