JP2017065998A - Cnt構造体の製造方法および製造装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、CNTアレイを紡績源部材として、CNT構造体を紡ぎ出すことによって得られる、互いに交絡した複数のCNTを備える糸やウェブが記載されている。CNT構造体の性質は、原料として用いられるCNTアレイの性質に影響する。
特許文献2には、CNTの成長密度および内径を制御することを目的として、熱化学気相蒸着法により基板上の触媒金属層を微粒化すると共に生成した触媒微粒子にCNTを成長させるにあたり、供給する原料ガスの濃度変化量を制御することが記載されている。
糸やウェブ等のCNT構造体の電気的特性、機械的特性、光学的特性等の性質は、CNTアレイから引き出されたCNT構造体の形状により影響される。このため、所望の性質を備えた糸やウェブ等のCNT構造体を得るためには、CNTアレイから引き出されたCNT構造体の形状を調整することが有効である。
また、CNT構造体のウェブを形成する際、ウェブにしわが生じるという問題もあった。
そこで、本発明は、CNTアレイから引き出されたCNT構造体の形状を調整することにより、CNT構造体のウェブにしわが生じるという問題が生じることを防ぐと共に、所望の性質を備えたCNT構造体を製造することができるCNT構造体の製造方法および製造装置の提供を目的としている。
[1]CNTアレイからCNT構造体を引き出す引き出しステップS1と、前記引き出しステップS1で引き出されたCNT構造体における他の部材と接触していない非接触部に荷電粒子を照射して、CNT構造体の形状を調整する調整ステップS2と、を備えていることを特徴とするCNT構造体の製造方法。
[CNT構造体の製造方法]
CNT構造体の製造方法として本発明を実施する形態について、以下に説明する。
図1は、本実施形態のCNT構造体の製造方法(以下、「製造方法」ともいう。)のステップ図である。同図に示すように、本実施形態の製造方法は、引き出しステップS1と、調整ステップS2とを備えている。
本明細書において、「CNTアレイ」とは、複数のカーボンナノチューブの合成構造の一種であって、複数のCNTが長軸方向の少なくとも一部について一定の方向(具体的な一例として、基板が備える面の一つの法線に略平行な方向が挙げられる。)に配向するように成長してなるCNTの集合体を意味する。
また、「CNT構造体」とは、CNTアレイから複数のCNTを連続的に取り出すことによって形成される、複数のCNTが互いに交絡した構造を有する構造体をいう。
また、本明細書において、CNTアレイからCNT構造体を「引き出す」とは、CNTアレイの一部をCNTアレイから離間するように引っ張って、CNT構造体を形成することをいう。
例えば、引き出しステップS1において、CNTアレイから帯状のCNT構造体を引き出す場合、照射する荷電粒子の量を大きくすれば反発力が大きくなるから、CNT構造体の幅をひろげる効果が大きくなる。また、帯電を解消する手段を用いれば、CNT構造体の電気的な反発力を低下させて、CNTアレイから引き出された時点の幅に戻すことができる。
しかし、上述したとおり、調整ステップS2は、非接触でCNT構造体の形状を変化させた後に直接、紡績や積層等を行う。したがって、効率よく高機能のCNTを製造することができる。なお、本明細書において「ウェブ状」とは複雑に繊維の絡み合いにより形成された蜘蛛の巣状、織布状または不織布状の形状をいう。
紡績ステップS3は、調整ステップS2において形状が調整されたCNT構造体を用いて糸を形成するステップである。調整ステップS2において形状が調整されたCNT構造体を用いることにより、糸の性質を調整することができる。したがって、所望の性質を備えた糸を効率よく製造できる。
積層ステップS4は、調整ステップS2において形状が調整されたCNT構造体を積層して積層体とするステップである。積層ステップS4では、複数のCNT構造体を積層した積層体としても、CNT構造体と他の材料とを積層した積層体としても良い。
例えば、密度が同じCNT構造体を用いることが好ましい場合、密度が同じになるようにCNT構造体の形状をそれぞれ調整して積層することにより、所望の積層体が得られる。また、密度が異なるCNT構造体を用いることが好ましい場合も同様に、CNT構造体の形状をそれぞれ調整して積層することにより、所望の積層体が得られる。
CNT構造体の製造装置として本発明を実施する形態について、以下に説明する。
図4は、本発明の実施形態に係るCNT構造体の製造装置を模式的に示しており、図4(a)が側面図、図4(b)が平面図である。同図に示すCNT構造体の製造装置10は、引き出し部3と調整部6とを備えている。
なお、図5(a)および図5(b)には、調整部を2つの備えた製造装置20を示したが、調整部は3つ以上であってもよい。
CNTアレイ:幅20mm、CNT高さ0.8mm
荷電粒子照射手段(イオナイザ):(株)トリンク製(TAS−311BAM)
荷電粒子(イオン)照射条件:0−100%
図9は、本発明の実施形態に係るCNT構造体の製造装置の調整部からCNT構造体に荷電粒子を照射しないでCNT構造体を製造した比較例の図面代用写真である。引き出し部(図示せず。同図の右側にある)により引き出されたウェブ状のCNT構造体の非接触部に荷電粒子を照射しない比較例では、CNTアレイからの距離が遠くなるに従い、引き出されたCNT構造体の幅が狭くなっている。CNT構造体の幅は、供給源であるCNTアレイの状態や引出条件等に影響されるから、均質なCNT構造体を安定的に得ることは困難である。
また、図8に示したように、CNT構造体のウェブの幅を拡げることによってしわが生じることを防ぎ、外観が良好なCNT構造体のウェブを得ることができた。
2、2a〜2c CNT構造体
3 引き出し部
4、4a〜4c 非接触部
5、5A〜5B、5a〜5c 荷電粒子
6、6A〜6B、6a〜6c 調整部
7、7a〜7c 基板
10、20、30、40 CNT構造体の製造装置
23 紡績部
24 糸
33 積層部
34 積層体
Claims (8)
- CNTアレイからCNT構造体を引き出す引き出しステップS1と、
前記引き出しステップS1で引き出されたCNT構造体における他の部材と接触していない非接触部に荷電粒子を照射して、CNT構造体の形状を調整する調整ステップS2と、
を備えていることを特徴とするCNT構造体の製造方法。 - CNTアレイからCNT構造体を引き出す引き出しステップS1と、
前記引き出しステップS1で引き出されたCNT構造体における他の部材と接触していない非接触部に荷電粒子を照射して、CNT構造体の形状を調整する調整ステップS2と、
前記調整ステップS2において形状が調整されたCNT構造体を用いて糸を形成する紡績ステップS3と、
を備えていることを特徴とするCNT構造体の製造方法。 - 前記紡績ステップS3では、前記CNT構造体を用いて無撚糸を形成する請求項2に記載のCNT構造体の製造方法。
- 前記紡績ステップS3では、前記CNT構造体を用いて撚糸を形成する請求項2に記載のCNT構造体の製造方法。
- CNTアレイからCNT構造体を引き出す引き出しステップS1と、
前記引き出しステップS1で引き出されたCNT構造体における他の部材と接触していない非接触部に荷電粒子を照射して、前記CNT構造体の形状を調整する調整ステップS2と、前記調整ステップS2において形状が調整されたCNT構造体を積層して積層体を形成する積層ステップS4と、
を備えていることを特徴とするCNT構造体の製造方法。 - CNTアレイからCNT構造体を引き出す引き出し部と、
前記引き出し部により引き出されたCNT構造体の他の部材と接触していない非接触部に荷電粒子を照射して、前記CNT構造体の形状を調整する調整部と、
を備えていることを特徴とするCNT構造体の製造装置。 - CNTアレイからCNT構造体を引き出す引き出し部と、
前記引き出し部により引き出されたCNT構造体の他の部材と接触していない非接触部に荷電粒子を照射して、前記CNT構造体の形状を調整する調整部と、
前記調整部において形状が調整されたCNT構造体を用いて糸を形成する紡績部と、
を備えていることを特徴とするCNT構造体の製造装置。 - CNTアレイからCNT構造体を引き出す引き出し部と、
前記引き出し部により引き出されたCNT構造体の他の部材と接触していない非接触部に荷電粒子を照射して、前記CNT構造体の形状を調整する調整部と、
前記調整部において形状が調整されたCNT構造体を積層して積層体を形成する積層部と、を備えていることを特徴とするCNT構造体の製造装置。
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