JP2008535752A - 薄膜製造法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2005年3月10日出願の米国特許出願番号60/660,412の優先権を主張する。
本発明の一部は米エネルギー省授与のDOE助成金DE−GF03−01ER83281、2002―2004に基づいて行われた。政府は本発明のある権利を有する。
ここに記載の発明はフィルム形成又及びその形成材料に関し、より詳細にはカーボンナノチューブ(CNT)フィルムの製造に関する。
本発明は高温で微粒子の流体懸濁物を形成する工程、流体をその高温域からろ過材の許容温度範囲に適合する低温に冷却する工程、ろ過材料で作られたろ過媒体部位を通して所望厚さの懸濁微粒子層を製造するに十分な時間この冷却流体をろ過する工程、微粒子層を有するろ過材部位を冷却流体の流れから除去する工程、および接着剤層を微粒子層に適用する工程を含むCNT材層の直接的製造法を提供する。微粒子がカーボンナノチューブフィルムを構成するような特定の場合には、未処理金属ホイルやプラスチックフィルムの場合のように、蒸着フィルムの接着性により、フィルム用ナノチューブへの自然親和力がろ過材用ナノチューブへの自然親和力を越える場合には、接着剤が塗布されていない基材に対してフィルムを集めることができる。
基材上へのCNTフィルム製造用装置と同一物製造法の好ましい実施態様の詳細説明をここで以下に記載する。
図1は本発明の第一実施態様に対応する方法と装置を記載する。通常本実施態様では、CNT粒子の流体懸濁物を含むエアロゾル3が、CVD反応器1から排出されて熱交換機5の室4に入る。熱交換機5はエアロゾル3が室4を通過する際に冷却されるための公知のデザインであることができる。CVD反応器1は公知の構造であることができる。それ故CVD反応器の詳細は省略されている。エアロゾル3は熱交換機5の室4を通過する際に熱エネルギー減少を受け、熱交換機5下流末端のフィルター基材9上に蒸着してCNTフィルム7を形成する。排出口11がフィルター9の後方のエアロゾル流路の装置出力末端に設けられ、フィルター9により除去した微粒子を有するエアロゾル流体成分からなる残留流体を収集又は処理する手段を提供し、この残留流体が最後に装置から排出される。
CVD反応器からの同伴DWNT粒子を有する高温排出ガスを含む生産物を、ステンレススチール織りメッシュを含むキャニスター型フィルターエレメント上に蒸着した。反応器からの生産物(DWNT粒子35mg/hr)について30分間、DWNT蒸着が許容された。次いでキャニスターフィルターエレメント上の蒸着被膜を、DWNTマットに対してステンレススチール織りメッシュのキャニスターフィルターエレメントより高い自然親和力を示すアルミホイル基材に転写した。この転写はアルミホイルを通して、キャニスターフィルターに最初に接着したフィルムに均一な圧力をかけて行った。次いでこれをキャニスターから注意深く採取し、厚さ約0.7ミクロンのDWNT層で塗布されたアルミホイル基材を製造した(図7参照)。次いで高分解能走査型顕微鏡を用いて画像を作成し(図8)、密に絡み合った構造のDWNTメッシュが示された。
種々の変更が本発明の精神と範囲から逸脱することなしに行える。
Claims (30)
- 薄膜材を直接形成するための連続的方法であって、
細長いチューブ形状の固体粒子を、流動懸濁物又はエアロゾルからフィルター基材上に蒸着し、
該固体粒子を第二の基材に接着することを含む、方法。 - 第二の基材が接着剤を塗布した基材を含む、請求項1記載の方法。
- 接着剤が有機物質を含む、請求項2記載の方法。
- 蒸着された固体粒子を覆う工程を含む、請求項1記載の方法。
- 蒸着された固体粒子がフィルムで覆われる、請求項4記載の方法。
- 蒸着された固体粒子が、蒸着された固体粒子の物理的配向を保ちながら基材から分離される、請求項1記載の方法。
- 蒸着さけた粒子が前もって決められたパターンで基材に付着するように、接着剤が前もって決められ該パターンで基材に塗布される、請求項1記載の方法。
- 粒子が移動基材上に蒸着される、請求項1記載の方法。
- 移動基材が多孔性ベルトを含む、請求項8記載の方法。
- 基材が多孔性フィルター媒体を含む、請求項1記載の方法。
- 粒子が基材上に蒸着される領域において、粒子に磁場をかけて該粒子を配向する工程を含む、請求項1記載の方法。
- 粒子が基材上に蒸着される領域において、粒子に電場をかける工程により該粒子を配向する工程を含む、請求項1記載の方法。
- 移動基材が該分散物又はエアロゾル流れに実質的に直角な角度に向けられる、請求項8記載の方法。
- 移動基材が該分散物又はエアロゾル流れに直角でない角度に向けられ、それにより細長い粒子が基材に蒸着した時に配列される、請求項8記載の方法。
- 固体粒子がカーボンナノチューブを含む、請求項1記載の方法。
- カーボンナノチューブがCVD反応器内で形成される、請求項15記載の方法。
- 接着剤がワックス、タール、ポリマー、グリーンセラミック、カーボンスラリー、糖及びこれらの二つ以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項1記載の方法。
- 粒子を自然親和力により基材に接着する請求項1記載の方法。
- 薄膜の直接製造用装置であって、
高温で選択された粒子の懸濁物又はエアロゾルを形成するための流体生成器、
生成器で製造された流体エアロゾルを受容し冷却するための熱交換機、
熱交換機からの冷却された流体エアロゾル生産物を受容しろ過するためのフィルター媒体であって、フィルター媒体の部分を通して該粒子をろ過し、フィルター媒体上にろ過された粒子の層を形成し、該粒子が接着剤によりろ過材に固定される、装置。 - 粒子が接着剤によりろ過材に固定される、請求項19記載の装置。
- 接着剤がワックス、タール、ポリマー、グリーンセラミック、カーボンスラリー、糖及びこれらの二つ以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項20記載の装置。
- 基材に接着したナノチューブの塗膜を含む装置で、塗膜が基材に接着したデバイス。
- 塗膜が基材に弱く接着し、それによりフィルムがその表面に接着後、基材を除去できる請求項22記載のデバイス。
- 塗膜が基材に永久的に接着される、請求項22記載のデバイス。
- ワックス、タール、ポリマー、グリーンセラミック、カーボンスラリー、糖及びこれらの二つ以上の組み合わせからなる群から選択される接着剤を用いて、塗膜が基材に接着される、請求項22記載のデバイス。
- 塗膜が自然親和力により基材に接着される、請求項22記載のデバイス。
- 基材が多孔性物質を含む、請求項22記載のデバイス。
- ナノチューブが塗布された多孔性基材が、1乃至20ナノメーターの直径の粒子の除去用フィルターとしてそれ自身使用できる複合デバイスを含む、請求項27記載のデバイス。
- カーボンナノチューブがプラズマジェット反応器内で形成される、請求項15記載の方法。
- 接着剤がパラフィンを含む、請求項3記載の方法。
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