JP2016194165A - 複合素材の製造方法および複合素材 - Google Patents
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Abstract
Description
図1に示すように、本実施形態の複合素材10は、複数の連続した炭素繊維12aを含む炭素繊維束12を備えている。図面には、説明のために10本のみの炭素繊維12aを示しているが、本実施形態における炭素繊維束12は、1万〜3万本の炭素繊維12aによって構成されている。炭素繊維束12を構成している炭素繊維12aは、実質的に互いに絡まり合うことなく直線性を保って、一方向に配列している。
次に、本実施形態に係る複合素材10の製造方法を説明する。複合素材10は、CNT14aが単離分散したCNT単離分散液(以下、単に分散液とも称する)中に、複数の連続した炭素繊維12aを含む炭素繊維束12を浸漬し、所定の周波数の超音波振動を印加して、炭素繊維12aのそれぞれの表面に構造体14を形成することにより製造することができる。以下、各工程について順に説明する。
分散液の調製には、以下のようして製造されたCNT14aを用いることができる。CNT14aは、例えば特開2007−126311号公報に記載されているような熱CVD法を用いてシリコン基板上にアルミ、鉄からなる触媒膜を成膜し、CNTの成長のための触媒金属を微粒子化し、加熱雰囲気中で炭化水素ガスを触媒金属に接触させることによって、製造することができる。アーク放電法、レーザ蒸発法などその他の製造方法により得たCNTを使用することも可能であるが、CNT以外の不純物を極力含まないものを使用することが好ましい。この不純物については、CNTを製造した後、不活性ガス中での高温アニールにより除去してもかまわない。この製造例で製造したCNTは、直径が30nm以下で長さが数100μmから数mmという高いアスペクト比でもって直線的に配向された長尺CNTである。CNTは単層、多層を問わないが、好ましくは、多層のCNTである。
上述のように製造した分散液中に、複数の連続した炭素繊維12aを含む炭素繊維束12を浸漬した状態で、40kHz超180kHz以下の周波数の超音波振動を印加する。超音波振動の印加によって、炭素繊維束12中の各炭素繊維12a表面には、複数のCNT14aが直接付着する。各炭素繊維12aの表面に付着したCNT14aは、互いに直接接続されてネットワーク構造を形成し、各炭素繊維12aの表面に構造体14が形成される。
本実施形態に係る複合素材の製造方法においては、複数の連続した炭素繊維を含む炭素繊維束をCNT単離分散液に浸漬して、40kHz超180kHz以下の周波数の超音波振動を印加する。40kHz超180kHz以下という周波数範囲が最適であることは、以下のようにして本発明者らにより見出された。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
12,42 炭素繊維束
12a,32a,42a,52a,62a 炭素繊維
34b CNT凝集物
14 構造体
14a,34a,44a カーボンナノチューブ(CNT)
Claims (4)
- 単離分散した複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ単離分散液中に、複数の連続した炭素繊維を含む炭素繊維束を浸漬し、40kHz超180kHz以下の周波数の超音波振動を印加して、前記複数の炭素繊維のそれぞれの表面に、複数のカーボンナノチューブを含む構造体を形成する工程を備え、前記構造体は、前記複数の炭素繊維のそれぞれの表面に直接付着し、前記カーボンナノチューブが互いに直接接続されたネットワーク構造を有することを特徴とする複合素材の製造方法。
- 前記炭素繊維束は、1万〜3万本の炭素繊維を含むことを特徴とする請求項1記載の複合素材の製造方法。
- 前記超音波振動の周波数は、100kHz以上であることを特徴とする請求項1または2記載の複合素材の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項記載の方法により製造されたことを特徴とする複合素材。
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