JP4812381B2 - Method for producing metal-based carbon nanotube composite material - Google Patents

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Description

本発明は、金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法に係り、更に詳細には、金属マトリックス中にカーボンナノチューブを均一に分散させた金属基カーボンナノチューブ複合材料、特にドデシル硫酸ナトリウム又はその残渣を含有しない金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法に関する The present invention relates to a method of manufacturing a metal-based carbon nanotube composite materials, more particularly, the metal base carbon nanotube composite material prepared by uniformly dispersing the carbon nanotubes in the metal matrix, in particular containing sodium dodecyl sulfate, or the residue a method of manufacturing a non metal based carbon nanotube composite materials.

これまで、カーボンナノチューブを金属母材中に均一に分散させて含有させ得る金属/カーボンナノチューブ複合材料の製造方法については開発がなされておらず、カーボンナノチューブの低密度、高強度、高熱伝導率又は高弾性率などの優れた特性を活かした金属/カーボンナノチューブ複合材料は得られていない。   Up to now, no method has been developed for producing a metal / carbon nanotube composite material in which carbon nanotubes can be uniformly dispersed in a metal matrix, and the low density, high strength, high thermal conductivity of carbon nanotubes or Metal / carbon nanotube composites that take advantage of excellent properties such as high elastic modulus have not been obtained.

一方、本発明者らは、2005年3月25日付けの特許出願(特願2005−088697)において、金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法の一つとして、金属粉末を用いて金属スラリーを作製する工程と、カーボンナノチューブを用いてカーボンナノチューブサスペンションを作製する工程と、得られた金属スラリーとカーボンナノチューブサスペンションとを用いて、金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを作製する工程と、得られた金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを用いて金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を作製する工程と、得られた金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を焼成して金属基カーボンナノチューブ複合材料を得る工程と、を含む金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法、及びこれにより得られる金属基カーボンナノチューブ複合材料を提案しており、カーボンナノチューブサスペンション中に均一にカーボンナノチューブを分散させ、更には金属基カーボンナノチューブ複合材料中に均一にカーボンナノチューブを分散させることを目的として、分散剤を使用しており、分散剤として一般的なドデシル硫酸ナトリウムを用いている。   On the other hand, the present inventors prepared a metal slurry using metal powder as one of the methods for producing a metal-based carbon nanotube composite material in a patent application (Japanese Patent Application No. 2005-088697) dated March 25, 2005. A step of producing a carbon nanotube suspension using carbon nanotubes, a step of producing a mixed slurry of metal / carbon nanotubes using the obtained metal slurry and carbon nanotube suspension, and the obtained metal / carbon A metal base comprising: a step of producing a metal / carbon nanotube mixed green molded body using a nanotube mixed slurry; and a step of firing the obtained metal / carbon nanotube mixed green molded body to obtain a metal-based carbon nanotube composite material Carbon nanotube composite Manufacturing method, and metal-based carbon nanotube composite material obtained thereby, carbon nanotubes are uniformly dispersed in the carbon nanotube suspension, and further, carbon nanotubes are uniformly dispersed in the metal-based carbon nanotube composite material. For the purpose of the above, a dispersant is used, and general sodium dodecyl sulfate is used as the dispersant.

このように、上記記載の方法で作製することにより、金属基カーボンナノチューブ複合材料中においてカーボンナノチューブを均一に分散させることが可能となる一方で、本発明者らが更に研究を重ねたところ、分散剤として使用するドデシル硫酸ナトリウム又はその残渣を完全に脱脂することは困難であり、残留してしまう可能性が高い。
そして、ドデシル硫酸ナトリウム又はその残渣が存在することにより、金属基カーボンナノチューブ複合材料が発揮する熱伝導性や機械的強度特性が十分に活かされないという改善の余地があった。
Thus, by producing by the above-described method, it becomes possible to uniformly disperse the carbon nanotubes in the metal-based carbon nanotube composite material. It is difficult to completely degrease sodium dodecyl sulfate or its residue used as an agent, and there is a high possibility that it will remain.
And there existed room for improvement that the heat conductivity and mechanical strength characteristic which a metal group carbon nanotube composite material exhibits are not fully utilized by sodium dodecyl sulfate or its residue existing.

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、当該金属基カーボンナノチューブ複合材料中においてカーボンナノチューブが均一に分散し、ドデシル硫酸ナトリウム又はその残渣を含有しない金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems of the prior art, and the object of the present invention is to uniformly disperse carbon nanotubes in the metal-based carbon nanotube composite material, and to add sodium dodecyl sulfate or its It is to provide a method for producing free residue metal based carbon nanotube composite materials.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、金属粉末を用いて金属スラリーを作製し、カーボンナノチューブを用いてカーボンナノチューブサスペンションを作製し、得られた金属スラリーとカーボンナノチューブサスペンションとを用いて、金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを作製し、得られた金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを用いて金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を作製し、得られた金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を焼成して金属基カーボンナノチューブ複合材料を得るに当たり、金属粉末を用いて金属スラリーを作製する際に、金属粉末として平均粒径0.1〜50μmのニッケル及び/又はアルミニウム粉末を用い、カーボンナノチューブサスペンションを作製する際に、カーボンナノチューブ用分散剤としてポリビニルアルコールを用い、該ポリビニルアルコールを重量比でカーボンナノチューブの4倍量以上添加することなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have produced a metal slurry using metal powder, produced a carbon nanotube suspension using carbon nanotubes, and obtained metal slurry and carbon nanotubes. A metal / carbon nanotube mixed slurry is prepared using the suspension, a metal / carbon nanotube mixed green molded body is manufactured using the obtained metal / carbon nanotube mixed slurry, and the obtained metal / carbon nanotube mixed green molding is obtained. In producing a metal-based carbon nanotube composite material by firing a body, a metal slurry is produced using a metal powder, and nickel and / or aluminum powder having an average particle size of 0.1 to 50 μm is used as the metal powder. Make nanotube suspension In doing so, it was found that the above-mentioned object can be achieved by using polyvinyl alcohol as a dispersant for carbon nanotubes and adding the polyvinyl alcohol in a weight ratio of 4 times or more the amount of carbon nanotubes, thereby completing the present invention. It was.

即ち、本発明の金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法は、金属粉末を用いて金属スラリーを作製する工程(1)と、カーボンナノチューブを用いてカーボンナノチューブサスペンションを作製する工程(2)と、該工程(1)で得られた金属スラリーと該工程(2)で得られたカーボンナノチューブサスペンションとを用いて、金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを作製する工程(3)と、該工程(3)で得られた金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを用いて金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を作製する工程(4)と、該工程(4)で得られた金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を焼成して金属基カーボンナノチューブ複合材料を得る工程(5)と、を含む金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法であって、当該工程(1)において、金属粉末として平均粒径0.1〜50μmのニッケル及び/又はアルミニウム粉末を用い、当該工程(2)において、カーボンナノチューブ用分散剤としてポリビニルアルコールを用い、該ポリビニルアルコールを重量比でカーボンナノチューブの4倍量以上添加することを特徴とする。 That is , the method for producing a metal-based carbon nanotube composite material of the present invention includes a step (1) of producing a metal slurry using a metal powder, a step (2) of producing a carbon nanotube suspension using a carbon nanotube, Using the metal slurry obtained in the step (1) and the carbon nanotube suspension obtained in the step (2), a step (3) for producing a metal / carbon nanotube mixed slurry and the step (3) obtained. Step (4) of producing a metal / carbon nanotube mixed green molded body using the obtained metal / carbon nanotube mixed slurry, and firing the metal / carbon nanotube mixed green molded body obtained in the step (4) to form a metal And (5) obtaining a carbon-based carbon nanotube composite material. A method of manufacturing a material, polyvinyl in the step (1), using a nickel and / or aluminum powder having an average particle size of 0.1~50μm as metal powder in the step (2), as a dispersant for carbon nanotubes An alcohol is used, and the polyvinyl alcohol is added at a weight ratio of 4 times or more of the carbon nanotubes.

本発明によれば、金属粉末を用いて金属スラリーを作製し、カーボンナノチューブを用いてカーボンナノチューブサスペンションを作製し、得られた金属スラリーとカーボンナノチューブサスペンションとを用いて、金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを作製し、得られた金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを用いて金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を作製し、得られた金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を焼成して金属基カーボンナノチューブ複合材料を得るに当たり、金属粉末を用いて金属スラリーを作製する際に、金属粉末として平均粒径0.1〜50μmのニッケル及び/又はアルミニウム粉末を用い、カーボンナノチューブサスペンションを作製する際に、カーボンナノチューブ用分散剤としてポリビニルアルコールを用い、該ポリビニルアルコールを重量比でカーボンナノチューブの4倍量以上添加することなどとしたため、当該金属基カーボンナノチューブ複合材料中においてカーボンナノチューブが均一に分散し、ドデシル硫酸ナトリウム又はその残渣を含有しない金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a metal slurry is produced using metal powder, a carbon nanotube suspension is produced using carbon nanotubes, and a metal / carbon nanotube mixed slurry is produced using the obtained metal slurry and carbon nanotube suspension. A metal / carbon nanotube mixed green molded body is prepared using the metal / carbon nanotube mixed slurry obtained, and the obtained metal / carbon nanotube mixed green molded body is fired to obtain a metal-based carbon nanotube composite material. strikes, in making the metal slurry with a metal powder, using a nickel and / or aluminum powder having an average particle size of 0.1~50μm as metal powder, in making the carbon nanotube suspension, for a carbon nanotube dispersant Then, using polyvinyl alcohol and adding the polyvinyl alcohol in a weight ratio of 4 times or more of the carbon nanotubes, the carbon nanotubes are uniformly dispersed in the metal-based carbon nanotube composite material, and sodium dodecyl sulfate or its the residue method for producing a metal-based carbon nanotube composite materials containing no can be provided.

お、本明細書において、カーボンナノチューブを「CNT」、ポリビニルアルコールを「PVA」、ドデシル硫酸ナトリウムを「SDS」、アルミニウムを「Al」、ニッケルを「Ni」と記載することがある。 Contact name herein, "CNT" Carbon nanotubes, polyvinyl alcohol "PVA", sodium dodecyl sulfate, "SDS", aluminum "Al", may be described nickel as "Ni".

また、上記金属粉末やCNT用分散媒としては、例えば水系のものや非水系のものを用いることができる。
上記水系のものとしては、代表的には純水や必要に応じて適宜添加する合金元素を含有する水などを挙げることができる。
なお、「純水」とは、(1)蒸留水を超える電気抵抗値を示す水、(2)イオンを完全に除去した水、を意味する。
また、上記非水系のものとしては、例えばメタノール、エタノール、プロピルアルコールなどの低級アルコールに代表される有機溶媒を挙げることができる。
Moreover , as said metal powder and the dispersion medium for CNTs, an aqueous thing and a non-aqueous thing can be used, for example.
Typical examples of the water-based material include pure water and water containing an alloy element that is appropriately added as necessary.
“Pure water” means (1) water that exhibits an electric resistance value exceeding that of distilled water, and (2) water from which ions have been completely removed.
Moreover, as said non-aqueous thing, the organic solvent represented by lower alcohols, such as methanol, ethanol, a propyl alcohol, can be mentioned, for example.

発明の金属基CNT複合材料の製造方法について詳細に説明する。
上述の如く、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法は、金属粉末を用いて金属スラリーを作製する工程(1)と、CNTを用いてCNTサスペンションを作製する工程(2)と、該工程(1)で得られた金属スラリーと上記工程(2)で得られたCNTサスペンションとを用いて、金属/CNT混合スラリーを作製する工程(3)と、該工程(3)で得られた金属/CNT混合スラリーを用いて金属/CNT混合グリーン成形体を作製する工程(4)と、該工程(4)で得られた金属/CNT混合グリーン成形体を焼成して金属基CNT複合材料を得る工程(5)と、を含む金属基CNT複合材料の製造方法であって、当該工程(1)において、金属粉末として平均粒径0.1〜50μmのニッケル粉末及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は双方を用い、当該工程(2)において、CNT用分散剤としてPVAを用い、該PVAを重量比でCNTの4倍量以上添加して、所望の金属基CNT複合材料を得る方法である。
このような工程を経ることにより、より具体的には、金属スラリーとCNTサスペンションとを別工程で作製して、しかる後、双方を混合することにより、特に金属粉末として平均粒径0.1〜50μmのニッケル粉末及びアルミニウム粉末のいずれか一方又は双方を用い、CNT用分散剤としてPVAを用い、該PVAを重量比でCNTの4倍量以上添加することにより、当該金属基CNT複合材料中においてCNTが均一に分散し、SDS又はその残渣を含有しないものとなる。
The manufacturing method of the metal group CNT composite material of this invention is demonstrated in detail.
As described above, the method for producing a metal-based CNT composite material according to the present invention includes a step (1) of producing a metal slurry using metal powder, a step (2) of producing a CNT suspension using CNT, and the step. Using the metal slurry obtained in (1) and the CNT suspension obtained in the above step (2), a step (3) for producing a metal / CNT mixed slurry, and the metal obtained in the step (3) Step (4) for producing metal / CNT mixed green molded body using / CNT mixed slurry, and firing metal / CNT mixed green molded body obtained in step (4) to obtain metal-based CNT composite material and step (5) a method for producing a metal-based CNT composite material comprising, in the step (1), any one of nickel powder and aluminum powder having an average particle diameter of 0.1~50μm metal powder With square or both, in the step (2), using PVA as CNT dispersant is added 4 times or more of the CNT to the PVA in a weight ratio, is a method of obtaining a desired metal base CNT composite .
More specifically, the metal slurry and the CNT suspension are prepared in separate steps by passing through such steps, and then mixed together to obtain an average particle size of 0.1 to 0.1 particularly as a metal powder. In one or both of 50 μm nickel powder and aluminum powder, using PVA as a dispersant for CNT, and adding the PVA in a weight ratio of 4 times or more of CNT, in the metal-based CNT composite material CNTs are uniformly dispersed and do not contain SDS or its residue.

また、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法は、上記(5)工程において、金属/CNT混合グリーン成形体をAr雰囲気中550〜660℃で1時間以上保持して焼成することが望ましい。
このような工程を経ることにより、当該金属基CNT複合材料中においてCNTがより均一に分散し、SDS又はその残渣を含有しないものとなる。
なお、焼成する際には、50〜200MPa程度の圧力を付加してもよい。
In the method for producing a metal-based CNT composite material according to the present invention, in the step (5), it is desirable that the metal / CNT mixed green molded body is held and fired at 550 to 660 ° C. for 1 hour or longer in an Ar atmosphere.
By going through such a process, the CNTs are more uniformly dispersed in the metal-based CNT composite material and do not contain SDS or its residue.
When firing, a pressure of about 50 to 200 MPa may be applied.

更に、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法は、上記(4)工程と(5)工程の間に、脱脂処理する工程(4´)を付加することが望ましい。
そして、上記(4´)工程において、大気中、400〜600℃で10〜20時間保持して脱脂処理を行うことがより好ましいが、これに限定されるものではない。
このような工程を経ることにより、CNT分散剤として用いたPVAを焼成前に十分に脱脂することができ、当該金属基CNT複合材料中においてCNTがより均一に分散し、SDS又はその残渣を含有しないものとなる。
Furthermore, in the method for producing a metal-based CNT composite material according to the present invention, it is desirable to add a degreasing step (4 ′) between the steps (4) and (5).
In the step (4 ′), it is more preferable that the degreasing treatment is carried out in the atmosphere at 400 to 600 ° C. for 10 to 20 hours, but is not limited thereto.
By passing through such a process, PVA used as a CNT dispersant can be sufficiently degreased before firing, and CNT is more uniformly dispersed in the metal-based CNT composite material, and contains SDS or its residue. It will not do.

また、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法は、上記(4)工程において、大気中、200MPaの加圧条件下で行うことが好ましい。
このような工程を経ることにより、十分な相対密度を有し、当該金属基CNT複合材料中においてCNTがより均一に分散し、SDS又はその残渣を含有しないものとなる。
Moreover, it is preferable to perform the manufacturing method of the metal group CNT composite material of this invention in the said (4) process under the pressurization conditions of 200 Mpa in air | atmosphere.
By passing through such a process, it has sufficient relative density, CNT disperses | distributes more uniformly in the said metal group CNT composite material, and it does not contain SDS or its residue.

更に、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法は、上記(2)工程において、超音波処理及び撹拌混合処理を同時に少なくとも1時間行い得られたものであることが好ましい。
このような工程を経ることにより、CNTサスペンション中においてよりCNTを均一に分散させることができ、当該金属基CNT複合材料中においてCNTがより均一に分散し、SDS又はその残渣を含有しないものとなる。
Furthermore, the metal-based CNT composite material production method of the present invention is preferably obtained by performing ultrasonic treatment and stirring and mixing treatment simultaneously for at least 1 hour in the step (2).
Through such a process, CNTs can be more uniformly dispersed in the CNT suspension, and CNTs are more evenly dispersed in the metal-based CNT composite material, and no SDS or residue thereof is contained. .

また、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法は、上記(2)工程において用いるCNTの平均外径が15〜100nmであることが好ましい。
CNTは、その物性上、平均外径が小さいほど単位量あたりの本数が増えるとともに、CNTの軸方向への長さも長くなり、高い熱伝導性が得られるため、100nmを超える平均外径を有することは、高い熱導電性を付与するために配合されるCNTとして適当でないためである。
一方、平均外径が15nm以上のCNTはハンドリング性に優れ、かかるCNTを用いて作製すると、当該金属基CNT複合材料においてCNTをより均一に分散させ易く、換言すれば、金属マトリックス中にCNTを凝集体を形成させずに分散させ易いからであるが、必ずしもこれに限定されるものではない。
Moreover, it is preferable that the average outer diameter of CNT used in the said (2) process is 15-100 nm in the manufacturing method of the metal group CNT composite material of this invention.
CNT has an average outer diameter exceeding 100 nm because its physical properties increase the number per unit amount as the average outer diameter is smaller, and the length of the CNT in the axial direction is longer and high thermal conductivity is obtained. This is because it is not suitable as CNT blended for imparting high thermal conductivity.
On the other hand, CNTs having an average outer diameter of 15 nm or more have excellent handling properties, and when produced using such CNTs, CNTs can be more uniformly dispersed in the metal-based CNT composite material. Although it is easy to disperse | distribute without forming an aggregate, it is not necessarily limited to this.

更に、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法は、上記(1)工程において用いる金属粉末が平均粒径0.1〜10μmのニッケル粉末及びアルミニウム粉末のいずれか一方であること又は双方を含むことが好ましい Furthermore, the method for producing a metal-based CNT composite material of the present invention includes that the metal powder used in the step (1) is one or both of nickel powder and aluminum powder having an average particle size of 0.1 to 10 μm. It is preferable .

平均粒径が0.1μm未満の場合には、原材料コスト増となり、アルミニウムなど酸化しやすい金属の場合ハンドリングが困難となる可能性があり好ましくない。
また、平均粒径が50μmを超えると、粒同士のすき間にCNTが凝集するため、CNTの分散性が悪化する傾向があり好ましくない。
When the average particle size is less than 0.1 μm, the raw material cost increases, and in the case of a metal that easily oxidizes such as aluminum, handling may be difficult, which is not preferable.
On the other hand, if the average particle size exceeds 50 μm, CNT aggregates in the gaps between the particles, so that the dispersibility of CNT tends to deteriorate, which is not preferable.

このような金属基CNT複合材料は、金属スラリー中に金属粉末をより均一に分散させることができ、従って、当該金属基CNT複合材料中においてCNTがより均一に分散し、SDS又はその残渣を含有しないものとなるが、必ずしもこれに限定されるものではない。   Such metal-based CNT composite material can more uniformly disperse the metal powder in the metal slurry, and therefore, CNT is more uniformly dispersed in the metal-based CNT composite material and contains SDS or its residue. However, the present invention is not necessarily limited to this.

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.

(実施例1)
図1は、本発明の金属基CNT複合材料の製造方法の一例を示すフローチャートである。同図を用いて、実施例1を説明する。
(Example 1)
FIG. 1 is a flowchart showing an example of a method for producing a metal-based CNT composite material of the present invention. Example 1 will be described with reference to FIG.

<CNTサスペンションの作製>
実施例1においては、同図に示すように、CNTサスペンションの作製のために、原料粉末として平均外径50nmの多層CNT、分散剤としてポリビニルアルコール(和光純薬工業(株)、重合度500)、溶媒として純水を用意した。
純水100重量部に対して、0.8重量部のポリビニルアルコールと0.2重量部の多層CNTを順次添加し、次いで、超音波処理及び撹拌混合を同時に実施して、CNTサスペンションを得た。
<Production of CNT suspension>
In Example 1, as shown in the figure, in order to produce a CNT suspension, multilayer CNTs having an average outer diameter of 50 nm as a raw material powder, polyvinyl alcohol as a dispersant (Wako Pure Chemical Industries, Ltd., polymerization degree 500) Pure water was prepared as a solvent.
To 100 parts by weight of pure water, 0.8 parts by weight of polyvinyl alcohol and 0.2 parts by weight of multi-walled CNTs were sequentially added, and then sonication and stirring and mixing were simultaneously performed to obtain a CNT suspension. .

また、上記超音波処理は出力7Wで1時間行い、撹拌混合は回転数を200rpmとした。更に、以下に記載の超音波処理及び撹拌混合も同条件で行った。   The ultrasonic treatment was performed at an output of 7 W for 1 hour, and stirring and mixing were performed at a rotation speed of 200 rpm. Further, the ultrasonic treatment and stirring and mixing described below were performed under the same conditions.

<金属スラリーの作製>
一方で、金属スラリーの作製のために、同図に示すうち、原料粉末として平均粒径3μmのAl粉末(東洋アルミニウム(株)、04−0011)、溶媒としてエタノールを用意した。
エタノールに対して、Al粉末を添加し、次いで、超音波処理及び撹拌混合を同時に実施して、Alスラリーを得た。
<Preparation of metal slurry>
On the other hand, in order to prepare a metal slurry, among them, Al powder (Toyo Aluminum Co., Ltd. 04-0011) having an average particle diameter of 3 μm was prepared as a raw material powder, and ethanol was prepared as a solvent.
Al powder was added to ethanol, and then ultrasonic treatment and stirring and mixing were simultaneously performed to obtain an Al slurry.

<金属/CNT混合スラリーの作製>
次いで、同図に示すように、上記CNTサスペンションと上記Alスラリーを混合し、超音波処理及び撹拌混合し、更に、図示しないが一旦80℃まで加熱し、濃縮して、Al/CNT混合スラリーを作製した。
しかる後、上記Al/CNT混合スラリーを撹拌しながら室温放置して濃縮した。
<Preparation of metal / CNT mixed slurry>
Next, as shown in the figure, the CNT suspension and the Al slurry are mixed, subjected to ultrasonic treatment and stirring, and further heated to 80 ° C., not shown, and concentrated to obtain an Al / CNT mixed slurry. Produced.
Thereafter, the Al / CNT mixed slurry was allowed to stand at room temperature with stirring and concentrated.

<金属/CNT混合グリーン成形体の作製>
次いで、同図に示すように、上記濃縮したAl/CNT混合スラリーを多孔質アルミナ型に鋳込み、室温20℃で24時間放置乾燥し、更に、6時間真空乾燥を行い、しかる後、200MPaで圧縮して、Al/CNT混合グリーン成形体を得た。
<Preparation of metal / CNT mixed green compact>
Next, as shown in the figure, the concentrated Al / CNT mixed slurry is cast into a porous alumina mold, dried at room temperature at 20 ° C. for 24 hours, further vacuum dried for 6 hours, and then compressed at 200 MPa. Thus, an Al / CNT mixed green molded body was obtained.

<金属基CNT混合グリーン成形体の作製>
上記Al/CNT混合グリーン成形体を大気中で400℃まで昇温後、20時間保持することによって、脱脂処理を行って、Al基CNT混合グリーン成形体を得た(図示せず。)。
<Production of metal-based CNT mixed green compact>
The Al / CNT mixed green molded body was heated to 400 ° C. in the atmosphere and then held for 20 hours to perform a degreasing treatment to obtain an Al-based CNT mixed green molded body (not shown).

<金属基CNT複合材料の作製>
上記脱脂処理後のAl基CNT混合グリーン成形体をAr気流中、675℃で、100MPaの圧力を付加しながら1時間保持するホットプレスによって、本例のAl基CNT複合材料を得た。
なお、得られたAl基CNT複合材料において、CNT含有量は5vol%であった。
<Production of metal-based CNT composite material>
The Al-based CNT composite green material of this example was obtained by hot pressing by holding the degreasing-treated Al-based CNT mixed green molded body in an Ar stream at 675 ° C. for 1 hour while applying a pressure of 100 MPa.
In the obtained Al-based CNT composite material, the CNT content was 5 vol%.

図2は、本例のAl基CNT複合材料の走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。同図においてCNTを矢印で示した。
同図に示すように、本例のAl基CNT複合材料において、Alマトリックス中にCNTが分散していることが分かる。
FIG. 2 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of the Al-based CNT composite material of this example. In the figure, CNTs are indicated by arrows.
As shown in the figure, it can be seen that in the Al-based CNT composite material of this example, CNTs are dispersed in the Al matrix.

また、本例のAl基CNT複合材料に対して、エネルギー分散型蛍光X線分析(EDX)による元素分析を行った結果、S及びNaは検出されなかった。   Moreover, as a result of conducting the elemental analysis by energy dispersive X-ray fluorescence analysis (EDX) with respect to the Al group CNT composite material of this example, S and Na were not detected.

(比較例1)
CNTサスペンションを作製するに当たり、CNT分散剤として用いたポリビニルアルコールをドデシル硫酸ナトリウム(和光純薬工業社製、192−08672)に替えた以外は、実施例1と同様の操作を繰り返し、本例のAl基CNT複合材料を得た。
また、本例のAl基CNT複合材料に対して、EDXによる元素分析を行った結果、S及びNaが検出された。
(Comparative Example 1)
In producing the CNT suspension, the same operation as in Example 1 was repeated except that polyvinyl alcohol used as the CNT dispersant was replaced with sodium dodecyl sulfate (Wako Pure Chemical Industries, 192-08672). An Al-based CNT composite material was obtained.
In addition, as a result of elemental analysis by EDX on the Al-based CNT composite material of this example, S and Na were detected.

参考例1
実施例1において作製したCNTサスペンションを用いた。
具体的には、原料粉末として平均外径50nmの多層CNT、分散剤としてポリビニルアルコール、溶媒として純水を用意した。
純水100重量部に対して、0.8重量部のポリビニルアルコールと0.2重量部の多層CNTを順次添加し、次いで、超音波処理及び撹拌混合を同時に実施して、本例のCNTサスペンションを得た。
( Reference Example 1 )
The CNT suspension produced in Example 1 was used.
Specifically, multilayer CNTs having an average outer diameter of 50 nm were prepared as a raw material powder, polyvinyl alcohol as a dispersant, and pure water as a solvent.
The CNT suspension of this example was prepared by sequentially adding 0.8 parts by weight of polyvinyl alcohol and 0.2 parts by weight of multi-walled CNT to 100 parts by weight of pure water, and then performing ultrasonic treatment and stirring and mixing simultaneously. Got.

図3は、本例のCNTサスペンションのSEM写真である。同図においては、後述する参考例2の図4において観察されるようなCNTの凝集体は確認されず、CNTサスペンション中にCNTが均一に分散していることが分かる。
また、本例のCNTサスペンションに対して、EDXによる元素分析を行った結果、S及びNaは検出されなかった。
FIG. 3 is an SEM photograph of the CNT suspension of this example. In the figure, CNT aggregates as observed in FIG. 4 of Reference Example 2 described later are not confirmed, and it can be seen that the CNTs are uniformly dispersed in the CNT suspension.
In addition, as a result of elemental analysis by EDX on the CNT suspension of this example, S and Na were not detected.

参考例2
純水100重量部に対して、0.2重量部のポリビニルアルコールと0.2重量部の多層CNTを順次添加し、次いで、超音波処理及び撹拌混合を同時に実施して、本例のCNTサスペンションを得た。
( Reference Example 2 )
The CNT suspension of this example is obtained by sequentially adding 0.2 parts by weight of polyvinyl alcohol and 0.2 parts by weight of multi-walled CNT to 100 parts by weight of pure water, and then simultaneously performing ultrasonic treatment and stirring and mixing. Got.

図4は、本例のCNTサスペンションのSEM写真である。同図においては、矢印で示すように、CNTの凝集体が確認された。   FIG. 4 is an SEM photograph of the CNT suspension of this example. In the figure, as shown by the arrows, CNT aggregates were confirmed.

参考例3
比較例1と同じようなCNTサスペンションを用いた。
具体的には、原料粉末として平均外径50nmの多層CNT、分散剤としてドデシル硫酸ナトリウム、溶媒として純水を用意した。
純水100重量部に対して、0.5重量部のドデシル硫酸ナトリウムと2重量部の多層CNTを順次添加し、次いで、超音波処理及び撹拌混合を同時に実施して、本例のCNTサスペンションを得た。
( Reference Example 3 )
A CNT suspension similar to Comparative Example 1 was used.
Specifically, multilayer CNTs having an average outer diameter of 50 nm were prepared as raw material powder, sodium dodecyl sulfate as a dispersant, and pure water as a solvent.
To 100 parts by weight of pure water, 0.5 parts by weight of sodium dodecyl sulfate and 2 parts by weight of multi-walled CNTs were sequentially added, and then sonication and stirring and mixing were simultaneously performed to prepare the CNT suspension of this example. Obtained.

図5は、本例のCNTサスペンションのSEM写真である。同図においては、上述した参考例2の図4において観察されるようなCNTの凝集体は確認されず、CNTサスペンション中にCNTが均一に分散していることが分かる。
しかしながら、本例のCNTサスペンションに対して、EDXによる元素分析を行った結果、S及びNaが検出された。
FIG. 5 is an SEM photograph of the CNT suspension of this example. In the figure, CNT aggregates as observed in FIG. 4 of Reference Example 2 described above are not confirmed, and it can be seen that CNTs are uniformly dispersed in the CNT suspension.
However, as a result of elemental analysis by EDX on the CNT suspension of this example, S and Na were detected.

以上のことから、CNT分散剤としてポリビニルアルコールのみを重量比でCNTの4倍量以上添加することにより、CNTが均一に分散しているCNTサスペンションを作製することができることが分かる。   From the above, it can be seen that a CNT suspension in which CNTs are uniformly dispersed can be produced by adding only polyvinyl alcohol as a CNT dispersant in an amount of 4 times the amount of CNTs by weight.

本発明の金属基CNT複合材料の製造方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the manufacturing method of the metal group CNT composite material of this invention. 実施例1のAl基CNT複合材料のSEM写真である。2 is a SEM photograph of the Al-based CNT composite material of Example 1. 参考例1のCNTサスペンションのSEM写真である。 4 is a SEM photograph of the CNT suspension of Reference Example 1 . 参考例2のCNTサスペンションのSEM写真である。 4 is a SEM photograph of the CNT suspension of Reference Example 2 . 参考例3のCNTサスペンションのSEM写真である。 4 is a SEM photograph of a CNT suspension of Reference Example 3 .

Claims (7)

金属粉末を用いて金属スラリーを作製する工程(1)と、
カーボンナノチューブを用いてカーボンナノチューブサスペンションを作製する工程(2)と、
上記工程(1)で得られた金属スラリーと上記工程(2)で得られたカーボンナノチューブサスペンションとを用いて、金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを作製する工程(3)と、
上記工程(3)で得られた金属/カーボンナノチューブ混合スラリーを用いて金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を作製する工程(4)と、
上記工程(4)で得られた金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体を焼成して金属基カーボンナノチューブ複合材料を得る工程(5)と、を含む金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法であって、
上記工程(1)において、金属粉末として平均粒径0.1〜50μmのニッケル及び/又はアルミニウム粉末を用い、
上記工程(2)において、カーボンナノチューブ用分散剤としてポリビニルアルコールを用い、該ポリビニルアルコールを重量比でカーボンナノチューブの4倍量以上添加することを特徴とする金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法。
Producing a metal slurry using metal powder (1);
Producing a carbon nanotube suspension using carbon nanotubes (2);
Using the metal slurry obtained in the step (1) and the carbon nanotube suspension obtained in the step (2) to produce a metal / carbon nanotube mixed slurry (3);
Using the metal / carbon nanotube mixed slurry obtained in the step (3) to produce a metal / carbon nanotube mixed green molded body,
Firing the metal / carbon nanotube mixed green molded body obtained in the step (4) to obtain a metal-based carbon nanotube composite material (5), and a method for producing a metal-base carbon nanotube composite material,
In the step (1), nickel and / or aluminum powder having an average particle size of 0.1 to 50 μm is used as the metal powder,
In the said process (2), using polyvinyl alcohol as a dispersing agent for carbon nanotubes, this polyvinyl alcohol is added 4 times or more of carbon nanotubes by weight ratio, The manufacturing method of the metal group carbon nanotube composite material characterized by the above-mentioned.
上記(5)工程において、金属/カーボンナノチューブ混合グリーン成形体をアルゴン雰囲気中550〜660℃で1時間以上保持して焼成することを特徴とする請求項1に記載の金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法。 2. The metal-based carbon nanotube composite material according to claim 1 , wherein in the step (5), the metal / carbon nanotube mixed green compact is fired by holding at 550 to 660 ° C. for 1 hour or more in an argon atmosphere. Production method. 上記(4)工程と(5)工程の間に、脱脂処理する工程(4´)を付加することを特徴とする請求項1又は2に記載の金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法。 The method for producing a metal-based carbon nanotube composite material according to claim 1 or 2 , wherein a degreasing step (4 ') is added between the steps (4) and (5). 上記(4´)工程において、大気中400〜600℃で10〜20時間保持して脱脂処理を行うことを特徴とする請求項3に記載の金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法。 4. The method for producing a metal-based carbon nanotube composite material according to claim 3 , wherein in the step (4 ′), the degreasing treatment is performed by holding in the atmosphere at 400 to 600 ° C. for 10 to 20 hours. 上記(4)工程において、大気中200MPaの加圧条件下で行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つの項に記載の金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法。 The method for producing a metal-based carbon nanotube composite material according to any one of claims 1 to 4, wherein the step (4) is performed under a pressurized condition of 200 MPa in the atmosphere. 上記(2)工程において、超音波処理及び撹拌混合処理を同時に少なくとも1時間行うことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つの項に記載の金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法。 The method for producing a metal-based carbon nanotube composite material according to any one of claims 1 to 5, wherein in the step (2), the ultrasonic treatment and the stirring and mixing treatment are simultaneously performed for at least 1 hour. 上記(2)工程において用いるカーボンナノチューブの平均外径が15〜100nmであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つの項に記載の金属基カーボンナノチューブ複合材料の製造方法。 The method for producing a metal-based carbon nanotube composite material according to any one of claims 1 to 6, wherein an average outer diameter of the carbon nanotubes used in the step (2) is 15 to 100 nm.
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