JP2015530961A5

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Publication number: JP2015530961A5
Application number: JP2015521774A
Authority: JP
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2016-09-01
Anticipated expiration: 2033-07-10

Description

本明細書に記載するＣＮＴアレイを、パーソナルコンピュータ、サーバーコンピュータ、メモリーモジュール、グラフィックチップ、レーダーおよび無線周波（ＲＦ）デバイス、デバイスバーンイン試験システム、ディスクドライブ、ディスプレイ（発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイを含む）、照明システム、自動車用コントロールユニット、パワーエレクトロニクス、電池、通信装置、例えば携帯電話、熱電発電装置、および撮像装置（ＭＲＩを含む）における熱界面材料として使用することができる。
本発明は、例えば、以下を提供する。
（項目１）
複数のカーボンナノチューブの成長および／または支持のための多層基板であって、
不活性支持体と、
１層以上の接着層と、
１層以上の界面層と、
触媒層と
を含む、多層基板。
（項目２）
不活性支持体、第一の接着層、第一の界面層、および触媒層を含む、項目１に記載の基板。
（項目３）
不活性支持体、第一の接着層、第一の界面層、第二の接着層、第二の界面層、および触媒層を含む、項目１に記載の基板。
（項目４）
前記不活性支持体が、アルミニウム、白金、金、ニッケル、鉄、錫、鉛、銀、チタン、インジウム、銅、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される金属である、項目１から３のいずれか一項に記載の基板。
（項目５）
前記不活性支持体が、金属合金である、項目１から３のいずれか一項に記載の基板。
（項目６）
前記合金が、銅−タングステン擬合金であるか、銅−銀合金マトリックス中のダイヤモンドであるか、またはこれらの組み合わせである、項目５に記載の基板。
（項目７）
前記支持体が、アルミニウムマトリックス中の炭化ケイ素、ベリリウムマトリックス中の酸化ベリリウム、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される、項目１から３のいずれか一項に記載の基板。
（項目８）
前記接着層が、金属または金属合金を含む、項目１から７のいずれか一項に記載の基板。
（項目９）
前記金属または金属合金が、ＣＮＴ形成用の触媒である遷移金属または遷移金属合金である、項目８に記載の基板。
（項目１０）
前記金属または金属合金が、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される、項目９に記載の基板。
（項目１１）
前記金属または金属合金が、鉄または鉄合金である、項目１０に記載の基板。
（項目１２）
前記界面層が、アルミニウム、チタン、金、銅、銀、タンタル、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される金属を含む、項目１から１１のいずれか一項に記載の基板。
（項目１３）
前記界面層が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、二酸化チタン、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される金属酸化物を含む、項目１から１１のいずれか一項に記載の基板。
（項目１４）
前記触媒層が、鉄、ニッケル、コバルト、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、項目１から１３のいずれか一項に記載の基板。
（項目１５）
前記触媒層が鉄である、項目１４に記載の基板。
（項目１６）
前記接着層および前記触媒層が、同じ化学組成を有する、項目１から１５のいずれか一項に記載の基板。
（項目１７）
前記接着層が、厚さ約１０ｎｍ〜約１５０ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約１０ｎｍ〜約７５ｎｍの間、最も好ましくは厚さ約１５ｎｍ〜約５０ｎｍの間にある、項目１から１６のいずれか一項に記載の基板。
（項目１８）
前記界面層が、厚さ約５ｎｍ〜約５０ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約７ｎｍ〜約３０ｎｍの間、最も好ましくは厚さ約７ｎｍ〜約１５ｎｍの間にある、項目１、２、および４から１７のいずれか一項に記載の基板。
（項目１９）
前記触媒層が、厚さ約１０ｎｍ〜約１ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約５ｎｍ〜約１ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約２ｎｍ〜約５ｎｍの間にある、項目１から１８のいずれか一項に記載の基板。
（項目２０）
前記接着層が、厚さ約３０ｎｍであり、前記界面層が、厚さ約１０ｎｍであり、前記触媒層が、厚さ約３ｎｍである、項目１、２、および４〜１９のいずれか一項に記載の基板。
（項目２１）
前記第一の界面層が、厚さ約５０ｎｍ〜約１５０ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約８０ｎｍ〜約１２０ｎｍの間にある、項目３〜１７、および１９のいずれか一項に記載の基板。
（項目２２）
前記第二の界面層が、厚さ約５ｎｍ〜約５０ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約７ｎｍ〜約３０ｎｍの間にある、項目２１に記載の基板。
（項目２３）
前記第一の接着層が、厚さ約１０ｎｍであり、前記第一の界面層が、厚さ約１００ｎｍであり、前記第二の接着層が、厚さ約３０ｎｍであり、前記第二の界面層が、厚さ約１０ｎｍであり、前記触媒層が、厚さ約３ｎｍである、項目２１に記載の基板。
（項目２４）
金属表面と、
接着層と、
該接着層上に堆積している複数の金属酸化物ナノ粒子または凝集体と、
該金属酸化物ナノ粒子または凝集体上に堆積している複数の触媒ナノ粒子または凝集体と、
該触媒ナノ粒子に付着した複数の垂直配向カーボンナノチューブと
を含む、カーボンナノチューブのアレイ。
（項目２５）
前記ナノチューブが、約１×１０ ^７〜１×１０ ^１１ナノチューブ／ｍｍ ^２、さらに好ましくは約１×１０ ^８〜１×１０ ^１０ナノチューブ／ｍｍ ^２、最も好ましくは約１×１０ ^９〜１×１０ ^１０ナノチューブ／ｍｍ ^２の密度で前記不活性支持体上に存在する、項目２４に記載のアレイ。
（項目２６）
前記ＣＮＴの少なくとも９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または９９．９％が、エタノール中での超音波処理後に前記表面上に残存する、項目２４に記載のアレイ。
（項目２７）
前記カーボンナノチューブの遠位端に吸着された１つ以上のポリマーをさらに含む、項目２４に記載のアレイ。
（項目２８）
前記カーボンナノチューブの遠位端に吸着された１つ以上の金属ナノ粒子をさらに含む、項目２４に記載のアレイ。
（項目２９）
カーボンナノチューブ間の空間に流動性材料または相変化材料をさらに含む、項目２４に記載のアレイ。
（項目３０）
前記アレイの形態が、前記アレイを浸漬させた液体を蒸発させることによって変更される、項目２４に記載のアレイ。
（項目３１）
垂直配向カーボンナノチューブのアレイであって、
（ａ）不活性支持体と、接着層と、界面層と、触媒層とを含む多層基板をアニールすること；および
（ｂ）前記多層基板を５５０℃〜６６０℃の間の成長温度に加熱すること；および
（ｃ）炭素原料ガスを導入すること
を含むプロセスによって調製される、アレイ。
（項目３２）
熱源からヒートシンクへの熱伝達を向上させる方法であって、金属表面と、接着層と、該接着層上に堆積している複数の金属酸化物ナノ粒子または凝集体と、該金属酸化物ナノ粒子または凝集体上に堆積している複数の触媒ナノ粒子または凝集体と、該触媒ナノ粒子に付着した複数の垂直配向カーボンナノチューブとを含むカーボンナノチューブのアレイを、該熱源と該ヒートシンクとの間に配置または貼付することを含む、方法。
（項目３３）
垂直配向カーボンナノチューブのアレイを形成する方法であって、
（ａ）不活性支持体と、接着層と、界面層と、触媒層とを含む多層基板をアニールすること；および
（ｂ）該多層基板を５５０℃〜６６０℃の間の成長温度に加熱すること；および
（ｃ）炭素原料ガスを導入すること
を含む、方法。

Claims

複数のカーボンナノチューブの成長および／または支持のための多層基板であって、
不活性支持体と、
該支持体の１層以上の表面上に存在する厚さ約１０ｎｍ〜約１５０ｎｍの間の接着層と、
該接着層上に存在する厚さ約５ｎｍ〜約５０ｎｍの間の界面層と、
該界面層上に存在する厚さ約１０ｎｍ〜約１ｎｍの間の触媒層と
を含み、
該接着層および該触媒層は、同一の化学組成を有し、それによってナノチューブ合成中の該触媒層の該界面層への移動を低減させ、接着層の化学組成とは異なる化学組成である接着層を有する多層基板上で形成されたカーボンナノチューブの収率および密度と比較して該触媒層上で形成されたカーボンナノチューブの収率および密度が増加する、多層基板。
前記不活性支持体が、アルミニウム、白金、金、ニッケル、鉄、錫、鉛、銀、チタン、インジウム、銅、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される金属である、請求項１に記載の基板。
前記不活性支持体が、金属合金である、請求項１に記載の基板。
前記合金が、銅−タングステン擬合金であるか、銅−銀合金マトリックス中のダイヤモンドであるか、またはこれらの組み合わせである、請求項３に記載の基板。
前記支持体が、アルミニウムマトリックス中の炭化ケイ素、ベリリウムマトリックス中の酸化ベリリウム、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１に記載の基板。
前記接着層が、金属または金属合金を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の基板。
前記金属または金属合金が、ＣＮＴ形成用の触媒である遷移金属または遷移金属合金である、請求項６に記載の基板。
前記金属または金属合金が、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項７に記載の基板。
前記金属または金属合金が、鉄または鉄合金である、請求項８に記載の基板。
前記界面層が、アルミニウム、チタン、金、銅、銀、タンタル、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される金属を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の基板。
前記界面層が、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、二酸化チタン、またはこれらの組み合わせから成る群より選択される金属酸化物を含む、請求項１から１０のいずれか一項に記載の基板。
前記触媒層が、鉄、ニッケル、コバルト、ロジウム、パラジウム、オスミウム、イリジウム、白金、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の基板。
前記触媒層が鉄である、請求項１２に記載の基板。
前記接着層が、厚さ約１０ｎｍ〜約１００ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約１０ｎｍ〜約７５ｎｍの間、最も好ましくは厚さ約１５ｎｍ〜約５０ｎｍの間にある、請求項１から１３のいずれか一項に記載の基板。
前記界面層が、厚さ約７ｎｍ〜約３０ｎｍの間、最も好ましくは厚さ約７ｎｍ〜約１５ｎｍの間にある、請求項１から１４のいずれか一項に記載の基板。
前記触媒層が、厚さ約５ｎｍ〜約１ｎｍの間、さらに好ましくは厚さ約２ｎｍ〜約５ｎｍの間にある、請求項１から１５のいずれか一項に記載の基板。
前記接着層が、厚さ約３０ｎｍであり、前記界面層が、厚さ約１０ｎｍであり、前記触媒層が、厚さ約３ｎｍである、請求項１から１６のいずれか一項に記載の基板。
前記界面層が前記接着層および前記触媒層の化学組成とは異なる化学組成を有する、請求項１に記載の基板。
前記界面層は複数の金属酸化物ナノ粒子または凝集体で形成され；
前記触媒層は金属酸化物ナノ粒子または凝集体上に堆積している複数の触媒ナノ粒子または凝集体で形成され；
複数の垂直配向カーボンナノチューブが該触媒ナノ粒子または凝集体に付着している、請求項１に記載の基板上で形成される、カーボンナノチューブのアレイ。
前記ナノチューブが、約１×１０^７〜１×１０^１１ナノチューブ／ｍｍ^２、さらに好ましくは約１×１０^８〜１×１０^１０ナノチューブ／ｍｍ^２、最も好ましくは約１×１０^９〜１×１０^１０ナノチューブ／ｍｍ^２の密度で前記不活性支持体上に存在する、請求項１９に記載のアレイ。
前記ＣＮＴの少なくとも９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％または９９．９％が、エタノール中での超音波処理後に前記表面上に残存する、請求項１９に記載のアレイ。
前記カーボンナノチューブの遠位端に吸着された１つ以上のポリマーをさらに含む、請求項１９に記載のアレイ。
前記カーボンナノチューブの遠位端に吸着された１つ以上の金属ナノ粒子をさらに含む、請求項１９に記載のアレイ。
カーボンナノチューブ間の空間に流動性材料または相変化材料をさらに含む、請求項１９に記載のアレイ。
前記アレイの形態が、前記アレイを浸漬させた液体を蒸発させることによって変更される、請求項１９に記載のアレイ。
請求項１９に記載の垂直配向カーボンナノチューブのアレイであって、
（ａ）不活性支持体、該支持体の１つ以上の表面上に存在する接着層、該接着層上に存在する界面層、および触媒層を含む多層基板をアニールする工程であって、該界面層は、該接着層と該触媒層との間に存在し、該接着層と該触媒層は、同じ化学組成を有する、工程；および
（ｂ）該多層基板を５５０℃〜６６０℃の間の成長温度に加熱する工程；および
（ｃ）炭素原料ガスを導入する工程
を含むプロセスによって調製される、アレイ。
前記界面層が前記接着層および前記触媒層の化学組成とは異なる化学組成を有する、請求項２６に記載のアレイ。
熱源からヒートシンクへの熱伝達を向上させる方法であって、請求項１９に記載のカーボンナノチューブのアレイを、熱源とヒートシンクとの間に配置または貼付することを含む、方法。
請求項１９に記載の垂直配向カーボンナノチューブのアレイを形成する方法であって、
（ａ）不活性支持体、該支持体の１つ以上の表面上に存在する接着層、該接着層上に存在する界面層、および触媒層を含む多層基板をアニールする工程であって、該界面層は、該接着層と該触媒層との間に存在し、該接着層と該触媒層は、同じ化学組成を有する、工程；および
（ｂ）該多層基板を５５０℃〜６６０℃の間の成長温度に加熱する工程；および
（ｃ）炭素原料ガスを導入する工程
を含む、方法。
前記界面層が前記接着層および前記触媒層の化学組成とは異なる化学組成を有する、請求項２９に記載の方法。