JP2009187944A - 同軸ケーブルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、同軸ケーブルの製造方法に関し、特にカーボンナノチューブを含む同軸ケーブルの製造方法に関するものである。
【解決手段】本発明の同軸ケーブルの製造方法は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体における各々のカーボンナノチューブの表面に、少なくとも一つの導電性層を設置する第二ステップと、前記導電性層を有する線状カーボンナノチューブ構造体を形成する第三ステップと、前記線状カーボンナノチューブ構造体の表面に絶縁層を形成する第四ステップと、前記絶縁層の表面に遮蔽層を形成第五ステップと、前記遮蔽層の表面にシース層を形成する第六ステップと、を含む。
【選択図】図３
【解決手段】本発明の同軸ケーブルの製造方法は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体における各々のカーボンナノチューブの表面に、少なくとも一つの導電性層を設置する第二ステップと、前記導電性層を有する線状カーボンナノチューブ構造体を形成する第三ステップと、前記線状カーボンナノチューブ構造体の表面に絶縁層を形成する第四ステップと、前記絶縁層の表面に遮蔽層を形成第五ステップと、前記遮蔽層の表面にシース層を形成する第六ステップと、を含む。
【選択図】図３
Description
本発明は、同軸ケーブルの製造方法に関し、特にカーボンナノチューブを含む同軸ケーブルの製造方法に関するものである。
同軸ケーブルは、不平衡な電気信号を伝送するための特性インピーダンスが規定された被覆電線の一種である。同軸ケーブルの用途は様々であり、主にテレビ受像機や無線機とアンテナとをつなぐ給電線として、計測機器の接続用として、旧来の規格のＬＡＮなどの構内回線網の伝送媒体として、音声信号や映像信号の伝送用として、電子機器内部の配線用として（特に高周波）、用いられている。従来の同軸ケーブルは、円形をした内部導体と、絶縁体と、外部導体と、シース（保護被覆）と、を備えている。現在、外部導体は、編組線と呼ばれる細い銅線を編んだものが多い。精密測定や極超短波以上の周波数で減衰を少なくしたい場合には、外部導体に金属箔を用いたケーブルを使用する場合もある。
しかし、内部導体から電流が流れると、内部導体に表皮効果が生じ、同軸ケーブルの抵抗が大きくなるので、前記同軸ケーブルで伝送される信号が減衰されるという課題がある。また、前記内部導体及び外部導体は金属からなるので、前記同軸ケーブルの強靭性が低下し、重量及び寸法が大きいという課題もある。
カーボンナノチューブは１９９１年に発見された新しい一次元ナノ材料となるものである。カーボンナノチューブは高引張強さ及び高熱安定性を有し、また、異なる螺旋構造により、金属にも半導体にもなる。カーボンナノチューブは、理想的な一次元構造を有し、優れた力学機能、電気機能及び熱学機能などを有するので、材料科学、化学、物理などの科学領域、例えば、フィールドエミッタ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒ）を応用した平面ディスプレイ、単一電子デバイス、（ｓｉｎｇｌｅ−ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｄｅｖｉｃｅ）、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ， ＡＦＭ）のプローブ、熱センサー、光センサー、フィルターなどに広くに応用されている。
Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、"Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ"、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
現在、カーボンナノチューブを利用して、同軸ケーブルを製造する技術が進められている。しかし、従来の同軸ケーブルにおいて、カーボンナノチューブを均一に分布させることができない。従って、カーボンナノチューブの特性を十分に利用することができないという課題がある。
従って、本発明は、前記課題を解決するために、良好な導電性及び機械特性があり、軽型及び小型の同軸ケーブルの製造方法を提供する。
本発明の同軸ケーブルの製造方法は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体における各々のカーボンナノチューブの表面に、少なくとも一つの導電性層を設置する第二ステップと、前記導電性層を有する線状カーボンナノチューブ構造体を形成する第三ステップと、前記線状カーボンナノチューブ構造体の表面に絶縁層を形成する第四ステップと、前記絶縁層の表面に遮蔽層を形成第五ステップと、前記遮蔽層の表面にシース層を形成する第六ステップと、を含む。
前記第一ステップにおいては、前記複数のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブ構造体の表面に平行に配列されている。
前記第一ステップにおいては、前記カーボンナノチューブ構造体が、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。
前記第一ステップは、カーボンナノチューブアレイを提供する第一サブステップと、前記カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す第二サブステップと、を含む。
前記第二ステップは、少なくとも一つの気化源を含む真空装置を提供する第一サブステップと、前記少なくとも一つの気化源を加熱させて、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に金属材料を堆積させる第二第二サブステップと、を含む。
前記第二ステップにおいては、複数の前記気化源を前記真空装置の中に設置し、前記複数の気化源が対向して設置されている。
前記導電性層の厚さは、１ｎｍ〜２０ｎｍである。
前記第三ステップにおいては、前記導電性層が被覆されたカーボンナノチューブ構造体を機械加工する。
従来の技術と比べて、本発明は次の優れた点を有する。第一に、本発明の同軸ケーブルは、端と端で接続された複数のカーボンナノチューブを含むので、前記同軸ケーブルは高い強度及び強靭性を有する。第二に、前記同軸ケーブルにおいて、各々のカーボンナノチューブの表面に金属を被覆させるので、前記同軸ケーブルは良好な導電性を有する。第三に、前記同軸ケーブルの直径は、従来の金属線の直径より小さいので、超細ケーブルとして利用できる。第四に、カーボンナノチューブは中空構造を有し、前記導電性層が非常に薄いので、電流が流れると、前記同軸ケーブルの内部に表皮効果が生じない。第五に、前記同軸ケーブルの製造方法は簡単であるので、前記同軸ケーブルのコストが低い。さらに、前記前記同軸ケーブルを連続的に製造することができるので、本発明は、前記同軸ケーブルの量産を実現することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
（実施例１）
図１を参照すると、本実施形態の同軸ケーブル１０は、コア１１０と、該コア１１０の外表面に被覆された絶縁層１２０と、該絶縁層１２０の外表面に被覆された遮蔽層１３０と、該遮蔽層１３０の外表面に被覆されたシース層１４０と、を備えている。前記コア１１０と、絶縁層１２０と、遮蔽層１３０と、シース層１４０と、は、同軸に配置されている。
図１を参照すると、本実施形態の同軸ケーブル１０は、コア１１０と、該コア１１０の外表面に被覆された絶縁層１２０と、該絶縁層１２０の外表面に被覆された遮蔽層１３０と、該遮蔽層１３０の外表面に被覆されたシース層１４０と、を備えている。前記コア１１０と、絶縁層１２０と、遮蔽層１３０と、シース層１４０と、は、同軸に配置されている。
前記絶縁層１２０は、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン又はナノ粘土―ポリマー（ｎａｎｏ−ｃｌａｙ−ｐｏｌｙｍｅｒ）複合材料からなる。前記遮蔽層１３０は導電材料からなる。前記遮蔽層１３０は金属線が絡み合って得られたもの、又は金属膜である。勿論、前記遮蔽層１３０として、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブフィルムを利用することができる。また、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブワイヤを交叉させて形成されたネット状のカーボンナノチューブ構造体を、前記遮蔽層１３０として利用することができる。前記シース層１４０は、絶縁材料からなる。本実施形態において、前記シース層１４０は、ナノ粘土―ポリマー（ｎａｎｏ−ｃｌａｙ−ｐｏｌｙｍｅｒ）複合材料からなる。前記ナノ粘土は、ナノモンモリロナイト（ｎａｎｏ−ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）である。前記ポリマーは、シリコン樹脂、ポリアミド、ポリオレフィンのいずれか一種であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンである。
前記コア１１０は、少なくとも一つの線状カーボンナノチューブ構造体を含む。各々の前記線状カーボンナノチューブ構造体の直径は、４．５ｎｍ〜１ｍｍである。本実施形態において、前記コア１１０は、一本の線状カーボンナノチューブ構造体を含み、前記線状カーボンナノチューブ構造体の直径が１μｍ〜３０μｍである。一本の前記線状カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブを含む。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ分子間力で端と端が接続されている。
さらに、前記線状カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。この場合、前記線状カーボンナノチューブ構造体の直径は、４．５ｎｍ〜１００μｍである。本実施形態において、前記線状カーボンナノチューブ構造体の直径は、１０ｎｍ〜３０μｍである。前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。さらに、前記カーボンナノチューブワイヤをねじって、ねじれた線状カーボンナノチューブ構造体を形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。
図２を参照すると、前記線状カーボンナノチューブ構造体において、各々の前記カーボンナノチューブ１１１を囲むように、各々の前記カーボンナノチューブ１１１の外表面に、外部層（図示せず）を形成する。前記外部層は、濡れ層（ｗｅｔｔｉｎｇ ｌａｙｅｒ）１１２と、過渡層（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）１１３と、導電層１１４と、抗酸化層１１５と、を含む。前記濡れ層１１２は、最も前記カーボンナノチューブ１１１の外表面に近く設置し、前記カーボンナノチューブ１１１の外表面に接触する。前記過渡層１１３は、前記濡れ層１１２を覆うように設置されている。前記導電層１１４は、前記過渡層１１３を覆うように設置されている。前記抗酸化層１１５は、前記導電層１１４を覆うように設置されている。
カーボンナノチューブは金属で濡れ難いので、前記濡れ層１１２を設置することにより、前記カーボンナノチューブ１１１と前記導電層１１４とを有効に結合させることができる。前記濡れ層１１２は、ニッケル（Ｎｉ）、パラジウム（Ｐｄ）、チタニウム（Ｔｉ）及びそれらの一種の合金からなる。前記濡れ層１１２の厚さは、１ｎｍ〜１０ｎｍである。本実施形態において、前記濡れ層１１２はニッケルからなり、その厚さが２ｎｍである。前記濡れ層１１２を設置しないこともできる。
前記過渡層１１３は、前記濡れ層１１２と前記導電層１１４とを結合させるために設置されている。前記過渡層１１３は、銅、銀及びその一種の合金からなる。前記過渡層１１３の厚さは、１ｎｍ〜１０ｎｍである。本実施形態において、前記過渡層１１３は銅からなり、その厚さが２ｎｍである。前記過渡層１１３を設置しないこともできる。
前記導電層１１４は、前記線状カーボンナノチューブ構造体の導電性を高めるために設置されている。前記導電層１１４は、金、銅、銀及びその一種の合金からなる。前記導電層１１４の厚さは、１ｎｍ〜２０ｎｍである。本実施形態において、前記導電層１１４は銀からなり、その厚さが５ｎｍである。
前記抗酸化層１１５は、前記カーボンナノチューブ複合物の酸化を防ぐために設置されている。前記抗酸化層１１５は、銅、白金などの抗酸化金属及びその一種の合金からなる。前記抗酸化層１１５の厚さは、１ｎｍ〜１０ｎｍである。本実施形態において、前記抗酸化層１１５は白金からなり、その厚さが２ｎｍである。前記抗酸化層１１５を設置しないこともできる。
さらに、前記線状カーボンナノチューブ構造体の強靭性を高めるために、前記抗酸化層１１５を覆うように強化層１１６を設置することができる。前記強化層１１６は、ポリ酢酸ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅ，ＰＶＡ）、ポリ塩化ビニル（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｃｈｌｏｒｉｄｅ，ＰＶＣ）、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ＰＥ）、パラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ｐａｒａｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｂｅｎｚｏｂｉｓｏｘａｚｏｌｅ，ＰＢＯ）のいずれか一種からなる。前記強化層１１６の厚さは、０．１μｍ〜１μｍである。本実施形態において、前記強化層１１６はＰＶＡからなり、その厚さが０．５μｍである。前記強化層１１６を設置しないこともできる。
図３及び図４を参照すると、前記同軸ケーブル１０の製造方法は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体における各々のカーボンナノチューブの表面に、少なくとも一つの導電性層を設置する第二ステップと、前記導電性層を有する線状カーボンナノチューブ構造体２２２を形成する第三ステップと、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２の表面に絶縁層を形成する第四ステップと、前記絶縁層の表面に遮蔽層を形成第五ステップと、前記遮蔽層の表面にシース層を形成する第六ステップと、を含む。
前記第一ステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記第一ステップは、さらに、カーボンナノチューブアレイ２１６を提供する第一サブステップと、前記カーボンナノチューブアレイ２１６からカーボンナノチューブフィルム２１４を引き出す第二サブステップと、を含む。
前記第一ステップの第一サブステップにおいて、前記カーボンナノチューブアレイ２１６は超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１）であることが好ましい。
本実施形態において、化学気相堆積（ＣＶＤ）法により前記カーボンナノチューブアレイ２１６を成長させる。まず、基材を提供する。該基材としては、Ｐ型又はＮ型のシリコン基材、又は表面に酸化物が形成されたシリコン基材が利用される。本実施形態において、厚さが４インチのシリコン基材を提供する。次に、前記基材の表面に触媒層を蒸着させる。該触媒層は、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ又はそれらの合金である。次に、前記触媒層が蒸着された前記基材を、７００〜９００℃、空気雰囲気において３０〜９０分間アニーリングする。最後に、前記基材を反応装置内に置いて、保護ガスを導入すると同時に前記基材を５００〜７００℃に加熱して、５〜３０分間カーボンを含むガスを導入する。
これにより、高さが２００〜４００μｍの超配列カーボンナノチューブアレイ２１６が形成される。前記超配列カーボンナノチューブアレイ２１６は、相互に平行で基材に垂直に成長する複数のカーボンナノチューブからなる。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。該カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、該カーボンナノチューブの直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍである。該カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、該二層カーボンナノチューブの直径は１ｎｍ〜５０ｎｍである。該カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、該多層カーボンナノチューブの直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍである。
本実施形態において、前記カーボンを含むガスは、エチレン、メタン、アセチレン、エタン、またはその混合物などの炭化水素であり、保護ガスは窒素やアンモニアなどの不活性ガスである。勿論、前記カーボンナノチューブアレイは、アーク放電法又はレーザー蒸発法でも得られる。前記方法により、前記超配列カーボンナノチューブアレイにアモルファスカーボン又は触媒剤である金属粒子などの不純物が残らず、純粋なカーボンナノチューブアレイが得られる。
前記第一ステップの第二サブステップにおいて、まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。本実施形態において、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブ束からなる連続のカーボンナノチューブフィルム２１４を形成する。
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブ束が端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルム２１４が形成される。図５を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルム２１４は、所定の方向に沿って配列し、端と端で接合される複数のカーボンナノチューブからなる一定の幅を有するフィルムである。前記カーボンナノチューブフィルム２１４は、均一な導電性及び均一な厚さを有する。このカーボンナノチューブフィルム２１４の製造方法は、高効率で簡単であり、工業的に実用される。
前記カーボンナノチューブフィルム２１４の寸法は、前記カーボンナノチューブアレイ２１６に関係する。例えば、４インチの基板に成長された前記カーボンナノチューブアレイ２１６から、幅が０．０１ｃｍ〜１０ｃｍ、厚さが０．５ｎｍ〜１００μｍであるカーボンナノチューブフィルム２１４を引き出すことができる。
前記第二ステップにおいて、例えば、真空蒸着法又はスパッタ法などの物理気相堆積法（ｐｈｙｓｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，ＰＶＤ）を利用して、前記カーボンナノチューブフィルム２１４の表面に一つの導電性層を堆積させる。本実施形態において、真空蒸着法を利用する。
前記第二ステップは、さらに、少なくとも一つの気化源２１２を含む真空装置２１０を提供する第一サブステップと、前記少なくとも一つの気化源２１２を加熱させて、前記カーボンナノチューブフィルム２１４の表面に少なくとも一つの導電性層を堆積させる第二第二サブステップと、を含む。
前記第二ステップの第一サブステップにおいて、前記真空装置２１０は、堆積空間（図示せず）を備えている。前記堆積空間の上方及び下方に、対応して複数の前記気化源２１２が設置されている。前記堆積空間の上方に設置された前記気化源２１２は、前記堆積空間の下方に設置された前記気化源２１２と一つずつ対向して設置されている。対向する前記二つの気化源２１２は、同じ金属材料を含む。前記カーボンナノチューブフィルム２１４の一つ表面を、前記堆積空間の上方に設置された前記気化源２１２に対向し、前記カーボンナノチューブフィルム２１４の前記表面と反対側の表面を、前記堆積空間の下方に設置された前記気化源２１２に対向するように、前記カーボンナノチューブフィルム２１４を前記真空装置２１０の中に設置する。前記カーボンナノチューブフィルム２１４を前記気化源２１２に接触しないように、前記対向する二つの気化源２１２の間から通す。真空ポンプ（図示せず）を利用して、前記真空装置２１０を真空化させることができる。
前記第二ステップの第二サブステップにおいて、加熱装置（図示せず）を利用して、前記気化源２１２を加熱さて、前記気化源２１２に含まれた金属材料を蒸着させて気化金属材料を形成する。前記気化金属材料は前記カーボンナノチューブフィルム２１４と接触すると、それぞれ前記カーボンナノチューブフィルム２１４の対向する二つの表面に凝固される。前記カーボンナノチューブフィルム２１４が非常に薄く、また、前記カーボンナノチューブフィルム２１４において、隣接するカーボンナノチューブの間に微小な隙間があるので、前記気化金属材料が、隣接するカーボンナノチューブの間に浸透することができる。これにより、前記気化金属材料が冷却された後、前記カーボンナノチューブフィルム２１４におけるカーボンナノチューブの表面に被覆さされ、カーボンナノチューブ複合物（図示せず）が形成されることができる。図６及び図７は、前記カーボンナノチューブ複合物を示す図である。
実際の条件により、前記対向する二つの気化源２１２の間の距離、及び前記カーボンナノチューブフィルム２１４と前記気化源２１２との間の距離を調整することができる。前記カーボンナノチューブフィルム２１４の表面に異なる材料を被覆させる場合、前記カーボンナノチューブフィルム２１４の表面に塗布しようとする異なる材料の順番によって、前記カーボンナノチューブフィルム２１４におけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記異なる材料を含む気化源２１２を設置する。作業する場合、前記カーボンナノチューブフィルム２１４を前記気化源２１２の間に移動して、前記カーボンナノチューブフィルム２１４の表面に異なる材料を被覆させることができる。
前記気化金属材料の酸化を防止し、前記気化金属材料の密度を高めるために、前記真空装置の中の真空度を１Ｐａ以下に設定することができる。本実施形態において、前記真空度は、４×１０−４Ｐａである。
なお、前記第一ステップに提供されてカーボンナノチューブアレイ２１６を直接前記真空装置２１０に設置することができる。前記真空装置２１０の中にカーボンナノチューブアレイ２１６から前記カーボンナノチューブフィルム２１４を引き出して、前記対向する二つの気化源２１２の間から通して、前記カーボンナノチューブフィルム２１４の表面を前記金属材料で被覆させることができる。
さらに、前記第二ステップは、前記カーボンナノチューブ２１４の表面に濡れ層を形成する第一サブステップと、前記濡れ層の表面に過渡層を形成する第二サブステップと、前記過渡層の表面に導電層を形成する第三サブステップと、前記導電層の表面に抗酸化層を形成する第四サブステップと、を含むことができる。前記第一サブステップ及び第二サブステップ及び第四サブステップは、選択的な工程である。
さらに、本実施例の同軸ケーブルの製造方法は、前記カーボンナノチューブ複合物の表面に強化層（図示せず）を設置する工程を含むことができる。ポリマー溶液で前記カーボンナノチューブ複合物を浸漬させて、前記カーボンナノチューブ複合物の表面に強化層が形成されることができる。前記工程は、前記真空装置２１０の中に行われる。これにより、連続な製造工程を実現することができる。勿論、前記カーボンナノチューブ複合物を、前記ポリマー溶液が入れた容器２２０に浸漬させて、前記カーボンナノチューブ複合物の表面に強化層を形成することができる。
前記第三ステップにおいて、前記カーボンナノチューブ複合物の幅が０．５ｎｍ〜１００μｍである場合、前記カーボンナノチューブ複合物は線状カーボンナノチューブ構造体２２２として利用することができる。前記カーボンナノチューブ複合物の幅が１００μｍ〜１０ｃｍである場合、前記カーボンナノチューブ複合物におけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブ複合物を所定の幅によって切って、線状カーボンナノチューブ構造体２２２を形成することができる。また、前記カーボンナノチューブ複合物の幅は１００μｍ〜１０ｃｍである場合、前記カーボンナノチューブ複合物を機械加工（例えば、紡糸工程）して線状カーボンナノチューブ構造体を形成することができる。まず、前記カーボンナノチューブ複合物を紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブ複合物を回転させ、ねじれた線状カーボンナノチューブ構造体２２２を形成する。
複数の前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２を詰めて直径が大きいカーボンナノチューブ構造体２２２を形成することができる。この場合、前記複数の線状カーボンナノチューブ構造体２２２は積層され、同じ方向に沿って並列されている。さらに、前記複数の線状カーボンナノチューブ構造体２２２をねじって、直径が大きいねじれた線状カーボンナノチューブ構造体を形成することができる。図８及び図９は、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２のＳＥＭ写真である。図８及び図９から見ると、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２は複数のカーボンナノチューブを含み、各々のカーボンナノチューブが少なくとも一つの導電性層で被覆されている。
さらに、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２を第一ローラー２２４に巻いてまとめることができる。
前記第四ステップでは、第一絞り装置２３０を利用して、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２の外表面に金属ポリマーを塗布して絶縁層１２０を形成する。前記ポリマーは、発泡ポリエチレン複合材料である。前記第四ステップを繰り返して、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２の外表面に多層の絶縁層１２０を形成することができる。
前記第五ステップにおいて、第二ローラー２３４に巻かれた遮蔽部材２３２を利用して、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２の絶縁層１２０の表面に遮蔽層１３０を形成する。この場合、前記遮蔽部材２３２は、金属膜、カーボンナノチューブフィルム、カーボンナノチューブ複合膜のいずれか一種又は多種である。この代わり、前記遮蔽部材２３２は、金属線、カーボンナノチューブワイヤ、カーボンナノチューブ複合ワイヤのいずれか一種又は多種である場合、絞り枠２３６を利用することができる。この場合、前記絞り枠２３６から引き出した金属線又はカーボンナノチューブワイヤで前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２を被覆させるように、前記金属線又はカーボンナノチューブワイヤを織って、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２の絶縁層１２０の表面に遮蔽層１３０を形成する。
前記第六ステップにおいて、第二絞り２４０を利用して、前記線状カーボンナノチューブ構造体２２２の遮蔽層１３０の表面に被覆材料を塗布してシース層１４０を形成して、同軸ケーブル１０を形成する。前記被覆材料は、ナノ粘土―ポリマー（ｎａｎｏ−ｃｌａｙ−ｐｏｌｙｍｅｒ）複合材料からなる。前記ナノ粘土は、ナノモンモリロナイト（ｎａｎｏ−ｍｏｎｔｍｏｒｉｌｌｏｎｉｔｅ）である。
さらに、前記同軸ケーブル１０を第三ローラー２６０に巻いてまとめることができる。
（実施例２）
図１０を参照すると、本実施例の同軸ケーブル３０は、複数のコア３１０と、複数の絶縁層３２０と、一つの遮蔽層３３０と、一つのシース層３４０と、を備えている。ここで、一つの前記絶縁層３２０は、一つのコア３１０を包むように設置されている。前記遮蔽層３３０は、前記絶縁層３２０で被覆された前記複数のコア３１０を包むように設置されている。前記シース層３４０は、前記遮蔽層３３０の表面に被覆されている。前記遮蔽層３３０及び前記絶縁層３２０の間に、絶縁材料が充填されている。本実施例の同軸ケーブル３０の製造方法は、実施例１の同軸ケーブル１０の製造方法と同じである。
図１０を参照すると、本実施例の同軸ケーブル３０は、複数のコア３１０と、複数の絶縁層３２０と、一つの遮蔽層３３０と、一つのシース層３４０と、を備えている。ここで、一つの前記絶縁層３２０は、一つのコア３１０を包むように設置されている。前記遮蔽層３３０は、前記絶縁層３２０で被覆された前記複数のコア３１０を包むように設置されている。前記シース層３４０は、前記遮蔽層３３０の表面に被覆されている。前記遮蔽層３３０及び前記絶縁層３２０の間に、絶縁材料が充填されている。本実施例の同軸ケーブル３０の製造方法は、実施例１の同軸ケーブル１０の製造方法と同じである。
（実施例３）
図１１を参照すると、本実施例の同軸ケーブル４０は、複数のコア４１０と、複数の絶縁層４２０と、複数の遮蔽層４３０と、一つのシース層４４０と、を備えている。ここで、一つの前記絶縁層４２０は、一つのコア４１０を包むように設置されている。一つの前記遮蔽層４３０は、一つの前記絶縁層４２０で被覆された前記のコア４１０を包むように設置されている。前記シース層４４０は、前記遮蔽層４３０及び前記絶縁層４２０で被覆された前記複数のコア４１０を包むように設置されている。本実施例の同軸ケーブル４０の製造方法は、実施例１の同軸ケーブル１０の製造方法と同じである。
図１１を参照すると、本実施例の同軸ケーブル４０は、複数のコア４１０と、複数の絶縁層４２０と、複数の遮蔽層４３０と、一つのシース層４４０と、を備えている。ここで、一つの前記絶縁層４２０は、一つのコア４１０を包むように設置されている。一つの前記遮蔽層４３０は、一つの前記絶縁層４２０で被覆された前記のコア４１０を包むように設置されている。前記シース層４４０は、前記遮蔽層４３０及び前記絶縁層４２０で被覆された前記複数のコア４１０を包むように設置されている。本実施例の同軸ケーブル４０の製造方法は、実施例１の同軸ケーブル１０の製造方法と同じである。
１０ 同軸ケーブル
１１０ コア
１１１ カーボンナノチューブ
１１２ 濡れ層
１１３ 過渡層
１１４ 導電層
１１５ 抗酸化層
１１６ 強化層
１２０ 絶縁層
１３０ 遮蔽層
１４０ シース層
２１０ 真空装置
２１２ 気化源
２１４ カーボンナノチューブフィルム
２１６ カーボンナノチューブアレイ
２２０ 容器
２２２ カーボンナノチューブ構造体
２２４ 第一ローラー
２３０ 第一絞り装置
２３２ 遮蔽部材
２３６ 絞り枠
２４０ 第二ローラー
２６０ 第三ローラー
３０ 同軸ケーブル
３１０ コア
３２０ 絶縁層
３３０ 遮蔽層
３４０ シース層
４０ 同軸ケーブル
４１０ コア
４２０ 絶縁層
４３０ 遮蔽層
４４０ シース層
１１０ コア
１１１ カーボンナノチューブ
１１２ 濡れ層
１１３ 過渡層
１１４ 導電層
１１５ 抗酸化層
１１６ 強化層
１２０ 絶縁層
１３０ 遮蔽層
１４０ シース層
２１０ 真空装置
２１２ 気化源
２１４ カーボンナノチューブフィルム
２１６ カーボンナノチューブアレイ
２２０ 容器
２２２ カーボンナノチューブ構造体
２２４ 第一ローラー
２３０ 第一絞り装置
２３２ 遮蔽部材
２３６ 絞り枠
２４０ 第二ローラー
２６０ 第三ローラー
３０ 同軸ケーブル
３１０ コア
３２０ 絶縁層
３３０ 遮蔽層
３４０ シース層
４０ 同軸ケーブル
４１０ コア
４２０ 絶縁層
４３０ 遮蔽層
４４０ シース層
Claims (8)
- 複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、
前記カーボンナノチューブ構造体における各々のカーボンナノチューブの表面に、少なくとも一つの導電性層を設置する第二ステップと、
前記導電性層を有する線状カーボンナノチューブ構造体を形成する第三ステップと、
前記線状カーボンナノチューブ構造体の表面に絶縁層を形成する第四ステップと、
前記絶縁層の表面に遮蔽層を形成第五ステップと、
前記遮蔽層の表面にシース層を形成する第六ステップと、
を含むことを特徴とする同軸ケーブルの製造方法。 - 前記第一ステップにおいて、前記複数のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブ構造体の表面に平行に配列されていることを特徴とする、請求項１に記載の同軸ケーブルの製造方法。
- 前記第一ステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体が、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の同軸ケーブルの製造方法。
- 前記第一ステップが、
カーボンナノチューブアレイを提供する第一サブステップと、
前記カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す第二サブステップと、
を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の同軸ケーブルの製造方法。 - 前記第二ステップが、
少なくとも一つの気化源を含む真空装置を提供する第一サブステップと、
前記少なくとも一つの気化源を加熱させて、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に金属材料を堆積させる第二第二サブステップと、を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の同軸ケーブルの製造方法。 - 前記第二ステップにおいて、複数の前記気化源を前記真空装置の中に設置し、前記複数の気化源が対向して設置されていることを特徴とする、請求項５に記載の同軸ケーブルの製造方法。
- 前記導電性層の厚さが、１ｎｍ〜２０ｎｍであることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の同軸ケーブルの製造方法。
- 前記第三ステップにおいて、
前記導電性層が被覆されたカーボンナノチューブ構造体を機械加工することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の同軸ケーブルの製造方法。
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