JP5374354B2 - カーボンナノチューブ複合構造体および粘着部材 - Google Patents
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Description
本発明は、カーボンナノチューブ複合構造体に関する。詳細には、本発明は、基材上に複数のカーボンナノチューブ柱状構造体を備えたカーボンナノチューブ複合構造体に関する。本発明は、また、該カーボンナノチューブ複合構造体を含む粘着部材に関する。
カーボンナノチューブについては、その優れた熱的特性や電気的特性などから、様々な機能性材料への展開が期待されている。このため、カーボンナノチューブに関し、生産性、用途等、種々の検討がなされている。カーボンナノチューブを機能性材料として実用化させていくためには、例えば、複数のカーボンナノチューブ柱状構造体からなるカーボンナノチューブ集合体とし、その集合体の特性を向上させていくことが挙げられる。
カーボンナノチューブ集合体の用途としては、例えば、粘着剤が挙げられる（特許文献１、特許文献２）。産業用途の粘着剤としては、種々の材料が使われているが、そのほとんどは柔軟にバルク設計された粘弾性体である。粘弾性体は、そのモジュラスの低さから被着体にぬれて馴染み、接着力を発揮する。一方、カーボンナノチューブは、その直径がナノサイズであるため、被着体の表面凹凸に追従し、ファンデルワールス力によって接着力を発揮することが明らかとなっている。
複数のカーボンナノチューブ柱状構造体からなるカーボンナノチューブ集合体を基材上に備えたカーボンナノチューブ複合構造体は、粘着部材等の様々な用途に適用することが可能である。
カーボンナノチューブ複合構造体は、一般に、基材上にて化学蒸着気相法（ＣＶＤ法）によりカーボンナノチューブを成長形成させて製造される。化学蒸着気相法（ＣＶＤ法）によるカーボンナノチューブの成長形成は一般に４００〜８００℃あたりの高温下で行われる。このため、基材としては、高温下でも高い耐久性を示す高耐熱性の材料が用いられる。ところが、このような高耐熱性の材料からなる基材はカーボンナノチューブとの密着力が低いという問題がある。このようにカーボンナノチューブと基材との密着力が低いと、例えば、粘着部材に適用する場合には、複数のカーボンナノチューブ柱状構造体からなるカーボンナノチューブ集合体を別の基材に転写する必要があり、製造コストが高くなるという問題が生じる。
高耐熱性の材料が用いられた基材として、従来、シリコン基板が代表的に用いられている。しかし、シリコン基板は高価であるという問題がある。また、シリコン基板は硬直であるため、柔軟性（例えば、１８０°に折り曲げが可能であるなど）が求められる用途に適用し難いという問題がある。さらに、シリコン基板はカーボンナノチューブに比べて熱伝導率や導電率が大きく劣るという問題がある。
そうすると、高耐熱性の材料が用いられた基材として、シリコン基板以外の基材に着目することになるが、このような基材はカーボンナノチューブとの密着力が非常に低いという問題がある。
本発明の目的は、基材上に複数のカーボンナノチューブ柱状構造体を備えたカーボンナノチューブ複合構造体であって、基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が非常に高いカーボンナノチューブ複合構造体を提供することにある。また、そのようなカーボンナノチューブ複合構造体を含む粘着部材を提供することにある。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体は、基材上に複数のカーボンナノチューブ柱状構造体を備えたカーボンナノチューブ複合構造体であって、該基材と該カーボンナノチューブ柱状構造体との間に中間層を備え、該中間層の厚みが１．０ｎｍ以上１０ｎｍ未満であり、該中間層を備えた基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が５Ｎ／ｃｍ２以上である。
好ましい実施形態においては、上記中間層が無機酸化物からなる。
好ましい実施形態においては、上記基材が、銅、または銅を５０重量％以上含む銅合金のいずれかからなる。
好ましい実施形態においては、上記基材のヤング率が２５０ＧＰａ以下である。
本発明の別の実施形態においては、粘着部材を提供する。本発明の粘着部材は、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を含む。
本発明によれば、基材上に複数のカーボンナノチューブ柱状構造体を備えたカーボンナノチューブ複合構造体であって、基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が非常に高いカーボンナノチューブ複合構造体を提供することができる。また、そのようなカーボンナノチューブ複合構造体を含む粘着部材を提供することができる。
また、本発明の好ましい実施形態によれば、基材として特定の基材を採用することにより、基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が非常に高いことに加えて、１８０°に折り曲げが可能である優れた柔軟性を有するとともに、優れた熱伝導率および優れた導電率を発現できる、カーボンナノチューブ複合構造体を提供することができる。また、そのようなカーボンナノチューブ複合構造体を含む粘着部材を提供することができる。
図１は、本発明の好ましい実施形態における代表的なカーボンナノチューブ複合構造体の概略断面図（各構成部分を明示するために縮尺は正確に記載されていない）を示す。カーボンナノチューブ複合構造体１０は、基材１と、複数のカーボンナノチューブ柱状構造体２と、中間層３を備える。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体においては、中間層を備えた基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が５Ｎ／ｃｍ２以上である。該密着力は、好ましくは７〜５００Ｎ／ｃｍ２、より好ましくは１０〜２００Ｎ／ｃｍ２である。中間層を備えた基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が上記範囲内にあることにより、粘着部材への適用がきわめて容易になる。例えば、中間層を備えた基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が十分に高いため、複数のカーボンナノチューブ柱状構造体からなるカーボンナノチューブ集合体を別の基材に転写する必要がなくなり、製造コストの低減が実現できる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体において、カーボンナノチューブ柱状構造体の先端の２５℃における対ガラスせん断接着力は、好ましくは１５Ｎ／ｃｍ２以上、より好ましくは１５〜２００Ｎ／ｃｍ２、さらに好ましくは２０〜２００Ｎ／ｃｍ２、特に好ましくは２５〜２００Ｎ／ｃｍ２、最も好ましくは３０〜２００Ｎ／ｃｍ２である。カーボンナノチューブ柱状構造体の先端の２５℃における対ガラスせん断接着力が上記範囲内にあることにより、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を粘着部材として用いた場合に、非常に優れた粘着特性を示し得る。
カーボンナノチューブ柱状構造体は、単層であっても多層であってもよい。また、カーボンナノチューブ柱状構造体の直径、比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。
カーボンナノチューブ柱状構造体の形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。
カーボンナノチューブ柱状構造体の長さは、任意の適切な長さに設定され得る。カーボンナノチューブ柱状構造体の長さは、好ましくは３００〜１００００μｍであり、より好ましくは４００〜１０００μｍであり、さらに好ましくは５００〜１０００μｍである。カーボンナノチューブ柱状構造体の長さが上記範囲内にあることにより、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を粘着部材として用いた場合に、非常に優れた粘着特性を示し得る。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体は、その層数分布の分布幅、該層数分布の最頻値、該最頻値の相対頻度は、任意の適切な値を取り得る。ここで、層数分布の分布幅とは、カーボンナノチューブ柱状構造体の層数の最大層数と最小層数との差をいう。これらの層数や層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。例えば、２０本以上のカーボンナノチューブ柱状構造体をＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定すれば良い。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体は、例えば、下記の第１の好ましい実施形態または第２の好ましい実施形態を取り得る。
＜カーボンナノチューブ柱状構造体の第１の好ましい実施形態＞
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体の第１の好ましい実施形態は、層数分布の分布幅が好ましくは１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が好ましくは２５％以下である。上記層数分布の分布幅は、より好ましくは１０〜３０層、さらに好ましくは１０〜２５層、特に好ましくは１０〜２０層である。上記層数分布における最大層数は、好ましくは５〜３０層、より好ましくは１０〜３０層、さらに好ましくは１５〜３０層、特に好ましくは１５〜２５層であり、上記層数分布における最小層数は、好ましくは１〜１０層、より好ましくは１〜５層である。上記層数分布の最頻値の相対頻度は、より好ましくは１〜２５％、さらに好ましくは５〜２５％、特に好ましくは１０〜２５％、最も好ましくは１５〜２５％である。上記層数分布の最頻値は、好ましくは２〜１０層に存在し、より好ましくは３〜１０層に存在する。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体が上記のような実施形態をとることにより、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を粘着部材として用いた場合に、非常に優れた粘着特性を示し得る。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体の第１の好ましい実施形態は、層数分布の分布幅が好ましくは１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が好ましくは２５％以下である。上記層数分布の分布幅は、より好ましくは１０〜３０層、さらに好ましくは１０〜２５層、特に好ましくは１０〜２０層である。上記層数分布における最大層数は、好ましくは５〜３０層、より好ましくは１０〜３０層、さらに好ましくは１５〜３０層、特に好ましくは１５〜２５層であり、上記層数分布における最小層数は、好ましくは１〜１０層、より好ましくは１〜５層である。上記層数分布の最頻値の相対頻度は、より好ましくは１〜２５％、さらに好ましくは５〜２５％、特に好ましくは１０〜２５％、最も好ましくは１５〜２５％である。上記層数分布の最頻値は、好ましくは２〜１０層に存在し、より好ましくは３〜１０層に存在する。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体が上記のような実施形態をとることにより、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を粘着部材として用いた場合に、非常に優れた粘着特性を示し得る。
＜カーボンナノチューブ柱状構造体の第２の好ましい実施形態＞
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体の第２の好ましい実施形態は、層数分布の最頻値が好ましくは層数１０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が好ましくは３０％以上である。上記層数分布の最頻値は、より好ましくは９層以下に存在し、さらに好ましくは１〜９層に存在し、特に好ましくは２〜８層に存在し、最も好ましくは３〜８層に存在する。上記層数分布における最大層数は、好ましくは１〜２０層、より好ましくは２〜１５層、さらに好ましくは３〜１０層である。上記層数分布における最小層数は、好ましくは１〜１０層、より好ましくは１〜５層である。上記層数分布の最頻値の相対頻度は、より好ましくは３０〜１００％、さらに好ましくは３０〜９０％、特に好ましくは３０〜８０％、最も好ましくは３０〜７０％である。上記層数分布の最頻値は、好ましくは１〜１０層に存在し、より好ましくは２〜８層に存在し、さらに好ましくは２〜６層に存在する。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体が上記のような実施形態をとることにより、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を粘着部材として用いた場合に、非常に優れた粘着特性を示し得る。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体の第２の好ましい実施形態は、層数分布の最頻値が好ましくは層数１０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が好ましくは３０％以上である。上記層数分布の最頻値は、より好ましくは９層以下に存在し、さらに好ましくは１〜９層に存在し、特に好ましくは２〜８層に存在し、最も好ましくは３〜８層に存在する。上記層数分布における最大層数は、好ましくは１〜２０層、より好ましくは２〜１５層、さらに好ましくは３〜１０層である。上記層数分布における最小層数は、好ましくは１〜１０層、より好ましくは１〜５層である。上記層数分布の最頻値の相対頻度は、より好ましくは３０〜１００％、さらに好ましくは３０〜９０％、特に好ましくは３０〜８０％、最も好ましくは３０〜７０％である。上記層数分布の最頻値は、好ましくは１〜１０層に存在し、より好ましくは２〜８層に存在し、さらに好ましくは２〜６層に存在する。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が備えるカーボンナノチューブ柱状構造体が上記のような実施形態をとることにより、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を粘着部材として用いた場合に、非常に優れた粘着特性を示し得る。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材は、高耐熱性の材料からなる基材であれば、任意の適切な基材を採用し得る。例えば、無機材料からなる基材、金属材料からなる基材が挙げられる。好ましくは、金属材料からなる基材であり、より好ましくは、銅、または銅を５０重量％以上含む銅合金のいずれかからなる基材である。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材が、銅、または銅を５０重量％以上含む銅合金のいずれかからなることにより、より優れた柔軟性を有するとともに、より優れた熱伝導率およびより優れた導電率を発現できる、カーボンナノチューブ複合構造体を提供することができる。
上記無機材料としては、例えば、グラファイトが挙げられる。
上記銅を５０重量％以上含む銅合金としては、銅を５０重量％以上含むものであれば、本発明の効果を発現できる範囲内で任意の適切な他の金属を含み得る。このような他の金属としては、例えば、ニッケル、鉄、クロム、亜鉛、錫、シリコン、マンガン、マグネシウム、チタン、ジルコニウム、銀、コバルトなどが挙げられる。上記銅合金の具体例としては、例えば、黄銅、白銅、青銅、洋白、コバール合金などが挙げられる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材のヤング率は、好ましくは２５０ＧＰａ以下であり、より好ましくは１．０〜２００ＧＰａであり、さらに好ましくは５．０〜１５０ＧＰａである。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材のヤング率が２５０ＧＰａ以下であれば、優れた柔軟性を有することができる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材は、熱伝導率が、好ましくは１〜５０００Ｗ／ｍＫ以上であり、より好ましくは１０〜４０００Ｗ／ｍＫであり、さらに好ましくは５０〜３０００Ｗ／ｍＫであり、特に好ましくは１５０〜３０００Ｗ／ｍＫである。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材の熱伝導率が上記範囲内にあることにより、より優れた熱伝導率を発現できるカーボンナノチューブ複合構造体を提供することができる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材は、導電率が、好ましくは１．０×１０７ｍ−１・Ω−１以上であり、より好ましくは１．０×１０７〜５０×１０７ｍ−１・Ω−１であり、さらに好ましくは１．０×１０７〜２０×１０７ｍ−１・Ω−１であり、特に好ましくは１．０×１０７〜１０×１０７ｍ−１・Ω−１である。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材の導電率が上記範囲内にあることにより、より優れた導電率を発現できるカーボンナノチューブ複合構造体を提供することができる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材の厚みは、目的に応じて、任意の適切な厚みを採用し得る。好ましくは２００μｍ以下であり、より好ましくは０．０１〜２００μｍであり、さらに好ましくは０．１〜１００μｍであり、特に好ましくは１〜１００μｍである。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる基材の厚みを上記範囲内とすることにより、より優れた柔軟性を有するカーボンナノチューブ複合構造体を提供することができる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる中間層としては、任意の適切な材料を採用し得る。好ましくは、無機酸化物である。このような無機酸化物としては、例えば、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ−アルミナ（ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ）、マグネシア（ＭｇＯ）などが挙げられる。このような無機酸化物は１種のみを用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる中間層の厚みは、１．０ｎｍ以上１０ｎｍ未満である。該厚みは、好ましくは２ｎｍ以上９ｎｍ以下、より好ましくは３ｎｍ以上８ｎｍ以下である。本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる中間層の厚みを上記範囲内とすることにより、基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が非常に高いカーボンナノチューブ複合構造体を提供することができる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体に含まれる中間層の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、基材上にスパッタによって薄膜を形成する方法が挙げられる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体は、好ましくは、基材の表面に中間層を形成し、該中間層上に触媒層を形成し、化学蒸着気相法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）によって該触媒層上にカーボンナノチューブを成長させて得られる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を製造する際に用い得る装置としては、任意の適切な装置を採用し得る。例えば、熱ＣＶＤ装置としては、図２に示すような、筒型の反応容器を抵抗加熱式の電気管状炉で囲んで構成されたホットウォール型などが挙げられる。その場合、反応容器としては、例えば、耐熱性の石英管などが好ましく用いられる。
中間層上に触媒層を形成する方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、金属触媒をＥＢ（電子ビーム）、スパッタなどにより蒸着する方法、金属触媒微粒子の懸濁液を基板上に塗布する方法などが挙げられる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を製造する際において用い得る触媒（触媒層の材料）としては、任意の適切な触媒を用い得る。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、白金、銀、銅などの金属触媒が挙げられる。
上記触媒層の厚みは、好ましくは０．０１〜２０ｎｍ、より好ましくは０．１〜１０ｎｍ、さらに好ましくは０．１〜５ｎｍ、特に好ましくは１〜３ｎｍである。上記触媒層の厚みが上記範囲内にあることによって、複数のカーボンナノチューブ柱状構造体と基材との密着力を、より十分に発現することができる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を製造する際において用い得る、カーボンナノチューブの原料となる炭素源としては、任意の適切な炭素源を用い得る。例えば、メタン、エチレン、アセチレン、ベンゼンなどの炭化水素；メタノール、エタノールなどのアルコール；などが挙げられる。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体は、粘着部材とすることができる。本発明の粘着部材は、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を含む。粘着部材としては、例えば、粘着シート、粘着フィルムが挙げられる。
本発明の粘着部材は、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体が任意の適切な基板に固定されたものであっても良いし、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体をそのまま用いるものであっても良い。
本発明の粘着部材が基板を有する場合、該基板としては、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。エンジニアリングプラスチックおよびスーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミドが挙げられる。分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成し得る範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。
本発明の粘着部材が基板を有する場合、該基板の厚みは、目的に応じて、任意の適切な値に設定され得る。例えば、好ましくは１〜１００００μｍ、より好ましくは５〜５０００μｍ、さらに好ましくは１０〜１０００μｍである。
上記基板の表面は、隣接する層との密着性、保持性などを高めるために、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的または物理的処理、下塗剤（例えば、上記粘着性物質）によるコーティング処理が施されていてもよい。
上記基板は単層であっても良いし、多層体であっても良い。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体を基板に固定する場合、その方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、基板に接着層を設けて固定してもよい。また、基板が熱硬化性樹脂の場合は硬化処理を行って固定すれば良い。また、基板が熱可塑性樹脂や金属などの場合は、溶融した状態で圧着させた後に室温まで冷却して固定すれば良い。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例には限定されない。なお、特に明記しない限り、実施例における部および％は重量（質量）基準である。
≪基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力の測定方法≫
ガラス（ＭＡＴＳＵＮＡＭＩ スライドガラス２７ｍｍ×５６ｍｍ）に、１ｃｍ２単位面積に切り出したカーボンナノチューブ複合構造体における複数のカーボンナノチューブ柱状構造体の先端が接触するように載置し、５ｋｇのローラーを一往復させてカーボンナノチューブの先端をガラスに圧着した。その後、３０分間放置した。引張り試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｔｅｎｓｉｌ Ｔｅｓｔｅｒ）で２５℃にて引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて引張り、剥離面が中間層を備えた基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との界面であることを確認後、単位面積当たりのせん断接着力を求めた。
ガラス（ＭＡＴＳＵＮＡＭＩ スライドガラス２７ｍｍ×５６ｍｍ）に、１ｃｍ２単位面積に切り出したカーボンナノチューブ複合構造体における複数のカーボンナノチューブ柱状構造体の先端が接触するように載置し、５ｋｇのローラーを一往復させてカーボンナノチューブの先端をガラスに圧着した。その後、３０分間放置した。引張り試験機（Ｉｎｓｔｒｏｎ Ｔｅｎｓｉｌ Ｔｅｓｔｅｒ）で２５℃にて引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎにて引張り、剥離面が中間層を備えた基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との界面であることを確認後、単位面積当たりのせん断接着力を求めた。
≪ヤング率の測定≫
図３に示すような両端支持の板状試料（ｄ×ｂ×Ｌｍｍ）の中央部に荷重（ＰＮ）をかけたときに生じるたわみ（ｈｍｍ）を差動トランスにて検出し、ヤング率Ｅ（Ｎ／ｍ２）を下記式から算出した。
Ｅ＝（１／４）（Ｌ３／（ｄ３・ｂ））（Ｐ／ｈ）×１０６
図３に示すような両端支持の板状試料（ｄ×ｂ×Ｌｍｍ）の中央部に荷重（ＰＮ）をかけたときに生じるたわみ（ｈｍｍ）を差動トランスにて検出し、ヤング率Ｅ（Ｎ／ｍ２）を下記式から算出した。
Ｅ＝（１／４）（Ｌ３／（ｄ３・ｂ））（Ｐ／ｈ）×１０６
≪熱伝導率の評価≫
（株）リガク社製の「ＬＥ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ」装置を用い、レーザーフラッシュ法にて、測定項目として熱拡散率（ｔ１／２法）および比熱（外挿法）を採用し、測定温度２５℃での基材の熱伝導率を測定した。
（株）リガク社製の「ＬＥ／ＴＣＭ−ＦＡ８５１０Ｂ」装置を用い、レーザーフラッシュ法にて、測定項目として熱拡散率（ｔ１／２法）および比熱（外挿法）を採用し、測定温度２５℃での基材の熱伝導率を測定した。
≪導電性の評価≫
導電性の評価として、体積抵抗率を測定した。図４に示す装置を用い、垂直方向の体積抵抗率を測定した。すなわち、基材を１０ｍｍφ、厚み３５μｍに切り出し、該基材の両末端を導電性のゴム電極（Ａｇ含有、体積抵抗率＝５．０７×１０−３Ωｃｍ）で挟み込み、上側のゴム電極上にＳＵＳの重り（６５ｇ）を載置し、電圧（１．０Ｖ）をかけ、電流量から体積抵抗率（ρＶ）を求めた（体積抵抗率ρＶ（Ωｃｍ）＝〔電圧（Ｖ）／電流（Ａ）〕×〔面積（ｃｍ２）／厚み（ｃｍ）〕）。測定した体積抵抗率（ρＶ）の逆数を導電性とした。
導電性の評価として、体積抵抗率を測定した。図４に示す装置を用い、垂直方向の体積抵抗率を測定した。すなわち、基材を１０ｍｍφ、厚み３５μｍに切り出し、該基材の両末端を導電性のゴム電極（Ａｇ含有、体積抵抗率＝５．０７×１０−３Ωｃｍ）で挟み込み、上側のゴム電極上にＳＵＳの重り（６５ｇ）を載置し、電圧（１．０Ｖ）をかけ、電流量から体積抵抗率（ρＶ）を求めた（体積抵抗率ρＶ（Ωｃｍ）＝〔電圧（Ｖ）／電流（Ａ）〕×〔面積（ｃｍ２）／厚み（ｃｍ）〕）。測定した体積抵抗率（ρＶ）の逆数を導電性とした。
〔実施例１〕
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み５ｎｍ）を形成した。このＭｇＯ薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、触媒層付基材をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて１０分間放置後、温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３０分間放置してカーボンナノチューブを基材上に成長させ、カーボンナノチューブ複合構造体（１）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（１）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（１）は、長さが５４０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６１％であった。
結果を表１にまとめた。
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み５ｎｍ）を形成した。このＭｇＯ薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、触媒層付基材をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて１０分間放置後、温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３０分間放置してカーボンナノチューブを基材上に成長させ、カーボンナノチューブ複合構造体（１）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（１）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（１）は、長さが５４０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６１％であった。
結果を表１にまとめた。
〔実施例２〕
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み９ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（２）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（２）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（２）は、長さが５９５μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６０％であった。
結果を表１にまとめた。
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み９ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（２）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（２）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（２）は、長さが５９５μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６０％であった。
結果を表１にまとめた。
〔実施例３〕
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み５ｎｍ）を形成し、このＡｌ２Ｏ３薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（３）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（３）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（３）は、長さが６５０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が６８％であった。
結果を表１にまとめた。
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み５ｎｍ）を形成し、このＡｌ２Ｏ３薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（３）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（３）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（３）は、長さが６５０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が６８％であった。
結果を表１にまとめた。
〔実施例４〕
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み９ｎｍ）を形成した以外は、実施例３と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（４）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（４）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（４）は、長さが７１０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が６９％であった。
結果を表１にまとめた。
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み９ｎｍ）を形成した以外は、実施例３と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（４）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（４）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（４）は、長さが７１０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が６９％であった。
結果を表１にまとめた。
〔実施例５〕
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み５ｎｍ）を形成し、このＳｉＯ２薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（５）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（５）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（５）は、長さが５７５μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６０％であった。
結果を表１にまとめた。
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み５ｎｍ）を形成し、このＳｉＯ２薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（５）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（５）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（５）は、長さが５７５μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６０％であった。
結果を表１にまとめた。
〔実施例６〕
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み９ｎｍ）を形成した以外は、実施例５と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（６）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（６）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（６）は、長さが６２０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６７％であった。
結果を表１にまとめた。
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み９ｎｍ）を形成した以外は、実施例５と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（６）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（６）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（６）は、長さが６２０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６７％であった。
結果を表１にまとめた。
〔実施例７〕
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み２ｎｍ）を形成し、このＡｌ２Ｏ３薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（７）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（７）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（７）は、長さが５２０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６２％であった。
結果を表１にまとめた。
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み２ｎｍ）を形成し、このＡｌ２Ｏ３薄膜上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてさらにＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（７）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（７）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（７）は、長さが５２０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６２％であった。
結果を表１にまとめた。
〔比較例１〕
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み１ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ１）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ１）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ１）は、長さが５００μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が５５％であった。
結果を表１にまとめた。
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み１ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ１）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ１）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ１）は、長さが５００μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が５５％であった。
結果を表１にまとめた。
〔比較例２〕
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ２）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ２）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ２）は、長さが６４０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６４％であった。
結果を表１にまとめた。
ＳＵＳ４４４基材（森松工業社製、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＭｇＯ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した以外は、実施例１と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ２）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ２）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ２）は、長さが６４０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６４％であった。
結果を表１にまとめた。
〔比較例３〕
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み１ｎｍ）を形成した以外は、実施例３と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ３）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ３）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ３）は、長さが６２０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が６２％であった。
結果を表１にまとめた。
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み１ｎｍ）を形成した以外は、実施例３と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ３）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ３）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ３）は、長さが６２０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が６２％であった。
結果を表１にまとめた。
〔比較例４〕
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した以外は、実施例３と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ４）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ４）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ４）は、長さが７３０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が７１％であった。
結果を表１にまとめた。
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した以外は、実施例３と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ４）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ４）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ４）は、長さが７３０μｍ、層数分布の最頻値が層数３層に存在し、該最頻値の相対頻度が７１％であった。
結果を表１にまとめた。
〔比較例５〕
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み１ｎｍ）を形成した以外は、実施例５と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ５）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ５）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ５）は、長さが３２０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６２％であった。
結果を表１にまとめた。
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み１ｎｍ）を形成した以外は、実施例５と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ５）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ５）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ５）は、長さが３２０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６２％であった。
結果を表１にまとめた。
〔比較例６〕
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した以外は、実施例５と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ６）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ６）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ６）は、長さが７５０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６８％であった。
結果を表１にまとめた。
黄銅基材（日鉱金属社製、Ｃ２６８０、厚み３５μｍ、銅：亜鉛＝６６：３４（重量比））上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＳｉＯ２薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した以外は、実施例５と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ６）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ６）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ６）は、長さが７５０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６８％であった。
結果を表１にまとめた。
〔比較例７〕
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み１．５ｎｍ）を形成した以外は、実施例７と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ７）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ７）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ７）は、長さが４５０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６３％であった。
結果を表１にまとめた。
銅基材（日鉱金属社製、ＪＴＣＳ、厚み３５μｍ）上にスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）によりＡｌ２Ｏ３薄膜（厚み１．５ｎｍ）を形成した以外は、実施例７と同様に行い、カーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ７）を得た。
得られたカーボンナノチューブ複合構造体（Ｃ７）中のカーボンナノチューブ柱状構造体（Ｃ７）は、長さが４５０μｍ、層数分布の最頻値が層数２層に存在し、該最頻値の相対頻度が６３％であった。
結果を表１にまとめた。
表１の結果が示すように、本発明のカーボンナノチューブ複合構造体は、基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が非常に高いことが判る。
本発明のカーボンナノチューブ複合構造体は、粘着シート、粘着フィルムなどの粘着部材に好適に用いることができる。
１ 基材
２ カーボンナノチューブ柱状構造体
３ 中間層
１０ カーボンナノチューブ複合構造体
２ カーボンナノチューブ柱状構造体
３ 中間層
１０ カーボンナノチューブ複合構造体
Claims (5)
- 基材上に複数のカーボンナノチューブ柱状構造体を備えたカーボンナノチューブ複合構造体であって、
該基材と該カーボンナノチューブ柱状構造体との間に中間層を備え、
該中間層の厚みが１．０ｎｍ以上１０ｎｍ未満であり、
該中間層を備えた基材とカーボンナノチューブ柱状構造体との密着力が５Ｎ／ｃｍ２以上である、
カーボンナノチューブ複合構造体。 - 前記中間層が無機酸化物からなる、請求項１に記載のカーボンナノチューブ複合構造体。
- 前記基材が、銅、または銅を５０重量％以上含む銅合金のいずれかからなる、請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ複合構造体。
- 前記基材のヤング率が２５０ＧＰａ以下である、請求項１から３までのいずれかに記載のカーボンナノチューブ複合構造体。
- 請求項１から４までのいずれかに記載のカーボンナノチューブ複合構造体を含む、粘着部材。
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