JP2015063766A - Production method and the like of composite material - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a production method of a composite material by controlling a state of adhesion of CNTs in adhering the CNTs to a surface of a base material with multiple CNTs directly adhered thereto.SOLUTION: A production method has: a first step to prepare a composite material to which CNTs are directly adhered without any inclusion such as a dispersing agent as a base material; a second step to produce a second CNT dispersion in which CNTs are dispersed without containing any inclusion and in a state in which CNTs are easily coagulated, and to adjust a concentration of the CNT in the second CNT dispersion in the second and subsequent execution of third and fourth steps mentioned below; the third step to immerse the base material in the CNT dispersion; and the fourth step to pull up the base material from the CNT dispersion and to dry the base material. The third and fourth steps are executed at least once or more corresponding to the state of adhesion of the CNT to a surface of the base material, and in the second and subsequent execution of the third and fourth steps mentioned above, after returning to the second step and adjusting the concentration of the CNT in the second CNT dispersion, the second and subsequent execution are carried out.

Description

本発明は、母材表面にカーボンナノチューブ(以下、CNTと略称する)が付着した複合素材の製造方法等に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a composite material in which carbon nanotubes (hereinafter abbreviated as CNT) are attached to the surface of a base material.

かかる複合素材では、母材表面にCNTが均一に付着してCNTネットワークを形成していることが、複合素材としての機能を発揮するうえでは望ましい。   In such a composite material, it is desirable that CNTs uniformly adhere to the surface of the base material to form a CNT network in order to exhibit the function as the composite material.

このような複合素材は、CNTがナノレベルで分散された溶液(明細書中ではCNT分散液と略す場合がある)の中に母材を投入し、母材表面にCNTがネットワークをなして付着した後、CNT分散液中から母材を引き上げ乾燥させることで、製造されている。   In such a composite material, a base material is put into a solution in which CNTs are dispersed at a nano level (in the specification, it may be abbreviated as a CNT dispersion liquid), and the CNTs adhere to the surface of the base material in a network. After that, the base material is pulled up from the CNT dispersion and dried.

しかしながら、CNTはファンデルワールス力によりCNT分散液中で不可逆に凝集するので、母材表面にCNTを均一に付着させてCNTネットワークを形成させるには、溶液中に、多量に分散剤を投入してCNTの凝集を防止してCNTを分散させる必要がある。   However, since CNT aggregates irreversibly in the CNT dispersion due to van der Waals force, in order to form a CNT network by uniformly attaching CNT to the surface of the base material, a large amount of dispersant is added to the solution. Therefore, it is necessary to disperse CNTs by preventing aggregation of CNTs.

また、この分散に際しては、CNT分散液に補助的に超音波の照射が行われたり、攪拌が行われたりする(特許文献1参照)。分散剤はCNTの分散に必要であり、一般に前記複合素材の製造過程では必須のものとして使用されていた。   In this dispersion, the CNT dispersion liquid is supplementarily irradiated with ultrasonic waves or stirred (see Patent Document 1). The dispersant is necessary for dispersing the CNT, and is generally used as an essential component in the manufacturing process of the composite material.

そのうえ、CNT分散液には、前記分散剤に加えて、母材表面にCNTを接着させるために接着剤やその他の添加剤等も投入されている。   In addition, in addition to the dispersant, an adhesive and other additives are added to the CNT dispersion in order to adhere the CNT to the surface of the base material.

こうして製造された複合素材は、母材にCNTが複合していることにより、母材の機能だけでなく、複合素材としてCNT由来の電気導電性、熱伝導性、機械強度、等が向上することが期待される。   The composite material produced in this way has not only the function of the base material but also the electrical conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, etc. derived from the CNT as a composite material due to the composite of CNT in the base material. There is expected.

特開2010−59561号公報JP 2010-59561 A

前記した複合素材は、複合素材としての電気導電性、熱伝導性、機械強度等の性能を向上させるために、一般に、CNTを母材表面に対して高濃度に付着させることで、母材表面に高密度にCNTネットワークを構築させることが考えられる。   In order to improve the performance of the composite material, such as electrical conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, etc., the above-mentioned composite material is generally adhered to the surface of the base material by attaching CNT to the base material surface at a high concentration. It is possible to construct a CNT network at a high density.

しかしながら、CNTを大量に使用し、CNT濃度を高濃度にして、母材に大量にCNTを複合すると、母材本来の機能が損なわれるおそれがある一方、CNTを大量複合しても、複合素材の電気導電性、熱伝導性、機械強度、等が、実用化の要求レベルに到達するには至らない。   However, if a large amount of CNT is used and the CNT concentration is increased and a large amount of CNT is combined with the base material, the original function of the base material may be impaired. The electrical conductivity, thermal conductivity, mechanical strength, etc. of these materials do not reach the required level for practical use.

その要因は、CNTの分散剤や、CNTを母材に接着させる接着剤等が、絶縁性あるいは熱伝導不良を招く介在物となっていることにあると考えられるのであるが、それら分散剤や接着剤は、母材表面にCNTを均一に付着させるうえでは必須のものであり、使用せざるを得なかった。   The reason for this is thought to be that CNT dispersants and adhesives that adhere CNTs to the base material are inclusions that cause insulation or poor heat conduction. The adhesive is indispensable for uniformly attaching CNTs to the surface of the base material, and must be used.

本出願人は、上記に鑑みて、特願2013−098905(平成25年5月8日出願)の発明でCNTの分散と接着には必須であった分散剤や接着剤等の介在物が無くてもCNTの分散性を良好に保つ一方、母材に対するCNTの使用量を少量(低濃度)として母材本来の機能を発現可能とすると同時に、少量のCNTでありながらもCNT由来の電気導電性、熱伝導性、機械強度等の機能を発揮させて実用化の要求レベルを満足する複合素材を既に提供している。   In view of the above, the present applicant has no inclusions such as a dispersant and an adhesive that are essential for the dispersion and adhesion of CNTs in the invention of Japanese Patent Application No. 2013-098905 (filed on May 8, 2013). However, while maintaining good dispersibility of CNTs, the amount of CNTs used in the base material can be reduced (low concentration) so that the original function of the base material can be expressed. We have already provided composite materials that satisfy the required level of practical use by exhibiting functions such as thermal conductivity, thermal conductivity, and mechanical strength.

しかしながら、上記本出願人の出願に係る複合素材(以下、先願発明という)の製造方法では、母材の表面に対してCNTの付着状態、すなわち、母材の表面に付着されたCNTの膜厚の均一性、或いは、母材表面全体へのCNTの付着量(濃度)、等を制御することが困難であった。   However, in the manufacturing method of the composite material (hereinafter referred to as the prior application invention) according to the above-mentioned applicant's application, the CNT is attached to the surface of the base material, that is, the CNT film attached to the surface of the base material. It was difficult to control the uniformity of thickness or the amount (concentration) of CNT attached to the entire surface of the base material.

本発明は、先願発明において、当該表面に対するCNTの付着状態を任意に制御して複合素材を製造する製造方法等を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a manufacturing method or the like for manufacturing a composite material by arbitrarily controlling the adhesion state of CNTs to the surface in the prior invention.

本発明による複合素材の製造方法は、
分散剤等の介在物なしに複数のカーボンナノチューブ(以下、CNTという)同士が直接接触または直接接続されてネットワーク状をなし、かつ、前記複数のCNTが表面に前記介在物無しに直接付着されている複合素材を母材として準備する第1工程と、
介在物を含有しないでかつCNTが凝集し易い状態に分散している第2CNT分散液の作製、及び後記第3及び第4工程の2回目以降の実施に際して当該第2CNT分散液内のCNT濃度の調製をする第2工程と、
前記第2CNT分散液に前記母材を浸漬する第3工程と、
前記第2CNT分散液から前記母材を引き上げて乾燥する第4工程と、を有し、
前記母材の表面に対するCNTの付着状態に応じて、前記第3及び第4工程を少なくとも1回以上実施すると共に、前記第3及び第4工程の2回目以降の実施については、前記第2工程に戻って、前記第2CNT分散液内のCNT濃度を調製してから当該2回目以降の実施を行う、ことを特徴とする。
The method for producing a composite material according to the present invention includes:
A plurality of carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNT) are directly contacted or directly connected without inclusions such as a dispersant to form a network, and the plurality of CNTs are directly attached to the surface without the inclusions. A first step of preparing a composite material as a base material;
Preparation of the second CNT dispersion liquid containing no inclusions and in which the CNTs are easily aggregated, and the second and subsequent steps of the third and fourth steps described later, the CNT concentration in the second CNT dispersion liquid A second step of preparation;
A third step of immersing the base material in the second CNT dispersion;
A fourth step of lifting the base material from the second CNT dispersion and drying it.
The third and fourth steps are performed at least once according to the adhesion state of the CNT to the surface of the base material, and the second and subsequent steps of the third and fourth steps are performed in the second step. Returning to step 2, after the CNT concentration in the second CNT dispersion is adjusted, the second and subsequent implementations are performed.

本発明によれば、前記第3及び第4工程が母材の表面に前記CNTが所定の状態に付着するまで繰り返されるので、母材表面にCNTが所定の付着状態で付着した複合素材を製造することができる。   According to the present invention, since the third and fourth steps are repeated until the CNT adheres to the surface of the base material in a predetermined state, a composite material in which the CNT adheres to the base material surface in a predetermined state is manufactured. can do.

なお、母材の表面に前記CNTが所定の状態に付着するまでこの第3及び第4工程の繰り返し回数とか、各工程に要する時間を制御するとよい。   Note that the number of repetitions of the third and fourth steps and the time required for each step may be controlled until the CNT adheres to the surface of the base material in a predetermined state.

なお、前記介在物には、CNTを溶液中で分散させるための分散剤や、その溶液中に母材を投入し、その母材表面にCNTを接着させるための接着剤やその他の添加剤、等を例示することができる。   The inclusions include a dispersant for dispersing CNT in the solution, an adhesive for adding the base material to the solution, and bonding the CNT to the base material surface, and other additives, Etc. can be illustrated.

また、前記介在物は、少なくとも分散剤および接着剤等の絶縁性を有する物や熱伝導性不良の物を含む。   The inclusions include at least an insulating material such as a dispersant and an adhesive, and a material having poor heat conductivity.

さらに、CNTは、その種類に限定されない。   Furthermore, CNT is not limited to the kind.

前記所定の状態には、母材の表面に対するCNTの膜厚均一性、或いは、母材表面全体へのCNTの付着量、等を含む。
好ましくは、前記母材とされる複合素材は、炭素繊維表面にCNTが付着しているものである。
The predetermined state includes the CNT film thickness uniformity with respect to the surface of the base material or the amount of CNT attached to the entire surface of the base material.
Preferably, the composite material used as the base material is one in which CNTs adhere to the carbon fiber surface.

好ましくは、前記第1工程は、前記複数のCNTを分散剤等の介在物を含有しない溶液中に分散させる第1サブ工程と、前記溶液に所定のエネルギーを付与することにより、当該溶液中に前記複数のCNTが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態が作り出されている第1CNT分散液を作製する第2サブ工程と、前記可逆反応状態にある前記第1CNT分散液中に浸漬させた前記母材の表面に、前記複数のCNTが分散状態から前記凝集状態に移行する際に、前記複数のCNTを、互いにネットワーク状に絡み合わせて、介在物なしに直接接触ないし直接接続させて前記母材の表面に介在物なしに直接付着させる第3サブ工程と、を含み、前記第1サブ工程〜前記第3サブ工程を実施して、当該表面に前記介在物なしに前記複数のCNTが直接付着された複合素材を前記母材として準備する。   Preferably, the first step includes a first sub-step of dispersing the plurality of CNTs in a solution that does not contain an inclusion such as a dispersant, and applying predetermined energy to the solution. A second sub-step of producing a first CNT dispersion in which a reversible reaction state in which the plurality of CNTs are dispersed and aggregated is reversibly generated; and the first CNT dispersion in the reversible reaction state When the plurality of CNTs transition from the dispersed state to the aggregated state on the surface of the base material immersed in the base material, the plurality of CNTs are entangled with each other in a network form and directly contacted without inclusions. A third sub-process for directly connecting and directly adhering to the surface of the base material without inclusions, and performing the first sub-step to the third sub-step so that there is no inclusion on the surface Preparing a composite material in which the plurality of CNT is attached directly as the base material.

好ましくは、前記第2工程は、前記複数のCNTを分散剤等の介在物を含有しない溶液中に投入する第4サブ工程と、前記溶液に所定のエネルギーを付与することにより、当該溶液内で、前記複数のCNTが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態が作り出されている状態にする第5サブ工程と、前記溶液に対する前記エネルギ−の付与を停止して前記第2CNT分散液を得る第6サブ工程と、を含む。   Preferably, the second step includes a fourth sub-step in which the plurality of CNTs are put into a solution that does not contain an inclusion such as a dispersant, and a predetermined energy is given to the solution. A fifth sub-step for producing a reversible reaction state in which the state in which the plurality of CNTs are dispersed and the state in which the plurality of CNTs are aggregated is created; and stopping the application of the energy to the solution And a sixth sub-step of obtaining a 2CNT dispersion.

この場合、好ましくは、前記第2工程が、前記第3及び第4工程の2回目以降の実施のときは、前記第2CNT分散液のCNT濃度を調製する第7サブ工程を有し、前記第3及び第4工程においては、2回目以降の実施をするときは、前記第7サブ工程でCNT濃度が調製された前記第2CNT分散液を用いる。   In this case, it is preferable that the second step includes a seventh sub-step of adjusting the CNT concentration of the second CNT dispersion when the second and subsequent steps of the third and fourth steps are performed, In the third and fourth steps, when the second and subsequent steps are performed, the second CNT dispersion liquid in which the CNT concentration is adjusted in the seventh sub-step is used.

好ましくは、前記所定のエネルギ−は、超音波エネルギ−である。   Preferably, the predetermined energy is ultrasonic energy.

本発明の製造方法によれば、CNTが所定の状態で付着した複合素材を製造することができる。   According to the production method of the present invention, it is possible to produce a composite material to which CNTs adhere in a predetermined state.

本発明の実施形態に係る製造方法の工程図である。It is process drawing of the manufacturing method which concerns on embodiment of this invention. (a)は、工程(2)で製造した第1CNT分散液を、(b)は、一般のCNT分散液を、それぞれシリコン基板上に少量滴下し、オーブン中で400℃にて1時間乾燥したときのCNTそれぞれのSEM写真である。(A) is a first CNT dispersion prepared in step (2), (b) is a small amount of a general CNT dispersion dropped on a silicon substrate, and dried in an oven at 400 ° C. for 1 hour. It is a SEM photograph of each CNT of time. (a)は、工程(2)で製造した第1CNT分散液中のCNTのTEM(透過型電子顕微鏡)写真、(b)は(a)の一部の拡大SEM写真である。(A) is a TEM (transmission electron microscope) photograph of CNT in the 1st CNT dispersion liquid manufactured at the process (2), (b) is a one part enlarged SEM photograph of (a). (a)は、母材の概略構成図、(b)は、(a)の母材の一部を拡大しその断面の概念構成図である。(A) is a schematic block diagram of a preform | base_material, (b) is a conceptual block diagram of the cross-section which expanded a part of preform | base_material of (a). 工程(4)で作製した第2CNT分散液の概念構成図である。It is a conceptual block diagram of the 2nd CNT dispersion liquid produced at the process (4). (a)は、工程(4)で作製した第2CNT分散液が入っている透明容器の写真、(b)は、(a)の透明容器中のCNT分散液のCNTが分散している状態を示す写真、(c)は(b)のCNT分散液中のCNTが凝集している状態を示す写真である。(A) is a photograph of a transparent container containing the second CNT dispersion prepared in step (4), and (b) is a state in which the CNTs of the CNT dispersion in the transparent container of (a) are dispersed. (C) is a photograph showing a state in which CNTs in the CNT dispersion liquid of (b) are aggregated. (a)は、工程(5)及び工程(6)の1回目の実施の説明に供する工程概念図、(b)は、工程(5)及び工程(6)の2回目の実施の説明に供する工程概念図、(c)は、工程(5)及び工程(6)の3回目の実施の説明に供する工程概念図である。(A) is a process conceptual diagram for explaining the first implementation of the process (5) and the process (6), and (b) is used for explaining the second implementation of the process (5) and the process (6). Process conceptual diagram, (c) is a process conceptual diagram for explaining the third implementation of the process (5) and the process (6). 何も処理されていない炭素繊維のSEM写真である。It is a SEM photograph of carbon fiber which has not been processed anything. 図8Aの炭素繊維から工程(3)の実施で製造された母材のSEM写真である。It is a SEM photograph of the base material manufactured by implementation of a process (3) from carbon fiber of Drawing 8A. 図8Bの母材から、工程(5)及び工程(6)の実施(図8Bの母材に対して1回目の実施)で製造された母材のSEM写真である。It is a SEM photograph of the base material manufactured by the implementation of Step (5) and Step (6) (the first implementation for the base material of FIG. 8B) from the base material of FIG. 8B. 図8Cの母材から、工程(5)及び工程(6)の追加実施(図8Bの母材に対して2回目の実施)で製造された母材のSEM写真である。It is the SEM photograph of the base material manufactured by the additional execution (execution 2nd with respect to the base material of FIG. 8B) of the process (5) and the process (6) from the base material of FIG. 8C. 図8Dの母材から、工程(5)及び工程(6)の追加実施(図8Bの母材に対して3回目の実施)で製造された母材のSEM写真である。It is a SEM photograph of the base material manufactured by the additional execution (execution of the 3rd time to the base material of Drawing 8B) of Step (5) and Step (6) from the base material of Drawing 8D.

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る複合素材の製造方法を説明する。   Hereinafter, a method for manufacturing a composite material according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

実施形態の複合素材は、炭素材料、樹脂材料、金属材料、セラミック材料などの表面にCNTが付着しているものを母材とする。特に、実施形態では、炭素繊維表面にCNTが付着した複合素材を母材の一例として用いる。   The composite material according to the embodiment uses a material in which CNTs are attached to the surface of a carbon material, a resin material, a metal material, a ceramic material, or the like as a base material. In particular, in the embodiment, a composite material in which CNTs adhere to the carbon fiber surface is used as an example of a base material.

図1は、本発明の実施形態の製造方法の工程図である。同図並びにそれに関連する図を参照して、その製造方法を説明する。この製造方法は、工程(1)〜工程(6)からなる。工程(1)は、CNTの製造工程であり、工程(2)は第1CNT分散液の作製工程であり、工程(3)は前記母材の準備工程であり、工程(4)は第2CNT分散液の作製及び調製工程であり、工程(5)は第2CNT分散液に母材を浸漬する工程であり、工程(6)は母材を第2CNT分散液から引き上げて乾燥する工程である。以下に各工程を順次、説明する。   FIG. 1 is a process diagram of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. The manufacturing method will be described with reference to FIG. This manufacturing method includes steps (1) to (6). Step (1) is a CNT manufacturing step, step (2) is a step of preparing a first CNT dispersion, step (3) is a step of preparing the base material, and step (4) is a second CNT dispersion step. Step (5) is a step of immersing the base material in the second CNT dispersion, and step (6) is a step of lifting the base material from the second CNT dispersion and drying. Each process will be described in turn below.

工程(1)…CNTの製造工程
工程(1)において、CNTを製造する。このCNTは、例えば、特開2007−126311号公報に記載されている基板成長熱CVD法により製造される。基板成長熱CVD法においては、シリコン基板上に触媒金属を成膜し、前記触媒金属を微粒子化する。そして、加熱雰囲気中で、前記微粒子化した触媒金属に炭化水素ガスを接触させる。これによりCNTが触媒金属上に成長する。こうして製造されたCNTを以下の工程で用いる。ただし、CNTの製造は、基板成長熱CVD法に限らず、アーク放電法、レーザ蒸発法など、他の製造方法でもよい。
Step (1) ... CNT manufacturing step In step (1), CNTs are manufactured. This CNT is manufactured by, for example, a substrate growth thermal CVD method described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-126311. In the substrate growth thermal CVD method, a catalyst metal is formed on a silicon substrate, and the catalyst metal is atomized. Then, a hydrocarbon gas is brought into contact with the finely divided catalyst metal in a heated atmosphere. Thereby, CNT grows on the catalyst metal. The produced CNTs are used in the following steps. However, the production of CNTs is not limited to the substrate growth thermal CVD method, and other production methods such as an arc discharge method and a laser evaporation method may be used.

この工程(1)で製造されるCNTは、その種類に限定されないが、例えば平均長が0.1−50μmで、かつ、平均直径が30nm以下の多層CNTが好ましい。また、CNTの平均長さが、0.1μm以上であれば、後述する各工程(3)や工程(5)においてCNT同士が、より好ましい状態で絡まり、また、長さが50μm以下であれば、CNTは均等に、より分散し易く、直径30nm以下ではCNTの柔軟性をより活用でき、母材表面の曲率に沿ってより柔軟にCNTネットワークを形成することできる。さらに、前記多層CNTは、直径20nm以下が好ましい。   The CNTs produced in this step (1) are not limited to the kind thereof, but for example, multi-walled CNTs having an average length of 0.1-50 μm and an average diameter of 30 nm or less are preferable. Moreover, if the average length of CNT is 0.1 μm or more, CNTs are entangled in a more preferable state in each step (3) and step (5) described later, and if the length is 50 μm or less. CNTs are more easily and evenly dispersed, and when the diameter is 30 nm or less, the flexibility of CNTs can be more utilized, and the CNT network can be formed more flexibly along the curvature of the base material surface. Further, the multilayer CNT preferably has a diameter of 20 nm or less.

工程(2)…第1CNT分散液の作製工程
工程(1)で製造されたCNTに対して、CNTが単離分散した第1CNT分散液を製造する。単離分散とは、「CNTが1本ずつ物理的に分離して絡み合っていない状態で樹脂中に分散している状態」を言う。ここで「物理的に分離して絡み合っていない」とは複数のCNTがファンデルワールス力により塊状もしくは束状に凝集集合してなる形態をとらずに1本1本単離した状態で存在していることを言う。なお、第1CNT分散液は、CNTを溶媒中に混ぜ、ホモジナイザーや高圧せん断、超音波分散機などによりCNTの分散の均一化を図る。ただし、第1CNT分散液には、分散剤や接着剤は投入されていない。
Step (2) ... Production Step of First CNT Dispersion A first CNT dispersion in which CNTs are isolated and dispersed is produced from the CNT produced in step (1). The isolated dispersion refers to “a state in which CNTs are dispersed in the resin in a state where the CNTs are physically separated and not entangled one by one”. Here, “physically separated and not intertwined” means that a plurality of CNTs are isolated one by one without taking the form of agglomerated or aggregated into a lump or bundle by van der Waals force. Say that. In the first CNT dispersion, CNT is mixed in a solvent, and the dispersion of CNTs is made uniform by a homogenizer, high-pressure shear, an ultrasonic disperser, or the like. However, the first CNT dispersion is not charged with a dispersant or an adhesive.

なお、図2の(a)に、上記工程(2)で製造した第1CNT分散液を、また、図2の(b)に一般のCNT分散液を、それぞれシリコン基板上に少量滴下し、オーブン中で400℃にて1時間乾燥したときのCNTそれぞれのSEM写真を示す。   A small amount of the first CNT dispersion liquid produced in the above step (2) and a general CNT dispersion liquid in FIG. 2 (b) are dropped on the silicon substrate in FIG. The SEM photograph of each CNT when dried at 400 ° C. for 1 hour is shown.

第1CNT分散液では、図2(a)のSEM写真で明らかであるように、CNT18は、1本1本、ナノ分散したアスペクト比の高い繊維状であることが判る。   In the first CNT dispersion liquid, as is apparent from the SEM photograph of FIG. 2A, it can be seen that each CNT 18 is nano-dispersed and fibrous with a high aspect ratio.

これに対して、一般のCNT分散液では、図2の(b)のSEM写真で明らかであるように、CNT20のアスペクト比が小さいため、ネットワークを形成するには不適切であることが判る。また、図2の(b)中において、矢印で示す箇所には、CNT20が単離せずに凝集している状態が示される。   On the other hand, it can be seen that a general CNT dispersion is inappropriate for forming a network because the CNT 20 has a small aspect ratio, as is apparent from the SEM photograph of FIG. In addition, in FIG. 2B, a portion indicated by an arrow indicates a state where the CNTs 20 are aggregated without being isolated.

図3の(a)(b)に、上記工程(2)で製造した第1CNT分散液中のCNT21のTEM(透過型電子顕微鏡)写真を示す。図3の(a)(b)で示すように、CNT21は、すべてがチューブ状で直径もほぼ20nm以下で揃っており、均一なCNTネットワークを形成するのに適した形状であることが判る。   3A and 3B show TEM (transmission electron microscope) photographs of the CNTs 21 in the first CNT dispersion produced in the above step (2). As shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b), the CNTs 21 are all tubular and have a diameter of approximately 20 nm or less, and it is understood that the CNTs 21 are suitable for forming a uniform CNT network.

工程(3)…母材の準備工程
この工程(3)では、工程(2)で製造した第1CNT分散液中に炭素繊維束を浸漬した状態で、当該分散液にせん断や超音波等の機械的なエネルギーを付与しながら炭素繊維表面にCNTのネットワークを局所的に偏在形成する。
Step (3) ... Preparation Step of Base Material In this step (3), a machine such as shear or ultrasonic wave is immersed in the dispersion in the state where the carbon fiber bundle is immersed in the first CNT dispersion produced in step (2). A CNT network is locally unevenly distributed on the surface of carbon fiber while imparting energy.

前記したように第1CNT分散液中には、分散剤、界面活性剤、接着剤、添加剤等の介在物を含有していない。   As described above, the first CNT dispersion does not contain inclusions such as a dispersant, a surfactant, an adhesive, and an additive.

第1CNT分散液に対して、超音波エネルギーを付与する。超音波エネルギーの付与により、第1CNT分散液中では、CNTが分散する状態と凝集する状態とが常時発生する可逆的反応状態が作り出される。   Ultrasonic energy is applied to the first CNT dispersion. By applying ultrasonic energy, a reversible reaction state in which a state in which CNTs are dispersed and a state in which they are aggregated is always generated in the first CNT dispersion liquid.

この可逆的反応状態にある第1CNT分散液中に炭素繊維を浸漬する。そうすると、炭素繊維表面においてもCNTが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態が起こり、分散する状態から凝集する状態へ移る際に炭素繊維表面にCNTが付着する。凝集する際は、CNTにファンデルワールス力が作用しており、このファンデルワールス力により炭素繊維表面にCNTが付着する。   Carbon fibers are immersed in the first CNT dispersion in this reversible reaction state. Then, also on the carbon fiber surface, a reversible reaction state occurs in which the CNT dispersion state and the aggregation state reversibly occur, and the CNT adheres to the carbon fiber surface when moving from the dispersion state to the aggregation state. When aggregating, van der Waals force acts on the CNT, and the CNT adheres to the carbon fiber surface by this van der Waals force.

その後で、炭素繊維を第1CNT分散液中から引き出し、乾燥させると、炭素繊維表面にCNTネットワークが局所的に偏在されて形成された図4の(a)(b)に示す複合素材を母材1として得ることができる。   After that, when the carbon fiber is drawn out from the first CNT dispersion and dried, the composite material shown in FIGS. 4A and 4B formed by locally distributing the CNT network on the surface of the carbon fiber is used as a base material. 1 can be obtained.

図4の(a)(b)は、母材1の概念構成を示している。図4の(a)は、母材1の概略構成図である。図4の(b)は、図4の(a)の母材の一部を拡大しその断面構成を示す概念構成図である。   4A and 4B show a conceptual configuration of the base material 1. FIG. FIG. 4A is a schematic configuration diagram of the base material 1. FIG. 4B is a conceptual configuration diagram illustrating a cross-sectional configuration of a part of the base material of FIG.

図4の(a)(b)に示すように、母材1は、複数の炭素繊維3と、これら複数の炭素繊維3それぞれの表面に付着した複数のCNT5とから構成された複合素材となっている。母材1において、CNT5は、炭素繊維3の表面に介在物無しで直接接触ないしは直接接続されてCNTネットワーク7を構成していると共に、炭素繊維3の表面との境界に介在物無しの状態で当該表面に直接付着している。   As shown in FIGS. 4A and 4B, the base material 1 is a composite material composed of a plurality of carbon fibers 3 and a plurality of CNTs 5 attached to the respective surfaces of the plurality of carbon fibers 3. ing. In the base material 1, the CNT 5 is in direct contact with or directly connected to the surface of the carbon fiber 3 to form a CNT network 7 and has no inclusion at the boundary with the surface of the carbon fiber 3. It is directly attached to the surface.

炭素繊維3は、特に限定されないが、ポリアクリルニトリル、レーヨン、ピッチなどの石油、石炭、コールタール由来の有機繊維や、木材や植物繊維由来の有機繊維の焼成によって得られる、直径が約3−15μmの繊維を例示することができる。   The carbon fiber 3 is not particularly limited, but has a diameter of about 3 to 3 obtained by firing organic fibers derived from petroleum, coal, coal tar, etc., such as polyacrylonitrile, rayon and pitch, and organic fibers derived from wood and plant fibers. A 15 μm fiber can be exemplified.

介在物は、特に限定されないが、界面活性剤を含む分散剤や接着剤等を例示することができる。   The inclusion is not particularly limited, and examples thereof include a dispersant containing a surfactant and an adhesive.

上記したように、母材1は、CNT5同士が介在物無しの状態で直接接触ないしは直接接続されているので、CNTネットワーク7内のCNT5間の電気導電性および熱伝導性は良好であると共に、炭素繊維3表面に介在物無しの状態でCNTネットワーク7をなして付着しているので、炭素繊維3表面から剥離しにくくその機械強度が高い。   As described above, since the base material 1 is in direct contact or directly connected with the CNTs 5 without inclusions, the electrical conductivity and thermal conductivity between the CNTs 5 in the CNT network 7 are good, Since the CNT network 7 is attached to the surface of the carbon fiber 3 without inclusions, it is difficult to peel off from the surface of the carbon fiber 3 and its mechanical strength is high.

こうして工程(3)までで準備された母材1においては、炭素繊維3の表面に付着しているCNT5は、まばらであり、膜厚不均一であるうえに、その膜厚は薄い。   In the base material 1 thus prepared up to the step (3), the CNTs 5 adhering to the surface of the carbon fiber 3 are sparse and non-uniform in thickness, and the film thickness is thin.

工程(4)…第2CNT分散液の作製及び調製工程
次に、工程(4)では、工程(3)で製造された母材1を浸漬するための第2CNT分散液の作製、及び後述する工程(5)(6)を実施した後の母材を浸漬するため、前記作製された第2CNT分散液に対してのCNT濃度の調製をする。
Step (4) ... Production and Preparation Step of Second CNT Dispersion Next, in step (4), production of the second CNT dispersion for immersing the base material 1 produced in step (3), and steps described later (5) In order to immerse the base material after carrying out (6), the CNT concentration with respect to the produced second CNT dispersion is prepared.

すなわち、CNTが投与されているCNT溶液に、超音波エネルギーを付与する。この超音波エネルギーの付与により、CNT溶液中のCNTは分散状態となる。そして、超音波エネルギーの付与の間は、CNT溶液中のCNTは分散する状態と凝集する状態とが起きる。なお、この第2CNT分散液には、第1CNT分散液と同様に、分散剤、界面活性剤、接着剤、添加剤等の介在物を含有していない。そして、超音波エネルギーの付与を停止すると、CNT溶液はCNTの分散状態が維持されて、当該第2CNT分散液が作製される。このようにして作製された第2CNT分散液は、CNTが分散しているものの、機械的な振動が印加されると、分散状態から容易に凝集状態となる。   That is, ultrasonic energy is applied to the CNT solution to which CNT is administered. By applying this ultrasonic energy, the CNTs in the CNT solution become dispersed. During the application of ultrasonic energy, the CNT in the CNT solution is dispersed and agglomerated. In addition, this 2nd CNT dispersion liquid does not contain inclusions, such as a dispersing agent, surfactant, an adhesive agent, and an additive like a 1st CNT dispersion liquid. When the application of ultrasonic energy is stopped, the CNT solution is maintained in a CNT dispersion state, and the second CNT dispersion is produced. In the second CNT dispersion liquid thus produced, although CNTs are dispersed, when a mechanical vibration is applied, the second CNT dispersion liquid easily becomes an aggregated state from the dispersed state.

また、第2CNT分散液9は、後述する工程(5)(6)の実施に用いられると、当該第2CNT分散液9中のCNT濃度が低下する。また、工程(5)(6)の実施後の時間経過と共に、第2CNT分散液9中でのCNTの凝集が始まり、また、その凝集が飽和するなどして、母材へのCNTの付着能力が低下している。そこで2回目以降の工程(5)(6)の実施については、当該実施に先立って、工程(3)に一旦、戻って、第2CNT分散液9におけるCNT濃度を調製する。この場合、工程(5)(6)の実施により、CNTが減少するので、CNTを追加するため、再度、超音波エネルギを付与して、CNTを前記分散状態に制御する。   Moreover, if the 2nd CNT dispersion liquid 9 is used for implementation of process (5) (6) mentioned later, the CNT density | concentration in the said 2nd CNT dispersion liquid 9 will fall. In addition, with the passage of time after the implementation of steps (5) and (6), CNT aggregation in the second CNT dispersion 9 starts, and the aggregation is saturated. Has fallen. Therefore, for the second and subsequent steps (5) and (6), prior to the execution, the process returns to step (3) to adjust the CNT concentration in the second CNT dispersion 9. In this case, since the CNTs are reduced by performing the steps (5) and (6), in order to add the CNTs, ultrasonic energy is applied again to control the CNTs in the dispersed state.

図5に第2CNT分散液9の概念構成を示す。第2CNT分散液9には、CNT11が均等に分散しているが、機械的な振動が印加されると、CNT11は、分散状態から容易に凝集状態となる。   FIG. 5 shows a conceptual configuration of the second CNT dispersion liquid 9. The CNTs 11 are evenly dispersed in the second CNT dispersion 9, but when mechanical vibration is applied, the CNTs 11 are easily aggregated from the dispersed state.

図6の(a)に、上記により作製した第2CNT分散液が入れられている透明容器12の撮影写真を示し、図6の(b)に透明容器12中の第2CNT分散液9の撮影写真を示す。   FIG. 6A shows a photograph of the transparent container 12 in which the second CNT dispersion liquid prepared as described above is placed, and FIG. 6B shows a photograph of the second CNT dispersion liquid 9 in the transparent container 12. Indicates.

図5で概念的に示した第2CNT分散液9は、この撮影写真に示すように、CNTの凝集塊を示す黒い部分が無く、CNTが均一に分散していることが分かる。   As shown in this photograph, the second CNT dispersion 9 conceptually shown in FIG. 5 has no black portions indicating CNT aggregates, and it can be seen that the CNTs are uniformly dispersed.

そして、この透明容器12に機械的な振動が加えられると、図6の(c)に示すように、第2CNT分散液9中のCNTが凝集して凝集塊10をなすことが分かる。こうして工程(4)で第2CNT分散液9を作製することができる。   When mechanical vibration is applied to the transparent container 12, it can be seen that the CNTs in the second CNT dispersion 9 are aggregated to form an aggregate 10 as shown in FIG. Thus, the second CNT dispersion 9 can be produced in the step (4).

工程(5)(6)…第2CNT分散液9中への母材1の浸漬及び乾燥工程
実施形態では、母材1に対して、工程(5)(6)を、図7に示すように、実施する。まず、図7の(a)に示すように、第2CNT分散液9に母材1を浸漬する。この浸漬の状態で、第2CNT分散液9に対して機械的な振動を付与する。
Steps (5), (6) ... Step of immersing and drying base material 1 in second CNT dispersion 9 In the embodiment, steps (5) and (6) are performed on base material 1 as shown in FIG. ,carry out. First, as shown in FIG. 7A, the base material 1 is immersed in the second CNT dispersion 9. In this immersed state, mechanical vibration is applied to the second CNT dispersion 9.

そうすると、第2CNT分散液9中で分散していたCNT11が、凝集してくるが、その際、母材1の表面のCNT13との間でのファンデルワールス力により、そのCNT11は、母材1の表面に付着してくる。なお、工程(5)で第2CNT分散液9に最初に浸漬(1回目の浸漬)された母材1を、母材1aと称する。そして、工程(6)では、母材1aを第2CNT分散液9から引き上げて図示省略の乾燥機等で乾燥する。以上で母材に対する1回目の工程(5)(6)の実施が終了する。   Then, the CNTs 11 dispersed in the second CNT dispersion 9 are aggregated. At this time, the CNTs 11 are separated from the base material 1 by van der Waals force with the CNTs 13 on the surface of the base material 1. Adhere to the surface of the. In addition, the base material 1 initially immersed in the second CNT dispersion liquid 9 in the step (5) (first immersion) is referred to as a base material 1a. Then, in step (6), the base material 1a is pulled up from the second CNT dispersion 9 and dried with a dryer or the like not shown. Thus, the first step (5) and (6) for the base material is completed.

次に、2回目の工程(5)(6)の実施に対しては、一旦、工程(4)に戻り、第2CNT分散液9におけるCNTの濃度を調製する。その理由は、前記したように、第2CNT分散液9は、超音波によるエネルギの付与が停止された時点から、時間の経過と共にCNTの凝集が進み、母材1を浸漬させると、一部のCNTは母材1に付着するものの、残りのCNTは、第2CNT分散液9中で凝集し始め、次の2回目の工程(5)(6)の実施の時点までに、第2CNT分散液9の凝集が飽和状態となり、母材へのCNTの付着能力が低下する。そこで、次の2回目の工程(5)(6)の実施に先立ち、工程(4)に一旦、戻り、CNTを追加投入し、超音波エネルギを付与して、CNTの分散と濃度調製とを行う。そして、この濃度調製の後、図7の(b)に示すように、母材1aに対して工程(5)を実施する。こうして2回目の工程(5)が実施された母材1aを母材1bと称する。この母材1bを工程(6)の実施で乾燥する。   Next, for the implementation of the second steps (5) and (6), the process returns to step (4) to adjust the CNT concentration in the second CNT dispersion 9. The reason for this is that, as described above, the second CNT dispersion 9 has a certain amount of CNT aggregation as time elapses from when the application of energy by ultrasonic waves is stopped. Although the CNTs adhere to the base material 1, the remaining CNTs start to aggregate in the second CNT dispersion liquid 9, and the second CNT dispersion liquid 9 is reached by the time when the second steps (5) and (6) are performed. Aggregation of CNT becomes saturated, and the ability of CNT to adhere to the base material decreases. Therefore, prior to the next second steps (5) and (6), return to step (4), add CNTs, apply ultrasonic energy, and adjust CNT dispersion and concentration. Do. Then, after the concentration adjustment, as shown in FIG. 7B, step (5) is performed on the base material 1a. The base material 1a on which the second step (5) is thus performed is referred to as a base material 1b. This base material 1b is dried by carrying out the step (6).

以上で母材1に対する2回目の工程(5)(6)の実施が終了する。母材1bには、母材1aよりもCNTが多く付着している。   Thus, the second step (5) and (6) for the base material 1 is completed. More CNT adheres to the base material 1b than to the base material 1a.

そして、次の3回目の工程(5)(6)の実施に対しても、前記2回目の工程(5)(6)の実施と同様に、一旦、工程(4)に戻り、第2CNT分散液9におけるCNTの濃度を調製する。この濃度調製の後、図7の(c)に示すように、母材1bに対して工程(5)を実施する。こうして3回目の工程(5)が実施された母材1bを母材1cと称する。この母材1cを工程(6)の実施で乾燥する。   Then, for the implementation of the next third steps (5) and (6), as in the implementation of the second steps (5) and (6), the process once returns to the step (4) to disperse the second CNT. The concentration of CNT in the liquid 9 is prepared. After this concentration adjustment, step (5) is performed on the base material 1b as shown in FIG. 7 (c). The base material 1b on which the third step (5) is thus performed is referred to as a base material 1c. This base material 1c is dried by carrying out the step (6).

以上で母材に対する3回目の工程(5)(6)の実施が終了する。母材1cには、母材1bよりもさらにCNTが多く付着している。   Thus, the third step (5) and (6) for the base material is completed. More CNTs adhere to the base material 1c than the base material 1b.

以上の工程(5)(6)の実施の繰り返し回数が増加するに伴い、母材1の表面に対するCNTの付着量が増大するので、工程(5)(6)の実施の繰り返し回数を制御することで、母材1の表面に対するCNTの付着量を制御することができる。   As the number of repetitions of the steps (5) and (6) increases, the amount of CNT adhering to the surface of the base material 1 increases, so the number of repetitions of the steps (5) and (6) is controlled. Thus, the amount of CNT attached to the surface of the base material 1 can be controlled.

図8A〜図8Eは、上記工程(5)(6)の実施により母材の表面に対するCNTの付着状態の変化の説明に供するSEM写真である。   8A to 8E are SEM photographs used to explain the change in the CNT adhesion state on the surface of the base material by the implementation of the above steps (5) and (6).

図8Aは、何も処理されていない炭素繊維14を示す。   FIG. 8A shows carbon fiber 14 that has not been treated.

図8Bは、工程(3)の実施で製造された母材16のSEM写真である。この母材16は、炭素繊維14の表面にCNT15が付着している。   FIG. 8B is an SEM photograph of the base material 16 manufactured in the step (3). The base material 16 has the CNTs 15 attached to the surface of the carbon fibers 14.

図8Cは、工程(5)(6)の1回目の実施で製造された母材16aのSEM写真である。この母材16aは、炭素繊維14の表面にCNT15,15aが付着している。CNT15aは、第2CNT分散液9中のCNTである。   FIG. 8C is an SEM photograph of the base material 16a manufactured in the first implementation of the steps (5) and (6). The base material 16 a has CNTs 15 and 15 a attached to the surface of the carbon fiber 14. The CNT 15 a is CNT in the second CNT dispersion 9.

図8Dは、工程(5)(6)の2回目の実施で製造された母材16bのSEM写真である。この母材16bは、炭素繊維14の表面にCNT15,15a,15bが付着している。CNT15bは、第2CNT分散液9中のCNTである。   FIG. 8D is an SEM photograph of base material 16b manufactured in the second implementation of steps (5) and (6). In the base material 16b, CNTs 15, 15a, and 15b are attached to the surface of the carbon fiber 14. The CNT 15 b is CNT in the second CNT dispersion liquid 9.

図8Eは、工程(5)(6)の3回目の実施で製造された母材16cのSEM写真である。この母材16cは、炭素繊維14の表面にCNT15,15a,15b,15cが付着している。CNT15cは、第2CNT分散液9中のCNTである。   FIG. 8E is an SEM photograph of the base material 16c manufactured in the third execution of the steps (5) and (6). In the base material 16 c, CNTs 15, 15 a, 15 b, and 15 c are attached to the surface of the carbon fiber 14. The CNT 15 c is CNT in the second CNT dispersion liquid 9.

これらSEM写真に示すように、工程(5)(6)の実施回数が増加するに伴って、母材表面にCNTがほぼ均一に付着し、その付着量が増大していることが分かる。   As shown in these SEM photographs, it can be seen that as the number of executions of steps (5) and (6) increases, CNT adheres substantially uniformly on the surface of the base material, and the amount of adhesion increases.

こうしてCNTが所定の状態に付着された複合素材を製造することができる。   Thus, a composite material in which CNTs are attached in a predetermined state can be manufactured.

以上説明したように、本実施形態によれば、前記工程(5)及び工程(6)が母材の表面にCNTが所定の状態に付着するまで繰り返されるので、母材表面にCNTが所定の付着状態で付着した複合素材を製造することができる。そして、この母材そのものは、複数のCNTが、介在物無しに互いに直接接触ないし直接接続されてネットワーク状に絡み合い、かつ、母材表面に介在物なしに直接接触ないし直接接続している。そして、この母材に対して、介在物を含有しない第2CNT分散液に前記工程(5)及び工程(6)により母材表面にCNTが所定の状態に付着するまで浸漬及び乾燥が繰り返される。これにより、本実施形態では、複数のCNTが、介在物無しに互いに直接接触ないし直接接続されてネットワーク状に絡み合いかつ母材表面に介在物なしに直接接触ないし直接接続した状態で所定の付着厚で付着しているので、本願出願人が前記提案した複合素材よりも、CNT由来の電気導電性、熱伝導性の性能を、より発揮でき、かつ、より機械強度が向上した複合素材を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the steps (5) and (6) are repeated until the CNT adheres to the surface of the base material in a predetermined state. A composite material adhered in an attached state can be produced. In the base material itself, a plurality of CNTs are directly contacted or directly connected to each other without inclusions and entangled in a network form, and directly contacted or directly connected to the base material surface without inclusions. And immersion and drying are repeated with respect to this preform | base_material until the CNT adheres to the preform | base_material surface by the said process (5) and process (6) to the 2nd CNT dispersion liquid which does not contain an inclusion. Thus, in the present embodiment, a plurality of CNTs are directly contacted or directly connected to each other without inclusions, and are entangled in a network shape and are directly contacted or directly connected to the base material surface without inclusions. Therefore, it is possible to obtain a composite material that can exhibit CNT-derived electrical conductivity and thermal conductivity more than the composite material proposed by the applicant of the present invention, and that has improved mechanical strength. Can do.

なお、本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は特許請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、特許請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。   It should be noted that the present invention can be implemented in various other forms without departing from the spirit or main features thereof. Therefore, the above-described embodiment is merely an example in all respects, and the scope of the present invention is shown in the claims, and is not restricted by the text of the specification. Further, all modifications and changes belonging to the scope of the claims are within the scope of the present invention.

1,1a〜1c 母材
9 第2CNT分散液
11,13 CNT
1, 1a to 1c Base material 9 Second CNT dispersion 11, 13 CNT

Claims (10)

分散剤等の介在物なしに複数のカーボンナノチューブ(以下、CNTという)同士が直接接触または直接接続されてネットワーク状をなし、かつ、前記複数のCNTが表面に前記介在物無しに直接付着されている複合素材を母材として準備する第1工程と、
介在物を含有しないでかつCNTが凝集し易い状態に分散している第2CNT分散液の作製、及び後記第3及び第4工程の2回目以降の実施に際して当該第2CNT分散液内のCNT濃度の調製をする第2工程と、
前記第2CNT分散液に前記母材を浸漬する第3工程と、
前記第2CNT分散液から前記母材を引き上げて乾燥する第4工程と、
を少なくとも有し、
前記母材の表面に対するCNTの付着状態に応じて、前記第3及び第4工程を少なくとも1回以上実施すると共に、前記第3及び第4工程の2回目以降の実施については、前記第2工程に戻って、前記第2CNT分散液内のCNT濃度を調製してから当該2回目以降の実施を行う、
ことを特徴とする複合素材の製造方法。
A plurality of carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNT) are directly contacted or directly connected without inclusions such as a dispersant to form a network, and the plurality of CNTs are directly attached to the surface without the inclusions. A first step of preparing a composite material as a base material;
Preparation of the second CNT dispersion liquid containing no inclusions and in which the CNTs are easily aggregated, and the second and subsequent steps of the third and fourth steps described later, the CNT concentration in the second CNT dispersion liquid A second step of preparation;
A third step of immersing the base material in the second CNT dispersion;
A fourth step of lifting the base material from the second CNT dispersion and drying;
Having at least
The third and fourth steps are performed at least once according to the adhesion state of the CNT to the surface of the base material, and the second and subsequent steps of the third and fourth steps are performed in the second step. Returning to, after the CNT concentration in the second CNT dispersion liquid is prepared, the second and subsequent implementations are performed.
A method for producing a composite material characterized by the above.
前記複合素材は、炭素繊維表面にCNTが付着しているものである請求項1に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 1, wherein the composite material has CNT attached to a carbon fiber surface. 前記第1工程は、
前記複数のCNTを分散剤等の介在物を含有しないCNT溶液中に分散させる第1サブ工程と、
前記CNT溶液に所定のエネルギーを付与することにより、当該CNT溶液中に前記複数のCNTが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態が作り出されている第1CNT分散液を作製する第2サブ工程と、
前記第1CNT分散液中に前記母材を浸漬させ、前記複数のCNTが分散状態から凝集状態に移行する際に、前記母材の表面に、前記複数のCNTを、互いにネットワーク状に絡み合わせて、介在物なしに直接接触ないし直接接続させて前記母材の表面に介在物なしに直接付着させる第3サブ工程と、
を含み、
前記第1サブ工程〜前記第3サブ工程を実施して、当該表面に前記介在物なしに前記複数のCNTが直接付着された複合素材を前記母材として準備する、
請求項1または2に記載の製造方法。
The first step includes
A first sub-process for dispersing the plurality of CNTs in a CNT solution not containing inclusions such as a dispersant;
By applying predetermined energy to the CNT solution, a first CNT dispersion is produced in which a reversible reaction state in which a state in which the plurality of CNTs are dispersed and a state in which the plurality of CNTs are aggregated in the CNT solution is generated is created. A second sub-step,
When the base material is immersed in the first CNT dispersion liquid and the plurality of CNTs transition from a dispersed state to an aggregated state, the plurality of CNTs are entangled with each other in a network form on the surface of the base material. A third sub-step of directly contacting or directly connecting without inclusions and directly attaching to the surface of the base material without inclusions;
Including
Performing the first sub-step to the third sub-step, and preparing a composite material in which the plurality of CNTs are directly attached to the surface without the inclusions as the base material;
The manufacturing method of Claim 1 or 2.
前記第2工程が、
前記複数のCNTを分散剤等の介在物を含有しない溶液中に投入する第4サブ工程と、
前記溶液に所定のエネルギーを付与することにより、当該溶液内で、前記複数のCNTが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態が作り出されている状態にする第5サブ工程と、
前記溶液に対する前記エネルギ−の付与を停止して前記第2CNT分散液を得る第6サブ工程と、
を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。
The second step includes
A fourth sub-step of charging the plurality of CNTs into a solution containing no inclusions such as a dispersant;
A fifth sub-process in which a predetermined energy is applied to the solution so that a reversible reaction state in which the state in which the plurality of CNTs are dispersed and the state in which the plurality of CNTs are aggregated is reversibly created in the solution is created. When,
A sixth sub-step of stopping the application of the energy to the solution to obtain the second CNT dispersion;
The manufacturing method as described in any one of Claims 1-3 containing these.
前記第2工程が、前記第3及び第4工程の2回目以降の実施のときは、前記第2CNT分散液のCNT濃度を調製する第7サブ工程を有し、前記第3及び第4工程においては、2回目以降の実施をするときは、前記第7サブ工程でCNT濃度が調製された前記第2CNT分散液を用いる、請求項4に記載の製造方法。   When the second step is the second and subsequent steps of the third and fourth steps, the second step includes a seventh sub-step of adjusting the CNT concentration of the second CNT dispersion, and in the third and fourth steps 5. The manufacturing method according to claim 4, wherein when the second and subsequent operations are performed, the second CNT dispersion liquid in which the CNT concentration is prepared in the seventh sub-step is used. 前記所定のエネルギ−が、超音波エネルギ−である、請求項3〜5のいずれか一項に記載の製造方法。   The manufacturing method according to claim 3, wherein the predetermined energy is ultrasonic energy. 請求項3に記載の製造方法における第1CNT分散液の作製方法であって、
前記複数のCNTを分散剤等の介在物を含有しないCNT溶液中に分散させる第1サブ工程と、
前記CNT溶液にエネルギーを付与することにより、当該CNT溶液中に前記複数のCNTが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態が作り出されている第1CNT分散液を作製する第2サブ工程と、
を有する第1CNT分散液の作製方法。
A method for producing the first CNT dispersion in the production method according to claim 3,
A first sub-process for dispersing the plurality of CNTs in a CNT solution not containing inclusions such as a dispersant;
By applying energy to the CNT solution, a first CNT dispersion liquid is produced in which a reversible reaction state in which a state in which the plurality of CNTs are dispersed and a state in which the plurality of CNTs are aggregated in the CNT solution is generated is created. Two sub-steps;
The manufacturing method of the 1st CNT dispersion liquid which has this.
請求項4に記載の製造方法における第2CNT分散液の作製方法であって、
前記複数のCNTを分散剤等の介在物を含有しない溶液中に分散させる第4サブ工程と、
前記溶液に所定のエネルギーを付与することにより、当該溶液に前記複数のCNTが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態が作り出されている状態にする第5サブ工程と、
前記溶液に対する前記エネルギ−の付与を停止して前記第2CNT分散液を得る第6サブ工程と、
を有する第2CNT分散液の作製方法。
A method for producing a second CNT dispersion in the production method according to claim 4,
A fourth sub-process of dispersing the plurality of CNTs in a solution not containing inclusions such as a dispersant;
A fifth sub-step of applying a predetermined energy to the solution to create a reversible reaction state in which a state in which the plurality of CNTs are dispersed and agglomerated in the solution are reversibly generated;
A sixth sub-step of stopping the application of the energy to the solution to obtain the second CNT dispersion;
The manufacturing method of the 2nd CNT dispersion liquid which has this.
前記第3及び第4工程の2回目以降の実施のときは、前記第2CNT分散液のCNT濃度を調製する第7サブ工程を有する、請求項8に記載の第2CNT分散液の作製方法。   9. The method for producing a second CNT dispersion liquid according to claim 8, further comprising a seventh sub-process for adjusting a CNT concentration of the second CNT dispersion liquid when the third and fourth processes are performed after the second time. 当該表面に複数のCNTが付着されている複合素材であって、請求項1〜6のいずれか一項に記載の製造方法により製造された複合素材。   A composite material having a plurality of CNTs attached to the surface, the composite material manufactured by the manufacturing method according to claim 1.
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