JP2021118290A - Conductive electronic component using carbon material, and manufacturing method thereof - Google Patents

Conductive electronic component using carbon material, and manufacturing method thereof Download PDF

Info

Publication number
JP2021118290A
JP2021118290A JP2020011728A JP2020011728A JP2021118290A JP 2021118290 A JP2021118290 A JP 2021118290A JP 2020011728 A JP2020011728 A JP 2020011728A JP 2020011728 A JP2020011728 A JP 2020011728A JP 2021118290 A JP2021118290 A JP 2021118290A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
graphene
carbide
carbon
silicon
temperature
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020011728A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
貴博 木下
Takahiro Kinoshita
貴博 木下
直 横井
Sunao Yokoi
直 横井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jikan Techno Inc
Original Assignee
Jikan Techno Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jikan Techno Inc filed Critical Jikan Techno Inc
Priority to JP2020011728A priority Critical patent/JP2021118290A/en
Publication of JP2021118290A publication Critical patent/JP2021118290A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Resistance Heating (AREA)
  • Parts Printed On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Structures For Mounting Electric Components On Printed Circuit Boards (AREA)
  • Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)

Abstract

To provide a structure and a manufacturing method which can be used for an electronic component by using a carbon material having low solid volume resistance and a large specific surface area and utilizing the characteristics of a carbon material as it is.SOLUTION: An electronic component that uses a carbon material containing a silicon component with a specific surface area of 300 m2/g or more (for example, mainly carbide 19 or graphene 113, 114, P) as a conductor is configured by contacting wiring configured by embedding the conductor (for example, mainly pattern wiring 603, 605), wiring that supplies power, and a terminal (for example, mainly light source+terminal 601 and light source-terminal 602) of an electronic drive unit (for example, mainly light source L (LED)) that supplies and drives electric power, and a resistance component having a resistance value required for the electronic drive unit is configured by the wiring.SELECTED DRAWING: Figure 58

Description

本発明は、炭素材料である導電体を製造し、その導電体を使用した電子部品及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a conductor that is a carbon material, an electronic component using the conductor, and a method for manufacturing the same.

従来から電子材料として炭素素材が使用されてきており、昨今ではプリント基板に塗料化した導電インクが使用されてきており、炭素等の導電材料を使用した発明が特許文献3に提案されている。
例えば、特許文献1には、導電膜被覆熱膨張性シートは、所定の温度以上に加熱されると膨張する熱膨張層と、熱膨張層を一面上に積層する基材と、熱膨張層側の表面を被覆する導電膜を備える。このような導電膜被覆熱膨張性シートの裏面に、光熱変換部材として黒色インクで配線パターンの鏡像を印刷し、近赤外線光を照射して、表面を発熱した光熱変換部材上で隆起させて凹凸に形成すると、導電膜が凹凸の段差で破断して配線と配線に分離し、配線板が得られる。
Conventionally, a carbon material has been used as an electronic material, and recently, a conductive ink made into a paint has been used for a printed circuit board, and an invention using a conductive material such as carbon has been proposed in Patent Document 3.
For example, in Patent Document 1, the conductive film-coated heat-expandable sheet includes a heat-expanding layer that expands when heated to a predetermined temperature or higher, a base material on which the heat-expanding layer is laminated on one surface, and a heat-expanding layer side. It is provided with a conductive film that covers the surface of the material. A mirror image of the wiring pattern is printed on the back surface of such a conductive film-coated heat-expandable sheet with black ink as a photothermal conversion member, irradiated with near-infrared light, and the surface is raised on the generated photothermal conversion member to cause unevenness. When the conductive film is formed in the above direction, the conductive film breaks at a step of unevenness and is separated into a wiring and a wiring, and a wiring plate is obtained.

特開2020−4875号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2020-4875

しかしながら、炭素材料は、各々に構成の特徴があり、均一ではないため、製造方法により個体体積抵抗値、吸着能力等の性能がまちまちである。 However, since each carbon material has its own constitutional characteristics and is not uniform, the performance such as solid volume resistance value and adsorption capacity varies depending on the manufacturing method.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、固体体積抵抗が低く、比表面積が大きな炭素材料を使用し、その炭素素材の持つ特徴をそのまま活かして電子部品に利用する構造や製造方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and is a structure in which a carbon material having a low solid volume resistance and a large specific surface area is used, and the characteristics of the carbon material are utilized as they are in an electronic component. And to provide manufacturing methods.

比表面積が300m/g以上のケイ素成分を含む炭素素材を導電体として使用する電子部品であって、
前記導電体を埋設して構成した配線と、
電力を供給する前記配線と、電力を供給して駆動する電子駆動部の端子とを接触させて構成し、前記電子駆動部に必要な抵抗値を持った抵抗成分を前記配線により構成したことを特徴とする。
An electronic component that uses a carbon material containing a silicon component with a specific surface area of 300 m 2 / g or more as a conductor.
Wiring constructed by embedding the conductor and
The wiring that supplies electric power and the terminal of the electronic drive unit that supplies and drives the electric power are in contact with each other, and a resistance component having a resistance value required for the electronic drive unit is configured by the wiring. It is a feature.

以上の特徴によって、本発明の電子部品は、半田付けを必要とせずに、金属よりも軽量な部品が形成できる。また、電子部品は、配線が抵抗となるために抵抗部品を必要としなくまた軽量に形成が可能である。 Due to the above features, the electronic component of the present invention can form a component that is lighter than metal without the need for soldering. Further, the electronic component does not require a resistor component because the wiring becomes a resistor, and can be formed lightweight.

実施形態の製造工程を示すプロセスフローを示す図である。It is a figure which shows the process flow which shows the manufacturing process of an embodiment. 実施形態のプラズマ装置の構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the plasma apparatus of embodiment. 実施形態の他の形態のプラズマ装置の構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the plasma apparatus of another embodiment. 実施形態の賦活装置の構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the activation device of embodiment. 実施形態の炭化炉装置の構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the carbonization furnace apparatus of embodiment. 実施形態の製造工程における炭素源の温度と炭化物の理論収率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the temperature of a carbon source and the theoretical yield of a carbide in the manufacturing process of an embodiment. 実施形態の高周波誘導加熱装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the high frequency induction heating apparatus of embodiment. 実施形態の高周波誘導加熱装置の構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the high frequency induction heating apparatus of embodiment. 実施形態の高周波誘導加熱装置の一部を現す断面図である。It is sectional drawing which shows a part of the high frequency induction heating apparatus of embodiment. 実施形態の高周波誘導加熱装置の一部を現す概要図である。It is a schematic diagram which shows a part of the high frequency induction heating apparatus of embodiment. 実施形態の高周波誘導加熱装置の一部を現す概要図である。It is a schematic diagram which shows a part of the high frequency induction heating apparatus of embodiment. 実施形態の他の形態のプラズマ装置の構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the plasma apparatus of another embodiment. 実施形態の他の高周波誘導加熱装置の一部を現す概要図である。It is a schematic diagram which shows a part of the other high frequency induction heating apparatus of an embodiment. 実施形態の他のマイクロ波誘導加熱装置の一部を現す概要図である。It is a schematic diagram which shows a part of the other microwave induction heating apparatus of an embodiment. 実施形態の誘導加熱装置により炭素源を炭化させた様子を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state that the carbon source was carbonized by the induction heating apparatus of embodiment. 本発明の製造装置で得られた炭化物の構造を表す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of the carbide obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンの構造を表す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られた炭化物の及びグラフェンのナロースペクトル測定によるXPSスペクトル図である。It is an XPS spectrum figure by narrow spectrum measurement of carbide and graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られた炭化物の及びグラフェンのナロースペクトル測定によるXPSスペクトル図である。It is an XPS spectrum figure by narrow spectrum measurement of carbide and graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られた炭化物の及びグラフェンの細孔径の分布図である。It is a distribution map of the pore diameter of carbide and graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンのラマンスペクトルである。It is a Raman spectrum of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られた炭化物のラマンスペクトルである。It is a Raman spectrum of a carbide obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 従来の鉱物から得られたグラフェンのラマンスペクトルである。It is a Raman spectrum of graphene obtained from a conventional mineral. 本発明の製造装置で得られたグラフェンの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 図24に示すグラフェンの元素分布図である。It is an elemental distribution map of graphene shown in FIG. 本発明の製造装置で得られた炭化物の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the carbide obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 図26に示す炭化物の元素分布図である。FIG. 6 is an elemental distribution diagram of carbides shown in FIG. 本発明の製造装置で得られた炭化物を走査透過電子顕微鏡により撮像した写真である。It is a photograph which imaged the carbide obtained by the manufacturing apparatus of this invention by a scanning transmission electron microscope. 本発明の製造装置で得られた炭化物を走査透過電子顕微鏡により撮像した写真である。It is a photograph which imaged the carbide obtained by the manufacturing apparatus of this invention by a scanning transmission electron microscope. 図29に示す炭化物を走査透過電子顕微鏡により透過して現した写真である。It is a photograph which the carbide shown in FIG. 29 was transmitted through a scanning transmission electron microscope. 本発明の製造装置で得られた炭化物を走査透過電子顕微鏡により撮像した写真である。It is a photograph which imaged the carbide obtained by the manufacturing apparatus of this invention by a scanning transmission electron microscope. 図31に示す炭化物を走査透過電子顕微鏡により透過して現した写真である。It is a photograph which the carbide shown in FIG. 31 was transmitted through a scanning transmission electron microscope. 本発明の製造装置で得られたグラフェンを走査透過電子顕微鏡により撮像した写真である。It is a photograph which imaged the graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention by a scanning transmission electron microscope. 図33に示すグラフェンを走査透過電子顕微鏡により透過して現した写真である。It is a photograph showing the graphene shown in FIG. 33 transmitted through a scanning transmission electron microscope. 本発明の製造装置で得られた炭化物の電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of the carbide obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 鉱物から生成したグラフェンの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of graphene produced from a mineral. 鉱物から生成したグラフェンの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of graphene produced from a mineral. グラフェンを製造する温度分布と黒鉛化度の関係を示した図である。It is a figure which showed the relationship between the temperature distribution for producing graphene and the degree of graphitization. 本発明の製造装置で得られたグラフェンのラマンスペクトルである。It is a Raman spectrum of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンのラマンスペクトルである。It is a Raman spectrum of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンを走査透過電子顕微鏡により撮像した写真である。It is a photograph which imaged the graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention by a scanning transmission electron microscope. 図41に示すグラフェンを走査透過電子顕微鏡により透過して現した写真である。It is a photograph showing the graphene shown in FIG. 41 transmitted through a scanning transmission electron microscope. 本発明の製造装置で得られたグラフェンを走査透過電子顕微鏡により撮像した写真である。It is a photograph which imaged the graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention by a scanning transmission electron microscope. 図41に示すグラフェンを走査透過電子顕微鏡により透過して現した写真である。It is a photograph showing the graphene shown in FIG. 41 transmitted through a scanning transmission electron microscope. 本発明の製造装置で得られたグラフェンの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンの電子顕微鏡写真である。It is an electron micrograph of graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention. 本発明の製造装置で得られたグラフェンを走査透過電子顕微鏡により撮像した写真である。It is a photograph which imaged the graphene obtained by the manufacturing apparatus of this invention by a scanning transmission electron microscope. 図49に示すグラフェンを走査透過電子顕微鏡により透過して現した写真である。It is a photograph showing the graphene shown in FIG. 49 transmitted through a scanning transmission electron microscope. 炭化物を生成する際の時間と温度の関係のグラフである。It is a graph of the relationship between time and temperature at the time of forming carbide. 本発明の回転装置を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the rotating apparatus of this invention. 本発明の回転装置の内部機構を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the internal mechanism of the rotating apparatus of this invention. 本発明の回転装置の構成部品を製造する際の概要図である。It is a schematic diagram at the time of manufacturing the component part of the rotating apparatus of this invention. 本発明の回転装置の構成部品を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the component part of the rotating apparatus of this invention. 本発明の電気機器を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the electric apparatus of this invention. 本発明の電気機器の断面図を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional view of the electric apparatus of this invention. 本発明の電子部品を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the electronic component of this invention. 本発明の電子部品の断面図を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the cross-sectional view of the electronic component of this invention. 本発明の電子部品を内蔵した圧電計測器を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the piezoelectric measuring instrument which built-in the electronic component of this invention. 本発明の電子部品を内蔵した圧電計測器の構成を示す概要図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the piezoelectric measuring instrument which built-in the electronic component of this invention.

本発明は、以下の製造方法により製造した炭素素材を使用した回転装置、その部品及びその製造方法並びに電子部品、発熱体等の製造方法や製品について、図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。 The present invention will describe in detail a rotating device using a carbon material manufactured by the following manufacturing method, its parts and its manufacturing method, and manufacturing methods and products of electronic parts, heating elements and the like with reference to drawings. The embodiments and drawings described below exemplify a part of the embodiments of the present invention, are not used for the purpose of limiting to these configurations, and do not deviate from the gist of the present invention. Can be changed as appropriate in.

(炭素材料)
先ず、本発明に使用される炭素材料について以下に説明する。
<バイオマス材料>
実施例1から実施例6によりグラフェンを製造する植物性原料について説明する。本発明は、食物の残渣や廃棄される植物性原料を使用して最終生成物であるグラフェンを製造する。植物性原料は、植物や木材等を使用するが、特に植物を収穫した際の残渣等の廃棄される植物性原料を、グラフェンを製造する原料として使用すれば安価に、原料を入手することが可能である。

Figure 2021118290
(Carbon material)
First, the carbon material used in the present invention will be described below.
<Biomass material>
The vegetable raw materials for producing graphene will be described with reference to Examples 1 to 6. The present invention uses food residues and discarded vegetable ingredients to produce the final product, graphene. As the vegetable raw material, plants, wood, etc. are used, but if the discarded plant raw material such as the residue when the plant is harvested is used as the raw material for producing graphene, the raw material can be obtained at low cost. It is possible.
Figure 2021118290

表1は、植物性原料の成分表である。表1は、最も左に示す原料を構成する成分の割合を以下右に百分率で示している。例えば、稲わらは、炭素(C)が37.4%、窒素(N)が0.53%、リン(P)が0.06%、リン酸(P2O5)が0.14%、カリウム(K)が1.75%、カリ(K2O)が2.11%、カルシウム(Ca)が0.05%、マグネシウム(Mg)が0.19%及びナトリウム(Na)が0.11%となっている。 Table 1 is a composition table of vegetable raw materials. In Table 1, the ratios of the components constituting the raw materials shown on the far left are shown as percentages on the right below. For example, rice straw has 37.4% carbon (C), 0.53% nitrogen (N), 0.06% phosphorus (P), 0.14% phosphoric acid (P2O5), and potassium (K). ) Is 1.75%, potassium (K2O) is 2.11%, calcium (Ca) is 0.05%, magnesium (Mg) is 0.19%, and sodium (Na) is 0.11%. ..

ここで、植物由来のケイ素含有の多孔質の植物性原料は、低温(300℃以上且つ1000℃以下)にて炭化しても実質的な変化がなく、ケイ素を除去することで細孔の配列を維持できる。植物性原料は、細胞が軸に沿って規則正しく配列し、細胞壁にケイ酸が沈積して肥厚している構造のものが多くある。そして、ケイ化細胞列の間には圧縮された狭い細胞列があり、炭素化後ケイ素等を除去することにより高い比表面積を有する炭素材料を得ることが可能である。上述したようにケイ酸が13%以上且つ35%以下と多くケイ酸が含まれるものが適している。ケイ酸が多すぎても得られるグラフェンが少なくなるため、20%程度の範囲の植物性原料が良い。 Here, the plant-derived silicon-containing porous vegetable raw material does not substantially change even when carbonized at a low temperature (300 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower), and the pores are arranged by removing silicon. Can be maintained. Many plant-derived materials have a structure in which cells are regularly arranged along the axis and silicic acid is deposited on the cell wall to thicken the cells. Then, there is a compressed narrow cell row between the silicified cell rows, and it is possible to obtain a carbon material having a high specific surface area by removing silicon and the like after carbonization. As described above, those containing as much silicic acid as 13% or more and 35% or less are suitable. Even if the amount of silicic acid is too large, the amount of graphene obtained will be small, so a vegetable raw material in the range of about 20% is preferable.

炭素が多く含まれる植物性原料の例として表1に示しているが、稲わらの他に、小麦わら、大麦わら、米ぬか、もみ殻、そばわら、大豆わら、サツマイモのつる、カブの葉、ニンジンの葉、トウモロコシの稈、サトウキビ梢頭部、ヤシ粕、ピーナッツ殻、みかんの皮、レッド杉のおがくず、カラ松の樹皮及び銀杏の落ち葉がある。その他、残渣ではなく植物そのものを使用しても良く。 Table 1 shows examples of vegetable raw materials that contain a large amount of carbon. In addition to rice straw, wheat straw, barley straw, rice bran, rice husks, buckwheat straw, soybean straw, sugar cane vines, corn leaves, etc. There are carrot leaves, corn culms, sugar cane heads, coconut meal, peanut shells, rice husks, red cedar shavings, pine bark and ginkgo fallen leaves. In addition, the plant itself may be used instead of the residue.

例えば、竹は、繊維素がセルロース、ヘミセルロース、リグニンで構成され、ミネラルが鉄、マグネシウム、カルシウム、マンガン、銅、ニッケル等から構成されているため。 また、竹の葉には焼成すると、シラノール基(Si−OH)が抽出され、焼成の過程でSiO4となって抽出される。 For example, bamboo has fibers composed of cellulose, hemicellulose, and lignin, and minerals composed of iron, magnesium, calcium, manganese, copper, nickel, and the like. Further, when the bamboo leaves are fired, silanol groups (Si—OH) are extracted, and in the process of firing, they are extracted as SiO4.

Figure 2021118290
Figure 2021118290
Figure 2021118290
Figure 2021118290

表2、3は、本発明にて、上述した表1の植物性原料である炭素源9のうち、炭素材料を製造する方法で最も適している植物性原料の成分組成表である。表2は、原料を構成する成分の割合を百分率で示している。例えば、水分が8%〜10%、灰分が10%〜18%、脂質が0.1%〜0.5%、リグニンが18%〜25%、ヘミセルロースが16%〜20%、セルロースが30%〜35%及びその他が5%〜10%である。このように、シリカ灰19となる主な成分は、リグニン、ヘミセルロース、セルロースである。 Tables 2 and 3 are component composition tables of the vegetable raw materials most suitable for the method for producing the carbon material among the carbon sources 9 which are the plant raw materials in Table 1 described above in the present invention. Table 2 shows the ratio of the components constituting the raw material as a percentage. For example, water content is 8% to 10%, ash content is 10% to 18%, lipid content is 0.1% to 0.5%, lignin is 18% to 25%, hemicellulose is 16% to 20%, and cellulose is 30%. ~ 35% and others are 5% -10%. As described above, the main components of silica ash 19 are lignin, hemicellulose, and cellulose.

表3は、表2に示す植物性原料である炭素源9の無機質の化学成分である。表2に示す植物性原料である炭素源9は、セルロース等の有機質が80wt%であり、無機質は20wt%である。表3の無機質の化学成分は、SiO2が92.14wt%、Al2O3が0.04wt%、CaOが0.48wt%、Fe2O3が0.03wt%、K2Oが3.2wt%、MgOが0.16wt%、MnOが0.18wt%、Na2Oが0.09wt%となっている。表2に示す植物性原料である炭素源9は、無機質に酸化ケイ素(SiO2)が多く含まれている。 Table 3 shows the inorganic chemical components of the carbon source 9 which is the vegetable raw material shown in Table 2. The carbon source 9, which is a vegetable raw material shown in Table 2, contains 80 wt% of organic matter such as cellulose and 20 wt% of inorganic matter. The inorganic chemical components in Table 3 are 92.14 wt% for SiO2, 0.04 wt% for Al2O3, 0.48 wt% for CaO, 0.03 wt% for Fe2O3, 3.2 wt% for K2O, and 0.16 wt% for MgO. , MnO is 0.18 wt% and Na2O is 0.09 wt%. The carbon source 9, which is a vegetable raw material shown in Table 2, contains a large amount of silicon oxide (SiO2) as an inorganic substance.

(グラフェン及び炭化物)
実施例1から実施例10により製造した炭化工程S2で得られた炭化物19及び賦活工程S3で得られた炭素素材であるグラフェン113を図16から図34に示す。図24は、賦活工程S3で得られた炭素素材であるグラフェン113の50,000倍の電子顕微鏡写真である。図26は、炭化工程S2で得られたケイ素(Si)24wt%を含む炭化物19の100,000倍の電子顕微鏡写真である。
(Graphene and carbides)
The carbide 19 obtained in the carbonization step S2 produced in Examples 1 to 10 and the graphene 113 obtained in the activation step S3, which is a carbon material, are shown in FIGS. 16 to 34. FIG. 24 is an electron micrograph of graphene 113, which is a carbon material obtained in the activation step S3, at a magnification of 50,000. FIG. 26 is an electron micrograph of 100,000 times as much as the carbide 19 containing 24 wt% of silicon (Si) obtained in the carbonization step S2.

図28は、炭化工程S2で得られたケイ素(Si)24wt%を含む炭素素材の30,000倍の電子顕微鏡写真である。図29は、炭化工程S2で得られた炭化物19の100,000倍の電子顕微鏡写真である。図35は、炭化工程S2で得られた炭化物19の2,200倍の電子顕微鏡写真である。 FIG. 28 is an electron micrograph of a carbon material containing 24 wt% of silicon (Si) obtained in the carbonization step S2 at a magnification of 30,000. FIG. 29 is an electron micrograph of 100,000 times as much as the carbide 19 obtained in the carbonization step S2. FIG. 35 is an electron micrograph of 2,200 times the carbide 19 obtained in the carbonization step S2.

図30は、本発明の製造装置で得られた炭化物19の図29に示す走査透過電子顕微鏡で撮影し、透過した100,000倍の画像である。図31は、本発明の製造装置で得られた炭化物19の走査透過電子顕微鏡で撮影した80,000倍の画像である。図32は、本発明の製造装置で得られた炭化物19の図31に示す走査透過電子顕微鏡で撮影し、透過した80,000倍の画像である。 FIG. 30 is a 100,000-fold image of the carbide 19 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention, taken with a scanning transmission electron microscope shown in FIG. 29 and transmitted. FIG. 31 is an 80,000-fold image of the carbide 19 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention taken with a scanning transmission electron microscope. FIG. 32 is an image of the carbide 19 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention taken with a scanning transmission electron microscope shown in FIG. 31 and transmitted at a magnification of 80,000.

図33は、本発明の製造装置で得られたグラフェン113の走査透過電子顕微鏡で撮影した100,000倍の画像である。図34は、本発明の製造装置で得られたグラフェン113の図33に示す走査透過電子顕微鏡で撮影し、透過した100,000倍の画像である。 FIG. 33 is a 100,000 times image taken with a scanning transmission electron microscope of graphene 113 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 34 is an image of graphene 113 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention taken with a scanning transmission electron microscope shown in FIG. 33 and transmitted at a magnification of 100,000.

図36は、従来の方法により鉱物から生成したグラフェンCの10,000倍の電子顕微鏡写真である。図37は、従来の方法により鉱物から生成したグラフェンCの100,000倍の電子顕微鏡写真である。 FIG. 36 is an electron micrograph of graphene C produced from minerals by a conventional method at a magnification of 10,000 times. FIG. 37 is an electron micrograph of graphene C produced from minerals by a conventional method at a magnification of 100,000.

後述する炭化工程S2で得られた炭化物19は、炭素を除いた灰分が、熱重量測定によると37.1wt%と多くなっており、その灰分のうちケイ素(Si)は炭化物19全体の24wt%から30wt%となっている。その他に、Kが0.51wt%から7wt%、Alが0.1wt%から1.6wt%、Caが0.17wt%から0.5wt%、Feが0.4wt%となっており、Cr、Ni、Mn、Mg、P、S、Naが0.1wt%以下となっている。 In the carbide 19 obtained in the carbonization step S2 described later, the ash content excluding carbon is as large as 37.1 wt% according to thermogravimetric analysis, and silicon (Si) is 24 wt% of the total carbide 19 in the ash content. It is 30 wt% from. In addition, K is 0.51 wt% to 7 wt%, Al is 0.1 wt% to 1.6 wt%, Ca is 0.17 wt% to 0.5 wt%, Fe is 0.4 wt%, and Cr, Ni, Mn, Mg, P, S and Na are 0.1 wt% or less.

所謂賦活処理である賦活工程S3を行っていない炭化工程S2で得られた炭化物19は、ケイ素を多く含み、不活性ガス中で炭化される場合には、強還元されず、SiO2−xとなり、芳香族の−OH基などと−O−Si−O−Rの形で結合し、リグニン多糖複合体になり、C/SiOxの形になりやすいと考えられる。 The carbide 19 obtained in the carbonization step S2 without performing the activation step S3, which is a so-called activation treatment, contains a large amount of silicon, and when carbonized in an inert gas, it is not strongly reduced and becomes SiO2-x. It is considered that it binds to an aromatic -OH group or the like in the form of -O-Si-O-R to form a lignin polysaccharide complex, which tends to form a C / SiOx.

また、後述する賦活工程S3で得られたグラフェン113は、炭素を除いた灰分が、熱重量測定によると26.7wt%と多くなっており、そのうちケイ素(Si)はグラフェン113全体の14wtから19wt%となっている。その他に、Kが4.3wt%、Alが1.5wt%、Caが1.3wt%、Feが0.4wt%となっており、P、Mn、Cl、S、Mgが0.1wt%以下となっている。 Further, the graphene 113 obtained in the activation step S3, which will be described later, has a large ash content excluding carbon of 26.7 wt% according to thermogravimetric analysis, of which silicon (Si) is 14 wt to 19 wt of the entire graphene 113. It is%. In addition, K is 4.3 wt%, Al is 1.5 wt%, Ca is 1.3 wt%, Fe is 0.4 wt%, and P, Mn, Cl, S, Mg is 0.1 wt% or less. It has become.

以上のように、グラフェン113及び炭化物19のケイ素は、14wt%から30wt%とケイ素の量が多くなっている。
そのため、炭化工程S2で得られ炭化物19は、電池材料の負極材に使用した場合には、サイクル容量が向上するという効果がある。
As described above, the amount of silicon in graphene 113 and carbide 19 is as large as 14 wt% to 30 wt%.
Therefore, the carbide 19 obtained in the carbonization step S2 has an effect of improving the cycle capacity when used as the negative electrode material of the battery material.

Figure 2021118290
表4及び図20に示すようにCO2吸脱着測定の結果においてグラフェン113及び炭化物19は、細孔径が主に0.8nmから2nmの微細な細孔が形成されていることが確認できた。
Figure 2021118290
As shown in Table 4 and FIG. 20, as a result of CO2 adsorption / desorption measurement, it was confirmed that the graphene 113 and the carbide 19 had fine pores having a pore diameter of mainly 0.8 nm to 2 nm.

そのため、金属イオン等を吸着しやすくと考えられる。また表4に示すようにガス吸着測定及び水蒸気吸着測定により測定されたメソ孔の容積は、グラフェン113が、0.487ml/gであり、炭化物19が、0.259ml/gであった。また、ミクロ孔容積は、グラフェン113が、0.46ml/gであり、炭化物19が、0.27ml/gであった。 Therefore, it is considered that metal ions and the like are easily adsorbed. Further, as shown in Table 4, the volume of the mesopores measured by the gas adsorption measurement and the water vapor adsorption measurement was 0.487 ml / g for graphene 113 and 0.259 ml / g for carbide 19. The micropore volume was 0.46 ml / g for graphene 113 and 0.27 ml / g for carbide 19.

また、表4に示すようにグラフェン113又は炭化物19の粒子は、15μmから229μmの分布の径を示し、分布の積算値の中央値で示すメジアン径で約110μmである。 Further, as shown in Table 4, the particles of graphene 113 or carbide 19 have a distribution diameter of 15 μm to 229 μm, and the median diameter indicated by the median of the integrated values of the distribution is about 110 μm.

このように、0.2ml/gから0.6ml/gのメソ孔容積を形成している。特に後述する不純物を除去する賦活処理を行った後のグラフェン113の方が高い値を示しており、ケイ素の除去によりメソ孔やミクロ孔が成長していると考えられる。 In this way, a mesopore volume of 0.2 ml / g to 0.6 ml / g is formed. In particular, graphene 113 after the activation treatment for removing impurities described later shows a higher value, and it is considered that mesopores and micropores are grown by removing silicon.

また、表4に示すように水蒸気吸着測定法により測定され、BET式による比表面積は、グラフェン113が、1792m/gを示し、この幅は890m/g〜2000m/gの幅がある。炭化物19が、726.4m/gを示し、この幅は890m/g〜1500m/gの幅がある。何れも比表面積が大きくケイ素成分(Si)を取り除いた後のグラフェン113は、より比表面積が大きくなっている。そのため、グラフェン113は、吸着する作用が高くなっている。また、電池材料では電荷を多く貯めることが可能である。 Moreover, as measured by water vapor adsorption measurement method, as shown in Table 4, the specific surface area by BET equation, graphene 113 showed 1792m 2 / g, the width is the width of 890m 2 / g~2000m 2 / g .. Carbides 19 shows a 726.4m 2 / g, the width is the width of 890m 2 / g~1500m 2 / g. In each case, the specific surface area of graphene 113 after removing the silicon component (Si) is larger than that of graphene 113. Therefore, graphene 113 has a high adsorption effect. In addition, it is possible to store a large amount of electric charge in the battery material.

また、図35に示すように炭化物19は、細孔97よりも1000倍から10000倍の大きな2μmから10μmの径の孔96も設けられている。このように、大きな孔だけではなく、細孔径が0.8から2nmの細孔97もあり多孔性の性質を備えている。また、図28から図32に示すように細孔97だけでなく表面に50nmから100nm前後の凹凸が形成されている。図28から図32に示すように、炭化物19は、二酸化ケイ素(SiO2)、過酸化カリウム(K2O2)、カリウム(K)等からなる球状に凝集した凝集体98により形成されている。 Further, as shown in FIG. 35, the carbide 19 is also provided with a hole 96 having a diameter of 2 μm to 10 μm, which is 1000 to 10000 times larger than the pore 97. As described above, not only the large pores but also the pores 97 having a pore diameter of 0.8 to 2 nm are provided and have a porous property. Further, as shown in FIGS. 28 to 32, not only the pores 97 but also irregularities of about 50 nm to 100 nm are formed on the surface. As shown in FIGS. 28 to 32, the carbide 19 is formed of a spherically aggregated agglomerate 98 composed of silicon dioxide (SiO2), potassium peroxide (K2O2), potassium (K) and the like.

図27は、図26で撮像した炭化物19の元素分布を示し、C、O、Al、Si、Kの元素が確認できる。図26及び図27に示すように炭化物19は、炭素を含み表面に四角形状や略球状の二酸化ケイ素(SiO2)や酸化カリウム(K2O)等からなる500nmから1μmの凝集体98によって形成される凹凸が設けられている。図27に示すように炭化物19は、全体に微小な二酸化ケイ素や酸化カリウムが形成されている。炭素源9に含まれる酸化カリウム(K2O)は、390℃で過酸化カリウムとケイ素に分解されることから、炭化物19は過酸化カリウム(K2O2)、カリウム(K)からなる球状に凝集した凝集体98が形成される。また、 FIG. 27 shows the element distribution of the carbide 19 imaged in FIG. 26, and the elements of C, O, Al, Si, and K can be confirmed. As shown in FIGS. 26 and 27, the carbide 19 contains carbon and has irregularities formed on the surface by agglomerates 98 having a size of 500 nm to 1 μm and having a quadrangular or substantially spherical silicon dioxide (SiO2), potassium oxide (K2O) or the like. Is provided. As shown in FIG. 27, fine silicon dioxide and potassium oxide are formed in the carbide 19 as a whole. Since potassium oxide (K2O) contained in the carbon source 9 is decomposed into potassium peroxide and silicon at 390 ° C., the carbide 19 is a spherically aggregated aggregate composed of potassium peroxide (K2O2) and potassium (K). 98 is formed. also,

図25は、図24で撮像した炭化物19の元素分布を示し、C、O、Al、Si、Kの元素が確認できる。図25、図27、図33及び図34に示すように、グラフェン113及び炭化物19の縦方向や横方向に伸びている大小からなる多孔は、植物性原料の成長過程で形成された多孔及び凹凸があり、図24、図33及び図34に示すように、不純物の除去となる賦活工程S3によりケイ素(又は二酸化ケイ素)等を含む炭素以外の不純物の除去や有機物の炭化の際に形成される多孔もある。 FIG. 25 shows the element distribution of the carbide 19 imaged in FIG. 24, and the elements of C, O, Al, Si, and K can be confirmed. As shown in FIGS. 25, 27, 33, and 34, the porosity of graphene 113 and carbide 19 extending in the vertical and horizontal directions, which are large and small, is the porosity and unevenness formed during the growth process of the vegetable raw material. As shown in FIGS. 24, 33 and 34, it is formed at the time of removal of impurities other than carbon including silicon (or silicon dioxide) and carbonization of organic substances by the activation step S3 for removing impurities. There is also porosity.

図25及び図27に示すように、炭化物19及びグラフェン113は、二酸化ケイ素(SiO2)や酸化カリウム(K2O)等が炭化物に微小な状態で全体に付着している。そのため、これら不純物を除去することにより比表面積が増大する。 As shown in FIGS. 25 and 27, in the carbide 19 and the graphene 113, silicon dioxide (SiO2), potassium oxide (K2O) and the like are adhered to the carbide in a minute state. Therefore, the specific surface area is increased by removing these impurities.

また、グラフェン113の表面に凹凸や細孔97が形成されている。特に、炭化物19は、元素成分のK(カリウム)が、K(カリウム)又は酸化カリウム(K2O)の状態で炭化物19の表面や内部に微小となって含有している状態と、K(カリウム)又は酸化カリウム(K2O)の状態で炭化物19の表面や内部に凝集して形成される状態とがある。 Further, irregularities and pores 97 are formed on the surface of graphene 113. In particular, the charcoal 19 contains a state in which the elemental component K (potassium) is contained in the surface or inside of the charcoal 19 in the state of K (potassium) or potassium oxide (K2O) in a minute amount, and K (potassium). Alternatively, there is a state in which potassium oxide (K2O) is aggregated and formed on the surface or inside of the carbide 19.

また、炭化物19は、同様に元素成分のSi(ケイ素)が、Si(シリコン)又は二酸化ケイ素(SiO2)の状態で炭化物19の表面や内部に微小となって含有している状態と、Si(シリコン)又は二酸化ケイ素(SiO2)の状態で炭化物19の表面や内部に凝集して形成される状態とがある。そして、炭化物19は、賦活処理を施すことによって、炭素の純度が上がっていくと同時に、比表面積が向上していく。 Similarly, the carbide 19 contains Si (silicon), which is an element component, in the state of Si (silicon) or silicon dioxide (SiO2) in a minute amount on the surface or inside of the carbide 19 and Si ( In the state of silicon) or silicon dioxide (SiO2), there is a state in which the carbide 19 is aggregated and formed on the surface or inside. Then, by subjecting the carbide 19 to the activation treatment, the purity of carbon is increased and at the same time, the specific surface area is improved.

表4に示すように、ガス置換密度測定装置により測定した真密度は、グラフェン113が2.56g/cm及び炭化物19が2.27g/cmであった。また、グラフェン113の嵩密度は、0.21から0.29g/cmであった。
また、二重リング法及び四端子法による測定した粉体抵抗値は、炭化物19が1.27×103〜5Ω・cmとなり、ケイ素を除くことによりグラフェン113が、3.8×10−2Ω・cmとなり導電性が向上する。また、炭化物19は、ケイ素を多く残すことにより、ケイ素に吸着しやすい物質に溶け込みやすくなると、同時に絶縁性能が向上する。
また、グラフェン113の電量滴定法により測定した含有水分量は、0.565%であった。
As shown in Table 4, the true density measured by gas replacement density measuring device, graphene 113 2.56 g / cm 3 and carbide 19 was 2.27 g / cm 3. The bulk density of graphene 113 was 0.21 to 0.29 g / cm 3 .
The powder resistance values measured by the double ring method and the four-terminal method were 1.27 × 10 3 to 5 Ω · cm for carbide 19, and 3.8 × 10 − for graphene 113 by removing silicon. It becomes 2 Ω · cm and the conductivity is improved. Further, the carbide 19 is easily dissolved in a substance that is easily adsorbed on silicon by leaving a large amount of silicon, and at the same time, the insulating performance is improved.
The water content of graphene 113 measured by the coulometric titration method was 0.565%.

図21は、本発明の製造装置で得られたグラフェン113のラマンスペクトルである。図22は、本発明の製造装置で得られた炭化物19のラマンスペクトルである。図23は、従来の鉱物から得られたグラフェンのラマンスペクトルである。これら図は、ラマン分光装置により解析し、得られたデータは、横軸を波長(波数(Raman shift(cm−1)))、縦軸を強度とするラマンスペクトルである。 FIG. 21 is a Raman spectrum of graphene 113 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 22 is a Raman spectrum of carbide 19 obtained by the production apparatus of the present invention. FIG. 23 is a Raman spectrum of graphene obtained from conventional minerals. These figures are analyzed by a Raman spectroscope, and the obtained data are Raman spectra having a wavelength (wave number (Raman shift (cm -1 ))) on the horizontal axis and an intensity on the vertical axis.

また、表4に示すように、ラマンスペクトル法による波長のピークとなるGバンド(1590cm−1)のピーク値IG及びDバンド(1350cm−1)のピーク値IDである。
グラフェンCは、炭素原子がsp2混成軌道によるπ結合で、一平面上に六角形状に並ぶシート状の単原子膜である。図23、図36及び図37は、鉱物から生成されたグラフェンCは多層で結晶性が高いグラフェンである。それに対し、図21から図35に示す本発明で生成された炭化物19及びグラフェン113は、非結晶性であることが確認できる。
Further, as shown in Table 4, the peak value ID of the peak value IG and D bands G band of the peak wavelength due to Raman spectroscopy (1590cm -1) (1350cm -1) .
Graphene C is a sheet-like monatomic film in which carbon atoms are π-bonded by sp2 hybrid orbitals and arranged in a hexagonal shape on one plane. In FIGS. 23, 36 and 37, graphene C produced from minerals is a multi-layered and highly crystalline graphene. On the other hand, it can be confirmed that the carbides 19 and graphene 113 produced in the present invention shown in FIGS. 21 to 35 are amorphous.

そして、表4に示すようにIGをID割った値は、グラフェン113が、1.68となり、炭化物19が、1.37であり、植物性原料の中でも結晶性が高いことを示している。特に炭化物19は、ケイ素が多く含んでおりグラフェン113よりも結晶性が高く、このケイ素を取り除いても、グラフェン113は、結晶性が高いままである。このように、ケイ素を除去する前の炭化物19は結晶性が高いため、グラフェン113はケイ素を除去しても高いままである。 Then, as shown in Table 4, the value obtained by dividing the IG by ID is 1.68 for graphene 113 and 1.37 for carbide 19, indicating that the crystallinity is high among the vegetable raw materials. In particular, the carbide 19 contains a large amount of silicon and has higher crystallinity than graphene 113, and even if this silicon is removed, graphene 113 remains highly crystalline. As described above, since the carbide 19 before removing silicon has high crystallinity, graphene 113 remains high even after removing silicon.

炭化物19又はグラフェン113のIGをID割った値は、好ましいのは0.9以上であって0.9から2.0程度の値を示している。
グラフェン113は、後述する賦活工程(S3)の調整により10wt%から30wt%とケイ素成分の量を残すことも可能である。
The value obtained by dividing the IG of the carbide 19 or graphene 113 by ID is preferably 0.9 or more, and shows a value of about 0.9 to 2.0.
Graphene 113 can also leave an amount of silicon component of 10 wt% to 30 wt% by adjusting the activation step (S3) described later.

図18に示すように、X線電子分光法(XPS)により、X線源としてMgKa線を用い、炭化物19及びグラフェン113に含まれる元素の種類とピーク強度のワイドスペクトル測定を行った結果を示している。750eV付近にCa、PあるいはSのピークがあり530eV付近にOのピークがみられ、280eV付近にCのピークがみられ、160eV付近にSiのピークがみられる。 As shown in FIG. 18, the results of wide-spectrum measurement of the types and peak intensities of the elements contained in carbide 19 and graphene 113 using MgKa rays as an X-ray source by X-ray electron spectroscopy (XPS) are shown. ing. There is a Ca, P or S peak near 750 eV, an O peak near 530 eV, a C peak near 280 eV, and a Si peak near 160 eV.

また、図19は、Cのピークを示すXPSスペクトルの図である。グラフェン113は、のピークは全体的にブロードとなる傾向が確認されており、後述する賦活工程S3により構造が乱れ、−OH、−CHO、−COOHなどの含酸素官能基が生成されていることが確認できた。電気二重層キャパシタ等においては官能基の付与量に対して静電容量が増加する傾向にあるため、賦活工程S3の工程によりグラフェン113は、含酸素官能基が増加するため、静電容量も炭化物19に比較し増加する傾向にある。 Further, FIG. 19 is a diagram of an XPS spectrum showing the peak of C. It has been confirmed that the peak of graphene 113 tends to be broad as a whole, and the structure is disturbed by the activation step S3 described later, and oxygen-containing functional groups such as -OH, -CHO, and -COOH are generated. Was confirmed. In electric double layer capacitors and the like, the capacitance tends to increase with respect to the amount of functional groups applied. Therefore, graphene 113 has an increased oxygen-containing functional group in the activation step S3, so that the capacitance is also a carbide. It tends to increase compared to 19.

特に、透過法によるフーリエ変換赤外線分光分析を行った結果では、炭化物19及びグラフェン113は、3402から3424cm−1付近にピークを持ち及び1018から1094cm−1付近にピークを持つことが確認されている。 In particular, as a result of Fourier transform infrared spectroscopic analysis by the transmission method, it has been confirmed that carbide 19 and graphene 113 have a peak near 3402 to 3424 cm -1 and a peak near 1018 to 1094 cm -1. ..

(実施例1)
本実施例のプラズマ装置10について図2を参照し説明する。図2は、本実施例のプラズマ装置10の構成を示す概要図である。プラズマ装置10は、主に、不活性ガス6、コントロール装置20、チャンバー1、真空ポンプ30から構成されている。
(Example 1)
The plasma apparatus 10 of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic view showing the configuration of the plasma device 10 of this embodiment. The plasma device 10 is mainly composed of an inert gas 6, a control device 20, a chamber 1, and a vacuum pump 30.

ガスボンベに収められる不活性ガス6は、主にアルゴンを使用したが、その他にヘリウム、ネオン、窒素等が挙げられる。不活性ガス6は、導入管7からガス量コントロール装置21を経由し、チャンバー1に充填が可能である。ガス量コントロール装置21は、不活性ガス6の流量を調整することが可能である。 The inert gas 6 contained in the gas cylinder mainly uses argon, but other examples include helium, neon, and nitrogen. The inert gas 6 can be filled into the chamber 1 from the introduction pipe 7 via the gas amount control device 21. The gas amount control device 21 can adjust the flow rate of the inert gas 6.

チャンバー1は、制御弁22と接続され、真空ポンプ30によりチャンバー1内を真空状態に減圧が可能である。チャンバー1に接続され、チャンバー1内に不活性ガス6を導入している。制御弁22とチャンバー1との間には、チャンバー1内の真空状態を大気圧に開放するリーク弁23が設けられている。また、チャンバー1内の空気を導入する導出管8と真空ポンプ30との間にも制御弁14と、チャンバー1内の真空状態を大気圧に開放するリーク弁15とが設けられている。 The chamber 1 is connected to the control valve 22, and the inside of the chamber 1 can be depressurized to a vacuum state by the vacuum pump 30. It is connected to the chamber 1 and the inert gas 6 is introduced into the chamber 1. A leak valve 23 that opens the vacuum state in the chamber 1 to atmospheric pressure is provided between the control valve 22 and the chamber 1. Further, a control valve 14 and a leak valve 15 for opening the vacuum state in the chamber 1 to atmospheric pressure are also provided between the outlet pipe 8 for introducing the air in the chamber 1 and the vacuum pump 30.

また、温度制御装置24は、高周波電源4を制御し、チャンバー1内の温度保持や保持時間等を管理している。本実施例のプラズマ装置10は、真空状態に近い低圧下に、作動ガスとして、不活性ガス6であるアルゴンガスを流し、電極間であるカソード2及びアノード3間に高電流を流し、アーク放電により熱プラズマを得る方法である。 Further, the temperature control device 24 controls the high frequency power supply 4, and manages the temperature holding, the holding time, and the like in the chamber 1. In the plasma device 10 of this embodiment, an argon gas, which is an inert gas 6, is passed as a working gas under a low pressure close to a vacuum state, a high current is passed between the cathode 2 and the anode 3 between the electrodes, and an arc discharge is performed. It is a method of obtaining thermal plasma by means of.

このカソード2及びアノード3間には、カーボン製のるつぼ5が設置され、そのるつぼ5には後述する炭素源9が入っている。炭素源9は、アーク放電による熱プラズマにより300℃から1000℃の温度帯の加熱により、10〜30分程度で炭化される。尚、上述したプラズマ装置の他にバリヤ放電、コロナ放電、パルス放電、直流放電型により熱プラズマを得る方法がある。 A carbon crucible 5 is installed between the cathode 2 and the anode 3, and the crucible 5 contains a carbon source 9 described later. The carbon source 9 is carbonized in about 10 to 30 minutes by heating in a temperature range of 300 ° C. to 1000 ° C. by thermal plasma generated by an arc discharge. In addition to the above-mentioned plasma device, there is a method of obtaining thermal plasma by a barrier discharge, a corona discharge, a pulse discharge, or a DC discharge type.

(実施例2)
実施例2のプラズマ装置100について図3を参照し説明する。図3は、プラズマ装置10と同じ構成を示す箇所には同じ符号を付し、同じ構成の箇所は説明を省略する。プラズマ装置100は、主に、不活性ガス6、コントロール装置20、チャンバー1、真空ポンプ30から構成されている。主にプラズマ装置100と異なる箇所は、高周波誘導加熱にて炭素素材を得る方法として、酸化させないように不活性ガス6を流し、3〜4MHzの高周波磁場を高周波電源32から高周波コイル31に印加することにより、高周波の交流の誘導加熱による炭化を行っている点である。炭素源9は、誘導加熱により300℃から1000℃の温度帯の加熱により、10〜30分程度で炭化される。
(Example 2)
The plasma apparatus 100 of the second embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 3, the parts showing the same configuration as the plasma device 10 are designated by the same reference numerals, and the parts having the same configuration will not be described. The plasma device 100 mainly includes an inert gas 6, a control device 20, a chamber 1, and a vacuum pump 30. Mainly different from the plasma device 100, as a method of obtaining a carbon material by high frequency induction heating, an inert gas 6 is passed so as not to oxidize, and a high frequency magnetic field of 3 to 4 MHz is applied from the high frequency power supply 32 to the high frequency coil 31. As a result, carbonization is performed by induction heating of high-frequency alternating current. The carbon source 9 is carbonized in about 10 to 30 minutes by heating in the temperature range of 300 ° C. to 1000 ° C. by induction heating.

(実施例3)
実施例3のプラズマ装置100Aについて図12を参照し説明する。図12は、プラズマ装置10及びプラズマ装置100と同じ構成を示す箇所には同じ符号を付し、同じ構成の箇所は説明を省略する。
(Example 3)
The plasma apparatus 100A of the third embodiment will be described with reference to FIG. In FIG. 12, the parts showing the same configuration as the plasma device 10 and the plasma device 100 are designated by the same reference numerals, and the parts having the same configuration will not be described.

プラズマ装置100Aは、実施例2と同様な誘導結合型プラズマトーチによる熱プラズマである。プラズマ装置100Aは、高周波誘導加熱にて炭素素材を得る方法として、酸化させないように不活性ガス6を流し、3MHzの高周波磁場を高周波電源32から高周波コイル31に印加することにより、高周波の交流の誘導加熱による炭化を行っている点である。炭素源9は、誘導加熱により500℃から800℃の温度帯の加熱により、10〜30分程度で炭化される。 The plasma device 100A is a thermal plasma using an inductively coupled plasma torch similar to that of the second embodiment. As a method of obtaining a carbon material by high-frequency induction heating, the plasma device 100A flows an inert gas 6 so as not to oxidize it, and applies a high-frequency magnetic field of 3 MHz from the high-frequency power source 32 to the high-frequency coil 31 to generate high-frequency alternating current. The point is that carbonization is performed by induction heating. The carbon source 9 is carbonized in about 10 to 30 minutes by heating in the temperature range of 500 ° C. to 800 ° C. by induction heating.

移動ロッド125は、上下に移動が可能である。図12に示すように、アルゴンガスと水素ガスを混合した不活性ガス6又は窒素ガスを使用した不活性ガス6は、誘導加熱により、約1万℃まで昇温され、数10m/s以下の流速にて噴射し、導出管8からガスを導出している。また、導出管8の他に急冷するための急冷ガスを導出管8付近から噴出させてから導出管8から導出させても良い。 The moving rod 125 can move up and down. As shown in FIG. 12, the inert gas 6 in which argon gas and hydrogen gas are mixed or the inert gas 6 using nitrogen gas is heated to about 10,000 ° C. by induced heating and is several tens of m / s or less. The gas is ejected from the outlet pipe 8 by injecting at a flow velocity. Further, in addition to the outlet pipe 8, a quenching gas for quenching may be ejected from the vicinity of the outlet pipe 8 and then led out from the outlet pipe 8.

また、プラズマ装置100Aは、内部の温度が高いため、水冷装置として水冷2重管121が採用されている。プラズマ装置100Aは、冷たい不導体水を給水管123aから供給し、高温の不導体水を排水管123bにより回収して内部の温度上昇を抑えている。 Further, since the internal temperature of the plasma device 100A is high, a water-cooled double tube 121 is adopted as the water-cooling device. The plasma device 100A supplies cold non-conductor water from the water supply pipe 123a, collects the high-temperature non-conductor water by the drain pipe 123b, and suppresses the internal temperature rise.

主にプラズマ装置100と高周波誘導加熱にて炭素素材を得る方法は同じであるが、異なる箇所は、上昇ロッド125を備えている点が異なっている。図12に示すように、トーチは、炎型の温度分布(Ta、Tb、Tc)を示している。例えば、後述する炭化工程S2の500℃から800℃に必要な領域は、Tcを示し、移動ロッド125はPcの位置に到達すると、500℃から800℃の温度で炭化工程S2が可能である。 The method of obtaining the carbon material mainly by the plasma device 100 and the high frequency induction heating is the same, but the difference is that the ascending rod 125 is provided. As shown in FIG. 12, the torch shows a flame-type temperature distribution (Ta, Tb, Tc). For example, the region required for the carbonization step S2 described later from 500 ° C. to 800 ° C. indicates Tc, and when the moving rod 125 reaches the position of Pc, the carbonization step S2 can be performed at a temperature of 500 ° C. to 800 ° C.

また、後述する賦活工程S3の800℃から1000℃に必要な領域は、Tbを示し、移動ロッド125はPbの位置に到達すると、800℃から1000℃の温度で炭化工程S2が可能である。更に、1000℃以上の黒鉛化度を向上させる場合又は二酸化ケイ素の分解が必要な場合等の炭化工程S2又は賦活工程S3が必要な領域は、Tcを示し、移動ロッド125はPcの位置に到達すると、1000℃以上の温度で炭化工程S2又は賦活工程S3が可能である。このように、プラズマ装置100Aは、移動ロッド125の設置の位置により温度の調整が可能であるため、一台の装置で様々な製造工程に対応となる。 Further, the region required from 800 ° C. to 1000 ° C. in the activation step S3, which will be described later, indicates Tb, and when the moving rod 125 reaches the position of Pb, the carbonization step S2 can be performed at a temperature of 800 ° C. to 1000 ° C. Further, the region requiring the carbonization step S2 or the activation step S3, such as when improving the graphitization degree of 1000 ° C. or higher or when decomposition of silicon dioxide is required, shows Tc, and the moving rod 125 reaches the position of Pc. Then, the carbonization step S2 or the activation step S3 can be performed at a temperature of 1000 ° C. or higher. As described above, since the temperature of the plasma device 100A can be adjusted by the position where the moving rod 125 is installed, one device can be used for various manufacturing processes.

また、プラズマ装置10、100、100Aの装置における熱プラズマにより加熱された不活性ガス6、217が流れており、植物性原料や炭化する対象は瞬時に蒸発・ガス化される。炭素源9や炭化物19等の炭化する対象は、核生成及び凝縮が行われ、急激な急冷の工程によりナノ粒子における化学反応が行われる。そのため、ナノ粒子化や化学反応を短時間で行うことができるため量産化に優れている。
以上のようなプラズマ装置10、100、100Aを使用することにより熱分解が困難なリグニン又はその他の不純物等であっても分解が可能である。
Further, the inert gases 6 and 217 heated by the thermal plasma in the plasma devices 10, 100 and 100A are flowing, and the plant raw material and the object to be carbonized are instantly evaporated and gasified. Nucleation and condensation of carbonized objects such as carbon source 9 and carbide 19 are carried out, and a chemical reaction in nanoparticles is carried out by a rapid quenching step. Therefore, it is excellent in mass production because it can be made into nanoparticles and a chemical reaction can be carried out in a short time.
By using the plasma devices 10, 100, and 100A as described above, even lignin or other impurities that are difficult to be thermally decomposed can be decomposed.

上述したプラズマ装置10、100、100Aは、高周波誘導結合型プラズマトーチであり、酸化雰囲気や還元雰囲気を自由に選択可能である。
上述したプラズマ装置10、100、100Aは、交流の高周波高電圧を印加すると、ケイ素等の絶縁体を通すことで電極間にフィラメント状のプラズマが時間的、空間的にランダムに発生する。また、コロナ放電により電極から放出される電子は、チャンバー1内や植物性原料の電子や分子に衝突することで、励起や解離やイオン化が起こる。
The above-mentioned plasma devices 10, 100, and 100A are high-frequency inductively coupled plasma torch, and the oxidizing atmosphere and the reducing atmosphere can be freely selected.
In the plasma devices 10, 100, and 100A described above, when an AC high-frequency high voltage is applied, filamentous plasma is randomly generated between the electrodes in time and space by passing through an insulator such as silicon. In addition, the electrons emitted from the electrodes by the corona discharge collide with the electrons and molecules in the chamber 1 and the vegetable raw material, so that excitation, dissociation, and ionization occur.

このような高エネルギーの空間では、気相反応が起こり、特に不活性ガス6、217化に、若干量の反応性ガスを混ぜることにより、−OH(ヒドロキシル基)、−CHO、−C=O(カルボニル基)、−COOH(カルボキシル基)などの官能基が生成され、親水性が付与される。 In such a high-energy space, a vapor phase reaction occurs, and in particular, by mixing a small amount of reactive gas with the inert gas 6,217, -OH (hydroxyl group), -CHO, -C = O Functional groups such as (carbonyl group) and -COOH (carboxyl group) are generated to impart hydrophilicity.

(実施例4)
本実施例は、図7から図11を参照し、上述した炭化物19等を製造する高周波誘導加熱装置200について説明する。高周波誘導加熱装置200は、磁場を生成し交流の高周波の誘導加熱により、導体である被加熱対象を加熱する装置である。被加熱対象は、後述するカーボンで形成した収納箱205である。
(Example 4)
In this embodiment, the high frequency induction heating device 200 for producing the above-mentioned carbide 19 and the like will be described with reference to FIGS. 7 to 11. The high-frequency induction heating device 200 is a device that generates a magnetic field and heats an object to be heated, which is a conductor, by induction heating of an alternating high frequency. The object to be heated is a storage box 205 made of carbon, which will be described later.

高周波誘導加熱装置200は、主に量産が可能なように、透視可能な石英管203の内部に植物性原料である炭素源9を収容するカーボン又はカーボンの複合材料により形成した複数の収納箱205を設けている。この高周波誘導加熱装置200は、コイル243に交流の高周波電流を流すと、交番磁束が導体を貫通し、高密度の渦電流が流れ、そのジュール熱で導体が急速に加熱される。 The high-frequency induction heating device 200 is a plurality of storage boxes 205 formed of carbon or a carbon composite material containing a carbon source 9 which is a vegetable raw material inside a transparent quartz tube 203 so that mass production is possible. Is provided. In this high-frequency induction heating device 200, when an alternating high-frequency current is passed through the coil 243, an alternating magnetic field penetrates the conductor, a high-density eddy current flows, and the Joule heat rapidly heats the conductor.

そのため、炭素源9の中に二酸化ケイ素(SiO)等の絶縁物があっても磁束が透過し炭素源9が導電し、炭素源9自体も加熱され、また加熱が加速し短時間で炭化することができる。また、二酸化ケイ素(SiO)等の絶縁物自体は、交番磁束を貫通させるため二酸化ケイ素(SiO)自体は、収納箱205からの加熱のみであり、また溶融する温度ではないため、そのまま残り、二酸化ケイ素(SiO)等の多くの絶縁物が残る。 Therefore, even if there is an insulator such as silicon dioxide (SiO 2 ) in the carbon source 9, the magnetic flux is transmitted and the carbon source 9 is conducted, the carbon source 9 itself is heated, and the heating is accelerated and carbonized in a short time. can do. Further, since the insulator itself such as silicon dioxide (SiO 2 ) penetrates the alternating magnetic flux, the silicon dioxide (SiO 2 ) itself remains as it is because it is only heated from the storage box 205 and is not at the melting temperature. , Silicon dioxide (SiO 2 ) and many other insulators remain.

先ず、図7及び図8を参照し、高周波誘導加熱装置200について説明する。左フランジ231と右フランジ232の間に透明な円柱状の石英管203を設けている。左右のフランジ231、232により、石英管203の内部を真空状態や低圧状態に保つことが可能なように密封及び開放が可能である。 First, the high frequency induction heating device 200 will be described with reference to FIGS. 7 and 8. A transparent cylindrical quartz tube 203 is provided between the left flange 231 and the right flange 232. The left and right flanges 231 and 232 can be sealed and opened so that the inside of the quartz tube 203 can be kept in a vacuum state or a low pressure state.

また、石英管203は、左右のフランジ231、232の開放された一方から脱着可能である。左右のフランジ231、232は、水冷式の冷却機能を備えている。
尚、石英管203は、左右のフランジ231、232の両側から挟み込むように脱着及び固定する方法であっても良い。
Further, the quartz tube 203 is removable from one of the left and right flanges 231 and 232 that is open. The left and right flanges 231 and 232 have a water-cooled cooling function.
The quartz tube 203 may be attached / detached and fixed so as to be sandwiched from both sides of the left and right flanges 231 and 232.

図8に示すように右フランジ232は、不活性ガス217や燃焼用ガス218の流量を制御する制御弁224と接続される配管と接続され、不活性ガス217又は燃焼用ガス218を石英管203の内部に満たすことが可能である。また、右フランジ232は、低真空圧力計219と接続し、左フランジ231は、フィルタ221を経由し、圧力制御バルブ222や制御弁224と接続している。 As shown in FIG. 8, the right flange 232 is connected to a pipe connected to a control valve 224 that controls the flow rate of the inert gas 217 and the combustion gas 218, and the inert gas 217 or the combustion gas 218 is connected to the quartz pipe 203. It is possible to fill the inside of. Further, the right flange 232 is connected to the low vacuum pressure gauge 219, and the left flange 231 is connected to the pressure control valve 222 and the control valve 224 via the filter 221.

また、制御弁224は、工程に応じ温度条件や燃焼時間に応じて不活性ガス217又は燃焼用ガス218を切り替えて石英管203内に流入することが可能である。
制御装置210は、圧力制御バルブ222や制御弁224と接続したドライポンプ223により、石英管203の内部の圧力を制御している。
Further, the control valve 224 can switch the inert gas 217 or the combustion gas 218 according to the temperature condition and the combustion time according to the process and flow into the quartz tube 203.
The control device 210 controls the pressure inside the quartz tube 203 by a dry pump 223 connected to the pressure control valve 222 and the control valve 224.

図8から図10に示すように、高周波誘導加熱装置200は、石英管203を通して様々な温度を作り上げることが可能であり、植物性原料である炭素源9から炭素だけでなくケイ素を含むシリカの抽出や上述した賦活工程でも使用できるように高周波コイル240及び電気炉250を備えている。 As shown in FIGS. 8 to 10, the high-frequency induction heating device 200 can create various temperatures through the quartz tube 203, and from the carbon source 9 which is a vegetable raw material, silica containing not only carbon but also silicon can be used. It is equipped with a high frequency coil 240 and an electric furnace 250 so that it can be used in the extraction and the activation process described above.

高周波コイル240は石英管203の周囲を取り囲むように形成され、コイル243が支持されるコイル支持具242が駆動装置1(214)に固定されている。その駆動装置1(214)は、レール236に沿って、X、−X方向へ移動を行う。駆動装置1(214)は、モータが使用されている。尚、モータの替わりにリニヤ駆動等であっても良い。 The high-frequency coil 240 is formed so as to surround the quartz tube 203, and a coil support 242 on which the coil 243 is supported is fixed to the drive device 1 (214). The drive device 1 (214) moves along the rail 236 in the X and −X directions. A motor is used in the drive device 1 (214). In addition, instead of the motor, a linear drive or the like may be used.

高周波コイル240は、X、−X方向への移動が可能である点が異なり、一度設置すれば炭素源9を収容する複数の収納箱205を順次炭化させることが可能であるため、一度に多くの炭素源9を炭化させることが可能である。主に、製造工程では後述する図1のS2の炭化工程で活用が可能である。
また、高周波コイル240は、コイル243の近傍にコイル243から発する電磁波の影響を少なくするため遮蔽板241を備えている。
The high-frequency coil 240 is different in that it can move in the X and −X directions, and once installed, it is possible to sequentially carbonize a plurality of storage boxes 205 accommodating the carbon source 9, so that many at once. It is possible to carbonize the carbon source 9 of. Mainly, in the manufacturing process, it can be utilized in the carbonization process of S2 in FIG. 1, which will be described later.
Further, the high frequency coil 240 is provided with a shielding plate 241 in the vicinity of the coil 243 in order to reduce the influence of electromagnetic waves emitted from the coil 243.

高周波誘導加熱装置200は、不活性ガス217を流し、20KHzの高周波磁場を高周波電源212から高周波コイル240に印加することにより、図6に示すように高周波誘導加熱により、300℃以上且つ1000℃以下で比較的大きな収率が得られた。不活性ガス217は、炭化時に直物性原料から発生するガスが石英管203内に留まらないように不活性ガス217を流して、発生したガスを収集する役割と酸化させないようにする役割とを有している。 The high frequency induction heating device 200 is 300 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower by high frequency induction heating as shown in FIG. 6 by flowing an inert gas 217 and applying a high frequency magnetic field of 20 KHz from the high frequency power supply 212 to the high frequency coil 240. A relatively large yield was obtained. The inert gas 217 has a role of flowing the inert gas 217 so that the gas generated from the direct material during carbonization does not stay in the quartz tube 203, and a role of collecting the generated gas and a role of preventing oxidation. is doing.

以上のような高周波誘導加熱装置200は、高周波コイル240と不活性ガス217を使用することにより熱分解が困難なリグニンであっても炭化時において導電性が付与されてきた場合に、自身も発熱するため速く分解が可能である。また、高周波誘導加熱装置200は、製造工程においてガス等の燃焼とは異なり、温度管理が簡単であると同時に、毒性のある物質等が発生しない点、また急速加熱(昇温速度10℃/分から100℃/分程度まで調整可能である)が可能である点、短時間で温度を上げて均一に炭化させることができる点等により、短時間で多量に量産化するには最適である。 The high-frequency induction heating device 200 as described above generates heat when lignin, which is difficult to thermally decompose by using the high-frequency coil 240 and the inert gas 217, is imparted with conductivity during carbonization. Therefore, it can be disassembled quickly. Further, unlike the combustion of gas or the like, the high-frequency induction heating device 200 is easy to control the temperature, does not generate toxic substances or the like, and is rapidly heated (from a heating rate of 10 ° C./min). It can be adjusted up to about 100 ° C./min), and it can be uniformly carbonized by raising the temperature in a short time, so it is ideal for mass production in a short time.

高周波電源212は、コイル243や電源を冷却するための水冷の冷却装置213が設けられている。また、石英管203内にて燃焼時に発生するタール成分等がドライポンプ223に影響を及ぼさないために、不織布、綿、紙等で形成したフィルタ221を設けている。 The high-frequency power supply 212 is provided with a coil 243 and a water-cooled cooling device 213 for cooling the power supply. Further, a filter 221 made of non-woven fabric, cotton, paper or the like is provided so that the tar component or the like generated at the time of combustion in the quartz tube 203 does not affect the dry pump 223.

また、図7に示す温度制御装置211は、図8に示すように熱電対235が各々の収納箱205に近接して設けられている。従って、これら温度制御装置211から得られた情報により制御装置210は、所望する温度により炭化させることが可能である。特に温度により収率が異なるために温度管理が重要である。高周波誘導加熱装置200は、温度を制御することにより植物性原料から炭化物19の抽出だけでなく、ケイ素を含むシリカ等を抽出することも可能である。 Further, in the temperature control device 211 shown in FIG. 7, a thermocouple 235 is provided close to each storage box 205 as shown in FIG. Therefore, the control device 210 can be carbonized at a desired temperature based on the information obtained from these temperature control devices 211. In particular, temperature control is important because the yield varies depending on the temperature. The high-frequency induction heating device 200 can not only extract carbide 19 but also silica containing silicon and the like from a vegetable raw material by controlling the temperature.

電気炉250は、石英管203の周囲を取り囲むように形成され、駆動装置2(216)に固定されている。その駆動装置2(216)は、レール236に沿って、X、−X方向へ移動を行う。駆動装置2(216)は、モータが使用されている。尚、モータの替わりにリニヤ駆動等であっても良い。 The electric furnace 250 is formed so as to surround the quartz tube 203, and is fixed to the drive device 2 (216). The drive device 2 (216) moves along the rail 236 in the X and −X directions. A motor is used in the drive device 2 (216). In addition, instead of the motor, a linear drive or the like may be used.

電気炉250は、ジュール熱を利用するような、備えられる発熱体からの熱により1000℃近くまで温度を上げることが可能であり、燃焼用ガス218を供給しながら石英管203内を清掃することが可能である。また、電気炉250は、炭化物19を賦活させる際に燃焼させることが可能である。
また、燃焼用ガス218は燃焼の支援用として用いられ、燃焼用ガス218は酸素等が考えられる。主に図22に示す賦活工程S3での工程で使用され、1000℃近くでの燃焼時に使用される。
The temperature of the electric furnace 250 can be raised to nearly 1000 ° C. by the heat from a heating element provided, such as using Joule heat, and the inside of the quartz tube 203 is cleaned while supplying combustion gas 218. Is possible. Further, the electric furnace 250 can be burned when activating the carbide 19.
Further, the combustion gas 218 is used for supporting combustion, and the combustion gas 218 may be oxygen or the like. It is mainly used in the step of activation step S3 shown in FIG. 22, and is used when burning at around 1000 ° C.

尚、電気炉250は、電磁誘導電流を利用する低周波誘導炉、渦電流を利用する高周波誘導炉、孤高の高熱を利用するアーク炉等でも良い。また、電気炉250は、燃焼用ガス218である酸素を供給し、燃焼することによりCO2として除去し、本来透明である石英管203に付いた炭化物を除去し清掃することが可能である。そうすることにより、高周波コイル240による、石英管203の内部の表面に付いた炭化した燃えカスを除き、磁場が透過しやすくすることが可能である。 The electric furnace 250 may be a low-frequency induction furnace using an electromagnetic induction current, a high-frequency induction furnace using an eddy current, an arc furnace using a solitary high heat, or the like. Further, the electric furnace 250 can supply oxygen, which is a combustion gas 218, and remove it as CO2 by burning it, and remove and clean the carbides attached to the originally transparent quartz tube 203. By doing so, it is possible to remove the carbonized combustion debris attached to the inner surface of the quartz tube 203 by the high-frequency coil 240 and make it easier for the magnetic field to pass through.

次に、図9から図11を参照し、石英管203及び収納箱205について説明する。図10及び図11に示すように、収納箱205は、炭素源9や炭化物19を収納するように上端が開放した箱状に炭素材料により形成されている。特に、高周波誘導加熱装置200は、上述したプラズマ装置10、100に比較して多くの量を炭化できるように収納箱205を複数個設けている。 Next, the quartz tube 203 and the storage box 205 will be described with reference to FIGS. 9 to 11. As shown in FIGS. 10 and 11, the storage box 205 is formed of a carbon material in a box shape having an open upper end so as to store the carbon source 9 and the carbide 19. In particular, the high-frequency induction heating device 200 is provided with a plurality of storage boxes 205 so that a larger amount can be carbonized than the above-mentioned plasma devices 10 and 100.

また、図11(B)、(C)に示すように、収納箱205は筐体257と同じカーボン製の蓋255が設けられている。蓋255は、炭化時に炭素源9の有機物から発生するガスや水蒸気による突沸等による炭素源9の飛散を防ぐためである。蓋255は、ガスや水蒸気等を逃がすためにガス抜き孔256が4隅に設けられている。 Further, as shown in FIGS. 11B and 11C, the storage box 205 is provided with the same carbon lid 255 as the housing 257. The lid 255 is for preventing scattering of the carbon source 9 due to bumping due to gas or steam generated from the organic matter of the carbon source 9 at the time of carbonization. The lid 255 is provided with degassing holes 256 at four corners in order to allow gas, water vapor, and the like to escape.

収納箱205は、蓋255の下方に、ステンレス製の網258を更に設けても良い。網258は、炭素源9の周囲を覆うように設けても良く、また炭素源9の上方だけ覆うよういにしても良い。網258は、飛散を抑え、更にガスが通過するとともに誘導加熱による熱を上方から伝えやすくする効果もある。 The storage box 205 may be further provided with a stainless steel net 258 below the lid 255. The net 258 may be provided so as to cover the periphery of the carbon source 9, or may be provided so as to cover only above the carbon source 9. The net 258 also has the effect of suppressing scattering, allowing gas to pass through, and facilitating heat transfer due to induction heating from above.

図11(A)に示すように、収納箱205は、近傍に複数設けることにより不活性ガス217が流れる方向から順番に加熱すると、加熱された不活性ガス217が隣の収納箱205に収められた炭素源9を温め、炭素源9が予め乾燥される。そのため、収納箱205の2個目以降は炭化時間が1個目よりも短くすることができる。また、炭素源9から発生するガスによって突沸するようなことはない。 As shown in FIG. 11A, when a plurality of storage boxes 205 are provided in the vicinity and heated in order from the direction in which the inert gas 217 flows, the heated inert gas 217 is stored in the adjacent storage box 205. The carbon source 9 is warmed, and the carbon source 9 is pre-dried. Therefore, the carbonization time of the second and subsequent storage boxes 205 can be shorter than that of the first storage box 205. Further, the gas generated from the carbon source 9 does not cause bumping.

表面に4隅に棒状の片が突出した上端片部208と、裏面に両端の上方に突出した片状の下端片部207を複数設けた載置台206に、収納箱205は固定される。収納箱205は、下方の上端片部208と同じ位置に、上端片部208の片が挿入することが可能な穴が設けられ、その穴に上端片部208が嵌合し、収納箱205は載置台206に固定される。 The storage box 205 is fixed to a mounting table 206 provided with an upper end piece 208 having rod-shaped pieces protruding from four corners on the front surface and a plurality of piece-shaped lower end pieces 207 protruding upward from both ends on the back surface. The storage box 205 is provided with a hole into which a piece of the upper end piece 208 can be inserted at the same position as the lower upper end piece 208, and the upper end piece 208 is fitted into the hole. It is fixed to the mounting table 206.

収納箱205を固定した載置台206は、土台202に設けられた溝である土台溝204に沿って下端片部207を嵌合させ土台202に載置される。土台溝204は、収納箱205をずらして設置できるように、幅方向にY1分ずらして複数本設けられている。また、収納箱205は、幅方向だけでなく、図8に示すようにX方向に所定間隔X1離間させて設けられている。 The mounting base 206 to which the storage box 205 is fixed is mounted on the base 202 by fitting the lower end piece 207 along the base groove 204 which is a groove provided in the base 202. A plurality of base grooves 204 are provided so as to be displaced by Y1 in the width direction so that the storage boxes 205 can be installed in a staggered manner. Further, the storage boxes 205 are provided not only in the width direction but also in the X direction with a predetermined interval X1 as shown in FIG.

図9及び図10に示すようにY1方向又はX方向に収納箱205を離間させることにより、加熱による炭化の際に、炭化する目標以外の収納箱205が影響を受けることを極力防ぐようにしている。また、土台202は、温度制御を可能にするため、土台溝204の近傍に熱電対が固定できる空間となる熱電対収納スペース209を確保している。 By separating the storage boxes 205 in the Y1 direction or the X direction as shown in FIGS. 9 and 10, the storage boxes 205 other than the target to be carbonized are prevented from being affected as much as possible during carbonization by heating. There is. Further, in order to enable temperature control, the base 202 secures a thermocouple storage space 209 which is a space in which the thermocouple can be fixed in the vicinity of the base groove 204.

図10に示すように、石英管203は、透明な石英で形成した外径が125mm程度の円形の筒状に設けている。また、載置台206は、石英管203の内部の中心より下方に収納箱205を設置できる幅に形成されている。 As shown in FIG. 10, the quartz tube 203 is provided in a circular tubular shape having an outer diameter of about 125 mm, which is made of transparent quartz. Further, the mounting table 206 is formed to have a width in which the storage box 205 can be installed below the center of the inside of the quartz tube 203.

高周波誘導加熱装置200は、炭素を得るように構成されているが、温度条件によりバイオマス材料からケイ素を含むシリカの抽出を行うことも可能であり、特に非結晶シリカを製造することも可能である。また、上述した炭化工程S2だけでなく賦活工程S3も電気炉250により可能である。そのため、同一の装置で様々な工程を温度管理しながら行うことが可能である。高周波誘導加熱装置200は、温度速度勾配や温度を高周波の出力を変えることにより自由に可変することが可能であるため、様々な原料に対応可能である。 Although the high-frequency induction heating device 200 is configured to obtain carbon, it is also possible to extract silica containing silicon from a biomass material depending on temperature conditions, and in particular, it is also possible to produce amorphous silica. .. Further, not only the carbonization step S2 described above but also the activation step S3 can be performed by the electric furnace 250. Therefore, it is possible to perform various processes while controlling the temperature with the same device. Since the high frequency induction heating device 200 can freely change the temperature velocity gradient and the temperature by changing the output of the high frequency, it can correspond to various raw materials.

以上の高周波誘導加熱装置200は、熱を与える部分である高周波コイル240又は電気炉250が移動し、収納箱205に収められる炭素源9に熱を与えるため、原料が移動するコンベア式と比較し、圧力制御が可能な空間内を容易に作り上げることができる。また、コンベア式は、コンベア等に必要な油分との化学反応が懸念され、不純物が混ざる要因ともなる。また、コンベア式と比較し、高周波誘導加熱装置200は、不活性ガスの混入等の装置が複雑になる等のコストが掛かる心配もない。高周波誘導加熱装置200は、石英管203の外部に設けられているため、外からの点検、整備作業も容易である。 In the above-mentioned high-frequency induction heating device 200, the high-frequency coil 240 or the electric furnace 250, which is a part for applying heat, moves to give heat to the carbon source 9 housed in the storage box 205. , It is possible to easily create a space where pressure control is possible. Further, in the conveyor type, there is a concern about a chemical reaction with the oil required for the conveyor or the like, which may cause impurities to be mixed. Further, as compared with the conveyor type, the high frequency induction heating device 200 does not have to be costly because the device such as the mixing of the inert gas becomes complicated. Since the high-frequency induction heating device 200 is provided outside the quartz tube 203, inspection and maintenance work from the outside is easy.

また、1つの装置で、後述する炭化工程S2又は賦活工程S3の工程に使用することも可能である。更に、高周波誘導加熱装置200は、温度条件を変えれば、他の物質も製造することも可能である。以上のように高周波誘導加熱装置200は、多機能な装置であるために生産効率だけでなく多用途にも応用が可能である。 It is also possible to use one device for the carbonization step S2 or the activation step S3, which will be described later. Further, the high frequency induction heating device 200 can also produce other substances by changing the temperature conditions. As described above, since the high frequency induction heating device 200 is a multifunctional device, it can be applied not only to production efficiency but also to various purposes.

尚、高周波誘導加熱装置200は、載置台206を一台にし、石英管203の長さも一台にしたコンパクトな高周波誘導加熱装置200であっても良い。これにより一台10分定で炭化工程S2は完了するので、台数を多くすることにより大量生産が可能である。 The high-frequency induction heating device 200 may be a compact high-frequency induction heating device 200 in which the mounting table 206 is one and the length of the quartz tube 203 is also one. As a result, the carbonization step S2 is completed in 10 minutes per unit, so mass production is possible by increasing the number of units.

(実施例5)
実施例5の高周波誘導加熱装置200Aについて図13を参照し説明する。図13は、実施例4の高周波誘導加熱装置200と同じ構成を示す箇所には同じ符号を付し、同じ構成の箇所は説明を省略する。
(Example 5)
The high frequency induction heating device 200A of Example 5 will be described with reference to FIG. In FIG. 13, the parts showing the same configuration as the high-frequency induction heating device 200 of the fourth embodiment are designated by the same reference numerals, and the parts having the same configuration will not be described.

高周波誘導加熱装置200Aは、3000℃以上の加熱が可能なように、水冷装置として水冷2重管263が採用されている。高周波誘導加熱装置200Aは、冷たい不導体水を給水管262aから供給し、高温になった不導体水を排水管262bにより回収して内部の温度上昇を抑えている。また不活性ガス17aは、カーボン製の収納るつぼ265に載置された炭素源9の上方に孔の空いた蓋267から排出される有機物の炭化の際に発生するガスを含んだ排気ガス217b等を回収する排出管が設けられている。 The high-frequency induction heating device 200A employs a water-cooled double pipe 263 as a water-cooling device so that it can heat at 3000 ° C. or higher. The high-frequency induction heating device 200A supplies cold non-conductive water from the water supply pipe 262a, collects the high-temperature non-conductive water by the drain pipe 262b, and suppresses the internal temperature rise. Further, the inert gas 17a is an exhaust gas 217b or the like containing a gas generated during carbonization of an organic substance discharged from a lid 267 having a hole above the carbon source 9 placed in a carbon storage pot 265. An exhaust pipe is provided to collect the gas.

(実施例6)
実施例6のマイクロ波誘導加熱装置200Bについて図14を参照し説明する。マイクロ波誘導加熱装置200Bは、300MHz〜300GHzの周波数の電磁波273を照射するマイクロ波発生装置272を設け、マイクロ波を遮蔽する筐体内に、セラミック収納箱274に炭素源9を収納する。マイクロ波誘導加熱装置200Bは、炭素源9に含まれる水分及び誘導体をマイクロ波によって振動させる誘導加熱により加熱する。
(Example 6)
The microwave induction heating device 200B of Example 6 will be described with reference to FIG. The microwave induction heating device 200B is provided with a microwave generator 272 that irradiates an electromagnetic wave 273 having a frequency of 300 MHz to 300 GHz, and stores the carbon source 9 in a ceramic storage box 274 in a housing that shields microwaves. The microwave induction heating device 200B heats the water and the derivative contained in the carbon source 9 by induction heating in which the water and the derivative are vibrated by the microwave.

特に、図15(A)〜(D)に示すように、マイクロ波誘導加熱装置200Bは、H2O等の水分26を含んだ炭素源9が炭化物19となる場合に、自己が発熱するために、熱効率が良く、水分を含んだ有機物は徐々に小さくなり炭化させる。また、直物性原料は、空気孔や水分を運ぶ基幹あるため、特に水を多く含んだ炭素源9は、マイクロ波誘導加熱装置200Bによる加熱・分解に最適である。 In particular, as shown in FIGS. 15A to 15D, the microwave induction heating device 200B generates heat when the carbon source 9 containing water 26 such as H2O becomes carbonized matter 19. It has good thermal efficiency, and organic substances containing water gradually become smaller and carbonize. Further, since the raw material having physical characteristics is a backbone that carries air holes and moisture, the carbon source 9 containing a large amount of water is particularly suitable for heating / decomposition by the microwave induction heating device 200B.

高周波誘導加熱装置200、200A、200Bによる効果は、自己又は誘導体や導体が発熱するため、熱効率が良く、昇温速度が速い点が挙げられる。また、高周波誘導加熱装置200、200A200Bは温度管理が容易である。また、絶縁物のケイ素又は二酸化ケイ素等の不純物を取り除くことにより、炭化物19やグラフェン113の表面に凹凸を形成することや、図15(D)に示すように細孔97を形成することが可能である。 The effect of the high-frequency induction heating devices 200, 200A, and 200B is that the heat efficiency is good and the heating rate is high because the self or the derivative or the conductor generates heat. Further, the temperature control of the high frequency induction heating device 200 and 200A200B is easy. Further, by removing impurities such as silicon or silicon dioxide of the insulator, it is possible to form irregularities on the surface of the carbide 19 and graphene 113, and to form pores 97 as shown in FIG. 15 (D). Is.

(実施例7)
<賦活装置>
図4は、上述したプラズマ装置10、100により炭素源9を炭化した炭化物19から酸化ケイ素(ケイ素)等の不純物を除去する賦活装置40の例である。
加熱炉41は、炉42を2000℃近くまで加熱することが可能である。大型るつぼ50には、蓋51が付いており、壺52の内部に小型るつぼ60と活性炭53が入っている。小型るつぼ60は、壺62中に炭化物19の上方に水酸化カリウム(KOH)18が混入させ、蓋61が設けてある。小型るつぼ60及び大型るつぼ50は、安定したファインセラミック材料等が考えられ、酸化アルミニュウムAl2O3等が使用される。
(Example 7)
<Activator>
FIG. 4 is an example of an activator 40 that removes impurities such as silicon oxide from the carbide 19 in which the carbon source 9 is carbonized by the above-mentioned plasma devices 10 and 100.
The heating furnace 41 can heat the furnace 42 to nearly 2000 ° C. The large crucible 50 has a lid 51, and a small crucible 60 and activated carbon 53 are contained inside the jar 52. The small crucible 60 is provided with a lid 61 in which potassium hydroxide (KOH) 18 is mixed above the carbide 19 in the jar 62. For the small crucible 60 and the large crucible 50, a stable fine ceramic material or the like can be considered, and aluminum oxide Al2O3 or the like is used.

(実施例8)
実施例1と同じ構成や同じ構成については同様の符号を付して説明を省略する。図5に実施例1で説明したとおり前処理工程S1にて植物性原料から生成した炭素源9及び酸化抑制物質70を釜83に入れる。ここで、炭素源9は釜83の容量の1/10〜2/3程度の容量を入れるのが好ましい。前処理工程S1は、造粒剤を使用せず、ミル等で粉砕するだけでも良い。
(Example 8)
The same configuration and the same configuration as in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. As described in Example 1 in FIG. 5, the carbon source 9 and the oxidation inhibitor 70 produced from the vegetable raw material in the pretreatment step S1 are placed in the kettle 83. Here, it is preferable that the carbon source 9 has a capacity of about 1/10 to 2/3 of the capacity of the kettle 83. In the pretreatment step S1, the granulator may not be used and only pulverization may be performed with a mill or the like.

ここで、酸化抑制物質70は、燃焼時に酸化を防ぐため酸素濃度を抑えながら燃焼させる物質であればても良く、ハロゲン化物(二酸化炭素、窒素、ハロン2402、ハロン1121、ハロン1301)のガスや液体を混入させ燃焼させても良い。
その後、燃焼炉80の炉81内の雰囲気を800℃以上にし、炭素源9を20気圧及び400℃以上及び900℃以下の条件で3時間燃焼させる。
Here, the oxidation inhibitor 70 may be a substance that is burned while suppressing the oxygen concentration in order to prevent oxidation during combustion, and may be a gas of a halide (carbon dioxide, nitrogen, halon 2402, halon 1121, halon 1301) or the like. A liquid may be mixed and burned.
After that, the atmosphere in the furnace 81 of the combustion furnace 80 is set to 800 ° C. or higher, and the carbon source 9 is burned at 20 atm, 400 ° C. or higher, and 900 ° C. or lower for 3 hours.

(実施例9)
<プロセスフロー1>
図1を参照し、上述した実施例2を中心にグラフェンを製造する方法について製造工程を説明する。図1は、実施形態の製造工程を示すプロセスフローを示す図である。
先ず、前処理工程S1は、上述のように植物性原料を乾燥した後、植物性原料を粉砕し、その粉砕した植物性原料とPVA等の造粒剤を10対1の割合に、水を混ぜ合わせて植物性原料を適度な大きさにして練り合わせ、ホットプレート等の乾燥装置の上で100℃近くに加熱し水分を蒸発させて炭素源9を生成する。ここで、粉砕方法は、ミル、ミキサー、グラインダー等が挙げられる。特に、造粒剤は、誘導加熱の際に、炭素源9の蒸気による突沸を防ぐことができる。
(Example 9)
<Process flow 1>
With reference to FIG. 1, a manufacturing process will be described for a method of manufacturing graphene, focusing on the above-mentioned Example 2. FIG. 1 is a diagram showing a process flow showing a manufacturing process of the embodiment.
First, in the pretreatment step S1, after drying the vegetable raw material as described above, the vegetable raw material is crushed, and the crushed vegetable raw material and a granulating agent such as PVA are mixed with water at a ratio of 10: 1. The vegetable raw materials are mixed and kneaded to an appropriate size, and heated to about 100 ° C. on a drying device such as a hot plate to evaporate the water content to generate a carbon source 9. Here, examples of the crushing method include a mill, a mixer, and a grinder. In particular, the granulating agent can prevent bumping due to the steam of the carbon source 9 during induction heating.

次に、炭化工程S2を説明する。前処理工程S1で炭素源9を0.8g程度、るつぼ5に入れて金属の網等で覆う。上述したプラズマ装置10、100、100Aの所定の加熱する位置にるつぼ5を配置する。チャンバー1内の圧を真空ポンプ30により80Paまで減圧を行い、不活性ガス6をチャンバー1内に8から10ml/分の流量により注入し、チャンバー1内は、1300から1500Paの圧力に保たれている。尚、炭化工程S2は、実施例1及び実施例3を使用しても同様のグラフェンが製造可能である。 Next, the carbonization step S2 will be described. In the pretreatment step S1, about 0.8 g of the carbon source 9 is put into the crucible 5 and covered with a metal net or the like. The crucible 5 is arranged at a predetermined heating position of the above-mentioned plasma devices 10, 100, 100A. The pressure in the chamber 1 is reduced to 80 Pa by the vacuum pump 30, the inert gas 6 is injected into the chamber 1 at a flow rate of 8 to 10 ml / min, and the pressure in the chamber 1 is maintained at 1300 to 1500 Pa. There is. In the carbonization step S2, the same graphene can be produced by using Examples 1 and 3.

出願人は、図6に示すように、熱プラズマにより200℃から1100℃の温度の間を100℃刻みにより炭化工程S2を行い、炭素源9を炭化する際の温度と収率を求めた。0.8gの炭素源9から得られた最終生成物であるグラフェン113の重量を割り得られた値を図6に示している。 As shown in FIG. 6, the applicant performed the carbonization step S2 in 100 ° C. increments between the temperatures of 200 ° C. and 1100 ° C. by thermal plasma, and determined the temperature and yield when carbonizing the carbon source 9. The value obtained by dividing the weight of graphene 113, which is the final product obtained from 0.8 g of carbon source 9, is shown in FIG.

500℃から800℃にて36%と最も大きな収率が測定され、300℃以上且つ1000℃以下で比較的大きな収率が得られた。本測定では、稲わら、ぬか、ヤシ殻、もみ殻及びピーナッツ殻等を行ったが、同様の結果が得られた。炭化工程S2において、炭素源9は、不活性ガス6を流入しながらアーク放電による熱プラズマにより300℃から1000℃の温度帯の加熱により、10〜30分程度で炭化される。 The highest yield of 36% was measured at 500 ° C. to 800 ° C., and a relatively large yield was obtained at 300 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. In this measurement, rice straw, bran, coconut husks, rice husks, peanut husks, etc. were used, and similar results were obtained. In the carbonization step S2, the carbon source 9 is carbonized in about 10 to 30 minutes by heating in the temperature range of 300 ° C. to 1000 ° C. by thermal plasma by arc discharge while flowing in the inert gas 6.

次に、賦活工程S3を説明する。上記で得られた炭化物19を1に対し、水酸化カリウム(KOH)18を5の比率の重量で混合し、図4に示す小型るつぼ60の壺62中に入れて蓋61をする。また小型るつぼ60は、大型るつぼ50の中に収容し、周りに活性炭53を埋設する。小型るつぼ60内への酸素の侵入を防ぐために活性炭53が埋設されている。加熱炉41は、炉42を950℃近くまでの温度にし、2〜3時間程度焼成を行った。 Next, the activation step S3 will be described. The carbide 19 obtained above is mixed with potassium hydroxide (KOH) 18 at a weight of 5 to 1 and placed in the jar 62 of the small crucible 60 shown in FIG. 4 to cover the lid 61. The small crucible 60 is housed in the large crucible 50, and activated carbon 53 is embedded around the crucible 60. Activated carbon 53 is buried in the small crucible 60 to prevent oxygen from entering the crucible 60. In the heating furnace 41, the furnace 42 was heated to a temperature close to 950 ° C. and fired for about 2 to 3 hours.

ここで水酸化カリウム18は、ケイ素の除去を促進させるため、最終生成物であるグラフェン113の収率向上を挙げる観点から使用される。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、酸化ナトリウム、酸化カリウム等のアルカリ金属酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属酸化物、硫化ナトリウム、硫化カリウムなどのアルカリ金属硫化物、硫化マグネシウム、硫化カルシウム等のアルカリ土類金属硫化物などが挙げられる。その他に、炭化しきれなかったリグニンは酸により塩酸、硫酸、PTSA、及び塩化アルミニュウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上の酸により除去することも考えられる。 Here, potassium hydroxide 18 is used from the viewpoint of improving the yield of graphene 113, which is the final product, in order to promote the removal of silicon. Examples of the base include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and lithium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, alkali metal oxides such as sodium oxide and potassium oxide, and magnesium oxide. , Alkaline earth metal oxides such as calcium oxide, alkali metal sulfides such as sodium sulfide and potassium sulfide, and alkaline earth metal sulfides such as magnesium sulfide and calcium sulfide. In addition, the lignin that has not been completely carbonized may be removed by one or more acids selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, PTSA, and aluminum chloride with an acid.

水酸化カリウムと反応させた炭化物19のうち、ケイ酸は水酸化カリウム18と反応し、ケイ酸カリウムとなり、水溶性である残った水酸化カリウム(KOH)18(図4)やケイ酸カリウムを水に溶かし、この混合液を濾紙セットし、真空や減圧した濾過器に通すことにより酸化ケイ素(ケイ素)を除去する。そして、乾燥させた賦活工程S3では、最初の植物性原料を造粒したときと比較して約1/8〜1/10の重量の最終生成物となるグラフェン113の生成が可能であった。 Of the charcoal 19 reacted with potassium hydroxide, silicate reacts with potassium hydroxide 18 to become potassium silicate, and the remaining water-soluble potassium hydroxide (KOH) 18 (Fig. 4) and potassium silicate are used. The silicon oxide (silicon) is removed by dissolving it in water, setting the mixed solution on a filter paper, and passing it through a vacuum or depressurized filter. Then, in the dried activation step S3, it was possible to produce graphene 113, which is a final product having a weight of about 1/8 to 1/10 as compared with the case where the first vegetable raw material was granulated.

(実施例10)
<プロセスフロー2>
図1を参照し、実施例5の高周波誘導加熱装置200、200A、200Bを使用してグラフェンを製造する方法について製造工程を説明する。尚、上述した実施例4のプロセスフロー1内、前処理工程S1は、同じであるため省略する。
(Example 10)
<Process flow 2>
With reference to FIG. 1, a manufacturing process will be described for a method of manufacturing graphene using the high-frequency induction heating devices 200, 200A, and 200B of Example 5. Since the pretreatment step S1 in the process flow 1 of the above-mentioned Example 4 is the same, it is omitted.

本実施例の図7から図11に示す高周波誘導加熱装置200を使用した場合の炭化工程S2を説明する。前処理工程S1で炭素源9を収納箱205内に敷き詰め、ステンレス等の金属の網等で覆う。上述した高周波誘導加熱装置200の所定の加熱する位置に複数の収納箱205をずらして配置する。石英管203内の圧をドライポンプ223により80Paまで減圧を行い、不活性ガス217を石英管203内に8から10ml/分の流量により注入し、石英管203内は、1300から1500Paの圧力に保たれている。 The carbonization step S2 when the high frequency induction heating device 200 shown in FIGS. 7 to 11 of this embodiment is used will be described. In the pretreatment step S1, the carbon source 9 is spread in the storage box 205 and covered with a metal net such as stainless steel. A plurality of storage boxes 205 are staggered and arranged at predetermined heating positions of the high-frequency induction heating device 200 described above. The pressure in the quartz tube 203 is reduced to 80 Pa by the dry pump 223, the inert gas 217 is injected into the quartz tube 203 at a flow rate of 8 to 10 ml / min, and the pressure in the quartz tube 203 is 1300 to 1500 Pa. It is kept.

出願人は、図6に示すように、加熱により200℃から1100℃の温度の間を100℃刻みにより炭化工程S2を行い、炭素源9を炭化する際の温度と収率を求めた。0.8gの炭素源9から得られた炭化物19の重量を割り得られた値を図6に示している。500℃から800℃にて36%と最も大きな収率が測定され、300℃以上且つ1000℃以下で比較的大きな収率が得られた。 As shown in FIG. 6, the applicant performed the carbonization step S2 in 100 ° C. increments between the temperatures of 200 ° C. and 1100 ° C. by heating, and determined the temperature and yield when carbonizing the carbon source 9. The value obtained by dividing the weight of the carbide 19 obtained from 0.8 g of the carbon source 9 is shown in FIG. The highest yield of 36% was measured at 500 ° C. to 800 ° C., and a relatively large yield was obtained at 300 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower.

本測定では、稲わら、ぬか、ヤシ殻、もみ殻及びピーナッツ殻等を行ったが、同様の結果が得られた。炭化工程S2において、炭素源9は、不活性ガス217を流入しながら高周波誘導加熱により、300℃から1000℃の温度帯で、10〜30分程度で炭化される。 In this measurement, rice straw, bran, coconut husks, rice husks, peanut husks, etc. were used, and similar results were obtained. In the carbonization step S2, the carbon source 9 is carbonized in a temperature range of 300 ° C. to 1000 ° C. in about 10 to 30 minutes by high-frequency induction heating while flowing in the inert gas 217.

次に、賦活工程S3を説明する。上記で得られた炭化物19を1に対し、水酸化カリウム(KOH)18を5の比率の重量で混合し、図4に示す小型るつぼ60の壺62中に入れて蓋61をする。また小型るつぼ60は、図11に示す収納箱205の中に収容し、周りに活性炭53を埋設する。小型るつぼ60内への酸素の侵入を防ぐために活性炭53が埋設されている。電気炉250は、石英管203内を950℃近くまで高温にし、2〜3時間程度焼成を行った。 Next, the activation step S3 will be described. The carbide 19 obtained above is mixed with potassium hydroxide (KOH) 18 at a weight of 5 to 1 and placed in the jar 62 of the small crucible 60 shown in FIG. 4 to cover the lid 61. Further, the small crucible 60 is housed in the storage box 205 shown in FIG. 11, and activated carbon 53 is embedded around the crucible 60. Activated carbon 53 is buried in the small crucible 60 to prevent oxygen from entering the crucible 60. In the electric furnace 250, the inside of the quartz tube 203 was heated to a high temperature of about 950 ° C. and fired for about 2 to 3 hours.

ここで水酸化カリウム18は、ケイ素の除去を促進させるため、グラフェン113の収率向上を挙げる観点から使用される。塩基としては、水酸化ナトリウム、水酸化リチウムなどのアルカリ金属水酸化物、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム等のアルカリ土類金属水酸化物、酸化ナトリウム、酸化カリウム等のアルカリ金属酸化物、酸化マグネシウム、酸化カルシウムなどのアルカリ土類金属酸化物、硫化ナトリウム、硫化カリウムなどのアルカリ金属硫化物、硫化マグネシウム、硫化カルシウム等のアルカリ土類金属硫化物などが挙げられる。その他に、炭化しきれなかったリグニンは酸により塩酸、硫酸、PTSA、及び塩化アルミニュウムからなる群から選ばれる1種又は2種以上の酸により除去することも考えられる。 Here, potassium hydroxide 18 is used from the viewpoint of improving the yield of graphene 113 in order to promote the removal of silicon. Examples of the base include alkali metal hydroxides such as sodium hydroxide and lithium hydroxide, alkaline earth metal hydroxides such as magnesium hydroxide and calcium hydroxide, alkali metal oxides such as sodium oxide and potassium oxide, and magnesium oxide. , Alkaline earth metal oxides such as calcium oxide, alkali metal sulfides such as sodium sulfide and potassium sulfide, and alkaline earth metal sulfides such as magnesium sulfide and calcium sulfide. In addition, the lignin that has not been completely carbonized may be removed by one or more acids selected from the group consisting of hydrochloric acid, sulfuric acid, PTSA, and aluminum chloride with an acid.

水酸化カリウムと反応させた炭化物19のうち、ケイ酸は水酸化カリウム18と反応し、ケイ酸カリウムとなり、水溶性である残った水酸化カリウム(KOH)18(図4)やケイ酸カリウムを水に溶かし、この混合液を濾紙セットし、真空や減圧した濾過器に通すことにより酸化ケイ素(ケイ素)を除去する。そして、乾燥させた賦活工程S3では、最初の植物性原料を造粒したときと比較して約1/8〜1/10の重量の最終生成物となるグラフェン113の生成が可能であった。 Of the charcoal 19 reacted with potassium hydroxide, silicate reacts with potassium hydroxide 18 to become potassium silicate, and the remaining water-soluble potassium hydroxide (KOH) 18 (Fig. 4) and potassium silicate are used. The silicon oxide (silicon) is removed by dissolving it in water, setting the mixed solution on a filter paper, and passing it through a vacuum or depressurized filter. Then, in the dried activation step S3, it was possible to produce graphene 113, which is a final product having a weight of about 1/8 to 1/10 as compared with the case where the first vegetable raw material was granulated.

(実施例11)
上述した実施形態の前処理工程(S1)について、更に以下に示す処理を行うことにより、ケイ素の除去の作業工程を削減しやすくなり、炭素の純度の高い最終生成物であるグラフェン113を製造することができる。ケイ素を予め除去することにより、ケイ素の燃焼により炉やチャンバー内を汚すことが少なくなる。
(Example 11)
By further performing the following treatments in the pretreatment step (S1) of the above-described embodiment, it becomes easy to reduce the work steps of removing silicon, and graphene 113, which is a final product having high carbon purity, is produced. be able to. By removing silicon in advance, it is less likely that the inside of the furnace or chamber will be polluted by the combustion of silicon.

前処理工程(S1)として、植物性原料である炭素原9を粉砕するか若しくは粉砕する前に無機酸を使用し、炭素原9のケイ素を減らすか若しくは除去をすることが可能である。 このような前処理工程(S1)を行うことにより賦活工程(S3)を省くことが可能であり、特に実施例7のように黒鉛化度を上げるための3000℃前後の炭化工程(S2)を行うことにより炭素が98%以上であって不純物に金属の含まない高純度の結晶性の高いグラフェン113の製造可能である。 As a pretreatment step (S1), it is possible to pulverize the carbon source 9 which is a vegetable raw material, or use an inorganic acid before pulverizing to reduce or remove the silicon of the carbon source 9. By performing such a pretreatment step (S1), it is possible to omit the activation step (S3), and in particular, a carbonization step (S2) at around 3000 ° C. for increasing the degree of graphitization as in Example 7 is performed. By doing so, it is possible to produce graphene 113 having high purity and high crystallinity having 98% or more carbon and no metal as an impurity.

無機酸には、塩酸、硝酸、リン酸、硫酸、ホウ酸及びフッ化水素酸があり、これらのうち二酸化ケイ素(SiO2)とフッ化水素酸(6HF)による反応により、水(H2O)と四フッ化ケイ素(SiF4)を生成し、ケイ素を除くことが可能である。 Inorganic acids include hydrochloric acid, nitrate, phosphoric acid, sulfuric acid, boric acid and hydrofluoric acid, of which water (H2O) and tetrafluoride are reacted by reaction with silicon dioxide (SiO2) and hydrofluoric acid (6HF). It is possible to produce silicon fluoride (SiF4) and remove silicon.

(実施例12)
上述した炭化装置(10、100、100A、200、200A、200B)を使用し、1000℃以上に温度条件を変化させることにより、良質のグラフェン114を作成することが可能である。また、Aの300℃から900℃付近までは低温領域71にて、前処理工程(S1)を行わず、ケイ素(Si)を多く含む炭化物19を製造した後(炭化工程S2)、アルゴンガス等の不活性ガス6、217の雰囲気においてBの1700℃から2500℃付近の温度で加熱すると炭化ケイ素(SiC)が形成される。
(Example 12)
By using the above-mentioned carbonization apparatus (10, 100, 100A, 200, 200A, 200B) and changing the temperature condition to 1000 ° C. or higher, it is possible to produce high-quality graphene 114. Further, from 300 ° C. to around 900 ° C. of A, the pretreatment step (S1) is not performed in the low temperature region 71, and after the carbide 19 containing a large amount of silicon (Si) is produced (carbide step S2), argon gas or the like is used. Silicon carbide (SiC) is formed when B is heated at a temperature of about 1700 ° C. to 2500 ° C. in the atmosphere of the inert gases 6 and 217.

(実施例13)
他の実施形態のグラフェンPの製造方法を、図1及び図38を参照し説明する。この製造方法は、上述した製造装置(10、100、200)を使用し、温度条件を変えることにより黒鉛化度が向上しているグラフェンPの製造も可能である。特に、実施例5の高周波誘導加熱装置200Aは3000℃以上の高温に炭化できる装置であるため、実施例5を例に説明する。
(Example 13)
A method for producing graphene P of another embodiment will be described with reference to FIGS. 1 and 38. In this production method, graphene P having an improved degree of graphitization can also be produced by using the production apparatus (10, 100, 200) described above and changing the temperature conditions. In particular, since the high-frequency induction heating device 200A of Example 5 is a device capable of carbonizing at a high temperature of 3000 ° C. or higher, Example 5 will be described as an example.

グラフェンPは、製造する方法のルートが2つあり、先ず図1を参照し、ルート1について説明する。ルート1は、上述した前処理工程S1を行い、上述の温度71の300℃から900℃の温度帯Aにより炭化工程S2を行う。次に、上述した賦活工程S3を行い、グラフェン113を作成する。次に、グラフェン113を温度74の900℃から1300℃の温度帯Dにより二回目の炭化工程S4を行い、グラフェン114を作成する。 Graphene P has two routes for manufacturing, and the route 1 will be described first with reference to FIG. Route 1 performs the pretreatment step S1 described above, and carbonizes the carbonization step S2 in the temperature range A of 300 ° C. to 900 ° C. of the temperature 71 described above. Next, the activation step S3 described above is performed to prepare graphene 113. Next, the graphene 113 is subjected to the second carbonization step S4 in the temperature range D of 900 ° C. to 1300 ° C. of the temperature 74 to prepare graphene 114.

次に、グラフェン114を上述したHF処理(S5)を行い、温度73の2500℃から3200℃の温度帯Cにより三回目の炭化工程S6を行うことにより、黒鉛化度が上昇し、鉱物と比較して金属性の不純物が少ない純度の高いグラフェンPが生成される。 Next, the graphene 114 is subjected to the above-mentioned HF treatment (S5), and the third carbonization step S6 is carried out in the temperature range C of 2500 ° C. to 3200 ° C. of the temperature 73, whereby the degree of graphitization is increased and compared with the mineral. As a result, highly pure graphene P with few metallic impurities is produced.

また、この工程だけでなく、ルート2の工程により純度の高いグラフェンPの製造が可能である。ルート2は、グラフェン1113を生成した後、HF処理(S5)を行い、温度73の2500℃から3200℃の温度帯Cにより三回目の炭化工程S6を行うことにより、黒鉛化度が上昇し、鉱物と比較して金属性の不純物が少ない純度の高いグラフェンPが生成される。 Further, not only this step but also the step of Route 2 enables the production of graphene P having high purity. In Route 2, after producing graphene 1113, HF treatment (S5) is performed, and the third carbonization step S6 is performed in the temperature range C of 2500 ° C. to 3200 ° C. of the temperature 73, whereby the degree of graphitization is increased. High-purity graphene P with less metallic impurities than minerals is produced.

更に、Cの2500℃から3500℃付近までは高温73は、黒鉛化を行う場合の温度管理であり、黒鉛化度が優れ、更に電気伝導度が優れたグラフェンPが形成される。特に、2800℃から3000℃付近が最も良い。 Further, the high temperature 73 of C from 2500 ° C. to around 3500 ° C. is temperature control in the case of graphitization, and graphene P having excellent graphitization degree and further excellent electrical conductivity is formed. In particular, the temperature around 2800 ° C to 3000 ° C is the best.

尚、図38に示すように、窒素やアルゴン等の不活性ガスを充填した雰囲気において、温度74に示す温度帯Dの900℃から1450℃以下の温度帯では、二酸化ケイ素が溶融しないが、酸処理やアルカリ処理により炭素の純度を高めるためにも良い温度帯である。また、温度帯B又は温度帯Cは、1650℃以上で二酸化ケイ素は溶融するため、二酸化ケイ素を除くことにより比表面積の数値を上げることができる温度帯である。 As shown in FIG. 38, in an atmosphere filled with an inert gas such as nitrogen or argon, silicon dioxide does not melt in the temperature range D of 900 ° C. to 1450 ° C. or lower shown in the temperature 74, but the acid. It is a good temperature range for increasing the purity of carbon by treatment or alkali treatment. Further, the temperature zone B or the temperature zone C is a temperature zone in which the numerical value of the specific surface area can be increased by removing the silicon dioxide because the silicon dioxide melts at 1650 ° C. or higher.

(グラフェン2)
図39から図50に示すように、本実施形態により生成された黒鉛化度が向上したグラフェンPについて説明する。図39は、本発明の製造装置で得られたグラフェン114のラマンスペクトルである。図40は、本発明の製造装置で得られたグラフェンPのラマンスペクトルである。
(Graphene 2)
As shown in FIGS. 39 to 50, graphene P having an improved degree of graphitization produced by the present embodiment will be described. FIG. 39 is a Raman spectrum of graphene 114 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 40 is a Raman spectrum of graphene P obtained by the manufacturing apparatus of the present invention.

図41は、本発明の製造装置で得られたグラフェン114の15,000倍の電子顕微鏡写真である。図42は、本発明の製造装置で得られたグラフェン114の図41に示す走査透過電子顕微鏡で撮影し、透過した15,000倍の画像である。
図43は、本発明の製造装置で得られたグラフェン114の200,000倍の電子顕微鏡写真である。図44は、本発明の製造装置で得られたグラフェン114の図43に示す走査透過電子顕微鏡で撮影し、透過した200,000倍の画像である。
FIG. 41 is an electron micrograph of graphene 114 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention at a magnification of 15,000. FIG. 42 is an image of graphene 114 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention taken with a scanning transmission electron microscope shown in FIG. 41 and transmitted at a magnification of 15,000.
FIG. 43 is an electron micrograph of graphene 114 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention at a magnification of 200,000. FIG. 44 is an image of graphene 114 obtained by the manufacturing apparatus of the present invention taken by a scanning transmission electron microscope shown in FIG. 43 and transmitted at a magnification of 200,000.

図45は、本発明の製造装置で得られたグラフェンPの1,000倍の電子顕微鏡写真である。図46は、本発明の製造装置で得られたグラフェンPの5,000倍の電子顕微鏡写真である。図47は、本発明の製造装置で得られたグラフェンPの10,000倍の電子顕微鏡写真である。図48は、本発明の製造装置で得られたグラフェンPの100,000倍の電子顕微鏡写真である。図49は、本発明の製造装置で得られたグラフェンPの40,000倍の電子顕微鏡写真である。図50は、本発明の製造装置で得られたグラフェンPの図49に示す走査透過電子顕微鏡で撮影し、透過した40,000倍の画像である。 FIG. 45 is an electron micrograph of graphene P obtained by the manufacturing apparatus of the present invention at a magnification of 1,000 times. FIG. 46 is an electron micrograph of graphene P obtained by the manufacturing apparatus of the present invention at a magnification of 5,000. FIG. 47 is an electron micrograph of graphene P obtained by the manufacturing apparatus of the present invention at a magnification of 10,000 times. FIG. 48 is an electron micrograph of graphene P obtained by the manufacturing apparatus of the present invention at a magnification of 100,000. FIG. 49 is an electron micrograph of graphene P obtained by the manufacturing apparatus of the present invention at a magnification of 40,000. FIG. 50 is a 40,000-fold image of graphene P obtained by the manufacturing apparatus of the present invention taken by a scanning transmission electron microscope shown in FIG. 49 and transmitted.

グラフェンPは、図45から図50に示すように、細孔97よりも1000倍から10000倍の大きな2μmから10μmの径の孔96も設けられている。このように、大きな孔だけではなく、細孔径が0.8から2nmの細孔97もあり多孔性の性質を備えている。図16及び図17に示すように、これらの縦方向や横方向に伸びている大小からなる多孔は、植物性原料の成長過程で形成された多孔があり、細胞壁の近傍にあるケイ素91の除去や有機物の炭化の際に形成される多孔もある。図42及び図44は、ケイ素成分を含む15nmから50nm前後の球状の二酸化ケイ素91が、微小の凹凸となって形成されている。 As shown in FIGS. 45 to 50, graphene P is also provided with holes 96 having a diameter of 2 μm to 10 μm, which are 1000 to 10000 times larger than the pores 97. As described above, not only the large pores but also the pores 97 having a pore diameter of 0.8 to 2 nm are provided and have a porous property. As shown in FIGS. 16 and 17, these large and small porosities extending in the vertical and horizontal directions include porosities formed during the growth process of the vegetable raw material, and removal of silicon 91 in the vicinity of the cell wall. There are also porosities formed during carbonization of organic matter. In FIGS. 42 and 44, spherical silicon dioxide 91 having a silicon component of about 15 nm to 50 nm is formed as minute irregularities.

グラフェンPの元素数濃度は、不純物に金属成分は少なくAlが僅かばかり含み0.12wt%となっており、その他酸素(O)が0.9wt%〜1.24wt%と、炭素が98.6wt%となっており、炭素が約98%の純度となっている。このように金属成分が1wt%未満であるために、炭素の純度が高いものとなっている。 The element number concentration of graphene P is 0.12 wt% with a small amount of metal components in impurities and a small amount of Al, and other oxygen (O) is 0.9 wt% to 1.24 wt%, and carbon is 98.6 wt%. %, And carbon has a purity of about 98%. Since the metal component is less than 1 wt% as described above, the purity of carbon is high.

図40は、レーザーラマン分光光度計を用いて測定されたグラフェンPのラマンスペクトル法による波長のピークを示しており、結晶性が高いことを示している。ラマンスペクトル法による波長のピークとなるGバンド(1590cm−1)のピーク値IG及びDバンド(1350cm−1)のピーク値IDである。 FIG. 40 shows the peak of the wavelength of graphene P measured by the Raman spectroscopy method measured using a laser Raman spectrophotometer, and shows that the crystallinity is high. The peak value ID of the peak value IG and D bands G band of the peak wavelength due to Raman spectroscopy (1590cm -1) (1350cm -1) .

Figure 2021118290
そして、表5及び図40に示すようにIGをID割った値は、約8.67となり、グラフェンPにおいては非常に高い値を示し、結晶性が高いことを示している
Figure 2021118290
Then, as shown in Table 5 and FIG. 40, the value obtained by dividing the IG by ID is about 8.67, which is a very high value in graphene P, indicating that the crystallinity is high.

図39は、レーザーラマン分光光度計を用いて測定されたグラフェン114のラマンスペクトル法による波長のピークを示している。グラフェン114は、図39及び表5に示すようにIGをID割った値が0.91であり、炭素(C)が79.82wt%、ケイ素(Si)が、15.5wt%、カリウム(K)が2.13wt%と構成されている。これにより、優れた炭素材料が形成される。 FIG. 39 shows the wavelength peak of graphene 114 measured by the Raman spectroscopy method measured using a laser Raman spectrophotometer. As shown in FIG. 39 and Table 5, graphene 114 has an IG divided by ID of 0.91, carbon (C) of 79.82 wt%, silicon (Si) of 15.5 wt%, and potassium (K). ) Is composed of 2.13 wt%. This forms an excellent carbon material.

また、水蒸気吸着測定法により測定され、BET式による比表面積は、グラフェン114が、1780m/gを示している。また、グラフェンPの電量滴定法により測定した含有水分量は、0.01%であり、1%未満が最適である。 Further, the specific surface area measured by the water vapor adsorption measurement method and the BET method is 1780 m 2 / g for graphene 114. The water content of graphene P measured by the coulometric titration method is 0.01%, preferably less than 1%.

また、上述した測定方法により測定された粉体抵抗値は、グラフェン114が3.8×10−3Ω・cmとなり、ケイ素を除くことによりグラフェンPが、1.6×10−3Ω・cmとなり導電性が向上する。 The powder resistance value measured by the above-mentioned measuring method is 3.8 × 10 -3 Ω · cm for graphene 114, and 1.6 × 10 -3 Ω · cm for graphene P by removing silicon. And the conductivity is improved.

(炭化温度と時間の関係)
上述したグラフェン製造装置(10、100、100A、200、200A、200B)を使用し、図1に示す炭化工程(S2)際の時間との関係を表5及び図38に示す。図38は、炭化する際の加熱温度と時間の関係を示した図である。

Figure 2021118290
(Relationship between carbonization temperature and time)
Table 5 and FIG. 38 show the relationship with the time during the carbonization step (S2) shown in FIG. 1 using the graphene production apparatus (10, 100, 100A, 200, 200A, 200B) described above. FIG. 38 is a diagram showing the relationship between the heating temperature and time during carbonization.
Figure 2021118290

高周波誘導加熱装置200により500℃の温度で炭素源9を炭化する際を例にして説明する。表5に示す加熱表面積Sは収納箱205の蓋255を含めた内側の表面積(cm2)を示している。そして、加熱体積V(cm3)は、収納箱205に収められる炭素源9の体積を示している。そして、炭素源9の1cm3当たりの加熱する面積を表しており、加熱面積Hの値が大きければ、加熱される面積は大きくなり、熱量が多くなると考えられる。 The case where the carbon source 9 is carbonized at a temperature of 500 ° C. by the high frequency induction heating device 200 will be described as an example. The heated surface area S shown in Table 5 indicates the inner surface area (cm2) including the lid 255 of the storage box 205. The heating volume V (cm3) indicates the volume of the carbon source 9 stored in the storage box 205. It represents the area to be heated per 1 cm3 of the carbon source 9, and it is considered that if the value of the heating area H is large, the area to be heated becomes large and the amount of heat increases.

図38は、熱量面積htは、室温から昇温速度を100℃/分で温度を上げていき、500℃で25分保持し炭素源9を炭化させた場合の時間h(h)と加熱温度の関係を斜線で示した面積で現した値である。加熱係数Kは、加熱面積Hと熱量面積htの積で現した数値である。加熱係数Kは、130〜280の範囲が良く、特に、収率を考慮すると保持温度が500℃以上であって、加熱係数Kは、150〜260が最も良い。 In FIG. 38, the calorific value area ht is the time h (h) and the heating temperature when the temperature is raised from room temperature at a heating rate of 100 ° C./min and held at 500 ° C. for 25 minutes to carbonize the carbon source 9. It is a value expressed by the area indicated by the diagonal line. The heating coefficient K is a numerical value expressed by the product of the heating area H and the calorific value area ht. The heating coefficient K is preferably in the range of 130 to 280, and in particular, the holding temperature is 500 ° C. or higher in consideration of the yield, and the heating coefficient K is most preferably 150 to 260.

尚、高周波誘導加熱装置200を例に示したが、グラフェン製造装置(10、100、100A、200A、200B)を使用しても良い。また、加熱を止めて(D点)から冷却までの時間(D−E間の時間)も熱量面積htに加えて計算しても良い。また、加熱係数Kは、130〜300の範囲が良く、特に、収率を考慮すると保持温度が500℃以上であって、加熱係数Kは、150〜280が最も良い。 Although the high frequency induction heating device 200 is shown as an example, a graphene manufacturing device (10, 100, 100A, 200A, 200B) may be used. Further, the time from when heating is stopped (point D) to cooling (time between DE and E) may be calculated in addition to the calorific value area ht. Further, the heating coefficient K is preferably in the range of 130 to 300, and in particular, the holding temperature is 500 ° C. or higher in consideration of the yield, and the heating coefficient K is most preferably 150 to 280.

(回転装置、その部品及びその製造方法)
以下に、上述した製造方法等により製造された炭素材料を使用した回転装置その部品及びその製造方法について図52から図55を参照し説明する。
図52は、回転装置300の全体を示す概要図である。図52は、円筒状のケース301の中央に、孔を設けた回転孔306の中心に配置された軸芯302備えた回転装置300である。回転装置300は、直流等の電力を+端子303、−端子304に供給することによって、軸芯302を回転する所謂モータである。
(Rotating device, its parts and its manufacturing method)
Hereinafter, the parts of the rotating device using the carbon material manufactured by the above-mentioned manufacturing method and the like and the manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS. 52 to 55.
FIG. 52 is a schematic view showing the entire rotating device 300. FIG. 52 is a rotating device 300 provided with a shaft core 302 arranged at the center of a rotating hole 306 provided with a hole in the center of the cylindrical case 301. The rotating device 300 is a so-called motor that rotates the shaft core 302 by supplying electric power such as direct current to the + terminal 303 and the − terminal 304.

回転装置300は、上述した炭化物19又はグラフェン113、114、Pを10%wの割合で樹脂に混入し、カーボンファイバーを平織りや綾織り等の織り方で織られたカーボンファイバーの布を筐体の骨組みとして巻き付けて形成している。炭化物19又はグラフェン113、114、Pを樹脂に混入する割合は1%wtから30%wt程度が最適である。
樹脂は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂及びフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂等が良く、カーボンファイバー強化樹脂に使用される母材であれば使用が可能である。
In the rotating device 300, the carbon fiber 19 or graphene 113, 114, P described above is mixed in the resin at a ratio of 10% w, and the carbon fiber cloth woven by a weave such as plain weave or twill weave is housed. It is formed by wrapping it as a skeleton of. The optimum ratio of the carbide 19 or graphene 113, 114, P mixed in the resin is about 1% wt to 30% wt.
The resin is preferably a thermosetting resin such as epoxy resin, unsaturated polyester resin, urea resin, melamine resin, diallyl phthalate resin and phenol resin, and can be used as long as it is a base material used for carbon fiber reinforced resin. be.

尚、カーボンファイバーは、炭化物19又はグラフェン113、114、Pを5%wtから30%wt程度の重量割合にてピッチ材料に混入し、この混入したピッチ材料を紡糸した後に、不溶化及び黒鉛化の熱処理を施してカーボンファイバーを得るようにしても良い。
回転装置300は、後述する製造方法により放熱する放熱部305を選択的に所望する位置へ設けている。放熱部305は、後述する磁性材料を使用して構成している。
In the carbon fiber, carbide 19 or graphene 113, 114, P is mixed in the pitch material at a weight ratio of about 5% wt to 30% wt, and the mixed pitch material is spun and then insolubilized and graphitized. The carbon fiber may be obtained by performing heat treatment.
The rotating device 300 is provided with a heat radiating unit 305 that selectively dissipates heat by a manufacturing method described later at a desired position. The heat radiating unit 305 is configured by using a magnetic material described later.

図53に示される回転装置300は、ブラシを使用した3極のDCモータを例に説明するが、ステッピングモータ、ブラシレスDCモータ、交流モータ及び超音波モータ等に適用が可能である。また、本発明の回転装置300は、3極だけでなく5極等の極数に関係なく適用も可能である。 The rotating device 300 shown in FIG. 53 will be described by taking a three-pole DC motor using a brush as an example, but can be applied to a stepping motor, a brushless DC motor, an AC motor, an ultrasonic motor, and the like. Further, the rotating device 300 of the present invention can be applied regardless of the number of poles such as 5 poles as well as 3 poles.

図53に示される回転装置300は、ケース301で覆われており、ケース301の中心には、軸芯302が配置されている。回転装置300は、回転孔306の中心に配置された軸芯302に複数の鉄心片324を積層したコア323が設けられている。複数の鉄心片324に、銅線で構成された巻線325を巻き付けている。尚、巻線325は、銅線の代わりに上述したカーボンファイバーで構成しても良い。巻線325を軽量に製造することが可能である。 The rotating device 300 shown in FIG. 53 is covered with a case 301, and a shaft core 302 is arranged at the center of the case 301. The rotating device 300 is provided with a core 323 in which a plurality of iron core pieces 324 are laminated on a shaft core 302 arranged at the center of the rotating hole 306. A winding 325 made of copper wire is wound around a plurality of iron core pieces 324. The winding 325 may be made of the carbon fiber described above instead of the copper wire. It is possible to manufacture the winding 325 in a lightweight manner.

回転装置300は、巻線325が巻かれたコア323の外周に、N極、S極を有する永久磁石321、322が接触しない程度に近接されている。また、3極の各極の巻線325は、3枚の各整流片328に半田付け等により接続されている。整流片328は、上述した炭化物19又はグラフェン113、114、Pとセラミック等を混練し、焼成したカーボンブラシ327が設けられている。カーボンブラシ327は、+端子303、−端子304の各々の先端に設けられている。 The rotating device 300 is close to the outer circumference of the core 323 around which the winding 325 is wound so that the permanent magnets 321 and 322 having the north and south poles do not come into contact with each other. Further, the winding 325 of each of the three poles is connected to each of the three rectifying pieces 328 by soldering or the like. The rectifying piece 328 is provided with a carbon brush 327 in which the above-mentioned carbide 19 or graphene 113, 114, P and ceramic or the like are kneaded and fired. The carbon brush 327 is provided at the tip of each of the + terminal 303 and the − terminal 304.

図54は、鉄心片324を製造する際の構成を示す概念図である。本実施例では、樹脂は5時間から24時間の時間で区か硬化する2液型のエポキシ樹脂を例に説明する。また、磁性体である磁性材料には、酸化鉄、酸化クロム、コバルト、フェライト、非酸化金属磁性体等が考えられるが、本実施例では固体の粉末状である四酸化鉄を例に説明する。磁性材料は、50%wtの割合で混入した。磁性材料が多すぎても軽量化に繋がらないので、最適なのは30%wtから60%wtが最適である。この方法により製造されたコア323は、金属で製造されたコアよりも約50%の軽量化が達成された。 FIG. 54 is a conceptual diagram showing a configuration when the iron core piece 324 is manufactured. In this embodiment, the resin will be described by taking as an example a two-component epoxy resin that is divided or cured in a time of 5 to 24 hours. Further, as the magnetic material which is a magnetic material, iron oxide, chromium oxide, cobalt, ferrite, a non-metal oxide magnetic material and the like can be considered, but in this embodiment, iron tetroxide, which is a solid powder, will be described as an example. .. The magnetic material was mixed in at a rate of 50% wt. If there is too much magnetic material, it will not lead to weight reduction, so 30% wt to 60% wt is optimal. The core 323 manufactured by this method was achieved to be about 50% lighter than the core made of metal.

軽量化するために樹脂を使用して製造する鉄心片324は、先ず鉄心片324の形に型331を成形した後、型331に磁性体を混入した樹脂を流し込み製造する。磁性体と樹脂では、比重が違うため重力により下に磁性体が偏ってしまう。 The iron core piece 324 manufactured by using a resin for weight reduction is manufactured by first molding a mold 331 into the shape of the iron core piece 324 and then pouring a resin mixed with a magnetic material into the mold 331. Since the magnetic material and the resin have different specific densities, the magnetic material is biased downward due to gravity.

そのため、型331の上下に、セパレータ334を挟んでN極の永久磁石332及びS極の永久磁石333を配置する。これにより、樹脂が硬化する際の磁性体の偏りを防ぎ、磁性体のN極、S極への配向させたい方向へ制御することが可能である。鉄心片324は、磁性体を整列させることにより巻線325に流れる電磁誘導における磁力の向上が図られる。 Therefore, the N-pole permanent magnet 332 and the S-pole permanent magnet 333 are arranged above and below the mold 331 with the separator 334 interposed therebetween. This makes it possible to prevent the magnetic material from being biased when the resin is cured, and to control the orientation of the magnetic material toward the north and south poles in the desired direction. By aligning the magnetic materials of the iron core piece 324, the magnetic force in the electromagnetic induction flowing through the winding 325 can be improved.

また、後述する磁性体の配向においては後述する放熱部の製造においても応用される。セパレータ334は、磁性体が直接永久磁石332、333に張り付くのを防止している。セパレータ334は、紙やシリコンを塗布したシート状のもので良い。
また、永久磁石333、332の代わりに、電磁誘導により磁性体の配向を制御して硬化させる方法も考えられる。
Further, in the orientation of the magnetic material described later, it is also applied to the production of the heat radiating portion described later. The separator 334 prevents the magnetic material from directly sticking to the permanent magnets 332 and 333. The separator 334 may be in the form of a sheet coated with paper or silicon.
Further, instead of the permanent magnets 333 and 332, a method of controlling the orientation of the magnetic material by electromagnetic induction to cure it is also conceivable.

また、2液型のエポキシ樹脂、磁性体及び炭化物19又はグラフェン113、114、Pを混入させているが、特に、炭化物19又はグラフェン113、114、Pは、ベット式で表す比表面積が700m/gから1800m/gで示され、300m/g以上の炭化物19又はグラフェン113、114、Pを使用すると良い。炭化物19又はグラフェン113、114、Pは多孔質であり、比表面積が大きいことから、磁性材料を取り込みやすくしている。 Further, a two-component epoxy resin, a magnetic substance and a carbide 19 or graphene 113, 114, P are mixed. In particular, the carbide 19 or graphene 113, 114, P has a specific surface area of 700 m 2 represented by a bed type. Carbides 19 or graphene 113, 114, P of 300 m 2 / g or more, indicated by / g to 1800 m 2 / g, may be used. Carbide 19 or graphene 113, 114, P is porous and has a large specific surface area, which facilitates the uptake of magnetic materials.

特に、炭化物19又はグラフェン113、114、Pは、ナノレベルの孔が多く存在するために、ナノレベルの磁性材料であっても吸着しやすく、樹脂に分散させる効果があるため、磁性材料を樹脂に均一に更に配向することが可能である。 In particular, carbide 19 or graphene 113, 114, P has many nano-level pores, so that even a nano-level magnetic material is easily adsorbed and has an effect of dispersing in the resin. Therefore, the magnetic material is made of a resin. It is possible to further orient uniformly.

次に、図55は、回転装置300のケース301の断面を現した概要図である。ケース301は、回転孔306の中心に対称に形成し、表面を上述したカーボンファイバーのクロス310により覆い、中間部材312に樹脂が充填されている。引っ張り硬度等を向上させている。また、ケース301は、カーボンファイバーのクロス310により放熱効果も向上させている。ケース301は、上述した2液型のエポキシ樹脂、磁性体及び炭化物19又はグラフェン113、114、Pを混入させた熱硬化性樹脂を中間に使用してカーボンファイバーのクロス310により強化したカーボンファイバー強化樹脂である。カーボンファイバーはクロスに限らず、チョップした材料であっても良い。 Next, FIG. 55 is a schematic view showing a cross section of the case 301 of the rotating device 300. The case 301 is formed symmetrically with respect to the center of the rotation hole 306, the surface is covered with the carbon fiber cloth 310 described above, and the intermediate member 312 is filled with resin. The tensile hardness is improved. Further, in the case 301, the heat dissipation effect is also improved by the carbon fiber cloth 310. The case 301 is carbon fiber reinforced with a carbon fiber cloth 310 using the above-mentioned two-component epoxy resin, magnetic material and carbide 19, or a thermosetting resin mixed with graphene 113, 114, and P in the middle. It is a resin. The carbon fiber is not limited to cloth, and may be a chopped material.

特に、ケース301は、強力な永久磁石を使用して、磁性体を放熱部305に集中させ硬化させている。型の作成及び樹脂の配合は、鉄心片324を製造する方法と同じであるが、磁性体を放熱部305に集中させることにより、回転装置300の放熱を外部に逃がすための経路が固定できる。また、放熱部305以外は、樹脂及びカーボンファイバーのクロス310により構成することが可能であるため、ケース301は、軽量化が図られる。また、中間部材312に炭化物19又はグラフェン113、114、P等が混入されているため、樹脂単体よりも放熱効果が得られる。 In particular, in the case 301, a strong permanent magnet is used to concentrate the magnetic material on the heat radiating portion 305 and cure it. The mold making and the resin compounding are the same as the method for manufacturing the iron core piece 324, but by concentrating the magnetic material on the heat radiating portion 305, the path for letting the heat radiated from the rotating device 300 escape to the outside can be fixed. Further, since the case 301 can be made of a resin and carbon fiber cloth 310 other than the heat radiating portion 305, the weight of the case 301 can be reduced. Further, since carbide 19 or graphene 113, 114, P and the like are mixed in the intermediate member 312, a heat dissipation effect can be obtained as compared with the resin alone.

尚、中間部材312の代わりにクロス310を敷き詰めても良く、その際にクロス310の接着として2液型のエポキシ樹脂及び炭化物19又はグラフェン113、114、Pを混入させた熱硬化性樹脂を使用しても良く。また、磁性体を混入させて放熱部305を上述のごとく成形しても良い。 A cloth 310 may be spread instead of the intermediate member 312, and at that time, a two-component epoxy resin and a carbide 19 or a thermosetting resin mixed with graphene 113, 114, P are used to bond the cloth 310. May be. Further, the heat radiating portion 305 may be formed as described above by mixing a magnetic material.

(電子部品、電子部品及び電気機器)
以下に、上述した製造方法等により製造された炭素材料を使用した電子部品、電子部品、電気機器及びその製造方法について図56から図61を参照し説明する。
先ず、図56及び図57を参照し発熱装置500について説明する。図56(A)(B)は、電気機器である発熱装置500の正面を現した図である。発熱装置500は、四角形状の面状の発熱体である。
(Electronic parts, electronic parts and electrical equipment)
Hereinafter, electronic parts, electronic parts, electric devices, and methods for manufacturing the same using carbon materials manufactured by the above-mentioned manufacturing methods and the like will be described with reference to FIGS. 56 to 61.
First, the heat generating device 500 will be described with reference to FIGS. 56 and 57. 56 (A) and 56 (B) are views showing the front surface of the heat generating device 500 which is an electric device. The heating device 500 is a rectangular planar heating element.

発熱装置500は、下方両端に電力を供給する配線である直流+配線503及び直流−配線504を設けている。発熱装置500は、発熱体収納ケース501の内部に直流+配線503及び直流−配線504と半田付け等で接続した銅板やアルミ箔等の材料で構成した直流+電極507及び直流−電極508を設けている。
電力は、発熱装置500に直流12Vを供給しているが、供給する電力を限定する必要はなく、交流100、200V及び直流24V等であっても良い。
The heat generating device 500 is provided with DC + wiring 503 and DC-wiring 504, which are wirings for supplying electric power to both lower ends. The heat generating device 500 is provided with a direct current + electrode 507 and a direct current-electrode 508 made of a material such as a copper plate or aluminum foil connected to the direct current + wiring 503 and the direct current-wiring 504 by soldering or the like inside the heating element storage case 501. ing.
The electric power is 12V DC supplied to the heat generating device 500, but it is not necessary to limit the electric power to be supplied, and AC 100, 200V, 24V DC, or the like may be used.

発熱装置500は、発熱体収納ケース501を設け、発熱体収納ケース501の内部は空洞になっている。発熱体収納ケース501は、その空洞内部に上述した製造方法により製造した炭化物19又はグラフェン113、114、P等を発熱材料506として収納し発熱体収納蓋502により密封している。発熱体収納ケース501は、本実施例ではカーボンファイバーを混入したPLA樹脂により形成したが、ガラス、セラミック及び耐熱プラスチック等で形成しても良い。 The heating device 500 is provided with a heating element storage case 501, and the inside of the heating element storage case 501 is hollow. The heating element storage case 501 stores carbides 19 or graphene 113, 114, P, etc. manufactured by the above-mentioned manufacturing method in the cavity as a heat generating material 506 and is sealed by a heating element storage lid 502. Although the heating element storage case 501 is formed of PLA resin mixed with carbon fiber in this embodiment, it may be formed of glass, ceramic, heat-resistant plastic, or the like.

図57は、図56(B)の正面図に示されるA−A線の箇所を切断した断面図である。発熱装置500は、直流+電極507及び直流−電極508間に流れる電力により発熱材料505を発熱させている。本実施例では、直流の12Vの電圧を直流+電極507及び直流−電極508間に流し、2.8Aから3.9Aの電流が流れた。消費電力は、約35Wから48W前後である。 FIG. 57 is a cross-sectional view taken along the line AA shown in the front view of FIG. 56 (B). The heat generating device 500 generates heat of the heat generating material 505 by the electric power flowing between the DC + electrode 507 and the DC-electrode 508. In this embodiment, a DC 12V voltage was passed between the DC + electrode 507 and the DC-electrode 508, and a current of 2.8A to 3.9A flowed. The power consumption is about 35W to 48W.

発熱装置500は、制御温度として30℃から70℃までの範囲での制御が可能である。本実施例ではグラフェン113を使用しており、グラフェン113が、長さ180mm×幅100mm×厚み3〜5mmの範囲で積層されている。このときの発熱装置500の全体抵抗は15〜50Ωである。 The heat generating device 500 can control the control temperature in the range of 30 ° C. to 70 ° C. In this embodiment, graphene 113 is used, and graphene 113 is laminated in the range of length 180 mm × width 100 mm × thickness 3 to 5 mm. The overall resistance of the heat generating device 500 at this time is 15 to 50 Ω.

発熱装置500は、発熱体収納蓋502と発熱材料506の間に、ヒータセパレータ505を形成している。ヒータセパレータ505は、発熱体収納蓋502と発熱体収納ケース501を接着する際に、発熱材料506への接着剤の侵入を防いでいる。接着剤が、発熱材料506へ混入すると抵抗値が上昇してしまい、所望する抵抗値が実現できないためである。 The heating device 500 forms a heater separator 505 between the heating element storage lid 502 and the heating material 506. The heater separator 505 prevents the adhesive from entering the heating material 506 when the heating element storage lid 502 and the heating element storage case 501 are adhered to each other. This is because when the adhesive is mixed into the heat generating material 506, the resistance value rises and the desired resistance value cannot be realized.

また、発熱装置500は、5%から15%程度の水分を含み密封することによって温度上昇を防ぎ、100℃以下の範囲で一定の温度になるように調整も可能である。そのためヒータセパレータ505は、水分を吸収し、保湿する効果がある材料が良い。例えば、ヒータセパレータ505は、和紙や半紙等の紙や耐熱スポンジ等であっても良い。 Further, the heat generating device 500 contains about 5% to 15% of water and is sealed to prevent the temperature from rising, and the temperature can be adjusted to a constant temperature within a range of 100 ° C. or lower. Therefore, the heater separator 505 is preferably made of a material having an effect of absorbing moisture and moisturizing. For example, the heater separator 505 may be paper such as Japanese paper or Japanese calligraphy, heat-resistant sponge, or the like.

発熱装置500は、炭化物19又はグラフェン113、114、Pにおいて、各炭素材楼の個体体積抵抗が異なるため、これらを混入させることにより抵抗値を変化させて所望する抵抗値の作成が可能である。
また、炭化物19又はグラフェン113、114は、炭素材料だけでなく比較的多くのケイ素成分(Si)若しくは二酸化ケイ素(SiO2)が混入されているため、発熱装置500は、一定の範囲の温度で保持しやすく、温度の上昇及び低下も緩やかである。
また、炭化物19又はグラフェン113、114は、上述のように比表面積が大きいことから水を保湿しやすい。そのため、発熱装置500は、一定の温度に安定した発熱体となる。
In the heat generating device 500, since the solid volume resistance of each carbon material tower is different in the carbide 19 or graphene 113, 114, P, it is possible to change the resistance value by mixing them to create a desired resistance value. ..
Further, since the carbide 19 or the graphenes 113 and 114 are mixed with a relatively large amount of silicon component (Si) or silicon dioxide (SiO2) as well as the carbon material, the heating device 500 is maintained at a temperature within a certain range. It is easy to do, and the temperature rises and falls slowly.
Further, the carbide 19 or graphene 113, 114 has a large specific surface area as described above, so that it is easy to moisturize water. Therefore, the heating device 500 becomes a heating element that is stable at a constant temperature.

次に、発熱装置500の製造方法について説明する。発熱装置500は、粉末状の発熱材料506を水に分散させた状態で、発熱体収納ケース501に収め、炭化物19又はグラフェン113、114、Pを上から圧力を掛けながら凝集させ、水分を蒸発させて炭化物19又はグラフェン113、114、Pを固める。そして、5%から15%程度の水分を含んだ状態で、ヒータセパレータ505及び発熱体収納蓋502を発熱材料506の上に配置し、接着剤等により密封する。 Next, a method of manufacturing the heat generating device 500 will be described. The heating device 500 puts the powdered heating material 506 in water in a heating element storage case 501, aggregates the carbides 19 or graphene 113, 114, and P while applying pressure from above, and evaporates the water content. Carbide 19 or graphene 113, 114, P is solidified. Then, the heater separator 505 and the heating element storage lid 502 are placed on the heating material 506 in a state of containing about 5% to 15% of water, and sealed with an adhesive or the like.

尚、必ずしもヒータセパレータ505は必要ないが、水分を多少含んだ状態を維持し、発熱材料506を発熱体収納ケース501に固めることが可能であれば、特に限定する必要はない。 尚、発熱材料506をセラミックと炭化物19又はグラフェン113、114、Pとを50:50の割合で混錬し、無酸素状態で焼成した固体状の発熱材料506であっても良い。
以上の構成により、発熱装置500は、軽量、消費電力が少く、温度の安定した発熱体の提供が可能である。
The heater separator 505 is not always necessary, but it is not particularly limited as long as it is possible to maintain a state in which a certain amount of water is contained and to solidify the heating material 506 in the heating element storage case 501. The heat-generating material 506 may be a solid heat-generating material 506 obtained by kneading ceramic and carbide 19 or graphene 113, 114, P at a ratio of 50:50 and firing in an oxygen-free state.
With the above configuration, the heating device 500 can provide a heating element that is lightweight, consumes less power, and has a stable temperature.

次に、図58及び図59を参照し電子部品であるLED基板600について説明する。
図58は、LED基板600の正面図である。LED基板600は、1つの光源Lを直流電圧3.2Vで駆動し、消費電力が1W程度のLEDが搭載されている。そして、LED基板600は、光源Lを3個直列に光源+端子601及び光源−端子602間において接続し、直流の12Vを印可している。光源+端子601及び光源−端子602間は、上述した製造方法により製造した炭化物19又はグラフェン113、114、Pを使用してパターン配線603、605を形成している。
Next, the LED substrate 600, which is an electronic component, will be described with reference to FIGS. 58 and 59.
FIG. 58 is a front view of the LED substrate 600. The LED substrate 600 is equipped with an LED that drives one light source L with a DC voltage of 3.2 V and consumes about 1 W. Then, in the LED substrate 600, three light sources L are connected in series between the light source + terminal 601 and the light source-terminal 602, and 12 V of direct current is applied. A pattern wiring 603, 605 is formed between the light source + terminal 601 and the light source-terminal 602 by using carbide 19 or graphene 113, 114, P manufactured by the above-mentioned manufacturing method.

本実施例では、プリント基板の代わりに、方形状の基板ケース606を樹脂により形成し、パターン配線603、605を溝状に形成し、その溝の中に炭化物19又はグラフェン113、114、Pを銅等のプリントパターンの代替えとしてパターン配線603、605を形成している。そのため、銅等に代表される金属を使用するよりも軽量にLED基板600を形成することが可能である。 In this embodiment, instead of the printed circuit board, a square substrate case 606 is formed of resin, pattern wirings 603 and 605 are formed in a groove shape, and carbides 19 or graphene 113, 114 and P are formed in the grooves. Pattern wirings 603 and 605 are formed as an alternative to printed patterns such as copper. Therefore, it is possible to form the LED substrate 600 lighter than using a metal typified by copper or the like.

図59は、図58に示すA−A線でLED基板600を切断した際の断面図である。LED基板600は、絶縁破壊の強い樹脂を使用し、上述したカーボンファイバーや炭化物19又はグラフェン113、114、P等を混入した樹脂により形成している。これにより、LED基板600は、通常の樹脂よりも放熱性能を向上させている。 FIG. 59 is a cross-sectional view when the LED substrate 600 is cut along the line AA shown in FIG. 58. The LED substrate 600 uses a resin having strong dielectric breakdown, and is formed of the above-mentioned carbon fiber, carbide 19, or a resin mixed with graphene 113, 114, P, or the like. As a result, the LED substrate 600 has improved heat dissipation performance as compared with ordinary resin.

パターン配線603、605は、基板ケース606の一部に溝状の溝部612を設けている。溝部612は、上述した炭化物19又はグラフェン113、114、Pを積層したカーボン積層部611を構成している。また、光源Lの光源−端子602はカーボン積層部611に埋設されている。パターン配線603、605は、上方にパターン密封部610を設けている。パターン密封部610は、樹脂や紙等を接着してカーボン積層部611を密封している。また、パターン密封部610は、そのままエポキシ樹脂等の接着剤により構成しても良い。 The pattern wirings 603 and 605 are provided with a groove-shaped groove portion 612 in a part of the substrate case 606. The groove portion 612 constitutes a carbon laminated portion 611 in which the above-mentioned carbide 19 or graphene 113, 114, P is laminated. Further, the light source-terminal 602 of the light source L is embedded in the carbon laminated portion 611. The pattern wirings 603 and 605 are provided with a pattern sealing portion 610 above. The pattern sealing portion 610 seals the carbon laminated portion 611 by adhering resin, paper, or the like. Further, the pattern sealing portion 610 may be formed of an adhesive such as an epoxy resin as it is.

LED基板600は、半田も使用することはなく、また、一般的にLEDに必要な電流制限抵抗は、パターン配線603、605が役割を担っているために、上述した炭化物19又はグラフェン113、114、P等を樹脂又は上述した配線を固定する接着剤との混入にし、抵抗値を調整することにより電流制限抵抗を構成している。そのため、LED基板600は別に抵抗器を設ける必要がない。 The LED substrate 600 does not use solder, and the current limiting resistor generally required for the LED is the carbide 19 or graphene 113, 114 described above because the pattern wirings 603 and 605 play a role. , P and the like are mixed with a resin or an adhesive for fixing the above-mentioned wiring, and the resistance value is adjusted to form a current limiting resistor. Therefore, the LED substrate 600 does not need to be provided with a resistor separately.

次に、LED基板600の製造方法について説明する。LED基板600は、樹脂等の素材で四角形状に構成した基板ケース606に光源Lを収納する形状に加工するとともに、カーボン積層部611を収納する形状に溝部612を加工する。 Next, a method of manufacturing the LED substrate 600 will be described. The LED substrate 600 is processed into a shape for accommodating the light source L in a substrate case 606 formed of a material such as resin in a square shape, and a groove portion 612 is processed into a shape for accommodating the carbon laminated portion 611.

LED基板600は、光源Lを配置した後、粉末状の炭化物19又はグラフェン113、114、Pを水に分散させた状態で、基板ケース606の溝部612に収め、上から圧力を掛けながら凝集させ、水分を蒸発させて炭化物19又はグラフェン113、114、Pを固め、カーボン積層部611を構成する。そして、5%から15%程度の水分を含んだ状態で、パターン密封部610を上に配置し、接着剤等により密封する。以上の製造方法によりLED基板600を製造する。 After arranging the light source L, the LED substrate 600 is housed in the groove portion 612 of the substrate case 606 in a state where the powdered carbides 19 or graphene 113, 114, P are dispersed in water, and is aggregated while applying pressure from above. , Moisture is evaporated to harden the carbide 19 or graphene 113, 114, P to form the carbon laminate 611. Then, the pattern sealing portion 610 is placed on top in a state of containing about 5% to 15% of water, and sealed with an adhesive or the like. The LED substrate 600 is manufactured by the above manufacturing method.

次に、図60及び図61を参照し圧電計測器700について説明する。
図60は、電子部品710を内蔵した圧電計測器700の概要を現した斜視図である。圧電計測器700は、方形状の土台703の上方に円筒状の圧電ケース701を形成し、圧電ケース701の内部に圧電デバイス710を埋設している。
Next, the piezoelectric measuring instrument 700 will be described with reference to FIGS. 60 and 61.
FIG. 60 is a perspective view showing an outline of the piezoelectric measuring instrument 700 incorporating the electronic component 710. In the piezoelectric measuring instrument 700, a cylindrical piezoelectric case 701 is formed above a rectangular base 703, and a piezoelectric device 710 is embedded inside the piezoelectric case 701.

圧電計測器700は、圧電ケース701の上方に、押しボタン702を設けている。圧電計測器700は、圧電ケース701の側方に圧電+電極705、圧電−電極704及びアナログ入力端子706を設けている。圧電+電極705及び圧電−電極704は、先端を銅板等により電極を形成し、圧電デバイス710に接触している。アナログ入力端子706は、同じく先端を銅板等による入力端子を形成し圧電デバイス710に接触している。 The piezoelectric measuring instrument 700 is provided with a push button 702 above the piezoelectric case 701. The piezoelectric measuring instrument 700 is provided with a piezoelectric + electrode 705, a piezoelectric-electrode 704, and an analog input terminal 706 on the side of the piezoelectric case 701. The tip of the piezoelectric + electrode 705 and the piezoelectric-electrode 704 is formed of a copper plate or the like, and is in contact with the piezoelectric device 710. The tip of the analog input terminal 706 is also formed of an input terminal made of a copper plate or the like, and is in contact with the piezoelectric device 710.

図61は、電子部品710を内蔵した圧電計測器700の構成を示すブロック図である。圧電+電極705及び圧電−電極704は、例えば両端に5Vの直流電圧が印加されている。また、アナログ入力端子706は、5Vの電圧をアナログ入力により入力し、測定した値をモニター720上に表示を行っている。 FIG. 61 is a block diagram showing a configuration of a piezoelectric measuring instrument 700 incorporating an electronic component 710. A DC voltage of 5 V is applied to both ends of the piezoelectric + electrode 705 and the piezoelectric-electrode 704, for example. Further, the analog input terminal 706 inputs a voltage of 5 V by the analog input, and displays the measured value on the monitor 720.

上述した圧電ケース701内に、収められた電子部品710を押しボタン702を押下することにより圧力が掛かり、導電性の弾性のある電子部品710は、これら端子(704,705,706)との接触の度合いが密になったり粗になったりと変化することにより抵抗値が変わる。この抵抗値の変化を読み取ることにより圧力の変化を読み取る電子部品710である。 Pressure is applied by pressing the electronic component 710 housed in the piezoelectric case 701 described above and pressing the button 702, and the conductive and elastic electronic component 710 comes into contact with these terminals (704, 705, 706). The resistance value changes depending on whether the degree of is dense or coarse. The electronic component 710 reads the change in pressure by reading the change in resistance value.

次に、電子部品710の製造方法について説明する。電子部品710は、ゲル状の弾性がある状態で構成するのが良いため、本実施例では、ポリビニルアルコールに、ホウ砂又はホウ酸10%wtの水溶液を作成する。
ポリビニルアルコールに水溶液を混ぜながら弾性のあるゲル状を構成した。このゲル状を構成した後、上述した製造方法等により製造した炭化物19又はグラフェン113、114、Pを10%wtから20%wtの割合で混入し、練り合わせる。
Next, a method of manufacturing the electronic component 710 will be described. Since the electronic component 710 is preferably configured in a gel-like elastic state, in this embodiment, an aqueous solution of borax or 10% wt boric acid is prepared in polyvinyl alcohol.
An elastic gel was formed by mixing an aqueous solution with polyvinyl alcohol. After forming this gel, carbide 19 or graphene 113, 114, P produced by the above-mentioned production method or the like is mixed at a ratio of 10% wt to 20% wt and kneaded.

この方法により製造された、電子部品710の抵抗値は、グラフェン113を混入した場合50KΩから200kΩの表面抵抗であった。この抵抗値は、炭化物19又はグラフェン113、114、Pの各々の固体体積抵抗値が異なるので所望する抵抗値になるようにブレンドして調整することも可能である。また、ポリビニルアルコールの添加する量を調整することによっても電子部品710の抵抗値の調整は可能である。上述した抵抗を調整する際の炭化物19又はグラフェン113、114、Pの各々の粉体体積抵抗値は、1.0×10−3Ω・cmから5×10Ω・cmの材料を使用すると良い。尚、粉体体積抵抗値は低ければ低いほどが良く、1.0×10−6Ω・cmであれば最も良い。 The resistance value of the electronic component 710 manufactured by this method was a surface resistance of 50 KΩ to 200 kΩ when graphene 113 was mixed. Since the solid volume resistance values of carbide 19 or graphene 113, 114, and P are different, this resistance value can be adjusted by blending so as to obtain a desired resistance value. Further, the resistance value of the electronic component 710 can also be adjusted by adjusting the amount of polyvinyl alcohol added. It is preferable to use a material having a powder volume resistance value of 1.0 × 10-3 Ω · cm to 5 × 10 Ω · cm for each of the carbide 19 or graphene 113, 114, P when adjusting the resistance described above. The lower the powder volume resistance value, the better, and 1.0 × 10-6Ω · cm is the best.

尚、この電子部品710は、ゲル状に近い状態であるため、チューブに封入し、電極を設けることにより、チューブの屈曲により曲げ圧力等を感知する圧力センサーに応用が可能である。ロボットアーム等の屈曲時の圧力センサーとしての応用が可能である。 Since this electronic component 710 is in a state close to a gel, it can be applied to a pressure sensor that senses bending pressure or the like by bending the tube by enclosing it in a tube and providing an electrode. It can be applied as a pressure sensor when bending a robot arm or the like.

(本実施例の技術的特徴及び効果)
上記実施形態から考えられる他の技術的特徴を効果と共に以下に記載する。
<特徴点1>
比表面積が300m/g以上のケイ素成分を含む炭素素材(例えば、主に炭化物19又はグラフェン113、114、P)を導電体として使用する電子部品であって、
前記導電体を埋設して構成した配線(例えば、主にパターン配線603、605)と、
電力を供給する前記配線と、電力を供給して駆動する電子駆動部(例えば、主に光源L(LED))の端子(例えば、主に光源+端子601、光源−端子602)とを接触させて構成し、前記電子駆動部に必要な抵抗値を持った抵抗成分を前記配線により構成したことを特徴とする。
(Technical features and effects of this example)
Other technical features conceivable from the above embodiments are described below along with their effects.
<Characteristic point 1>
An electronic component that uses a carbon material (for example, mainly carbide 19 or graphene 113, 114, P) containing a silicon component having a specific surface area of 300 m 2 / g or more as a conductor.
Wiring configured by embedding the conductor (for example, mainly pattern wiring 603, 605) and
The wiring that supplies electric power is brought into contact with the terminals (for example, mainly light source + terminal 601 and light source-terminal 602) of an electronic drive unit (for example, mainly a light source L (LED)) that supplies and drives electric power. It is characterized in that a resistance component having a resistance value required for the electronic driving unit is configured by the wiring.

以上の特徴によって、本発明の電子部品は、半田付けを必要とせずに、金属よりも軽量な部品が形成できる。また、電子部品は、配線が抵抗となるために抵抗部品を必要としなくまた軽量に形成が可能である。 Due to the above features, the electronic component of the present invention can form a component that is lighter than metal without the need for soldering. Further, the electronic component does not require a resistor component because the wiring becomes a resistor, and can be formed lightweight.

<特徴点2>
前記抵抗成分は、樹脂又は水分と前記炭素材料を混合することより調整したことをことを特徴とする。
以上の特徴によって、本発明の電子部品は、配線が抵抗となるために抵抗部品を必要としなくまた軽量に形成が可能である。
<Characteristic point 2>
The resistance component is characterized in that it is adjusted by mixing the resin or water with the carbon material.
Due to the above features, the electronic component of the present invention can be formed lightweight without the need for a resistor component because the wiring becomes a resistor.

<特徴点3>
圧力を加えると抵抗値が変化する電子部品であって、
圧力により接触面積が増大するゲル状の弾性体に、ケイ素成分を14%以上含む導電性の炭素素材を添加して形成し、圧力によって接触面積を変化して抵抗値を変化するゲル状の導電弾性体を備えたことを特徴とする。
<Characteristic point 3>
It is an electronic component whose resistance value changes when pressure is applied.
A gel-like elastic body whose contact area increases with pressure is formed by adding a conductive carbon material containing 14% or more of a silicon component, and the contact area is changed with pressure to change the resistance value. It is characterized by having an elastic body.

以上の特徴によって、本発明は、比表面積が大きな炭素材料を使用することによりゲル状の弾性体に入り込みやすくなり、導電性を備えた炭素材料が導電性及び弾性を維持しやくなり安定した圧電素子が形成できる。 Due to the above characteristics, in the present invention, by using a carbon material having a large specific surface area, it becomes easy to enter a gel-like elastic body, and the carbon material having conductivity becomes easy to maintain conductivity and elasticity, and stable piezoelectricity is obtained. The element can be formed.

<特徴点4>
圧力を加えると抵抗値が変化する電子部品の製造方法であって、
ポリビニルアルコールに、ホウ砂又はホウ素を10%wtの割合で混入し、比表面積が300m/g以上のケイ素成分を含む炭素素材を混練したことを特徴とする。
以上の特徴によって、比表面積が大きな炭素素材は、ゲル状の弾性体に吸着しやすく、導電性を備えた炭素材料が導電性及び弾性を維持しやくなり安定した圧電素子が形成できる。
<Characteristic point 4>
It is a manufacturing method of electronic parts whose resistance value changes when pressure is applied.
It is characterized in that borax or boron is mixed with polyvinyl alcohol at a ratio of 10% wt, and a carbon material containing a silicon component having a specific surface area of 300 m 2 / g or more is kneaded.
Due to the above characteristics, a carbon material having a large specific surface area is easily adsorbed on a gel-like elastic body, and a carbon material having conductivity is easy to maintain conductivity and elasticity, so that a stable piezoelectric element can be formed.

上記実施形態から考えられる他の技術的特徴は、炭素素材(炭化物19)を製造する製造方法であって、収納部により加熱する際の面積を示す加熱表面積(S)を炭素源(9)を加熱する際の体積を表した体積を示す加熱体積(V)で割った値を加熱面積(H)とし、前記炭化源を加熱する時間(h)と前記炭化源を加熱する温度の関係を面積で現した値を熱量面積(ht)とし、前記加熱面積(H)と前記熱量面積(ht)の積を加熱係数(K)として表し、前記加熱係数(K)の値が130から280の値を示す範囲で、前記炭素源を加熱して前記、炭素素材を生成することを特徴とする炭素材料の製造方法。 Another technical feature considered from the above embodiment is a manufacturing method for producing a carbon material (carbonized material 19), in which a heated surface surface (S) indicating an area when heated by a storage portion is used as a carbon source (9). The value divided by the heating volume (V) indicating the volume when heating is defined as the heating area (H), and the relationship between the time (h) for heating the carbonization source and the temperature for heating the carbonization source is the area. The value represented by is represented by the calorific value area (ht), the product of the heating area (H) and the calorific value area (ht) is represented by the heating coefficient (K), and the value of the heating coefficient (K) is a value of 130 to 280. A method for producing a carbon material, which comprises heating the carbon source to produce the carbon material within the range indicated by.

上記の方法によれば、短時間で収率も良く炭素素材を製造することが可能であるとともにグラフェンを製造する際の前筺体として比表面積が大きく、金属残留物の少ないグラフェンが製造することが可能である。特に、高周波誘導加熱によるプラズマ装置や炭化装置等の装置では、加熱係数(K)の値が130から280の値を示す範囲であれば短時間に多くの量の炭素素材を製造することが可能である。 According to the above method, it is possible to produce a carbon material with a good yield in a short time, and it is possible to produce graphene having a large specific surface area and a small amount of metal residue as a precursor for producing graphene. It is possible. In particular, in devices such as plasma devices and carbonization devices that use high-frequency induction heating, it is possible to produce a large amount of carbon material in a short time as long as the heating coefficient (K) is in the range of 130 to 280. Is.

本発明の電子部品は、車、船舶、航空機等を含む産業分野のあらゆる電子部品に応用が可能である。 The electronic component of the present invention can be applied to all electronic components in the industrial field including cars, ships, aircraft and the like.

1…チャンバー、2…カソード、3…アノード、4、32…高周波電源、5…るつぼ、
6、217…不活性ガス、7…導入管、8…導出管、9…炭素源、
10、100、100A…プラズマ装置、14、22、224…制御弁、
15、23…リーク弁、19…炭化物、20…コントロール装置、
21…ガス量コントロール装置、30…真空ポンプ、31、240…高周波コイル、
40…賦活装置、41…加熱炉、42、81…炉、
50…大型るつぼ、
51、61…蓋、52、62…壺、53…活性炭、
60…小型るつぼ、
70…酸化抑制物質、71…低温領域、72…中温領域、73…高温領域、
80…燃焼炉、83…釜、96…孔、97…細孔、98…ケイ素、
113、114、P…グラフェン、
200、200A…高周波誘導加熱装置、
200B…マイクロ波誘導加熱装置、202…土台、203…石英管、204…土台溝、
205…収納箱、206…載置台、207…下端片部、208…上端片部、
209…収納スペース、210…制御装置、211…温度制御装置、
212…高周波電源、213…冷却装置、214…駆動装置1、215…電源制御装置、
216… 駆動装置2、218…燃焼用ガス、219…真空圧力計、221…フィルタ、
223…ドライポンプ、231…左フランジ、232…右フランジ、235…熱電対、
236…レール、241…遮蔽板、242…コイル支持具、243…コイル、
250…電気炉、
300…回転装置、301…ケース、302…軸芯、303…+端子、
304…−端子、305…放熱部、306…回転孔、310…クロス、312…中間部材、
321、322、332、333…永久磁石、323…コア、324…鉄心片、
325…巻線、327…カーボンブラシ、328…整流片、331…型、
334…セパレータ、
500…発熱装置、501…収納ケース、502…発熱体収納蓋、
503…直流+配線503、504…直流−配線、505…セパレータ、発熱材料…506、
507…直流+電極、508…直流−電極、
600…LED基板、601…光源+端子、602…光源−端子、
603、605…パターン配線、606…基板ケース、610…パターン密封部、
611…カーボン積層部、612…溝部、
700…圧電計測器、
701…圧電ケース、702…押しボタン、703…土台、705…圧電+電極、
704…圧電−電極、706…アナログ入力端子、710…電子部品、L…光源、
S1…前処理工程S2、S4、S6…炭化工程、S5…HF処理、S3…賦活工程。
1 ... Chamber, 2 ... Cathode, 3 ... Anode, 4, 32 ... High frequency power supply, 5 ... Crucible,
6,217 ... Inert gas, 7 ... Introduction pipe, 8 ... Derivation pipe, 9 ... Carbon source,
10, 100, 100A ... Plasma device, 14, 22, 224 ... Control valve,
15, 23 ... Leak valve, 19 ... Carbide, 20 ... Control device,
21 ... Gas amount control device, 30 ... Vacuum pump, 31, 240 ... High frequency coil,
40 ... Activator, 41 ... Heating furnace, 42, 81 ... Furnace,
50 ... Large crucible,
51, 61 ... lid, 52, 62 ... jar, 53 ... activated carbon,
60 ... Small crucible,
70 ... Oxidation inhibitor, 71 ... Low temperature region, 72 ... Medium temperature region, 73 ... High temperature region,
80 ... Combustion furnace, 83 ... Pot, 96 ... Pore, 97 ... Pore, 98 ... Silicon,
113, 114, P ... Graphene,
200, 200A ... High frequency induction heating device,
200B ... Microwave induction heating device, 202 ... Base, 203 ... Quartz tube, 204 ... Base groove,
205 ... Storage box, 206 ... Mounting stand, 207 ... Lower end piece, 208 ... Upper end piece,
209 ... Storage space, 210 ... Control device, 211 ... Temperature control device,
212 ... High frequency power supply, 213 ... Cooling device, 214 ... Drive device 1, 215 ... Power supply control device,
216 ... Drive device 2, 218 ... Combustion gas, 219 ... Vacuum pressure gauge, 221 ... Filter,
223 ... Dry pump, 231 ... Left flange, 232 ... Right flange, 235 ... Thermocouple,
236 ... rail, 241 ... shielding plate, 242 ... coil support, 243 ... coil,
250 ... Electric furnace,
300 ... Rotating device, 301 ... Case, 302 ... Shaft core, 303 ... + Terminal,
304 ...- terminal, 305 ... heat dissipation part, 306 ... rotating hole, 310 ... cross, 312 ... intermediate member,
321, 322, 332, 333 ... Permanent magnets, 323 ... Cores, 324 ... Iron core pieces,
325 ... winding, 327 ... carbon brush, 328 ... rectifying piece, 331 ... type,
334 ... Separator,
500 ... heating device, 501 ... storage case, 502 ... heating element storage lid,
503 ... DC + wiring 503, 504 ... DC-wiring, 505 ... Separator, heat generating material ... 506,
507 ... DC + electrode, 508 ... DC-electrode,
600 ... LED board, 601 ... Light source + terminal, 602 ... Light source-terminal,
603, 605 ... Pattern wiring, 606 ... Board case, 610 ... Pattern sealing part,
611 ... Carbon laminated part, 612 ... Groove part,
700 ... Piezoelectric measuring instrument,
701 ... Piezoelectric case, 702 ... Push button, 703 ... Base, 705 ... Piezoelectric + electrode,
704 ... Piezoelectric electrode, 706 ... Analog input terminal, 710 ... Electronic component, L ... Light source,
S1 ... Pretreatment step S2, S4, S6 ... Carbonization step, S5 ... HF treatment, S3 ... Activation step.

Claims (4)

比表面積が300m/g以上のケイ素成分を含む炭素素材を導電体として使用する電子部品であって、
前記導電体を埋設して構成した配線と、
電力を供給する前記配線と、電力を供給して駆動する電子駆動部の端子とを接触させて構成し、前記電子駆動部に必要な抵抗値を持った抵抗成分を前記配線により構成したことを特徴とする電子部品。
An electronic component that uses a carbon material containing a silicon component with a specific surface area of 300 m 2 / g or more as a conductor.
Wiring constructed by embedding the conductor and
The wiring that supplies electric power and the terminal of the electronic drive unit that supplies and drives the electric power are in contact with each other, and a resistance component having a resistance value required for the electronic drive unit is configured by the wiring. Characteristic electronic components.
前記抵抗成分は、樹脂又は水分と前記炭素材料を混合することより調整したことを特徴とする請求項1に記載の電子部品。 The electronic component according to claim 1, wherein the resistance component is adjusted by mixing a resin or water with the carbon material. 圧力を加えると抵抗値が変化する電子部品であって、
圧力により接触面積が増大するゲル状の弾性体に、ケイ素成分を14%以上含む導電性の炭素素材を添加して形成し、圧力によって接触面積を変化して抵抗値を変化するゲル状の導電弾性体を備えたことを特徴とする電子部品。
It is an electronic component whose resistance value changes when pressure is applied.
A gel-like elastic body whose contact area increases with pressure is formed by adding a conductive carbon material containing 14% or more of a silicon component, and the contact area is changed with pressure to change the resistance value. An electronic component characterized by having an elastic body.
圧力を加えると抵抗値が変化する電子部品の製造方法であって、
ポリビニルアルコールに、ホウ砂又はホウ素を10%wtの割合で混入し、比表面積が300m/g以上のケイ素成分を含む炭素素材を混練したことを特徴とする電子部品の製造方法。
It is a manufacturing method of electronic parts whose resistance value changes when pressure is applied.
A method for producing an electronic component, which comprises mixing borax or boron in polyvinyl alcohol at a ratio of 10% wt and kneading a carbon material containing a silicon component having a specific surface area of 300 m 2 / g or more.
JP2020011728A 2020-01-28 2020-01-28 Conductive electronic component using carbon material, and manufacturing method thereof Pending JP2021118290A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020011728A JP2021118290A (en) 2020-01-28 2020-01-28 Conductive electronic component using carbon material, and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020011728A JP2021118290A (en) 2020-01-28 2020-01-28 Conductive electronic component using carbon material, and manufacturing method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021118290A true JP2021118290A (en) 2021-08-10

Family

ID=77175216

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020011728A Pending JP2021118290A (en) 2020-01-28 2020-01-28 Conductive electronic component using carbon material, and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2021118290A (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006269588A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Shinshu Univ Thick film resistor paste, thick film resistor, and manufacturing method thereof
WO2012018091A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 日立化成工業株式会社 Liquid composition, and resistor film, resistor element and circuit board using same
JP2017525646A (en) * 2014-07-01 2017-09-07 チーナン ションチュアン グループ シェア ホールディング カンパニー リミテッドJinan Shengquan Group Share Holding Co.,Ltd. Method for producing porous graphene
JP2018174078A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 新日鉄住金化学株式会社 Carbon material for catalyst carrier of solid polymer fuel cell and manufacturing method thereof, and catalyst carrier for solid polymer fuel cell arranged by use of carbon material for catalyst carrier
US20200002175A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 JIKAN TECHNO, Inc. Graphene, device for producing graphene, and method for producing graphene

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006269588A (en) * 2005-03-23 2006-10-05 Shinshu Univ Thick film resistor paste, thick film resistor, and manufacturing method thereof
WO2012018091A1 (en) * 2010-08-06 2012-02-09 日立化成工業株式会社 Liquid composition, and resistor film, resistor element and circuit board using same
JP2017525646A (en) * 2014-07-01 2017-09-07 チーナン ションチュアン グループ シェア ホールディング カンパニー リミテッドJinan Shengquan Group Share Holding Co.,Ltd. Method for producing porous graphene
JP2018174078A (en) * 2017-03-31 2018-11-08 新日鉄住金化学株式会社 Carbon material for catalyst carrier of solid polymer fuel cell and manufacturing method thereof, and catalyst carrier for solid polymer fuel cell arranged by use of carbon material for catalyst carrier
US20200002175A1 (en) * 2018-06-29 2020-01-02 JIKAN TECHNO, Inc. Graphene, device for producing graphene, and method for producing graphene

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020055734A (en) Oxidized graphene, method for producing oxidized graphene
TW200906717A (en) Method for purifying carbon material containing carbon nanotube, carbon material obtained by the purification method, and resin molded body, fiber, heat sink, sliding member, field emission source material, conductive assistant for electrode, catalys
Sharma et al. Synthesis of silica and carbon-based nanomaterials from rice husk ash by ambient fiery and furnace sweltering using a chemical method
US20110024333A1 (en) Method for separating nanotubes using microwave radiation
EP2769966A1 (en) Porous material including carbon nanohorns and use thereof
JP2021038114A (en) Silicon material and lithium ion battery containing the silicon material
JP2021118290A (en) Conductive electronic component using carbon material, and manufacturing method thereof
JP7226741B2 (en) Part of rotating device and method for manufacturing part of rotating device
JP2021118124A (en) Heating body arranged by use of carbon material, and method for manufacturing the same
JP6211775B2 (en) Method for manufacturing sintered body
JP7312396B2 (en) Manufacturing method of carbon material
KR101515534B1 (en) Method for manufacturing fullerene for electrode materials
KR20150043590A (en) Method for manufacturing fullerene
KR101376266B1 (en) Graphite nano-carbon fiber and method of producing the same
Singh et al. Effect of thermal annealing on physical, structural, and performance variation of graphene oxide: A review
JP2003238129A (en) Method of manufacturing carbon nanotube
JP7312397B2 (en) Method for producing carbide and carbon material
Pukird et al. Synthesis and characterization of SiO 2 nanowires prepared from rice husk ash
JP2020183327A (en) Silicon, apparatus and method for producing the silicon
CN107032338B (en) A kind of method of continuous discharge-induced explosion parallel off preparing graphite alkene
JP2020057583A (en) Electric cable, conductor, heating element, method for producing the conductor and the heating element, and heating device using the heating element
Kamble et al. Thermal plasma processing of technologically important materials
JP4270138B2 (en) Carbon materials used for the production of carbon nanotubes and carbon nanohorns, the production of arc soot containing carbon nanotubes or carbon nanohorns, and the production of carbon nanoballoon raw materials
Ding et al. Carbon carrier-based rapid Joule heating technology: A review on preparation and applications of functional nanomaterials
Gu et al. Thermal transport on composite thin films using graphene nanodots and polymeric binder

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211228

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20221125

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221223

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230116

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20230511