JP5312813B2 - Highly conductive carbon fiber manufacturing method, power transmission filament manufacturing method, and power transmission cable manufacturing method - Google Patents

Highly conductive carbon fiber manufacturing method, power transmission filament manufacturing method, and power transmission cable manufacturing method Download PDF

Info

Publication number
JP5312813B2
JP5312813B2 JP2008021638A JP2008021638A JP5312813B2 JP 5312813 B2 JP5312813 B2 JP 5312813B2 JP 2008021638 A JP2008021638 A JP 2008021638A JP 2008021638 A JP2008021638 A JP 2008021638A JP 5312813 B2 JP5312813 B2 JP 5312813B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
power transmission
highly conductive
manufacturing
conductive carbon
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008021638A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009179915A5 (en
JP2009179915A (en
Inventor
淳一 藤田
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.)
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
Original Assignee
Japan Science and Technology Agency
National Institute of Japan Science and Technology Agency
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 Japan Science and Technology Agency, National Institute of Japan Science and Technology Agency filed Critical Japan Science and Technology Agency
Priority to JP2008021638A priority Critical patent/JP5312813B2/en
Publication of JP2009179915A publication Critical patent/JP2009179915A/en
Publication of JP2009179915A5 publication Critical patent/JP2009179915A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5312813B2 publication Critical patent/JP5312813B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)

Description

本発明は、高導電性炭素繊維の製造方法、送電用フィラメントの製造方法及び送電用ケーブルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a highly conductive carbon fiber, a method for producing a power transmission filament, and a method for producing a power transmission cable .

従来、炭素繊維の製造方法として、ポリアクリトニトリル(PAN)やコールタールを原料として不活性雰囲気中で1000〜1500℃の炭化処理を行うことにより高強度の炭素質繊維が得られることが知られている。また、2500〜3000℃の黒鉛化処理を行うことにより、強度は若干損なわれるが、弾性率の高い黒鉛質繊維が得られることが知られている。   Conventionally, as a method for producing carbon fibers, it is known that high strength carbonaceous fibers can be obtained by carbonizing at 1000 to 1500 ° C. in an inert atmosphere using polyacrylonitrile (PAN) or coal tar as a raw material. ing. Moreover, it is known that by performing a graphitization treatment at 2500 to 3000 ° C., a graphite fiber having a high elastic modulus can be obtained although the strength is slightly impaired.

このようにして得られた炭素繊維は、炭素6員環からなる平面結晶(グラフェン)またはグラフェンが層状に重なったグラファイトを含有している。これらのグラフェンは繊維軸に対して配向する傾向を示すが、空洞、空孔、転位、粒界、および不純物原子を含み、不規則である。   The carbon fiber thus obtained contains a planar crystal (graphene) composed of a carbon 6-membered ring or graphite in which graphene is layered. These graphenes tend to be oriented with respect to the fiber axis, but are irregular, containing cavities, vacancies, dislocations, grain boundaries, and impurity atoms.

グラファイト結晶は、結晶軸方向に依存して強い電気伝導異方性をもつ。グラフェンの面内抵抗は銅の10分の1以下の低抵抗であるが、C軸方向はファン・デア・ワールス結合により非常に電気伝導性が低く、熱伝導率も低い。炭素繊維は、このグラフェンまたはグラファイト結晶が絡み合いつつファイバー構造を形成しているが、個々のグラフェン同士は相互に分断された状態にあるため、その電気伝導はグラファイトのC軸方向の電気伝導に支配され、一般に抵抗が高くなる。   Graphite crystals have strong electrical conduction anisotropy depending on the crystal axis direction. The in-plane resistance of graphene is as low as one-tenth that of copper, but the C-axis direction has very low electrical conductivity due to the van der Waals coupling, and the thermal conductivity is also low. Carbon fiber forms a fiber structure with this graphene or graphite crystal entangled, but the individual graphene is in a state of being separated from each other, so its electrical conduction is governed by the electrical conduction in the C-axis direction of graphite. Generally, the resistance becomes high.

このように、炭素繊維はグラファイトのランダムな集合体であるために電気伝導性に問題があり、そのため電力輸送などを目的としたパワーラインに用いることができなかった。   As described above, since carbon fiber is a random aggregate of graphite, there is a problem in electric conductivity, and therefore it cannot be used for a power line for the purpose of power transportation.

一方、グラファイトの良好な異方的電気伝導や異方的熱伝導はその炭素6員環に起因しているが、このグラフェンをナノスケールの直径でチューブ状に丸めたものがカーボンナノチューブである。そのため、グラフェンの丸め方(カイラリティ)に依存して金属特性と半導体特性が発現する特異的な電気伝導特性や、ダイヤモンド並のヤング率などの機械的特性は将来多くの応用が予測される。   On the other hand, the good anisotropic electric conduction and anisotropic heat conduction of graphite are caused by the carbon 6-membered ring. Carbon nanotubes are obtained by rounding this graphene into a tube shape with a nanoscale diameter. For this reason, depending on the graphene rounding method (chirality), specific electrical conductivity characteristics that manifest metal and semiconductor characteristics and mechanical properties such as Young's modulus comparable to diamond are expected to have many applications in the future.

従来のカーボンナノチューブの合成技術として、非特許文献1には、シート状にカーボンナノチューブを成長させるスーパーグロース法で長さ数ミリ程度のものが得られることが報告されている。また、非特許文献2には、単層カーボンナノチューブを撚り合わせた20センチメートル程度のローブが得られることが報告されている。   As a conventional carbon nanotube synthesis technique, Non-Patent Document 1 reports that a super-growth method in which carbon nanotubes are grown in a sheet shape can be obtained with a length of several millimeters. Non-Patent Document 2 reports that a lobe of about 20 centimeters obtained by twisting single-walled carbon nanotubes can be obtained.

しかし、これらの従来の合成技術では、チューブ状やホーン状の形状を持った材料としてある程度選択的に大量に合成することは可能であるものの、実用的な観点からは必ずしも十分満足できる程度に至っていないのが現状である。   However, with these conventional synthesis techniques, it is possible to selectively synthesize a large amount as a tube-shaped or horn-shaped material, but from a practical point of view, it is not always satisfactory. There is no current situation.

また、上記の気相成長による合成技術の他、カーボンナノチューブを固相で成長させる技術も報告されており、SiCを母材とした原料ガスを用いない触媒成長方法が知られている(非特許文献3)。この方法では、母材であるSiCが触媒により分解しながらSiが蒸発し、残ったカーボンがグラファイトとして成長していく。   In addition to the above-mentioned synthesis technique by vapor phase growth, a technique for growing carbon nanotubes in a solid phase has also been reported, and a catalyst growth method using SiC as a base material and not using a source gas is known (non-patent) Reference 3). In this method, SiC, which is a base material, is decomposed by a catalyst while Si evaporates, and the remaining carbon grows as graphite.

しかし、この方法では任意の太さのチューブ形状のグラファイト(広義のナノチューブ)を成長させることができる一方で、任意の形状および構造を持つグラファイトを合成することはできない。   However, while this method can grow a tube-shaped graphite (nanotube in a broad sense) having an arbitrary thickness, it cannot synthesize graphite having an arbitrary shape and structure.

一方、非特許文献4には、収束イオンビームや電子線による分解生成反応を用いた3次元構造体成長技術が報告されている。この方法では、炭化水素系のガス、たとえばピレンやフェナントレンなどをガス化して、局部的にビーム照射位置に吹き付ける。基板の表面に吸着したガス分子は電子やイオンビームの照射位置から放出される2次電子によって分解され、分解生成物がアモルファスカーボンの構造体として成長する。   On the other hand, Non-Patent Document 4 reports a three-dimensional structure growth technique using decomposition reaction by a focused ion beam or electron beam. In this method, a hydrocarbon-based gas such as pyrene or phenanthrene is gasified and sprayed locally at the beam irradiation position. Gas molecules adsorbed on the surface of the substrate are decomposed by secondary electrons emitted from the irradiation position of electrons and ion beams, and the decomposition products grow as amorphous carbon structures.

このような電子励起反応を用いることで、ワイングラスやナノコイル、ナノドリルといったナノスケールの3次元アモルファスカーボン構造体が合成可能であることが報告されている。   It has been reported that nanoscale three-dimensional amorphous carbon structures such as wine glasses, nanocoils, and nanodrills can be synthesized by using such an electronic excitation reaction.

また、非特許文献5に報告されているように、ビーム応用技術で形成したアモルファスのナノ3次元構造は、鉄などの触媒を用いて700℃程度の低温熱処理を行うことで、3次元構造体の形状を保持したままグラファイト結晶化して構造的、化学的に安定化することも可能であるが、ここで得られるグラファイトは基本的に多結晶グラファイトである。   In addition, as reported in Non-Patent Document 5, an amorphous nano three-dimensional structure formed by a beam application technique is obtained by performing a low-temperature heat treatment at about 700 ° C. using a catalyst such as iron. It is possible to crystallize the graphite while maintaining its shape to stabilize it structurally and chemically, but the graphite obtained here is basically polycrystalline graphite.

さらにグラファイト固相反応について、非特許文献6、7には、650℃程度に加熱されたアモルファスカーボン中を鉄微粒子が動いていく過程で、固相反応の結果としてナノチューブが生成されることが報告されている。   Furthermore, regarding graphite solid phase reaction, Non-Patent Documents 6 and 7 report that nanotubes are generated as a result of solid phase reaction in the process of moving iron fine particles in amorphous carbon heated to about 650 ° C. Has been.

鉄を含有するアモルファスカーボンピラーを真空中でアニールすると、ピラー内部で鉄微粒子が凝集し、アモルファスカーボン中を動き回る。約600℃弱程度でこのような鉄微粒子の凝集プロセスが始まり、鉄微粒子の動きとともに粒子サイズが大きく成長していく。この過程において既に、アモルファスカーボンの母材部分は徐々にグラファイト化が進行していく。その際に、側壁に生えている極細のナノピラーの中に鉄微粒子が偶々潜り込んだ瞬間がリアルタイムのTEM画像で捉えられている。鉄微粒子は、その動く方向を頭部とすると、頭部でアモルファスカーボンを喰い、テール部分ではグラファイトチューブが形成されている。   When the amorphous carbon pillar containing iron is annealed in vacuum, the iron fine particles aggregate inside the pillar and move around in the amorphous carbon. The agglomeration process of iron fine particles starts at about 600 ° C and the particle size grows with the movement of the iron fine particles. In this process, the amorphous carbon base material has already been gradually graphitized. At that time, the moment when the iron fine particles accidentally sink into the ultra-thin nanopillar growing on the side wall is captured by a real-time TEM image. If the direction of movement of the iron fine particles is the head, the head eats amorphous carbon, and a graphite tube is formed at the tail.

カーボンナノチューブの合成には、鉄などの遷移金属触媒を用いた気相成長が主に用いられるが、液体金属を用いた触媒反応によっても形成することが可能である。瞬間放電に伴うGaの触媒作用でナノチューブが固相成長する新しい成長様式が報告されている(非特許文献8)。一般に集束イオンビーム装置ではGaがイオン源として用いられる。そのためFIBを用いて作製されたアモルファスカーボンピラーは内部にGaを含有している。そしてこのピラーに瞬間的に電流を流すことで、Gaの瞬間的な動きが観測され、同時にピラー内部にグラファイトチューブ構造が形成される。as-grownのFIV-CVFピラーの電気伝導性は、強い非線形性を持ちホッピング伝導的特性を示す。   For the synthesis of carbon nanotubes, vapor phase growth using a transition metal catalyst such as iron is mainly used, but it can also be formed by a catalytic reaction using a liquid metal. A new growth mode has been reported in which nanotubes undergo solid phase growth by Ga catalytic action accompanying instantaneous discharge (Non-patent Document 8). In general, Ga is used as an ion source in a focused ion beam apparatus. Therefore, the amorphous carbon pillar manufactured using FIB contains Ga inside. By instantaneously passing a current through the pillar, an instantaneous movement of Ga is observed, and at the same time, a graphite tube structure is formed inside the pillar. The electrical conductivity of as-grown FIV-CVF pillars has strong nonlinearity and exhibits hopping conductivity.

そのため、ある一定電圧以上の電位を与えると突然電流が流れるようになり、その際に瞬間的な固相反応が誘発される。ピラー内部でGa粒子が移動した跡には、ピラーの内側にチューブ状グラファイト層からなるチューブ状の構造が形成され、電子顕微鏡像より多層のグラファイトチューブであることが判明している。一方で、ピラーの外層はアモルファスカーボンで覆われたままである。
サイエンス誌 2004年 Vol.306 1362−1364頁 サイエンス誌 2002年 Vol.296 884−886頁 ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス誌1998年 Vol.37 L605−L606頁 松井・藤田ら ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー誌 2000年 VOL.6 3181−3184頁 藤田・松井ら ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー誌 2002年 VOL.20 2686−2689頁 ジャパニーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フジックス誌 2004年 VOL.43 3799−3802頁 フィジカル・レビュー・レター誌 2004年 VOL.92 21572頁 アプライド・フィジックス・レター誌 2006年 Vol.88 093109−093111頁
Therefore, when a potential higher than a certain voltage is applied, a current suddenly flows, and an instantaneous solid phase reaction is induced at that time. At the trace of Ga particles moving inside the pillar, a tube-like structure composed of a tubular graphite layer is formed inside the pillar, and it has been found from an electron microscopic image that it is a multilayer graphite tube. On the other hand, the outer layer of the pillar remains covered with amorphous carbon.
Science Magazine 2004 Vol.306 1362–1364 Science 2002 Vol.296 884-886 Japanese Journal of Applied Physics 1998 Vol.37, pages L605-L606 Matsui, Fujita et al. Journal of Vacuum Science and Technology 2000 Vol.6 3181-3184 Fujita, Matsui et al. Journal of Vacuum Science and Technology 2002 Vol.20 pp. 2686-2689 Japanese Journal of Applied Fujis Magazine 2004 VOL.43 3799-3802 Physical Review Letter 2004 VOL.92 21572 Applied Physics Letter magazine Vol.88 093109-093111 2006

以上の従来技術によれば、炭素繊維として長尺物を得ることもできるが、この炭素繊維はグラフェンやグラファイト結晶がランダムに絡み合った集合体であり、抵抗率が高いという問題点があった。   According to the above prior art, a long product can be obtained as carbon fiber. However, this carbon fiber is an aggregate in which graphene and graphite crystals are randomly entangled, and has a problem of high resistivity.

また、様々な多層カーボンナノチューブの合成方法が開示され、その電気伝導は銅と比べて十分低いことが知られているものの、長尺のカーボンナノチューブを合成する技術は現状では報告されていない。すなわち、カーボンナノチューブの持つ大きな電気伝導度は送電線の用途に有望であるものの、一般的な気相成長によっては電線を作り出せる程に長尺のナノチューブファイバーを合成することは困難である。   Also, various methods for synthesizing multi-walled carbon nanotubes have been disclosed, and although it is known that the electric conduction is sufficiently lower than that of copper, no technology for synthesizing long carbon nanotubes has been reported at present. That is, the large electrical conductivity of carbon nanotubes is promising for use in power transmission lines, but it is difficult to synthesize nanotube fibers that are long enough to produce electric wires by general vapor phase growth.

本発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたものであり、低抵抗であり、かつ電力輸送用途にも使用可能な長尺の高導電性炭素繊維の製造方法、送電用フィラメントの製造方法及び送電用ケーブルの製造方法を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the circumstances as described above, has a low resistance, and can be used for electric power transportation. A method for producing a long highly conductive carbon fiber, and a method for producing a filament for power transmission It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a power transmission cable .

本発明は、上記の課題を解決するために、以下のことを特徴としている。   The present invention is characterized by the following in order to solve the above problems.

第1:原料の炭素繊維を600〜1500℃の液体Ga中に連続的に供給して浸漬する工程を含むことを特徴とする高導電性炭素繊維の製造方法。  1st: The manufacturing method of the highly conductive carbon fiber characterized by including the process of supplying and immersing carbon fiber of a raw material continuously in liquid Ga of 600-1500 degreeC.

第2:原料の炭素繊維は、アモルファスカーボンを含有することを特徴とする上記第1の高導電性炭素繊維の製造方法。  Second: The method for producing the first highly conductive carbon fiber according to the first aspect, wherein the raw material carbon fiber contains amorphous carbon.

第3:原料の炭素繊維を液体Ga中に浸漬する前に、当該炭素繊維を圧延することを特徴とする上記第1または第2の高導電性炭素繊維の製造方法。  Third: The method for producing the first or second highly conductive carbon fiber according to the first or second aspect, wherein the carbon fiber is rolled before the raw material carbon fiber is immersed in the liquid Ga.

第4:上記第1から第3の方法により製造された高導電性炭素繊維をシースに埋抱する工程を含むことを特徴とする送電用フィラメントの製造方法。  Fourth: A method for manufacturing a power transmission filament, comprising a step of embedding a highly conductive carbon fiber manufactured by the first to third methods in a sheath.

第5:高導電性炭素繊維をシースに埋抱した後、線引き処理する工程を含むことを特徴とする上記第4の送電用フィラメントの製造方法。  Fifth: The fourth method for producing a power transmission filament, comprising a step of drawing a highly conductive carbon fiber in a sheath and then drawing.

第6:上記第4または第5の方法により製造された送電用フィラメントを束ねて送電用ケーブルとする工程を含むことを特徴とする送電用ケーブルの製造方法。  Sixth: A method for manufacturing a power transmission cable, comprising a step of bundling power transmission filaments manufactured by the fourth or fifth method to form a power transmission cable.

本発明の高導電性炭素繊維の製造方法により製造された高導電性炭素繊維によれば、液体Gaを触媒としたグラファイト化反応により、グラフェン同士が接合された多層グラフェン構造を有しているため低抵抗であり、かつ電力輸送用途にも使用可能な長尺のものとすることができる。 According to the highly conductive carbon fiber manufactured by the method of manufacturing a highly conductive carbon fiber of the present invention, it has a multilayer graphene structure in which graphenes are joined by a graphitization reaction using liquid Ga as a catalyst. It can be a long one that has low resistance and can also be used for power transportation applications.

本発明の高導電性炭素繊維の製造方法により製造された高導電性炭素繊維を使用した送電用ケーブルは、従来の銅線を主体とするケーブルに比べて抵抗値が約10分の1、重量が約20%、張力が約100倍の低抵抗、軽量かつ高強度のものとすることができ、省エネルギーに大きく貢献するばかりでなく、金属資源の保全、さらには地球環境に対する多大な貢献が見込まれる。 The power transmission cable using the highly conductive carbon fiber produced by the method for producing the highly conductive carbon fiber of the present invention has a resistance value of about one-tenth of the weight of a conventional cable mainly composed of copper wire, and the weight. Is about 20%, tension is about 100 times low resistance, light weight and high strength, which not only greatly contributes to energy saving, but also conserves metal resources and is expected to make a great contribution to the global environment It is.

本発明の高導電性炭素繊維の製造方法によれば、炭素繊維を出発材料として、液体Gaの触媒作用によって繊維表面の欠陥を修復し、繊維表面のグラフェン同士を連続的に接合させることができ、電力輸送用などの低抵抗・軽量線材としてパワーラインに利用可能な高電気伝導性の炭素繊維を高速に、かつ長尺のものとして得ることができる。   According to the method for producing highly conductive carbon fiber of the present invention, carbon fiber can be used as a starting material to repair defects on the fiber surface by the catalytic action of liquid Ga, and graphene on the fiber surface can be continuously joined together. Highly conductive carbon fibers that can be used in power lines as low resistance and lightweight wires for power transportation and the like can be obtained at high speed and as long ones.

また、原料の炭素繊維にアモルファスカーボンを混入することで、液体Gaを触媒としたグラファイト化反応によって、グラフェン同士が接合された多層グラフェン構造を効率的に形成することができると共に、多層グラフェン形成のための他原料を減量することも可能となる。   In addition, by mixing amorphous carbon into the raw carbon fibers, a graphene reaction using liquid Ga as a catalyst can efficiently form a multilayer graphene structure in which graphenes are joined together, and multilayer graphene formation It is also possible to reduce the amount of other raw materials for the purpose.

さらに、原料の炭素繊維を液体Ga中に浸漬する前に、当該炭素繊維をローラ等により圧延することで、炭素繊維の表面積が増加し実効的なGa触媒面との接触面積を増やすことでき、その結果として表面グラファイト化反応量を増やすことができるため、高導電性炭素繊維の電気伝導率をより向上させることができる。 Furthermore, before immersing the carbon fiber material in the liquid Ga, by rolling the carbon fibers by a roller or the like, can increase the contact area between the effective Ga catalyst surface increases the surface area of the carbon fibers As a result, the surface graphitization reaction amount can be increased, so that the electrical conductivity of the highly conductive carbon fiber can be further improved.

以下、図面を参照しながら本発明について詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の高導電性炭素繊維の製造方法により製造された高導電性炭素繊維の表面構造を模式的に示した図である。同図に示すように、高導電性炭素繊維1は、グラフェン2a同士が相互に接合された構造を含む多層グラフェン構造2を少なくとも表面に有しており、多層グラフェン構造2内のグラフェン2aは、C面が揃った層構造を形成している。この多層グラフェン構造2は、液体Gaの触媒作用を利用して、原料の炭素繊維表面で分離していたグラフェン2aを互いに接合したものであり、このような構造を表面に形成することで表面の電気伝導を大幅に改善することができる。 FIG. 1 is a diagram schematically showing a surface structure of a highly conductive carbon fiber produced by the method for producing a highly conductive carbon fiber of the present invention. As shown in the figure, the highly conductive carbon fiber 1 has a multilayer graphene structure 2 including a structure in which graphenes 2a are bonded to each other at least on the surface, and the graphene 2a in the multilayer graphene structure 2 A layered structure with aligned C-planes is formed. The multilayer graphene structure 2 is obtained by joining the graphene 2a separated on the surface of the raw carbon fiber using the catalytic action of liquid Ga, and by forming such a structure on the surface, Electrical conduction can be greatly improved.

本発明の高導電性炭素繊維の製造方法により製造された高導電性炭素繊維1の繊維構造の具体的な形態としては、図2(a)に示すように高導電性炭素繊維1の表面から内部までの全体が多層グラフェン2で構成された形態、図2(b)に示すように表面が多層グラフェン2で構成されその内部にグラファイト3とアモルファスカーボン4が詰まった形態、図2(c)に示すように表面が多層グラフェン2で構成されその内部にアモルファスカーボン4が詰まった形態などが挙げられる。 As a specific form of the fiber structure of the highly conductive carbon fiber 1 manufactured by the method for manufacturing the highly conductive carbon fiber of the present invention , as shown in FIG. The form in which the entire structure up to the inside is composed of multilayer graphene 2, as shown in FIG. 2 (b), the surface is composed of multilayer graphene 2, and the inside is filled with graphite 3 and amorphous carbon 4, FIG. 2 (c) As shown in FIG. 4, the surface is composed of multilayer graphene 2 and amorphous carbon 4 is filled inside.

これに対して一般的な炭素繊維は図3(a)、(b)に示すように粒径数十ナノメートル程度のグラファイト3の微結晶が相互に絡み合った構造を有し、炭素繊維内の至る所にアモルファスカーボンや触媒金属の不純物5を含んでいる。さらに、グラファイト3の微結晶のC面間隔は0.34nmであるが、相互に絡み合った構造のためグラフェン同士の間隔はこれよりも遙かに大きく、C面方向の電気伝導性は極めて悪い。   On the other hand, a general carbon fiber has a structure in which fine crystals of graphite 3 having a particle size of several tens of nanometers are entangled with each other as shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). It contains impurities 5 of amorphous carbon and catalytic metals everywhere. Furthermore, although the C-plane spacing of the crystallites of graphite 3 is 0.34 nm, the spacing between the graphenes is much larger than this due to the intertwined structure, and the electrical conductivity in the C-plane direction is extremely poor.

本発明では、このような一般的な炭素繊維の表面構造を、図1および図2に示すように、液体Gaの触媒作用を利用して炭素繊維表面で分離しているグラフェン2aを相互に接合することにより多層グラフェン2とすることで表面の電気伝導を大幅に改善させている。   In the present invention, as shown in FIGS. 1 and 2, the surface structure of such a general carbon fiber is joined to each other by graphene 2a separated on the surface of the carbon fiber by utilizing the catalytic action of liquid Ga. By doing so, the multi-layer graphene 2 is used to greatly improve the surface electrical conduction.

また、図4に示した表面構造を有する一般的な多層カーボンナノチューブ6では、良質のものではその断面が同心円状となるようにグラフェン7が多層構造を形成している。そして太さが直径10nm以上のものでは半導体的チューブもカイラリティに関係なくギャップが消失し、金属的伝導となる。ところが、このような多層カーボンナノチューブ6は極めて高い電気伝導性を示し電力輸送などに大変有望である一方で、現時点では数cmを超える長尺のナノチューブを成長させることは実現されていない。   Also, in the general multi-walled carbon nanotube 6 having the surface structure shown in FIG. 4, the graphene 7 forms a multi-layer structure so that the cross section of the high-quality carbon nanotube 6 is concentric. When the thickness is 10 nm or more, the gap disappears in the semiconducting tube regardless of the chirality, and it becomes metallic conduction. However, while such multi-walled carbon nanotubes 6 exhibit extremely high electrical conductivity and are very promising for power transportation and the like, it has not been realized to grow long nanotubes exceeding several cm at present.

これに対して本発明では、炭素繊維表面のグラフェン2aを低融点金属であるGaの触媒作用によって相互に接合して欠陥修復を行い多層グラフェン2とすることで、長尺の高導電性炭素繊維1を得ることを可能としている。   On the other hand, in the present invention, the graphene 2a on the surface of the carbon fiber is bonded to each other by the catalytic action of Ga, which is a low melting point metal, and defect repair is performed to form the multilayer graphene 2. It is possible to obtain 1.

以下、本発明に係る高導電性炭素繊維の製造方法について説明する。本発明では、図5に示すように、触媒反応が活性化する温度に加熱した液体Ga8中に原料の炭素繊維9を浸漬し、これにより炭素繊維9表面のグラフェン同士を接合して高導電性炭素繊維1を合成する。   Hereinafter, the manufacturing method of the highly conductive carbon fiber which concerns on this invention is demonstrated. In the present invention, as shown in FIG. 5, the raw material carbon fiber 9 is immersed in liquid Ga8 heated to a temperature at which the catalytic reaction is activated. Carbon fiber 1 is synthesized.

より具体的には、図6に示すように、触媒反応が活性化する温度に加熱した液体Ga8中に原料の炭素繊維9を連続的に供給して浸漬し、これにより炭素繊維9表面のグラフェン同士を接合して高導電性炭素繊維1を連続的に合成する。   More specifically, as shown in FIG. 6, the raw material carbon fiber 9 is continuously supplied and immersed in the liquid Ga8 heated to a temperature at which the catalytic reaction is activated, whereby graphene on the surface of the carbon fiber 9 is obtained. The highly conductive carbon fibers 1 are continuously synthesized by joining together.

原料の炭素繊維を浸漬させる液体Gaの温度は、触媒反応を効率的に行う観点等から、好ましくは600〜1500℃、より好ましくは800〜1500℃である。   The temperature of the liquid Ga in which the raw carbon fibers are immersed is preferably 600 to 1500 ° C., more preferably 800 to 1500 ° C., from the viewpoint of efficiently performing the catalytic reaction.

600〜1500℃の液体Ga中に原料の炭素繊維9としてアモルファスカーボンを浸漬すると炭素繊維9の表面がグラファイト化されて図2(a)の多層グラフェン2が形成され、その電気抵抗は非常に低くなる。多層グラフェン2のグラフェン2aは全てが一枚のグラフェンとして表面を覆うわけではないが、Ga液面に沿って多くのグラフェン2aが接合されて電気伝導性が格段に向上する。   When amorphous carbon is immersed as a raw material carbon fiber 9 in liquid Ga at 600 to 1500 ° C., the surface of the carbon fiber 9 is graphitized to form the multilayer graphene 2 in FIG. 2A, and its electrical resistance is very low. Become. The graphene 2a of the multilayer graphene 2 does not cover the entire surface as a single graphene, but many graphenes 2a are joined along the Ga liquid surface, and the electrical conductivity is remarkably improved.

また、高温の液体Ga中にグラファイトを含有する炭素繊維9を浸漬すると、炭素繊維9の表面で分断していたグラファイト結晶に対するグラファイト化反応が進行し、グラフェン同士の接合が実現する。この場合、炭素繊維9の表面ですべてのグラフェンが多層カーボンナノチューブのように規則正しく配列するのではなく、場所によって入れ子構造になったり、波打ち構造になったりして広義の格子欠陥を含んだ状態となるが、C面同士の接合が増えることで繊維自体の電気伝導性は格段に改善する。   Moreover, when the carbon fiber 9 containing graphite is immersed in the high-temperature liquid Ga, the graphitization reaction with respect to the graphite crystal divided on the surface of the carbon fiber 9 proceeds, and the joining of graphene is realized. In this case, not all the graphenes are regularly arranged on the surface of the carbon fiber 9 as in the case of the multi-walled carbon nanotubes, but are in a nested structure or a wavy structure depending on the location and include a lattice defect in a broad sense. However, the electrical conductivity of the fiber itself is dramatically improved by increasing the number of joints between the C faces.

本発明における多層グラフェン2は、表面グラファイト化反応により形成されるものであることに起因して、そのグラファイト層は多層カーボンナノチューブのような整然とした層状構造とは異なる独自の多層構造を有している。たとえば、元のランダムなグラファイトフラグメントがグラファイト化反応により接合されることを反映して、ある部分では外側に存在していたグラファイト層が、辿ってみると繊維の内側に潜り込んでいる場合もある。すなわち図1のようにある部分では最表面にあるグラファイトC面2aが、隣の組織では3層目の下面になり別のグラファイトC面2aが最表面になる入れ子構造が形成される場合がある。また、元のランダムな繊維構造を反映して、表面グラファイト化反応後のグラファイト層表面には部分的な凹凸を有する構造、すなわち波打ち構造が形成される場合もある。   Due to the fact that the multilayer graphene 2 in the present invention is formed by the surface graphitization reaction, the graphite layer has a unique multilayer structure different from an ordered layered structure such as a multilayer carbon nanotube. Yes. For example, reflecting the fact that the original random graphite fragments are joined by the graphitization reaction, a graphite layer that existed on the outside in a certain part may be embedded inside the fiber when traced. That is, as shown in FIG. 1, a nested structure may be formed in which a graphite C surface 2a on the outermost surface becomes a lower surface of the third layer in the adjacent structure and another graphite C surface 2a becomes an outermost surface in the adjacent structure. . Further, reflecting the original random fiber structure, a structure having partial irregularities, that is, a wavy structure may be formed on the surface of the graphite layer after the surface graphitization reaction.

なお、表面のグラフェン接合処理を施した高導電性炭素繊維1であっても、繊維の端から端までの表面グラフェンが繋がっているわけではなく、数ミクロン〜数十ミクロンの範囲で接合していると考えられる。しかし、通常の炭素繊維内のグラファイトの粒径である数十ナノメートルからすると遙かに長く、これが電気伝導性の改善に寄与している。グラファイトのC面内と面間との電気伝導度は約104程度異なるが、グラフェン面が十分に広い面積で重なることで、電気伝導性が大幅に改善される。 In addition, even if it is the highly conductive carbon fiber 1 which performed the surface graphene joining process, the surface graphene from the end of a fiber is not connected, but it joins in the range of several microns-dozens of microns. It is thought that there is. However, it is much longer than the particle size of several tens of nanometers, which is the particle size of graphite in ordinary carbon fibers, and this contributes to the improvement of electrical conductivity. The electrical conductivity between the C plane and the plane of graphite differs by about 10 4, but the electrical conductivity is greatly improved by overlapping the graphene surfaces in a sufficiently large area.

触媒金属としてのGaは、複雑に入り組んだ炭素繊維9の側壁に接触して欠陥を修復し、また高い触媒活性を得るためにも、溶融状態にあることが必要である。Gaは融点29.78℃、沸点2400℃、密度5.91g/cm3(25℃)、6.10g/cm3(30℃、液体)の金属であり、溶融状態のGaは炭素繊維に対して表面張力が強くほとんど濡れない。一方で、600℃以上の液体Gaに接触したアモルファスカーボン繊維は表面がグラファイト化される。 Ga as a catalyst metal needs to be in a molten state in order to repair defects by contacting the complicated side walls of the carbon fiber 9 and to obtain high catalytic activity. Ga is a metal with a melting point of 29.78 ° C, boiling point of 2400 ° C, density of 5.91g / cm 3 (25 ° C), 6.10g / cm 3 (30 ° C, liquid), and molten Ga has a surface tension against carbon fibers. Strong and hardly wet. On the other hand, the surface of the amorphous carbon fiber in contact with liquid Ga at 600 ° C. or higher is graphitized.

このとき、炭素繊維9中に含有されている炭素や未反応アモルファスカーボンが触媒反応に寄与していると考えられる。この意味で、炭素繊維9の液体Gaによる表面処理工程の前に炭素繊維9にアモルファスカーボンを添加しておくことが好ましい。   At this time, it is considered that the carbon and unreacted amorphous carbon contained in the carbon fiber 9 contribute to the catalytic reaction. In this sense, it is preferable to add amorphous carbon to the carbon fiber 9 before the surface treatment step of the carbon fiber 9 with the liquid Ga.

また、原料の炭素繊維9を有機高分子樹脂との混合体としておくこと、すなわち原料の炭素繊維9を有機高分子樹脂とコンポジット化しておくことも表面グラフェンの接合に有効であり、多層グラフェン2の形成のための炭素繊維原料を低減することもできる。   It is also effective for joining the surface graphene that the raw material carbon fiber 9 is mixed with the organic polymer resin, that is, the raw material carbon fiber 9 is composited with the organic polymer resin. The carbon fiber raw material for forming can also be reduced.

不活性ガス雰囲気中でGaを加熱すると、液体Gaによるアモルファスカーボンの触媒反応は約600℃から進行を開始し、炭素繊維9の表面にグラフェンの微結晶を生成する。そして温度が高くなるに従いGa表面での結晶成長が促進され、800℃程度からグラフェンの分解と合成が平衡して進行しアモルファスカーボン繊維(ピラー)の表面全体が図1の多層グラフェン2で覆われる。   When Ga is heated in an inert gas atmosphere, the catalytic reaction of amorphous carbon by liquid Ga starts from about 600 ° C., and graphene microcrystals are generated on the surface of the carbon fiber 9. As the temperature rises, crystal growth on the Ga surface is promoted, and the decomposition and synthesis of graphene proceed in equilibrium from about 800 ° C., and the entire surface of the amorphous carbon fiber (pillar) is covered with the multilayer graphene 2 in FIG. .

アモルファスカーボンピラーとしては、たとえばフェナントレンガスを原料とした前駆体雰囲気の中で集束イオンビームを照射し、原料ガスの分解と共に形成されたものを使用することができ、その直径はたとえば約100nm、長さはたとえば約10ミクロンである。   As the amorphous carbon pillar, for example, a material formed by irradiating a focused ion beam in a precursor atmosphere using phenanthrene gas as a raw material and decomposing the raw material gas can be used. For example, it is about 10 microns.

この場合、試料温度の昇降に30分以上の時間が費やされるが、実際の表面反応は、瞬間放電によるGa含有アモルファスカーボンピラーからの固相ナノチューブ成長と同様に、極めて短い時間で進行していると予測される。   In this case, it takes more than 30 minutes to raise and lower the sample temperature, but the actual surface reaction proceeds in a very short time, similar to the growth of solid-phase nanotubes from Ga-containing amorphous carbon pillars by instantaneous discharge. It is predicted.

そして図6に示すように炭素繊維9を連続的に高温の液体Ga中を通過させることで炭素繊維9の表面のグラフェン接合を連続的に進行させることにより、長尺の炭素繊維9の表面においてグラフェン同士が相互に接合した多層グラフェン2を有する高導電性炭素繊維1を製造することができる。   Then, as shown in FIG. 6, the graphene bonding on the surface of the carbon fiber 9 is continuously advanced by passing the carbon fiber 9 through the high-temperature liquid Ga continuously, so that the surface of the long carbon fiber 9 is The highly conductive carbon fiber 1 having the multilayer graphene 2 in which the graphenes are bonded to each other can be manufactured.

図6に示す方法で高導電性炭素繊維1を製造する場合、得られる高導電性炭素繊維1における電気伝導度などの物性は、原料の炭素繊維9の移動速度および表面の重合度、反応温度などの各パラメータに強く依存するため、最適値を選択する必要がある。一般には温度が高いほど炭化グラファイト化反応が進行するが、繊維として脆くなる。一方、低温プロセスでは繊維内部に残留するアモルファスカーボンや触媒金属が多くなり電気伝導性は低めになる。   When the highly conductive carbon fiber 1 is produced by the method shown in FIG. 6, the physical properties such as electrical conductivity in the obtained highly conductive carbon fiber 1 are the moving speed of the raw carbon fiber 9, the degree of polymerization of the surface, and the reaction temperature. Therefore, it is necessary to select an optimum value. Generally, the higher the temperature, the more the carbonization graphitization reaction proceeds, but the fiber becomes brittle. On the other hand, in the low temperature process, the amorphous carbon and the catalytic metal remaining inside the fiber increase, and the electrical conductivity becomes low.

本発明における好ましい態様では、図7に示すように、Ga触媒による表面グラファイト化反応に先立ち、原料の炭素繊維9を事前に金属等のローラ10で圧延してグラフェンの方向を揃え、同時に繊維表面積を大きくしておき、次いで液体Ga8に浸漬して表面グラファイト化反応を進行させることにより高導電性炭素繊維1を製造する。   In a preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, prior to the surface graphitization reaction with the Ga catalyst, the raw carbon fibers 9 are rolled in advance with a roller 10 such as metal to align the direction of graphene, and at the same time, the fiber surface area. , And then, the highly conductive carbon fiber 1 is manufactured by immersing it in the liquid Ga8 to advance the surface graphitization reaction.

このように原料の炭素繊維9をローラ10で事前に圧延し、扁平なテープ状にしておくことで、高導電性炭素繊維1の電気伝導率をより向上させることができる。すなわち、グラファイト結晶そのものを潰すのではなく、炭素繊維9の表面積を増やして実効的にGa触媒面との接触面積を増やすことで、実効的な表面グラファイト化反応量を増やすことができる。   Thus, the electrical conductivity of the highly conductive carbon fiber 1 can be further improved by rolling the raw material carbon fiber 9 in advance with the roller 10 and making it into a flat tape shape. That is, the effective surface graphitization reaction amount can be increased by increasing the surface area of the carbon fiber 9 and effectively increasing the contact area with the Ga catalyst surface, instead of crushing the graphite crystal itself.

以上の工程により製造された本発明の高導電性炭素繊維1は、長尺で低抵抗であることから、送電用ケーブルとして電力輸送用途に利用することができる。電力輸送用心線としての機械的性質を改善するために、高導電性炭素繊維1の回収、紡績と同時にシース(金属被覆)内に充填して埋抱し、次いで線引き処理することにより、図8に示すようにシース11に高導電性炭素繊維1が埋抱された送電用フィラメント12に加工する。   Since the highly conductive carbon fiber 1 of the present invention produced by the above steps is long and low in resistance, it can be used for power transportation as a power transmission cable. In order to improve the mechanical properties as a core for power transportation, the highly conductive carbon fiber 1 is collected and spun simultaneously with filling and embedding in a sheath (metal coating), and then subjected to a drawing process. As shown in FIG. 2, the sheath 11 is processed into a power transmission filament 12 in which the highly conductive carbon fiber 1 is embedded.

表面のグラフェン接合処理を施した高導電性炭素繊維1を適宜束ね、シース11内に埋め込むと、さらに細いフィラメントへの線引きも可能となる。このようにシース線をさらに線引きし、圧縮して多数の高導電性炭素繊維1を撚り合わせることで、グラファイト中の隙間を低減し、さらに機械的強度および許容電流量を改善することができる。   When the highly conductive carbon fibers 1 subjected to the surface graphene bonding treatment are appropriately bundled and embedded in the sheath 11, it is possible to draw a finer filament. In this way, the sheath wire is further drawn, compressed, and twisted together so as to twist a large number of highly conductive carbon fibers 1, thereby reducing the gaps in the graphite and further improving the mechanical strength and the allowable current amount.

また、高導電性炭素繊維1の製造時において図7に示すようにローラ10で圧縮し、グラファイト化させる表面を広げると共に、この高導電性炭素繊維1を埋包したシースを線引きしてシース内部を圧縮すると、元々平板状であるグラフェンは比較的容易にC面が重なり、電気伝導性を改善することができる。   Further, when the highly conductive carbon fiber 1 is manufactured, as shown in FIG. 7, it is compressed by a roller 10 to widen the surface to be graphitized, and the sheath embedded with the highly conductive carbon fiber 1 is drawn to draw the inside of the sheath. Is compressed, the graphene originally in the form of a plate can be relatively easily overlapped with the C-plane to improve electrical conductivity.

実用的な観点からは、上記のようにして得られた送電用フィラメント12を多数束ねて送電用ケーブルを形成することが望ましい。このようにして得られる送電用ケーブルは、従来の銅線を主体とするケーブルに比べて抵抗値が約10分の1、重量が約20%、張力が約100倍の低抵抗、軽量かつ高強度のものとすることができ、省エネルギー技術、さらには環境対策技術として産業界に貢献する画期的技術となる。   From a practical viewpoint, it is desirable to form a power transmission cable by bundling a large number of power transmission filaments 12 obtained as described above. The cable for power transmission obtained in this way has a resistance value of about 1/10, a weight of about 20%, a tension of about 100 times that of a conventional cable mainly made of copper wire, light weight and high resistance. It is a groundbreaking technology that contributes to the industry as an energy-saving technology and also an environmental countermeasure technology.

以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1>
直径0.3mm程度のカーボンナノチューブ(CNT)撚線を、圧延処理して幅1mm程度のリボン状とした。このCNT撚線をアルミナ坩堝中にて液体Ga中に浸漬し700℃、10分の加熱を行った。そして冷却後にCNT撚線を坩堝から取り出し、表面に付着したGaを希塩酸で洗浄除去した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples at all.
<Example 1>
A carbon nanotube (CNT) stranded wire having a diameter of about 0.3 mm was rolled into a ribbon shape having a width of about 1 mm. This CNT twisted wire was immersed in liquid Ga in an alumina crucible and heated at 700 ° C. for 10 minutes. After cooling, the CNT twisted wire was taken out of the crucible, and Ga adhering to the surface was removed by washing with dilute hydrochloric acid.

液体Gaによる処理前のCNT撚線断面のSEM像(2種類)を図9に示す。このように、繊維端面には多数のCNTファイバーが延び出しており、撚線であることが分かる。一方、液体Gaによる処理後のCNT撚線隙間のSEM像(3種類)を図10に示す。液体Gaによる処理後は、CNT撚線表面において細かい繊維が溶けたようになり表面がグラファイト化した層で覆われていることが確認された。また、図11のTEM像に示すように当該表面にはグラファイト面が観察された。   FIG. 9 shows SEM images (two types) of CNT twisted wire cross sections before treatment with liquid Ga. Thus, it can be seen that a large number of CNT fibers extend from the fiber end face and are stranded. On the other hand, SEM images (three types) of CNT twisted wire gaps after treatment with liquid Ga are shown in FIG. After the treatment with liquid Ga, it was confirmed that fine fibers were dissolved on the surface of the CNT twisted wire and the surface was covered with a graphitized layer. Further, a graphite surface was observed on the surface as shown in the TEM image of FIG.

上記のグラファイト化反応は、液体Gaの温度が600℃程度になると顕著に起こることが確認された。また、液体Ga処理後の繊維は、処理前のCNT撚線に比べて抵抗値が明確に下がることが確認された。また、CNT撚線をリボン状に圧延処理することで、圧延処理しない場合と比べて抵抗値の低下がより大きくなることが確認された。
<参考例1>
石英基板にアモルファスカーボンをコーティングしたものを用意し、実施例1と同様の条件にて液体Gaを浸漬処理した。処理後の基板表面のSEM像(8種類)を図12に示す。表面がグラファイト化することで表面積が増え、基板からの剥離が起こる様子が明確に観察された。このことから、原料の炭素繊維にグラファイト化の原料としてアモルファスカーボンを混入することが表面グラファイト化に有功であることが示唆された。
It was confirmed that the above graphitization reaction occurred remarkably when the temperature of liquid Ga reached about 600 ° C. Moreover, it was confirmed that the resistance value of the fiber after the liquid Ga treatment is clearly lower than that of the CNT twisted wire before the treatment. Moreover, it was confirmed that rolling the CNT twisted wire into a ribbon shape resulted in a greater decrease in resistance value than when not rolling.
<Reference Example 1>
A quartz substrate coated with amorphous carbon was prepared, and liquid Ga was dipped under the same conditions as in Example 1. FIG. 12 shows SEM images (eight types) of the substrate surface after processing. It was clearly observed that the surface area was increased by graphitizing the surface and peeling from the substrate occurred. From this, it was suggested that mixing the amorphous carbon as a raw material for graphitization into the carbon fiber of the raw material is effective for the surface graphitization.

本発明の高導電性炭素繊維の製造方法により製造された高導電性炭素繊維の表面構造を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the surface structure of the highly conductive carbon fiber manufactured by the manufacturing method of the highly conductive carbon fiber of this invention. 本発明の高導電性炭素繊維の製造方法により製造された高導電性炭素繊維1の繊維構造の具体的な形態を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the specific form of the fiber structure of the highly conductive carbon fiber 1 manufactured by the manufacturing method of the highly conductive carbon fiber of this invention. 一般の炭素繊維の構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the general carbon fiber. 多層カーボンナノチューブの表面構造を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the surface structure of the multi-walled carbon nanotube. 原料の炭素繊維の液体Ga中への浸漬工程を示した図である。It is the figure which showed the immersion process in the liquid Ga of the raw material carbon fiber. 原料の炭素繊維を液体Ga中へ連続的に通過させる工程を示した図である。It is the figure which showed the process of making the carbon fiber of a raw material pass continuously in liquid Ga. 原料の炭素繊維を圧延する工程とその後の液体Ga中への浸漬工程を示した図である。It is the figure which showed the process of rolling the carbon fiber of a raw material, and the subsequent immersion process in liquid Ga. 送電用フィラメントの構造を示した図である。It is the figure which showed the structure of the filament for power transmission. 液体Gaによる処理前のCNT撚線断面のSEM像である。It is a SEM image of a CNT twisted wire cross section before processing with liquid Ga. 液体Gaによる処理後のCNT撚線隙間のSEM像である。It is a SEM image of a CNT twisted wire gap after processing with liquid Ga. 液体Gaによる処理後の繊維表面のTEM像である。It is a TEM image of the fiber surface after processing with liquid Ga. 液体Gaによる処理後における、アモルファスカーボンをコーティングした石英基板表面のSEM像である。It is a SEM image of the surface of the quartz substrate coated with amorphous carbon after treatment with liquid Ga.

1 高導電性炭素繊維
2a グラフェン(グラファイトC面)
2 多層グラフェン構造
3 グラファイト
4 アモルファスカーボン
5 アモルファスカーボンや触媒金属の不純物
6 多層カーボンナノチューブ
7 グラフェン
8 液体Ga
9 原料の炭素繊維
10 ローラ
11 シース
12 送電用フィラメント
1 High conductivity carbon fiber 2a Graphene (graphite C surface)
2 Multi-layer graphene structure 3 Graphite 4 Amorphous carbon 5 Impurities of amorphous carbon and catalytic metals 6 Multi-wall carbon nanotubes 7 Graphene 8 Liquid Ga
9 Raw material carbon fiber 10 Roller 11 Sheath 12 Power transmission filament

Claims (6)

原料の炭素繊維を600〜1500℃の液体Ga中に連続的に供給して浸漬する工程を含むことを特徴とする高導電性炭素繊維の製造方法。   A method for producing a highly conductive carbon fiber, comprising a step of continuously supplying and immersing carbon fiber as a raw material in liquid Ga at 600 to 1500 ° C. 原料の炭素繊維は、アモルファスカーボンを含有することを特徴とする請求項1に記載の高導電性炭素繊維の製造方法。   2. The method for producing highly conductive carbon fiber according to claim 1, wherein the raw material carbon fiber contains amorphous carbon. 原料の炭素繊維を液体Ga中に浸漬する前に、当該炭素繊維を圧延することを特徴とする請求項1または2に記載の高導電性炭素繊維の製造方法。   The method for producing highly conductive carbon fiber according to claim 1 or 2, wherein the carbon fiber is rolled before the raw material carbon fiber is immersed in liquid Ga. 請求項1から3のいずれかに記載の方法により製造された高導電性炭素繊維をシースに埋抱する工程を含むことを特徴とする送電用フィラメントの製造方法。   A method for producing a power transmission filament, comprising a step of embedding a highly conductive carbon fiber produced by the method according to claim 1 in a sheath. 高導電性炭素繊維をシースに埋抱した後、線引き処理する工程を含むことを特徴とする請求項4に記載の送電用フィラメントの製造方法。   The method for manufacturing a power transmission filament according to claim 4, comprising a step of drawing after embedding the highly conductive carbon fiber in the sheath. 請求項4または5に記載の方法により製造された送電用フィラメントを束ねて送電用ケーブルとする工程を含むことを特徴とする送電用ケーブルの製造方法。 A method for manufacturing a power transmission cable, comprising a step of bundling power transmission filaments manufactured by the method according to claim 4 or 5 to form a power transmission cable .
JP2008021638A 2008-01-31 2008-01-31 Highly conductive carbon fiber manufacturing method, power transmission filament manufacturing method, and power transmission cable manufacturing method Expired - Fee Related JP5312813B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008021638A JP5312813B2 (en) 2008-01-31 2008-01-31 Highly conductive carbon fiber manufacturing method, power transmission filament manufacturing method, and power transmission cable manufacturing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008021638A JP5312813B2 (en) 2008-01-31 2008-01-31 Highly conductive carbon fiber manufacturing method, power transmission filament manufacturing method, and power transmission cable manufacturing method

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2009179915A JP2009179915A (en) 2009-08-13
JP2009179915A5 JP2009179915A5 (en) 2011-03-10
JP5312813B2 true JP5312813B2 (en) 2013-10-09

Family

ID=41034106

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008021638A Expired - Fee Related JP5312813B2 (en) 2008-01-31 2008-01-31 Highly conductive carbon fiber manufacturing method, power transmission filament manufacturing method, and power transmission cable manufacturing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5312813B2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2574528C1 (en) * 2014-10-22 2016-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "АкКо Лаб" Graphene electrical conductor and method of its fabrication (versions)
US9588069B2 (en) 2012-07-31 2017-03-07 Gen-Probe Incorporated Methods for performing thermal melt analysis
CN109457323A (en) * 2018-11-14 2019-03-12 苏州大学 The method being carbonized using gallium

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009139331A1 (en) * 2008-05-16 2009-11-19 住友電気工業株式会社 Carbon wire, nanostructure composed of carbon film, method for producing the carbon wire, and method for producing nanostructure
WO2011099761A2 (en) 2010-02-09 2011-08-18 (주)브라이어스 Graphene fiber, method for manufacturing same and use thereof
EP2632854A2 (en) * 2010-10-28 2013-09-04 University Of Central Florida Research Foundation, Inc. Oxidized graphite and carbon fiber
CN102560746B (en) * 2011-12-29 2013-08-07 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 Preparation method of polyacrylonitrile/graphene composite-based carbon fiber
JP5927522B2 (en) * 2012-03-16 2016-06-01 日本電気株式会社 Carbon material structural material manufacturing method and carbon material structural material
JP6166860B2 (en) * 2012-05-16 2017-07-19 小林 博 Method for producing graphene, method for producing graphene joined body obtained by joining the graphene, and method for producing substrate or part using the graphene or the graphene joined body
JP5779788B2 (en) * 2013-05-01 2015-09-16 住友電気工業株式会社 Method for producing carbon wire and aggregate wire
FR3015300B1 (en) 2013-12-20 2018-03-02 L'oreal IONTOPHORESE DEVICE WITH TANK
FR3015299B1 (en) 2013-12-20 2017-10-06 Oreal IONTOPHORESIS DEVICE WITH INDEPENDENT CURRENT MANAGEMENT
CN106456964A (en) 2014-02-04 2017-02-22 莱雅公司 Electric mask comprising at least two compartments
FR3024368A1 (en) 2014-07-29 2016-02-05 Oreal IONTOPHORESIS DEVICE WITH MULTI-ELECTRODES TIP
FR3045289B1 (en) 2015-12-17 2021-09-03 Oreal DEVICE FOR TREATMENT OF HUMAN KERATINIC MATERIALS, IN PARTICULAR USING AN ELECTRIC CURRENT
FR3045298B1 (en) 2015-12-17 2018-01-26 L'oreal APPARATUS FOR TREATING HUMAN KERATINIC MATERIALS
FR3045290B1 (en) 2015-12-17 2018-01-26 L'oreal DEVICE FOR THE TREATMENT OF HUMAN KERATINIC MATERIALS USING AN ELECTRICAL CURRENT
FR3045296B1 (en) 2015-12-17 2018-01-26 L'oreal DEVICE FOR THE TREATMENT OF HUMAN KERATINIC MATERIALS, PARTICULARLY USING AN ELECTRICAL CURRENT
FR3048363A1 (en) 2016-03-04 2017-09-08 Oreal COSMETIC ELECTRICAL ARTICLE WITH REPOSITIONABLE BATTERY
CN109972386A (en) * 2017-12-27 2019-07-05 东丽先端材料研究开发(中国)有限公司 A kind of conductive yarn and its product

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08279312A (en) * 1995-04-05 1996-10-22 Tokyo Seiko Co Ltd Wire cable for instrumentation
WO2005033006A1 (en) * 2003-09-30 2005-04-14 Nec Corporation Method for preparing carbon nanotube and carbon nanotube structure
KR100879392B1 (en) * 2004-04-19 2009-01-20 도꾸리쯔교세이호징 가가꾸 기쥬쯔 신꼬 기꼬 Carbon-based fine structure group, aggregate of carbon based fine structure, use thereof and method for preparation thereof
JP2007320804A (en) * 2006-05-31 2007-12-13 Sonac Kk Composite multiwall carbon nanotube, electron emitting material and electron emitter

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9588069B2 (en) 2012-07-31 2017-03-07 Gen-Probe Incorporated Methods for performing thermal melt analysis
US10488353B2 (en) 2012-07-31 2019-11-26 Gen-Probe Incorporated Apparatus and system for performing thermal melt analyses and amplifications
RU2574528C1 (en) * 2014-10-22 2016-02-10 Общество с ограниченной ответственностью "АкКо Лаб" Graphene electrical conductor and method of its fabrication (versions)
CN109457323A (en) * 2018-11-14 2019-03-12 苏州大学 The method being carbonized using gallium

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009179915A (en) 2009-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5312813B2 (en) Highly conductive carbon fiber manufacturing method, power transmission filament manufacturing method, and power transmission cable manufacturing method
JP6998879B2 (en) Chemical-free production of graphene-reinforced inorganic matrix composites
Purohit et al. Carbon nanotubes and their growth methods
Terrones Science and technology of the twenty-first century: synthesis, properties, and applications of carbon nanotubes
Wu et al. Recent progress in synthesis, properties and potential applications of SiC nanomaterials
Hu et al. Synthesis and characterization of SiC nanowires through a reduction− carburization route
Dresselhaus et al. Relation of carbon nanotubes to other carbon materials
Inagaki New carbons-control of structure and functions
EP2038209B1 (en) Production of nano-structures
Chyada et al. Effect addition of graphene on electrical conductivity and tensile strength for Recycled electric power transmission wires
US20090226361A1 (en) Cvd-grown graphite nanoribbons
TWI552956B (en) Producing method of graphene and applications thereof
JP6754355B2 (en) Graphene and electronic devices and their manufacturing methods
JP2019532889A (en) Highly conductive graphite film and manufacturing method
You et al. Growth of NiO nanorods, SiC nanowires and monolayer graphene via a CVD method
Zhan et al. Ultrafast carbon nanotube growth by microwave irradiation
Deng et al. Self-assembled growth of multi-layer graphene on planar and nano-structured substrates and its field emission properties
Lin et al. Ultra-strong nanographite bulks based on a unique carbon nanotube linked graphite onions structure
Heya et al. Graphene synthesis from pentacene by soft X-ray irradiation
US20220024768A1 (en) Copper-filled carbon nanotubes and synthesis methods thereof
JP3769405B2 (en) Nano cable and manufacturing method thereof
Liu et al. From two-dimensional to one-dimensional structures: SiC nano-whiskers derived from graphene via a catalyst-free carbothermal reaction
Bhagabati et al. Synthesis/preparation of carbon materials
Ivanovskii Simulation of nanotubular forms of matter
Zhi et al. Boron carbonitride nanotubes

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20101227

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20101227

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120904

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20121031

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130618

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130703

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees