JP5091208B2 - カーボンナノチューブ／ポリマー複合材料の製造方法 - Google Patents

カーボンナノチューブ／ポリマー複合材料の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）／ポリマー複合材料の製造方法に関し、特にＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法に関するものである。
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、ナノテクノロジー分野で注目されている材料の一つであり、２１世紀における重要な新素材の１つとなることが期待されている。ＣＮＴは、グラフェンシートを丸めた直径がナノメートルサイズの円筒状構造を持ち、炭素原子の６員環と５員環により構成されている。また、ＣＮＴは、機械・電気・熱特性に優れていることから、エレクトロニクス、バイオ、エネルギー、複合材料等、広範な分野での応用が期待されている。
１９９１年に発見されて以来、ＣＮＴをフィラーとした高分子基複合材料（ＣＮＴ／Ｐｏｌｙｍｅｒ複合材料）の機械、熱、電気特性の向上を目的とした研究が盛んに行われている（非特許文献１及び非特許文献２を参照）。従来のＣＮＴ／ポリマー複合材料は複数のカーボンナノチューブ及びポリマー粒子を含む。該ＣＮＴ／ポリマー複合材料を超コンデンサ、太陽セル電極に利用した場合、充放電により、前記ポリマー粒子の体積が収縮又は拡大するという現象がある。前記現象が発生する場合、カーボンナノチューブは中空の構造を有するので、前記ＣＮＴ／ポリマー複合材料の体積の収縮又は拡大を緩和することができる。さらに、カーボンナノチューブは良好な導電性を有するので、前記ＣＮＴ／ポリマー複合材料は良好な導電性及び高い比電気容量（２００ファラッド／グラム）を有する。前記ＣＮＴ／ポリマー複合材料の製造方法は、カーボンナノチューブを硫酸又は硝酸のような強酸及び界面活性剤に分散させた後、ポリマー材料と電気化学的に作用させ、電極に前記ＣＮＴ／ポリマー複合材料を形成することができる。
Ａｊｊａｙａｎ Ｐ．Ｍ．， Ｓｔｅｐｈａｎ Ｏ．， Ｃｏｌｌｉｅｘ Ｃ．， Ｔｒａｎｔｈ Ｄ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９９４年、第２６５巻、ｐ．１２１２−１２１５ Ｃａｌｖｅｒｔ Ｐ．， Ｎａｔｕｒｅ、１９９９年、第３９９巻、ｐ．２１０−２１１
しかし、強酸はカーボンナノチューブに損傷を与え、前記ＣＮＴ／ポリマー複合材料に残留した界面活性剤を除去し難いので、前記ＣＮＴ／ポリマー複合材料の品質が低くなるという課題がある。また、カーボンナノチューブをポリマー材料に充填する際、カーボンナノチューブは比表面積が非常に大きいことから凝集しやすく、ポリマー材料に均一分散させる事が非常に困難であるため、予測されている特性は必ずしも得られていないという課題もある。
従って、前記課題を解決するために、本発明はＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法を提供する。
本発明のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法は、カーボンナノチューブフィルムを提供する第一ステップと、インサイチュー・電気化学重合法により、導電ポリマー及びカーボンナノチューブフィルムを複合させる第二ステップと、を含む。
前記第一ステップは、カーボンナノチューブ原料を提供する第一サブステップと、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する第二サブステップと、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す第三サブステップと、を含む。
前記第二ステップは、導電ポリマーの単量体酸性溶液を容器に入れる第一サブステップと、陰極電極を準備する第二サブステップと、前記カーボンナノチューブフィルム及び前記陰極電極を前記容器に入れて、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液及び前記カーボンナノチューブフィルムを複合させる第三サブステップと、を含む。
前記第二ステップの第三サブステップにおいて、二枚のカーボンナノチューブフィルムを、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液に浸漬させ、一つのカーボンナノチューブフィルムは陰極線に接続され、もう一つのカーボンナノチューブフィルムは陽極線に接続されている。
前記第二ステップの第三サブステップにおいて、前記陰極電極及び前記陽極電極に電圧を印加させた場合、前記陰極電極及び前記陽極電極の間に、電位差が生じる。
さらに、本発明のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法は、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を前記電解液から取り出す第一サブステップと、脱イオン水を利用して、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料のイオンを除去する第二サブステップと、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料をエタノールが入った容器に入れて、不純物を除去する第三サブステップと、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を炉に入れて、８０℃で、４時間加熱して、不純物を除去する第四サブステップと、を含む第三ステップを含む。
従来の技術と比べて、本発明のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法は簡単であり、コストが低いという優れた点がある。また、本発明のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料において、カーボンナノチューブが均一に配列されているので、ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の比電気容量を非常に高めることができる。また、本発明のカーボンナノチューブネットは良好な柔軟性を有するので、本発明のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を任意な形状に形成することができる。
本発明の実施例のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法のフローチャートである。 本発明のカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 濾過された綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体の写真である。 本発明の綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 本発明のカーボンナノチューブが等方的に配列されたカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 本発明のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されたカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。 本発明の実施例のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の模式図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
図１を参照すると、本実施例のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法は、カーボンナノチューブフィルムを提供する第一ステップと、インサイチュー・電気化学重合法により、導電ポリマー及びカーボンナノチューブフィルムを複合させる第二ステップと、を含む。
前記第一ステップに提供されたカーボンナノチューブフィルムの製造方法は、以下の（一）〜（四）のものが挙げられる。
（一）カーボンナノチューブアレイのフィルム
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。
前記カーボンナノチューブアレイのフィルムは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献２を参照）であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献２）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直に生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。
本実施例において、前記カーボンを含むガスとしては例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。
本実施例から提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもいい。
（二）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。
第一ステップでは、（一）のカーボンナノチューブアレイを提供する。
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、図２に示す、複数のカーボンナノチューブセグメントからなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブセグメントが端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
(三)綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。
第一ステップでは、カーボンナノチューブ原料（綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの素になるカーボンナノチューブ）を提供する。
まず、（一）のカーボンナノチューブアレイを提供する。次に、ナイフのような工具で前記カーボンナノチューブを前記基材から剥離し、カーボンナノチューブ原料が形成される。前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料においては、該カーボンナノチューブの長さは、１００マイクロメートル以上であり、１０マイクロメートル以上であることが好ましい。
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。
前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度攪拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。前記溶剤は水または揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法により、カーボンナノチューブを含む溶剤を１０〜３０分間処理する。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブはそれぞれ絡み合い、綿毛構造に形成されている。
第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。
まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を濾紙が置かれたファネルに注ぎ、しばらく放置して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離される。図３を参照すると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。
分離された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開し、展開された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を加熱するか、或いは、該溶剤が自然に蒸発すると、図４に示すような綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が展開される面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度が小さくなる。
また、微多孔膜とエアーポンプファネル（Ａｉｒ−ｐｕｍｐｉｎｇ Ｆｕｎｎｅｌ）を利用して綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。具体的には、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルにつぎ、該エアーポンプファネルに抽気し、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は、平滑な表面を有する。該微多孔膜において、単一の微小孔の直径は、０．２２マイクロメートルにされている。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは容易に前記微多孔膜から剥落することができる。さらに、前記エアーポンプを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけるので、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成させることができる。
（四）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）である。まず、（一）のカーボンナノチューブアレイを提供する。次に、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
図５を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される。該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体が平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
図６を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。
前記第二ステップは、導電ポリマーの単量体酸性溶液を容器に入れる第一サブステップと、陰極電極を準備する第二サブステップと、前記カーボンナノチューブフィルム及び前記陰極電極を前記容器に入れて、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液及び前記カーボンナノチューブフィルムを複合させる第三サブステップと、を含む。
前記第二ステップの第一サブステップにおいて、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液は、酸性溶液に導電ポリマーの単量体を溶解することによって形成される。前記導電ポリマーの単量体酸性溶液を容器に入れて電解液として利用することができる。前記導電ポリマーの単量体は、アニリン、ピロール、チオフェン、アセチレン、ポリフェニレンビニレンのいずれか一種又はそれらの組み合わせである。前記酸性溶液は、塩酸、硫酸、水素硝酸、燐酸、酢酸のいずれか一種又はそれらの組み合わせである。
本実施例において、前記導電ポリマーの単量体はアニリンであり、前記酸性溶液は硫酸である。前記カーボンナノチューブフィルムを前記導電ポリマーの単量体酸性溶液に浸漬させる方法は、４０ｍｌ、１ｍｏｌ／Ｌの硫酸を容器に入れた後、０．７４５０４グラムのオイル状のアニリン単量体（０．７４５０４グラムのアニリン単量体は０．００８モル）を該容器に入れる。前記アニリン単量体が前記硫酸溶液に溶解すると、濃度が０．２ｍｏｌ／Ｌのアニリン硫酸溶液が形成される。
前記第二サブステップにおいて、前記陰極電極はフィルム状であり、不活性黒鉛の陰極電極、白金の陰極電極、ステンレス鋼の陰極電極、カーボンナノチューブの陰極電極のいずれか一種である。前記陰極電極の面積は、第一ステップに提供されたカーボンナノチューブフィルムと同じ、又はそれより大きい。前記陰極電極はカーボンナノチューブからなる場合、第一ステップに提供されたカーボンナノチューブフィルム、線状のカーボンナノチューブ構造体、又はカーボンナノチューブ複合物であることができる。前記カーボンナノチューブ複合物は、カーボンナノチューブ及び他の材料からなる。前記他の材料は、金属、非金属、高分子材料（熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂）である。
前記第三サブステップにおいて、前記陰極電極及び前記カーボンナノチューブフィルムを平行に配列させるように、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液に浸漬させる。ここで、前記陰極電極及び前記カーボンナノチューブフィルムの間の距離は、０．５ｃｍ〜３ｃｍである。前記カーボンナノチューブフィルム及び前記導電ポリマーの単量体酸性溶液の重量比は、２：９〜４：５である。
本実施例において、二枚の同じ面積のカーボンナノチューブフィルムを、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液に浸漬させる。一つのカーボンナノチューブフィルムは、陰極線に接続されて陰極電極として利用されているが、もう一つのカーボンナノチューブフィルムは、陽極線に接続されて陽極電極として利用されている。前記二枚のカーボンナノチューブフィルムの間の距離は、１ｃｍである。前記陽極電極に酸化重合反応が行われたので、導電ポリマーの単量体が前記導電ポリマーファイバーに重合され、前記導電ポリマーファイバーが前記陽極電極におけるＣＮＴの表面に接着される。前記導電ポリマーファイバーはそれぞれ接続されて、ポリマーファイバーネットが形成されている。前記ポリマーファイバーネットは、前記陽極電極におけるＣＮＴの表面に接着される。
前記導電ポリマーファイバーの長さは、１００ｎｍ〜１０ｍｍであり、その直径は３０ｎｍ〜１２０ｎｍである。前記陰極電極及び前記陽極電極に電圧を印加する場合、前記陰極電極及び前記陽極電極の間に、電位差が生じることになる。前記陰極電極及び前記陽極電極に走査電圧を印加する場合、前記走査電圧は−０．２Ｖ〜１．２Ｖであり、該走査電圧の速度は１ｍＶ／ｓｅｃ〜１０００ｍＶ／ｓｅｃである。該走査時間が０．５時間〜４時間である場合、該走査回数は１０〜１００００回である。前記陰極電極及び前記陽極電極に定電流を提供する場合、前記電流は１０ｍＡ〜１０Ａであり、提供する時間は０．５時間〜４時間である。前記陰極電極及び前記陽極電極に定電圧を印加する場合、前記定電圧は０．５Ｖ〜１．２Ｖである。前記定電圧を提供する時間は、０．５時間〜４時間である。
本実施例において、前記陰極電極は陰極線に接続され、前記陽極電極は陽極線に接続される。前記陰極線及び陽極線の間に０．７５Ｖの電圧を、２〜３時間印加する場合、前記陽極電極に酸化重合反応が行われた後、前記陽極電極におけるＣＮＴの表面にポリアニリンファイバーが接着される。前記ポリアニリンファイバーの長さは、２００ｎｍ〜１ｍｍであり、その直径は５０ｎｍ〜８０ｎｍである。前記陰極電極には、ポリアニリンファイバーが接着されていない。
さらに、本実施例は、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を洗浄して乾燥させる第三ステップを含むことができる。該第三ステップは、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を前記電解液から取り出す第一サブステップと、脱イオン水を利用して、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料のイオンを除去する第二サブステップと、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料をエタノールが入った溶液に入れて、不純物を除去する第三サブステップと、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を炉に入れて、８０℃で、４時間加熱して、イオンや有機物などの不純物を除去する第四サブステップと、を含む。
図７を参照すると、本実施例のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料１０は、複数のカーボンナノチューブ１２と、導電ポリマーファイバー１４と、を含む。前記カーボンナノチューブ１２は相互に接続されて、カーボンナノチューブネット１６を形成する。前記導電ポリマーファイバー１４は前記カーボンナノチューブ１２の表面に接着されている。前記カーボンナノチューブネット１６は前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料１０の骨組として、前記導電ポリマーファイバー１４は前記カーボンナノチューブネット１６に接着されている。前記導電ポリマーファイバー１４及び前記カーボンナノチューブ１２は、それぞれ均一に前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料１０内に分散されている。
本実施例において、前記カーボンナノチューブ１２は配向せずに配置され、相互に分子間力で接続され、均一な構造体を形成している。又は、前記カーボンナノチューブ１２は相互に分子間力で接続され、前記カーボンナノチューブネット１６の表面に平行するように等方的に配列されている。
前記カーボンナノチューブ１２は、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍであり、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍであり、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍである。前記カーボンナノチューブ１２の長さは、１００ｎｍ〜１０ｍｍである。
前記導電ポリマーファイバー１４は、ポリアニリン、ポリピロールアクチュエータ、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレンのいずれか一種又はその混合物からなる。前記導電ポリマーファイバー１４の長さは、１００ｎｍ〜１０ｍｍであり、前記導電ポリマーファイバー１４の直径は３０ｎｍ〜１２０ｎｍである。前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料１０において、前記導電ポリマーファイバー１４の重量パーセントは、２０ｗｔ％〜８０ｗｔ％である。前記導電ポリマーファイバー１４及び前記カーボンナノチューブ１２を同じ長さに設けることにより、前記導電ポリマーファイバー１４及び前記カーボンナノチューブ１２の分散の均一性及び接続の有効性を高めることができる。
１０ ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料
１２ カーボンナノチューブ
１４ 導電ポリマーファイバー
１６ カーボンナノチューブネット

Claims (3)

  1. カーボンナノチューブフィルムを提供する第一ステップと、
    インサイチュー・電気化学重合法により、導電ポリマー及びカーボンナノチューブフィルムを複合させる第二ステップと、
    を含み、
    前記第二ステップは、
    導電ポリマーの単量体酸性溶液を容器に入れる第一サブステップと、
    陰極電極を準備する第二サブステップと、
    前記カーボンナノチューブフィルム及び前記陰極電極を前記容器に入れて、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液及び前記カーボンナノチューブフィルムを複合させる第三サブステップと、
    を含み、
    前記第二ステップの第三サブステップにおいて、
    二枚のカーボンナノチューブフィルムを、前記導電ポリマーの単量体酸性溶液に浸漬させ、
    一つのカーボンナノチューブフィルムは陰極線に接続され、もう一つのカーボンナノチューブフィルムは陽極線に接続されていることを特徴とするＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法。
  2. 前記第一ステップは、
    カーボンナノチューブ原料を提供する第一サブステップと、
    前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する第二サブステップと、
    前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す第三サブステップと、
    を含むことを特徴とする、請求項１に記載のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法。
  3. 前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を前記電解液から取り出す第一サブステップと、
    脱イオン水を利用して、前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料のイオンを除去する第二サブステップと、
    前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料をエタノールが入った容器に入れて、不純物を除去する第三サブステップと、
    前記ＣＮＴ／導電ポリマー複合材料を炉に入れて、８０℃で、４時間加熱して、不純物を除去する第四サブステップと、
    を含む第三ステップをさらに含むことを特徴とする、請求項１または２に記載のＣＮＴ／導電ポリマー複合材料の製造方法。
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