JP2013523591A - 高導電性のカーボンナノチューブ−ポリマー複合材の製造 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
[0001]本出願は米国仮特許出願61/321267号(2010年4月6日提出)の優先権を主張する。その出願の内容の全てが参考文献として本明細書に取り込まれる。
[0002]本発明は合衆国エネルギー省によって認められた認可番号DE−AC26−07NT42677の下での政府の支援を受けて成されたものである。政府は本発明に一定の権利を有する。
[0040]複合材料の形成
[0041]前に述べたように、本発明の方法に従って複合材料を形成するために、様々な装置を利用することができる。やはり前に述べたように、本発明の装置は真空(vacuum)(減圧)に基づく装置としてもよい。例えば、様々な特定の態様において、図1および2に示す真空装置10を用いることができる。さらなる態様において、図3に示す真空装置50を用いてもよい。
[0052]概して言えば、本発明の方法と装置を利用することによって形成される複合材料は、(1)ポリマーマトリックスを形成するポリマー、および(2)ポリマーマトリックスの中に埋め込まれる、一方向に整列したカーボンナノチューブを含む。幾つかの態様において、一方向に整列したカーボンナノチューブは水平に整列したカーボンナノチューブであり、このときカーボンナノチューブは付与された電界および/または磁界の方向で水平に整列される。
[0060]本発明の方法、装置および複合材料において様々な形態のカーボンナノチューブを利用してもよい。幾つかの態様において、利用されるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、超短カーボンナノチューブ、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つである。幾つかの態様において、カーボンナノチューブは機能化されたカーボンナノチューブである。幾つかの態様において、カーボンナノチューブは金属で被覆されたカーボンナノチューブである。さらなる態様において、カーボンナノチューブは純粋な(pristine)カーボンナノチューブである。
[0067] 本発明の方法、装置および複合材料においては様々なポリマーを用いることができる。様々な態様において、ポリマーは、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレングリコール(PEGs)、ポリ(エチレンテレフタレート)(PET)、エポキシポリマー、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つである。より特定された態様において、ポリマーは中密度ポリエチレン(MDPE)である。
[0071]本発明の装置に電界を加えるために、様々な方法を用いることができる。例えば、幾つかの態様において、電圧源に接続された導電性プレートから電界を誘導してもよい。導電性プレートの非限定的な例としては、銅、アルミニウム、黒鉛、酸化スズ、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つから得られる導電性プレートがある。その他の適当な導電性プレートの使用も、当業者であれば想像することができる。
[0073] 当業者であれば、様々な電界強度の適用も考えることができる。幾つかの態様において、適用される電界の強度は約100V/cm〜約1500V/cmとしてよい。より特定された態様において、適用される電界の強度は約110V/cm〜約1200V/cmとしてよい。さらなる態様において、適用される電界の強度は約111V/cm、約222V/cm、約556V/cmまたは約1111V/cmとしてよい。
[0075] 追加の態様において、本発明のカーボンナノチューブを、磁界を利用することによって整列させてもよい。本発明の様々な態様において、磁界を単独で、または電界とともに適用してもよい。
[0078]本発明の方法および装置と関連して、様々なフィルターも用いることができる。幾つかの態様において、フィルターは0.2ミクロンのフィルター膜である。より特定された態様において、フィルターは0.2ミクロンのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)膜である。さらなる態様において、フィルターは約47mmの直径と約45μmの細孔サイズを有するPTFE膜である。
[0082] 当業者は、本発明の方法、装置および複合材料は、ここでまだ説明されていない多くの追加の態様をとることができることも認識するであろう。例えば、本発明の方法と装置においては、多機能の複合材料の要件に基く様々なカーボンナノチューブまたはポリマーの使用に伴って、様々なサイズと形状に調整することができる。形成された複合材料または薄いフィルムを幾つかのやり方で切断して、円筒形状に成形することもできて、そしてさらに押し出して繊維形状に成形することもできる。様々な態様において、このプロセスを連続的に行うことによって、連続した複合材料のシート、ワイヤ、およびケーブルを製造することができる。
[0090] 本発明の方法、装置および複合材料は多くの利益をもたらす。例えば、本発明の方法と装置は、ポリマーのマトリックスの中で高度に分散して一方向に整列したカーボンナノチューブを含む複合材料を製造するために用いることができる。後に実施例で示すが、そのような完成した複合材料は高導電性であって、多くの用途が見いだされる(例えば、薄いフィルムまたは複合ワイヤなどの用途)。さらに、本発明の方法と装置は、そのような複合材料を多量のカーボンナノチューブまたはポリマーを必要とすることなく製造するのに用いることができる。
[0094]当業者であれば、本発明の方法、装置および複合材料は多くの用途があるはずであることを想像することもできる。例えば、様々な態様において、本発明の方法と装置を、連続したワイヤ、連続した繊維、テープ、および/または薄いフィルムとしての用途が見いだされる複合材料を製造するために用いてもよい。そのような形成されたワイヤ、繊維、テープ、および/またはフィルムは、続いて、半導体に対する軽量の代替物、電池の構成要素、コンデンサの構成要素、モーターの巻き線、および/または様々な自動車の構成部品としての用途を見いだすことができる。本発明の複合材料は、石油工業、EMI遮蔽、および光の直射からの保護における多くの用途も見いだすことができる。本発明の方法、装置および複合材料についてのその他の用途も、当業者によって想像することができる。
[0097]有益な手段のための導電性を最大限にするために、カーボンナノチューブ(CNT)−ポリマー複合材の電気的性質の改善における最近の関心事について検討した。高度に導電性のCNT/ポリマー複合材を製造するための多くの方法が生み出されてきたが、ほとんどのCNT/ポリマー加工処理方法は導電性を効果的に最大限にすることができなかった。本実施例で説明される電界−真空噴霧(EFVS)加工処理方法は、熱可塑性ポリマーマトリックスの中にCNTが一方向に整列したCNT/ポリマー複合材を製造することができる故に、複合材加工処理方法として新規なやり方である。
[00100] CNTsの高い導電性が発見されたことにより、CNT材料の他の性質を低下させることなくCNTsの導電性を利用するとともにそれを最大化させるという目的についての研究が集中的になされた。機械的な安定性を保ちながらポリマーの導電性を高めるためにポリマーのマトリックスの中にCNTsを組み込むことについて、幾つかの研究がなされた[1〜6]。高導電性のCNT/ポリマー複合材のための可能性のあるマトリックスとして幾つかのタイプのポリマーが考慮されたが、しかし特定のポリマーを選択することは、選択の基準を満たすために考慮しなければならない多数の因子に大きく依存する。
[00106] EFVS法の装置構成は下記の要素を含む。
− 真空(減圧)
− フィルター室
− 高電圧電源
− フィルター
− 電気配線
− 噴霧装置。
[00108] 図2Dに示すように、EFVS装置は、エーロゾル化した有毒な溶剤の循環が人間に影響を与えるのを防ぐために、換気フードの中に収容される。高温導電性テープによって電気配線を電極に固定する。
[00110] EFVS法は、N−メチルピロリドン(NMP)中のCNTsの溶液とジクロロベンゼン中に溶解したMDPEの溶液を用意することを含む。全てのサンプルは、精製されたHiPCO SWNTsと中密度ポリエチレン(MDPE)を用いて調製された。EFVS装置になされる変更の影響を監視するために、サンプルを10重量%のSWNTsにおいて複製した。750Wの超音波プローブ音波発生器を用いて、45分間にわたってSWNTsをNMPの中に分散させた。次いで、SWNTとNMPの混合物を遠心分離機を用いて10000rpmでデカントし、それによって大きな炭素の凝集物と触媒粒子を沈降させた。MDPEをジクロロベンゼン中に混合し、そして攪拌板を用いて120℃まで加熱した。SWNT-NMP混合物およびMDPE-DCB混合物の50mlのアリコートを別個の容器中に入れた。MDPE-DCB混合物の温度を120℃に維持した。
[00114] 幾つかの因子が、EFVS加工処理法を用いて製造される完成したSWNT/MDPEサンプルに影響する。この節では、整列するSWNTsの電界効果に影響する因子を理解することに集中する。理論に拘束はされないが、導電性の電極どうしの間の見積もられる誘電率と導電性の電極として用いられる材料のタイプは、電界の強度にかなり影響すると考えられる。これらの因子の各々を理解することによってEFVS法のさらなる最適化が可能になり、それによりSWNT/MDPE複合材の中でのSWNTの整列と導電性が増大するであろう。
[00116] フィルター室の中に吹き付けられるSWNTsの一方向での整列は、加えられる外部の高電圧DC電界から生じる。電界によってカーボンナノチューブが受ける理論上のトルクは次の式を用いて表すことができる:
τ=l(αII−α⊥)Ε2sinθcosθ
[00117]上の式において、lはカーボンナノチューブの長さ、α⊥は単位長さ当りの垂直分極率、αIIは単位長さ当りの平行分極率、そしてθは電界に対する角度である。理論上、カーボンナノチューブについてはαII>α⊥である。フィルター室の中でSWNTの整列を引き起こすためには、DC電界は100V/cmよりも大きくなければならない[5〜7]。電界の強度を大きくすることによって、電界の中でのカーボンナノチューブにより大きなトルクを引き起こすことができる、と理解することができる。より大きなトルクは、カーボンナノチューブの一方向での整列をさらに増大させるだろう。
[00120]電極材料として銅板を用いた。四つのサンプルのSEMによる特徴づけにより、電界強度が大きくなるのに伴ってサンプルにおける一方向での整列が増大することが明らかにされた。111V/cmと222V/cmで加工されたサンプルは、ランダムなSWNTの網状構造の形成を示した。図6Aと図6Bは、それぞれ111V/cmおよび1111V/cmにおいて加工処理されたサンプルのSEM画像を示す。これらの複合材料においてSWNTsを整列させるために用いられる電界の強度に様々な因子が影響するかもしれない。そのような因子には、誘電率と用いられる電極材料が含まれる。
[00122]導電性の電極どうしの間の材料は、材料の比誘電率の結果としての電界の全体的な強度に影響する。誘電率は外部の電界に対する材料の抵抗または応答と定義される[5〜7]。DC電界の中でのカーボンナノチューブの電気泳動の移動度についての次の式は、電界強度に及ぼす誘電率の影響を表す:
μ=v/Ε=εζ/η
[00123]上の式において、μは電気泳動の移動度、vはカーボンナノチューブの移動のドリフト速度、Εは電界強度、εは誘電率、ζはカーボンナノチューブのゼータ電位、そしてηはカーボンナノチューブが浮遊している媒質の粘度である[5〜9]。上の式を再整理すると次のようになる:
Ε=vη/εζ
[00124] 誘電率が低下すると電界強度が増大すると理解することができ、逆もまた同様である。
− パイレックスガラス
− N−メチルピロリドン(NMP)(またはジクロロベンゼン(DCB))
− カーボンナノチューブ
− 中密度ポリエチレン
− ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
− 空気。
[00129] EFVS加工処理法を用いてSWNTsを整列させるのに用いられる電界の強度に影響する別の因子は、平行な板状電極として用いられる導電性材料である。EFVS法のために用いられる導電性電極は大きくて平行な板状コンデンサとして作用し、EFVS法の装置構成のフィルター室を横切って電界を導く。SWNT/MDPE複合材のサンプルの中で生じるSWNTの整列に材料の選択が影響することが示された。
[00133] EFVS加工処理法は現行のCNT/ポリマー加工処理方法を上回る利点を提供するが、一方向のCNTの整列を伴うCNT/ポリマー複合材の加工処理を妨げる問題に対処することにより、加工されたサンプルのさらなる改善が可能になるであろう。高電圧のDC電源を用いてCNT/ポリマー複合材のサンプルを加工することによって、加工されたサンプルの中でのカーボンナノチューブの整列が増大することが、分析によって示された。さらに、高出力のAC電源を適用すると、より低い電界強度を用いて一方向でのCNTの整列がなされることが示された[4〜6、9]。導電性の平行なプレートの配置を制御することによって、CNT/ポリマー複合材の全体での制御された多方向のCNTの整列を生じさせることができる。
[00137] 電界−真空噴霧加工処理方法は、低粘度の溶剤を横切って加えられる電解の使用を含む、フィルター室の中でCNTsの一方向の整列を生じさせる新規な複合材料加工処理方法である。さらに、溶融したポリマーが直接凝固することと浸透することによって、加熱された溶液を吹き付けた場所でポリマーが冷却して結晶化すると、整列したCNTの網状構造はその場に固定される。これらの有益な特性が、複合材料の全体を通して整列したCNTの網状構造を有するCNT/ポリマー複合材を加工することを可能にする。電界強度、導電性電極どうしの間の容積の誘電率、さらには導電性電極として用いられる材料などの因子を考察することによって、電界−真空噴霧加工処理方法をより最適化する方法を理解することができる。EFVS加工処理法の電界強度が増大すると、導電性電極どうしの間の容積の誘電率は低下し、そして限定された高誘電率の表面形成物を有する材料を選択することによって、CNT/ポリマー複合材の中でのCNTの整列を増大させることができ、それにより導電性をさらに大きくすることができる。
[1]Du, F., Fischer, J. and Winey, K. Coagulation method for preparing single-walled carbon nanotube/poly(methyl methacrylate) composites and their modulus, electrical conductivity and thermal stability.(単層カーボンナノチューブ/ポリ(メチルメタクリレート)複合剤を調製するための凝固方法およびそれらのモジュラス、導電性および熱安定性) J. Polym. Sci. B Polym. Phys. 41, 3333-3338 (2003).
[2]Zhu, Y. 他、Alignment of multiwalled carbon nanotubes in bulk epoxy composites via electric field.(塊状エポキシ複合材の中での多層カーボンナノチューブの電界による整列) J. Appl. Phys. 105, 054319 (2009).
[3]Walters, D. 他、In-plane-aligned membranes of carbon nanotubes.(カーボンナノチューブの平面内整列膜) Chemical Physics Letters 338, 14-20 (2001).
[4]Park, C. 他、Aligned single-wall carbon nanotube polymer composites using an electric field.(電界を使用して整列した単層カーボンナノチューブ・ポリマー複合材) Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 44, 1751-1762. 2006.
[5]Ma, C. 他、Alignment and dispersion of functionalized carbon nanotubes in polymer composites induced by an electric field.(電界によって誘導された、ポリマー複合材中での機能化カーボンナノチューブの整列と分散)Carbon 46, 706-710. 2005.
[6]Senthil Kumar, M. 他、DC electric field assisted alignment of carbon nanotubes on metal electrodes.(DC電界によって補助された、金属電極上でのカーボンナノチューブの整列)Solid-State Electronics 47, 2075-2080. 2003.
[7]Martin, C. 他、Electric field-induced aligned multi-wall carbon nanotube networks in epoxy composites.(エポキシ複合材の中で電界によって誘導されて整列した多層カーボンナノチューブの網状構造) Polymer 46 (2005) 877-886.
[8]Rogensues, A. Nanocomposite Membranes and Carbon Nanoparticle Alignment via External Fields.(ナノ複合材膜および外部電界によるカーボンナノ粒子の整列) Department of Civil and Environmental Engineering. https://www.msu.edu/~rogensul/Projects files/MiniProposal AR.pdf
[9]Miller, L. and Mullin, J. Electronic materials: from silicon to organics.(電子材料:シリコンから有機物まで) Springer. New York. 1991.
[00139]実施例2.電界−真空噴霧加工処理方法の最適化
[00140]本実施例では、電界−真空噴霧法の加工処理の最適化に関する検討について説明する。加工処理の最適化は、ワイヤ複合材を製造するための太くて大きなサンプルを生成する迅速なプロセスの開発からなる。CNTの整列の原理を理解し、そして一方向でのCNTの整列の増大を達成するために、研究が行なわれた。ワイヤ形状のSWNT/MDPE複合材を製造するための他の加工処理方法の最適化を継続するために、連続的なサンプルが加工された。これらの研究は、SWNT/MDPE複合材の電気抵抗率をさらに低下させるという目的を達成するために行なわれた。
[00142]複合材料を加工処理するこの電界−真空噴霧法については前に説明し、そして図1と図2で示された。図2Aに示すように、EFVS装置は底部にフィルター29を保持するフィルター室32からなる。導電性プレート28が真空室26の外側に固定されていて、真空室はこれを横切る電界を誘導する。
− CNTの整列
− 加工処理の速度
− プロセスの規模の調整。
上記の因子のそれぞれについて以下でさらに詳細に説明する。
[00145] EFVS法を用いてCNT/MDPE複合材を加工処理する際のCNTsの整列を増大させることは、下記の因子に依存する:
− 低粘度の溶剤
− 高電圧の電界
− 溶剤中でのCNTの分散。
このSWNTsの大きな凝集物質は「ロープ」と呼ばれる。
[00149] EFVS法を用いてSWNT/MDPE複合材を加工処理する速度は下記の因子に依存すると考えられる:
− 真空の強度
− 溶剤の蒸発速度。
[00153]今のところ、現行の装置のサイズの二倍の装置の中に装着することを可能にするために、導電性プレートは大きなサイズで作られた。これにより、大きなサンプルを加工することができて、またワイヤ形状のものを開発するために用いることができる。図1は、現在考えられている現行のモーターの付いたポンプで補助する装置を示す。検討されている別の真空装置は図3に示すもので、この図は高導電性のカーボンナノチューブ・ポリマー複合材シートを加工するために用いることのできる工業的な装置の概略図を示す。
[00155]行われた研究調査は、SWNTの整列に及ぼす、導電性プレートとして用いられる様々な導電性材料の影響および導電性プレートどうしの間の距離の影響が含まれる。
C=εrε0×(A/d)
[00158]上の式において、Cはキャパシタンス、Aは二つのプレートが重なる面積、εrはプレートどうしの間にある物質の静電比誘電率(しばしば誘電率と呼ばれる)(真空について、εr=1)、ε0は絶対誘電率(ε0=8.854×10−12Fm−1)、そしてdはプレートどうしの間の距離である。
[00162]この期間において、幾つかのサンプルが加工処理されて、あるものは以前のものよりもずっと大きな厚さのサイズとされた。上で述べたように、SEMを用いて認められる整列において、選択されたサンプルの範囲を通して限定された整列が明らかになった。現在のSEMの評価は、加工されたサンプルの全体を適切に評価するために、サンプルの全体に分散が行われた幾つかのサンプルが得られるように構築されている。
[00164]ポリマーの材料の選択は中密度ポリエチレンに限定されていた。サンプルを加工処理するために、二つのタイプのカーボンナノチューブが用いられた。すなわち、CG100および精製されたHiPCOカーボンナノチューブである。前述したように、カーボンナノチューブを懸濁させるための溶剤としてNMPが用いられた。吹き付け処理の際の溶融したポリマーを懸濁させるために、ジクロロベンゼンが選択された。PTFEの0.1ミクロンサイズの細孔を有するフィルターも用いられた。
[00166] SWNT/MDPE複合材を加工処理するために電界−真空噴霧加工処理方法が用いられた。その手順は下記の工程からなる:
1.真空ポンプ装置に真空ろ過室を装着する。
2.次いで、真空室の最上部にフィルター紙を取り付ける。
3.次いで、真空ろ過室にフィルター室を固定し、真空ろ過室にフィルター紙も固定する。
4.次いで電気的短絡が生じないようにして、真空ろ過室に導電性プレートを固定する。
5.真空ポンプを作動させ、次いで、導電性プレートを高電圧電源にクランプを用いて接続する。
6.カーボンナノチューブを適当な溶剤中に十分に分散させ、そして大きな凝集物があれば、デカントしてそれを除去する。
7.任意の種類のポリマーを、それを溶解することのできる溶剤と混合し、それによって、ポリマーと溶剤の溶液が流動することができて、それが非粘性であるようにする。
8.フィルター室の上に機械スプレーを設置し、そして高電圧電源のスイッチを入れる。
9.カーボンナノチューブの分散液を真空ろ過室の中に吹き付け、そして高電圧電源のスイッチを入れる。その結果、カーボンナノチューブは電界の方向に整列する。
10.ナノチューブが整列して網状構造が形成したら、すぐにポリマーを吹き付けて、その網状構造と整列の形成を固定させる。
11.溶剤をフィルター室から減圧除去する。
12.それぞれの厚さに達するまで工程11と12を繰り返す。
13.全ての溶剤がフィルター室から除去されたら、電界を切る。
14.真空ポンプで補助してカーボンナノチューブ/ポリマー複合材を乾燥させる。
15.真空室からフィルター紙を注意深く取り出す。
16.フィルター紙からカーボンナノチューブ/ポリマー複合材の薄いフィルムまたはワイヤを注意深く取り出し、そして数時間にわたって所望の温度で乾燥させる。
[00169] SWNT/MDPE複合材は、電界の方向に平行な整列方向に沿って、3.56×10−3オーム・cmから3.43×10−2オーム・cmまでの範囲の容積抵抗率を示した。電界の方向に垂直な非整列方向においては、5.06×10−3オーム・cmから5.11×10−2オーム・cmまでの範囲の容積抵抗率を示した。下の表4はSWNT/MDPE複合材の結果を示す。
下の表5は、様々な濃度のSWNTsを含むMDPEの薄いフィルムを加工処理した後に得られた抵抗率の値の幾つかのものを示す。
[00176]将来の加工処理の改善は、より良好な整列を得るために電界強度を改善することの基礎を知ることと、電界強度を低下させる可能性のあるあらゆる逆効果と取り組むために装置構成を改造することに向けて移行するだろう。将来の研究調査は、導電性プレートどうしの間の距離の変化と複合材料のサンプルの中で生じるカーボンナノチューブの整列との影響を扱うであろう。さらに、電界を伴って用いられる材料の効果をより良く理解するために、導電性プレートどうしの間の全体的な誘電率の単純化されてモデル化された計算が行われるだろう。次いで、この計算は、導電性プレートどうしの間で1000Vの電圧限界に達するかどうかを見積もるために、電界を横切るおおよその電圧降下を計算するために利用されるだろう。SWNT/MDPE複合材のワイヤ状のサンプルを加工処理するための十分な塊状材料を得るために、SWNT/MDPE複合材サンプルは継続して加工処理されるだろう。複合材サンプルのさらなる加工処理は、これまでに加工したサンプルと同等のレベルの整列を達成するために、酸化インジウムスズで被覆したガラスを用いて行われるだろう。
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[00178] さらに詳しく説明しなくても、当業者であれば、本明細書の説明を用いて本発明を最大限に利用することができると考える。ここで説明した態様は例示のものであると解釈され、この開示の残りのものをいかなるやり方でも制限しないと解釈されるべきである。好ましい態様が示され、そして説明されたが、それらの多くの変形や修正が、本発明の精神と教示から逸脱することなく当業者によって成され得る。従って、保護の範囲は上で示した記載によっては制限されず、それは特許請求の範囲によってのみ制限され、その保護の範囲には特許請求の範囲の主題の全ての同等物も含まれる。ここで挙げた全ての特許、特許出願および刊行物の開示は、本明細書で示したものと一致してそれを補足する手順上の詳細またはその他の詳細を提供する限り、本明細書に参考文献として取り込まれる。
Claims (42)
- 複合材料を形成する方法であって:
装置の上にカーボンナノチューブを供給すること、このとき、その装置は電界または磁界のうちの少なくとも一つを有していて、その少なくとも一つの電界または磁界はカーボンナノチューブを一方向に整列させるものである;および
少なくとも一つの電界または磁界によってカーボンナノチューブが一方向に整列している間にカーボンナノチューブの上にポリマーを供給し、それによって、ポリマーの中に埋め込まれた一方向に整列したカーボンナノチューブを含む複合材料が形成されること;
を含む前記方法。 - 前記方法は一回よりも多く繰り返され、その繰り返しによって複数の層を有するポリマー複合材料が形成され、このとき、各々の層は、ポリマーの中に埋め込まれた一方向に整列したカーボンナノチューブを含んでいる、請求項1に記載の方法。
- 一方向に整列したカーボンナノチューブは、少なくとも一つの電界または磁界の方向に水平に整列したカーボンナノチューブを含む、請求項1に記載の方法。
- 装置の上にカーボンナノチューブを供給することは、装置の上にカーボンナノチューブを吹き付けることを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記装置はフィルターを有する真空ろ過装置を含み、このとき、カーボンナノチューブとポリマーはフィルターの表面上に連続して供給される、請求項1に記載の方法。
- フィルターは0.2ミクロンのフィルター膜である、請求項5に記載の方法。
- フィルターは約0.01μmから約50μmまでの細孔サイズを有する、請求項5に記載の方法。
- 一方向に整列したカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの連続した網状構造を有する、請求項1に記載の方法。
- 前記方法は、連続したワイヤ、連続した繊維、連続したテープ、および薄いフィルムのうちの少なくとも一つを製造するために用いられる、請求項1に記載の方法。
- カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、超短カーボンナノチューブ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- カーボンナノチューブは機能化されたカーボンナノチューブを含む、請求項1に記載の方法。
- カーボンナノチューブは純粋なカーボンナノチューブを含む、請求項1に記載の方法。
- カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブを含む、請求項1に記載の方法。
- カーボンナノチューブは溶液中のものである、請求項1に記載の方法。
- 溶液はN−メチルピロリドンを含む、請求項14に記載の方法。
- カーボンナノチューブの上にポリマーを供給することは、カーボンナノチューブの上にポリマーを吹き付けることを含む、請求項1に記載の方法。
- ポリマーは、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ(エチレンテレフタレート)、エポキシポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- ポリマーは中密度ポリエチレンである、請求項1に記載の方法。
- ポリマーは溶剤中のものである、請求項1に記載の方法。
- 溶剤は、トルエン、キシレン、ジメチルホルムアミド、メチルピロリドン、クロロホルム、ベンゼン、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項19に記載の方法。
- 溶剤はジクロロベンゼンを含む、請求項20に記載の方法。
- 装置は電界を含む、請求項1に記載の方法。
- 導電性プレートによって装置に電界が誘導され、導電性プレートは銅のプレート、アルミニウムのプレート、黒鉛のプレート、酸化スズのプレート、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
- 装置は複数の平行な導電性のプレートまたは調節可能な導電性のプレートをさらに有していて、平行または調節可能な導電性のプレートによって少なくとも一つの電界または磁界の方向を調節することができて、調節することによって様々な所望の角度で一方向に整列したカーボンナノチューブを形成することができる、請求項1に記載の方法。
- 所望の角度は約0°から約135°までの範囲である、請求項24に記載の方法。
- 装置は磁界を含む、請求項1に記載の方法。
- 装置の上にカーボンナノチューブを供給する前に、少なくとも一つの電界または磁界を作動させる、請求項1に記載の方法。
- 装置の上にカーボンナノチューブを供給している間に、少なくとも一つの電界または磁界を作動させる、請求項1に記載の方法。
- 装置の上にカーボンナノチューブを供給した後に、少なくとも一つの電界または磁界を作動させる、請求項1に記載の方法。
- ポリマー複合材料であって:
ポリマー、このポリマーはポリマーマトリックスを形成する;および
複数のカーボンナノチューブ、このカーボンナノチューブは一方向に整列されていて、そしてこのカーボンナノチューブはポリマーマトリックスの中に埋め込まれている;
を含む前記ポリマー複合材料。 - ポリマー複合材料は複数の層を有し、このとき、各々の層は、ポリマーマトリックスの中に埋め込まれた一方向に整列したカーボンナノチューブを含んでいる、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- 一方向に整列したカーボンナノチューブは水平に整列したカーボンナノチューブを含む、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- 一方向に整列したカーボンナノチューブは所望の角度で整列している、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- 所望の角度は約0°から約135°までの範囲である、請求項33に記載のポリマー複合材料。
- 一方向に整列したカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブの連続した網状構造を有する、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ、超短カーボンナノチューブ、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- カーボンナノチューブは機能化されたカーボンナノチューブを含む、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- カーボンナノチューブは純粋なカーボンナノチューブを含む、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- カーボンナノチューブは単層カーボンナノチューブを含む、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- ポリマーは、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ポリ(エチレンテレフタレート)、エポキシポリマー、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- ポリマーは中密度ポリエチレンである、請求項30に記載のポリマー複合材料。
- ポリマー複合材料は、連続したワイヤ、連続した繊維、連続したテープ、および薄いフィルムのうちの少なくとも一つを含む、請求項30に記載のポリマー複合材料。
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A524 | Written submission of copy of amendment under article 19 pct |
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A02 | Decision of refusal |
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