JP2013199404A - 糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カーボンナノチューブの短繊維からなる糸状又はシート状カーボンナノチューブを製造する方法であって、前記カーボンナノチューブの短繊維同士をCVD法により結合することを特徴とする糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法。
【選択図】図1
Description
カーボンナノチューブは、グラファイトを筒状に巻いた形状を有する炭素材料であり、数nmから100 nm程度の直径、及び数nmから1 mm程度の長さを有する。カーボンナノチューブには単層のもの、多層構造になったもの、カップスタック状のもの等があるが、本発明に使用するカーボンナノチューブは、特にどのような構造でもよく、複数の種類を混合して使用しても良い。
糸状又はシート状に形成されたカーボンナノチューブ短繊同士を強固に結合させるため、CVD法により短繊維間に炭素−炭素共有結合を形成する。炭素−炭素共有結合を形成することにより強固に結合されたカーボンナノチューブ短繊維は、高い機械的強度を有するとともに、高い電気伝導性及び高い熱伝導性を発揮する。CVD法としては、光CVD法、プラズマCVD法、熱CVD法等を用いるのが好ましく、特に光CVD法又はプラズマCVD法を用いるのが好ましい。
光源としては、エキシマレーザ、Q-Switch Nd:YAGレーザ、その高調波レーザ、パルス幅が〜数百フェムト秒であるTi:sapphireレーザ等を利用することができる。特に高エネルギーが得られるフェムト秒レーザが好ましい。
WO2006-011655に記載されたスーパーグロース法により合成したカーボンナノチューブを、公知の方法によって紡績することにより、カーボンナノチューブ短繊維からなる紡績糸を得た。このカーボンナノチューブ短繊維からなる紡績糸を、巻取り治具16(図1参照)に巻き取り、前記熱CVD装置10を用いて、炭素源としてメタン、触媒としてフェロセン、及びキャリアガスとしてアルゴンを使用し、大気圧、600℃の条件でCVD処理を行った。その結果、処理前に比べて、電気抵抗が1/5になった。
加熱手段の代わりに、フェムト秒でのパルス発光が可能なNd:YAGレーザを用いて、室温で処理した以外実施例1と同様にして光CVD処理を行った。その結果、処理前に比べて、電気抵抗が1/5になった。
特開2009-196873号に記載の方法により合成したカーボンナノチューブを用いて、カーボンナノチューブ短繊維からなるシートを得た。このカーボンナノチューブ短繊維からなるシートを、図2に示すプラズマCVD装置20の反応容器21内に配置し、炭素源としてアセチレン、キャリアガスとしてアルゴンを使用し、50 Pa、及び100℃の条件でプラズマを発生させCVD処理を行った。その結果、処理前に比べて、電気抵抗が1/7になった。
11・・・反応容器
12・・・加熱手段
13・・・ガス入口
14・・・ガス出口
15・・・糸状カーボンナノチューブ短繊維
16,17・・・巻取り治具
18・・・試料入口
19・・・試料出口
20・・・プラズマCVD装置
21・・・反応容器
22,23・・・高周波電極
24・・・ガス入口
25・・・真空ドレイン
26・・・プラズマ
27・・・シート状カーボンナノチューブ短繊維
Claims (6)
- カーボンナノチューブの短繊維からなる糸状又はシート状カーボンナノチューブを製造する方法であって、前記カーボンナノチューブの短繊維同士をCVD法により結合することを特徴とする糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法。
- 請求項1に記載の糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法において、前記CVD法が、炭化水素を用いて、前記カーボンナノチューブに対して不活性なガス中で、前記カーボンナノチューブの短繊維間に炭素−炭素結合を形成するものであることを特徴とする糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法。
- 請求項2に記載の糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法において、前記不活性ガス中に前記炭素−炭素結合の形成を促進する触媒を含有することを特徴とする糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法において、前記CVD法が、光CVD法又はプラズマCVD法であることを特徴とする糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法において、前記光CVD法が、エキシマレーザ又はYAGレーザを光源として用いたものであることを特徴とする糸状又はシート状カーボンナノチューブの製造方法。
- 請求項1〜5のいずれかに記載の糸状カーボンナノチューブの製造方法において、前記カーボンナノチューブの短繊維を紡績又は紡糸してなる糸に対してCVD法を施すことを特徴とする糸状カーボンナノチューブの製造方法。
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