JP2013234115A - カーボンナノチューブ構造体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のカーボンナノチューブ構造体の製造方法は、成長面を有する基板を提供する第一ステップと、カーボンナノチューブ層を前記成長面に設置し、前記カーボンナノチューブ層を通じて前記成長面の一部を露出させる第二ステップと、前記カーボンナノチューブ層が設置された基板に触媒を堆積して、前記カーボンナノチューブ層の表面に第一触媒を形成し、前記成長面に第二触媒を形成する第三ステップと、前記成長面にカーボンナノチューブアレイを形成し、前記カーボンナノチューブ層の表面にカーボンナノチューブクラスターを形成する第四ステップと、前記カーボンナノチューブ層、前記カーボンナノチューブアレイ及び前記カーボンナノチューブクラスターを一体として前記基板から剥離する第五ステップと、を含む。
【選択図】図1
Description
図1を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体の製造方法は、成長面105を有する基板101を提供するステップS11と、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層102を成長面105に設置し、カーボンナノチューブ層102を通じて成長面105の一部を露出させるステップS12と、触媒を堆積して、カーボンナノチューブ層102の表面に第一触媒104を形成し、成長面105に第二触媒106を形成するステップS13と、CNT成長工程でカーボンナノチューブを成長し、該CNT成長工程で成長面105にカーボンナノチューブアレイ110を成長し、カーボンナノチューブ層102の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター108を成長するステップS14と、を含む。
カーボンナノチューブ層102は、図2に示すように、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム(drawn carbon nanotube film)であり、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ものである。単一の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が同じ方向に沿って、端と端とが接続されている。即ち、単一のカーボンナノチューブフィルムは、分子間力で長軸方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図2及び図3を参照すると、単一のカーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメント143を含む。複数のカーボンナノチューブセグメント143は、長軸方向に沿って分子間力で端と端とが接続されている。各カーボンナノチューブセグメント143は、相互に平行に、且つ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。カーボンナノチューブセグメント143は、任意の長さ、厚さ、均一性及び形状を有する。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの厚さは、0.5nm〜100μmであり、その幅は、超配列カーボンナノチューブアレイのサイズに対応する。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムは、優れた光透過性を有する。単一のドローン構造カーボンナノチューブフィルムの光透過率は、90%以上に達する。ドローン構造カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、特許文献1に掲載されている。
カーボンナノチューブ層102が一本のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、該カーボンナノチューブワイヤを曲げて、一定の面積を有する平面形状のカーボンナノチューブ層102(図示せず)を形成することができる。カーボンナノチューブ層102が数本のカーボンナノチューブワイヤからなる場合、該数本のカーボンナノチューブワイヤは、相互に平行して配列される。または、数本のカーボンナノチューブワイヤは、相互に交叉して網状のカーボンナノチューブ構造体(図示せず)を形成する。カーボンナノチューブ層102におけるカーボンナノチューブワイヤは、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ことができる。
カーボンナノチューブ層102は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、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)である。単一の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。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。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、押し器具の形状及び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。
カーボンナノチューブ層102は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム(flocculated carbon nanotube film)である。図9を参照すると、単一の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、絡み合い、等方的に配列されている。カーボンナノチューブ層102において、複数のカーボンナノチューブは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。単一のカーボンナノチューブの長さは、100nm以上であり、100nm〜10cmであることが好ましい。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、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。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。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、単一の微小な穴の直径は10μm以下になる。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、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。カーボンナノチューブ構造体の厚さは、0.5nm〜1mmである。
図17を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体200の製造方法は、複数の孔203を有する成長面205を有する基板201を提供するステップS21と、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層202を成長面205上に設置し、カーボンナノチューブ層202を通じて成長面205の一部を露出させるステップS22と、カーボンナノチューブ層202の表面に第一触媒204を堆積し、成長面205に第二触媒206を堆積するステップS23と、成長面205にカーボンナノチューブアレイ210を成長し、カーボンナノチューブ層202の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター208を成長させてカーボンナノチューブ構造体200を形成するステップS24と、基板からカーボンナノチューブ構造体200を剥離するステップS25と、を含む。
図20を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体300の製造方法は、複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層302と、第一触媒304とを提供し、第一触媒304を複数のカーボンナノチューブの表面に堆積するステップS31と、成長面305を有する基板301及び第二触媒306を提供し、第二触媒306を成長面305に堆積するステップS32と、カーボンナノチューブ層302を第二触媒306が堆積された成長面305に設置するステップS33と、成長面305にカーボンナノチューブアレイ310を成長させると同時に、カーボンナノチューブ層302の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター308を成長させるステップS34と、カーボンナノチューブ層302、カーボンナノチューブアレイ310及びカーボンナノチューブクラスター308を基板301から剥離するステップS35と、を含む。
図21を参照すると、本実施例のカーボンナノチューブ構造体400は、成長面405を有する基板401を提供するステップS41と、成長面405にカーボンナノチューブアレイ410を成長させるステップS42と、複数の第一カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層402と、第一触媒404とを提供し、カーボンナノチューブ層402の表面に第一触媒404を堆積するステップS43と、カーボンナノチューブ層402をカーボンナノチューブアレイ410の、成長面405に隣接する表面とは反対の表面に設置するステップS44と、カーボンナノチューブ層402の表面に複数のカーボンナノチューブクラスター408を成長するステップS45と、カーボンナノチューブ層402、カーボンナノチューブアレイ410及び複数のカーボンナノチューブクラスター408を基板401から剥離するステップS46と、を含む。
図22を参照すると、本実施例の電界放出表示装置50は、カーボンナノチューブ構造体500と、二つの電極512と、陽極電極514と、を含む。二つの電極512は、間隔をあけて設置され、カーボンナノチューブ構造体500にそれぞれ電気的に接続される。陽極電極514は、カーボンナノチューブ構造体500と間隔あけて対向するように設置される。カーボンナノチューブ構造体500は、実施例のカーボンナノチューブ構造体100、200、300、400のいずれかの一種である。カーボンナノチューブ構造体500は、カーボンナノチューブクラスター508、カーボンナノチューブ層502及びカーボンナノチューブアレイ510を含む。
図28を参照すると、電界放出表示装置60は、絶縁基板616と、カーボンナノチューブ構造体600と、二つの電極612と、陽極電極614と、を含む。カーボンナノチューブ構造体600は、絶縁基板616の表面に設置される。二つの電極512は、間隔をあけて設置され、それぞれカーボンナノチューブ構造体600に電気的に接続される。陽極電極614は、カーボンナノチューブ構造体600と間隔をあけて、且つ対向するように設置される。カーボンナノチューブ構造体600は、カーボンナノチューブクラスター608、カーボンナノチューブ層602及びパターン化されたカーボンナノチューブアレイ610を含む。さらに、カーボンナノチューブ構造体600は、実施例カーボンナノチューブ構造体100、200、300、400のいずれかの一種である。
図29を参照すると、電界放出表示装置70は、円柱状の絶縁基板716と、カーボンナノチューブ構造体700と、陽極電極714と、を含む。カーボンナノチューブ構造体700は、円柱状の基板716の表面に設置される。陽極電極714と、カーボンナノチューブ構造体700とは、間隔をあけて設置される。
101、201、301、401、501、601、701 基板
102、202、302、402、502、602、702 カーボンナノチューブ層
104、204、304、404 第一触媒
105、205、305、405 成長面
106、206、306、406 第二触媒
108、208、308、408、508、608、708 カーボンナノチューブクラスター
110、210、310、410、510、610、710 カーボンナノチューブアレイ
143 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
203 孔
512、612 電極
514、614、714 陽極電極
616、716 絶縁基板
50、60、70 電界放出表示装置
Claims (3)
- 成長面を有する基板を提供する第一ステップと、
複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層を前記成長面に設置し、前記カーボンナノチューブ層を通じて前記成長面の一部を露出させる第二ステップと、
前記カーボンナノチューブ層が設置された基板に触媒を堆積して、前記カーボンナノチューブ層の一つの表面に第一触媒を形成し、前記成長面に第二触媒を形成する第三ステップと、
カーボンナノチューブを成長する工程を行い、該工程において前記成長面に複数のカーボンナノチューブが成長されてカーボンナノチューブアレイを形成し、前記カーボンナノチューブ層の表面に複数のカーボンナノチューブが成長されて、カーボンナノチューブクラスターを形成する第四ステップと、
前記カーボンナノチューブ層、前記カーボンナノチューブアレイ及び前記カーボンナノチューブクラスターを一体として前記基板から剥離する第五ステップと、
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブ構造体の製造方法。 - 複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層及び第一触媒を提供し、前記第一触媒を前記複数のカーボンナノチューブ層の一つの表面に堆積する第一ステップと、
成長面を有する基板及び第二触媒を提供し、前記第二触媒を前記成長面に設置する第二ステップと、
前記カーボンナノチューブ層を第二触媒が設置された前記成長面に設置する第三ステップと、
カーボンナノチューブを成長する工程を行い、該工程において前記成長面にカーボンナノチューブアレイを成長させると同時に、前記カーボンナノチューブ層の、前記成長面に隣接する表面とは反対の表面に複数のカーボンナノチューブクラスターを成長させる第四ステップと、
前記カーボンナノチューブ層、前記カーボンナノチューブアレイ及び前記カーボンナノチューブクラスターを一体として前記基板から剥離する第五ステップと、
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブ構造体の製造方法。 - 基板及び相互に平行する複数の第一カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブアレイを提供し、前記カーボンナノチューブアレイを前記基板に設置する第一ステップと、
複数の第二カーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ層と、触媒とを提供し、前記触媒を前記複数の第二カーボンナノチューブの表面に設置する第二ステップと、
前記カーボンナノチューブ層を前記カーボンナノチューブアレイの、前記基板に隣接する表面とは反対の表面に設置する第三ステップと、
カーボンナノチューブを成長する工程を行い、該工程において前記カーボンナノチューブ層の表面に複数のカーボンナノチューブクラスターを成長させる第四ステップと、
前記カーボンナノチューブ層、前記カーボンナノチューブアレイ及び前記カーボンナノチューブクラスターを一体として前記基板から剥離する第五ステップと、
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブ構造体の製造方法。
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JPN6014013569; 倉知宏行他: '太いCNT上に成長させた細いCNTとその電子放出特性' 電子情報通信学会技術研究報告. ED, 電子デバイス Vol.106 No.200, 20060727, P.11-15, 一般社団法人電子情報通信学会 * |
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