JP5243478B2 - ナノ材料薄膜 - Google Patents
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Description
図1を参照すると、本実施例のナノ材料薄膜10は、複合ナノフィルム102を含んでいる。前記複合ナノフィルム102は、同じ方向に沿って配列された複数の複合ナノワイヤ104を備える。前記複数の複合ナノワイヤ104が、前記複合ナノフィルム102の表面に平行し、且つ互いに平行するように配列することが好ましい。
前記カーボンナノチューブ構造体100は、図4に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム143aを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム(drawn carbon nanotube film)である。前記カーボンナノチューブフィルム143aは、超配列カーボンナノチューブアレイ(非特許文献3を参照)から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている(図19を参照する)。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。また、前記複数のカーボンナノチューブは、前記カーボンナノチューブフィルム143aの表面に平行して配列されている。図4及び図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143aは、複数のカーボンナノチューブセグメント143bを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント143bは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント143bは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ145を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント143bにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ145の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム143aを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム143aの強靭性及び機械強度を高めることができる。有機溶剤に浸漬された前記カーボンナノチューブフィルムの単位面積当たりの熱容量が低くなるので、その熱音響効果を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム143aの幅は100μm〜10cmに設けられ、厚さは0.5nm〜100μmに設けられる。
前記カーボンナノチューブ構造体100は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。この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。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、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、ストリップ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。
前記カーボンナノチューブ構造体100は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。図7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は、ほぼ同じの長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に配列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、10nm〜100μmである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は5μm以下である。前記距離が0μmである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、1cm以上である。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブの少なくとも一種である。さらに、各々の前記カーボンナノチューブに結節がない。
前記カーボンナノチューブ構造体100は少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、0(0は含まず)〜2×10−4J/cm2・Kであり、5×10−5J/cm2・Kであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は4.5nm〜1cmである。図8を参照すると、カーボンナノチューブ構造体が一本のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、該カーボンナノチューブワイヤの構造が、表面内に配向して曲げられたものとなることによって、平坦な構造体が形成される。また、カーボンナノチューブワイヤは曲げられた部分同士が互いに実質的に平行になり、隣り合って配置される。図9を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤは、分子間力で接続された複数のカーボンナノチューブからなる。この場合、一本のカーボンナノチューブワイヤ(非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ)は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント(図示せず)を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、1μm〜1cmである。
図13を参照すると、本実施例のナノ材料薄膜20は、少なくとも一枚のナノフィルム202を含んでいる。単一の前記ナノフィルム202は、同じ方向に沿って配列された複数のナノワイヤ204を備える。前記複数のナノワイヤ204が、前記ナノフィルム202の表面に平行し、且つ互いに平行するように配列することが好ましい。本実施例は実施例1と比べて、本実施例のナノ材料薄膜20は、前記実施例1に係るナノ材料薄膜10のカーボンナノチューブ構造体100を除去して形成させたものであるという異なる点がある。
図15を参照すると、本実施例のナノ材料薄膜30は、積層された複数の複合ナノフィルム302を含んでいる。一枚の前記ナノフィルム202は、同じ方向に沿って配列された複数の複合ナノワイヤ304を備える。本実施例のナノ材料薄膜30は実施例1と比べて、次の異なる点がある。
図18を参照すると、本実施例のナノ材料薄膜40は、積層された複数のナノフィルム402を含んでいる。単一の前記ナノフィルム402の構造は、前記実施例2に係るナノフィルム202の構造と同じである。隣接する2つのナノフィルム402におけるナノワイヤ404は、0°〜90°の角度で交叉している。前記交叉角度が0°より大きい場合、前記ナノ材料薄膜40に均一的に分散された複数の微孔406が形成されている。単一の前記微孔406の寸法が1nm〜5μmである。前記隣接、交叉する2つのナノワイヤ404は分子間力で緊密に接続することができ、又は結節408を形成することができる。前記隣接、交叉した2つのナノワイヤ404の間に結節408が形成される場合、前記ナノ材料薄膜40の機械強度が大きくなるので、損傷し難い。
100、300 カーボンナノチューブ構造体
102、302 複合ナノフィルム
202、402 ナノフィルム
104、304 複合ナノワイヤ
204、404 ナノワイヤ
106、310 反応材料
306、406 微孔
1042 カーボンナノチューブ
1044 ナノワイヤ
308、408 結節
143a カーボンナノチューブフィルム
143b カーボンナノチューブセグメント
145 カーボンナノチューブ
Claims (2)
- 少なくとも一枚の複合ナノフィルムを含むナノ材料薄膜であって、
一枚の前記複合ナノフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数の複合ナノワイヤを備え、
単一の前記ナノワイヤは、少なくとも一本のカーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブに形成された複数のナノ粒子と、を含み、
前記ナノ粒子が、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン炭化物の一種または数種であり、
前記ナノ粒子の直径が1nm〜500nmであり、
単一の前記ナノワイヤにおいて、前記複数のナノ粒子は、前記カーボンナノチューブの外表面の少なくとも一部を包むように形成され、且つ前記カーボンナノチューブの軸方向に沿って接触して連続的に配列されていることを特徴とするナノ材料薄膜。 - 前記ナノ材料薄膜は、複数の複合ナノフィルムを含み、
隣接する複合ナノフィルムにおけるナノワイヤは、0°〜90°の角度で交叉していることを特徴とする請求項1に記載のナノ材料薄膜。
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