JP2011219318A - グラファイト分散液及びその製造方法並びにグラファイト粉末 - Google Patents

Abstract

【課題】小片化していないグラファイト粒子の分散液を提供する。
【解決手段】分散媒及び平均粒径が１００μｍ以下のグラファイト粒子を含む混合液に、周波数１０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下及び振幅１μｍ以上１００μｍ以下の超音波を１分以上印加するグラファイト分散液の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、グラファイト分散液及びその製造方法並びにグラファイト粉末に関する。

グラファイトは、炭素６員環のシート（グラフェン）の積層構造からなる物質である。
グラファイトの薄膜は、その良好な電気伝導特性及び化学的安定性から、将来のエレクトロニクス材料として近年にわかに注目を集めている。グラファイト（グラフェン）は、例えばいわゆる２次元電子チャネルが形成可能であり、電子の高速な移動状態が得られることが報告されている（非特許文献１参照）。

グラファイト薄膜のエレクトロニクス材料としての適用を考えた場合、グラファイト薄膜は絶縁性の基板上に形成することが重要となる。また、グラファイトを構成するグラフェンの層数は少ないことが望ましい。これは、グラフェンの層数が多くなるにつれて、外部から印加された電場がグラファイト内部で遮断されるため、ゲート電圧による電気特性の制御が困難になるためである。

グラファイト薄膜の絶縁性基板上への形成方法は、現在最も一般的な形成方法としては、（１）粘着性テープを用いてグラファイトの劈開を繰り返して薄膜を形成し、これを絶縁性基板上に分散させる方法、又は（２）強酸処理によるグラファイトの酸化及び精製を繰り返した後に、超音波洗浄器等の通常用いられる超音波で剥離し、遠心分離し、基板に塗布して高温で還元する方法がある。

しかしながら、これらグラファイトを劈開する方法では、１層〜数層のグラファイト薄膜を、再現性よく効率的に基板に固定することは困難であった。例えば（１）の方法では１〜数層のグラファイトを再現よく得ることはできず、非効率的で明らかに工業的には適さない。（２）の方法でも酸化処理に数日間を必要とし、精製処理等の工程が煩雑でさらに時間を必要とするため、非効率的で工業的に適さない。特に（２）の方法では、強い酸化処理でグラファイトはダメージを受け、短時間の超音波処理（剥離工程）で細分化してしまう問題がある。

一方、ＳｉＣ基板を用いる技術では、所望の形状のパターンを再現性よく形成することが可能であり、予め設計された構造の電子素子を再現性よく作製することが可能となる。
しかしながら、このＳｉＣ基板を用いる方法では、まず１２５０℃以上の高温が必要になるうえ、ＳｉＣ基板は低温の状態にしないと絶縁性が十分ではなく、一般的な温度範囲（２０℃程度）では、ＳｉＣ基板に電流が流れてしまう等の問題があった。

上記問題点に対し、基板の上に段差部を形成する第１工程と、基板を加熱しながら段差部を含む基板の上に炭素を含む化合物のガスを供給する第２工程を含むグラファイト膜の形成方法が開示されている（特許文献１）。

しかし、特許文献１に開示の技術では、熱ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置の処理室内で基板を８５０℃に加熱した状態でグラフェンを製造するので、高温に耐えうる基板上以外にグラフェンを製造することができなかった。またＣＶＤ装置は高価であるため、大面積への適用が困難であった。

特開２００９−２４９６５４号公報

K.S.Novoselov et al.，"Tow-dimensional gas of massless Dirac fermions in grapheme"，Nature，Vol.438，pp.197-200，2005．

本発明の目的は、小片化していないグラファイト粒子の分散液を提供することである。
本発明の他の目的は、小片化していないグラファイト粒子を含むグラファイト膜を提供することである。

本発明によれば、以下のグラファイト分散液の製造方法等が提供される。
１．分散媒及び平均粒径が１００μｍ以下のグラファイト粒子を含む混合液に、周波数１０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下及び振幅１μｍ以上１００μｍ以下の超音波を１分以上印加するグラファイト分散液の製造方法。
２．１に記載のグラファイト分散液の製造方法により得られるグラファイト分散液。
３．１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
前記グラファイト粒子のζ電位が、それぞれ−１００ｍＶ以上０ｍＶ以下であり、
前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト分散液。
４．１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
前記グラファイト粒子が下記式（１）を満たし、
前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト分散液。
０．０１≦Ｏ／Ｃ≦０．１ （１）
（式中、Ｏはグラファイト粒子中の酸素原子を表し、Ｃはグラファイト粒子中の炭素原子を表す。）
５．前記グラファイト粒子の全部又は一部がグラフェンである３又は４に記載のグラファイト分散液。
６．１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
前記グラファイト粒子のζ電位が、それぞれ−１００ｍＶ以上０ｍＶ以下であり、
前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト粉末。
７．１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
前記グラファイト粒子が下記式（１）を満たし、
前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト粉末。
０．０１≦Ｏ／Ｃ≦０．１ （１）
（式中、Ｏはグラファイト粒子中の酸素原子を表し、Ｃはグラファイト粒子中の炭素原子を表す。）
８．前記グラファイト粒子の全部又は一部がグラフェンである６又は７に記載のグラファイト粉末。
９．２〜５のいずれかに記載のグラファイト分散液から分散媒を乾燥して得られるグラファイト粉末。
１０．６〜８のいずれかに記載のグラファイト粉末を含んでなるグラファイト膜。
１１．１０に記載のグラファイト膜を有する積層体。

本発明によれば、小片化していないグラファイト粒子の分散液が提供できる。
本発明によれば、小片化していないグラファイト粒子を含むグラファイト膜が提供できる。

本発明のグラファイト分散液の製造方法に用いることができる超音波発生装置の概略断面図である。 実施例１で製造したグラファイト分散液に含まれるグラフェンの原子間力顕微鏡観察の結果を示す図である。 実施例２で製造したグラファイト分散液に含まれるグラフェンの原子間力顕微鏡観察の結果を示す図である。 実施例３で製造したグラファイト分散液に含まれるグラフェンの原子間力顕微鏡観察の結果を示す図である。

本発明のグラファイト分散液の製造方法では、分散媒及び平均粒径が１００μｍ以下のグラファイト粒子を含む混合液に、周波数１０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下及び振幅１μｍ以上１００μｍ以下の超音波を１分以上印加する。

本発明の製造方法は、グラファイトを層剥離することができ、原料グラファイト粒子からグラフェンのみ、複数のグラフェンが積層してなるグラファイト粒子のみ、又はグラフェンと複数のグラフェンが積層してなるグラファイト粒子の両方を含む分散液を得ることができる。
尚、グラフェンとは、ベンゼン環を２次元平面に敷き詰めた６員環シートのことをいい、本発明では、グラフェンもグラファイト粒子に含むものとする。

グラファイトを酸化処理すると、グラファイトがダメージを受け、弱い超音波であっても剥離工程でグラフェンが寸断されて小片化してしまう。グラフェンが小片化することによって導電パスの接点数が増加し、得られる膜の導電性能は低下してしまう。本発明の製造方法は酸化還元工程を必要としないため、得られるグラフェン、複数のグラフェンが積層してなるグラファイト粒子を小片化させることがなく、分散液から得られる膜の導電性能低下を防ぐことができる。

また、グラファイトは酸化・還元によって物理的及び化学的ダメージを受け、グラファイト自体の電子移動度等の導電性能が低下してしまうが、本発明の製造方法は酸化還元工程を必要としないため、グラファイト自体の物性低下を防ぐことができる。
加えて、本発明の製造方法は酸化還元工程を必要としないので、簡素な工程で且つ短時間でグラファイト分散液を製造することができる。

グラファイト分散液の分散媒は、特に制限は無く、例えば水、メタノール等を用いることができる。
メタノールのように乾燥速度が速い溶媒であれば、遠心分離後の分散液塗布時に微細なグラファイトの再凝集を防止できる。また、分散媒が水の場合は、水中で分散し遠心分離後、乾燥し乾燥速度が速い溶媒を加え，再度軽度な分散工程を経て塗布することも可能である。

グラファイト粒子の平均粒径は１００μｍ以下であり、好ましくは０．１μｍ以上１００μｍ以下である。ここで平均粒径とは、累積５０％となる粒径ｄ_５０である。
グラファイト粒子の平均粒径が０．１μｍ未満の場合、グラファイト粒子の接触点が多いため、抵抗値が増加するおそれがある。一方、平均粒径が１００μｍ超の場合、剥離が困難になるおそれがある。
また、グラファイト粒子は、超音波印加前にマイクロウェーブ処理をしてもよい。

超音波の周波数は、１０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下であり、好ましくは１５ｋＨｚ以上４０ｋＨｚ以下である。
超音波の周波数が、周波数１０ｋＨｚ未満の場合、騒音が大きくなるおそれがある。一方、周波数１ＭＨｚ超の場合、十分な振幅が得られないおそれがあり、剥離が困難になるおそれがある。

超音波の振幅は、１μｍ以上１００μｍ以下（ゼロツーピーク値）であり、好ましくは１μｍ以上５０μｍ以下、より好ましくは振幅５μｍ以上２０μｍ以下である。
振幅が１μｍ未満の場合、音圧が小さくなり、グラファイトの層間剥離が不十分になるおそれがある。一方、振幅が５０μｍ超の場合、超音波ホーンの劣化する及び発熱が大きくなるおそれがある。

超音波の印加時間は、１分以上であり、好ましくは２分以上である。また、超音波の印加時間は、好ましくは１分以上１２０分以下であり、より好ましくは２分以上６０分以下である。
超音波の印加時間が１分未満の場合、十分な分散効果が得れらないおそれがある。一方、印加時間が１２０分超では、非効率となるおそれがある。
尚、連続操作で分散液を製造する場合は、印加時間はベッセル容量Ｑと流入量（抜出し採取量）Ｑｉｎの比Ｑ／Ｑｉｎで表される値で定義される。ここで、Ｑ／ＱｉｎのＱｉｎの単位は、流量単位／時間単位であり、ＱとＱｉｎの流量の単位は同一である。例えば、Ｑｉｎの単位が（ｍ^３／ｓｅｃ）であれば、Ｑの単位は（ｍ^３）である。

超音波印加後、得られた混合液を例えばその全量又は一部を遠心分離機を用いて遠心分離し、上澄み液を採取することでグラファイト分散液が得られる。ここで、遠心分離の条件は、得たい分散液中のグラファイト粒子の濃度により適宜調整することが可能であるが、例えば、３０００Ｇ、５〜１０分とすることができる。
また、上記上澄み液を乾燥させ、例えばメタノール等の溶媒を添加して再溶解させ、グラファイト分散液としてもよい。

グラファイト分散液の分散前又は分散後に、さらに界面活性剤及び／又は分散安定剤を添加してもよい。

本発明のグラファイト分散液の製造方法は、例えば図１に示す超音波発生装置を用いることで実施できる。
図１に示す超音波発生装置１は、発振機１０と振動子２０がコードを介して接続しており、振動子２０は超音波ホーン３０と連結している。当該コードは、発振機１０で発生させた信号を振動子２０に伝える役割を担う。超音波ホーン３０は、容器４０とパッキン５０を介してボルト６０により隙間無く密着している。超音波ホーン３０及び容器４０により形成される空間内部に、分散媒及びグラファイト粒子からなる混合液を充填し、超音波ホーン３０から発せられる超音波を印加することで、本発明の製造方法を実施することができる。
尚、超音波発生装置１は、ポンプ等により連続的に試料（分散媒及びグラファイト粒子からなる混合液）を供給、抜出し、循環できる構造をさらに含んでもよい。

超音波ホーン３０の素材は、特に限定されず、例えばジュラルミン，ステンレス，チタン合金等が用いられ、好ましくはチタン合金製のホーンであり、さらに好ましくは超音波印加面にコバルト−クロム−タングステン溶射加工を施したチタン合金製のホーンである。

超音波ホーン３０の超音波印下部の直径をＤｈとし、ホーン先端面における容器４０の直径をＤｂとした場合、ＤｈとＤｂの比は、例えばＤｂ／Ｄｈ≦１．５であり、好ましくはＤｂ／Ｄｈ≦１．２であり、より好ましくはＤｂ／Ｄｈ≦１．１である。
Ｄｂ及びＤｈが上記範囲にない場合、超音波が有効に作用しにくいおそれがある。

容器４０の最大容量（ｍＬ）は、例えば超音波ホーン３０の先端直径（ｃｍ）×１００で表すことができる。

本発明の第１のグラファイト分散液は、１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、グラファイト粒子のζ電位が、それぞれ−１００ｍＶ以上０ｍＶ以下であり、グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上である。
上記グラファイト粒子のζ電位とは、純水にグラファイト粒子を分散させてなるグラファイト分散液のζ電位を意味する。

グラファイト粒子のζ電位は、それぞれ−１００ｍＶ以上０ｍＶ以下であり、好ましくは−７０ｍＶ以上−１０ｍＶ以下である。
ζ電位が−１００ｍＶ未満の場合、ＯＨによる酸化により大きくダメージを受けるおそれがある。一方、ζ電位が０ｍＶ超の場合、分散性が悪化するおそれがある。

グラファイト粒子の厚さの平均は５０ｎｍ以下であり、好ましくは１０ｎｍ以下である。
グラファイト粒子の厚さがの平均５０ｎｍ超の場合、透明電極等の用途では透明性が不足する場合がある。

上記グラファイト粒子の厚さとは、グラフェンの積層方向の厚みを意味する。従って、例えばグラフェン粒子が１層のグラフェンである場合には、グラファイト粒子の厚みはグラフェン自体の厚さであり、グラファイト粒子が複数層のグラフェンからなる場合、グラファイト粒子の厚みは、グラフェンの積層体の厚さとなる。
尚、グラフェンの積層状態が均一でない場合（例えば、一部分が３層他の部分が５層）には、グラファイトの厚みは、積層体の１番厚い部分を意味する。

グラファイト粒子の面積方向の長径の平均は０．１μｍ以上であり、好ましくは１μｍ以上である。
グラファイト粒子の面積方向の長径の平均が０．１μｍ未満の場合、導電パスにおける接点が増加し導電性が低下するおそれがある。

上記グラファイト粒子の面積方向の長径とは、グラファイト粒子のグラフェンの面のうち、最も長い径を意味する。

本発明の第１のグラファイト分散液は、さらにカーボンナノチューブを含んでもよい。
カーボンナノチューブは特に限定されず、シングルウォールナノチューブ（ＳＷＮＴ）でもマルチウォールナノチューブ（ＭＷＮＴ）でもよく、また、その直径及び長さも特に限定されない。

本発明の第１のグラファイト分散液中の１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子は、好ましくは全部又は一部がグラフェンである。分散液が、１層のグラフェンからなるグラファイト粒子を少なくとも含むことで、この分散液を用いて製造した膜は透明性に優れる。

本発明の第１のグラファイト分散液は、上述した本発明のグラファイト分散液の製造方法により製造できる。
グラファイト分散液を製造するにあたっては、超音波印加前の原料グラファイト粒子と分散液中のグラファイト粒子とのζ電位の差である｜ζｄｉｓ−ζｏｒｉ｜（ζ電位（ζｏｒｉ）の差の絶対値）が３０ｍＶ以下であることが好ましい。

本発明の第２のグラファイト分散液は、１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、グラファイト粒子が式（１）を満たし、グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上である。
０．０１≦Ｏ／Ｃ≦０．１ （１）
（式中、Ｏはグラファイト粒子中の酸素原子を表し、Ｃはグラファイト粒子中の炭素原子を表す。）

本発明の第２のグラファイト分散液に含まれるグラファイト粒子は、上記式（１）を満たす。グラファイト粒子中の酸素原子及び炭素原子は、分散媒を含まないグラファイト粉末を、真空中でＸ線光電子分光（ＸＰＳ）測定することにより評価できる。
原子比Ｏ／Ｃが０．０１未満の場合、分散性が悪化するおそれがある。一方、原子比Ｏ／Ｃが０．１超の場合、酸化によるダメージが大きいおそれがある。

本発明の第２のグラファイト分散液中のグラファイト粒子の厚さ及び面積方向の長径は、本発明の第１のグラファイト分散液と同様である。

本発明の第２のグラファイト分散液は、上述した本発明のグラファイト分散液の製造方法により製造できる。
グラファイト分散液を製造するにあたっては、原料のグラファイト粒子と分散液中のグラファイト粒子との酸素量の差の絶対値｜ｑｄｉｓ−ｑｏｒｉ｜が５％以下であることが好ましい。

本発明の第２のグラファイト分散液が、カーボンナノチューブ等を含んでいてもよいこと、及びグラファイト粒子の一部又は全部がグラフェンであることが好ましいことは第１のグラファイト分散液と同様である。

本発明の第１のグラファイト粉末は、１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子からなり、グラファイト粒子のζ電位が、それぞれ−１００ｍＶ以上０ｍＶ以下であり、グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上である。

本発明の第１のグラファイト粉末である１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子は、本発明の第１のグラファイト分散液に含まれる１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子と同様である。
また、本発明の第１のグラファイト粉末が、カーボンナノチューブ等を含んでいてもよいこと、及びグラファイト粒子の一部又は全部がグラフェンであることが好ましいことは第１のグラファイト分散液と同様である。

本発明の第１のグラファイト粉末は、本発明の第１のグラファイト分散液の分散媒を乾燥させることにより得られる。
乾燥温度は特に制限されず、分散媒が水の場合、乾燥温度は、好ましくは２０℃以上１００℃以下であり、分散媒がメタノールの場合、乾燥温度は、好ましくは０℃以上７０℃以下である。

本発明の第２のグラファイト粉末は、１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子からなり、グラファイト粒子が下記式（１）を満たし、グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上である。
０．０１≦Ｏ／Ｃ≦０．１ （１）
（式中、Ｏはグラファイト粒子中の酸素原子を表し、Ｃはグラファイト粒子中の炭素原子を表す。）

本発明の第２のグラファイト粉末である１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子は、本発明の第２のグラファイト分散液に含まれる１層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子と同様である。
また、本発明の第２のグラファイト粉末が、カーボンナノチューブ等を含んでいてもよいこと、及びグラファイト粒子の一部又は全部がグラフェンであることが好ましいことは、本発明の第２のグラファイト分散液と同様である。

本発明の第２のグラファイト粉末は、本発明の第２のグラファイト分散液の分散媒を乾燥させることにより得られる。
乾燥温度は特に制限されず、分散媒が水の場合、乾燥温度は、好ましくは２０℃以上１００℃以下であり、分散媒がメタノールの場合、乾燥温度は、好ましくは０℃以上７０℃以下である。

本発明の第１及び第２のグラファイト粉末はグラファイト膜の材料として好適に用いることができる。
本発明のグラファイト膜は、本発明の第１のグラファイト粉末又は第２のグラファイト粉末を含む膜である。
グラファイト膜中のグラファイト粉末の含有量は、導電性及び透明度を高めるために多いほど好ましく、より好ましくは本発明のグラファイト膜は、本発明の第１のグラファイト粉末又は第２のグラファイト粉末のみからなる。

本発明の積層体は、本発明のグラファイト膜を有する積層体である。
本発明の積層体は、グラファイト膜以外の構成は特に制限されず、例えば基板上にグラファイト膜が形成されてなる積層体である。
基板は特に制限されず、例えばシリコン基板、プラスチック基板、プラスチックシート、プラスチックフィルム、ガラス基板、各種の金属基板、金属シート、金属フィルム等が挙げられる。

本発明の積層体は、上述の基板上にグラファイト膜が形成されてなる積層体にさらに電極を形成して、導電素子として用いることもできる。

本発明の積層体は、例えば積層体がグラファイト膜及び基板の積層体である場合、基板に本発明のグラファイト分散液を塗布及び乾燥させることにより製造できる。
特に本発明のグラファイト分散液は化学的剥離法のような塗布後の高温還元処理や熱ＣＶＤ法のような熱処理工程が不要であるので、基板の制限なく塗布することができる。

実施例１
純水５０ｍｌにグラファイト粒子（ＳＧＰ−３，平均粒子径３μｍ，ＳＥＣカーボン社製）を０．０１８ｇ加え、周波数１９ｋＨｚ及び振幅９μｍ（ゼロ ツー ピーク値）の超音波を３分間印加し、純水とグラファイト粒子の混合液を得た。得られた純水及びグラファイト粒子からなる混合液を３０００ｒｐｍ及び１０分の条件で遠心分離し、上澄み液を採取してグラファイト分散液を得た。

グラフェンの状態を確認するために、得られた分散液をＵＶ処理シリコン基板上に滴下及び乾燥し、原子間力顕微鏡（以下ＡＦＭ）で観察した。観察結果を図２に示す。
その結果、視野（７６μｍ×７６μｍ）内に、厚さ約１ｎｍ及び大きさ約３μｍ×５μｍの多数のグラフェンが観察され、視野中のグラフェン粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であることが確認された。グラフェンの大きさは、原料グラファイト粒子の大きさ（約３μｍ）とほぼ同じであり、小片化していないことが確認された。

実施例２
グラファイト粒子（ＳＧＰ−３，平均粒子径３μｍ，ＳＥＣカーボン社製）０．０１８ｇに１５０Ｗ及び４分の条件でマイクロウェーブ処理（マイクロウェーブオーブン ＣＥＭ社製 Ｄｉｓｃｏｖｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）を施した。
純水５０ｍｌにマイクロウェーブ処理したグラファイト粒子を加え、周波数１９ｋＨｚ及び振幅９μｍ（ゼロ ツー ピーク値）の超音波を３分間印加し、純水及びグラファイト粒子の混合液を得た。得られた純水及びグラファイト粒子からなる混合液を３０００ｒｐｍ及び１０分の条件で遠心分離し、上澄み液を採取してグラファイト分散液を得た。

グラフェンの状態を確認するために、得られた分散液をＵＶ処理シリコン基板上に滴下及び乾燥し、ＡＦＭで観察した。結果を図３に示す。
その結果、視野（５μｍ×５μｍ）内に、厚さ約１ｎｍ及び大きさ約１μｍ×２．５μｍのグラフェンが観察され、視野中のグラフェン粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であることが確認された。グラフェンの大きさは原料グラファイト粒子の大きさ（約３μｍ）とほぼ同じであり、小片化していないことが確認された。

実施例３
純水５０ｍｌにグラファイト粒子（ＳＧＰ−３，平均粒子径３μｍ，ＳＥＣカーボン社製）を０．０１８ｇ加え、周波数１９ｋＨｚ及び振幅９μｍ（ゼロ ツー ピーク値）の超音波を１５分間印加し、純水及びグラファイト粒子の混合液を得た。得られた純水及びグラファイト粒子からなる混合液を３０００ｒｐｍ及び１０分の条件で遠心分離し、上澄み液を採取してグラファイト分散液を得た。

グラフェンの状態を確認するために、得られた分散液をＵＶ処理シリコン基板上に滴下及び乾燥し、ＡＦＭで観察した。結果を図４に示す。
その結果、視野（２μｍ×２μｍ）内に、厚さ約１ｎｍ及び大きさ約１μｍ×１．５μｍのグラフェンが観察され、視野中のグラフェン粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であることが確認された。グラフェンの大きさは原料グラファイトの大きさ（約３μｍ）とほぼ同じであり、小片化していないことが確認された。

実施例３の遠心分離前の分散液及び遠心分離後の分散液のζ電位及びＸＰＳ（Ｘ線光電子分光装置、アルバック・ファイＱ２０００）による酸素量（Ｏ／Ｃ）を測定した。酸素量（Ｏ／Ｃ）については、各分散液を真空乾燥し、得られた乾燥試料をアルミニウム箔（Ａｌｆｏｉｌ）上にサンプリングし中和銃ｏｎで測定した。結果を表１に示す。
また、純粋水中で手で振って攪拌した試料（バージングラファイト）のζ電位及び酸素量についても同様に評価した。結果を表１に示す。ζ電位はシスメックス社製Ｚｅｔａｓｉｚｅｒ Ｎａｎｏ ＺＳを用いてｐＨ６で測定した．

表１から分かるように、本発明の分散液中のグラファイトは強く酸化されていないことが確認された。
尚、Ａｌｆｏｉｌの代わりにインジウム箔（Ｉｎｆｏｉｌ）を用いた場合でも、表１と同様の結果が得られた。

比較例１
純水５０ｍｌにグラファイト粒子（ＳＧＰ−３，平均粒子径３μｍ，ＳＥＣカーボン社製）を０．０１８ｇ加え、周波数１９ｋＭｚ及び振幅９μｍの超音波を０．５分印加し、純水及びグラファイト粒子からなる混合液を得た。得られた純水及びグラファイト粒子からなる混合液を３０００ｒｐｍ及び１０分の条件で遠心分離し、上澄み液を採取しグラファイト分散液を得た。

グラフェンの状態を確認するため、得られた分散液をＵＶ処理シリコン基板上に滴下及び乾燥し、ＡＦＭで観察した。
その結果、剥離が十分に起こっておらず、原料グラファイト粒子がそのまま観察される等、グラフェンが得られていないことが確認された。

本発明のグラファイト分散液は、太陽光発電システムの透明電極及びリチウムイオン電池電極の電極材料、並びにグリース、潤滑油及び高分子複合材料の増ちょう剤又は添加剤として用いることができる。

１ 超音波発生装置
１０ 発振機
２０ 振動子
３０ ホーン
４０ 容器
５０ パッキン
６０ ボルト

Claims (11)

1. 分散媒及び平均粒径が１００μｍ以下のグラファイト粒子を含む混合液に、周波数１０ｋＨｚ以上１ＭＨｚ以下及び振幅１μｍ以上１００μｍ以下の超音波を１分以上印加するグラファイト分散液の製造方法。
2. 請求項１に記載のグラファイト分散液の製造方法により得られるグラファイト分散液。
3. １層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
   前記グラファイト粒子のζ電位が、それぞれ−１００ｍＶ以上０ｍＶ以下であり、
   前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト分散液。
4. １層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
   前記グラファイト粒子が下記式（１）を満たし、
   前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト分散液。
   ０．０１≦Ｏ／Ｃ≦０．１ （１）
   （式中、Ｏはグラファイト粒子中の酸素原子を表し、Ｃはグラファイト粒子中の炭素原子を表す。）
5. 前記グラファイト粒子の全部又は一部がグラフェンである請求項３又は４に記載のグラファイト分散液。
6. １層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
   前記グラファイト粒子のζ電位が、それぞれ−１００ｍＶ以上０ｍＶ以下であり、
   前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト粉末。
7. １層以上のグラフェンからなるグラファイト粒子を含み、
   前記グラファイト粒子が下記式（１）を満たし、
   前記グラファイト粒子の厚さの平均が５０ｎｍ以下であって、面積方向の長径の平均が０．１μｍ以上であるグラファイト粉末。
   ０．０１≦Ｏ／Ｃ≦０．１ （１）
   （式中、Ｏはグラファイト粒子中の酸素原子を表し、Ｃはグラファイト粒子中の炭素原子を表す。）
8. 前記グラファイト粒子の全部又は一部がグラフェンである請求項６又は７に記載のグラファイト粉末。
9. 請求項２〜５のいずれかに記載のグラファイト分散液から分散媒を乾燥して得られるグラファイト粉末。
10. 請求項６〜８のいずれかに記載のグラファイト粉末を含んでなるグラファイト膜。
11. 請求項１０に記載のグラファイト膜を有する積層体。