JP5847249B2

JP5847249B2 - カーボンナノチューブフィルムの製造方法

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Publication number: JP5847249B2
Application number: JP2014150576A
Authority: JP
Inventors: 洋魏; ▲ハン▼　守善; 守善 ▲ハン▼
Original assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2014-04-14
Filing date: 2014-07-24
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2034-07-24
Also published as: JP2015203001A

Description

本発明は、カーボンナノチューブフィルムの製造方法に関し、特に、カーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを獲得する製造方法に関する。

カーボンナノチューブ（ＣａｒｂｏｎＮａｎｏｔｕｂｅ，ＣＮＴ）は１９９１年に飯島によって発見され、２１世紀において重要な新素材の１つであると期待されている。カーボンナノチューブは機械・電気・熱特性に優れていることから、エレクトロニクス、バイオテクノロジー、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。しかし、一本のカーボンナノチューブがナノスケールの大きさであるので、利用し難い。現在、複数のカーボンナノチューブを原材料として、大きい寸法の巨視的なカーボンナノチューブフィルムを形成することができる。

特許文献１に、カーボンナノチューブアレイから直接にカーボンナノチューブフィルムが引き出されることが開示されている。該カーボンナノチューブフィルムは分子間力で端と端で接続される複数のカーボンナノチューブからなる自立構造体であり、優れた透明度及び巨視的な寸法を有する。カーボンナノチューブアレイから直接に引き出される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配列されるので、カーボンナノチューブの軸方向における優れた導電性及び熱伝導性を有し、広範な分野で応用できる。例えば、タッチパネル、液晶ディスプレイ、スピーカ、加熱装置、薄膜トランジスタ、発光ダイオードなどの分野である。

しかし、カーボンナノチューブフィルムはカーボンナノチューブアレイから引き出される。従って、カーボンナノチューブフィルムの幅はカーボンナノチューブアレイのサイズに制限される。従来技術においては、ＣＶＤ方法によって、カーボンナノチューブアレイを成長基板に直接に成長する。成長基板のサイズは製造工程に制限され、また、化学気相堆積反応炉のサイズに制限される。現在、カーボンナノチューブアレイを成長する成長基板の直径の最大は８インチであり、大きい幅を有するカーボンナノチューブフィルムの生産を満足できない。

特許文献２には、カーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす方法が掲示された。カーボンナノチューブアレイから引き出したカーボンナノチューブフィルムを、更に水平方向に沿って引き伸ばす。これにより、カーボンナノチューブフィルムの幅を大きくさせる。しかし、カーボンナノチューブアレイから引き出したカーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブ同士の間の分子間力のみで相互に吸着して形成するカーボンナノチューブフィルムである。従って、該カーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす際、カーボンナノチューブフィルムは破壊され易く、大規模に応用できない。

中国特許出願公開第１０１４５８９７５号明細書中国特許出願公開第１０１７３４６４４号明細書中国特許出願公開第１０１２３９７１２号明細書

従って、前記課題を解決するために、本発明は、カーボンナノチューブアレイから直接に引き出され、且つ大きい幅を有するカーボンナノチューブフィルムの製造方法を提供する。

本発明のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は弾性代替基板の表面に設置されたカーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップであって、前記カーボンナノチューブアレイの形態はカーボンナノチューブフィルムを前記カーボンナノチューブアレイから連続的に引き出すことを保証する形態である第一ステップと、複数の方向に沿って、同時に前記弾性代替基板を引き伸ばし、前記カーボンナノチューブアレイの形態を維持する前提で、前記弾性代替基板に設置された前記カーボンナノチューブアレイの面積を増大させる第二ステップと、引き伸ばした前記弾性代替基板における前記カーボンナノチューブアレイから前記カーボンナノチューブフィルムを引き出す第三ステップと、を含み、前記カーボンナノチューブフィルムは端と端で接続される複数のカーボンナノチューブを含む。

本発明のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は弾性代替基板の表面に設置されたカーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップであって、前記カーボンナノチューブアレイの形態はカーボンナノチューブフィルムを前記カーボンナノチューブアレイから連続的に引き出すことを保証する形態である第一ステップと、第一方向に沿って、前記弾性代替基板を引き伸ばし、前記弾性代替基板に設置された前記カーボンナノチューブアレイの前記第一方向における長さを増大させる第二ステップと、第二方向に沿って、引き伸ばした前記弾性代替基板に設置された前記カーボンナノチューブアレイから前記カーボンナノチューブフィルムを引き出す第三ステップと、を含み、前記第一方向は前記第二方向と異なり、前記カーボンナノチューブフィルムは端と端で接続される複数のカーボンナノチューブを含む

従来の技術と比べて、本発明のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は以下の有利な効果を有する。第一に、カーボンナノチューブアレイを弾性代替基板に移転し、且つカーボンナノチューブアレイの形態はカーボンナノチューブフィルムをカーボンナノチューブアレイから連続的に引き出すことを保証できる形態である。弾性代替基板を引き伸ばすことによって、カーボンナノチューブアレイの寸法を増大させ、寸法が大きいカーボンナノチューブフィルムを製造できる。これにより、厚さが薄いカーボンナノチューブフィルムを直接に引き伸ばして、カーボンナノチューブフィルムが破壊されることを防止する。

本発明の実施形態１に係るカーボンナノチューブフィルムの製造方法を示す図である。本発明の実施形態１に係るカーボンナノチューブアレイから引き出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。本発明の一つの例に係るカーボンナノチューブアレイの転移方法を示す図である。本発明のもう一つの例に係るカーボンナノチューブアレイの転移方法を示す図である。本発明の実施形態３に係るカーボンナノチューブアレイの転移方法を示す図である。本発明の実施形態４に係るカーボンナノチューブアレイの転移方法を示す図である。本発明の実施形態４に係るカーボンナノチューブアレイの転移方法を示す図である。本発明の実施形態１に係る弾性代替基板を引き伸ばす際のカーボンナノチューブアレイの変化を示す図である。本発明の実施形態１に係る弾性代替基板に移転した後、且つ溝を有するカーボンナノチューブアレイを示す図である。本発明の実施形態１に係る弾性代替基板に移転した後、且つ溝を有するカーボンナノチューブアレイを示す図である。本発明の実施形態１に係る弾性代替基板に移転したカーボンナノチューブアレイの表面に溝を形成することを示す図である。本発明の実施形態１に係る引き伸ばした弾性代替基板におけるカーボンナノチューブアレイからカーボンナノチューブフィルムを引き出す工程を示す図である。本発明の実施形態２に係るカーボンナノチューブフィルムの製造方法を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。また、以下の各実施形態において、同じ構成要素は同じ符号を付与している。

（実施形態１）
図１を参照すると、本実施形態はカーボンナノチューブフィルムの製造方法を提供する。本実施形態のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は、弾性代替基板３０の表面に設置されたカーボンナノチューブアレイ１０を提供するステップであって、カーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる形態であるステップ（Ｓ１）と、複数の方向に沿って、同時に弾性代替基板３０を引き伸ばし、カーボンナノチューブアレイ１０の形態を維持する前提で、弾性代替基板３０に設置されたカーボンナノチューブアレイ１０の面積を増大させるステップ（Ｓ２）と、引き伸ばした弾性代替基板３０におけるカーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルムを引き出すステップ（Ｓ３）と、を含む。

ステップ（Ｓ１）は、弾性代替基板３０及び成長基板２０を提供し、成長基板２０の表面にカーボンナノチューブアレイ１０を有するステップであって、カーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる形態であるステップ（Ｓ１１）と、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から弾性代替基板３０に転移するステップであって、弾性代替基板３０に転移されたカーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる形態であるステップ（Ｓ１２）と、を含む。

カーボンナノチューブフィルム４０は、端と端で接続される複数のカーボンナノチューブを含み、複数のカーボンナノチューブが分子間力で相互に結合され、且つ端と端で接続されて形成される巨視的なフィルムである。好ましくは、カーボンナノチューブフィルム４０は、端と端で接続される複数のカーボンナノチューブのみからなる。

カーボンナノチューブアレイ１０は、ＣＶＤ（化学気相堆積）法によって成長基板２０の表面に成長する。カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブは相互に基本的に平行であり、且つ成長基板２０の表面と垂直である。隣接するカーボンナノチューブは相互に接触して、且つ分子間力で結合される。

成長条件を制御することによって、カーボンナノチューブアレイ１０は基本的に不純物を含まない。不純物は、例えば、アモルファスカーボン或いは残留した触媒の金属粒である。カーボンナノチューブアレイ１０が基本的に不純物を含まず、且つカーボンナノチューブが相互に緊密に接触して、且つ隣接するカーボンナノチューブの間に、大きな分子間力を有するので、一部のカーボンナノチューブ（カーボンナノチューブセグメント）を引き出す際、該一部のカーボンナノチューブと隣接するカーボンナノチューブが分子間力の作用によって端と端で接続され、連続的に引き出すことができ、自立構造体（カーボンナノチューブフィルム）を形成する。カーボンナノチューブが端と端で接続されて引き出される前記カーボンナノチューブアレイ１０は、超配列カーボンナノチューブアレイである。超配列カーボンナノチューブアレイについては特許文献１に掲載されている。

成長基板２０は超配列カーボンナノチューブアレイの成長に適した基板であり、その材料は、例えば、Ｐ型シリコン、Ｎ型シリコン、或いは酸化シリコンである。

カーボンナノチューブアレイ１０から引き出されるカーボンナノチューブフィルム４０は、端と端で接続される複数のカーボンナノチューブを含む。具体的に、カーボンナノチューブフィルム４０は自立構造体であり、基本的に同じ方向に沿って配列される複数のカーボンナノチューブを含む。図２を参照すると、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が同じ方向に沿って配列されている。複数のカーボンナノチューブの延伸する方向はカーボンナノチューブフィルムの表面と基本的に平行である。また、複数のカーボンナノチューブは分子間力で接続されている。具体的には、複数のカーボンナノチューブにおける各カーボンナノチューブは、延伸する方向における隣接するカーボンナノチューブと、分子間力で端と端とが接続されているので、カーボンナノチューブフィルムが自立構造を実現できる。更に、カーボンナノチューブフィルム４０は、複数のカーボンナノチューブセグメントを含むことができる。複数のカーボンナノチューブセグメントは、長軸方向に沿って、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を含む。単一のカーボンナノチューブセグメントにおいて、複数のカーボンナノチューブの長さは同じである。

また、カーボンナノチューブフィルム４０は、少数のランダムなカーボンナノチューブを含む。しかし、大部分のカーボンナノチューブは同じ方向に沿って配列されているので、このランダムなカーボンナノチューブの延伸方向は、大部分のカーボンナノチューブの延伸方向には影響しない。具体的には、カーボンナノチューブフィルム４０における多数のカーボンナノチューブは、絶対的に直線状ではなくやや湾曲している。または、延伸する方向に完全に配列せず、少しずれている場合もある。従って、同じ方向に沿って配列されている多数のカーボンナノチューブの中において、隣同士のカーボンナノチューブが部分的に接触する可能性がある。実際に、カーボンナノチューブフィルム４０は複数の空隙を有し、即ち、隣接するカーボンナノチューブの間に空隙を有する。これにより、カーボンナノチューブフィルム４０は優れた透明度を有する。且つ、隣接するカーボンナノチューブの接触する部分の分子間力及び端と端で接続される部分の分子間力がカーボンナノチューブフィルム４０の自立構造を維持できる。カーボンナノチューブフィルム４０の厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍであり、好ましくは、０．５ｎｍ〜１０μｍである。

自立構造体とは、支持体材を利用せず、カーボンナノチューブフィルム４０を独立して利用することができる形態のことである。すなわち、カーボンナノチューブフィルム４０を対向する両側から支持して、カーボンナノチューブフィルム４０の構造を変化させずに、カーボンナノチューブフィルム４０を懸架できることを意味する。カーボンナノチューブフィルム４０におけるカーボンナノチューブが、分子間力で接続されて配列されているので、自立構造体が実現される。

カーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルムを引き出す方法は、特許文献３に掲載されている。

図３を参照すると、弾性代替基板３０は固体の基板であり、引張力（ｔｅｎｓｉｌｅｆｏｒｃｅ）によって弾性変形を発生する。弾性代替基板３０は第四表面３０２を有する。カーボンナノチューブアレイ１０が第四表面３０２に設置される。カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から弾性代替基板３０に転移する工程において、カーボンナノチューブアレイ１０の形態を基本的に維持し、カーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる。即ち、カーボンナノチューブアレイ１０は超配列カーボンナノチューブアレイの形態を維持する。

カーボンナノチューブアレイ１０の形態を維持することを前提に、カーボンナノチューブアレイ１０を弾性代替基板３０に転移した後、カーボンナノチューブアレイ１０は弾性代替基板３０の表面に逆さに設置される。具体的には、カーボンナノチューブアレイ１０は第一表面１０２及び第一表面１０２と対向する第二表面１０４を含む。各カーボンナノチューブは成長基板２０の第三表面２０２に成長し、カーボンナノチューブアレイ１０を形成する。各カーボンナノチューブが成長基板２０の第三表面２０２と隣接する一端をカーボンナノチューブの下端と定義し、下端と対向する端部をカーボンナノチューブの上端と定義する。成長基板２０において、第一表面１０２はカーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブの下端に形成され、第二表面１０４はカーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブの上端に形成される。カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２は、成長基板２０の第三表面２０２と近接し、或いは成長基板２０の第三表面２０２に設置される。該第一表面１０２はカーボンナノチューブアレイ１０における各カーボンナノチューブの成長下端である。第二表面１０４は成長基板２０の表面から離れ、カーボンナノチューブアレイ１０における各カーボンナノチューブの成長上端である。カーボンナノチューブアレイ１０を弾性代替基板３０に転移した後、カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４は弾性代替基板３０の第四表面３０２と近接し、或いは弾性代替基板３０の第四表面３０２に設置される。カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２は、弾性代替基板３０の第四表面３０２から離れている。

一つの例において、ステップ（Ｓ１２）は、弾性代替基板３０の第四表面３０２を、カーボンナノチューブアレイ１０の成長基板２０と離れている第二表面１０４に接触させるステップ（Ｓ１２１）と、弾性代替基板３０及び成長基板２０のうちの少なくとも一方を移動させて、弾性代替基板３０と成長基板２０とを離れさせ、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させ、弾性代替基板３０に転移するステップ（Ｓ１２２）と、含む。

ステップ（Ｓ１２）を常温で行うことができる。ステップ（Ｓ１２１）及びステップ（Ｓ１２２）において、カーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる形態である。カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０に転移した後、カーボンナノチューブフィルム４０を連続的に引き出すことができるために、弾性代替基板３０の第四表面３０２とカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４の間は分子間力のみで結合する。弾性代替基板３０とカーボンナノチューブアレイ１０との間の結合力（Ｆ_ＢＣ）は、カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブ同士の間の分子間力（Ｆ_ＣＣ）より小さい。また、弾性代替基板３０とカーボンナノチューブアレイ１０の間の結合力（Ｆ_ＢＣ）は、成長基板２０の第三表面２０２とカーボンナノチューブアレイ１０の間の結合力（Ｆ_ＡＣ）より大きい。これにより、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させ、弾性代替基板３０に転移させる。即ち、Ｆ_ＡＣ＜Ｆ_ＢＣ＜Ｆ_ＣＣである。カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させ、弾性代替基板３０に転移させる工程では、弾性代替基板３０の第四表面３０２がカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４と接触して発生する結合力（例えば、分子間力）のみによって、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させる。

Ｆ_ＡＣ＜Ｆ_ＢＣ＜Ｆ_ＣＣを満たすために、弾性代替基板３０の表面は適切な表面エネルギーを有することができ、且つ弾性代替基板３０の表面とカーボンナノチューブアレイ１０の間に適切な界面エネルギーを有することができる。これにより、弾性代替基板３０の表面とカーボンナノチューブアレイ１０とが接触することのみによって、弾性代替基板３０の表面とカーボンナノチューブアレイ１０との間に、十分な結合力（例えば、分子間力）を発生させて、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させる。これにより、弾性代替基板３０の第四表面３０２がカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４と接触して発生する結合力（例えば、分子間力）のみによって、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させるために、適切な材料を選択して弾性代替基板３０を製造する。弾性代替基板３０の表面は平面である。本実施形態において、弾性代替基板３０の材料はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）である。

図４を参照すると、もう一つの例において、弾性代替基板３０の第四表面３０２がカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４との間の結合力（Ｆ_ＢＣ）を高め、Ｆ_ＡＣ＜Ｆ_ＢＣ＜Ｆ_ＣＣを満たすために、弾性代替基板３０の第四表面３０２に複数の微構造体３０４を有することができる。これにより、第四表面３０２の表面積を増大でき、弾性代替基板３０の材料が変化しない条件で、弾性代替基板３０の第四表面３０２がカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４との間の結合力（Ｆ_ＢＣ）を高める。複数の微構造体３０４を有する第四表面３０２はカーボンナノチューブアレイ１０と十分に接触する。微構造体３０４は弾性代替基板３０の第四表面３０２における突起或いは溝である。微構造体３０４の形状は半球形、錐体、歯形、矩形、台形、階段形状或いは他の形状である。微構造体３０４は点状、線状、ストリップ状、片状を呈することができる。一つの例において、複数の微構造体３０４は相互に平行して且つ間隔をあけて設置される溝からなる構造体である。もう一つの例において、複数の微構造体３０４は相互に平行して且つ間隔をあけて均一に分布される半球形からなる構造体である。好ましくは、複数の微構造体３０４は弾性代替基板３０の第四表面３０２に均一に分布される。更に、好ましくは、微構造体３０４によって、平滑な表面の表面積より、微構造体３０４を有する弾性代替基板３０の第四表面３０２の表面積は、３０％〜１２０％増加する。弾性代替基板３０の第四表面３０２に複数の微構造体３０４を形成することによって、第四表面３０２の吸着力を増大し、（Ｆ_ＢＣ）を高める。従って、弾性代替基板３０の材料はポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）のみに制限されず、ほかの弾性材料でも良く、例えば、プラスチック或いはゴムである。本実施形態において、弾性代替基板３０の材料はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）或いはポリエチレン・テレフタレート（ＰＥＴ）である。

カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０の第四表面３０２に設置される際、カーボンナノチューブアレイ１０が第四表面３０２と十分に接触できることを保証するために、弾性代替基板３０の第四表面３０２が適切な平滑度を維持する。好ましくは、微構造体３０４の突起の高さ或いは溝の深さはカーボンナノチューブアレイ１０の高さの０．５％〜１０％である。更に、好ましくは、微構造体３０４の突起の高さ或いは溝の深さは５μｍ〜１００μｍである。フォトリソグラフィ法、レーザーエッチング法、化学エッチング法によって、微構造体３０４を獲得する。

弾性代替基板３０の第四表面３０２に複数の微構造体３０４を形成することによって、第四表面３０２の表面積を増大し、弾性代替基板３０とカーボンナノチューブアレイ１０との間の結合力を高め、且つ弾性代替基板３０の材料の選択範囲が広がる。

弾性代替基板３０を接着剤でカーボンナノチューブアレイ１０に貼り付けることはしない。従来の接着剤によっても、Ｆ_ＡＣ＜Ｆ_ＢＣを満たし、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させることができる。しかし、カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブ同士の間の分子間力が小さいので、従来の任意の接着剤では、Ｆ_ＢＣ＞Ｆ_ＣＣとなる。これにより、後のカーボンナノチューブフィルム４０を引き出すステップを行うことができない。ステップ（Ｓ１２１）及びステップ（Ｓ１２２）において、弾性代替基板３０は固体状態を維持する。

ステップ（Ｓ１２１）において、弾性代替基板３０の第四表面３０２とカーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブの上端とを十分に接触させるために、弾性代替基板３０にカーボンナノチューブアレイ１０への小さい圧力（ｆ）を印加できる。この圧力の大きさはカーボンナノチューブアレイ１０の形態を維持でき、カーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことができることを保証する。

弾性代替基板３０における複数の微構造体３０４により第四表面３０２は高度差を有する。第四表面３０２における溝がカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４と接触する際、第四表面３０２における突起が、突起と接触するカーボンナノチューブに圧力を印加し、カーボンナノチューブアレイ１０における突起と接触するカーボンナノチューブは微小の湾曲を発生する。複数の微構造体３０４が小さい高さを有するので、弾性代替基板３０が成長基板２０と分離する工程で、カーボンナノチューブアレイ１０が元の高さに回復でき、且つカーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルム４０を連続的に引き出すことができる。

ステップ（Ｓ１２２）において、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させる工程では、好ましくは、カーボンナノチューブアレイ１０におけるすべてのカーボンナノチューブを同時に成長基板２０から脱離させる。即ち、弾性代替基板３０及び成長基板２０のうちの少なくとも一方の移動方向は、成長基板２０のカーボンナノチューブが成長する表面と垂直であり、カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブを、カーボンナノチューブの成長方向に沿って成長基板２０から脱離させる。弾性代替基板３０及び成長基板２０が共に移動する場合、両者の移動方向は、成長基板２０のカーボンナノチューブが成長する表面と垂直である。

ステップ（Ｓ１２１）及びステップ（Ｓ１２２）において、まず、カーボンナノチューブアレイ１０が成長基板２０から押される力を受け、次に、弾性代替基板３０に向けて引かれる力を受ける。

図１を参照すると、カーボンナノチューブアレイ１０を弾性代替基板３０に移転した後、ステップ（Ｓ２）において、少なくとも二つの方向に沿って、同時に弾性代替基板３０を引き伸ばす。該少なくとも二つの方向は相互に垂直であり、且つ弾性代替基板３０の第四表面３０２と平行である。好ましくは、弾性代替基板３０の第四表面３０２と平行である複数の方向に沿って、弾性代替基板３０を同時に引き伸ばす。例えば、弾性代替基板３０を円環フレームの表面に設置する。該円環フレームの寸法はカーボンナノチューブアレイ１０の寸法より大きく、弾性代替基板３０の寸法より小さい。カーボンナノチューブアレイ１０は円環フレームの中心に置く。弾性代替基板３０の第四表面３０２と平行である方向に沿って、弾性代替基板３０の四つの辺を引き伸ばす。円環フレームが弾性代替基板３０を支持するので、円環フレームの内における弾性代替基板３０の部分を、弾性代替基板３０の第四表面３０２と平行である３６０°方向に均一に変形させる。カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０の第四表面３０２に設置されるので、カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０の変形と同時に、弾性代替基板３０の第四表面３０２と平行である３６０°方向に均一に変形し、各方向にカーボンナノチューブアレイ１０の長さを増加する。これにより、カーボンナノチューブアレイ１０の形状を維持する前提で、カーボンナノチューブアレイ１０の面積を増大する。該引き伸ばされたカーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルムをカーボンナノチューブアレイから連続的に引き出すことを保証できる形態である。

図８を参照すると、具体的に、カーボンナノチューブアレイ１０は分子間力で結合される複数のカーボンナノチューブを含む。弾性代替基板３０を引き伸ばすことによって、カーボンナノチューブアレイ１０における隣接するカーボンナノチューブ間の、弾性代替基板３０と接触する底端における距離を増大させる。実際にカーボンナノチューブが完全の直線状を呈さず、且つ柔軟性を有するので、隣接するカーボンナノチューブは相互に接触する部分を有する（例えば、図８における引き伸ばされた後のカーボンナノチューブアレイ１０の矢印で指す部分）。弾性代替基板３０を引き伸ばした後、隣接するカーボンナノチューブが相互に接触する部分は十分な分子間力を提供でき、隣接するカーボンナノチューブを端と端で接続して引き出させる。即ち、カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０と共に、寸法が変化する工程で、隣接するカーボンナノチューブの接触する面積は減少する。しかし、隣接するカーボンナノチューブの接触する面積が減少する程度は、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルム４０を引き出すことに影響を与えない。カーボンナノチューブアレイ１０の面積を増加すればするほど、隣接するカーボンナノチューブの接触する面積は小さくなり、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０の密度は小さくなる。カーボンナノチューブアレイ１０の面積の変化率は、（引き伸ばした後のカーボンナノチューブアレイ１０の面積−引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０の面積）／引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０の面積×１００％、である。カーボンナノチューブアレイ１０を引き伸ばした後、カーボンナノチューブフィルム４０を引き出すことができるために、カーボンナノチューブアレイ１０の面積の変化率は０〜３００％である（０を含まず）。本実施形態において、カーボンナノチューブアレイ１０の面積の変化率は１２５％である。

更に、カーボンナノチューブアレイ１０を弾性代替基板３０に移転した後、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に少なくとも一つの溝１２を形成するステップを含むことができる。図９を参照すると、一つの例において、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に複数の直線状の溝１２を形成する。該複数の直線状の溝１２は二つの方向に沿って、第一表面１０２に相互に垂直して分布される。溝１２の長手方向は弾性代替基板３０を引き伸ばす方向と垂直である。溝１２の長手方向において、溝１２はカーボンナノチューブアレイ１０を貫通しても良く、貫通しなくてもよい。好ましくは、溝１２の長手方向において、溝１２はカーボンナノチューブアレイ１０を貫通する。図１０を参照すると、もう一つの例において、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に少なくとも一つの円環状の溝１２を形成する。該少なくとも一つの円環状の溝１２がカーボンナノチューブアレイ１０と同軸に設置する。好ましくは、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に複数の円環状の溝１２を形成する。該複数の円環状の溝１２は異なる直径を有する。

レーザーエッチング方法によって、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に少なくとも一つの溝１２を形成できる。溝１２の深さはカーボンナノチューブアレイ１０の高さより小さい。カーボンナノチューブアレイ１０の高さはカーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブの長さを指す。図１１を参照すると、レーザー装置８０を提供する。レーザー装置８０から発射するレーザー束８２はカーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に到達し、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に少なくとも一つの溝１２を形成する。

レーザー装置８０はパルス・レーザー束８２を発射し、パルス・レーザー束８２の仕事率は制限されず、１Ｗ〜１００Ｗであることができる。パルス・レーザー束８２が優れた定位性を有するので、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２にレーザースポットを形成できる。パルス・レーザー束８２がカーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２における仕事率は０．００５３×１０^１２Ｗ／ｍ^２より大きい。本実施形態において、レーザー装置８０は二酸化炭素レーザーであり、該二酸化炭素レーザーの仕事率は１２Ｗである。カーボンナノチューブがエネルギーを吸収した後、カーボンナノチューブの温度を上昇し、且つカーボンナノチューブが酸素と反応するので、短い時間で十分のエネルギーを有するレーザーがカーボンナノチューブの表面に照射することで、カーボンナノチューブアレイ１０をエッチングでき、溝１２を形成できる。これにより、異なる仕事率、波長或いはパルス周波数を有するレーザー装置８０を採用し、且つパルス・レーザー束８２の移動速度及びパルススポットを制御することによって、カーボンナノチューブアレイ１０をエッチングし、溝１２を形成する。レーザーを発射し、カーボンナノチューブアレイ１０をエッチングし、溝１２を形成できることを保証すれば、レーザー装置８０はパルス・レーザーに制限されない。酸素を有する雰囲気で、例えば、空気中で、カーボンナノチューブアレイ１０を置き、カーボンナノチューブがレーザー束８２に照射され、カーボンナノチューブにおける炭素は酸素と反応して、二酸化炭素を形成する。

カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブが分子間力で相互に吸着されるので、後で弾性代替基板３０を引き伸ばす際、カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０を引き伸ばすことに伴い、非均一に引き伸ばすことがある。弾性代替基板３０を引き伸ばす際、カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブが相互に結合力が弱い所に、裂け目を形成する可能性がある。この裂け目がランダムに形成されるので、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０の均一性が悪くなり、引き出すカーボンナノチューブフィルム４０の均一性も悪くなる。

本実施形態において、カーボンナノチューブアレイ１０に少なくとも一つの溝１２を形成することによって、人為的に結合力差を有する位置を形成し、結合力差を有する位置を規則的に分布させる。これにより、カーボンナノチューブアレイ１０においてランダムに裂け目が形成する確率は低くなる。カーボンナノチューブの成長方向に、溝１２と対応するカーボンナノチューブは全部は除去されず、溝１２と対応するカーボンナノチューブの長さのみを低くする。これにより、隣接するカーボンナノチューブの間は、分子間力によって相互に結合され、引き出したカーボンナノチューブフィルム４０を一体構造体にさせ、引き出したカーボンナノチューブフィルム４０は相互に分離するストリップからなるものではない。溝１２の深さ及び幅を制御することによって、カーボンナノチューブアレイ１０を引き伸ばした後の均一性及びカーボンナノチューブフィルム４０の均一性を最適化できる。具体的に、好ましくは、溝１２の深さはカーボンナノチューブアレイ１０の高さの３０％〜６０％であり、溝１２の幅は１０μｍ〜１００μｍである。本実施形態において、溝１２の深さはカーボンナノチューブアレイ１０の高さの５０％であり、溝１２の幅は２０μｍである。更に、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に複数の溝１２が形成される場合、好ましくは、該複数の溝１２がカーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に均一に分布される。

図１及び図１２を参照すると、ステップ（Ｓ３）が従来のカーボンナノチューブフィルムを引き出すステップと異なるのは、以下の点である。弾性代替基板３０に移転して、且つ引き伸ばした弾性代替基板３０の第四表面３０２におけるカーボンナノチューブアレイ１０から、カーボンナノチューブフィルム４０を引き出すのであり、成長基板２０に直接に成長するカーボンナノチューブアレイ１０から、カーボンナノチューブフィルム４０を引き出すのではない。好ましくは、カーボンナノチューブフィルム４０は、弾性代替基板３０の表面に逆さに設置されるカーボンナノチューブアレイ１０から引き出される。即ち、カーボンナノチューブアレイ１０の成長下部からカーボンナノチューブフィルム４０を引き出す。且つ、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０の面積は成長基板２０に成長して、引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０の面積より広い。これにより、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０から引き出すカーボンナノチューブフィルム４０の幅は、引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０から引き出すカーボンナノチューブフィルム４０の幅より大きい。

ステップ（Ｓ３）は、引き道具５０で、弾性代替基板３０の表面に設置されたカーボンナノチューブアレイ１０における一部のカーボンナノチューブセグメントを選択するステップ（Ｓ３１）と、引き道具５０を移動させることによって、特定の速度で選択したカーボンナノチューブセグメントを引き、端と端で接続される複数のカーボンナノチューブセグメントを引き出し、連続なカーボンナノチューブ構造体４０を形成するステップ（Ｓ３２）と、を含む。ステップ（Ｓ３１）において、カーボンナノチューブフィルムを引き出す場合、特定の幅を有する接着テープ或いは接着性を有するストリップを採用し、カーボンナノチューブアレイ１０と接触させ、特定の幅を有するカーボンナノチューブセグメントを選択する。カーボンナノチューブアレイ１０の面積が増大されるので、選択できるカーボンナノチューブセグメントの幅を増大する。ステップ（Ｓ３２）において、選択したカーボンナノチューブセグメントの引き出す方向は、カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブの成長方向と角αを成す。角αは０°〜９０°（０°は含まず）であり、好ましくは、３０°〜９０°である。

ステップ（Ｓ１２２）はステップ（Ｓ３）と異なる。ステップ（Ｓ１２２）はカーボンナノチューブアレイ１０全体を成長基板２０から脱離でき、且つカーボンナノチューブアレイ１０が成長基板２０から脱離した後、カーボンナノチューブアレイ１０の形態を維持できることを目指す。ステップ（Ｓ３）はカーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルム４０を引き出すことを目指す。従って、カーボンナノチューブアレイ１０全体が弾性代替基板３０から脱離せず、一部のカーボンナノチューブ、例えば、カーボンナノチューブセグメントを弾性代替基板３０から脱離させ、引き出したカーボンナノチューブセグメントが隣接するカーボンナノチューブセグメントを動かし、隣接するカーボンナノチューブセグメントが端と端で接続されて引き出され、次々に弾性代替基板３０から脱離する。

引き伸ばした後のカーボンナノチューブアレイ１０から引き出すカーボンナノチューブフィルム４０の光透過率は、引き伸ばしていないカーボンナノチューブアレイ１０から引き出すカーボンナノチューブフィルム４０の光透過率より高い。カーボンナノチューブアレイ１０が引き伸ばされる程度が大きいほど、カーボンナノチューブフィルム４０の光透過率は高い。

本発明のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は以下の有利な効果を有する。第一に、カーボンナノチューブアレイ１０を弾性代替基板３０に移転し、且つカーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる形態である。弾性代替基板３０を引き伸ばすことによって、カーボンナノチューブアレイ１０の寸法を増大させ、寸法が大きいカーボンナノチューブフィルム４０を製造できる。これにより、厚さが薄いカーボンナノチューブフィルムを直接に引き伸ばして、カーボンナノチューブフィルムが破壊されることを防止する。第二に、カーボンナノチューブアレイ１０の第一表面１０２に少なくとも一つの溝１２を形成し、弾性代替基板３０を引き伸ばす際、カーボンナノチューブアレイ１０にランダムに裂け目を呈することを防止でき、引き出したカーボンナノチューブフィルム４０の均一性を高める。第三に、本発明のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は複雑な工程を採用して、及びコストが高い設備（例えば、レーザー）でカーボンナノチューブフィルム４０を処理して、カーボンナノチューブフィルム４０の光透過率を高めるステップを省略できる。形成したカーボンナノチューブフィルム４０の光透過率が高いので、高い光透過率を要望する装置（例えば、タッチパネル）に広く応用できる。

（実施形態２）
図１３を参照すると、本実施形態はカーボンナノチューブフィルムの製造方法を提供する。弾性代替基板３０の表面に設置されるカーボンナノチューブアレイ１０を提供するステップであって、カーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる形態であるステップ（Ｓ１）と、第一方向（Ｘ）に沿って、弾性代替基板３０を引き伸ばし、弾性代替基板３０に設置されるカーボンナノチューブアレイ１０の第一方向（Ｘ）における長さを増大させるステップ（Ｓ２）と、第二方向（Ｙ）に沿って、引き伸ばした弾性代替基板３０に設置されるカーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルムを引き出すステップ（Ｓ３）と、を含む。

本実施形態のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は実施形態１おけるカーボンナノチューブフィルムのと基本的に同じであるが、異なる点は以下である。本実施形態において、まず、第一方向に沿って、弾性代替基板３０を引き伸ばし、弾性代替基板３０に設置されるカーボンナノチューブアレイ１０の長さを増大させる。次に、第一方向と異なる第二方向に沿って、引き伸ばした弾性代替基板３０に設置されるカーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルムを引き出す。

具体的に、第一方向に沿って、弾性代替基板３０を引き伸ばす。第一方向は弾性代替基板３０の第四表面３０２と平行である。弾性代替基板３０が第一方向（Ｘ）の引き伸ばす力を受け、第一方向（Ｘ）に沿って変形し、弾性代替基板３０は第一方向（Ｘ）における長さを増大する。カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０の第四表面３０２に設置されるので、カーボンナノチューブアレイ１０も第一方向（Ｘ）に沿って変形し、且つ第一方向（Ｘ）における長さを増大する。第一方向におけるカーボンナノチューブアレイ１０の長さを増加すればするほど、隣接するカーボンナノチューブの接触する面積は小さくなり、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０の密度は小さくなる。カーボンナノチューブアレイ１０の長さの変化率は、（引き伸ばした後のカーボンナノチューブアレイ１０の長さ−引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０の長さ）／引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０の長さ×１００％、である。カーボンナノチューブアレイ１０を引き伸ばした後、カーボンナノチューブフィルム４０を引き出すことができるために、カーボンナノチューブアレイ１０の第一方向における長さの変化率は０〜１００％である（０を含まず）。本実施形態において、カーボンナノチューブアレイ１０の第一方向における長さの変化率は５０％である。

図１２及び図１３を参照すると、ステップ（Ｓ３）が従来のカーボンナノチューブフィルムを引き出すステップと異なるのは、以下の点である。弾性代替基板３０に移転して、且つ引き伸ばした弾性代替基板３０の第四表面３０２におけるカーボンナノチューブアレイ１０から、カーボンナノチューブフィルム４０を引き出すのであり、成長基板２０に直接に成長するカーボンナノチューブアレイ１０から、カーボンナノチューブフィルム４０を引き出すのではない。好ましくは、カーボンナノチューブフィルム４０は、弾性代替基板３０の表面に逆さに設置されるカーボンナノチューブアレイ１０から引き出される。即ち、カーボンナノチューブアレイ１０の成長下部からカーボンナノチューブフィルム４０を引き出す。第一方向において、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０の長さは成長基板２０に成長して、引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０の長さより長い。これにより、第二方向に沿って、引き伸ばしたカーボンナノチューブアレイ１０から引き出すカーボンナノチューブフィルム４０の幅は、引き伸ばす前のカーボンナノチューブアレイ１０から引き出すカーボンナノチューブフィルム４０の幅より大きい。第一方向が第二方向と異なる。好ましくは、第一方向が第二方向と垂直である。本実施形態において、第一方向が第二方向と垂直である。また、第二方向は弾性代替基板３０の第四表面３０２と角を成す。該角は９０°より小さい。

（実施形態３）
図５を参照すると、本実施形態はカーボンナノチューブフィルムの製造方法を提供する。本実施形態のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は実施形態１のカーボンナノチューブフィルムの製造方法と基本的に同じであるが、異なる点は以下である。弾性代替基板３０と成長基板２０の間にスペーサ装置２２が設置される。スペーサ装置２２によって、弾性代替基板３０の第四表面３０２と成長基板２０の第三表面２０２との距離を維持し、弾性代替基板３０の第四表面３０２と成長基板２０の第三表面２０２との距離が非常に小さくないので、カーボンナノチューブアレイ１０を倒すことを防止する。スペーサ装置２２が弾性代替基板３０及び成長基板２０の間における高さはカーボンナノチューブアレイ１０の高さの以下である。これにより、カーボンナノチューブアレイ１０がスペーサ装置２２と高度差（Ｚ）を有する。且つ、スペーサ装置２２の高さは、カーボンナノチューブアレイ１０を圧縮でき、カーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルム４０を連続的に引き出すことができないほどの圧縮されたカーボンナノチューブアレイ１０の最小の高さより高い。ステップ（Ｓ２２１）において、スペーサ装置２２及びカーボンナノチューブアレイ１０は、弾性代替基板３０と成長基板２０の間に設置される。

スペーサ装置２２は固体装置であり、好ましくは、剛性の素子である。スペーサ装置２２によって、弾性代替基板３０と成長基板２０の間に特定の空間を形成させる。且つ、スペーサ装置２２の高さを制御することによって、弾性代替基板３０と成長基板２０の間に精確な距離を制御する。スペーサ装置２２の高さをｈ_１と定義し、カーボンナノチューブアレイ１０の高さをｈ_２と定義する。ｈ_１は０．９ｈ_２〜１ｈ_２である。

スペーサ装置２２の高さがカーボンナノチューブアレイ１０の高さより小さい場合に、弾性代替基板３０がカーボンナノチューブアレイ１０における、元々垂直であるカーボンナノチューブを少し湾曲させる。弾性代替基板３０と成長基板２０との間にスペーサ装置２２が設置されるので、カーボンナノチューブが少し湾曲される。弾性代替基板３０が成長基板２０と分離させる工程に、カーボンナノチューブアレイ１０自身の弾性により、元の高さを回復でき、且つカーボンナノチューブフィルム４０を引き出す状態を維持できる。

スペーサ装置２２を成長基板２０に設置することができ、或いは、スペーサ装置２２を弾性代替基板３０に設置することができる。その他、スペーサ装置２２が弾性代替基板３０の一部であることができ、即ち、弾性代替基板３０は二つの突起を有する。適切な高さを有すれば、スペーサ装置２２の形状は制限されず、塊状、片状、球状の何れか一種である。スペーサ装置２２は複数でもよい。スペーサ装置２２が複数である場合、カーボンナノチューブアレイ１０の外縁と隣接する基板に均一に設置され、弾性代替基板３０と成長基板２０の間に特定の間隔を提供する。一つの例において、スペーサ装置２２は円環形であり、カーボンナノチューブアレイ１０の外縁に設置される。もう一つの例において、スペーサ装置２２は複数の円筒形であり、カーボンナノチューブアレイ１０の外縁に均一に分布される。

スペーサ装置２２が弾性代替基板３０と成長基板２０との間に設置されることは、弾性代替基板３０の第四表面３０２に微構造体３０４を有するかしないかと関係しない。即ち、実施形態において、スペーサ装置２２を微構造体３０４と任意に組み合わせることができる。

（実施形態４）
本実施形態はカーボンナノチューブフィルムの製造方法を提供する。本実施形態のカーボンナノチューブフィルムの製造方法は実施形態１のカーボンナノチューブフィルムの製造方法と基本的に同じであるが、ステップ（Ｓ４２）がステップ（Ｓ１２）と異なる。具体的には、ステップ（Ｓ４２）は、弾性代替基板３０をカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４に設置し、弾性代替基板３０とカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４との間に液相状態の媒体６０を設置するステップ（Ｓ４２１）と、弾性代替基板３０とカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４との間に設置された液相状態の媒体６０を固体の媒体６０’に固化させるステップ（Ｓ４２２）と、弾性代替基板３０及び成長基板２０うちの少なくとも一方を移動させて、弾性代替基板３０と成長基板２０とを離れさせ、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から脱離させ、弾性代替基板３０に転移するステップ（Ｓ４２３）と、温度を上昇させることによって、弾性代替基板３０とカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４との間の固体の媒体６０’を除去するステップであって、固体の媒体６０’を除去した後、カーボンナノチューブアレイ１０の形態はカーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる形態であるステップ（Ｓ４２４）と、を含む。

ステップ（Ｓ４２１）において、液相状態の媒体６０を細かい液滴或いは液膜の形態でカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４に設置する。液相状態の媒体６０は水或いは低分子量有機溶剤である。低分子量有機溶剤はエチルアルコール、アセトン、メチルアルコールの何れか一種である。液相状態の媒体６０がカーボンナノチューブアレイ１０に浸透して、カーボンナノチューブアレイ１０の形態に影響を与えることを防止するために、液相状態の媒体６０の量は少ない。好ましくは、液相状態の媒体６０はカーボンナノチューブを濡らさない液体であり、例えば、水である。カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４における液相状態の媒体６０は複数の液滴からなり、或いは液膜からなる。その液滴の直径及び液膜の厚さはそれぞれ１０ｎｍ〜３００μｍである。弾性代替基板３０及びカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４は液相状態の媒体６０とそれぞれ接触する。

ステップ（Ｓ４２１）において、カーボンナノチューブアレイ１０の形態を基本的に維持し、カーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できる。弾性代替基板３０はできるだけカーボンナノチューブアレイ１０に圧力を印加しない。或いは弾性代替基板３０がカーボンナノチューブアレイ１０に圧力（ｆ）を印加する際、印加される圧力は小さい。この圧力の大きさは、カーボンナノチューブアレイ１０の形態を維持でき、カーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引出させるように選択される。

一つの例において、ステップ（Ｓ４２１）は、カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４に層状の液相状態の媒体６０を形成するステップ（Ｓ４２１１）と、弾性代替基板３０の表面を、液相状態の媒体６０を形成したカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４と接触させるステップ（Ｓ４２２２）と、含む。具体的に、液相状態の媒体６０を液滴に形成し、或いは液相状態の媒体６０を霧化させ、カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４にスプレーする。

もう一つの例において、ステップ（Ｓ４２１）は、弾性代替基板３０の表面に層状の液相状態の媒体６０を形成するステップ（Ｓ４２１１）と、液相状態の媒体６０を形成した弾性代替基板３０の表面を、カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４と接触させるステップ（Ｓ４２２２）と、含む。具体的に、液相状態の媒体６０を液滴に形成し、或いは液相状態の媒体６０を霧化させ、弾性代替基板３０の表面にスプレーする。

ステップ（Ｓ４２２２）において、弾性代替基板３０とカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４との間に設置された液相状態の媒体６０を固体の媒体６０’に固化させる。具体的には、温度を液相状態の媒体６０の凝固点以下に低下させる。弾性代替基板３０及びカーボンナノチューブアレイ１０が液相状態の媒体６０と接触するので、液相状態の媒体６０を固化した後、弾性代替基板３０及びカーボンナノチューブアレイ１０は緊密に結合される。弾性代替基板３０をカーボンナノチューブアレイ１０と更に緊密に結合させるために、好ましくは、弾性代替基板３０の材料は液相状態の媒体６０を濡らす材料である。

一つの例において、弾性代替基板３０、液相状態の媒体６０、カーボンナノチューブアレイ１０及び成長基板２０からなる積層構造体の温度を、低温箱７０の中で凝固点以下に低下させる。例えば、該低温箱７０は冷蔵庫の冷凍室である。

図７を参照すると、もう一つの例において、ステップ（Ｓ４２２）において、液相状態の媒体６０をカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４に設置する際、まず、弾性代替基板３０の温度を凝固点以下に低下させる。次に、温度を凝固点以下に低下させた弾性代替基板３０を、液相状態の媒体６０を有するカーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４と接触させる。具体的には、低温箱７０の温度を凝固点以下に低下させて、弾性代替基板３０を低温箱７０に特定の時間を置いた後、取り出す。弾性代替基板３０の温度は、カーボンナノチューブアレイ１０の第二表面１０４における液相状態の媒体６０を固体の媒体６０’に変化させることができる。これにより、弾性代替基板３０、液相状態の媒体６０、カーボンナノチューブアレイ１０及び成長基板２０からなる前記積層構造体を、低温箱７０に置く必要がなくなる。

ステップ（Ｓ４２３）において、カーボンナノチューブアレイ１０が弾性代替基板３０と結合し、成長基板２０から分離する。好ましくは、カーボンナノチューブアレイ１０におけるすべてのカーボンナノチューブを同時に成長基板２０から脱離させる。即ち、弾性代替基板３０及び成長基板２０うちの少なくとも一方の移動方向は、成長基板２０のカーボンナノチューブが成長する表面と垂直であり、カーボンナノチューブアレイ１０におけるカーボンナノチューブを、カーボンナノチューブの成長方向に沿って成長基板２０から脱離させる。弾性代替基板３０及び成長基板２０が共に移動する際、両者の移動方向は、成長基板２０のカーボンナノチューブが成長する表面と垂直である。

ステップ（Ｓ４２４）において、温度を上昇させることによって、固体の媒体６０’を液相状態の媒体６０に溶解させ、且つ液相状態の媒体６０を乾燥させ、或いは固体の媒体６０’を直接に昇華させ、固体の媒体６０’を除去する。固体の媒体６０’を除去する工程は、カーボンナノチューブアレイ１０の形態に影響を与えない。固体の媒体６０’の厚さが薄いので、固体の媒体６０’を除去した後、カーボンナノチューブアレイ１０は弾性代替基板３０の表面と接触でき、且つ分子間力で結合する。

固体の媒体６０’を除去した後、カーボンナノチューブフィルム４０をカーボンナノチューブアレイ１０から連続的に引き出すことを保証できるようにするために、ステップ（Ｓ４２１）からステップ（Ｓ４２４）まで、カーボンナノチューブアレイ１０の形態を基本的に維持する必要がある。

本実施形態において、カーボンナノチューブアレイ１０を転移する工程において、固体の媒体６０’によって、カーボンナノチューブアレイ１０と弾性代替基板３０との間の結合力を増加させて、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０と分離させる。また、カーボンナノチューブ構造体４０を引き出す前に、固体の媒体６０’を除去し、カーボンナノチューブアレイ１０と弾性代替基板３０との間の結合力を、カーボンナノチューブフィルム４０を連続的に引き出すことができるまでに減少させる。これにより、弾性代替基板３０の材料は制限されず、弾性基板でもよい。その材料は、プラスチック或いは樹脂である。例えば、ポリメタクリル酸メチル或いはテレフタル酸ポリエチレンである。

カーボンナノチューブアレイ１０を弾性代替基板３０に移転することによって、カーボンナノチューブアレイ１０が成長する工程及びカーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルム４０を引き出す工程において、カーボンナノチューブアレイ１０を成長基板２０から異なる弾性代替基板３０に設置して、カーボンナノチューブアレイ１０からカーボンナノチューブフィルムを引き出す工程において、カーボンナノチューブアレイが設置される弾性代替基板３０はコストが低い材料からなることができ、カーボンナノチューブアレイ１０の生産者はカーボンナノチューブアレイ１０を代替基板に転移でき、カーボンナノチューブアレイ１０と弾性代替基板３０とを共にユーザーに提供でき、コストが高い成長基板２０は迅速に回収でき、生産プロセスを簡単にし、生産コストを低くする。

１０カーボンナノチューブアレイ
１０２第一表面
１０４第二表面
１２溝
２０成長基板
２２スペーサ装置
２０２第三表面
３０弾性代替基板
３０２第四表面
３０４微構造体
４０カーボンナノチューブフィルム
５０引き工具
６０液相状態の媒体
６０’ 固体の媒体
７０低温箱
８０レーザー装置
８２レーザー束

Claims

弾性代替基板の表面に設置されたカーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップであって、前記カーボンナノチューブアレイの形態はカーボンナノチューブフィルムを前記カーボンナノチューブアレイから連続的に引き出すことを保証する形態である第一ステップと、
複数の方向に沿って、同時に前記弾性代替基板を引き伸ばし、前記カーボンナノチューブアレイの形態を維持する前提で、前記弾性代替基板に設置された前記カーボンナノチューブアレイの面積を増大させる第二ステップと、
引き伸ばした前記弾性代替基板における前記カーボンナノチューブアレイから前記カーボンナノチューブフィルムを引き出す第三ステップと、を含み、
前記カーボンナノチューブフィルムは端と端で接続される複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とするカーボンナノチューブフィルムの製造方法。
弾性代替基板の表面に設置されたカーボンナノチューブアレイを提供する第一ステップであって、前記カーボンナノチューブアレイの形態はカーボンナノチューブフィルムを前記カーボンナノチューブアレイから連続的に引き出すことを保証する形態である第一ステップと、
第一方向に沿って、前記弾性代替基板を引き伸ばし、前記弾性代替基板に設置された前記カーボンナノチューブアレイの前記第一方向における長さを増大させる第二ステップと、
第二方向に沿って、引き伸ばした前記弾性代替基板に設置された前記カーボンナノチューブアレイから前記カーボンナノチューブフィルムを引き出す第三ステップと、を含み、
前記第一方向は前記第二方向と異なり、
前記カーボンナノチューブフィルムは端と端で接続される複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とするカーボンナノチューブフィルムの製造方法。