JP2010251326A - Line heat source - Google Patents

Line heat source Download PDF

Info

Publication number
JP2010251326A
JP2010251326A JP2010097276A JP2010097276A JP2010251326A JP 2010251326 A JP2010251326 A JP 2010251326A JP 2010097276 A JP2010097276 A JP 2010097276A JP 2010097276 A JP2010097276 A JP 2010097276A JP 2010251326 A JP2010251326 A JP 2010251326A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon nanotube
linear
heating element
film
heat source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2010097276A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP5411051B2 (en
Inventor
Jia-Ping Wang
佳平 王
Choko Ryu
長洪 劉
守善 ▲ハン▼
Feng-Yan Fan
Kaili Jiang
開利 姜
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qinghua University
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Original Assignee
Qinghua University
Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Qinghua University, Hon Hai Precision Industry Co Ltd filed Critical Qinghua University
Publication of JP2010251326A publication Critical patent/JP2010251326A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5411051B2 publication Critical patent/JP5411051B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2214/00Aspects relating to resistive heating, induction heating and heating using microwaves, covered by groups H05B3/00, H05B6/00
    • H05B2214/04Heating means manufactured by using nanotechnology

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a line heat source with superior mechanical strength and hardly got destroyed, and to provide a method of manufacturing the line heat source. <P>SOLUTION: The line heat source 20 includes a linear support 202, a heating element covered on the linear support 202 and at least two electrodes 206 electrically connected with the heating element 204. The heating element 204 includes a carbon nanotube composite structure. The carbon nanotube composite structure includes at least one sheet of carbon nanotube film and a base material compounding them together. The carbon nanotube film consists of only a plurality of carbon nanotubes, the plurality of carbon nanotubes are entangled with each other. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、線熱源に関し、特にカーボンナノチューブを利用した線熱源に関するものである。   The present invention relates to a linear heat source, and more particularly to a linear heat source using carbon nanotubes.

熱源は、人々の生活及び科学の研究などの分野において重要な役割を果たす。例えば、電気加熱器、電気ストーブ及び赤外線治療器などに応用される。   Heat sources play an important role in areas such as people's life and scientific research. For example, it is applied to an electric heater, an electric heater, an infrared therapy device, and the like.

従来の熱源は、例えば、電気抵抗のリード線などの線状発熱体及び二つの電極を含む。前記二つの電極が間隔を置いて設置され、前記線状発熱体の両端に電気的に接続される。前記二つの電極によって、前記線状発熱体に電圧を印加する場合、該線状発熱体が普通の波長で熱を放出する。一般的に、線状熱源の線状発熱体として、金属、合金又は炭素繊維などで製造された電気抵抗リード線を採用する。   A conventional heat source includes, for example, a linear heating element such as an electric resistance lead wire and two electrodes. The two electrodes are installed at an interval and are electrically connected to both ends of the linear heating element. When a voltage is applied to the linear heating element by the two electrodes, the linear heating element emits heat at a normal wavelength. In general, an electrical resistance lead wire made of metal, alloy, carbon fiber or the like is employed as the linear heating element of the linear heat source.

Kaili Jiang、Qunqing Li、Shoushan Fan、“Spinning continuous carbon nanotube yarns”、Nature、2002年、第419巻、p.801Kaili Jiang, Quung Li, Shuushan Fan, “Spinning continuous carbon nanotube yarns”, Nature, 2002, vol. 419, p. 801

しかし、金属、合金又は炭素繊維などで製造された電気抵抗リード線は、下記の欠点がある。第一に、前記電気抵抗リード線から生じる熱が普通の波長で外界に放出するので、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が低く、エネルギーが浪費されるという欠点がある。第二に、炭素繊維が厚く、一般的には、数十マイクロメートルであるので、前記線熱源は、極めて小型の構造を製造しにくく、極めて小型の加熱対象を加熱することに応用できない。金属線の直径が小さい場合、強度が悪く、折れやすいので、前記線熱源は、極めて小型の構造を製造しにくく、極めて小型の加熱対象を加熱することに応用できないという欠点がある。第三に、前記電気抵抗リード線の重量が大きいので、前記線熱源の軽量化に不利であるという欠点がある。また、金属の電気抵抗のリード線及び合金電気抵抗のリード線が酸化されやすいので、強度が悪く、強靭性が良くなく、折れやすくなり、応用される範囲が制限されるという欠点がある。   However, electrical resistance leads made of metals, alloys, carbon fibers, etc. have the following drawbacks. First, since heat generated from the electrical resistance lead is released to the outside at a normal wavelength, there is a disadvantage that the efficiency of converting electrical energy into thermal energy is low and energy is wasted. Secondly, since the carbon fiber is thick and generally several tens of micrometers, the linear heat source is difficult to manufacture an extremely small structure and cannot be applied to heating an extremely small heating target. When the diameter of the metal wire is small, the strength is poor and the wire wire is easily broken. Therefore, the wire heat source has a drawback that it is difficult to manufacture an extremely small structure and cannot be applied to heating an extremely small heating target. Third, since the weight of the electrical resistance lead wire is large, there is a disadvantage that it is disadvantageous for reducing the weight of the wire heat source. In addition, since the metal electrical resistance lead wire and the alloy electrical resistance lead wire are easily oxidized, there are disadvantages that the strength is poor, the toughness is not good, the wire is easily broken, and the range of application is limited.

従って、本発明は、機械強度が良く、破壊されにくい線熱源及び該線熱源の製造方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a linear heat source that has good mechanical strength and is not easily destroyed, and a method for manufacturing the linear heat source.

線熱源は、線状の支持体と、前記線状の支持体に被覆された加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された二つの電極と、を含む。前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含み、該カーボンナノチューブ複合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及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合される。前記カーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブのみからなり、該複数のカーボンナノチューブが、相互に絡み合っている。   The linear heat source includes a linear support, a heating element coated on the linear support, and two electrodes electrically connected to the heating element. The heating element includes a carbon nanotube composite structure, the carbon nanotube composite structure includes at least one carbon nanotube film and a base material, and the carbon nanotube film and the base material are combined. The carbon nanotube film includes only a plurality of carbon nanotubes, and the plurality of carbon nanotubes are intertwined with each other.

前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数の微孔が形成され、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透される。   A plurality of micropores are formed in the carbon nanotube film, and the base material is infiltrated into the plurality of micropores.

前記カーボンナノチューブフィルムは、自立構造を有する。   The carbon nanotube film has a self-supporting structure.

前記加熱素子及び前記線状の支持体の間に反射層が設置されていて、該反射層が前記加熱素子から放出された熱を反射するために用いられる。   A reflective layer is disposed between the heating element and the linear support, and the reflective layer is used to reflect heat released from the heating element.

従来の線熱源と比べると、本発明の線熱源には、下記の優れた点がある。   Compared with the conventional linear heat source, the linear heat source of the present invention has the following excellent points.

前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接複合し、加熱素子を形成することによって、前記カーボンナノチューブが、前記加熱素子において、カーボンナノチューブ構造体の形態を保持するので、前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電通路を形成することができ、溶液に分散された濃度が制限されなく、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が99%に達することができる。従って、前記熱源の放熱温度を高めることができる。   By directly combining the base material and the carbon nanotube structure having the self-supporting structure to form a heating element, the carbon nanotube retains the form of the carbon nanotube structure in the heating element. The carbon nanotubes in the heating element can be uniformly distributed to form a conductive path, the concentration dispersed in the solution is not limited, and the content of the carbon nanotube in the heating element reaches 99% Can do. Therefore, the heat radiation temperature of the heat source can be increased.

前記線熱源において、加熱素子がカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが均一的に配列され、該加熱素子が均一な厚さ及び抵抗を有するので、該加熱素子は、均一的に熱を放出することができる。前記カーボンナノチューブが電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が、高いので、前記線熱源は、昇温速度が速く、熱応答速度が速く、熱交換速度が速い。   In the linear heat source, the heating element includes a carbon nanotube structure, the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure are uniformly arranged, and the heating element has a uniform thickness and resistance. Heat can be released. Since the carbon nanotube has a high efficiency of converting electric energy into heat energy, the linear heat source has a high temperature rising rate, a high thermal response speed, and a high heat exchange rate.

前記加熱素子おけるカーボンナノチューブが、優れた力学性能、優れた靭性及び優れた機械強度を有するので、該加熱素子は、優れた力学性能、優れた靭性と機械強度を有し、使用寿命が長くなる。更に、カーボンナノチューブ構造体及び柔軟性の基体が複合し、前記加熱素子が形成される場合、該加熱素子を利用して、柔軟性の線熱源を製造することができる。   Since the carbon nanotube in the heating element has excellent mechanical performance, excellent toughness and excellent mechanical strength, the heating element has excellent mechanical performance, excellent toughness and mechanical strength, and has a long service life. . Further, when the carbon nanotube structure and the flexible substrate are combined to form the heating element, a flexible linear heat source can be manufactured using the heating element.

前記加熱素子おけるカーボンナノチューブの直径が小さいので、該加熱素子は、厚さが小さい。従って、極めて小型の線熱源を製造することができ、該小型の線熱源を利用して、小型の加熱対象となる素子を加熱することができる。   Since the diameter of the carbon nanotube in the heating element is small, the heating element has a small thickness. Therefore, it is possible to manufacture an extremely small linear heat source, and it is possible to heat an element that is a small heating target by using the small linear heat source.

前記カーボンナノチューブ構造体が、超配列カーボンナノチューブアレイから引き出して得られたカーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されるので、優れた導電性を有する。従って、前記線熱源は、優れた加熱性能を有する。   When the carbon nanotube structure is made of a carbon nanotube film obtained by pulling out from a super-aligned carbon nanotube array, since the plurality of carbon nanotubes in the carbon nanotube film are connected in the same direction, the ends are connected, Excellent conductivity. Accordingly, the linear heat source has excellent heating performance.

本発明の実施例に係る線熱源の加熱素子の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the heating element of the linear heat source which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る線熱源の加熱素子の断面拡大図である。It is a cross-sectional enlarged view of the heating element of the linear heat source which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例に係る線熱源における、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムのSEM写真である。It is a SEM photograph of the drone structure carbon nanotube film in the line heat source concerning the example of the present invention. ドローン構造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セグメントの構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the carbon nanotube segment in a drone structure carbon nanotube film. 図3中のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを引き出す見取り図である。It is a sketch drawing which draws out the drone structure carbon nanotube film in FIG. 本発明の実施例に係る線熱源における、プレシッド構造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同じ方向に沿って配列されたカーボンナノチューブフィルムのSEM写真である。It is the SEM photograph of the carbon nanotube film in which the carbon nanotube in the precision structure carbon nanotube film in the linear heat source which concerns on the Example of this invention was arranged along the same direction. 本発明の実施例に係る線熱源における、プレシッド構造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等方的に配列されたカーボンナノチューブフィルムのSEM写真である。It is the SEM photograph of the carbon nanotube film in which the carbon nanotube in the precision structure carbon nanotube film in the linear heat source which concerns on the Example of this invention was arranged isotropic. 本発明の実施例に係る線熱源における、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムのSEM写真である。It is a SEM photograph of the carbon nanotube film of a fluff structure in the line heat source concerning the example of the present invention. 本発明の実施例に係る線熱源における、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの写真である。It is a photograph of the carbon nanotube film of a fluff structure in the line heat source concerning the example of the present invention. ろ過された綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体の写真である。It is the photograph of the carbon nanotube structure of the filtered fluff structure. 本発明の実施例に係る線熱源における、超長構造カーボンナノチューブフィルムのSEM写真である。It is a SEM photograph of the ultra-long structure carbon nanotube film in the line heat source concerning the example of the present invention. 本発明の実施例に係る非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤのSEM写真である。It is a SEM photograph of the non-twisted carbon nanotube wire concerning the example of the present invention. 本発明の実施例に係るねじれ状のカーボンナノチューブワイヤのSEM写真である。It is a SEM photograph of the twisted carbon nanotube wire concerning the example of the present invention. 本発明の実施例に係る線熱源の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of the linear heat source which concerns on the Example of this invention. 本発明の実施例1に係る線熱源の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the linear heat source which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る線熱源の図15に示すXVI−XVI線に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected along the XVI-XVI line | wire shown in FIG. 15 of the linear heat source which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係る線熱源の図16に示すXVII−XVII線に沿って切断した断面図である。It is sectional drawing cut | disconnected along the XVII-XVII line | wire shown in FIG. 16 of the linear heat source which concerns on Example 1 of this invention. 本発明の実施例1に係るドローン構造カーボンナノチューブフィルムのカーボンナノチューブの配列方向に沿って、前記カーボンナノチューブ複合構造体を切断し、形成された断面の写真である。2 is a photograph of a cross-section formed by cutting the carbon nanotube composite structure along the carbon nanotube arrangement direction of the drone-structured carbon nanotube film according to Example 1 of the present invention. 本発明の実施例1に係る線熱源の製造方法において、グルーを注射する方法で、高分子材料とカーボンナノチューブ構造体とを複合し、カーボンナノチューブ複合構造体を形成するフローチャートである。In the manufacturing method of the linear heat source which concerns on Example 1 of this invention, it is a flowchart which combines a polymeric material and a carbon nanotube structure by the method of injecting glue, and forms a carbon nanotube composite structure. 加熱素子が柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体である場合の、線熱源の製造方法のフローチャートである。It is a flowchart of the manufacturing method of a linear heat source in case a heating element is a flexible carbon nanotube composite structure. 本発明の実施例2に係る線熱源の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the linear heat source which concerns on Example 2 of this invention. 本発明の実施例3に係る線熱源の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the linear heat source which concerns on Example 3 of this invention. 本発明の実施例4に係る線熱源の構造を示す図である。It is a figure which shows the structure of the linear heat source which concerns on Example 4 of this invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本発明は、線熱源を提供する。該線熱源は、線状の支持体と、反射層と、加熱素子と、保護層と、二つの電極とを含む。   The present invention provides a linear heat source. The linear heat source includes a linear support, a reflective layer, a heating element, a protective layer, and two electrodes.

前記線状の支持体は、一次元の構造であり、前記加熱素子を支持することに用いられる。該線状の支持体の材料は、例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、石英などの硬性材料であってもよく、プラスチック及び柔らかい繊維などの柔らかい材料であってもよい。前記線状の支持体が柔らかい材料からなる場合、前記線熱源は、任意の形状に湾曲することができる。前記線状の支持体は絶縁材料からなることが好ましい。   The linear support has a one-dimensional structure and is used to support the heating element. The material of the linear support may be, for example, a hard material such as ceramics, glass, resin, or quartz, or may be a soft material such as plastic or soft fiber. When the linear support is made of a soft material, the linear heat source can be bent into an arbitrary shape. The linear support is preferably made of an insulating material.

前記反射層は、前記線状の支持体の一つ表面に設置される。前記加熱素子は、前記反射層の、前記支持体と対向する表面と反対の表面に設置される。前記二つの電極は、間隔を置いて前記加熱素子の表面に設置され、それぞれ、前記加熱素子に電気的に接続される。前記保護層は、前記加熱素子の、前記反射層と対向する表面と反対する表面に設置される。前記線熱源の直径が1.1ミリメートル〜1.1センチメートルであることが好ましい。前記二つの電極は、電源(図示せず)に電気的に接続することに用いられる。   The reflective layer is disposed on one surface of the linear support. The heating element is installed on the surface of the reflective layer opposite to the surface facing the support. The two electrodes are disposed on the surface of the heating element at an interval, and are electrically connected to the heating element, respectively. The protective layer is disposed on the surface of the heating element opposite to the surface facing the reflective layer. It is preferable that the diameter of the said linear heat source is 1.1 millimeters-1.1 centimeters. The two electrodes are used for electrical connection to a power source (not shown).

前記反射層は、前記加熱素子から放出した熱を外部の空間に反射し、加熱効率を高めることに用いられる。該反射層の材料は、例えば、金属酸化物、金属塩及びセラミックスなどの絶縁材料である。前記反射層の厚さが100マイクロメートル〜0.5ミリメートルである。本実施例において、前記反射層は、酸化アルミニウム膜であり、その厚さが100マイクロメートルである。前記反射層は、スパッターの方法で前記線状の支持体の表面に形成される。勿論、前記反射層を設置せず、即ち、前記加熱素子を前記線状の支持体の表面に直接設置することもできる。   The reflective layer is used to reflect the heat released from the heating element to an external space and increase the heating efficiency. The material of the reflective layer is an insulating material such as metal oxide, metal salt, and ceramics. The reflective layer has a thickness of 100 micrometers to 0.5 millimeters. In this embodiment, the reflective layer is an aluminum oxide film and has a thickness of 100 micrometers. The reflective layer is formed on the surface of the linear support by a sputtering method. Of course, the reflective layer is not installed, that is, the heating element can be installed directly on the surface of the linear support.

前記加熱素子は、カーボンナノチューブ複合構造体である。該カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体及び基体を含む。前記カーボンナノチューブ構造体が自立構造を有する。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。   The heating element is a carbon nanotube composite structure. The carbon nanotube composite structure includes a carbon nanotube structure and a substrate. The carbon nanotube structure has a self-supporting structure. Here, the self-supporting structure is a form in which the carbon nanotube structure can be used independently without using a support material. That is, it means that the carbon nanotube structure can be suspended by supporting the carbon nanotube structure from opposite sides without changing the structure of the carbon nanotube structure.

前記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み、該複数のカーボンナノチューブが分子間力で接続され、均一に分布されるので、該カーボンナノチューブ構造体が所定の形状を有する。前記カーボンナノチューブ構造体は、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の一種又は多種である。前記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、直径は0.5ナノメートル〜50ナノメートルであり、前記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、直径は1.0ナノメートル〜50ナノメートルであり、前記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、直径は1.5ナノメートル〜50ナノメートルである。   The carbon nanotube structure includes a plurality of carbon nanotubes, and the plurality of carbon nanotubes are connected by an intermolecular force and are uniformly distributed. Therefore, the carbon nanotube structure has a predetermined shape. The carbon nanotube structure is one or more of single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, and multi-walled carbon nanotubes. When the carbon nanotube is a single-walled carbon nanotube, the diameter is 0.5 nanometer to 50 nanometer, and when the carbon nanotube is a double-walled carbon nanotube, the diameter is 1.0 nanometer to 50 nanometer. In the case where the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube, the diameter is 1.5 nanometers to 50 nanometers.

前記カーボンナノチューブ構造体は、膜状構造又は線状構造体である。前記カーボンナノチューブ構造体において、隣接するカーボンナノチューブの間に隙間があるので、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成されている。従って、前記基体材料は、前記カーボンナノチューブ構造体における微孔の中に浸漬し、該カーボンナノチューブ構造体と緊密に結合する。前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量は、
0(0は含まず)〜2×10−4J/cm・Kであり、好ましくは、1.7×10−6J/センチメートル・K以下であることが好ましい。具体的には、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、カーボンナノチューブ線状構造体、又はカーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブ線状構造体の組み合わせを含む。
The carbon nanotube structure is a film-like structure or a linear structure. In the carbon nanotube structure, since there are gaps between adjacent carbon nanotubes, a plurality of micropores are formed in the carbon nanotube structure. Therefore, the base material is immersed in the micropores in the carbon nanotube structure and is closely bonded to the carbon nanotube structure. The heat capacity per unit area of the carbon nanotube structure is
0 (excluding 0) to 2 × 10 −4 J / cm 2 · K, preferably 1.7 × 10 −6 J / cm 2 · K or less. Specifically, the carbon nanotube structure includes at least one carbon nanotube film, a carbon nanotube linear structure, or a combination of a carbon nanotube film and a carbon nanotube linear structure.

前記カーボンナノチューブ複合構造体は、膜状のカーボンナノチューブ複合構造体又は、少なくとも一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体を含む。前記カーボンナノチューブ複合構造体は、前記線状の支持体の表面に設置される。   The carbon nanotube composite structure includes a film-like carbon nanotube composite structure or at least one linear carbon nanotube composite structure. The carbon nanotube composite structure is installed on the surface of the linear support.

一つの例として、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、二次元の構造体である。この場合、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記線状の支持体の表面に被覆し、又は前記線状の支持体の表面に巻き付くことができる。前記カーボンナノチューブ構造体と前記基体材料とを複合させる方式によって、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体の具体的な構造は、下記の二種に分類される。   As an example, the film-like carbon nanotube composite structure is a two-dimensional structure. In this case, the film-like carbon nanotube composite structure can be coated on the surface of the linear support or wound around the surface of the linear support. The specific structure of the film-like carbon nanotube composite structure is classified into the following two types depending on the method of combining the carbon nanotube structure and the base material.

第一種では、図1を参照すると、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記支持体の表面に被覆され、膜状のカーボンナノチューブ構造体2044及び基体2042を含む。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体2044に複数の微孔があるので、前記基体2042の材料は、該膜状のカーボンナノチューブ構造体2044の微孔の中に浸漬できる。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体2044が母体として、前記基体2042の材料が添加材料として、母体とする前記膜状のカーボンナノチューブ構造体2044の微孔の中に添加する。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体2044が、複数のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、該複数のカーボンナノチューブフィルムが積層して設置される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体2044が、一つのカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体が膜状の自立構造体に形成される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体2044が、複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行して設置され、交差して設置され、又は相互に編んで、膜状の自立構造体を形成することができる。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体2044が、カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、前記カーボンナノチューブ線状構造体が前記カーボンナノチューブフィルムの少なくとも一つの表面に設置される。   In the first type, referring to FIG. 1, the film-like carbon nanotube composite structure includes a film-like carbon nanotube structure 2044 and a base body 2042 covered on the surface of the support. Since the film-like carbon nanotube structure 2044 has a plurality of micropores, the material of the base body 2042 can be immersed in the micropores of the film-like carbon nanotube structure 2044. The film-like carbon nanotube structure 2044 is added as a base material, and the material of the base body 2042 is added as an additive material into the micropores of the film-like carbon nanotube structure 2044 as a base material. When the film-like carbon nanotube structure 2044 includes a plurality of carbon nanotube films, the plurality of carbon nanotube films are stacked and installed. When the film-like carbon nanotube structure 2044 includes one carbon nanotube linear structure, the carbon nanotube linear structure is formed into a film-like free-standing structure. When the film-like carbon nanotube structure 2044 includes a plurality of carbon nanotube linear structures, the plurality of carbon nanotube linear structures are installed in parallel, crossed, or knitted together. A film-like self-supporting structure can be formed. When the film-like carbon nanotube structure 2044 includes a carbon nanotube film and a carbon nanotube linear structure, the carbon nanotube linear structure is disposed on at least one surface of the carbon nanotube film.

第二種では、図2を参照すると、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体2044及び基体2042を含む。前記基体2042は、膜状の構造であり、前記カーボンナノチューブ構造体2044が前記基体2042の中に分布される。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体2044は、前記基体2042の中に均一的に分布されることが好ましい。前記基体2042は、前記カーボンナノチューブ構造体2044を完全に被覆することができる。又は、少なくとも、一部の基体2042の材料が前記カーボンナノチューブ構造体2044の中に浸漬する。前記カーボンナノチューブ構造体2044は、平行して、間隔を置いて設置された複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体は、前記線状の支持体の一端から、もう一つの端部へ延びる。すなわち、前記カーボンナノチューブ線状構造体の長軸は、前記線状の支持体に平行している。   In the second type, referring to FIG. 2, the film-like carbon nanotube composite structure includes a carbon nanotube structure 2044 and a substrate 2042. The base body 2042 has a film-like structure, and the carbon nanotube structures 2044 are distributed in the base body 2042. Further, the carbon nanotube structures 2044 are preferably distributed uniformly in the base body 2042. The base body 2042 can completely cover the carbon nanotube structure 2044. Alternatively, at least part of the material of the base body 2042 is immersed in the carbon nanotube structure 2044. When the carbon nanotube structure 2044 includes a plurality of carbon nanotube linear structures arranged in parallel and spaced apart from each other, the carbon nanotube linear structure is formed from one end of the linear support, Extends to the other end. That is, the long axis of the carbon nanotube linear structure is parallel to the linear support.

もう一つの例として、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、一次元の構造体である。この場合、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、下記の二種に分類される。   As another example, the linear carbon nanotube composite structure is a one-dimensional structure. In this case, the linear carbon nanotube composite structure is classified into the following two types.

第一種では、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ線状構造体及び基体を含む。前記カーボンナノチューブ線状構造体に多くの微孔があるので、前記基体の材料は、該カーボンナノチューブ線状構造体の微孔の中に浸漬する。   In the first type, the linear carbon nanotube composite structure includes a carbon nanotube linear structure and a substrate. Since the carbon nanotube linear structure has many micropores, the base material is immersed in the micropores of the carbon nanotube linear structure.

第二種では、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ線状構造体及び基体を含む。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、前記基体の中に複合される。前記加熱素子が、一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、該線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記線状の支持体の表面に巻き付いている。前記加熱素子が、複数の線状のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、該複数の線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、交差して設置され、膜状の構造が編まれ、前記線状の支持体の表面に被覆、巻き付くことができる。   In the second type, the linear carbon nanotube composite structure includes a carbon nanotube linear structure and a substrate. The carbon nanotube linear structure is composited in the substrate. When the heating element is a single linear carbon nanotube composite structure, the linear carbon nanotube composite structure is wound around the surface of the linear support. When the heating element is a plurality of linear carbon nanotube composite structures, the plurality of linear carbon nanotube composite structures are installed in an intersecting manner, a film-like structure is knitted, and the linear The surface of the support can be coated and wound.

前記カーボンナノチューブフィルムは、均一的に分布された複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブは、分子間力で結合されている。前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブフィルムは非配向型のカーボンナノチューブフィルム及び配向型のカーボンナノチューブフィルムの二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブフィルムでは、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブフィルムでは、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブフィルムにおいて、配向型のカーボンナノチューブフィルムが二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。   The carbon nanotube film includes a plurality of uniformly distributed carbon nanotubes. Adjacent carbon nanotubes are bonded by intermolecular force. The plurality of carbon nanotubes are arranged with or without orientation. According to the arrangement method of the plurality of carbon nanotubes, the carbon nanotube film is classified into two types: a non-oriented carbon nanotube film and an oriented carbon nanotube film. In the non-oriented carbon nanotube film in the present example, the carbon nanotubes are arranged or entangled along different directions. In the oriented carbon nanotube film, the plurality of carbon nanotubes are arranged along the same direction. Alternatively, in the oriented carbon nanotube film, when the oriented carbon nanotube film is divided into two or more regions, a plurality of carbon nanotubes in each region are arranged along the same direction. In this case, the arrangement directions of the carbon nanotubes in different regions are different.

前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。該カーボンナノチューブ構造体の厚さが0.5ナノメートル〜1.0ミリメートルであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体の熱応答速度は、該カーボンナノチューブ構造体の厚さと関係がある。前記カーボンナノチューブ構造体は、同じ表面積を有する場合、その厚さが厚ければ、熱応答速度が遅くなり、その厚さが薄ければ、熱応答速度が速くなる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さが1.0マイクロメートル〜1.0ミリメートルである場合、該カーボンナノチューブ構造体が1秒間より短い時間で最高温度に達することができる。例えば、前記カーボンナノチューブ構造体は一枚のカーボンナノチューブフィルムである場合、前記カーボンナノチューブ構造体が0.1ミリ秒間より短い時間で最高温度に達することができる。従って、前記線熱源は、加熱対象を速やかに加熱することができる。   The carbon nanotube structure may include a plurality of stacked carbon nanotube films. The carbon nanotube structure preferably has a thickness of 0.5 nanometer to 1.0 millimeter. The thermal response speed of the carbon nanotube structure is related to the thickness of the carbon nanotube structure. When the carbon nanotube structures have the same surface area, the thermal response speed is slow if the thickness is large, and the thermal response speed is fast if the thickness is thin. When the thickness of the carbon nanotube structure is 1.0 micrometer to 1.0 millimeter, the carbon nanotube structure can reach the maximum temperature in a time shorter than 1 second. For example, when the carbon nanotube structure is a single carbon nanotube film, the carbon nanotube structure can reach a maximum temperature in a time shorter than 0.1 milliseconds. Therefore, the said linear heat source can heat a heating object rapidly.

本発明のカーボンナノチューブフィルムとしては、以下の(一)から(四)のものが挙げられる。   Examples of the carbon nanotube film of the present invention include the following (1) to (4).

(一)ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。図3を参照すると、単一の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルム143a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を参照)から引き出して得られ、自立構造を有したものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aにおいて、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行に、カーボンナノチューブフィルムを引き出す方向に沿って、且つ、同じ方向に沿って配列されている。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で端と端が接続されている。
(1) Drone structure carbon nanotube film The carbon nanotube structure includes at least one drone structure carbon nanotube film. Referring to FIG. 3, the single drone-structured carbon nanotube film 143a is obtained by pulling out from a super-aligned carbon nanotube array (see Superaligned array of carbon nanotubes, Non-Patent Document 1), and has a self-supporting structure. is there. In the single carbon nanotube film 143a, most of the plurality of carbon nanotubes are arranged in parallel to the surface of the carbon nanotube film, along the direction of drawing out the carbon nanotube film, and along the same direction. Yes. The ends of the plurality of carbon nanotubes are connected by an intermolecular force.

微視的には、前記カーボンナノチューブフィルム143aにおいて、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブ以外に、該同じ方向に沿っておらずランダムな方向を向いたカーボンナノチューブも存在している。ここで、該ランダムな方向を向いたカーボンナノチューブは、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブと比べて、割合は小さい。   Microscopically, in the carbon nanotube film 143a, in addition to the plurality of carbon nanotubes arranged along the same direction, there are carbon nanotubes which are not along the same direction but are oriented in a random direction. . Here, the proportion of the carbon nanotubes oriented in the random direction is smaller than that of the plurality of carbon nanotubes arranged along the same direction.

さらに、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、複数のカーボンナノチューブセグメント143bを含む。図4を参照すると、前記複数のカーボンナノチューブセグメント143bは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント143bは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ145を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント143bにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ145の長さは実質的に同じである。前記カーボンナノチューブフィルム143aを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム143aの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム143aの厚さが10マイクロメートル以下である場合、該カーボンナノチューブフィルム143aの透光率が96%以上程度に達するため、透明熱源に用いられることも可能である。一枚の前記カーボンナノチューブフィルム143aの単位面積当たりの熱容量は、1.7×10−6J/cm・K以下である。 Further, the single carbon nanotube film 143a includes a plurality of carbon nanotube segments 143b. Referring to FIG. 4, the ends of the plurality of carbon nanotube segments 143b are connected to each other by an intermolecular force along the length direction. Each carbon nanotube segment 143b includes a plurality of carbon nanotubes 145 connected in parallel to each other by intermolecular force. In the single carbon nanotube segment 143b, the lengths of the plurality of carbon nanotubes 145 are substantially the same. By immersing the carbon nanotube film 143a in an organic solvent, the toughness and mechanical strength of the carbon nanotube film 143a can be increased. When the thickness of the carbon nanotube film 143a is 10 micrometers or less, since the light transmittance of the carbon nanotube film 143a reaches about 96% or more, it can be used as a transparent heat source. The heat capacity per unit area of the single carbon nanotube film 143a is 1.7 × 10 −6 J / cm 2 · K or less.

前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルム143aを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルム143aは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム143aにおけるカーボンナノチューブ145は、それぞれ0°〜90°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム143aにおけるカーボンナノチューブ145が0°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成され、該微孔の直径が10マイクロメートル以下である。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルム143aは、同一平面上に隙間なく並列されることもできる。   The carbon nanotube structure may include a plurality of stacked carbon nanotube films 143a. In this case, the adjacent carbon nanotube films 143a are bonded by intermolecular force. The carbon nanotubes 145 in the adjacent carbon nanotube films 143a intersect each other at an angle of 0 ° to 90 °. When the carbon nanotubes 145 in the adjacent carbon nanotube film 143a intersect at an angle of 0 ° or more, a plurality of micropores are formed in the carbon nanotube structure, and the diameter of the micropores is 10 micrometers or less. Alternatively, the plurality of carbon nanotube films 143a may be juxtaposed on the same plane without a gap.

前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。   The method for manufacturing the carbon nanotube film includes the following steps.

第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、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を参照)であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ(a)では、平らな基材を提供し、該基材はP型のシリコン基材、N型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、4インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ(b)では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその2種以上の合金のいずれか一種である。ステップ(c)では、前記触媒層が形成された基材を700℃〜900℃の空気で30分〜90分間アニーリングする。ステップ(d)では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで500℃〜740℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、5分〜30分間反応を行って、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)を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは100マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直に生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。   In the first step, a carbon nanotube array is provided. The carbon nanotube array is a super aligned carbon nanotube array (see Superaligned array of carbon nanotubes, Non-Patent Document 1), and a chemical vapor deposition method is employed as a method of manufacturing the super aligned carbon nanotube array. The manufacturing method includes the following steps. In step (a), a flat substrate is provided, and the substrate is any one of a P-type silicon substrate, an N-type silicon substrate, and a silicon substrate on which an oxide layer is formed. In this embodiment, it is preferable to select a 4-inch silicon substrate. In step (b), a catalyst layer is uniformly formed on the surface of the substrate. The material of the catalyst layer is any one of iron, cobalt, nickel and two or more alloys thereof. In step (c), the substrate on which the catalyst layer has been formed is annealed with air at 700 ° C. to 900 ° C. for 30 minutes to 90 minutes. In step (d), the annealed substrate is placed in a reaction furnace, heated with a protective gas at a temperature of 500 ° C. to 740 ° C., and then a carbon-containing gas is introduced to react for 5 to 30 minutes. Thus, it is possible to grow a super aligned carbon nanotube array (Superaligned array of carbon nanotubes, Non-Patent Document 1). The carbon nanotube array has a height of 100 micrometers or more. The carbon nanotube array is composed of a plurality of carbon nanotubes that are parallel to each other and grow perpendicular to the substrate. Since the carbon nanotubes are long, the carbon nanotubes are partially entangled with each other. By controlling the growth conditions, the carbon nanotube array does not contain impurities such as amorphous carbon and remaining metal particles as a catalyst.

本実施例において、前記カーボンを含むガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。   In this embodiment, as the gas containing carbon, for example, active hydrocarbons such as acetylene, ethylene, and methane are selected, and it is preferable to select ethylene. The protective gas is nitrogen gas or inert gas, preferably argon gas.

本実施例により提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもよい。   The carbon nanotube array provided by the present embodiment is not limited to being manufactured by the above manufacturing method, and may be manufactured by an arc discharge method or a laser evaporation method.

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。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。例えば、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を形成する。   In the second step, at least one carbon nanotube film is stretched from the carbon nanotube array. First, using a tool such as tweezers, a plurality of carbon nanotube ends are provided. For example, a plurality of carbon nanotube ends are used by using a tape having a certain width. Next, the plurality of carbon nanotubes are pulled out at a predetermined speed to form a continuous carbon nanotube film composed of a plurality of carbon nanotube bundles.

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が形成される(図5を参照)。   In the step of pulling out the plurality of carbon nanotubes, when the plurality of carbon nanotubes are detached from the base material, the carbon nanotube bundles are joined to each other by an intermolecular force to form a continuous carbon nanotube film. (See FIG. 5).

(二)プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のプレシッド構造カーボンナノチューブフィルム(pressed carbon nanotube film)を含む。図6又は図7を参照すると、前記プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。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の配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
(2) Precise structure carbon nanotube film The carbon nanotube structure includes at least one pressed structure carbon nanotube film. Referring to FIG. 6 or FIG. 7, the plurality of carbon nanotubes in the preced structure carbon nanotube film are arranged isotropically, arranged along a predetermined direction, or along different directions. Are arranged. The carbon nanotube film has a sheet-like self-standing structure formed by pressing the carbon nanotube array by applying a predetermined pressure by using a pushing tool and then depressing the carbon nanotube array with the pressure. is there. The arrangement direction of the carbon nanotubes in the carbon nanotube film is determined by the shape of the pushing device and the pushing direction of the carbon nanotube array.

図6を参照すると、単一の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が配向して配列される。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。   Referring to FIG. 6, the carbon nanotubes in a single carbon nanotube film are aligned and arranged. The carbon nanotube film includes a plurality of carbon nanotubes arranged along the same direction. When the carbon nanotube array is simultaneously pressed along the same direction using a pressing device having a roller shape, a carbon nanotube film including carbon nanotubes arranged in the same direction is formed. In addition, when the carbon nanotube array is simultaneously pressed along different directions using a pressing device having a roller shape, a carbon nanotube film including carbon nanotubes arranged in a selective direction along the different directions Is formed.

図7を参照すると、単一の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が配向せずに配置される。該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体が平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。   Referring to FIG. 7, the carbon nanotubes in a single carbon nanotube film are arranged without being oriented. The carbon nanotube film includes a plurality of carbon nanotubes arranged isotropically. Adjacent carbon nanotubes attract each other by intermolecular force and connect. The carbon nanotube structure has planar isotropy. The carbon nanotube film is formed by pressing the carbon nanotube array along a direction perpendicular to the substrate on which the carbon nanotube array is grown using a pressing device having a flat surface.

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の傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。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と該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは0°以上15°以下である。好ましくは、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が該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。前記カーボンナノチューブフィルムにおける隣接するカーボンナノチューブの間に隙間があるので、該カーボンナノチューブフィルムにおいて、多くの微孔が形成され、該微孔の直径が10マイクロメートル以下である。   The degree of inclination of the carbon nanotubes in the carbon nanotube film is related to the pressure applied to the carbon nanotube array. The carbon nanotubes in the carbon nanotube film and the surface of the carbon nanotube film form an angle α, and the angle α is not less than 0 ° and not more than 15 °. Preferably, the carbon nanotubes in the carbon nanotube film are parallel to the surface of the carbon nanotube film. The greater the pressure, the greater the degree of tilt. The thickness of the carbon nanotube film is related to the height of the carbon nanotube array and the pressure applied to the carbon nanotube array. That is, as the height of the carbon nanotube array increases and the pressure applied to the carbon nanotube array decreases, the thickness of the carbon nanotube film increases. On the contrary, as the height of the carbon nanotube array becomes smaller and as the pressure applied to the carbon nanotube array becomes larger, the thickness of the carbon nanotube film becomes smaller. Since there are gaps between adjacent carbon nanotubes in the carbon nanotube film, many micropores are formed in the carbon nanotube film, and the diameter of the micropores is 10 micrometers or less.

(三)綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の綿毛構造カーボンナノチューブフィルム(flocculated carbon nanotube film)を含む。図8及び図9を参照すると、単一の前記綿毛構造カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、相互に絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、10マイクロメートル以上であり、200マイクロメートル〜900マイクロメートルであると好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が10マイクロメートル以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、1.0マイクロメートル〜1.0ミリメートルであり、100マイクロメートルであることが好ましい。
(3) Fluff-structured carbon nanotube film The carbon nanotube structure includes at least one fluff-structured carbon nanotube film (flocculated carbon nanotube film). 8 and 9, in the single fluff structure carbon nanotube film, a plurality of carbon nanotubes are entangled with each other and isotropically arranged. In the carbon nanotube structure, the plurality of carbon nanotubes are uniformly distributed. The plurality of carbon nanotubes are arranged without being oriented. The length of the single said carbon nanotube is 10 micrometers or more, and it is preferable in it being 200 micrometers-900 micrometers. The carbon nanotube structure is formed in the shape of a self-supporting thin film. Here, the self-supporting structure is a form in which the carbon nanotube structure can be used independently without using a support material. The plurality of carbon nanotubes are close to each other by intermolecular force and entangled with each other to form a carbon nanotube net. The plurality of carbon nanotubes are arranged without being oriented to form many minute holes. Here, the diameter of the single minute hole is 10 micrometers or less. Since the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure are arranged so as to be intertwined with each other, the carbon nanotube structure is excellent in flexibility and can be formed to be bent into an arbitrary shape. Depending on the application, the length and width of the carbon nanotube structure can be adjusted. The carbon nanotube structure has a thickness of 1.0 micrometer to 1.0 millimeter, preferably 100 micrometers.

前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。   The method for producing the carbon nanotube film includes the following steps.

第一ステップでは、前記カーボンナノチューブフィルムのもとになるカーボンナノチューブを提供する。   In the first step, carbon nanotubes that serve as a basis for the carbon nanotube film are provided.

ナイフのような工具で前記カーボンナノチューブを前記基材から剥離し、カーボンナノチューブの原料が形成される。前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料においては、該カーボンナノチューブの長さは、10マイクロメートル以上であり、200マイクロメートル〜900マイクロメートルであることが好ましい。   The carbon nanotubes are peeled off from the substrate with a tool such as a knife to form a carbon nanotube raw material. The carbon nanotubes are intertwined with each other to some extent. In the raw material of the carbon nanotube, the carbon nanotube has a length of 10 micrometers or more, preferably 200 micrometers to 900 micrometers.

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブの原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブの原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。   In the second step, the carbon nanotube raw material is immersed in a solvent, and the carbon nanotube raw material is treated to form a fluffy carbon nanotube structure.

前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度攪拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。前記溶剤は水または揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法により、カーボンナノチューブを含む溶剤に対して10〜30分間処理する。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブはそれぞれもつれて、綿毛構造に形成されている。   After the carbon nanotube raw material is immersed in the solvent, the carbon nanotube is formed into a fluff structure by a method such as ultrasonic dispersion, high intensity stirring or vibration. The solvent is water or a volatile organic solvent. Treatment is performed for 10 to 30 minutes with respect to the solvent containing carbon nanotubes by an ultrasonic dispersion method. Since the carbon nanotube has a large specific surface area and a large intermolecular force is generated between the carbon nanotubes, the carbon nanotubes are entangled and formed into a fluff structure.

第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。   In the third step, the solution containing the fluff structure carbon nanotube structure is filtered to take out the final fluff structure carbon nanotube structure.

まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を濾紙が置かれたファネルにつぎ、しばらく放置して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離される。図10を参照すると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。   First, provide a funnel with filter paper. When the solvent containing the fluffy carbon nanotube structure is applied to the funnel on which the filter paper is placed and then left standing for a while to dry, the fluffy carbon nanotube structure is separated. Referring to FIG. 10, the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure having the fluff structure are entangled with each other to form an irregular fluff structure.

分離された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開し、展開された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を焙り、或いは、該溶剤が自然に蒸発すると、図8と図9に示す綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。   The separated fluff structure carbon nanotube structure is placed in a container, the fluff structure carbon nanotube structure is expanded into a predetermined shape, and a predetermined pressure is applied to the expanded fluff structure carbon nanotube structure, When the solvent remaining in the fluffy carbon nanotube structure is roasted or the solvent naturally evaporates, the fluffy carbon nanotube film shown in FIGS. 8 and 9 is formed.

前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が展開される面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度が小さくなる。   The thickness and surface density of the fluffy carbon nanotube film can be controlled by the area where the fluffy carbon nanotube structure is developed. That is, the fluff-structured carbon nanotube structure having a certain volume has a smaller thickness and areal density of the fluff-structured carbon nanotube film as the developed area increases.

また、微多孔膜とエアーポンプファネル(Air−pumping Funnel)を利用して綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。具体的には、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルにつぎ、該エアーポンプファネルに抽気し、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は、平滑な表面を有する。該微多孔膜において、単一の微小孔の直径は、0.22マイクロメートルにされている。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは容易に前記微多孔膜から剥落することができる。さらに、前記エアーポンプを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけるので、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成させることができる。   In addition, a carbon nanotube film having a fluff structure is formed using a microporous film and an air pump funnel. Specifically, a microporous membrane and an air pump funnel are provided, and the solvent containing the fluff-structured carbon nanotube structure is passed through the microporous membrane to the air pump funnel, and then extracted to the air pump funnel and dried. As a result, a carbon nanotube film having a fluff structure is formed. The microporous film has a smooth surface. In the microporous membrane, the diameter of a single micropore is 0.22 micrometers. Since the microporous membrane has a smooth surface, the carbon nanotube film can be easily peeled off from the microporous membrane. Furthermore, since air pressure is applied to the fluffy carbon nanotube film by using the air pump, a uniform fluffy carbon nanotube film can be formed.

(四)超長構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の超長構造カーボンナノチューブフィルム(ultra−long carbon nanotube film)を含む。図11を参照すると、前記超長構造カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、10ナノメートル〜100マイクロメートルである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記複数のカーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は0マイクロメートル〜5マイクロメートルである。前記距離が0マイクロメートルである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブフィルムにおける各々の前記カーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムの長さと基本的に同じである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、1センチメートル以上であり、1センチメートル〜30センチメートルであることが好ましい。さらに、各々の前記カーボンナノチューブには結節がない。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは10マイクロメートルである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは10センチメートルである。
(4) Ultra-long structure carbon nanotube film The carbon nanotube structure includes at least one ultra-long structure carbon nanotube film (ultra-long carbon nanotube film). Referring to FIG. 11, the ultra-long structure carbon nanotube film includes a plurality of carbon nanotubes having substantially the same length. In the single carbon nanotube film, the plurality of carbon nanotubes are arranged in parallel along the same direction. The thickness of the single carbon nanotube film is 10 nanometers to 100 micrometers. The plurality of carbon nanotubes are arranged in parallel to the surfaces of the plurality of carbon nanotube films, and are arranged in parallel to each other. Adjacent carbon nanotubes are separated and installed at a predetermined distance. The distance is from 0 to 5 micrometers. When the distance is 0 micrometer, the adjacent carbon nanotubes are connected by intermolecular force. The length of each carbon nanotube in the carbon nanotube film is basically the same as the length of the carbon nanotube film. The length of the single carbon nanotube is 1 centimeter or more, and preferably 1 centimeter to 30 centimeter. Furthermore, each carbon nanotube has no nodules. In the present embodiment, the carbon nanotube film has a thickness of 10 micrometers. The length of the single carbon nanotube is 10 centimeters.

前記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線状構造体を含むことができる。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、2×10−4J/cm・K以下であり、0(0は含まず)〜5×10−5J/cm・Kであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は4.5nm〜1cmであり、1.0μm〜100μmであることが好ましい。 The carbon nanotube structure may include at least one carbon nanotube linear structure. The carbon nanotube linear structure includes at least one carbon nanotube wire. The heat capacity of one carbon nanotube wire is 2 × 10 −4 J / cm 2 · K or less, preferably 0 (not including 0) to 5 × 10 −5 J / cm 2 · K. . The diameter of one carbon nanotube wire is 4.5 nm to 1 cm, preferably 1.0 μm to 100 μm.

図12を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤ(非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ)は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント(図示せず)を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。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。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、1μm〜1cmである。   Referring to FIG. 12, the carbon nanotube wire (non-twisted carbon nanotube wire) includes a plurality of carbon nanotube segments (not shown) connected end to end. The carbon nanotube segments have the same length and width. Further, a plurality of carbon nanotubes having the same length are arranged in parallel in each of the carbon nanotube segments. The plurality of carbon nanotubes are arranged parallel to the central axis of the carbon nanotube wire. In this case, the diameter of one carbon nanotube wire is 1 μm to 1 cm.

図13を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ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前記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。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、1μm〜1cmである。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。   Referring to FIG. 13, the carbon nanotube wire can be twisted to form a twisted carbon nanotube wire. Here, the plurality of carbon nanotubes are arranged in a spiral shape around the central axis of the carbon nanotube wire. In this case, the diameter of one carbon nanotube wire is 1 μm to 1 cm. The carbon nanotube linear structure is made of any one of the non-twisted carbon nanotube wire, the twisted carbon nanotube wire, or a combination thereof.

前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種では、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の長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種では、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種では、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工(例えば、紡糸工程)してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルム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フィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。   The method of forming the carbon nanotube wire uses a carbon nanotube film drawn from a carbon nanotube array. There are the following three methods for forming the carbon nanotube wire. In the first type, the carbon nanotube film is cut with a predetermined width along the longitudinal direction of the carbon nanotube in the carbon nanotube film to form a carbon nanotube wire. In the second type, the carbon nanotube film can be formed by immersing the carbon nanotube film in an organic solvent and shrinking the carbon nanotube film. In the third type, the carbon nanotube film is machined (for example, a spinning process) to form a twisted carbon nanotube wire. More specifically, first, the carbon nanotube film is fixed to a spinning device. Next, the spinning device is operated to rotate the carbon nanotube film to form a twisted carbon nanotube wire.

前記カーボンナノチューブ線状構造体が二本以上のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、各々のカーボンナノチューブワイヤが平行に配列され、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体を形成する。或いは、各々のカーボンナノチューブワイヤが、螺旋状に配列され、ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体を形成する。即ち、前記非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、前記カーボンナノチューブ線状構造体の長手方向に沿って、配列される。前記ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、前記線状構造体の軸向に沿って、螺旋状に配列される。   When the carbon nanotube linear structure includes two or more carbon nanotube wires, the carbon nanotube wires are arranged in parallel to form a non-twisted carbon nanotube linear structure. Alternatively, the carbon nanotube wires are arranged in a spiral shape to form a twisted carbon nanotube linear structure. That is, the carbon nanotube wires in the non-twisted carbon nanotube linear structure are arranged along the longitudinal direction of the carbon nanotube linear structure. The carbon nanotube wires in the twisted carbon nanotube linear structure are spirally arranged along the axial direction of the linear structure.

前記非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤである。前記ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤである。   The carbon nanotube wire in the non-twisted carbon nanotube linear structure is a non-twisted carbon nanotube wire or a twisted carbon nanotube wire. The carbon nanotube wire in the twisted carbon nanotube linear structure is a non-twisted carbon nanotube wire or a twisted carbon nanotube wire.

前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径は、0.5ナノメートル〜2ミリメートルである。単一の前記カーボンナノチューブワイヤの直径が大きく、前記カーボンナノチューブワイヤの数量が多いほど、前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径が大きくなる。この逆に、単一の前記カーボンナノチューブワイヤの直径が小さく、前記カーボンナノチューブワイヤの数量が少ないほど、前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径が小さくなる。   The carbon nanotube linear structure has a diameter of 0.5 nanometers to 2 millimeters. The diameter of the carbon nanotube linear structure increases as the diameter of the single carbon nanotube wire increases and the number of the carbon nanotube wires increases. Conversely, the smaller the diameter of the single carbon nanotube wire and the smaller the number of carbon nanotube wires, the smaller the diameter of the carbon nanotube linear structure.

前記カーボンナノチューブワイヤにおけるカーボンナノチューブが配向して配列されるので、該カーボンナノチューブワイヤからなるカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブが配向して配列される。   Since the carbon nanotubes in the carbon nanotube wire are oriented and arranged, the carbon nanotubes in the carbon nanotube linear structure made of the carbon nanotube wire are oriented and arranged.

また、前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤを揮発性有機溶剤で処理してもよい。前記揮発性有機溶剤の表面力の作用で前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤにおける隣接するカーボンナノチューブが分子間力で緊密に接続されるので、該ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤは、直径及び比表面積が小さくなり、大きな密度、優れた機械強度及び優れた強靭性を有する。   Further, the twisted carbon nanotube wire may be treated with a volatile organic solvent. Adjacent carbon nanotubes in the twisted carbon nanotube wire are tightly connected by intermolecular force due to the action of the surface force of the volatile organic solvent, so that the twisted carbon nanotube wire has a small diameter and specific surface area. It has a large density, excellent mechanical strength and excellent toughness.

前記カーボンナノチューブ構造体が、一つの前記カーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブの両端は、それぞれ、前記電極に電気的に接続される。前記カーボンナノチューブ構造体が、複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行に配列され、又は交叉して配列される。前記交叉して配列されたカーボンナノチューブ線状構造体の交叉する角度は、制限されない。前記各々のカーボンナノチューブ線状構造体を設置する方式が制限されず、均一な加熱素子を形成することができることを確保してもよい。   When the carbon nanotube structure includes one carbon nanotube linear structure, both ends of the carbon nanotube in the carbon nanotube linear structure are electrically connected to the electrodes, respectively. When the carbon nanotube structure includes a plurality of carbon nanotube linear structures, the plurality of carbon nanotube linear structures are arranged in parallel or crossed. The crossing angle of the cross-arranged carbon nanotube linear structures is not limited. A method of installing each of the carbon nanotube linear structures is not limited, and it may be ensured that a uniform heating element can be formed.

前記基体の材料は、高分子材料及び無機非金属材料などの一種又は数種である。前記線熱源の加熱素子を製造する過程において、前記基体の材料又は該基体の材料に形成された前駆体は、前記カーボンナノチューブ構造体の隙間又は微孔の中に浸透し、該カーボンナノチューブ構造体と緊密に接合することができる。前記基体の材料は固化された後、複合構造を形成するように、所定の温度で液体又は気体でなければならない。また、前記線熱源が作動して生じた熱で、前記線熱源を破壊し、又は変形させないために、前記基体は耐熱性材料からなることが必要である。   The base material may be one or several types such as a polymer material and an inorganic non-metallic material. In the process of manufacturing the heating element of the linear heat source, the base material or the precursor formed in the base material penetrates into the gaps or micropores of the carbon nanotube structure, and the carbon nanotube structure Can be tightly joined. After the substrate material is solidified, it must be liquid or gas at a predetermined temperature so as to form a composite structure. In addition, the substrate needs to be made of a heat resistant material so that the heat generated by the operation of the linear heat source is not destroyed or deformed.

具体的には、前記高分子材料は、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーの一種又は数種である。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、繊維素、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどの一種又は数種である。前記無機非金属材料は、ガラス、セラミックス、半導体材料の一種又は数種である。本実施例において、前記基体の材料は、エポキシ樹脂である。また、前記基体の材料は、柔軟性の高分子材料であってもよい。例えば、シリコンゴム、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル樹脂の一種又は数種である。   Specifically, the polymer material is one or several of a thermoplastic polymer and a thermosetting polymer. For example, it is one or several kinds of epoxy resin, phenol resin, polyamide resin, fiber, polyethylene terephthalate, polyethylene, polypropylene, polystyrene, polyvinyl chloride, and the like. The inorganic nonmetallic material is one or several kinds of glass, ceramics, and semiconductor materials. In this embodiment, the base material is an epoxy resin. The base material may be a flexible polymer material. For example, it is one or several of silicon rubber, polyurethane, and polymethyl methacrylate resin.

前記基体材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中だけに添加してもよく、前記カーボンナノチューブ構造体を完全に被覆してもよい。前記加熱素子が、複数のカーボンナノチューブ構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ構造体が隙間を置いて、或いは、互いに接触して前記基体の材料の中に設置される。前記加熱素子に異なる位置に異なる加熱温度を有させるように、実際の応用に応じて、前記カーボンナノチューブフィルム又はカーボンナノチューブワイヤを前記基体材料における所定の位置に設置することができる。   The base material may be added only in the micropores of the carbon nanotube structure, or the carbon nanotube structure may be completely covered. In the case where the heating element includes a plurality of carbon nanotube structures, the carbon nanotube structures are placed in the base material with a gap or in contact with each other. Depending on the actual application, the carbon nanotube film or the carbon nanotube wire can be placed at a predetermined position in the substrate material so that the heating element has different heating temperatures at different positions.

前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸漬するので、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブを固定することができる。従って、前記線熱源が使用される過程において、前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが外力で脱離することができない。前記基体の材料で、前記カーボンナノチューブ構造体を被覆させる場合、更に該カーボンナノチューブ構造体を保護でき、該加熱素子と外部とを絶縁させる。また、前記基体材料により、熱を均一的に伝送することができる。前記カーボンナノチューブ構造体が急速に昇温する場合、該基体材料により、前記加熱素子を徐々に昇温させることができる。さらに、前記基体材料は、前記カーボンナノチューブ複合構造体の柔軟性及び強靭性を増加することができる。   Since the base material is immersed in the micropores of the carbon nanotube structure, the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure can be fixed. Therefore, in the process of using the linear heat source, the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure cannot be detached by an external force. When the carbon nanotube structure is coated with the base material, the carbon nanotube structure can be further protected, and the heating element is insulated from the outside. Moreover, heat can be uniformly transmitted by the base material. When the temperature of the carbon nanotube structure is rapidly increased, the heating element can be gradually heated by the base material. Furthermore, the base material can increase the flexibility and toughness of the carbon nanotube composite structure.

前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接複合して製造する加熱素子において、前記カーボンナノチューブは均一的に分布し、その含有量が1%〜99%であるので、前記加熱素子を利用した熱源の放熱温度を高めることができる。前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電通路を形成することができ、従来技術におけるカーボンナノチューブが、溶液に分散された濃度に制限されることと比べて、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が99%に達することができる。   In the heating element produced by directly combining the base material and the carbon nanotube structure having the self-supporting structure, the carbon nanotubes are uniformly distributed and the content thereof is 1% to 99%. The heat radiation temperature of the heat source using the heating element can be increased. The carbon nanotubes in the heating element can be uniformly distributed to form a conductive path, and compared with the carbon nanotubes in the prior art limited to the concentration dispersed in the solution, the carbon nanotubes The content in the heating element can reach 99%.

前記二つの電極は、前記加熱素子に電気的に接続しなければならない。前記二つの電極は導電材料からなり、前記加熱素子の同じ表面、又はそれぞれ記加熱素子の対向する両表面に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体の接着性又は導電接着剤を利用して、前記二つの電極を前記加熱素子の、前記反射層と対向する表面に設置することができる。導電接着剤を利用する場合、前記二つの電極と前記カーボンナノチューブ構造体とを電気的に接続させるのと同時に、前記二つの電極を前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定させることができる。本実施例において、前記導電接着剤は、銀ペーストである。前記二つの電極によって、前記加熱素子に電圧を印加することができる。前記加熱素子が作動する場合、前記二つの電極の間の短路を防止し、該二つの電極の間に所定の抵抗を接続するために、該二つの電極は、所定の距離を置いて設置しなければならない。   The two electrodes must be electrically connected to the heating element. The two electrodes are made of a conductive material, and are disposed on the same surface of the heating element or on both opposing surfaces of the heating element. The two electrodes can be disposed on the surface of the heating element facing the reflective layer using the adhesive property of the carbon nanotube structure or a conductive adhesive. When a conductive adhesive is used, the two electrodes can be well fixed to the surface of the carbon nanotube structure at the same time as the two electrodes and the carbon nanotube structure are electrically connected. In this embodiment, the conductive adhesive is a silver paste. A voltage can be applied to the heating element by the two electrodes. When the heating element is activated, the two electrodes are placed at a predetermined distance in order to prevent a short circuit between the two electrodes and to connect a predetermined resistance between the two electrodes. There must be.

前記加熱素子の基体材料が、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔にしか添加されない場合、前記カーボンナノチューブ構造体における一部のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面に露出するので、前記電極は、前記加熱素子の表面に設置して、前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続できる。前記加熱素子の基体材料は、前記カーボンナノチューブ構造体に被覆される場合、前記電極と前記カーボンナノチューブ構造体とに電気的に接続させるために、該電極を前記カーボンナノチューブ複合構造体の中に設置し、前記カーボンナノチューブ構造体に直接に接続させる。前記電極を外部電源に電気的に接続させるために、該電極の一部は、前記カーボンナノチューブ複合構造体の外部に露出し、或いは、二つのリード線により、それぞれ前記二つの電極を、前記カーボンナノチューブ複合構造体の外部に引き出す。   When the base material of the heating element is added only to the micropores of the carbon nanotube structure, some of the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure are exposed on the surface of the carbon nanotube composite structure. It can be installed on the surface of the heating element and electrically connected to the carbon nanotube structure. When the substrate material of the heating element is coated on the carbon nanotube structure, the electrode is installed in the carbon nanotube composite structure to electrically connect the electrode and the carbon nanotube structure. And directly connected to the carbon nanotube structure. In order to electrically connect the electrode to an external power source, a part of the electrode is exposed to the outside of the carbon nanotube composite structure, or the two electrodes are respectively connected to the carbon by two lead wires. Pull out to the outside of the nanotube composite structure.

前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの配列方向が同じである場合、前記カーボンナノチューブは一つの電極から、もう一つの電極へ延伸するように配列されている。例えば、前記カーボンナノチューブ構造体が、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記二つの電極を、それぞれ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の長軸方向に垂直して配置させる。   When the arrangement direction of the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure is the same, the carbon nanotubes are arranged so as to extend from one electrode to the other electrode. For example, when the carbon nanotube structure includes a drone-structured carbon nanotube film, the two electrodes are arranged perpendicular to the major axis direction of the carbon nanotube in the carbon nanotube film.

前記電極は、導電フィルム、金属シート又は金属リード線である。前記導電フィルムの材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ(ITO)フィルム、酸化アンチモンスズ(ATO)、銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブ構造体などである。前記金属は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、ネオジム、パラジウム又はセシウムなどである。前記合金は、前記金属の合金である。前記電極がカーボンナノチューブ構造体からなる場合、該カーボンナノチューブ構造体は、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム、超長構造カーボンナノチューブフィルム、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体、ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体を含む。該カーボンナノチューブフィルム又はカーボンナノチューブ線状構造体は、金属性を有するカーボンナノチューブを含むことが必要である。この場合、該カーボンナノチューブ構造体が自体の接着性又は導電接着剤によって、前記反射層又は前記線状支持体202の表面に固定する。前記金属シート又は金属リード線の材料は、銅又はアルミニウムなどである。前記電極が金属シートである場合、該金属シートを、導電接着剤で前記加熱素子の表面に固定することができる。   The electrode is a conductive film, a metal sheet, or a metal lead wire. The material of the conductive film is a metal, an alloy, an indium tin oxide (ITO) film, an antimony tin oxide (ATO), a silver paste, a conductive polymer, or a carbon nanotube structure. The metal is aluminum, copper, tungsten, molybdenum, gold, titanium, neodymium, palladium, cesium, or the like. The alloy is an alloy of the metal. When the electrode comprises a carbon nanotube structure, the carbon nanotube structure includes a drone structure carbon nanotube film, an ultralong structure carbon nanotube film, a non-twisted carbon nanotube linear structure, and a twisted carbon nanotube linear structure. Including the body. The carbon nanotube film or the carbon nanotube linear structure needs to contain carbon nanotubes having metallic properties. In this case, the carbon nanotube structure is fixed to the surface of the reflective layer or the linear support 202 by its own adhesiveness or conductive adhesive. The material of the metal sheet or the metal lead wire is copper or aluminum. When the electrode is a metal sheet, the metal sheet can be fixed to the surface of the heating element with a conductive adhesive.

前記二つの電極が前記カーボンナノチューブ構造体である場合、該カーボンナノチューブ構造体が接着性を有するので、前記二つの電極は、直接前記反射層の表面を被覆し、又は巻き付くことができる。或いは、前記二つの電極は、導電接着剤で前記反射層の表面に接着させてもよい。該二つの電極を前記加熱素子に電気的に接続させると同時に、該加熱素子の表面によく固定させる。   When the two electrodes are the carbon nanotube structure, the carbon nanotube structure has adhesiveness, so that the two electrodes can directly cover or wrap the surface of the reflective layer. Alternatively, the two electrodes may be bonded to the surface of the reflective layer with a conductive adhesive. The two electrodes are electrically connected to the heating element and at the same time are well fixed to the surface of the heating element.

前記保護層の材料は、例えば、プラスチック、ゴム及び樹脂などの絶縁材料である。前記保護層の厚さは、0.5ミリメートル〜2ミリメートルであることが好ましい。前記保護層を前記加熱素子の、前記反射層と対向する表面と反対する表面に被覆させることにより、前記線熱源を絶縁状態で使用でき、ほこりが前記加熱素子に付着することを防止できる。勿論、前記保護層を設置しなくてもよい。   The material of the protective layer is, for example, an insulating material such as plastic, rubber and resin. The thickness of the protective layer is preferably 0.5 millimeters to 2 millimeters. By covering the surface of the heating element opposite to the surface facing the reflective layer, the linear heat source can be used in an insulated state, and dust can be prevented from adhering to the heating element. Of course, the protective layer may not be provided.

前記線熱源の二つの電極をそれぞれ電源(図示せず)に電気的に接続させ、前記二つの電極により前記加熱素子に電圧を印加した場合、該線熱源における加熱素子のカーボンナノチューブ複合構造体は、所定の波長を有する電磁波を放出することができる。加熱対象が、前記線熱源に直接接触し、又は、前記線熱源と所定の距離を置いて設置されてもよい。前記カーボンナノチューブ構造体から放出された電磁波が生じた熱により、前記加熱対象を加熱することができる。前記加熱素子の寸法及び該加熱素子に印加された電圧を制御することにより、前記加熱素子から放出される熱を制御することができる。前記電圧が一定である場合、前記加熱素子の厚さを変化させることにより、前記加熱素子から放出された電磁波の波長を調整することができる。即ち、前記加熱素子が厚くなるほど、前記加熱素子から放出された電磁波の波長は短くなる。前記加熱素子の厚さが一定である場合、前記加熱素子に印加された電圧が大きくなるほど、前記加熱素子から放出された電磁波の波長は短くなる。従って、前記線熱源は簡単に制御することができる。   When the two electrodes of the linear heat source are electrically connected to a power source (not shown), respectively, and a voltage is applied to the heating element by the two electrodes, the carbon nanotube composite structure of the heating element in the linear heat source is Electromagnetic waves having a predetermined wavelength can be emitted. The heating target may be placed in direct contact with the linear heat source or at a predetermined distance from the linear heat source. The object to be heated can be heated by heat generated by electromagnetic waves emitted from the carbon nanotube structure. By controlling the dimensions of the heating element and the voltage applied to the heating element, the heat released from the heating element can be controlled. When the voltage is constant, the wavelength of the electromagnetic wave emitted from the heating element can be adjusted by changing the thickness of the heating element. That is, the thicker the heating element, the shorter the wavelength of the electromagnetic wave emitted from the heating element. When the thickness of the heating element is constant, the wavelength of the electromagnetic wave emitted from the heating element becomes shorter as the voltage applied to the heating element increases. Therefore, the linear heat source can be easily controlled.

前記線熱源が応用された場合、前記基体材料の耐熱程度に応じて、前記二つの電極に印加された電圧を制御し、前記カーボンナノチューブ複合構造体の放熱温度を前記基体材料の耐熱温度範囲に制限させることができる。例えば、前記基体材料が高分子ポリマーである場合、前記加熱素子に10V以下の電圧を印加しなければならない。この時、該線熱源の温度が120℃以下になる。前記基体材料がセラミックスである場合、前記加熱素子に10V〜30Vの電圧を印加しなければならない。この時、該線熱源の温度が120℃〜500℃である。前記加熱素子は、熱輻射が安定し、熱放出の効率が高く、放出する熱量が大きいという優れた点がある。   When the linear heat source is applied, the voltage applied to the two electrodes is controlled according to the degree of heat resistance of the base material, and the heat radiation temperature of the carbon nanotube composite structure is set within the heat resistant temperature range of the base material. Can be restricted. For example, when the base material is a polymer, a voltage of 10 V or less must be applied to the heating element. At this time, the temperature of the linear heat source becomes 120 ° C. or lower. When the base material is ceramic, a voltage of 10V to 30V must be applied to the heating element. At this time, the temperature of the linear heat source is 120 ° C to 500 ° C. The heating element is excellent in that heat radiation is stable, heat release efficiency is high, and a large amount of heat is released.

前記線熱源のカーボンナノチューブ複合構造体における基体材料は、柔軟性のポリマーであり、前記線状支持体202も柔軟性の材料で製造された場合、該線熱源は、柔軟性の線熱源である。前記線熱源が使用される時、加熱対象を前記線熱源に直接接触してもよく、又は加熱対象を前記線熱源と所定の距離を置いて設置してもよい。   The substrate material in the carbon nanotube composite structure of the linear heat source is a flexible polymer, and when the linear support 202 is also made of a flexible material, the linear heat source is a flexible linear heat source. . When the linear heat source is used, the heating target may be in direct contact with the linear heat source, or the heating target may be installed at a predetermined distance from the linear heat source.

図14を参照すると、前記線熱源の製造方法について説明する。   Referring to FIG. 14, a method for manufacturing the linear heat source will be described.

第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体及び線状の支持体を提供する。   In the first step, a carbon nanotube structure and a linear support are provided.

前記カーボンナノチューブ構造体の構造及びその製造方法については、上述の内容を参照する。   For the structure of the carbon nanotube structure and the manufacturing method thereof, refer to the above description.

前記線状の支持体は、一次元の構造であり、前記加熱素子を支持することに用いられる。該線状の支持体の材料は、例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、石英などの硬性材料であってもよく、プラスチック及び柔らかい繊維などの柔らかい材料であってもよい。前記線状の支持体が柔らかい材料からなる場合、前記線熱源は、任意の形状に湾曲することができる。前記線状の支持体は絶縁材料からなるとが好ましい。   The linear support has a one-dimensional structure and is used to support the heating element. The material of the linear support may be, for example, a hard material such as ceramics, glass, resin, or quartz, or may be a soft material such as plastic or soft fiber. When the linear support is made of a soft material, the linear heat source can be bent into an arbitrary shape. The linear support is preferably made of an insulating material.

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に設置する。   In the second step, the carbon nanotube structure is placed on the surface of the linear support.

前記カーボンナノチューブ構造体が接着性を有するので、該カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に直接に被覆し、又は巻き付いてもよく、前記カーボンナノチューブ構造体が自体の接着性を利用して、前記線状の支持体の表面に固定される。或いは、シリカゲルなどの接着剤を利用して、前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に固定する。   Since the carbon nanotube structure has adhesiveness, the carbon nanotube structure may be directly coated on or wound on the surface of the linear support, and the carbon nanotube structure utilizes its own adhesiveness. And it fixes to the surface of the said linear support body. Alternatively, the carbon nanotube structure is fixed to the surface of the linear support using an adhesive such as silica gel.

前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に設置する前に、塗布又はコーティングなどの方法で該線状の支持体の表面に反射層210を形成する。該反射層の材料は、例えば、金属酸化物、金属塩及びセラミックスなどの絶縁材料である。本実施例において、前記反射層は、酸化アルミニウム膜であり、その厚さが100マイクロメートルである。前記反射層は、前記カーボンナノチューブ構造体から放出された熱を反射し、熱を外界の空間に放出させる。   Before installing the carbon nanotube structure on the surface of the linear support, a reflective layer 210 is formed on the surface of the linear support by a method such as coating or coating. The material of the reflective layer is an insulating material such as metal oxide, metal salt, and ceramics. In this embodiment, the reflective layer is an aluminum oxide film and has a thickness of 100 micrometers. The reflective layer reflects heat released from the carbon nanotube structure and releases the heat to an external space.

勿論、前記反射層を設置せず、前記加熱素子を前記線状の支持体の表面に直接設置することもできる。   Of course, the heating element can be directly installed on the surface of the linear support without providing the reflective layer.

第三ステップでは、二つの電極を、間隔を置いて設置し、該二つの電極にカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。   In the third step, two electrodes are placed at an interval, and the two electrodes are electrically connected to the carbon nanotube structure.

前記二つの電極は、導電材料からなり、前記カーボンナノチューブ構造体の同じ表面、又はそれぞれ前記カーボンナノチューブ構造体の対向する両表面に設置される。前記二つの電極は、前記カーボンナノチューブ構造体の接着性又は導電接着剤を利用して、前記加熱素子の表面に設置することができる。前記導電接着剤は、前記二つの電極と前記カーボンナノチューブ構造体とが電気的に接続するのと同時に、前記二つの電極を前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定することができる。前記二つの電極によって、前記加熱素子に電圧を印加することができる。前記加熱素子が加熱される際に、短路を防止するように、所定の抵抗を接続するために、前記二つの電極は、所定の距離を置いて設置しなければならない。   The two electrodes are made of a conductive material, and are disposed on the same surface of the carbon nanotube structure or both opposing surfaces of the carbon nanotube structure. The two electrodes may be installed on the surface of the heating element using the adhesive property of the carbon nanotube structure or a conductive adhesive. The conductive adhesive can well fix the two electrodes to the surface of the carbon nanotube structure simultaneously with the electrical connection between the two electrodes and the carbon nanotube structure. A voltage can be applied to the heating element by the two electrodes. In order to connect a predetermined resistance so as to prevent a short circuit when the heating element is heated, the two electrodes must be installed at a predetermined distance.

前記電極は、導電フィルム、金属シート又は金属リード線である。前記導電フィルムの材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ(ITO)フィルム、酸化アンチモンスズ(ATO)、銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブ構造体などである。前記導電フィルムは、物理気相堆積法、化学気相堆積法又は他の方法で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に形成する。前記金属シート又は金属リード線の材料は、銅又はアルミニウムなどである。該金属シート又は金属リード線は、導電接着剤で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に固定することができる。   The electrode is a conductive film, a metal sheet, or a metal lead wire. The material of the conductive film is a metal, an alloy, an indium tin oxide (ITO) film, an antimony tin oxide (ATO), a silver paste, a conductive polymer, or a carbon nanotube structure. The conductive film is formed on the surface of the carbon nanotube structure by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or other methods. The material of the metal sheet or the metal lead wire is copper or aluminum. The metal sheet or metal lead wire can be fixed to the surface of the carbon nanotube structure with a conductive adhesive.

前記電極は、金属性のカーボンナノチューブ構造体であってもよい。該カーボンナノチューブ構造体は、図3、図11、図12又は図13の示すような構造である。   The electrode may be a metallic carbon nanotube structure. The carbon nanotube structure has a structure as shown in FIG. 3, FIG. 11, FIG. 12, or FIG.

勿論、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に平行して間隔を置いて設置される二つの電極を形成し、該電極が前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続する。次に、前記電極が形成されたカーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に設置する。電極を形成した後、該電極から外部電源に引き出す二つの金属リード線を形成することができる。   Of course, two electrodes are formed in parallel with the surface of the carbon nanotube structure, and the electrodes are electrically connected to the carbon nanotube structure. Next, the carbon nanotube structure on which the electrode is formed is placed on the surface of the linear support. After forming the electrodes, two metal leads can be formed that are drawn from the electrodes to an external power source.

第四ステップでは、基体材料の予製体を提供し、該基体材料の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合し、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。   In the fourth step, a preform of the base material is provided, and the preform of the base material and the carbon nanotube structure are combined to form a carbon nanotube composite structure.

前記基体材料の予製体は、基体材料からなる溶液、該基体材料を製造する前駆反応物である。該基体材料の予製体は、所定の温度で液体又は気体である。前記基体材料と前記カーボンナノチューブ構造体とが複合する方法は、塗布、堆積、印刷及び浸漬などの一種である。   The preform of the base material is a solution made of the base material and a precursor reaction product for manufacturing the base material. The preform of the substrate material is liquid or gas at a predetermined temperature. The method in which the base material and the carbon nanotube structure are combined is one kind of coating, deposition, printing, and dipping.

前記基体の材料は、高分子材料及び非金属材料などの一種又は数種である。具体的には、前記高分子材料が熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーの一種又は数種であるので、前記基体材料の予製体は、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーに形成するポリマー単体の溶液である。或いは、前記熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーが揮発性の有機溶剤に溶解し、形成された混合溶液である。前記非金属材料が、ガラス、セラミックス又は半導体材料などであるので、前記基体材料の予製体は、非金属材料粒子で製造されたペースト、非金属材料を製造する反応気体、気体状態の非金属材料である。具体的には、真空蒸着、スパッター、化学気相堆積法、物理気相堆積法などの方法で気体の基体材料の予製体を形成し、該基体材料の予製体を前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に堆積させる。また、多くの非金属材料粒子を溶剤に分散し、ペーストを形成し、前記基体の材料の予製体とする。   The base material may be one or several types such as a polymer material and a non-metallic material. Specifically, since the polymer material is one or several of a thermoplastic polymer and a thermosetting polymer, the preform of the base material is a single polymer to be formed into the thermoplastic polymer and the thermosetting polymer. It is a solution. Alternatively, it is a mixed solution formed by dissolving the thermoplastic polymer or thermosetting polymer in a volatile organic solvent. Since the non-metallic material is glass, ceramics, semiconductor material, or the like, the preform of the base material is a paste made of non-metallic material particles, a reaction gas for producing the non-metallic material, or a non-metallic metal. Material. Specifically, a preform of a gaseous base material is formed by a method such as vacuum evaporation, sputtering, chemical vapor deposition, or physical vapor deposition, and the preform of the base material is formed as the carbon nanotube structure. Deposited on the surface of the carbon nanotubes. Also, a large number of non-metallic material particles are dispersed in a solvent to form a paste, which is used as a preform for the base material.

前記基体の材料の予製体が液体である場合、該液体の基体の材料の予製体が前記カーボンナノチューブ構造体に浸漬し、該基体の材料の予製体を固化することによって、前記基体の材料を前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸透し、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。前記基体の材料の予製体がペーストである場合、塗布、吹き付け塗装などの方法によって、前記カーボンナノチューブ構造体と複合構造を形成する。   When the preform of the substrate material is a liquid, the preform of the liquid substrate material is immersed in the carbon nanotube structure, and the preform of the substrate material is solidified. This material is infiltrated into the micropores of the carbon nanotube structure to form a carbon nanotube composite structure. When the preform of the base material is a paste, a composite structure is formed with the carbon nanotube structure by a method such as coating or spray coating.

前記第三ステップにおいて、電極を形成するステップを、前記第四ステップにおける前記カーボンナノチューブ複合構造体を形成した後に、行なってもよい。前記基体材料が前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中だけに添加する場合、即ち、前記カーボンナノチューブの一部が前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面に露出する場合、前記第三ステップと同じ方法で前記二つの電極に前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させることができる。前記基体材料が前記カーボンナノチューブ構造体の表面を被覆する場合、前記カーボンナノチューブに前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面に露出させるように、切断する方法で前記カーボンナノチューブ複合構造体を切る。その後、前記第三ステップと同じ方法で前記二つの電極に前記露出したカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させることができる。   In the third step, the step of forming an electrode may be performed after the carbon nanotube composite structure in the fourth step is formed. When the base material is added only in the micropores of the carbon nanotube structure, that is, when a part of the carbon nanotube is exposed on the surface of the carbon nanotube composite structure, the same method as the third step is used. The two electrodes can be electrically connected to the carbon nanotube structure. When the base material covers the surface of the carbon nanotube structure, the carbon nanotube composite structure is cut by a cutting method so that the carbon nanotube is exposed on the surface of the carbon nanotube composite structure. Thereafter, the exposed carbon nanotube structure can be electrically connected to the two electrodes in the same manner as in the third step.

前記保護層の材料は、例えば、プラスチック、ゴム及び樹脂などの絶縁材料である。前記保護層の厚さが制限されず、実際の応用に応じて選択することができる。前記保護層は、接着剤又は機械固定の方法で前記加熱素子の表面に固定する。また、前記保護層の材料が熱可塑性ポリマーである場合、該熱可塑性ポリマーを高温で前記加熱素子の表面に塗布又は被覆し、低温で固化し、前記保護層を形成するようになる。前記保護層の材料が例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)などの柔軟性のポリマーである場合、熱プレスの方法で前記保護層と前記加熱素子とを結合させる。   The material of the protective layer is, for example, an insulating material such as plastic, rubber and resin. The thickness of the protective layer is not limited and can be selected according to actual application. The protective layer is fixed to the surface of the heating element by an adhesive or a mechanical fixing method. When the material of the protective layer is a thermoplastic polymer, the thermoplastic polymer is applied or coated on the surface of the heating element at a high temperature and solidified at a low temperature to form the protective layer. When the material of the protective layer is, for example, a flexible polymer such as polyethylene terephthalate (PET), the protective layer and the heating element are bonded by a hot press method.

(実施例1)
図15〜図17を参照すると、本発明実施例1は、線熱源20を提供する。該線熱源20は、線状の支持体202と、反射層210と、加熱素子204と、保護層208と、二つの電極206とを含む。
Example 1
Referring to FIGS. 15 to 17, the first embodiment of the present invention provides a linear heat source 20. The linear heat source 20 includes a linear support 202, a reflective layer 210, a heating element 204, a protective layer 208, and two electrodes 206.

前記反射層210は、前記線状の支持体202の一つ表面に設置される。前記加熱素子204は、前記反射層210の、前記支持体202と対向する表面と反対する表面に設置される。前記二つの電極206は、間隔を置いて前記加熱素子204の表面に設置され、それぞれ、前記加熱素子204に電気的に接続される。前記保護層208は、前記加熱素子204の、前記反射層201と対向する表面と反対する表面に設置される。前記線熱源20の直径が1.1ミリメートル〜1.1センチメートルであることが好ましい。前記二つの電極206は、電源に電気的に接続することに用いられる。   The reflective layer 210 is installed on one surface of the linear support 202. The heating element 204 is installed on the surface of the reflective layer 210 opposite to the surface facing the support 202. The two electrodes 206 are disposed on the surface of the heating element 204 at an interval, and are electrically connected to the heating element 204, respectively. The protective layer 208 is disposed on the surface of the heating element 204 opposite to the surface facing the reflective layer 201. The diameter of the linear heat source 20 is preferably 1.1 millimeters to 1.1 centimeters. The two electrodes 206 are used for electrical connection to a power source.

前記線状の支持体202は、前記線状の支持体202は、セラミックスの円柱体であり、その直径が1ミリメートルである。   The linear support 202 is a ceramic cylindrical body having a diameter of 1 millimeter.

前記反射層210は、酸化アルミニウム膜であり、その厚さが100マイクロメートルである。前記反射層210は、スパッターの方法で前記線状の支持体202の表面に形成される。   The reflective layer 210 is an aluminum oxide film and has a thickness of 100 micrometers. The reflective layer 210 is formed on the surface of the linear support 202 by a sputtering method.

前記加熱素子204におけるカーボンナノチューブ構造体、積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムであり、基体材料は、エポキシ樹脂である。前記エポキシ樹脂は、前記カーボンナノチューブ構造体の複数の微孔の中に浸透する。前記加熱素子204において、隣接する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の配列方向が垂直する。一部のカーボンナノチューブは、前記第一電極12から前記第二電極14へ延伸する方向に沿って配列される。前記加熱素子204は、面積が9平方センチメートルであり、長さが3センチメートルであり、幅が3センチメートルである。前記加熱素子204は、前記反射層210及び前記二つの電極206を被覆し、該二つの電極206に電気的に接続される。該二つの電極206は、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなる。該二つのカーボンナノチューブフィルムはそれぞれ、前記線状支持体202の長手方向に沿う両端に設置し、前記加熱素子204の内表面に巻き付け、導電接着剤で前記加熱素子204と電気的に接続する。該導電接着剤が銀ペーストであることが好ましい。本実施例における加熱素子204はカーボンナノチューブ構造体からなるので、前記電極206と前記加熱素子204との間が小さいオーミック接触抵抗を有し、前記線熱源20が電気エネルギーを利用する比例を高めることができる。   The carbon nanotube structure in the heating element 204 is a laminated hundred-walled drone structure carbon nanotube film, and the base material is an epoxy resin. The epoxy resin penetrates into the plurality of micropores of the carbon nanotube structure. In the heating element 204, the arrangement direction of the carbon nanotubes in the adjacent carbon nanotube film is vertical. Some of the carbon nanotubes are arranged along a direction extending from the first electrode 12 to the second electrode 14. The heating element 204 has an area of 9 square centimeters, a length of 3 centimeters, and a width of 3 centimeters. The heating element 204 covers the reflective layer 210 and the two electrodes 206 and is electrically connected to the two electrodes 206. The two electrodes 206 are made of a drone structure carbon nanotube film. The two carbon nanotube films are respectively installed at both ends along the longitudinal direction of the linear support 202, wound around the inner surface of the heating element 204, and electrically connected to the heating element 204 with a conductive adhesive. The conductive adhesive is preferably a silver paste. Since the heating element 204 in the present embodiment is made of a carbon nanotube structure, the electrode 206 and the heating element 204 have a small ohmic contact resistance, and the linear heat source 20 increases the proportion of utilization of electric energy. Can do.

前記保護層208はゴムからなり、その厚さが0.5ミリメートルである。   The protective layer 208 is made of rubber and has a thickness of 0.5 millimeter.

図18は、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む前記カーボンナノチューブ複合構造体におけるカーボンナノチューブの長軸方向に垂直な方向沿って、前記カーボンナノチューブ複合構造体を切断し、形成された断面の写真である。図18を参照すると、前記カーボンナノチューブとエポキシ樹脂とが複合した後、前記カーボンナノチューブが前記エポキシ樹脂において、基本的に同じ方向に沿って配列する状態を保持することができることが分かる。   FIG. 18 is a photograph of a cross section formed by cutting the carbon nanotube composite structure along a direction perpendicular to the long axis direction of the carbon nanotube in the carbon nanotube composite structure including the drone structure carbon nanotube film. Referring to FIG. 18, it can be seen that after the carbon nanotube and the epoxy resin are combined, the carbon nanotube can be kept in the epoxy resin in a state of being basically aligned in the same direction.

図15〜図17を参照して、前記線熱源20の製造方法について説明する。   With reference to FIGS. 15-17, the manufacturing method of the said linear heat source 20 is demonstrated.

第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体及び線状の支持体202を提供する。   In the first step, a carbon nanotube structure and a linear support 202 are provided.

前記カーボンナノチューブ構造体の構造及びその製造方法については、上述の内容を参照する。   For the structure of the carbon nanotube structure and the manufacturing method thereof, refer to the above description.

前記線状の支持体202は、前記加熱素子204を支持することに用いられる。該線状の支持体202セラミックスの円柱体であり、その直径が1センチメートルである。   The linear support 202 is used to support the heating element 204. The linear support 202 is a ceramic cylindrical body having a diameter of 1 centimeter.

第二ステップでは、前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体202の表面に設置する。   In the second step, the carbon nanotube structure is placed on the surface of the linear support 202.

前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された百枚の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。隣接するカーボンナノチューブフィルムは分子間力で緊密に接続される。   The carbon nanotube structure includes one hundred of the drone structure carbon nanotube films stacked. Adjacent carbon nanotube films are closely connected by intermolecular forces.

前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体202の表面に設置する前に、塗布又はコーティングなどの方法で該線状の支持体202の表面に反射層210を形成する。該反射層210の材料は、酸化アルミニウム膜であり、その厚さが100マイクロメートルである。前記反射層210は、前記カーボンナノチューブ構造体から放出された熱を反射し、熱を外界の空間に放出させる。その後、シリカゲルなどの接着剤を利用して、前記カーボンナノチューブ構造体を、前記反射層210の前記線状の支持体202と対向する表面とは反対側の表面に固定する。   Before the carbon nanotube structure is placed on the surface of the linear support 202, a reflective layer 210 is formed on the surface of the linear support 202 by a method such as coating or coating. The material of the reflective layer 210 is an aluminum oxide film, and the thickness thereof is 100 micrometers. The reflective layer 210 reflects heat released from the carbon nanotube structure and releases the heat to an external space. Thereafter, the carbon nanotube structure is fixed to the surface of the reflective layer 210 opposite to the surface facing the linear support 202 using an adhesive such as silica gel.

勿論、前記反射層210を設置せず、前記加熱素子204を前記線状の支持体202の表面に直接設置することもできる。   Of course, the heating element 204 may be directly installed on the surface of the linear support 202 without providing the reflective layer 210.

第三ステップでは、二つの電極206を、間隔を置いて設置し、該二つの電極206にカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。   In the third step, the two electrodes 206 are placed at an interval, and the two electrodes 206 are electrically connected to the carbon nanotube structure.

本実施例において、スパッターの方法で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に電極206とする二つのパラジウムフィルムを堆積した後、該二つのパラジウムフィルムをそれぞれ、金属リード線に電気的に接続する。   In this embodiment, after depositing two palladium films serving as the electrodes 206 on the surface of the carbon nanotube structure by a sputtering method, the two palladium films are electrically connected to metal lead wires, respectively.

勿論、本実施例において、まず、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に平行して間隔を置いて設置される二つの電極206を形成し、該電極206が前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続する。次に、前記電極206が形成されたカーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体202の表面に設置する。電極206を形成した後、該電極206から外部電源に引き出す二つの金属リード線を形成することができる。   Of course, in this embodiment, first, two electrodes 206 are formed to be spaced apart from each other in parallel with the surface of the carbon nanotube structure, and the electrodes 206 are electrically connected to the carbon nanotube structure. . Next, the carbon nanotube structure on which the electrode 206 is formed is placed on the surface of the linear support 202. After forming the electrode 206, two metal lead wires can be formed that are drawn from the electrode 206 to an external power source.

第四ステップでは、基体材料の予製体を提供し、該基体材料の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合し、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。   In the fourth step, a preform of the base material is provided, and the preform of the base material and the carbon nanotube structure are combined to form a carbon nanotube composite structure.

本実施例において、グルーを注射する方法で、高分子材料とカーボンナノチューブ構造体とを複合し、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。図19を参照すると、該方法は、下記の工程を含む。   In this embodiment, a polymer material and a carbon nanotube structure are combined by a method of injecting glue to form a carbon nanotube composite structure. Referring to FIG. 19, the method includes the following steps.

第一サブステップでは、液体の熱硬化性の高分子材料を提供する。該液体の熱硬化性の高分子材料の粘度が5パスカル・秒以下であり、室温で前記粘度が30分時間以上を保持することができる。前記熱硬化性の高分子材料は、高分子材料及び、固化剤、改質剤、填料又は稀釈剤などの添加物を含む。   In the first sub-step, a liquid thermosetting polymeric material is provided. The viscosity of the liquid thermosetting polymer material is 5 Pascal · second or less, and the viscosity can be maintained for 30 minutes or more at room temperature. The thermosetting polymer material includes a polymer material and additives such as a solidifying agent, a modifier, a filler, or a diluent.

前記高分子材料が前記熱硬化性の高分子材料における質量パーセンテージの含有量は、70%〜95%である。前記添加物が前記熱硬化性の高分子材料における質量パーセンテージの含有量は、5%〜30%である。前記高分子材料は、フェノール樹脂(Phenolic resin)、エポキシ樹脂(Epoxy resin)、ビスマレイミド樹脂(Bismaleimide)ポリベンゾオキサジン樹脂(Polybenzoxazines resin)樹脂、シアネート エステル樹脂(Cyanate seter resin)、ポリイミド樹脂、(Polyimide resin)、ポリウレタン(Polyurethane)、ポリメタクリル酸メチル樹脂 (PMMA) などの一種又は数種である。   The mass percentage content of the polymer material in the thermosetting polymer material is 70% to 95%. The content by mass of the additive in the thermosetting polymer material is 5% to 30%. Examples of the polymer material include phenol resin, epoxy resin, bismaleimide resin, polybenzoxazine resin, cyanate ester resin, dei lyi, and polyimide resin. resin), polyurethane (Polyurethane), polymethyl methacrylate resin (PMMA) and the like.

前記固化剤は、前記熱硬化性の高分子材料の固化を加速することに用いられ、脂肪族アミン(Aliphatic amine)、脂環式アミン(Alicyclic amine)、芳香族アミン(Aromatic amine)、ポリアミド(Polyamide)、酸無水物(Acid anhydride)、第三級アミン(Tertiary amines)、樹脂などの一種又は数種である。   The solidifying agent is used for accelerating solidification of the thermosetting polymer material, and includes an aliphatic amine, an alicyclic amine, an aromatic amine, a polyamide ( One kind or several kinds such as polyamide, acid anhydride, tertiary amine, and resin.

前記改質剤は、前記熱硬化性の高分子材料の柔軟性、抗せん断性、抗折性、絶縁性などを高めることができる。前記改質剤は、多硫化ゴム(Polysulfide rubber)、ポリアミド樹脂(Polyamide resin)などの一種又は数種である。   The modifying agent can enhance the flexibility, shear resistance, bending resistance, insulation, and the like of the thermosetting polymer material. The modifier is one or several types such as polysulfide rubber and polyamide resin.

前記添加物は、前記熱硬化性の高分子材料が固化された時の放熱条件を改善することに用いられ、該熱硬化性の高分子材料の用量を減少し、コストを減少することもできる。前記添加物は、石綿繊維、ガラス繊維、石英の粉末、酸化アルミニウム、シリカゲルの粉などの一種又は数種である。   The additive is used to improve heat dissipation conditions when the thermosetting polymer material is solidified, and can reduce the dose of the thermosetting polymer material and reduce the cost. . The additive is one or several kinds of asbestos fiber, glass fiber, quartz powder, aluminum oxide, silica gel powder and the like.

前記稀釈剤は、ジグリシジルエーテル(Diglycidyl ether)、ポリグリシジルエーテル(Polyglycidyl ether)、アリルフェノール(Allylphenol)などの一種又は数種である。   The diluent is one or several kinds such as diglycidyl ether, polyglycidyl ether, and allylphenol.

本実施例は、エポキシ樹脂で液体の熱硬化性の高分子材料を製造することが好ましい。具体的には、下記のステップを含む。   In this embodiment, it is preferable to produce a thermosetting polymer material that is liquid with an epoxy resin. Specifically, the following steps are included.

まず、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂及びグリシド酸エステル型エポキシ樹脂の混合物を容器に置き、該混合物を30℃〜60℃に加熱し、且つ該混合物を均一的に混合させるように、該混合物を10分間に撹拌する。   First, a mixture of glycidyl ether type epoxy resin and glycidic acid ester type epoxy resin is placed in a container, the mixture is heated to 30 ° C. to 60 ° C., and the mixture is mixed for 10 minutes so that the mixture is uniformly mixed. To stir.

次に、脂肪族アミン及びジグリシジルエーテルを前記混合物に添加し、化学反応を行なって、反応産物を形成する。   Next, an aliphatic amine and diglycidyl ether are added to the mixture and a chemical reaction is performed to form a reaction product.

最後に、前記反応産物を30℃〜60℃に加熱し、エポキシ樹脂を含む液体の熱硬化性の高分子材料を形成する。   Finally, the reaction product is heated to 30 ° C. to 60 ° C. to form a liquid thermosetting polymer material containing an epoxy resin.

第二サブステップでは、前記液体の熱硬化性の高分子材料で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する。   In the second sub-step, the carbon nanotube structure is immersed in the liquid thermosetting polymer material.

前記液体の熱硬化性の高分子材料で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する方法は、下記のステップを含む。   The method of immersing the carbon nanotube structure with the liquid thermosetting polymer material includes the following steps.

まず、前記カーボンナノチューブ構造体が設置された線状支持体202を金型の中に置く。   First, the linear support body 202 on which the carbon nanotube structure is installed is placed in a mold.

次に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬するために、前記液体熱硬化性の高分子材料を前記金型の中に注射する。前記液体の熱硬化性の高分子材料が前記カーボンナノチューブ構造体を十分に浸漬するために、該カーボンナノチューブ構造体を浸漬する時間は、10分間以上である。   Next, in order to immerse the carbon nanotube structure, the liquid thermosetting polymer material is injected into the mold. In order for the liquid thermosetting polymer material to sufficiently immerse the carbon nanotube structure, the time for immersing the carbon nanotube structure is 10 minutes or more.

本実施例において、積層された百枚のカーボンナノチューブフィルムをセラミックスの線状支持体202の表面に被覆した後、該線状支持体202を金型の中に置く。液体のエポキシ樹脂を前記金型の中に注射し、前記カーボンナノチューブ構造体を20分間以上浸漬する。   In this example, after covering the surface of the ceramic linear support 202 with the laminated carbon nanotube film of 100 sheets, the linear support 202 is placed in a mold. Liquid epoxy resin is injected into the mold, and the carbon nanotube structure is immersed for 20 minutes or more.

前記液体の熱硬化性の高分子材料が前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する方法は、前記注射する方法に限らず、該液体の熱硬化性の高分子材料が毛細管現象により、前記カーボンナノチューブ構造体に吸入され、該カーボンナノチューブ構造体を浸漬させ、或いは、前記カーボンナノチューブ構造体を前記液体の熱硬化性の高分子材料の中に浸漬することができる。   The method in which the liquid thermosetting polymer material immerses the carbon nanotube structure is not limited to the injection method, and the liquid thermosetting polymer material may cause the carbon nanotube structure by capillary action. The carbon nanotube structure can be immersed in the liquid, or the carbon nanotube structure can be immersed in the liquid thermosetting polymer material.

第三サブステップでは、前記液体の熱硬化性の高分子材料を固化させ、カーボンナノチューブ高分子材料複合構造体を形成する。   In the third sub-step, the liquid thermosetting polymer material is solidified to form a carbon nanotube polymer material composite structure.

本実施例において、エポキシ樹脂を含む熱硬化性の高分子材料を固化させる方法は、下記の工程を含む。   In this embodiment, the method for solidifying a thermosetting polymer material containing an epoxy resin includes the following steps.

まず、加熱装置により、前記金型を50℃〜70℃に加熱して、該温度の下で、前記エポキシ樹脂を含む熱硬化性の高分子材料が液体である。前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記温度を1時間〜3時間保持し、前記熱硬化性の高分子材料に熱を吸収し続けさせる。   First, the mold is heated to 50 ° C. to 70 ° C. by a heating device, and at this temperature, the thermosetting polymer material containing the epoxy resin is liquid. The temperature is maintained for 1 to 3 hours so as to increase the degree to which the thermosetting polymer material is solidified, and the thermosetting polymer material continues to absorb heat.

次に、前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記金型を80℃〜100℃に加熱し続けて、該温度の下で1時間〜3時間保持する。   Next, the mold is continuously heated to 80 ° C. to 100 ° C. so as to increase the degree to which the thermosetting polymer material is solidified, and held at the temperature for 1 to 3 hours.

その後で、前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記金型を110℃〜150℃に加熱し続けて、該温度の下で2時間〜20時間保持する。   Thereafter, the mold is continuously heated to 110 ° C. to 150 ° C. and held at the temperature for 2 hours to 20 hours so as to increase the degree of solidification of the thermosetting polymer material.

最後、加熱することを止めて、前記金型が室温に下げた後で、離型してカーボンナノチューブ高分子材料複合構造体を形成する。   Finally, heating is stopped and the mold is lowered to room temperature, and then released to form a carbon nanotube polymer material composite structure.

前記加熱方法において、前記金型を直接に110℃〜150℃に加熱することにより、前記熱硬化性の高分子材料を固化することもできる。   In the heating method, the thermosetting polymer material can be solidified by directly heating the mold to 110 to 150 ° C.

第五ステップでは、前記加熱素子204の表面に保護層208を形成し、該加熱素子204を被覆するようになる。   In the fifth step, a protective layer 208 is formed on the surface of the heating element 204 to cover the heating element 204.

前記保護層208の材料は、ゴムを採用し、ゴムの厚さが0.5ミリメートルである。前記保護層208は、接着剤又は機械固定の方法で前記加熱素子204の表面に固定する。   The protective layer 208 is made of rubber and has a rubber thickness of 0.5 mm. The protective layer 208 is fixed to the surface of the heating element 204 by an adhesive or a mechanical fixing method.

図20を参照すると、前記実施例1における加熱素子204が柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、前記線熱源20は、下記の方法により、製造することができる。   Referring to FIG. 20, when the heating element 204 in Example 1 is a flexible carbon nanotube composite structure, the linear heat source 20 can be manufactured by the following method.

第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体を提供する。   In the first step, a carbon nanotube structure is provided.

第二ステップでは、柔軟性の基体材料の予製体を提供し、該柔軟性の基体材料の予製体および前記カーボンナノチューブ構造体を複合し、柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体を形成する。   In the second step, a preform of a flexible substrate material is provided, and the preform of the flexible substrate material and the carbon nanotube structure are combined to form a flexible carbon nanotube composite structure.

第三ステップでは、線状支持体202を提供し、前記柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体を前記線状支持体202の表面に設置する。   In the third step, a linear support 202 is provided, and the flexible carbon nanotube composite structure is installed on the surface of the linear support 202.

第四ステップでは、間隔を置いて二つの電極206を設置し、該二つの電極206にそれぞれ前記柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体におけるカーボンナノチューブ構造体に電気的に接続させる。   In the fourth step, two electrodes 206 are provided at an interval, and the two electrodes 206 are electrically connected to the carbon nanotube structures in the flexible carbon nanotube composite structure, respectively.

勿論、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続するように、間隔を置いて二つの電極206を形成した後、該カーボンナノチューブ構造体及び前記柔軟性の基体材料の予製体を複合し、カーボンナノチューブ複合構造体が形成してもよい。   Of course, after two electrodes 206 are formed at intervals so as to be electrically connected to the carbon nanotube structure, the carbon nanotube structure and the preform of the flexible base material are combined to form a carbon. A nanotube composite structure may be formed.

(実施例2)
図21を参照すると、本発明の実施例2による線熱源が提供される。該線熱源30は、加熱素子304、該加熱素子304に間隔を置いて設置され、該加熱素子304に電気的に接続する二つの電極306を含む。前記加熱素子304は、線状のカーボンナノチューブ複合構造体を含む。該線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体と同じである。前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、少なくとも、一つのカーボンナノチューブ線状構造体及び基体材料を含み、該基体材料が前記カーボンナノチューブ線状構造体の微孔の中に浸漬される。前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、基体及び該基体の中に複合された少なくとも一つのカーボンナノチューブ線状構造体を含む。
(Example 2)
Referring to FIG. 21, a linear heat source according to Embodiment 2 of the present invention is provided. The linear heat source 30 includes a heating element 304, two electrodes 306 that are disposed at a distance from the heating element 304 and are electrically connected to the heating element 304. The heating element 304 includes a linear carbon nanotube composite structure. The linear carbon nanotube composite structure is the same as the linear carbon nanotube composite structure. The linear carbon nanotube composite structure includes at least one carbon nanotube linear structure and a base material, and the base material is immersed in the micropores of the carbon nanotube linear structure. The linear carbon nanotube composite structure includes a base and at least one carbon nanotube linear structure composited in the base.

前記カーボンナノチューブ線状構造体を前記金型の中に置って前記液体の熱硬化性の高分子材料を前記金型の中に注射して、該カーボンナノチューブ線状構造体を浸漬した後、加熱することにより、液体の熱硬化性の高分子材料を固化し、線状のカーボンナノチューブ複合構造体を形成するようになることは理解されたい。前記カーボンナノチューブ線状構造体及び基体材料は、実施例1におけるカーボンナノチューブ線状構造体及び基体材料と同じである。前記カーボンナノチューブ線状構造体が自立構造を有するので、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体も自立構造を有する。前記電極306は、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体の表面に設置し、カーボンナノチューブ線状構造体に電気的に接続する。前記電極306の材料は、前記実施例1における電極206の材料と同じである。   After placing the carbon nanotube linear structure in the mold and injecting the liquid thermosetting polymer material into the mold to immerse the carbon nanotube linear structure, It should be understood that heating causes the liquid thermosetting polymeric material to solidify and form a linear carbon nanotube composite structure. The carbon nanotube linear structure and the base material are the same as the carbon nanotube linear structure and the base material in Example 1. Since the carbon nanotube linear structure has a self-supporting structure, the linear carbon nanotube composite structure also has a self-supporting structure. The electrode 306 is installed on the surface of the linear carbon nanotube composite structure and is electrically connected to the carbon nanotube linear structure. The material of the electrode 306 is the same as the material of the electrode 206 in the first embodiment.

(実施例3)
図22を参照すると、本発明の実施例3に係る線熱源40が提供される。該線熱源40は、線状の支持体402、該線状の支持体402の表面に設置された反射層410、加熱素子504及び二つの電極(図示せず)を含む。該加熱素子504が一本のカーボンナノチューブ線状構造体を含む。該カーボンナノチューブ線状構造体は、前記反射層410の、前記線状の支持体402と対向する表面と反対側の表面に巻き付いている。該カーボンナノチューブ線状構造体の両端はそれぞれ、二つの電極に電気的に接続されることである。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体、又はねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体である。また、前記カーボンナノチューブ線状構造体は、一本のカーボンナノチューブワイヤだけを含んでもよい。
(Example 3)
Referring to FIG. 22, a linear heat source 40 according to Embodiment 3 of the present invention is provided. The linear heat source 40 includes a linear support 402, a reflective layer 410 disposed on the surface of the linear support 402, a heating element 504, and two electrodes (not shown). The heating element 504 includes a single carbon nanotube linear structure. The carbon nanotube linear structure is wound around the surface of the reflective layer 410 opposite to the surface facing the linear support 402. Both ends of the carbon nanotube linear structure are electrically connected to two electrodes, respectively. The carbon nanotube linear structure is a non-twisted carbon nanotube linear structure or a twisted carbon nanotube linear structure. The carbon nanotube linear structure may include only one carbon nanotube wire.

前記二つの電極は一本の前記カーボンナノチューブ線状構造体を含む。該カーボンナノチューブ線状構造体は、該線状構造体の長手方向に沿って平行に配列された複数の非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤを含む。   The two electrodes include one carbon nanotube linear structure. The carbon nanotube linear structure includes a plurality of non-twisted carbon nanotube wires arranged in parallel along the longitudinal direction of the linear structure.

(実施例4)
図23を参照すると、本発明の実施例3に係る線熱源50が提供される。該線熱源50は、線状の支持体502、該線状の支持体502の表面に設置された反射層510、加熱素子504及び二つの電極(図示せず)を含む。前記加熱素子504が複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含み、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体は交叉して配列されている。一部の前記複数のカーボンナノチューブ線状構造体は平行に配列され、それらの対向する端部はそれぞれ二つの電極に電気的に接続されている。もう一部の前記複数のカーボンナノチューブ線状構造体は、前記カーボンナノチューブ線状構造体に垂直に配列される。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体、又はねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体である。
Example 4
Referring to FIG. 23, a linear heat source 50 according to Embodiment 3 of the present invention is provided. The linear heat source 50 includes a linear support 502, a reflective layer 510 disposed on the surface of the linear support 502, a heating element 504, and two electrodes (not shown). The heating element 504 includes a plurality of carbon nanotube linear structures, and the plurality of carbon nanotube linear structures are arranged in an intersecting manner. Some of the plurality of carbon nanotube linear structures are arranged in parallel, and their opposite ends are electrically connected to two electrodes, respectively. Another part of the plurality of carbon nanotube linear structures is arranged perpendicular to the carbon nanotube linear structure. The carbon nanotube linear structure is a non-twisted carbon nanotube linear structure or a twisted carbon nanotube linear structure.

前記カーボンナノチューブ構造体が、カーボンナノチューブフィルムとカーボンナノチューブ線状構造体との複合構造でもあってもよい。前記カーボンナノチューブ線状構造体が前記カーボンナノチューブフィルムに設置され、加熱素子504を形成する。   The carbon nanotube structure may be a composite structure of a carbon nanotube film and a carbon nanotube linear structure. The carbon nanotube linear structure is placed on the carbon nanotube film to form a heating element 504.

前記実施例3及び前記実施例4に係る線熱源の製造方法は、前記実施例1に係る線熱源20の製造方法と基本的に同じである。   The manufacturing method of the linear heat source according to Example 3 and Example 4 is basically the same as the manufacturing method of the linear heat source 20 according to Example 1.

前記線熱源及び該線熱源の製造方法には、下記の優れた点がある。   The linear heat source and the method for manufacturing the linear heat source have the following excellent points.

前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成することによって、前記カーボンナノチューブが、前記加熱素子において、カーボンナノチューブ構造体の形態を保持するので、前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電通路を形成することができ、溶液に分散された濃度が制限されなく、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が99%に達することができる。従って、前記線熱源の放熱温度が高めることができる。   By directly combining the base material and the carbon nanotube structure having the self-supporting structure to form a heating element, the carbon nanotube retains the form of the carbon nanotube structure in the heating element. The carbon nanotubes in the heating element are uniformly distributed and can form a conductive path, the concentration dispersed in the solution is not limited, and the content of the carbon nanotubes reaches 99% in the heating element. be able to. Therefore, the heat radiation temperature of the linear heat source can be increased.

前記線熱源において、加熱素子がカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが均一的に配列され、該加熱素子が均一な厚さ及び抵抗を有するので、該加熱素子は、均一的に熱を放出することができる。前記カーボンナノチューブが電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が、高いので、前記線熱源は、昇温速度が速く、熱応答速度が速く、熱交換速度が速い。   In the linear heat source, the heating element includes a carbon nanotube structure, the carbon nanotubes in the carbon nanotube structure are uniformly arranged, and the heating element has a uniform thickness and resistance. Heat can be released. Since the carbon nanotube has a high efficiency of converting electric energy into heat energy, the linear heat source has a high temperature rising rate, a high thermal response speed, and a high heat exchange rate.

前記加熱素子おけるカーボンナノチューブは、優れた力学性能、優れた靭性及び優れた機械強度を有するので、該加熱素子は、優れた力学性能、優れた靭性と機械強度を有し、使用寿命が長くなる。更に、カーボンナノチューブ構造体及び柔軟性の基体が複合し、前記加熱素子が形成する場合、該加熱素子を利用して、柔軟性の線熱源を製造することができる。   Since the carbon nanotube in the heating element has excellent mechanical performance, excellent toughness and excellent mechanical strength, the heating element has excellent mechanical performance, excellent toughness and mechanical strength, and has a long service life. . Further, when the carbon nanotube structure and the flexible substrate are combined to form the heating element, a flexible linear heat source can be manufactured using the heating element.

前記加熱素子おけるカーボンナノチューブの直径が小さいので、該加熱素子は、厚さが小さい。従って、極めて小型の線熱源を製造することができ、該小型の線熱源を利用して、小型の加熱対象となる素子を加熱することができる。   Since the diameter of the carbon nanotube in the heating element is small, the heating element has a small thickness. Therefore, it is possible to manufacture an extremely small linear heat source, and it is possible to heat an element that is a small heating target by using the small linear heat source.

前記カーボンナノチューブ構造体が、超配列カーボンナノチューブアレイから引き出して得られたカーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されるので、優れた導電性を有する。従って、前記線熱源は、優れた加熱性能を有する。   When the carbon nanotube structure is made of a carbon nanotube film obtained by pulling out from a super-aligned carbon nanotube array, since the plurality of carbon nanotubes in the carbon nanotube film are connected in the same direction, the ends are connected, Excellent conductivity. Accordingly, the linear heat source has excellent heating performance.

前記線熱源の製造方法は、簡単であり、コストが減少し、極めて小型の線熱源を製造することができる。   The method of manufacturing the linear heat source is simple, reduces cost, and can manufacture an extremely small linear heat source.

20、30、40、50 線熱源
202、402、502 支持体
204、304、404、504 加熱素子
206、306 電極
208 保護層
210、410、510 反射層
143a カーボンナノチューブフィルム
143b カーボンナノチューブセグメント
145 カーボンナノチューブ
2042 基体
2044 カーボンナノチューブ構造体
20, 30, 40, 50 Wire heat source 202, 402, 502 Support 204, 304, 404, 504 Heating element 206, 306 Electrode 208 Protective layer
210, 410, 510 Reflective layer 143a Carbon nanotube film 143b Carbon nanotube segment 145 Carbon nanotube 2042 Substrate 2044 Carbon nanotube structure

Claims (4)

線状の支持体と、前記線状の支持体に被覆された加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された二つの電極と、を含み、
前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含み、
該カーボンナノチューブ複合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及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合され、
前記カーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブのみからなり、
該複数のカーボンナノチューブが、相互に絡み合っていることを特徴とする線熱源。
A linear support, a heating element coated on the linear support, and two electrodes electrically connected to the heating element,
The heating element includes a carbon nanotube composite structure;
The carbon nanotube composite structure includes at least one carbon nanotube film and a base material, and the carbon nanotube film and the base material are combined,
The carbon nanotube film consists only of a plurality of carbon nanotubes,
A linear heat source, wherein the plurality of carbon nanotubes are intertwined with each other.
前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数の微孔が形成され、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透されていることを特徴とする、請求項1に記載の線熱源。   The linear heat source according to claim 1, wherein a plurality of micropores are formed in the carbon nanotube film, and the base material is infiltrated into the plurality of micropores. 前記カーボンナノチューブフィルムは、自立構造を有することを特徴とする、請求項1又は2に記載の線熱源。   The linear heat source according to claim 1, wherein the carbon nanotube film has a self-supporting structure. 前記加熱素子及び前記線状の支持体の間に反射層が設置され、該反射層が前記加熱素子から放出された熱を反射することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の線熱源。   The reflective layer is installed between the heating element and the linear support, and the reflective layer reflects heat released from the heating element. The linear heat source described in 1.
JP2010097276A 2009-04-20 2010-04-20 Wire heat source Active JP5411051B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN200910106810.4 2009-04-20
CN 200910106810 CN101868073B (en) 2009-04-20 2009-04-20 Line heat source

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010251326A true JP2010251326A (en) 2010-11-04
JP5411051B2 JP5411051B2 (en) 2014-02-12

Family

ID=42959571

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010097276A Active JP5411051B2 (en) 2009-04-20 2010-04-20 Wire heat source

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5411051B2 (en)
CN (1) CN101868073B (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107337192B (en) * 2016-04-28 2019-10-25 清华大学 A kind of preparation method of Nanotubes
CN108824086B (en) * 2018-07-06 2020-10-02 江西克莱威纳米碳材料有限公司 Carbon nanotube-aramid far-infrared paper and preparation method thereof, and carbon nanotube far-infrared physiotherapy shoe sole lining
CN109473232B (en) * 2018-11-06 2020-01-21 深圳烯湾科技有限公司 Preparation method of carbon nano tube wire

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004528677A (en) * 2000-11-29 2004-09-16 サーモセラミックス インコーポレイテッド Resistance heater and its use
JP2005255985A (en) * 2001-03-26 2005-09-22 Eikos Inc Carbon nanotube-containing coating film
JP2007272223A (en) * 2006-03-10 2007-10-18 Ist Corp Heating fixing belt, its manufacturing method and image fixing device
WO2008133299A1 (en) * 2007-04-24 2008-11-06 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Resin complex containing carbon nanotube, and method for production thereof
US20090096348A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Tsinghua University Sheet-shaped heat and light source, method for making the same and method for heating object adopting the same

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2494094Y (en) * 2001-06-14 2002-05-29 廖险峰 Infrared electric heating floor pad
CN101090586B (en) * 2006-06-16 2010-05-12 清华大学 Nano flexible electrothermal material and heating device containing the nano flexible electrothermal material
CN101284662B (en) * 2007-04-13 2011-01-05 清华大学 Preparing process for carbon nano-tube membrane
CN101400198B (en) * 2007-09-28 2010-09-29 北京富纳特创新科技有限公司 Surface heating light source, preparation thereof and method for heat object application

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004528677A (en) * 2000-11-29 2004-09-16 サーモセラミックス インコーポレイテッド Resistance heater and its use
JP2005255985A (en) * 2001-03-26 2005-09-22 Eikos Inc Carbon nanotube-containing coating film
JP2007272223A (en) * 2006-03-10 2007-10-18 Ist Corp Heating fixing belt, its manufacturing method and image fixing device
WO2008133299A1 (en) * 2007-04-24 2008-11-06 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology Resin complex containing carbon nanotube, and method for production thereof
US20090096348A1 (en) * 2007-10-10 2009-04-16 Tsinghua University Sheet-shaped heat and light source, method for making the same and method for heating object adopting the same

Also Published As

Publication number Publication date
CN101868073B (en) 2013-04-10
JP5411051B2 (en) 2014-02-12
CN101868073A (en) 2010-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5746235B2 (en) Surface heat source
JP5457258B2 (en) Manufacturing method of surface heat source
JP5319597B2 (en) Surface heat source
JP2009302057A (en) Planar heat source, and its manufacturing method
JP5560354B2 (en) Wire heat source
JP5255014B2 (en) Surface heat source
JP5281036B2 (en) Surface heat source
JP5473454B2 (en) Surface heat source
JP5619468B2 (en) Wire heat source
JP5457259B2 (en) Manufacturing method of hollow heat source
JP5319599B2 (en) Hollow heat source
JP5411051B2 (en) Wire heat source
JP5319598B2 (en) Hollow heat source
JP5281034B2 (en) Manufacturing method of wire heat source
JP5281035B2 (en) Surface heat source
JP5421182B2 (en) Wire heat source
JP5175248B2 (en) Surface heat source
JP4669060B2 (en) Surface heat source
JP5421183B2 (en) Hollow heat source
JP5243480B2 (en) Hollow heat source
JP5441545B2 (en) Surface heat source
JP2010006698A (en) Linear heater
JP5390288B2 (en) Surface heat source
JP2010021146A (en) Manufacturing method for linear heat source

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120501

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20121002

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121220

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130430

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130725

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20131008

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20131107

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5411051

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250