JP6208510B2 - 複合素材の製造方法 - Google Patents
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Description
工程(1)において、CNTを製造する。このCNTは、例えば、特開2007−126311号公報に記載されている基板成長熱CVD法により製造される。基板成長熱CVD法においては、シリコン基板上に触媒金属を成膜し、前記触媒金属を微粒子化する。そして、加熱雰囲気中で、前記微粒子化した触媒金属に炭化水素ガスを接触させる。これによりCNTが触媒金属上に成長する。こうして製造されたCNTを以下の工程で用いる。ただし、CNTの製造は、基板成長熱CVD法に限らず、アーク放電法、レーザ蒸発法など、他の製造方法でもよい。
工程(1)で製造されたCNTに対して、CNTが単離分散した第1CNT分散液を製造する。単離分散とは、「CNTが1本ずつ物理的に分離して絡み合っていない状態で樹脂中に分散している状態」を言う。ここで「物理的に分離して絡み合っていない」とは複数のCNTがファンデルワールス力により塊状もしくは束状に凝集集合してなる形態をとらずに1本1本単離した状態で存在していることを言う。なお、第1CNT分散液は、CNTを溶媒中に混ぜ、ホモジナイザーや高圧せん断、超音波分散機などによりCNTの分散の均一化を図る。ただし、第1CNT分散液には、分散剤や接着剤は投入されていない。
この工程(3)では、工程(2)で製造した第1CNT分散液中に炭素繊維束を浸漬した状態で、当該分散液にせん断や超音波等の機械的なエネルギーを付与しながら炭素繊維表面にCNTのネットワークを局所的に偏在形成する。
次に、工程(4)では、工程(3)で製造された母材1を浸漬するための第2CNT分散液の作製、及び後述する工程(5)(6)を実施した後の母材を浸漬するため、前記作製された第2CNT分散液に対してのCNT濃度の調製をする。
実施形態では、母材1に対して、工程(5)(6)を、図7に示すように、実施する。まず、図7の(a)に示すように、第2CNT分散液9に母材1を浸漬する。この浸漬の状態で、第2CNT分散液9に対して機械的な振動を付与する。
9 第2CNT分散液
11,13 CNT
Claims (6)
- 分散剤および接着剤を非含有の溶媒中に複数のカーボンナノチューブを分散させることにより第1カーボンナノチューブ分散液を作製し、前記第1カーボンナノチューブ分散液に対して所定のエネルギーを付与することにより前記複数のカーボンナノチューブが分散する状態と凝集する状態とが可逆的に起きる可逆反応状態を作り出し、前記複数のカーボンナノチューブを付着させる対象物を前記可逆反応状態にある前記第1カーボンナノチューブ分散液中に浸漬し、前記対象物の表面に前記複数のカーボンナノチューブを付着させた後に引き上げて乾燥させることにより、前記複数のカーボンナノチューブが前記対象物の表面に直接付着している母材を準備する準備工程と、
分散剤および接着剤が非含有の溶媒中に前記複数のカーボンナノチューブが分散している分散状態にあり、機械的な振動が印加されることにより前記複数のカーボンナノチューブが前記分散状態から凝集状態となる第2カーボンナノチューブ分散液を作製する第2カーボンナノチューブ分散液作製工程と、
前記第2カーボンナノチューブ分散液に前記母材を浸漬し、前記母材が浸漬されている前記第2カーボンナノチューブ分散液に対して前記振動を印加することにより、前記第2カーボンナノチューブ分散液中に分散している前記複数のカーボンナノチューブを前記母材の表面に付着させる浸漬工程と、
前記浸漬工程の次工程として、前記第2カーボンナノチューブ分散液から前記母材を引き上げて乾燥させる乾燥工程と、
を有することを特徴とする複合素材の製造方法。 - 前記対象物は、炭素繊維である請求項1に記載の製造方法。
- 前記準備工程において、前記可逆反応状態にある前記第1カーボンナノチューブ分散液中の前記複数のカーボンナノチューブが分散する状態から凝集する状態に移行する際に、前記複数のカーボンナノチューブを、前記対象物の表面に、互いにネットワーク状に絡み合わせて、直接接触ないし直接接続させて前記対象物の表面に直接付着させる
ことを特徴とする請求項1または2に記載の製造方法。 - 前記第2カーボンナノチューブ分散液作製工程は、
分散剤および接着剤が非含有の溶媒中に前記複数のカーボンナノチューブを投与してカーボンナノチューブ溶液を作製する工程と、
前記カーボンナノチューブ溶液に対して前記所定のエネルギーを付与し、前記カーボンナノチューブ溶液を前記可逆反応状態にする工程と、
前記カーボンナノチューブ溶液に対する前記所定のエネルギーの付与を停止し、前記分散状態が維持された前記カーボンナノチューブ溶液を前記第2カーボンナノチューブ分散液として得る工程と、
を含む請求項1〜3のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記第2カーボンナノチューブ分散液作製工程は、前記第2カーボンナノチューブ分散液中の前記複数のカーボンナノチューブの濃度を調製する濃度調製工程を含み、
前記浸漬工程は、前記乾燥工程を経た前記母材の表面における前記複数のカーボンナノチューブの付着状態に応じて、前記濃度調製工程で濃度調製済みの前記第2カーボンナノチューブ分散液を用いて繰り返し実施される
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の製造方法。 - 前記所定のエネルギーが、超音波エネルギーである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の製造方法。
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