JP2010275621A - 金属とｃｎｔ、ｃｎｆをより均一で高性能に融合させる方法とその複合金属素材。 - Google Patents

Abstract

【課題】優れた硬度、強度、電気伝導性、耐磨耗性を有する、カーボンナノチューブ・ファイバー（ＣＮＴ、ＣＮＦ）含有複合金属材料を簡単な工程で提供する。
【解決手段】金属の表面にデンプル状、線状の溝を入れその上に、シート、ペースト状、または印刷塗布されたＣＮＴ、ＣＮＦをサンドイッチ状に挟み込み、ＣＮＴ、ＣＮＦの組成変化が起こる手前まで熱と圧力を加え、これを繰り返し原料金属内にＣＮＴ、ＣＮＦを均一な状態で混ぜ込み金属ナノコンポジット材を製造する。
【選択図】図２

Description

技術の分野

ＣＮＴ入り金属は既存の炭素素材材料を凌駕した高硬度、高強度、高電気伝導性、高耐磨耗性を示すため、これらの特性を活かした金属ナノコンポジェット材の開発が期待されている。

金属ナノコンポジェット材を安価に市場に提供する事がランニングコストの削減に、しいては環境負荷の低減になる技術と考えた。

発明が解決しようとする課題

ＣＮＴやカーボンナノファイバー（以下ＣＮＦと記述）はその素材の直径が小さければ小さい程１ｇ当りの体積量が増加する上に、少量でも高い諸特性が実現出来る。
しかし、ＣＮＴ、ＣＮＦは非常に小さい組成（１×１０^−９）なので紛体では非常に扱いにくい為に、ＣＮＴ、ＣＮＦをシート状やペースト状にしてサンドイッチ状や印刷やスプレーがしやすく実用化し、さらに高融合させるためにサンドイッチさせる金属に極微小の凹凸を作りよりＣＮＴ、ＣＮＦと融合させやすくした事。

課題を解決する為の手段

本発明は金属ナノコンポジェットの製造に当り、いかに信頼性の高いＣＮＴ金属素材を造るかにあり、ＣＮＴシートやＣＮＴペーストがＣＮＴ紛体より扱いやすく、これらを解決すると考えた。

ＣＮＴ固有の優れた諸特性を含有比率により発見する為に、何層にするか又縦横（Ｘ，Ｙ）のマトリクス化する為に何枚のシート又は印刷量で決定する事が可能となり管理もしやすくなる。

発明の効果

上記［０００４］［０００５］を実現する事により、製品のコストが大幅に安くなりより市場化が望める。

ＣＮＴ入金属コンポジュット製品が多く市場に出ることで、部品サイズの短小化が出来、その結果部品コストを低減することが可能で、資源の無駄がなくなりＣＯ^２削減は元より、全てが省エネ化出来るので環境に優しい。

請求事項５、６に明記されている製品、素材等への応用が可能でありその他にも、さまざまな分野での展開が期待出来る。

ＣＮＴ入りの導電性複合金属接着剤及びグリス、ＣＮＴ入り導電性複合金属溶接材及び溶接棒などへの展開が期待出来る。

単層のＣＮＴの構造 極微小の凹凸がある金属素材にＣＮＴ、ＣＮＦを塗布（印刷）しサンドイッチ状にた状態を示す図。 ５〜７環穴に金属原子を食い込ませた状態を示す図。

Claims (8)

1. カーボンナノチューブ（以下ＣＮＴと記述）複合金属を効率良く生産させ確実にＣＮＴをマトリクスさせ、熱伝導及び電気伝導性を発揮させる方法とその製品及び利用と応用。
2. ＣＮＴ及びカーボンナノファイバー（以下ＣＮＦと記述）はレースの靴下状のチューブ形状をしており、その中に鉄、銅、アルミ、ステンレス、チタン金、白金等の単独原子又は、合金の原子を繋がりやすくする為に、ＣＮＴ ＣＮＦの内にナノピコ（以下ｎａｎｏ．ｐｉｃｏと記述）の金属粉体原子をチューブ中に入れることで、チューブ外の金属原子と繋がりやすくしＣＮＴ、ＣＮＦを融合させるようにしＣＮＴ、ＣＮＦと金属の複合金属とし、熱伝導率や電気特性を誘発させる。
3. 請求事項１とした事でよりＣＮＴ、ＣＮＦの形状原形を損なう事なくより多く％を混入させる事が出来るＣＮＴ、ＣＮＦの複合金属の中のＣＮＴ、ＣＮＦの接触面積を拡大させ、より強固にアスペクト比の大きいＣＮＴ、ＣＮＦを組み合わせる事が出来、ＣＮＴ、ＣＮＦの特性を有効に発揮させる事が出来る。
   ※図．１参照
   また、ＣＮＴ、ＣＮＦ以外にもカーボンナノテープ（以下ＣＮＴＥと記述）、カーボンナノシート（以下ＣＮＣと記述）、カーボンナノメッシュ（以下ＣＮＭと記述）、の混合した複合金属もあり得る。
4. 特願２００９−１１７０１２で示した安価で製造しやすくする方法にさらに元のＣＮＴ、ＣＮＦの複合させようとする金属にさらに凹凸の形状やデンプル形状にしたり線状の溝及び桧垣線の溝を入れてその上にＣＮＴ、ＣＮＦをフラックスや糊状の液にしたものをスプレーしたりインク状にしてインクジェット噴射させたり印刷をしたり、又ＣＮＴ、ＣＮＦのシート状にしたものを重ね合わせたり張り付けて金属板と層状にしたものを圧延ロールにかけたり熱圧着プレスしたり熱間鍛造したり冷間鍛造したり又冷熱間鍛造を組合せ、元の金属の特性により、より良い雰囲気内でＣＮＴ、ＣＮＦと金属の結合金属を造る方法とその結合金属。
   ※図．２参照
5. 請求事項３をさらに２^Ｎ回折り返す事を繰り返し、さらに混入密度を密にする為にＸ、Ｙに繰り返し折込みＣＮＴ、ＣＮＦの金属内分布を多くしてＣＮＴ、ＣＮＦの高融合した複合金属とした事。
6. 請求事項４で出来上がった製品の利用応用範囲として、コイル材、電線、ケーブル、板材等の応用として回転機類ではモーター発電機、トランスなどへの応用は電気の低抵抗化による巻線数の低減、同一巻線数と同一線径であれば高出力化が可能となり、大幅な原価低減が進む。
   また低抵抗化が進むと、全てのコイル、トランス、モーター、発電機（全ての電子部品、電気材料、電機製品）で小型化が可能でありコスト削減が見込める。
   さらに高放熱特性による銅損、鉄損の低減化による効率改善が可能。
   高出力化が可能な為、鉄線だけでも巻線コイルが可能となる。また銅鉄合金などでも巻線コイルの製造も出来る。
   電線ケーブルの応用では、電力ケーブル送電線の軽量化、細線化によるコスト低減、電力損失の低減、また家庭用室内外の配線、工場配線等全ての配線でも細線化が可能となりコスト低減になる。
   電車で使用されるトローリー線も軽量化と摩擦抵抗の低減が進み、省エネルギーと摩擦低減により長寿命化が可能。
   高放熱特性による鉄損の低減又は磁力特性の向上による効率改善化など、将来は宇宙開発への利用、応用や熱交換器への応用など、エネルギー、ＣＯ_２の削減が期待出来る。
7. 熱伝導や電気伝導の良さの特徴を利用した家庭用、外食産業用、食品工業用の鍋釜や電気及びガス炊飯器及び工業プラントのタンク、反応釜、反応タンク、フロ釜、フロー槽炉、リフロー炉、自動車のラジエーター、ヒーター用チューブ等数限りなく応用範囲が広がるが、上記に応用出来る商品及び製品の一例を上げた。
8. ＣＮＴＥ、ＣＮＣ、ＣＮＭ等を５〜７環穴に楔状に食い込ませた状態で、原子融合させより強固な複合金属を形成する。
   ※図．３参照