JP2019065431A - Carbon nanotube wire, carbon nanotube wire connection structure, and method for manufacturing carbon nanotube wire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のカーボンナノチューブを束ねてなるカーボンナノチューブ束の複数を撚り合わせて構成されるカーボンナノチューブ線材、カーボンナノチューブ線材と該線材に接続されるはんだ部とを備えるカーボンナノチューブ線材接続構造体、及びカーボンナノチューブ線材の製造方法に関する。 The present invention is a carbon nanotube wire constituted by twisting together a plurality of carbon nanotube bundles formed by bundling a plurality of carbon nanotubes, a carbon nanotube wire connection structure comprising a carbon nanotube wire and a solder portion connected to the wire. And a method of manufacturing a carbon nanotube wire.
従来、自動車や産業機器などの様々な分野における電力線や信号線として、一又は複数の線材からなる芯線と、該芯線を被覆する絶縁被覆とからなる電線が用いられている。芯線を構成する線材の材料としては、通常、電気特性の観点から銅又は銅合金が使用されるが、近年、軽量化の観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が提案されている。例えば、アルミニウムの比重は銅の比重の約1/3、アルミニウムの導電率は銅の導電率の約2/3(純銅を100%IACSの基準とした場合、純アルミニウムは約66%IACS)であり、アルミニウム線材に、銅線材と同じ電流を流すためには、アルミニウム線材の断面積を、銅の線材の断面積の約1.5倍と大きくする必要があるが、そのように断面積を大きくしたアルミニウム線材を用いたとしても、アルミニウム線材の質量は、純銅の線材の質量の半分程度であることから、アルミニウム線材を使用することは、軽量化の観点から有利である。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a power line or signal line in various fields such as automobile and industrial equipment, a wire made of a core wire made of one or more wires and an insulation coating which covers the core wire is used. As a material of the wire which comprises a core wire, although a copper or copper alloy is usually used from a viewpoint of an electrical property, aluminum or an aluminum alloy is proposed from a viewpoint of weight reduction in recent years. For example, the specific gravity of aluminum is about 1/3 of the specific gravity of copper, and the conductivity of aluminum is about 2/3 of that of copper (based on 100% IACS for pure copper, about 66% IACS for pure aluminum) There is a need to increase the cross-sectional area of the aluminum wire to about 1.5 times the cross-sectional area of the copper wire in order to pass the same current as the copper wire to the aluminum wire. Even if the increased aluminum wire is used, since the mass of the aluminum wire is about half of the mass of the pure copper wire, using the aluminum wire is advantageous from the viewpoint of weight reduction.
上記のような背景のもと、昨今では、自動車、産業機器等の高性能化・高機能化が進められており、これに伴い、各種電気機器、制御機器などの配設数が増加するとともに、これら機器に使用される電気配線体の配線数も増加する傾向にある。また、その一方で、環境対応のために自動車等の移動体の燃費を向上させるため、線材の軽量化が強く望まれている。 With the above background, in recent years, the performance and functionality of automobiles, industrial equipment, etc. are being promoted, and along with this, the number of installation of various electric devices, control equipment, etc. increases. The number of electrical wiring lines used in these devices also tends to increase. On the other hand, in order to improve the fuel consumption of a mobile body such as a car for environmental protection, weight reduction of the wire is strongly desired.
こうした更なる軽量化を達成するための新たな手段の一つとして、カーボンナノチューブを線材として活用する技術が新たに提案されている。カーボンナノチューブは、六角形格子の網目構造を有する筒状体の単層、あるいは略同軸で配された多層で構成される3次元網目構造体であり、軽量であると共に、導電性、電流容量、弾性、機械的強度等の特性に優れるため、電力線や信号線に使用されている金属に代替する材料として注目されている。 As one of the new means for achieving such further weight reduction, a technology of utilizing carbon nanotubes as a wire is newly proposed. A carbon nanotube is a single layer of a tubular body having a network structure of a hexagonal lattice, or a three-dimensional network structure composed of multiple layers arranged substantially coaxially, and is lightweight, and also has conductivity, current capacity, Because of their excellent properties such as elasticity and mechanical strength, they are attracting attention as a material to replace metals used for power lines and signal lines.
カーボンナノチューブの比重は、銅の比重の約1/5(アルミニウムの約1/2)であり、また、カーボンナノチューブ単体は、銅(抵抗率1.68×10−6Ω・cm)よりも高導電性を示す。したがって理論的には、複数のカーボンナノチューブを撚り合わせてカーボンナノチューブ集合体を形成すれば、更なる軽量化、高導電率の実現が可能となる。しかしながら、nm単位のカーボンナノチューブを撚り合わせて、μm〜mm単位のカーボンナノチューブ線材を作製した場合、構成単位となる1本当たりの外径が非常に小さいため、カーボンナノチューブ間の接触抵抗や内部欠陥形成が要因となり、線材全体の抵抗値が増大してしまうという問題があることから、カーボンナノチューブをそのまま線材として使用することが困難であった。また、接続の観点から、カーボンナノチューブ線材とはんだからなるカーボンナノチューブ接続構造体を作製する場合、カーボンナノチューブ線材とはんだの相性が悪く、接続強度や電気特性を確保することが困難であった。 The specific gravity of carbon nanotubes is about 1/5 of the specific gravity of copper (about 1/2 of aluminum), and carbon nanotubes alone are higher than copper (resistivity 1.68 × 10 -6 Ω · cm) It shows conductivity. Therefore, theoretically, by forming a carbon nanotube assembly by twisting a plurality of carbon nanotubes, further weight reduction and high conductivity can be realized. However, when carbon nanotubes in μm to mm units are produced by twisting carbon nanotubes in nm units, the outer diameter per one unit, which is a constituent unit, is very small, so the contact resistance between carbon nanotubes and internal defects It is difficult to use the carbon nanotube as a wire as it is because the formation is a factor and the resistance value of the whole wire is increased. In addition, from the viewpoint of connection, when a carbon nanotube connection structure composed of a carbon nanotube wire and a solder is produced, the compatibility between the carbon nanotube wire and the solder is poor, and it is difficult to secure connection strength and electrical characteristics.
カーボンナノチューブ撚線(線材)の端部でCVD(chemical vapor Deposition)等によってCNTを成長させ、当該端部から伸びた成長CNTを他のカーボンナノチューブ撚線或いはその成長CNTと接続することにより、カーボンナノチューブ撚線同士の接続強度や電気的特性を実現することが可能な製造方法が提案されている(特許文献1)。 The CNT is grown by CVD (chemical vapor deposition) or the like at the end of the carbon nanotube twisted wire (wire material), and the grown CNT extended from the end is connected to another carbon nanotube twisted wire or its grown CNT to obtain carbon. There has been proposed a manufacturing method capable of realizing the connection strength and the electrical characteristics of nanotube twisted wires (Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献では、複数のカーボンナノチューブを撚り合わせてなるカーボンナノチューブ線材の端部同士を、成長CNTを介して接続することが開示されているにすぎない。カーボンナノチューブ束を撚り合わせて作成したカーボンナノチューブ線材では、カーボンナノチューブ束間の接触抵抗が高く、特定のカーボンナノチューブ束に電流が集中する、いわゆる過電流が生じやすい問題がある。 However, in the above-mentioned patent documents, it is only disclosed to connect the end parts of the carbon nanotube wire which twists a plurality of carbon nanotubes together via growth CNT. A carbon nanotube wire made by twisting carbon nanotube bundles has a problem that contact resistance between carbon nanotube bundles is high and current concentrates on a specific carbon nanotube bundle, so-called overcurrent easily occurs.
本発明の目的は、カーボンナノチューブ束間の接触抵抗を低減させ、過電流の発生を抑制することができるカーボンナノチューブ線材、及びカーボンナノチューブ接続構造体を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a carbon nanotube wire and a carbon nanotube connection structure capable of reducing the contact resistance between carbon nanotube bundles and suppressing the generation of an overcurrent.
本発明の要旨構成は、以下の通りである。
[1]複数のカーボンナノチューブ束を撚り合わせて構成されるカーボンナノチューブ線材であって、
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向に沿って設けられ、前記カーボンナノチューブ線材の内部及び表層部に配されためっき部を備え、
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向に垂直な方向の断面において、カーボンナノチューブ束の表面全長に対する、当該カーボンナノチューブ束の表面に厚さ1μm以上のめっき層が形成された部分の長さの比が0.5以上であるカーボンナノチューブ束の個数を、前記複数のカーボンナノチューブ束の総数で除した値の比率が、70%以上であることを特徴とするカーボンナノチューブ線材。
[2]前記めっき部が、前記複数のカーボンナノチューブ束のうちの隣接する複数のカーボンナノチューブ束間に3次元的に形成されていることを特徴とする上記[1]記載のカーボンナノチューブ線材。
[3]前記めっき部は、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、スズ(Sn)、白金(Pt)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、クロム(Cr)及びニッケル(Ni)からなる群から選択された1又は複数を主成分とする材料で形成されることを特徴とする、上記[1]又は[2]記載のカーボンナノチューブ線材。
[4]異種元素がドープされていることを特徴とする、上記[1]〜[3]のいずれかに記載のカーボンナノチューブ線材。
[5]前記カーボンナノチューブ線材を構成するカーボンナノチューブが、2層又は3層の層構造を有することを特徴とする、上記[1]〜[4]のいずれかに記載のカーボンナノチューブ線材。
[6]複数のカーボンナノチューブ束を撚り合わせて構成されるカーボンナノチューブ線材と、前記カーボンナノチューブ線材に接続されるはんだ部とを備えるカーボンナノチューブ線材接続構造体であって、
前記カーボンナノチューブ線材は、該カーボンナノチューブ線材の長手方向に沿って設けられ、前記カーボンナノチューブ線材の内部及び表層部に配されためっき部を備え、
前記カーボンナノチューブ線材の断面視において、カーボンナノチューブ束の表面全長に対する、当該カーボンナノチューブ束の表面に厚さ1μm以上のめっき部が形成された部分の長さの比が0.5以上であるカーボンナノチューブ束の個数を、前記複数のカーボンナノチューブ束の総数で除した値の比率が、70%以上であることを特徴とするカーボンナノチューブ線材接続構造体。
[7]複数のカーボンナノチューブ束で構成されるカーボンナノチューブ線材本体に無電界めっき処理を施して下地部を形成する工程と、
前記無電界めっき処理を施したカーボンナノチューブ線材本体に電界めっき処理を施して、前記カーボンナノチューブ線材本体の長手方向に沿って、該カーボンナノチューブ線材本体の内部及び表層部にめっき部を形成する工程と、
前記無電界めっきを施す工程の前か又は前記電界めっきを施す工程の後に、前記複数のカーボンナノチューブ束を撚り合わせる工程と、
を有することを特徴とする、カーボンナノチューブ線材の製造方法。
The essential features of the present invention are as follows.
[1] A carbon nanotube wire constituted by twisting a plurality of carbon nanotube bundles,
And a plating unit provided along the longitudinal direction of the carbon nanotube wire, and disposed on the inner portion and the surface portion of the carbon nanotube wire.
In a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the carbon nanotube wire, a ratio of a length of a portion where a plating layer with a thickness of 1 μm or more is formed on the surface of the carbon nanotube bundle to the entire surface of the carbon nanotube bundle is 0. A carbon nanotube wire characterized in that a ratio of a value obtained by dividing the number of carbon nanotube bundles having 5 or more by the total number of the plurality of carbon nanotube bundles is 70% or more.
[2] The carbon nanotube wire according to [1], wherein the plating portion is three-dimensionally formed between a plurality of adjacent carbon nanotube bundles among the plurality of carbon nanotube bundles.
[3] The plated portion may be made of copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), tin (Sn), platinum (Pt), titanium (Ti), iron (Fe), chromium (Cr) and nickel ( The carbon nanotube wire according to the above [1] or [2], which is formed of a material containing as a main component one or more selected from the group consisting of Ni).
[4] The carbon nanotube wire according to any one of the above [1] to [3], which is doped with a different element.
[5] The carbon nanotube wire according to any one of the above [1] to [4], wherein the carbon nanotube constituting the carbon nanotube wire has a layer structure of two layers or three layers.
[6] A carbon nanotube wire connected structure comprising: a carbon nanotube wire configured by twisting a plurality of carbon nanotube bundles; and a solder portion connected to the carbon nanotube wire,
The carbon nanotube wire is provided along the longitudinal direction of the carbon nanotube wire, and includes a plating unit disposed in the inside and the surface portion of the carbon nanotube wire.
The carbon nanotube having a ratio of a length of a portion where a plated portion having a thickness of 1 μm or more is formed on the surface of the carbon nanotube bundle to a total surface length of the carbon nanotube bundle in a cross sectional view of the carbon nanotube wire A carbon nanotube wire connected structure, wherein a ratio of a value obtained by dividing the number of bundles by the total number of the plurality of carbon nanotube bundles is 70% or more.
[7] A step of subjecting a carbon nanotube wire main body composed of a plurality of carbon nanotube bundles to electroless plating to form a base portion;
Subjecting the carbon nanotube wire main body subjected to the non-electrolytic plating treatment to electrolytic plating treatment to form a plated portion on the inside and the surface portion of the carbon nanotube wire main body along the longitudinal direction of the carbon nanotube wire main body; ,
Before the step of applying the electroless plating or after the step of applying the electrolytic plating, a step of twisting the plurality of carbon nanotube bundles together;
A method for producing a carbon nanotube wire, comprising:
本発明によれば、カーボンナノチューブ線材における過電流の発生を低減することができる。 According to the present invention, the occurrence of overcurrent in the carbon nanotube wire can be reduced.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
<カーボンナノチューブ線材接続構造体の構成>
図1は、本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ線材の構成の一例を示す模式図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図である。なお、図1におけるカーボンナノチューブ線材接続構造体は、その一例を示すものであり、本発明に係る各構成の形状、寸法等は、図1のものに限られないものとする。
<Configuration of carbon nanotube wire connection structure>
FIG. 1 is a schematic view showing an example of the configuration of a carbon nanotube wire according to an embodiment of the present invention, (a) is a perspective view, and (b) is a cross-sectional view. In addition, the carbon nanotube wire connection structure in FIG. 1 shows the example, and the shape of each structure based on this invention, a dimension, etc. shall not be restricted to the thing of FIG.
図1(a)及び(b)に示すように、カーボンナノチューブ線材1(以下、CNT線材ともいう)は、複数のカーボンナノチューブ束11,11,・・・(以下、CNT束という)を撚り合わせて構成されるCNT線材であって、CNT線材1の長手方向に沿って設けられ、前記CNT線材の内部及び表層部に配されためっき部12を備え、CNT線材1の長手方向に垂直な方向の断面において、CNT束11の表面全長に対する、当該CNT束の表面に厚さ1μm以上のめっき部が形成された部分の長さの比が0.5以上であるCNT束の個数を、複数のCNT束11,11,・・・の総数で除した値の比率が、70%以上である。
As shown in FIGS. 1A and 1B, the carbon nanotube wire 1 (hereinafter, also referred to as a CNT wire) twists a plurality of
めっき部12は、複数のCNT束11,11,・・・のうちの隣接する複数のCNT束間に3次元的に形成されているのが好ましい。例えば、めっき部12は、複数のCNT束11,11,・・・間に連通して形成された3次元構造を有している。また、めっき部12の一部が、各CNT束11の外周面の一部又は全体にめっき層として配置されているのが好ましい。
The
めっき部12は、好ましくはCNT線材1の長手方向に垂直な方向の断面において、CNT線材1の全体に偏り無く配されており、均一に分散して配置されている。図1では、めっき部12は、複数のCNT束11,11の表面に別個に形成されているが、複数のCNT束11,11,・・・の表面に一体で形成されてもよい。また、めっき部12は、隣接する複数のCNT間、例えば隣接する2つのCNT11,11間に形成されるのが好ましい。更に、めっき部12は、隣接する複数のCNT間に、当該隣接する複数のCNTのいずれとも密着した状態で形成されるのがより好ましい。
The plating
めっき部は、はんだとCNT線材1との相性の観点から銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、スズ(Sn)、白金(Pt)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、クロム(Cr)及びニッケル(Ni)からなる群から選択された1又は複数を主成分とする合金で形成されているのが好ましい。
The plating part is copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), tin (Sn), platinum (Pt), titanium (Ti), iron (Fe), from the viewpoint of compatibility between the solder and the
CNT線材1は、めっき部12以外の他の金属部を有していてもよい。例えば、CNT線材1は、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、スズ(Sn)、白金(Pt)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、クロム(Cr)及びニッケル(Ni)からなる群から選択された1又は複数を主成分とする合金で形成されためっき部と、該めっき部の下地を構成し、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及びコバルト(Co)またはこれらを主成分とする合金で形成された下地部とを備えてもよい。下地部は、好ましくはめっきで形成されており、この場合、上記めっき部とは異なる他のめっき部を構成する。また、CNT線材1にめっき部及び下地部の双方が形成される場合、下地部の一部が、CNT束11の外表面に形成され、めっき部の一部が、下地部の外表面に形成されるのが好ましい。このとき、CNT束11の重心から見て内側に位置する下地部を第1層、外側に位置するめっき部を第2層とすることができる。更に、CNT線材1にめっき部及び下地部の双方が形成される場合、上記下地部の複層が設けられてもよいし、上記めっき部の複層が形成されてもよい。CNT線材1或いはCNT束11に下地部が設けられることで、下地部とめっきとの濡れ性が向上し、CNT線材1とめっき部12との接着強度を向上することができる。
The
めっき部12の厚さは、母材の保護及びコスト等を考慮し、0.3μm〜3.0μmである。めっき部と下地部の双方が形成される場合、めっき部と下地部の合計厚さは、0.3μm〜3.0μmである。このとき、CNT束の1層目に相当する下地部の材料は、CNT束との密着力に優れた金属、2層目に相当するめっき部の材料は、電気伝導の優れた金属であることが好ましい。
The thickness of the
カーボンナノチューブ或いはカーボンナノチューブ束の撚り線において、めっきされていない素線同士では接続抵抗が大きく、素線間の導通がとりにくい。そのため、端末から電流を流す場合に、撚り線を構成する素線全部に電流が流れない場合があり、特に大電流を流した場合、特定の素線にのみ電流が流れ、素線の許容電流量を超え、素線が切断してしまう場合がある。 In the stranded wires of carbon nanotubes or carbon nanotube bundles, the connection resistance is large between unplated strands, and conduction between the strands is difficult. Therefore, when current flows from the terminal, current may not flow to all strands constituting the stranded wire, and particularly when large current flows, current flows only to a specific strand, and the allowable current of the strand If the amount is exceeded, the wire may be cut.
CNT束である素線がめっき処理されている場合、めっきされていな素線と素線同士に比べて、めっきされた素線同士では1/100程度、めっきされた素線とめっきされていない素線では1/10程度に接触抵抗が下がるため、素線同士の導通が向上し、素線全体に電流が流れるようになる。その結果、大電流を流した場合でも特定の素線にのみ過剰な電流が流れて素線が切断されることがない。 When the strands which are CNT bundles are plated, the plated strands are not plated with the plated strands by about 1/100 as compared to unplated strands and strands. In the case of the strands, the contact resistance is lowered to about 1/10, so that the conduction between the strands is improved, and the current flows in the entire strands. As a result, even when a large current flows, an excess current does not flow in a specific strand and the strand is not cut.
そこで、本実施形態では、CNT線材1の長手方向に垂直な方向の断面において、CNT束11の外縁全長に対する、当該CNT束の外縁に厚さ1μm以上のめっき部が形成された部分の長さの比が0.5以上であるCNT束の個数を、複数のCNT束11,11,・・・の総数で除した値が70%以上であり、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。上記値が70%未満であると、素線間の接触抵抗が十分下がらず、大きな電流が流れたときに特性の素線に過電流が生じやすくなり、好ましくない。また、CNT束の外縁に形成されるめっき部の厚さが1μm未満であると、はんだ付けの際にめっきが剥がれてCNTが露出し、接続抵抗が増加するため好ましくない。
Therefore, in the present embodiment, in the cross section in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the
各CNT束の断面が円形であるか或いは円相当径が算出可能である場合、CNT線材1の長手方向に垂直な方向の断面において、CNT束11の外周全長に対する、当該CNT束の外周に厚さ1μm以上のめっき層が形成された部分の長さの比が0.5以上であるカーボンナノチューブ束の個数を、複数のカーボンナノチューブ束11,11,・・・の総数で除した値の比率が、70%以上であり、80%以上が好ましく、90%以上がより好ましい。
When the cross section of each CNT bundle is circular or the equivalent circle diameter can be calculated, in the cross section in the direction perpendicular to the longitudinal direction of the
めっき部12は、CNT線材1の長手方向の全長の一部に形成されてもよいし、CNT線材1の長手方向の全長に亘って形成されてもよい。このめっき部12では、CNT束11の外縁全長に対する、当該CNT束の外縁に厚さ1μm以上のめっき層が形成された部分の長さの比が0.5以上であるCNT束の個数を、複数のCNT束11,11,…の総数で除した値の比率が、CNT線材1の長手方向に関してばらつきが小さいのが好ましい。例えば、1.0mのCNT線材を概ね10箇所で切断して各断面をSEMで観察し、上述の算出方法を用いて各CNT束の上記値を算出し、得られた複数の値を平均することで、めっき部12の長手方向における上記値の平均値を得ることができる。また、10箇所で得られた上記値の標準偏差を求めることで、CNT線材1の長手方向に関する上記値のばらつきを確認することができる。
The plating
CNT線材1は、1層以上の層構造を有するCNTの複数が束ねられてなるCNT束同士を撚り合わせて構成されている。CNT線材1の外径は、0.01mm〜5mmである。
CNT線材1は、複数のCNTが纏められた束状体となっている。CNT線材1は、異種元素がドープされていてもよい。この場合、CNT束11に異種元素がドープされてなるカーボンナノチューブ複合体の複数を撚り合わせて構成されてもよい。
The
The
CNT線材1を構成するCNTは、単層構造又は複層構造を有する筒状体であり、それぞれSWNT(single-walled nanotube)、MWNT(multi-walled nanotube)と呼ばれる。例えば、2層構造を有するCNTは、六角形格子の網目構造を有する2つの筒状体が略同軸で配された3次元網目構造体となっており、DWNT(Double-walled nanotube)と呼ばれる。構成単位である六角形格子は、その頂点に炭素原子が配された六員環であり、他の六員環と隣接してこれらが連続的に結合している。
The CNTs constituting the
CNTの性質は、上記のような筒状体のカイラリティ(chirality)に依存する。カイラリティは、アームチェア型、ジグザグ型、及びそれ以外のカイラル型に大別され、アームチェア型は金属性、カイラル型は半導体性、ジグザグ型はその中間の挙動を示す。よってCNTの導電性はいずれのカイラリティを有するかによって大きく異なり、CNT集合体の導電性を向上させるには、金属性の挙動を示すアームチェア型のCNTの割合を増大させることが重要とされてきた。一方、半導体性を有するカイラル型のCNTに電子供与性もしくは電子受容性を持つ物質(異種元素)をドープすることにより、金属的挙動を示すことが分かっている。また、一般的な金属では、異種元素をドープすることによって金属内部での伝導電子の散乱が起こって導電性が低下するが、これと同様に、金属性CNTに異種元素をドープした場合には、導電性の低下を引き起こす。 The properties of CNTs depend on the chirality of the cylinder as described above. The chirality is roughly classified into an armchair type, a zigzag type, and other chiral types. The armchair type is metallic, the chiral type is semiconductive, and the zigzag type shows an intermediate behavior. Therefore, the conductivity of CNTs largely differs depending on which chirality it has, and in order to improve the conductivity of the CNT assembly, it is important to increase the proportion of armchair-type CNTs exhibiting metallic behavior. The On the other hand, it is known that metallic behavior is exhibited by doping a chiral type CNT having a semiconducting property with a substance having an electron donating property or an electron accepting property (different element). In addition, in general metals, the doping of different elements causes scattering of conduction electrons inside the metal to lower the conductivity, but in the same way, when metallic CNTs are doped with different elements, , Cause a decrease in conductivity.
このように、金属性CNT及び半導体性CNTへのドーピング効果は、導電性の観点からはトレードオフの関係にあると言えることから、理論的には金属性CNTと半導体性CNTとを別個に作製し、半導体性CNTにのみドーピング処理を施した後、これらを組み合わせることが望ましい。しかし、現状の製法技術では金属性CNTと半導体性CNTとを選択的に作り分けることは困難であり、金属性CNTと半導体性CNTが混在した状態で作製される。このため、金属性CNTと半導体性CNTの混合物からなるCNT線材の導電性を向上させるには、異種元素・分子によるドーピング処理が効果的となるCNT構造を選択することが好ましい。 As described above, it can be said that the doping effect on metallic CNTs and semiconducting CNTs is in a trade-off relationship from the viewpoint of conductivity, so theoretically, metallic CNTs and semiconducting CNTs are separately prepared. It is desirable to combine these after treating only semiconducting CNTs with doping treatment. However, it is difficult to selectively make metallic CNTs and semiconducting CNTs selectively with the current manufacturing method technology, and metallic CNTs and semiconducting CNTs are produced in a mixed state. For this reason, in order to improve the conductivity of a CNT wire made of a mixture of metallic CNT and semiconducting CNT, it is preferable to select a CNT structure in which doping treatment with different elements and molecules is effective.
CNT線材1を構成するCNTは、2層又は3層の層構造を有するのが好ましい。具体的には、CNT線材1を構成するCNT束11において、複数のCNTの個数に対する、2層構造又は3層構造を有するCNTの個数の和の比率が50%以上であるのが好ましく、75%以上であるのがより好ましい。すなわち、一のCNT束を構成する全CNTの総数をNTOTAL、上記全CNTのうち2層構造を有するCNT(2)の数の和をNCNT(2)、上記全CNTのうち3層構造を有するCNT(3)の数の和をNCNT(3)としたとき、下記式(1)で表すことができる。
(NCNT(2)+NCNT(3))/NTOTAL×100(%)≧50(%) ・・・(1)
The CNTs constituting the
(N CNT (2) + N CNT (3) ) / N TOTAL × 100 (%) 50 50 (%) ... (1)
2層構造又は3層構造のような層数が少ないCNTは、それより層数の多いCNTよりも比較的導電性が高い。また、ドーパントは、CNTの最内層の内部、もしくは複数のCNTで形成されるCNT間の隙間に導入される。CNTの層間距離はグラファイトの層間距離である0.335nmと同等であり、多層CNTの場合その層間にドーパントが入り込むことはサイズ的に困難である。このことからドーピング効果はCNTの内部および外部にドーパントが導入されることで発現するが、多層CNTの場合は最外層および最内層に接していない内部に位置するチューブのドープ効果が発現しにくくなる。以上のような理由により、複層構造のCNTにそれぞれドーピング処理を施した際には、2層構造又は3層構造を有するCNTでのドーピング効果が最も高い。また、ドーパントは、強い求電子性もしくは求核性を示す、反応性の高い試薬であることが多い。単層構造のCNTは多層よりも剛性が弱く、耐薬品性に劣るためにドーピング処理を施すと、CNT自体の構造が破壊されてしまうことがある。よって本発明ではCNT集合体に含まれる2層構造又は3層構造を有するCNTの個数に着目する。また、2層又は3層構造のCNTの個数の和の比率が50%未満であると、単層構造或いは4層以上の複層構造を有するCNTの比率が高くなり、CNT集合体全体としてドーピング効果が小さくなり、高導電率が得にくくなる。よって、2層又は3層構造のCNTの個数の和の比率を上記範囲内の値とする。 CNTs with fewer layers, such as a two-layer or three-layer structure, are relatively more conductive than CNTs with more layers. In addition, the dopant is introduced into the innermost layer of the CNTs or in the interstices formed between the plurality of CNTs. The interlayer distance of CNTs is equivalent to 0.335 nm, which is the interlayer distance of graphite, and in the case of multi-walled CNTs, it is difficult for the dopant to penetrate between the layers in size. From this, the doping effect is expressed by the introduction of a dopant into the inside and outside of the CNT, but in the case of multi-walled CNT, the doping effect of the tube located inside not in contact with the outermost layer and the innermost layer is less easily expressed. . For the reasons as described above, when the multi-layered CNTs are respectively doped, the doping effect of the double-layered or triple-layered CNTs is the highest. Also, the dopant is often a highly reactive reagent that exhibits strong electrophilicity or nucleophilicity. The single-layered CNT is less rigid than the multi-layered structure, and the chemical resistance of the single-layered CNT is inferior to that of the multi-layered one. Therefore, in the present invention, attention is focused on the number of CNTs having a two-layer structure or a three-layer structure included in the CNT assembly. In addition, if the ratio of the sum of the number of CNTs having a two-layer or three-layer structure is less than 50%, the ratio of CNTs having a single-layer structure or a multilayer structure of four or more layers becomes high, and doping as a whole CNT assembly The effect is reduced and it is difficult to obtain high conductivity. Therefore, the ratio of the sum of the number of CNTs having a two-layer or three-layer structure is set to a value within the above range.
CNTにドープされるドーパントは、導電性が向上すれば特に限定はないが、例えば硝酸、硫酸、ヨウ素、臭素、カリウム、ナトリウム、ホウ素及び窒素からなる群から選択される1つ以上の異種元素もしくは分子である。 The dopant doped into the CNT is not particularly limited as long as the conductivity is improved, but one or more different elements selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, iodine, bromine, potassium, sodium, boron and nitrogen or It is a molecule.
また、CNT束11を構成するCNTの最外層の外径は5.0nm以下であるのが好ましい。CNT束11を構成するCNTの最外層の外径が5.0nmを超えると、CNT間および最内層の隙間に起因する空孔率が大きくなり、導電性が低下してしまうため、好ましくない。
Moreover, it is preferable that the outer diameter of the outermost layer of CNT which comprises the CNT bundle |
CNT線材1は、線材全体の強度及び導電性の観点から、その当該線材に分散配置された他の金属部材を有していてもよい。他の金属部材は、例えば長尺状の線材或いは粒子であり、このような形状を有する他の金属部材がCNTに混合されている。上記他の金属部材の金属は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金を主成分とする材料である。
The
<カーボンナノチューブ線材の製造方法>
本実施形態に係るカーボンナノチューブ線材の製造方法は、複数のカーボンナノチューブ束で構成されるカーボンナノチューブ線材本体に無電界めっき処理を施す工程と、上記無電界めっき処理を施したカーボンナノチューブ線材本体に電界めっき処理を施して、上記カーボンナノチューブ線材本体の長手方向に沿って、該カーボンナノチューブ線材本体の内部及び表層部にめっき部を形成する工程と、上記無電界めっきを施す工程の前か又は上記電界めっきを施す工程の後に、上記複数のカーボンナノチューブ束を撚り合わせる工程と、を有する。
<Method of manufacturing carbon nanotube wire>
The method of manufacturing a carbon nanotube wire according to the present embodiment comprises the steps of subjecting a carbon nanotube wire main body composed of a plurality of carbon nanotube bundles to electroless plating, and the carbon nanotube wire main body subjected to the electroless plating. The step of forming a plating portion on the inside and the surface layer portion of the carbon nanotube wire rod body along the longitudinal direction of the carbon nanotube wire rod body by performing a plating process, or before the step of applying the electroless plating or the electric field After the step of plating, the step of twisting the plurality of carbon nanotube bundles.
具体的には、先ず、複数のCNT束で構成されるCNT線材本体を準備し、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)及びコバルト(Co)から選択された1又は複数を主成分とする合金を含有するめっき浴に所定時間浸漬して、CNT線材本体にめっき部の下地となる下地部を形成する。これにより、CNT線材の内部及び表層部に下地部が形成される。CNT線材本体に下地部を形成することで、CNT線材本体とめっき部との接着性を向上することができる点で優れている。 Specifically, first, a CNT wire main body composed of a plurality of CNT bundles is prepared, and an alloy mainly composed of one or more selected from iron (Fe), nickel (Ni) and cobalt (Co) is selected. It is immersed in the plating bath to be contained for a predetermined time to form a base portion to be a base of the plating portion in the CNT wire main body. Thereby, a base part is formed in the inside and surface part of a CNT wire. By forming the base portion on the CNT wire main body, the adhesion between the CNT wire main body and the plated portion can be improved.
次に、下地部が形成されたCNT線材本体を、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、スズ(Sn)、白金(Pt)、チタン(Ti)、鉄(Fe)、クロム(Cr)及びニッケル(Ni)からなる群から選択された1又は複数を主成分とする合金を含有するめっき浴に所定時間浸漬して、CNT線材本体にめっき部を形成する。これにより、CNT線材の内部及び表層部にめっき部が形成される。本電界めっき処理により、CNT線材内部及び表層部にめっき部が形成されたCNT線材を得る。 Next, the CNT wire body on which the base portion is formed is made of copper (Cu), silver (Ag), gold (Au), tin (Sn), platinum (Pt), titanium (Ti), iron (Fe), chromium The plating portion is formed in the CNT wire main body by immersing for a predetermined time in a plating bath containing an alloy composed mainly of one or more selected from the group consisting of (Cr) and nickel (Ni). Thereby, a plating part is formed in the inside and surface layer part of a CNT wire. By this electroplating process, the CNT wire in which the plating part was formed in the inside and surface layer part of a CNT wire is obtained.
上記無電界めっき或いは電界めっき処理によって形成されるめっき部の深さ方向の割合、すなわちCNT線材の外縁から重心までの長さに対するめっき部の厚さの比は、複数のCNT束の撚り度に依存する。めっき部の深さ方向の割合を好ましい範囲内の値にするには、上記無電界めっきを施す工程の後に、複数のCNT束を撚り合わせる工程を行うか、上記無電界めっきを施す工程の前に、複数のCNT束を弱い撚りで撚り合わせる工程を行うのが好ましい。無電界めっきを施す工程の前に撚り合わせる工程を行う場合、CNT線材本体の単位長さ当たりの巻き数を表す撚り度(T/m)を小さくすることで、めっき浴のめっきがCNT線材本体に浸透する量が多くなり、CNT線材の表層部に位置するCNT束に加えて、CNT線材の内部に位置するCNT束にもめっき部を形成することができる。 The ratio in the depth direction of the plated portion formed by the electroless plating or electrolytic plating process, that is, the ratio of the thickness of the plated portion to the length from the outer edge to the center of gravity of the CNT wire corresponds to the twist degree of the plurality of CNT bundles. Dependent. In order to set the ratio in the depth direction of the plated portion to a value within a preferable range, a step of twisting a plurality of CNT bundles after the step of applying the electroless plating, or a step of applying the electroless plating is performed Preferably, the step of twisting the plurality of CNT bundles with weak twist is performed. When performing the step of twisting before the step of applying electroless plating, plating of the plating bath can be performed by reducing the twist degree (T / m) representing the number of turns per unit length of the CNT wire body. In addition to the CNT bundle located in the surface layer portion of the CNT wire, the plating portion can be formed also in the CNT bundle located inside the CNT wire.
次いで、下地部及びめっき部が形成された複数のカーボンナノチューブ束を撚り合わせる。これにより、主として表層部1aに配されためっき部12を備えるCNT線材1が得られる。
Next, the plurality of carbon nanotube bundles on which the base portion and the plating portion are formed are twisted. Thereby, the
<カーボンナノチューブ線材接続構造体の構成>
図2は、本実施形態に係るカーボンナノチューブ線材接続構造体の構成の一例を示す断面図である。なお、図2におけるカーボンナノチューブ線材接続構造体は、その一例を示すものであり、本発明に係る各構成の形状、寸法等は、図2のものに限られないものとする。
図2に示すように、カーボンナノチューブ線材接続構造体10(以下、CNT線材接続構造体ともいう)は、複数のCNT束11,11,・・・を撚り合わせて構成されるCNT線材1と、CNT線材1に接続されるはんだ部2とを備える。はんだ部2は、めっき部12を介してCNT線材1と接続されると共に、銅板などの被接続部材20と接続されている。
<Configuration of carbon nanotube wire connection structure>
FIG. 2: is sectional drawing which shows an example of a structure of the carbon nanotube wire rod bonded structure which concerns on this embodiment. The carbon nanotube wire connection structure shown in FIG. 2 is an example thereof, and the shape, dimensions, and the like of each component according to the present invention are not limited to those shown in FIG.
As shown in FIG. 2, a carbon nanotube wire rod bonded structure 10 (hereinafter also referred to as a CNT wire rod bonded structure) comprises a
はんだ部2は、例えば、銅(Cu)、スズ(Sn)、鉛(Zn)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、クロム(Cr)から選択された1又は複数を主成分とする合金で形成されている。はんだ部2は、例えばリフロー方式や、糸状はんだとはんだごてを用いた方法で形成することができる。 The solder portion 2 is, for example, an alloy mainly composed of one or more selected from copper (Cu), tin (Sn), lead (Zn), silver (Ag), nickel (Ni) and chromium (Cr). It is formed. The solder portion 2 can be formed, for example, by a reflow method or a method using a filiform solder and a soldering iron.
はんだ部2は、めっき部12と同様、CNT線材1の長手方向に沿って設けられ、CNT線材1の内部及び表層部に配される。めっき部12は、上述のように、前記カーボンナノチューブ線材の断面視において、カーボンナノチューブ束の表面全長に対する、当該カーボンナノチューブ束の表面に厚さ1μm以上のめっき部が形成された部分の長さの比が0.5以上であるカーボンナノチューブ束の個数を、複数のカーボンナノチューブ束11、11,・・・の総数で除した値の比率が、70%以上である。そして、はんだ部2は、CNT線材1の内部及び表層部に上述の割合で配されためっき部12と接合されている。これにより、はんだ部2とめっき部12とが良好に接着し、はんだ部2とCNT線材1との機械的接続及び電気的接続が確保される。
The solder portion 2 is provided along the longitudinal direction of the
図1では、はんだ部2は、CNT線材1の長手方向に垂直な方向の断面視において、CNT線材1の表層部1aに配されためっき部12の表面全体に形成されているが、CNT線材1との良好な接続性が確保できる範囲で、めっき部12の一部に形成されていてもよい。また、はんだ部2は、CNT線材1の表層部1aの表面全体に形成されているが、CNT線材1との良好な接続性が確保できる範囲で、CNT線材1の表層部1aの一部に形成されていてもよい。
In FIG. 1, the solder portion 2 is formed on the entire surface of the plating
上述したように、本実施形態によれば、CNT線材1は、該CNT線材の長手方向に沿って設けられ、且つCNT線材1の内部及び表層部に配されためっき部12を備え、CNT線材1の長手方向に垂直な方向の断面において、CNT束11の表面全長に対する、当該CNT束の表面に厚さ1μm以上のめっき部が形成された部分の長さの比が0.5以上であるカーボンナノチューブ束の個数を、複数のCNT束11、11、・・・の総数で除した値の比率が70%以上であるので、めっき部12の介在によってCNT束間の接触抵抗が低減し、CNT線材1を構成する複数のCNT束11,11,…のほぼ全体に電流を流すことができる。これにより、CNT束間の接触抵抗を低減させ、過電流の発生を抑制することができる。
As described above, according to the present embodiment, the
また、CNT線材接続構造体10が、複数のCNT束11,11,・・・を撚り合わせて構成されるCNT線材1と、CNT線材1に接続されるはんだ部2とを備え、はんだ部2が、めっき部12を介してCNT線材1と接続されているので、CNT線材1と被接続部材20との良好な接続を実現することが可能となる。
In addition, the CNT
以上、本発明の実施形態に係るCNT線材、CNT接続構造体およびその製造方法について述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。 As mentioned above, although the CNT wire material concerning embodiment of this invention, the CNT connection structure, and its manufacturing method were described, this invention is not limited to the embodiment of the description, Based on the technical thought of this invention, various kinds Variations and modifications are possible.
以下、本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, examples of the present invention will be described.
(実施例1及び比較例1)
先ず、浮遊触媒気相成長(FCCVD)法を用い、電気炉によって1300℃に加熱された、内径φ60mm、長さ1600mmのアルミナ管内部に、炭素源であるデカヒドロナフタレン、触媒であるフェロセン、及び反応促進剤であるチオフェンを、体積比率にてそれぞれ100:4:1で含む原料溶液Lを、スプレー噴霧により供給した。キャリアガスは、水素を9.5L/minで供給した。得られたCNTを回収機にてシート状に回収し、これらを集めてCNT集合体を製造し、更にCNT集合体を束ねてCNT線材を製造し、大気下において500℃に加熱し、さらに酸処理を施すことによって高純度化を行った。
得られたCNT50mgとコール酸ナトリウム450mgを24.5gの水に加え超音波攪拌装置を用いて30分攪拌した後、超音波ホモジナイザーを用いて分散液とした。続いて、内径1mmの注入ノズルを介して、前記CNT分散液をイソプロピルアルコール中に注入し、糸状に凝集させ、さらに乾燥させることで、CNTからなる3mの素線を得た。
得られた素線を硫酸銅、ホルマリン、ロシェル塩からなるめっき液に浸漬し、無電解銅めっきした。その後、硫酸銅と硫酸の水溶液からなるめっき液にCNT線材本体を浸漬し、1Aで50分電解めっきすることで、電解めっきされた38本の素線を作製した。
続いて銅めっきされた38本の素線を200T/mで撚り、素線の100%が銅めっきされたCNT撚り線であるCNT線材を得た。
(実施例2)
実施例1と同様の方法で作製した素線を10T/mで撚った。
CNT線材本体を硫酸銅、ホルマリン、ロシェル塩からなるめっき液に浸漬し、無電解銅めっきした。
その後、硫酸銅と硫酸の水溶液からなるめっき液にCNT線材本体を浸漬し、1Aで40分電解めっきすることで、当該CNT線材本体に電界めっき処理が施されたCNT線材を作製した。
(Example 1 and Comparative Example 1)
First, decahydronaphthalene as a carbon source, ferrocene as a catalyst, ferrocene as a catalyst, inside an alumina tube with an inner diameter of 60 mm and a length of 1600 mm heated to 1300 ° C. by an electric furnace using floating catalyst vapor phase growth (FCCVD) A raw material solution L containing thiophene as a reaction accelerator at a volume ratio of 100: 4: 1 was supplied by spray spraying. The carrier gas was supplied with hydrogen at 9.5 L / min. The obtained CNTs are collected in a sheet form by a collection machine, collected and collected to produce a CNT assembly, and further, the CNT assembly is bundled to produce a CNT wire, which is heated to 500 ° C. in the atmosphere, and further acid The purification was performed by treatment.
After 50 mg of the obtained CNTs and 450 mg of sodium cholate were added to 24.5 g of water and stirred for 30 minutes using an ultrasonic stirrer, a dispersion was obtained using an ultrasonic homogenizer. Subsequently, the CNT dispersion was injected into isopropyl alcohol through an injection nozzle with an inner diameter of 1 mm, coagulated in a thread, and dried to obtain a 3 m strand of CNT.
The obtained strand was immersed in a plating solution consisting of copper sulfate, formalin and Rochelle salt, and electroless copper plating was performed. Thereafter, the CNT wire main body was immersed in a plating solution composed of an aqueous solution of copper sulfate and sulfuric acid, and electrolytic plating was performed for 50 minutes at 1A, to produce 38 strands of electrolytically plated wire.
Subsequently, 38 copper-plated wires were twisted at 200 T / m to obtain a CNT wire which is a CNT stranded wire in which 100% of the wires are copper-plated.
(Example 2)
A strand produced in the same manner as in Example 1 was twisted at 10 T / m.
The CNT wire body was immersed in a plating solution consisting of copper sulfate, formalin and Rochelle salt, and electroless copper plating was performed.
Thereafter, the CNT wire main body was immersed in a plating solution composed of an aqueous solution of copper sulfate and sulfuric acid, and electrolytic plating was performed for 40 minutes at 1A to fabricate a CNT wire having the CNT wire main body subjected to electrolytic plating treatment.
(比較例1)
実施例1と同様の方法で作製した、銅めっきされていない素線19本と、銅めっきされた素線19本を200T/mで撚り、CNT撚り線であるCNT線材を得た。
(Comparative example 1)
Nineteen non-copper-plated strands and nineteen copper-plated strands produced in the same manner as in Example 1 were twisted at 200 T / m to obtain a CNT wire which is a CNT stranded wire.
(a)めっき割合の測定
1.0mのCNT撚り線(CNT線材)を長手方向に10cm毎に垂直な面で切断し、イオンミリングによって断面を研磨した。つづいてSEM観察を行った。CNT線材の各素線の表面の全長を求めこれをAとした。つづいて、当該素線の表面のうちめっきされている部分の長さをBとした。B/Aが0.5以上の素線を、めっき部が形成されている素線とし、その本数を求めた。
上記にて求めためっき部が形成された素線の本数を、CNT線材全体の素線の総数で除した値の比率を、CNT線材の断面におけるめっき割合(%)とした。めっき割合が70%以上である場合を良好であるとした。
(A) Measurement of Plating Ratio A 1.0 m CNT stranded wire (CNT wire) was cut at a plane perpendicular to the longitudinal direction every 10 cm, and the cross section was polished by ion milling. Subsequently, SEM observation was performed. The total length of the surface of each strand of the CNT wire was determined and designated as A. Subsequently, the length of the plated portion of the surface of the wire is B. A wire having a B / A of 0.5 or more was used as the wire on which the plated portion was formed, and the number of wires was determined.
The ratio of the value obtained by dividing the number of strands in which the plated portion was formed as described above by the total number of strands of the entire CNT wire was taken as the plating ratio (%) in the cross section of the CNT wire. The case where the plating ratio was 70% or more was regarded as good.
(b)はんだとの接合性
CNT撚り線の末端と銅板をはんだにて接続して、はんだ部が形成されたCNT接続構造体を作製し、銅板とCNT撚り線の間の接続抵抗を測定した。接続抵抗が10mΩ以下である場合を良好であるとした。
(B) Bondability with Solder The end of the CNT stranded wire and the copper plate were connected by solder to prepare a CNT connection structure in which a solder portion was formed, and the connection resistance between the copper plate and the CNT stranded wire was measured. . The case where the connection resistance is 10 mΩ or less is considered to be good.
(c)過電流の有無の測定
CNT撚り線に、2000A/cm2の電流密度で5分間電流を印加した。電流を流す前のCNT撚り線の抵抗値をR1、電流を流した後の抵抗値をR2とした。過電流が生じる場合、特定の素線が劣化するため、R2はR1に比べて高い値となる。ここでは、R2/R1<1.5である場合を良好「○」、R2/R1≧1.5である場合を不良「×」とした。
(C) Measurement of presence or absence of overcurrent A current was applied to the twisted CNT wires at a current density of 2000 A / cm 2 for 5 minutes. The resistance value of the twisted CNT wire before current flow was R1, and the resistance value after current flow was R2. When an overcurrent occurs, R2 has a higher value than R1 because a specific strand deteriorates. Here, the case where R2 / R1 <1.5 is regarded as good “○”, and the case where R2 / R1 ≧ 1.5 is regarded as defect “x”.
(d)CNT撚り線の密度
密度勾配管を用いて、上記CNT撚り線の密度を測定した。長手方向の長さが2cmのサンプルを用いた。CNT撚り線の密度は、アルミの密度と同等の2.7g/cm3未満である場合を、軽量電線として良好であるとした。
(D) Density of CNT Stranded Wire The density of the CNT stranded wire was measured using a density gradient tube. A sample with a length of 2 cm in the longitudinal direction was used. When the density of the CNT stranded wire is less than 2.7 g / cm 3 equivalent to the density of aluminum, it is regarded as good as a lightweight electric wire.
上記実施例1及び比較例1の測定、評価結果を表1に示す。 The measurement and evaluation results of Example 1 and Comparative Example 1 are shown in Table 1.
表1に示すように、実施例1,2では、CNT線材の内部及び最表層にめっき部が設けられており、CNT線材における上記めっき割合がそれぞれ100%、82%で良好であった。また、過電流の発生が抑えられ、耐久性に優れていることが分かった。また、はんだとの接合性及びCNT撚り線の密度のいずれも、良好であることが分かった。 As shown in Table 1, in Examples 1 and 2, a plated portion was provided on the inside and the outermost layer of the CNT wire, and the plating ratio in the CNT wire was good at 100% and 82%, respectively. Moreover, it turned out that generation | occurrence | production of an overcurrent is suppressed and it is excellent in durability. Moreover, it turned out that both the bondability with a solder and the density of CNT stranded wire are favorable.
一方、比較例1では、CNT線材における上記めっき割合が不良であり、過電流が頻繁に発生し、CNT線材の耐久性が低いことが分かった。また、接続抵抗が実施例1,2と比較して格段に大きいことが分かった。 On the other hand, in Comparative Example 1, it was found that the above-mentioned plating ratio in the CNT wire was poor, an overcurrent was frequently generated, and the durability of the CNT wire was low. In addition, it was found that the connection resistance was much larger than those of Examples 1 and 2.
1 カーボンナノチューブ線材(CNT線材)
2 はんだ部
10 カーボンナノチューブ線材接続構造体(CNT線材接続構造体)
11 カーボンナノチューブ束(CNT束)
12 めっき部
20 被接続部材
1 Carbon nanotube wire (CNT wire)
2
11 Carbon nanotube bundle (CNT bundle)
12 plated
Claims (7)
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向に沿って設けられ、前記カーボンナノチューブ線材の内部及び表層部に配されためっき部を備え、
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向に垂直な方向の断面において、カーボンナノチューブ束の表面全長に対する、当該カーボンナノチューブ束の表面に厚さ1μm以上のめっき層が形成された部分の長さの比が0.5以上であるカーボンナノチューブ束の個数を、前記複数のカーボンナノチューブ束の総数で除した値の比率が、70%以上であることを特徴とするカーボンナノチューブ線材。 A carbon nanotube wire constituted by twisting a plurality of carbon nanotube bundles,
And a plating unit provided along the longitudinal direction of the carbon nanotube wire, and disposed on the inner portion and the surface portion of the carbon nanotube wire.
In a cross section in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the carbon nanotube wire, a ratio of a length of a portion where a plating layer with a thickness of 1 μm or more is formed on the surface of the carbon nanotube bundle to the entire surface of the carbon nanotube bundle is 0. A carbon nanotube wire characterized in that a ratio of a value obtained by dividing the number of carbon nanotube bundles having 5 or more by the total number of the plurality of carbon nanotube bundles is 70% or more.
前記カーボンナノチューブ線材は、該カーボンナノチューブ線材の長手方向に沿って設けられ、前記カーボンナノチューブ線材の内部及び表層部に配されためっき部を備え、
前記カーボンナノチューブ線材の断面視において、カーボンナノチューブ束の表面全長に対する、当該カーボンナノチューブ束の表面に厚さ1μm以上のめっき部が形成された部分の長さの比が0.5以上であるカーボンナノチューブ束の個数を、前記複数のカーボンナノチューブ束の総数で除した値の比率が、70%以上であることを特徴とするカーボンナノチューブ線材接続構造体。 A carbon nanotube wire connection structure comprising: a carbon nanotube wire configured by twisting a plurality of carbon nanotube bundles; and a solder portion connected to the carbon nanotube wire,
The carbon nanotube wire is provided along the longitudinal direction of the carbon nanotube wire, and includes a plating unit disposed in the inside and the surface portion of the carbon nanotube wire.
The carbon nanotube having a ratio of a length of a portion where a plated portion having a thickness of 1 μm or more is formed on the surface of the carbon nanotube bundle to a total surface length of the carbon nanotube bundle in a cross sectional view of the carbon nanotube wire A carbon nanotube wire connected structure, wherein a ratio of a value obtained by dividing the number of bundles by the total number of the plurality of carbon nanotube bundles is 70% or more.
前記無電界めっき処理を施したカーボンナノチューブ線材本体に電界めっき処理を施して、前記カーボンナノチューブ線材本体の長手方向に沿って、該カーボンナノチューブ線材本体の内部及び表層部にめっき部を形成する工程と、
前記無電界めっきを施す工程の前か又は前記電界めっきを施す工程の後に、前記複数のカーボンナノチューブ束を撚り合わせる工程と、
を有することを特徴とする、カーボンナノチューブ線材の製造方法。 Subjecting a carbon nanotube wire main body composed of a plurality of carbon nanotube bundles to electroless plating to form a base portion;
Subjecting the carbon nanotube wire main body subjected to the non-electrolytic plating treatment to electrolytic plating treatment to form a plated portion on the inside and the surface portion of the carbon nanotube wire main body along the longitudinal direction of the carbon nanotube wire main body; ,
Before the step of applying the electroless plating or after the step of applying the electrolytic plating, a step of twisting the plurality of carbon nanotube bundles together;
A method for producing a carbon nanotube wire, comprising:
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