JP5406141B2 - カーボンナノチューブ織物及びそれを利用したヒーター - Google Patents
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Description
本実施例は、カーボンナノチューブ織物を提供する。前記カーボンナノチューブ織物は、紡織材料と、複数のカーボンナノチューブと、を含む。前記複数のカーボンナノチューブは、前記紡織材料に付着されている。
前記カーボンナノチューブ構造体は、超配列カーボンナノチューブアレイ(非特許文献1を参照)から引き出して得られた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。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3を参照)。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、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の表面に平行して配列されている。図1及び図2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は低くなるので、その加熱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。
図4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5を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、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ワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。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。前記カーボンナノチューブ構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
前記カーボンナノチューブ構造体は、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、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。
前記カーボンナノチューブ構造体は、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綿毛構造カーボンナノチューブフィルム(flocculated carbon nanotube film)である。図8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いて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、100nm以上であり、100nm〜10cmであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造は、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が10μm以下になる。前記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は、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、0.5nm〜1mmである。
本実施例では、ヒーターを提供する。前記ヒーターは、カーボンナノチューブ織物と、第一電極と、第二電極と、を備えている。前記第一電極及び第二電極は、それぞれ前記カーボンナノチューブ織物に電気的に接続されている。前記カーボンナノチューブ織物は、実施例1のカーボンナノチューブ織物16と同じである。
本実施例は、実施例2のヒーターを利用した加熱装置を提供する。前記加熱装置は、本体と、該本体に埋め込まれたヒーターと、を含んでいる。前記加熱装置の構造に対して特に制限は無く、例えば、前記加熱装置は、加熱可能なインソール、帽子、毛布又は物理療法機器である。
12 第一電極
14 第二電極
16 カーボンナノチューブ織物
165a 第一織物層
165b 第二織物層
100 インソール
104、204、304、406 表層
160 カーボンナノチューブワイヤ構造体
161 カーボンナノチューブワイヤ
163 カーボンナノチューブ構造体
162 基線
200 帽子
300 毛布
400 理学療法器
402 理学療法用バンド
408 電源
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)
- カーボンナノチューブ織物及び少なくとも二つの電極を含むヒーターであって、
前記カーボンナノチューブ織物は、シート状または糸状の紡織材料と、複数のカーボンナノチューブからなるフィルム状または糸状のカーボンナノチューブ構造体と、からなり、
前記紡織材料及び前記カーボンナノチューブ構造体は前記カーボンナノチューブ織物の縦糸及び横糸を構成しており、
前記少なくとも二つの電極は前記カーボンナノチューブ織物に織られているか、縫い込まれて、前記カーボンナノチューブ織物に電気的に接続しており、
前記少なくとも二つの電極から前記カーボンナノチューブ織物へ電流を流すと、前記複数のカーボンナノチューブは熱を放出することを特徴とするヒーター。 - 前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接続して、カーボンナノチューブワイヤ又はカーボンナノチューブフィルムになっていることを特徴とする、請求項1に記載のヒーター。
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