JP6576074B2 - Method for producing carbon nanotube composite material - Google Patents

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Description

本発明は、カーボンナノチューブ複合材およびカーボンナノチューブ複合材の製造方法に関する。   The present invention relates to a carbon nanotube composite material and a method for producing the carbon nanotube composite material.

カーボンナノチューブは、優れた機械強度、熱伝導性および電気伝導性を有していることが知られている。そのようなカーボンナノチューブを、他の材料と複合化して、各種産業製品に利用することが検討されている。   Carbon nanotubes are known to have excellent mechanical strength, thermal conductivity and electrical conductivity. It has been studied that such carbon nanotubes are combined with other materials and used for various industrial products.

例えば、ポリマーマトリクスと、複数のカーボンナノチューブが配列されるカーボンナノチューブアレイとの複合物である熱伝導シートが提案されている(例えば、特許文献1参照)。   For example, a heat conductive sheet that is a composite of a polymer matrix and a carbon nanotube array in which a plurality of carbon nanotubes are arranged has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

特開2009−51725号公報JP 2009-51725 A

しかるに、特許文献1に記載の熱伝導シートは、液体のポリマー前駆物質をカーボンナノチューブアレイに充填した後、ポリマー前駆物質を重合させて調製される。   However, the heat conductive sheet described in Patent Document 1 is prepared by filling a carbon nanotube array with a liquid polymer precursor and then polymerizing the polymer precursor.

そのため、ポリマー前駆物質が重合するときの収縮などに起因して、複数のカーボンナノチューブの配向に乱れが生じる場合があり、熱伝導シートにおいて、複数のカーボンナノチューブの配向性を精度よく確保することが困難である。   For this reason, the orientation of the plurality of carbon nanotubes may be disturbed due to shrinkage or the like when the polymer precursor is polymerized, and it is possible to accurately secure the orientation of the plurality of carbon nanotubes in the heat conductive sheet. Have difficulty.

その結果、そのような熱伝導シートでは、厚み方向(カーボンナノチューブの配向方向)において、熱伝導性および電気伝導性の向上を精度よく図るには限度がある。   As a result, such a heat conductive sheet has a limit in improving heat conductivity and electric conductivity with high accuracy in the thickness direction (the orientation direction of carbon nanotubes).

そこで、本発明の目的は、マトリックスとカーボンナノチューブ糸とを複合化でき、かつ、所定方向における熱伝導性および電気伝導性の向上を精度よく図ることができるカーボンナノチューブ複合材、および、カーボンナノチューブ複合材の製造方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a carbon nanotube composite material capable of combining a matrix and a carbon nanotube yarn, and capable of accurately improving thermal conductivity and electrical conductivity in a predetermined direction, and a carbon nanotube composite It is in providing the manufacturing method of material.

本発明のカーボンナノチューブ複合材は、マトリックスと、カーボンナノチューブを有し、前記マトリックスに複合化されるカーボンナノチューブ糸と、を備え、前記マトリックスは、25℃における引張弾性率Eが0.01GPa以上5GPa以下であり、前記カーボンナノチューブ糸が、前記マトリックスを所定方向に貫通することを特徴としている。   The carbon nanotube composite material of the present invention comprises a matrix and carbon nanotube yarns having carbon nanotubes and composited with the matrix, and the matrix has a tensile elastic modulus E at 25 ° C. of 0.01 GPa or more and 5 GPa. The carbon nanotube yarn penetrates the matrix in a predetermined direction.

このような構成によれば、マトリックスの25℃における引張弾性率Eが5GPa以下であるので、カーボンナノチューブ糸がマトリックスを貫通することができ、マトリックスの25℃における引張弾性率Eが0.01GPa以上であるので、マトリックスが、その弾性力により、マトリックスを貫通するカーボンナノチューブ糸と密着することができる。そのため、マトリックスとカーボンナノチューブ糸とを確実に複合化できながら、マトリックスがカーボンナノチューブ糸を確実に保持することができ、カーボンナノチューブ糸がマトリックスから脱落することを抑制できる。   According to such a configuration, since the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix is 5 GPa or less, the carbon nanotube yarn can penetrate the matrix, and the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix is 0.01 GPa or more. Therefore, the matrix can be in close contact with the carbon nanotube yarns penetrating the matrix by its elastic force. Therefore, while the matrix and the carbon nanotube yarn can be reliably combined, the matrix can reliably hold the carbon nanotube yarn, and the carbon nanotube yarn can be prevented from falling off the matrix.

そして、カーボンナノチューブ糸がマトリックスを所定方向に貫通しているので、所定方向において、カーボンナノチューブ複合材の熱伝導性および電気伝導性の向上を精度よく図ることができる。   And since the carbon nanotube thread | yarn has penetrated the matrix in the predetermined direction, the thermal conductivity and electrical conductivity of the carbon nanotube composite material can be improved with high precision in the predetermined direction.

つまり、本発明のカーボンナノチューブ複合材によれば、マトリックスとカーボンナノチューブ糸とを確実に複合化でき、マトリックスによる特性を確保することができながら、所定方向における熱伝導性および電気伝導性の向上を精度よく図ることができる。   That is, according to the carbon nanotube composite material of the present invention, the matrix and the carbon nanotube yarn can be surely combined, and the characteristics of the matrix can be ensured while improving the thermal conductivity and electrical conductivity in a predetermined direction. It can be achieved with high accuracy.

また、前記カーボンナノチューブ糸は、複数のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブの延びる方向に連続的に繋がるカーボンナノチューブ単糸が、複数束ねられていることが好適である。   Further, it is preferable that the carbon nanotube yarn is a bundle of a plurality of carbon nanotube single yarns in which a plurality of carbon nanotubes are continuously connected in the extending direction of the carbon nanotube.

このような構成によれば、カーボンナノチューブ単糸は、複数のカーボンナノチューブがそれらの延びる方向に連続的に繋がっているので、複数のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ単糸において、カーボンナノチューブ単糸の延びる方向に沿うように配向される。   According to such a configuration, in the carbon nanotube single yarn, since the plurality of carbon nanotubes are continuously connected in the extending direction thereof, the plurality of carbon nanotubes extend in the carbon nanotube single yarn. Oriented along the direction.

そのため、複数のカーボンナノチューブ単糸が束ねられるカーボンナノチューブ糸において、カーボンナノチューブの配向性を確実に確保することができる。   Therefore, in the carbon nanotube yarn in which a plurality of carbon nanotube single yarns are bundled, the orientation of the carbon nanotubes can be reliably ensured.

また、前記カーボンナノチューブ糸は、複数の前記カーボンナノチューブ単糸が、撚り合わされる撚糸であることが好適である。   Further, the carbon nanotube yarn is preferably a twisted yarn in which a plurality of the carbon nanotube single yarns are twisted together.

このような構成によれば、カーボンナノチューブ糸が、複数のカーボンナノチューブ単糸が撚り合わされる撚糸であるので、カーボンナノチューブ糸の強さを確実に確保することができ、カーボンナノチューブ糸をマトリックスに確実に貫通させることができる。   According to such a configuration, since the carbon nanotube yarn is a twisted yarn in which a plurality of carbon nanotube single yarns are twisted together, the strength of the carbon nanotube yarn can be reliably ensured, and the carbon nanotube yarn can be reliably used as a matrix. Can be penetrated.

前記カーボンナノチューブ糸は、前記マトリックスを同一方向に複数貫通することが好適である。   It is preferable that a plurality of the carbon nanotube yarns penetrate the matrix in the same direction.

このような構成によれば、カーボンナノチューブ糸が、マトリックスを同一方向(所定方向)に複数貫通しているので、カーボンナノチューブ複合材の所定方向における熱伝導性および電気伝導性の向上を確実に図ることができる。   According to such a configuration, a plurality of carbon nanotube yarns penetrates the matrix in the same direction (predetermined direction), so that the thermal conductivity and electrical conductivity in the predetermined direction of the carbon nanotube composite material can be reliably improved. be able to.

前記カーボンナノチューブ糸は、前記マトリックスを貫通する複数の部分が互いに分離するように、切断されていることが好適である。   The carbon nanotube yarn is preferably cut so that a plurality of portions penetrating the matrix are separated from each other.

しかるに、カーボンナノチューブ糸が、マトリックスを同一方向に複数貫通し、かつ、連続する糸である場合、カーボンナノチューブ糸の複数のカーボンナノチューブ単糸のうち、カーボンナノチューブ糸の表面に露出する外側のカーボンナノチューブ単糸が対象物と接触する一方、カーボンナノチューブ糸の表面に露出しない内側(中心部)のカーボンナノチューブ単糸と対象物との接触を確保することが困難である。   However, when the carbon nanotube yarn is a continuous yarn that penetrates the matrix in the same direction and is continuous, the outer carbon nanotube exposed on the surface of the carbon nanotube yarn among the plurality of carbon nanotube single yarns of the carbon nanotube yarn. While the single yarn is in contact with the object, it is difficult to ensure contact between the inner (center) carbon nanotube single yarn that is not exposed on the surface of the carbon nanotube yarn and the object.

そのため、カーボンナノチューブ糸の内側のカーボンナノチューブ単糸を、熱伝導および/または電気伝導のために有効に利用できない場合がある。   Therefore, the carbon nanotube single yarn inside the carbon nanotube yarn may not be effectively used for heat conduction and / or electric conduction.

一方、上記の構成によれば、カーボンナノチューブ糸は、マトリックスを貫通する複数の部分が互いに分離するように切断されているので、カーボンナノチューブ糸の切断面において、複数のカーボンナノチューブ単糸の全てが露出する。   On the other hand, according to the above configuration, the carbon nanotube yarn is cut so that a plurality of portions penetrating the matrix are separated from each other. Therefore, all of the plurality of carbon nanotube single yarns are cut on the cut surface of the carbon nanotube yarn. Exposed.

そのため、複数のカーボンナノチューブ単糸の全てと、対象物とを容易に接触させることができる。その結果、カーボンナノチューブ糸の複数のカーボンナノチューブ単糸を、熱伝導および/または電気伝導のために効率的に利用でき、ひいては、カーボンナノチューブ複合材の所定方向における熱伝導性および電気伝導性のさらなる向上を図ることができる。   Therefore, all of the plurality of carbon nanotube single yarns can be easily brought into contact with the object. As a result, a plurality of carbon nanotube single yarns of the carbon nanotube yarn can be efficiently used for heat conduction and / or electrical conduction, and thus further increase in thermal conductivity and electrical conductivity in a predetermined direction of the carbon nanotube composite material. Improvements can be made.

また、前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであることが好適である。   The carbon nanotube is preferably a multi-walled carbon nanotube.

このような構成によれば、カーボンナノチューブが複数のグラフェンシートが径方向に積層される多層カーボンナノチューブであり、カーボンナノチューブ糸が切断されているので、カーボンナノチューブ糸の切断面において、多層カーボンナノチューブの全層(複数のグラフェンシート)が露出する。そのため、多層カーボンナノチューブの全層を、熱伝導および/または電気伝導のために利用でき、ひいては、カーボンナノチューブ複合材の所定方向における熱伝導性および電気伝導性のより一層の向上を図ることができる。   According to such a configuration, the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube in which a plurality of graphene sheets are laminated in the radial direction, and the carbon nanotube thread is cut. All layers (multiple graphene sheets) are exposed. Therefore, all the layers of the multi-walled carbon nanotube can be used for heat conduction and / or electric conduction, and as a result, the heat conductivity and electric conductivity in a predetermined direction of the carbon nanotube composite material can be further improved. .

本発明のカーボンナノチューブ複合材の製造方法は、カーボンナノチューブを有するカーボンナノチューブ糸を準備する工程と、25℃における引張弾性率Eが0.01GPa以上5GPa以下であるマトリックスを準備する工程と、前記カーボンナノチューブ糸を、前記マトリックスに複合化させる工程とを含み、前記カーボンナノチューブ糸を前記マトリックスに複合化させる工程において、前記カーボンナノチューブ糸を、前記マトリックスに所定方向に貫通させることを特徴としている。   The method for producing a carbon nanotube composite of the present invention comprises a step of preparing a carbon nanotube yarn having carbon nanotubes, a step of preparing a matrix having a tensile elastic modulus E at 25 ° C. of 0.01 GPa to 5 GPa, and the carbon And a step of compositing the carbon nanotube yarn into the matrix, wherein the carbon nanotube yarn is penetrated through the matrix in a predetermined direction.

このような方法によれば、マトリックスの25℃における引張弾性率Eが5GPa以下であるので、マトリックスにカーボンナノチューブ糸を所定方向に貫通させることができ、マトリックスの25℃における引張弾性率Eが0.01GPa以上であるので、マトリックスがカーボンナノチューブ糸を確実に保持することができる。そのため、カーボンナノチューブ糸を、所望する方向に精度よく配向させることができる。その結果、所望する方向において、マトリックスに優れた熱伝導性および電気伝導性を付与することができる。   According to such a method, since the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix is 5 GPa or less, the carbon nanotube yarn can be penetrated through the matrix in a predetermined direction, and the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix is 0. Since it is 0.01 GPa or more, the matrix can reliably hold the carbon nanotube yarn. Therefore, the carbon nanotube yarn can be accurately oriented in a desired direction. As a result, excellent thermal conductivity and electrical conductivity can be imparted to the matrix in the desired direction.

よって、簡易な方法でありながら、所望する方向において、優れた熱伝導性および電気伝導性を有するカーボンナノチューブ複合材を製造することができる。   Therefore, it is possible to produce a carbon nanotube composite material having excellent thermal conductivity and electrical conductivity in a desired direction while being a simple method.

また、前記カーボンナノチューブ糸を準備する工程は、基板上に配置され、前記基板に対して垂直に配向される複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体を調製する工程と、前記カーボンナノチューブ集合体から、前記複数のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブの延びる方向に連続的に繋がるカーボンナノチューブ単糸を複数引き出す工程と、複数の前記カーボンナノチューブ単糸を束ねる工程とを含むことが好適である。   In addition, the step of preparing the carbon nanotube yarn includes a step of preparing a carbon nanotube aggregate including a plurality of carbon nanotubes arranged on a substrate and oriented perpendicularly to the substrate, and from the carbon nanotube aggregate. Preferably, the method includes a step of drawing out a plurality of carbon nanotube single yarns in which the plurality of carbon nanotubes are continuously connected in the extending direction of the carbon nanotubes, and a step of bundling the plurality of carbon nanotube single yarns.

このような方法によれば、カーボンナノチューブ単糸が、基板に対して垂直に配向される複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体から、引き出されるので、複数のカーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ単糸において、カーボンナノチューブ単糸の延びる方向に沿うように配向される。   According to such a method, since the carbon nanotube single yarn is pulled out from the carbon nanotube aggregate including the plurality of carbon nanotubes oriented perpendicular to the substrate, the plurality of carbon nanotubes are in the carbon nanotube single yarn. The carbon nanotubes are oriented along the direction in which the single yarns extend.

そのため、複数のカーボンナノチューブ単糸が束ねられるカーボンナノチューブ糸において、カーボンナノチューブの配向性を確実に確保することができる。   Therefore, in the carbon nanotube yarn in which a plurality of carbon nanotube single yarns are bundled, the orientation of the carbon nanotubes can be reliably ensured.

本発明のカーボンナノチューブ複合材によれば、マトリックスとカーボンナノチューブ糸とを複合化でき、かつ、所定方向における熱伝導性および電気伝導性の向上を精度よく図ることができる。   According to the carbon nanotube composite material of the present invention, the matrix and the carbon nanotube yarn can be combined, and the thermal conductivity and electrical conductivity in a predetermined direction can be improved with high accuracy.

また、本発明のカーボンナノチューブ複合材の製造方法は、簡易な方法でありながら、所望する方向において、優れた熱伝導性および電気伝導性を有するカーボンナノチューブ複合材を製造することができる。   Moreover, although the manufacturing method of the carbon nanotube composite material of this invention is a simple method, it can manufacture the carbon nanotube composite material which has the outstanding heat conductivity and electrical conductivity in the desired direction.

図1Aは、本発明のカーボンナノチューブ複合材の第1実施形態の斜視図である。図1Bは、図1Aに示すカーボンナノチューブ複合材の断面図である。FIG. 1A is a perspective view of a first embodiment of the carbon nanotube composite of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view of the carbon nanotube composite shown in FIG. 1A. 図2Aは、図1Aに示すカーボンナノチューブ糸に係るカーボンナノチューブ単糸の調製工程を説明するための説明図であって、基板上に触媒層を形成する工程を示す。図2Bは、図2Aに続いて、基板を加熱して、触媒層を複数の粒状体に凝集させる工程を示す。図2Cは、図2Bに続いて、複数の粒状体に原料ガスを供給して、複数のカーボンナノチューブを成長させる工程を示す。図2Dは、図2Cに続いて、複数のカーボンナノチューブを引き出して、カーボンナノチューブ単糸を調製する工程を示す。FIG. 2A is an explanatory diagram for explaining a process of preparing a carbon nanotube single yarn according to the carbon nanotube yarn shown in FIG. 1A, and shows a step of forming a catalyst layer on a substrate. FIG. 2B shows a process of heating the substrate to agglomerate the catalyst layer into a plurality of granules following FIG. 2A. FIG. 2C shows a process of growing a plurality of carbon nanotubes by supplying a raw material gas to a plurality of granular bodies following FIG. 2B. FIG. 2D shows a process of drawing a plurality of carbon nanotubes and preparing a carbon nanotube single yarn following FIG. 2C. 図3Aは、図2Dに示すカーボンナノチューブ単糸を複数束ねて、カーボンナノチューブ糸を製造する紡績装置の斜視図である。図3Bは、図3Aに示すカーボンナノチューブの概略図である。FIG. 3A is a perspective view of a spinning device for producing a carbon nanotube yarn by bundling a plurality of carbon nanotube single yarns shown in FIG. 2D. FIG. 3B is a schematic view of the carbon nanotube shown in FIG. 3A. 図4Aは、図3Aに示すカーボンナノチューブ糸を、マトリックスに複合化する工程を説明するための説明図であって、カーボンナノチューブ糸およびマトリックスを準備する工程を示す。図4Bは、図4Aに続いて、カーボンナノチューブ糸をマトリックスに縫い付ける工程を示す。図4Cは、図4Bに続いて、カーボンナノチューブ糸を切断する工程を示す。図4Dは、図4Bに示すカーボンナノチューブ糸におけるカーボンナノチューブの概略構成図を示す。図4Eは、図4Cに示すカーボンナノチューブ糸におけるカーボンナノチューブの概略構成図を示す。FIG. 4A is an explanatory diagram for explaining a step of compositing the carbon nanotube yarn shown in FIG. 3A into a matrix, and shows a step of preparing the carbon nanotube yarn and the matrix. FIG. 4B shows a process of sewing the carbon nanotube thread to the matrix following FIG. 4A. FIG. 4C shows a process of cutting the carbon nanotube yarn following FIG. 4B. FIG. 4D shows a schematic configuration diagram of carbon nanotubes in the carbon nanotube yarn shown in FIG. 4B. FIG. 4E shows a schematic configuration diagram of carbon nanotubes in the carbon nanotube yarn shown in FIG. 4C. 図5Aは、図3Aに示すカーボンナノチューブ糸のミシンによるマトリックスへの縫付を説明するための説明図であって、カーボンナノチューブ糸をマトリックスに縫い付ける工程を示す。図5Bは、図5Aに続いて、カーボンナノチューブ糸を切断する工程を示す。FIG. 5A is an explanatory diagram for explaining the sewing of the carbon nanotube yarn shown in FIG. 3A to the matrix by the sewing machine, and shows a step of sewing the carbon nanotube yarn to the matrix. FIG. 5B shows a process of cutting the carbon nanotube yarn following FIG. 5A. 図6Aは、本発明のカーボンナノチューブ複合材の第2実施形態の断面図である。図6Bは、本発明のカーボンナノチューブ複合材の第3実施形態の断面図である。図6Cは、本発明のカーボンナノチューブ複合材の第4実施形態の断面図である。FIG. 6A is a cross-sectional view of a second embodiment of the carbon nanotube composite of the present invention. FIG. 6B is a cross-sectional view of a third embodiment of the carbon nanotube composite of the present invention. FIG. 6C is a cross-sectional view of the fourth embodiment of the carbon nanotube composite of the present invention. 図7は、本発明のカーボンナノチューブ複合材の第5実施形態の斜視図である。FIG. 7 is a perspective view of a fifth embodiment of the carbon nanotube composite of the present invention. 図8は、紡績装置の他の実施形態(浸漬部を備える形態)の概略構成図である。FIG. 8 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the spinning device (a configuration including an immersion part). 図9Aは、図1に示すカーボンナノチューブ複合材を熱伝導性シートとして備える電子素子ユニットの概略構成図である。図9Bは、図1に示すカーボンナノチューブ複合材を電気伝導性シートとして備えるウェアラブル生体センサの概略構成図である。FIG. 9A is a schematic configuration diagram of an electronic element unit including the carbon nanotube composite material shown in FIG. 1 as a heat conductive sheet. FIG. 9B is a schematic configuration diagram of a wearable biosensor including the carbon nanotube composite shown in FIG. 1 as an electrically conductive sheet. 図10は、実施例1、2および比較例1における、カーボンナノチューブ糸の密度に対する熱伝導率を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing the thermal conductivity with respect to the density of the carbon nanotube yarns in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1.

1.カーボンナノチューブ複合材の構成
カーボンナノチューブ複合材1は、図1Aおよび図1Bに示すように、マトリックス2と、カーボンナノチューブ糸3とを備え、好ましくは、マトリックス2と、カーボンナノチューブ糸3とからなり、マトリックス2およびカーボンナノチューブ糸3が複合化されている。
1. Configuration of Carbon Nanotube Composite As shown in FIG. 1A and FIG. 1B, the carbon nanotube composite 1 includes a matrix 2 and a carbon nanotube thread 3, and preferably includes a matrix 2 and a carbon nanotube thread 3. The matrix 2 and the carbon nanotube yarn 3 are composited.

マトリックス2は、カーボンナノチューブ複合材1の基材であって、弾性を有している。詳しくは、マトリックス2の25℃における引張弾性率Eは、0.01GPa以上、好ましくは、0.08GPa以上、さらに好ましくは、0.5GPa以上、5GPa以下、好ましくは、3GPa以下である。なお、マトリックス2の引張弾性率Eの測定方法は、マトリックス2の材料に応じて公知の方法が適宜選択される。例えば、マトリックス2が熱可塑性樹脂(後述)からなる場合、JIS K 7161(2014)に準拠し、マトリックス2が熱硬化性樹脂(後述)からなる場合、JIS K 6251(2010)に準拠して求められる引張応力および歪みから算出される(引張応力/歪み)。また、マトリックス2の引張弾性率Eは、各種公知文献により確認することもできる。   The matrix 2 is a base material of the carbon nanotube composite material 1 and has elasticity. Specifically, the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix 2 is 0.01 GPa or more, preferably 0.08 GPa or more, more preferably 0.5 GPa or more and 5 GPa or less, preferably 3 GPa or less. As a method for measuring the tensile elastic modulus E of the matrix 2, a known method is appropriately selected according to the material of the matrix 2. For example, when the matrix 2 is made of a thermoplastic resin (described later), it conforms to JIS K 7161 (2014), and when the matrix 2 is composed of a thermosetting resin (described later), it is determined according to JIS K 6251 (2010). Calculated from tensile stress and strain (tensile stress / strain). Moreover, the tensile elasticity modulus E of the matrix 2 can also be confirmed by various well-known literatures.

マトリックス2の25℃における引張弾性率Eが、上記上限以下であると、マトリックス2にカーボンナノチューブ糸3を確実に貫通させることができ、マトリックス2の取扱性の向上を図ることができる。また、マトリックス2の25℃における引張弾性率Eが、上記下限以上であると、マトリックス2の弾性を確実に確保でき、マトリックス2がカーボンナノチューブ糸3を確実に保持することができる。   When the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix 2 is not more than the above upper limit, the carbon nanotube yarns 3 can be surely penetrated through the matrix 2 and the handling property of the matrix 2 can be improved. Moreover, the elasticity of the matrix 2 can be ensured reliably and the matrix 2 can hold | maintain the carbon nanotube thread | yarn 3 reliably that the tensile elasticity modulus E in 25 degreeC of the matrix 2 is more than the said minimum.

マトリックス2の材料は、マトリックス2の引張弾性率Eが上記範囲となる材料であれば特に制限されず、例えば、樹脂材料などが挙げられる。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂と、熱硬化性樹脂とが挙げられる。   The material of the matrix 2 is not particularly limited as long as the tensile elastic modulus E of the matrix 2 is in the above range, and examples thereof include a resin material. Examples of the resin material include a thermoplastic resin and a thermosetting resin.

熱可塑性樹脂は、例えば、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレートなど)、ポリオレフィン(例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリウレタン、フッ素系ポリマー、熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。   Examples of the thermoplastic resin include polyester (for example, polyethylene terephthalate), polyolefin (for example, polyethylene, polypropylene, etc.), polyamide, polystyrene, polyvinyl chloride, polyvinyl alcohol, polyvinylidene chloride, polyacrylonitrile, polyurethane, fluorine-based polymer, A thermoplastic elastomer etc. are mentioned.

このような熱可塑性樹脂のなかでは、好ましくは、フッ素系ポリマーおよび熱可塑性エラストマーが挙げられる。   Among such thermoplastic resins, a fluorine polymer and a thermoplastic elastomer are preferable.

フッ素系ポリマーとしては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどが挙げられ、好ましくは、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)が挙げられる。   Examples of the fluorine-based polymer include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl fluoride, and polyvinylidene fluoride. Preferably, polytetrafluoroethylene (PTFE) is used.

熱可塑性エラストマーとしては、例えば、オレフィン系エラストマー(例えば、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレン−ジエンゴムなど)、スチレン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマーなどが挙げられ、好ましくは、オレフィン系エラストマーが挙げられ、さらに好ましくは、エチレン−プロピレンゴムが挙げられる。   Examples of the thermoplastic elastomer include olefin elastomers (for example, ethylene-propylene rubber, ethylene-propylene-diene rubber, etc.), styrene elastomers, vinyl chloride elastomers, and preferably olefin elastomers. More preferably, an ethylene-propylene rubber is mentioned.

熱硬化性樹脂は、硬化体(硬化後の熱硬化性樹脂)であって、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、熱硬化性エラストマーなどが挙げられる。   The thermosetting resin is a cured body (thermosetting resin after curing), and examples thereof include an epoxy resin, a polyimide resin, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, an unsaturated polyester resin, and a thermosetting elastomer. It is done.

このような熱硬化性樹脂のなかでは、好ましくは、熱硬化性エラストマーが挙げられる。熱硬化性エラストマーとしては、例えば、加硫ゴム、シリコーンゴム、アクリルゴムなどが挙げられ、好ましくは、シリコーンゴムが挙げられる。   Among such thermosetting resins, a thermosetting elastomer is preferable. Examples of the thermosetting elastomer include vulcanized rubber, silicone rubber, acrylic rubber and the like, and preferably silicone rubber.

マトリックス2の形状は、特に制限されず用途に応じて適宜変更される。具体的には、マトリックス2の形状としては、例えば、シート形状、柱形状(例えば、円柱形状、角柱形状など)、球体状などが挙げられ、好ましくは、シート形状が挙げられる。   The shape of the matrix 2 is not particularly limited and can be appropriately changed according to the application. Specifically, examples of the shape of the matrix 2 include a sheet shape, a columnar shape (for example, a columnar shape, a prismatic shape, etc.), a spherical shape, and the like, and preferably a sheet shape.

なお、第1実施形態では、マトリックス2がシート形状を有する場合について説明する。つまり、マトリックス2は、平板形状を有し、具体的には、所定の厚みを有し、厚み方向と直交する面方向(縦方向および横方向)に延び、平坦な表面2Aおよび平坦な裏面2Bを有している。また、マトリックス2は、平面視において、図1Aにおいて仮想線で示すように、円形形状を有していてもよく、図1Aにおいて実線で示すように、多角形形状(例えば、四角形、六角形など)を有していてもよい。   In the first embodiment, a case where the matrix 2 has a sheet shape will be described. That is, the matrix 2 has a flat plate shape, specifically, has a predetermined thickness, extends in a surface direction (vertical direction and horizontal direction) orthogonal to the thickness direction, and has a flat front surface 2A and a flat back surface 2B. have. Further, the matrix 2 may have a circular shape in a plan view as indicated by a virtual line in FIG. 1A, and a polygonal shape (for example, a quadrangle, a hexagon, etc.) as indicated by a solid line in FIG. 1A. ).

マトリックス2の厚みは、特に制限されず、例えば、1μm以上、好ましくは、300μm以上、さらに好ましくは、10mm以上、例えば、500mm以下、好ましくは、100mm以下、さらに好ましくは、50mm以下である。   The thickness of the matrix 2 is not particularly limited, and is, for example, 1 μm or more, preferably 300 μm or more, more preferably 10 mm or more, for example, 500 mm or less, preferably 100 mm or less, and more preferably 50 mm or less.

また、マトリックス2の表面2A(裏面2B)の面積は、例えば、1cm以上、好ましくは、10cm以上、例えば、300cm以下、好ましくは、100cm以下である。 In addition, the area of the front surface 2A (back surface 2B) of the matrix 2 is, for example, 1 cm 2 or more, preferably 10 cm 2 or more, for example, 300 cm 2 or less, preferably 100 cm 2 or less.

また、マトリックス2の質量割合は、カーボンナノチューブ複合材1の質量100%に対して、例えば、91.04質量%以上、好ましくは、96.21質量%以上、例えば、99.99質量%以下、好ましくは、99.80質量%以下である。   The mass ratio of the matrix 2 is, for example, 91.04% by mass or more, preferably 96.21% by mass or more, for example, 99.99% by mass or less, with respect to 100% by mass of the carbon nanotube composite material 1. Preferably, it is 99.80 mass% or less.

カーボンナノチューブ糸3は、図3Aに示すように、複数のカーボンナノチューブ5を有し、糸形状(線形状)に形成されている。例えば、カーボンナノチューブ糸3は、複数のカーボンナノチューブ単糸4を備え(からなり)、複数のカーボンナノチューブ単糸4が束ねられている。   As shown in FIG. 3A, the carbon nanotube yarn 3 has a plurality of carbon nanotubes 5 and is formed in a yarn shape (linear shape). For example, the carbon nanotube yarn 3 includes (consists of) a plurality of carbon nanotube single yarns 4, and the plurality of carbon nanotube single yarns 4 are bundled.

カーボンナノチューブ単糸4は、図2Dに示すように、複数のカーボンナノチューブ5を有しており、複数のカーボンナノチューブ5は、カーボンナノチューブ単糸4において、それらの延びる方向に直線状に連続的に繋がっている。つまり、複数のカーボンナノチューブ5は、カーボンナノチューブ単糸4の延びる方向に沿うように配向されている。   The carbon nanotube single yarn 4 has a plurality of carbon nanotubes 5 as shown in FIG. 2D, and the plurality of carbon nanotubes 5 are continuously linear in the extending direction of the carbon nanotube single yarn 4. It is connected. That is, the plurality of carbon nanotubes 5 are oriented along the extending direction of the carbon nanotube single yarn 4.

複数のカーボンナノチューブ5のそれぞれは、単層カーボンナノチューブおよび多層カーボンナノチューブのいずれであってもよく、好ましくは、図3Bに示すように、多層カーボンナノチューブである。これらカーボンナノチューブ5は、単独使用または2種類以上併用することができる。   Each of the plurality of carbon nanotubes 5 may be either a single-walled carbon nanotube or a multi-walled carbon nanotube, and is preferably a multi-walled carbon nanotube as shown in FIG. 3B. These carbon nanotubes 5 can be used alone or in combination of two or more.

なお、図3B、図4Dおよび図4Eでは、便宜上、カーボンナノチューブ5が3層の多層カーボンナノチューブであるように記載されているが、多層カーボンナノチューブ5の層数は、これに限定されず、例えば、2層以上、好ましくは、3層以上、さらに好ましくは、4層以上、例えば、50層以下、好ましくは、40層以下である。   In FIG. 3B, FIG. 4D and FIG. 4E, for convenience, the carbon nanotubes 5 are described as being three-layer multi-wall carbon nanotubes, but the number of multi-wall carbon nanotubes 5 is not limited to this. 2 layers or more, preferably 3 layers or more, more preferably 4 layers or more, for example, 50 layers or less, preferably 40 layers or less.

カーボンナノチューブ5の平均外径は、例えば、1nm以上、好ましくは、5nm以上、例えば、100nm以下、好ましくは、50nm以下、さらに好ましくは、20nm以下である。   The average outer diameter of the carbon nanotube 5 is, for example, 1 nm or more, preferably 5 nm or more, for example, 100 nm or less, preferably 50 nm or less, and more preferably 20 nm or less.

カーボンナノチューブ5の平均長さ(平均軸線方向寸法)は、例えば、1μm以上、好ましくは、100μm以上、さらに好ましくは、200μm以上、例えば、1000μm以下、好ましくは、500μm以下、さらに好ましくは、400μm以下である。なお、カーボンナノチューブ5の層数、平均外径および平均長さは、例えば、ラマン分光分析や、電子顕微鏡観察などの公知の方法により測定される。   The average length (average axial dimension) of the carbon nanotube 5 is, for example, 1 μm or more, preferably 100 μm or more, more preferably 200 μm or more, for example, 1000 μm or less, preferably 500 μm or less, more preferably 400 μm or less. It is. The number of layers, the average outer diameter, and the average length of the carbon nanotube 5 are measured by a known method such as Raman spectroscopic analysis or electron microscope observation.

また、カーボンナノチューブ単糸4の外径は、例えば、30nm以上、好ましくは、60nm以上、例えば、100nm以下、好ましくは、80nm以下である。   The outer diameter of the carbon nanotube single yarn 4 is, for example, 30 nm or more, preferably 60 nm or more, for example, 100 nm or less, preferably 80 nm or less.

そして、カーボンナノチューブ糸3は、複数のカーボンナノチューブ単糸4が撚り合わされていない無撚糸であってもよいが、好ましくは、複数のカーボンナノチューブ単糸4が撚り合わされる撚糸である。   The carbon nanotube yarn 3 may be a non-twisted yarn in which a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are not twisted together, but is preferably a twisted yarn in which a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are twisted together.

カーボンナノチューブ糸3の外径は、例えば、5μm以上、好ましくは、40μm以上、例えば、80μm以下、好ましくは、60μm以下、さらに好ましくは、30μm以下である。   The outer diameter of the carbon nanotube yarn 3 is, for example, 5 μm or more, preferably 40 μm or more, for example, 80 μm or less, preferably 60 μm or less, and more preferably 30 μm or less.

また、カーボンナノチューブ糸3の嵩密度は、例えば、0.6g/cm以上、好ましくは、0.6g/cmを超過し、さらに好ましくは、0.8g/cm以上、例えば、2.0g/cm以下である。 Further, the bulk density of the carbon nanotube yarn 3 is, for example, 0.6 g / cm 3 or more, preferably more than 0.6 g / cm 3 , more preferably 0.8 g / cm 3 or more, for example, 2. 0 g / cm 3 or less.

また、カーボンナノチューブ糸3の熱伝導率は、カーボンナノチューブ糸3の延びる方向において、例えば、2W/(m・K)以上、好ましくは、5W/(m・K)以上、例えば、1000W/(m・K)以下、好ましくは、500W/(m・K)以下である。なお、熱伝導率は、公知の熱伝導率測定装置(例えば、メンターグラフィックスジャパン社製など)により測定される。   Further, the thermal conductivity of the carbon nanotube yarn 3 is 2 W / (m · K) or more, preferably 5 W / (m · K) or more, for example, 1000 W / (m) in the extending direction of the carbon nanotube yarn 3. · K) or less, preferably 500 W / (m · K) or less. The thermal conductivity is measured by a known thermal conductivity measuring device (for example, manufactured by Mentor Graphics Japan).

また、カーボンナノチューブ糸3の電気伝導率は、カーボンナノチューブ糸3の延びる方向において、例えば、1000S/m以上、好ましくは、2500S/m以上、例えば、500000S/m以下、好ましくは、250000S/m以下である。なお、電気伝導率は、公知の電気伝導率測定装置(例えば、横河電機社製)により測定される。   Further, the electric conductivity of the carbon nanotube yarn 3 is, for example, 1000 S / m or more, preferably 2500 S / m or more, for example, 500,000 S / m or less, preferably 250,000 S / m or less in the extending direction of the carbon nanotube yarn 3. It is. The electrical conductivity is measured by a known electrical conductivity measuring device (for example, manufactured by Yokogawa Electric Corporation).

つまり、カーボンナノチューブ糸3は、カーボンナノチューブ糸3の延びる方向において、熱伝導性および電気伝導性を有している。   That is, the carbon nanotube yarn 3 has thermal conductivity and electrical conductivity in the extending direction of the carbon nanotube yarn 3.

そして、カーボンナノチューブ糸3は、図1Bに示すように、マトリックス2を厚み方向に貫通しており、マトリックス2に保持されている。第1実施形態において、カーボンナノチューブ糸3は、マトリックス2に複数保持されており、複数のカーボンナノチューブ糸3のそれぞれは、マトリックス2を厚み方向に沿って貫通している。つまり、カーボンナノチューブ糸3は、マトリックス2を厚み方向に複数貫通しており、複数のカーボンナノチューブ糸3は、互いに独立して略平行となるように延びている。   The carbon nanotube thread 3 penetrates the matrix 2 in the thickness direction and is held by the matrix 2 as shown in FIG. 1B. In the first embodiment, a plurality of carbon nanotube yarns 3 are held in the matrix 2, and each of the plurality of carbon nanotube yarns 3 penetrates the matrix 2 along the thickness direction. That is, a plurality of carbon nanotube yarns 3 penetrates the matrix 2 in the thickness direction, and the plurality of carbon nanotube yarns 3 extend so as to be substantially parallel independently of each other.

具体的には、カーボンナノチューブ糸3は、2本以上のカーボンナノチューブ糸3が束状となるカーボンナノチューブ糸束6として、マトリックス2を貫通している。   Specifically, the carbon nanotube yarn 3 penetrates the matrix 2 as a carbon nanotube yarn bundle 6 in which two or more carbon nanotube yarns 3 are bundled.

カーボンナノチューブ糸束6は、2本以上、好ましくは、4本以上、例えば、50本以下、好ましくは、30本以下のカーボンナノチューブ糸3を有する。なお、図1A、図1B、図4A〜図4Cでは、カーボンナノチューブ糸束6が、2本のカーボンナノチューブ糸3を有する場合を示す。   The carbon nanotube yarn bundle 6 has 2 or more, preferably 4 or more, for example, 50 or less, preferably 30 or less carbon nanotube yarns 3. 1A, 1B, and 4A to 4C show a case where the carbon nanotube yarn bundle 6 has two carbon nanotube yarns 3. FIG.

また、カーボンナノチューブ糸束6は、図1Aおよび図1Bに示すように、縦方向に互いに間隔を隔てて直線的に複数配列されて、糸束列7を構成する。そして、糸束列7は、横方向に互いに間隔を隔てて複数並列配置されている。   Further, as shown in FIG. 1A and FIG. 1B, a plurality of carbon nanotube yarn bundles 6 are linearly arranged at intervals in the longitudinal direction to constitute a yarn bundle row 7. A plurality of yarn bundle rows 7 are arranged in parallel in the lateral direction at intervals.

糸束列7において、互いに隣り合うカーボンナノチューブ糸束6の間の間隔は、例えば、0.5mm以上、好ましくは、1mm以上、例えば、50mm以下、好ましくは、10mm以下である。   In the yarn bundle row 7, the interval between the carbon nanotube yarn bundles 6 adjacent to each other is, for example, 0.5 mm or more, preferably 1 mm or more, for example, 50 mm or less, preferably 10 mm or less.

また、複数の糸束列7のうち、互いに隣り合う糸束列7の間の間隔は、例えば、0.5mm以上、好ましくは、1mm以上、例えば、50mm以下、好ましくは、10mm以下である。   Moreover, the space | interval between the mutually adjacent thread bundle row | line | columns 7 among several yarn bundle row | line | columns 7 is 0.5 mm or more, for example, Preferably, it is 1 mm or more, for example, 50 mm or less, Preferably, it is 10 mm or less.

このような複数のカーボンナノチューブ糸束6の密度は、マトリックス2の表面2Aの単位面積当たり、例えば、1束/cm以上、好ましくは、2束/cm以上、例えば、360束/cm以下、好ましくは、80束/cm以下である。 The density of such a plurality of carbon nanotube yarn bundles 6 is, for example, 1 bundle / cm 2 or more, preferably 2 bundles / cm 2 or more, for example, 360 bundles / cm 2 per unit area of the surface 2A of the matrix 2. Hereinafter, it is preferably 80 bundles / cm 2 or less.

各カーボンナノチューブ糸束6において、カーボンナノチューブ糸3は、その両端部がマトリックス2から突出している。つまり、カーボンナノチューブ糸3の長さLは、マトリックス2の厚みよりも大きく、マトリックス2の厚みに対して、例えば、1.05倍以上、好ましくは、1.1倍以上、例えば、1.3倍以下、好ましくは、1.2倍以下である。   In each carbon nanotube yarn bundle 6, both ends of the carbon nanotube yarn 3 protrude from the matrix 2. That is, the length L of the carbon nanotube yarn 3 is larger than the thickness of the matrix 2 and is, for example, 1.05 times or more, preferably 1.1 times or more, for example, 1.3 times the thickness of the matrix 2. 2 times or less, preferably 1.2 times or less.

詳しくは、カーボンナノチューブ糸3は、埋設部3Aと、第1端部3Bと、第2端部3Cとを有している。   Specifically, the carbon nanotube yarn 3 has an embedded portion 3A, a first end portion 3B, and a second end portion 3C.

埋設部3Aは、カーボンナノチューブ糸3の略中央部分である。埋設部3Aは、マトリックス2に埋設されており、マトリックス2に密着されている。埋設部3Aの長さL1は、カーボンナノチューブ糸3の長さLに対して、例えば、76.9%以上、好ましくは、83.3%以上、例えば、95.2%以下、好ましくは、90.9%以下である。   The embedded portion 3 </ b> A is a substantially central portion of the carbon nanotube yarn 3. The embedded portion 3 </ b> A is embedded in the matrix 2 and is in close contact with the matrix 2. The length L1 of the embedded portion 3A is, for example, 76.9% or more, preferably 83.3% or more, for example, 95.2% or less, preferably 90%, with respect to the length L of the carbon nanotube yarn 3. .9% or less.

第1端部3Bは、カーボンナノチューブ糸3の厚み方向の一方端部であって、マトリックス2の表面2Aから突出している。第1端部3Bの長さL2は、カーボンナノチューブ糸3の長さLに対して、例えば、2.4%以上、好ましくは、4.5%以上、例えば、11.5%以下、好ましくは、8.3%以下である。   The first end 3 </ b> B is one end in the thickness direction of the carbon nanotube yarn 3 and protrudes from the surface 2 </ b> A of the matrix 2. The length L2 of the first end 3B is, for example, 2.4% or more, preferably 4.5% or more, for example, 11.5% or less, preferably with respect to the length L of the carbon nanotube yarn 3. , 8.3% or less.

第2端部3Cは、カーボンナノチューブ糸3の厚み方向の他方端部であって、マトリックス2の裏面2Bから突出している。第2端部3Cの長さL2の範囲は、第1端部3Bの長さL2の範囲と同一である。   The second end 3 </ b> C is the other end in the thickness direction of the carbon nanotube yarn 3 and protrudes from the back surface 2 </ b> B of the matrix 2. The range of the length L2 of the second end 3C is the same as the range of the length L2 of the first end 3B.

また、複数のカーボンナノチューブ糸3の密度は、マトリックス2の表面2Aの単位面積当たり、例えば、5本/cm以上、好ましくは、10本/cm以上、例えば、1800本/cm以下、好ましくは、400本/cm以下である。 The density of the plurality of carbon nanotube yarns 3 is, for example, 5 / cm 2 or more, preferably 10 / cm 2 or more, for example, 1800 / cm 2 or less, per unit area of the surface 2A of the matrix 2. Preferably, it is 400 / cm 2 or less.

カーボンナノチューブ糸3の密度が上記下限以上であれば、カーボンナノチューブ複合材1に熱伝導性および電気伝導性を確実に付与することができ、カーボンナノチューブ糸3の密度が上記上限以下であれば、カーボンナノチューブ複合材1において、マトリックス2の特性を確実に確保することができる。また、カーボンナノチューブ糸3の密度を変更することにより、カーボンナノチューブ複合材1に熱伝導性および電気伝導性を適宜調整することができる。   If the density of the carbon nanotube yarn 3 is not less than the above lower limit, the carbon nanotube composite material 1 can be reliably imparted with thermal conductivity and electrical conductivity, and if the density of the carbon nanotube yarn 3 is not more than the above upper limit, In the carbon nanotube composite material 1, the characteristics of the matrix 2 can be reliably ensured. Further, by changing the density of the carbon nanotube yarn 3, the thermal conductivity and electrical conductivity of the carbon nanotube composite material 1 can be appropriately adjusted.

また、カーボンナノチューブ糸3の質量割合(カーボンナノチューブ糸3が複数である場合、それらの総和の質量割合)は、カーボンナノチューブ複合材1の質量100%に対して、例えば、0.01質量%以上、好ましくは、0.20質量%以上、例えば、8.96質量%以下、好ましくは、3.79質量%以下であり、マトリックス2の100質量部に対して、例えば、0.01質量部以上、好ましくは、0.20質量部以上、例えば、9.84質量部以下、好ましくは、3.94質量部以下である。   Further, the mass ratio of the carbon nanotube yarns 3 (when there are a plurality of carbon nanotube yarns 3, the total mass ratio thereof) is, for example, 0.01% by mass or more with respect to 100% by mass of the carbon nanotube composite material 1. , Preferably 0.20% by mass or more, for example, 8.96% by mass or less, preferably 3.79% by mass or less. For example, 0.01 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the matrix 2 The amount is preferably 0.20 parts by mass or more, for example, 9.84 parts by mass or less, and preferably 3.94 parts by mass or less.

2.カーボンナノチューブ複合材の製造方法
次に、カーボンナノチューブ複合材1の製造方法について説明する。カーボンナノチューブ複合材1を製造するには、図4Aに示すように、まず、マトリックス2およびカーボンナノチューブ糸3を準備する。
2. Next, a method for manufacturing the carbon nanotube composite material 1 will be described. In order to manufacture the carbon nanotube composite material 1, first, as shown in FIG. 4A, a matrix 2 and carbon nanotube yarns 3 are prepared.

マトリックス2は、カーボンナノチューブ複合材1の用途により適宜選択され、例えば、カーボンナノチューブ複合材1が熱伝導性シートである場合、シリコーンゴムやフッ素系ポリマーからなり、シート形状を有するマトリックス2が選択され、カーボンナノチューブ複合材1が電気伝導性シートである場合、熱伝導性シートと同様のマトリックス2が選択され、シート形状を有するマトリックス2が選択される。このようなマトリックス2は、市販品を用いることもできる。   The matrix 2 is appropriately selected depending on the use of the carbon nanotube composite material 1. For example, when the carbon nanotube composite material 1 is a heat conductive sheet, the matrix 2 made of silicone rubber or a fluorine-based polymer and having a sheet shape is selected. When the carbon nanotube composite 1 is an electrically conductive sheet, a matrix 2 similar to the thermally conductive sheet is selected, and a matrix 2 having a sheet shape is selected. Such a matrix 2 can also use a commercial item.

カーボンナノチューブ糸3を準備するには、例えば、図2A〜図3Aに示すように、化学気相成長法(CVD法)により、基板9上に垂直に配向される複数のカーボンナノチューブ5を成長させた後、複数のカーボンナノチューブ5から、複数のカーボンナノチューブ単糸4を引き出して、複数のカーボンナノチューブ単糸4を束ねる。   In order to prepare the carbon nanotube yarn 3, for example, as shown in FIGS. 2A to 3A, a plurality of carbon nanotubes 5 that are vertically oriented on the substrate 9 are grown by chemical vapor deposition (CVD). After that, the plurality of carbon nanotube single yarns 4 are pulled out from the plurality of carbon nanotubes 5 to bundle the plurality of carbon nanotube single yarns 4.

より詳しくは、図2Aに示すように、まず、基板9を準備する。基板9は、特に限定されず、例えば、CVD法に用いられる公知の基板が挙げられ、市販品を用いることができる。   More specifically, as shown in FIG. 2A, first, a substrate 9 is prepared. The board | substrate 9 is not specifically limited, For example, the well-known board | substrate used for CVD method is mentioned, A commercial item can be used.

基板9として、具体的には、シリコン基板や、二酸化ケイ素膜11が積層されるステンレス基板12などが挙げられ、好ましくは、二酸化ケイ素膜11が積層されるステンレス基板12が挙げられる。なお、図2A〜図2Dおよび図3Aでは、基板9が、二酸化ケイ素膜11が積層されるステンレス基板12である場合を示す。   Specific examples of the substrate 9 include a silicon substrate, a stainless steel substrate 12 on which a silicon dioxide film 11 is laminated, and preferably a stainless steel substrate 12 on which a silicon dioxide film 11 is laminated. 2A to 2D and FIG. 3A show a case where the substrate 9 is a stainless steel substrate 12 on which a silicon dioxide film 11 is laminated.

そして、図2Aに示すように、基板9上、好ましくは、二酸化ケイ素膜11上に触媒層13を形成する。基板9上に触媒層13を形成するには、金属触媒を、公知の成膜方法により、基板9(好ましくは、二酸化ケイ素膜11)上に成膜する。   Then, as shown in FIG. 2A, a catalyst layer 13 is formed on the substrate 9, preferably on the silicon dioxide film 11. In order to form the catalyst layer 13 on the substrate 9, a metal catalyst is formed on the substrate 9 (preferably the silicon dioxide film 11) by a known film formation method.

金属触媒としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケルなどが挙げられ、好ましくは、鉄が挙げられる。このような金属触媒は、単独使用または2種類以上併用することができる。成膜方法としては、例えば、真空蒸着およびスパッタリングが挙げられ、好ましくは、真空蒸着が挙げられる。   As a metal catalyst, iron, cobalt, nickel etc. are mentioned, for example, Preferably, iron is mentioned. Such metal catalysts can be used alone or in combination of two or more. Examples of the film forming method include vacuum evaporation and sputtering, and preferably vacuum evaporation.

これによって、基板9上に触媒層13が配置される。なお、基板9が、二酸化ケイ素膜11が積層されるステンレス基板12である場合、二酸化ケイ素膜11および触媒層13は、例えば、特開2014−94856号公報に記載されるように、二酸化ケイ素前駆体溶液と金属触媒前駆体溶液とが混合される混合溶液を、ステンレス基板12に塗布した後、その混合液を相分離させ、次いで、乾燥することにより、同時に形成することもできる。   As a result, the catalyst layer 13 is disposed on the substrate 9. When the substrate 9 is the stainless steel substrate 12 on which the silicon dioxide film 11 is laminated, the silicon dioxide film 11 and the catalyst layer 13 are, for example, a silicon dioxide precursor as described in JP-A-2014-94856. The mixed solution in which the body solution and the metal catalyst precursor solution are mixed is applied to the stainless steel substrate 12, and then the mixed solution is phase-separated and then dried to be simultaneously formed.

次いで、触媒層13が配置される基板9を、図2Bに示すように、例えば、700℃以上900℃以下に加熱する。これにより、触媒層13が、凝集して、複数の粒状体13Aとなる。   Next, the substrate 9 on which the catalyst layer 13 is disposed is heated to, for example, 700 ° C. or more and 900 ° C. or less as shown in FIG. 2B. Thereby, the catalyst layer 13 is aggregated to form a plurality of granular bodies 13A.

そして、加熱された基板9に、図2Cに示すように、原料ガスを供給する。原料ガスは、炭素数1〜4の炭化水素ガス(低級炭化水素ガス)を含んでいる。炭素数1〜4の炭化水素ガスとしては、例えば、メタンガス、エタンガス、プロパンガス、ブタンガス、エチレンガス、アセチレンガスなどが挙げられ、好ましくは、アセチレンガスが挙げられる。   Then, a source gas is supplied to the heated substrate 9 as shown in FIG. 2C. The source gas contains a hydrocarbon gas having 1 to 4 carbon atoms (lower hydrocarbon gas). Examples of the hydrocarbon gas having 1 to 4 carbon atoms include methane gas, ethane gas, propane gas, butane gas, ethylene gas, and acetylene gas, and preferably acetylene gas.

また、原料ガスは、必要により、水素ガスや、不活性ガス(例えば、ヘリウム、アルゴンなど)、水蒸気などを含むこともできる。   The source gas can also contain hydrogen gas, an inert gas (for example, helium, argon, etc.), water vapor, or the like, if necessary.

原料ガスが水素ガスや不活性ガスを含む場合、原料ガスにおける炭化水素ガスの濃度は、例えば、1体積%以上、好ましくは、30体積%以上、例えば、90体積%以下、好ましくは、50体積%以下である。原料ガスの供給時間としては、例えば、1分以上、好ましくは、5分以上、例えば、60分以下、好ましくは、30分以下である。   When the source gas contains hydrogen gas or inert gas, the concentration of the hydrocarbon gas in the source gas is, for example, 1% by volume or more, preferably 30% by volume or more, for example, 90% by volume or less, preferably 50% by volume. % Or less. The supply time of the source gas is, for example, 1 minute or longer, preferably 5 minutes or longer, for example, 60 minutes or shorter, preferably 30 minutes or shorter.

これによって、複数の粒状体13Aのそれぞれを起点として、複数のカーボンナノチューブ5が成長する。なお、図2Cでは、便宜上、1つの粒状体13Aから、1つのカーボンナノチューブ5が成長するように記載されているが、これに限定されず、1つの粒状体13Aから、複数のカーボンナノチューブ5が成長してもよい。   As a result, a plurality of carbon nanotubes 5 grow from each of the plurality of granular bodies 13A. In FIG. 2C, for convenience, it is described that one carbon nanotube 5 grows from one granular body 13A, but the present invention is not limited to this, and a plurality of carbon nanotubes 5 are formed from one granular body 13A. You may grow up.

このような複数のカーボンナノチューブ5のそれぞれは、基板9上において、互いに略平行となるように、基板9の厚み方向に延びている。つまり、複数のカーボンナノチューブ5は、基板9に対して直交するように配向(垂直に配向)されている。   Each of the plurality of carbon nanotubes 5 extends in the thickness direction of the substrate 9 so as to be substantially parallel to each other on the substrate 9. That is, the plurality of carbon nanotubes 5 are oriented (orientated vertically) so as to be orthogonal to the substrate 9.

これによって、複数のカーボンナノチューブ5を備えるカーボンナノチューブ集合体10が、基板9上に形成される。   As a result, a carbon nanotube aggregate 10 including a plurality of carbon nanotubes 5 is formed on the substrate 9.

このようなカーボンナノチューブ集合体10は、図3Aに示すように、複数のカーボンナノチューブ5が縦方向に直線的に並ぶ列10Aを、横方向に複数備えている。これによって、カーボンナノチューブ集合体10は、略シート形状に形成されている。   As shown in FIG. 3A, such a carbon nanotube aggregate 10 includes a plurality of rows 10A in the horizontal direction in which a plurality of carbon nanotubes 5 are linearly arranged in the vertical direction. Thereby, the carbon nanotube aggregate 10 is formed in a substantially sheet shape.

カーボンナノチューブ集合体10において、複数のカーボンナノチューブ5の嵩密度は、例えば、10mg/cm以上、好ましくは、20mg/cm以上、例えば、60mg/cm以下、好ましくは、50mg/cm以下である。なお、カーボンナノチューブ5の嵩密度は、例えば、単位面積当たり質量(目付量:単位 mg/cm)と、カーボンナノチューブの長さ(SEM(日本電子社製)または非接触膜厚計(キーエンス社製)により測定)とから算出される。 In the carbon nanotube aggregate 10, the bulk density of the plurality of carbon nanotubes 5 is, for example, 10 mg / cm 3 or more, preferably 20 mg / cm 3 or more, for example, 60 mg / cm 3 or less, preferably 50 mg / cm 3 or less. It is. The bulk density of the carbon nanotubes 5 is, for example, the mass per unit area (weight per unit: mg / cm 2 ) and the length of the carbon nanotube (SEM (manufactured by JEOL Ltd.)) or a non-contact film thickness meter (Keyence Corporation). Measured by).

次いで、図2Dに示すように、カーボンナノチューブ集合体10から、複数のカーボンナノチューブ単糸4を引き出す。   Next, as shown in FIG. 2D, a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are pulled out from the carbon nanotube aggregate 10.

カーボンナノチューブ集合体10から複数のカーボンナノチューブ単糸4を引き出すには、例えば、カーボンナノチューブ集合体10のうち、各列10Aの縦方向端部に位置するカーボンナノチューブ5を、図示しない引出具により一括して保持し、基板9の厚み方向と交差する方向、好ましくは、縦方向に引っ張る。   In order to pull out a plurality of carbon nanotube single yarns 4 from the carbon nanotube aggregate 10, for example, the carbon nanotubes 5 positioned at the longitudinal ends of each row 10A in the carbon nanotube aggregate 10 are collectively collected by a drawing tool (not shown). And is pulled in a direction intersecting the thickness direction of the substrate 9, preferably in the vertical direction.

すると、引っ張られたカーボンナノチューブ5は、対応する粒状体13Aから引き抜かれる。このとき、引き抜かれるカーボンナノチューブ5に隣接するカーボンナノチューブ5は、引き抜かれるカーボンナノチューブ5との摩擦力およびファンデルワ―ルス力などにより、そのカーボンナノチューブ5の一端(上端)が、引き抜かれるカーボンナノチューブ5の他端(下端)に付着され、対応する粒状体13Aから引き抜かれる。
これによって、複数のカーボンナノチューブ5が、順次連続して、カーボンナノチューブ集合体10から引き出され、複数のカーボンナノチューブ5が連続的に繋がるカーボンナノチューブ単糸4を形成する。
Then, the pulled carbon nanotubes 5 are pulled out from the corresponding granular material 13A. At this time, the carbon nanotubes 5 adjacent to the carbon nanotubes 5 to be pulled out have one end (upper end) of the carbon nanotubes 5 pulled out due to frictional force and van der Waals force with the carbon nanotubes 5 to be pulled out. It is attached to the other end (lower end) and pulled out from the corresponding granular material 13A.
Thereby, a plurality of carbon nanotubes 5 are successively drawn out from the carbon nanotube aggregate 10 to form a carbon nanotube single yarn 4 in which the plurality of carbon nanotubes 5 are continuously connected.

より詳しくは、カーボンナノチューブ単糸4において、連続するカーボンナノチューブ5は、先側のカーボンナノチューブ5の他端(下端)が、次に連続するカーボンナノチューブ5の一端(上端)に付着されている。   More specifically, in the carbon nanotube single yarn 4, the continuous carbon nanotube 5 has the other end (lower end) of the preceding carbon nanotube 5 attached to one end (upper end) of the next continuous carbon nanotube 5.

カーボンナノチューブ単糸4の引き出し速度としては、例えば、10mm/分以上、好ましくは、30mm/分以上、例えば、100mm/分以下、好ましくは、70mm/分以下である。   The drawing speed of the carbon nanotube single yarn 4 is, for example, 10 mm / min or more, preferably 30 mm / min or more, for example, 100 mm / min or less, preferably 70 mm / min or less.

以上によって、カーボンナノチューブ集合体10から、複数のカーボンナノチューブ単糸4が、同時に一括して引き出される。   As described above, a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are simultaneously pulled out from the carbon nanotube aggregate 10 at the same time.

次いで、複数のカーボンナノチューブ単糸4を束ねてカーボンナノチューブ糸3を調製する。複数のカーボンナノチューブ単糸4を束ねる方法としては、例えば、カーボンナノチューブ糸3が無撚糸である場合、複数のカーボンナノチューブ単糸4を穴部を有するダイに通過させる方法(例えば、特開2014−169521号公報に記載の方法など)などが挙げられ、カーボンナノチューブ糸3が撚糸である場合、複数のカーボンナノチューブ単糸4を撚り合わせる方法などが挙げられる。このような方法の中では、好ましくは、複数のカーボンナノチューブ単糸4を撚り合わせる方法が挙げられる。   Next, a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are bundled to prepare a carbon nanotube yarn 3. As a method of bundling a plurality of carbon nanotube single yarns 4, for example, when the carbon nanotube yarns 3 are non-twisted yarns, a method of passing the plurality of carbon nanotube single yarns 4 through a die having a hole (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-2014). And the like, and when the carbon nanotube yarn 3 is a twisted yarn, a method of twisting a plurality of single carbon nanotube yarns 4 is mentioned. In such a method, Preferably, the method of twisting together the several carbon nanotube single yarn 4 is mentioned.

複数のカーボンナノチューブ単糸4を撚り合わせる方法は、例えば、図3Aに示すように、紡績装置20により連続的に実施される。紡績装置20は、供給部21と、供給部21に対して間隔を空けて配置される回収部22とを備えている。なお、以下の紡績装置20の説明において、供給部21と回収部22とが向かい合う方向を前後方向とし、前後方向と直交する方向を左右方向とする。   The method of twisting the plurality of carbon nanotube single yarns 4 is continuously performed by the spinning device 20, for example, as shown in FIG. 3A. The spinning device 20 includes a supply unit 21 and a collection unit 22 that is disposed with a space from the supply unit 21. In the following description of the spinning device 20, the direction in which the supply unit 21 and the collection unit 22 face each other is referred to as the front-rear direction, and the direction orthogonal to the front-rear direction is referred to as the left-right direction.

供給部21は、紡績装置20の後側部分に配置されており、カーボンナノチューブ糸3を回収部22に向かって送り出すように構成されている。供給部21は、カーボンナノチューブ支持体8と、図示しない引出具と、収束部23とを備えている。   The supply unit 21 is disposed in the rear portion of the spinning device 20 and is configured to send the carbon nanotube yarn 3 toward the collection unit 22. The supply unit 21 includes a carbon nanotube support 8, a drawing tool (not shown), and a converging unit 23.

カーボンナノチューブ支持体8は、基板9と、カーボンナノチューブ集合体10とを備えている。そして、カーボンナノチューブ支持体8は、カーボンナノチューブ集合体10の縦方向が前後方向に沿うように配置されている。   The carbon nanotube support 8 includes a substrate 9 and a carbon nanotube aggregate 10. And the carbon nanotube support body 8 is arrange | positioned so that the vertical direction of the carbon nanotube aggregate 10 may follow a front-back direction.

収束部23は、カーボンナノチューブ支持体8と回収部22との間に配置されている。収束部23は、支持板24と、1対の軸部25とを備えている。   The converging part 23 is disposed between the carbon nanotube support 8 and the recovery part 22. The converging part 23 includes a support plate 24 and a pair of shaft parts 25.

支持板24は、左右方向に延びる平面視略矩形形状の板状を有している。1対の軸部25は、支持板24の上面において、左右方向に互いに僅かな間隔を隔てて配置されている。1対の軸部25のそれぞれは、上下方向に延びる略円柱形状を有しており、支持板24に、軸芯周りに相対回転可能に支持されている。   The support plate 24 has a plate shape that is substantially rectangular in plan view and extends in the left-right direction. The pair of shaft portions 25 are arranged on the upper surface of the support plate 24 with a slight space therebetween in the left-right direction. Each of the pair of shaft portions 25 has a substantially cylindrical shape extending in the vertical direction, and is supported by the support plate 24 so as to be relatively rotatable around the axis.

回収部22は、紡績装置20の前側部分に配置されており、供給部21から送り出されたカーボンナノチューブ糸3を回収するように構成されている。回収部22は、回転部26と、回収軸27と、軸駆動部28と、回転駆動部29とを備えている。   The collection unit 22 is disposed in the front portion of the spinning device 20 and is configured to collect the carbon nanotube yarn 3 fed from the supply unit 21. The collection unit 22 includes a rotation unit 26, a collection shaft 27, a shaft drive unit 28, and a rotation drive unit 29.

回転部26は、後側に向かって開放される略コ字状を有している。回収軸27は、回転部26の左右両側壁の間に配置されている。回収軸27は、左右方向に延びる略円柱形状を有し、回転部26の左右両側壁に回転可能に支持されている。   The rotating part 26 has a substantially U-shape that is open toward the rear side. The collection shaft 27 is disposed between the left and right side walls of the rotating unit 26. The collection shaft 27 has a substantially columnar shape extending in the left-right direction, and is rotatably supported on the left and right side walls of the rotating portion 26.

軸駆動部28は、外部から電力が供給されることにより、回収軸27に駆動力を供給するように構成されている。軸駆動部28は、モータ軸28Aと、駆動伝達ベルト28Bとを備えている。   The shaft driving unit 28 is configured to supply driving force to the recovery shaft 27 when electric power is supplied from the outside. The shaft drive unit 28 includes a motor shaft 28A and a drive transmission belt 28B.

モータ軸28Aは、回転部26の前壁と回収軸27との間に配置されており、回転部26の右側壁に回転可能に支持されている。モータ軸28Aは、図示しないモータ本体から駆動力が入力されることで回転する。駆動伝達ベルト28Bは、公知の無端ベルトであって、モータ軸28Aの右端部と、回収軸27の右端部とに架け渡されている。   The motor shaft 28 </ b> A is disposed between the front wall of the rotating unit 26 and the recovery shaft 27, and is rotatably supported on the right side wall of the rotating unit 26. The motor shaft 28A rotates when a driving force is input from a motor body (not shown). The drive transmission belt 28B is a known endless belt, and spans between the right end portion of the motor shaft 28A and the right end portion of the recovery shaft 27.

回転駆動部29は、外部から電力が供給されることにより、回転部26に駆動力を供給するように構成されている。回転駆動部29は、回転部26に対して前側に配置されている。   The rotation drive unit 29 is configured to supply driving force to the rotation unit 26 when electric power is supplied from the outside. The rotation drive unit 29 is disposed on the front side with respect to the rotation unit 26.

回転駆動部29は、例えば、公知のモータからなり、モータ本体29Aと、モータ本体29Aに回転可能に支持されるモータ軸29Bとを備えている。そして、モータ軸29Bの後端部は、回転部26の前壁の左右方向中央に固定されている。これによって、回転部26は、モータ軸29B、つまり、前後方向に沿う軸線を回転中心として回転可能である。   The rotation drive unit 29 is made of, for example, a known motor, and includes a motor main body 29A and a motor shaft 29B that is rotatably supported by the motor main body 29A. The rear end portion of the motor shaft 29B is fixed to the center in the left-right direction of the front wall of the rotating portion 26. As a result, the rotating unit 26 can rotate around the motor shaft 29B, that is, the axis along the front-rear direction.

このような紡績装置20では、カーボンナノチューブ集合体10から、図示しない引出具により、複数のカーボンナノチューブ単糸4を引き出す。そして、複数のカーボンナノチューブ単糸4を、1対の軸部25の間に通過させる。このとき、1対の軸部25のそれぞれは、複数のカーボンナノチューブ単糸4と摺擦することにより、従動回転する。   In such a spinning device 20, a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are pulled out from the carbon nanotube aggregate 10 by a drawing tool (not shown). Then, the plurality of carbon nanotube single yarns 4 are passed between the pair of shaft portions 25. At this time, each of the pair of shaft portions 25 is driven to rotate by rubbing against the plurality of carbon nanotube single yarns 4.

これによって、複数のカーボンナノチューブ単糸4が、線形状(糸形状)に束ねられる。そして、束ねられた複数のカーボンナノチューブ単糸4の前端部を、回収部22の回収軸27に固定する。   Thereby, the plurality of carbon nanotube single yarns 4 are bundled in a linear shape (yarn shape). Then, the front end portions of the bundled carbon nanotube single yarns 4 are fixed to the collection shaft 27 of the collection unit 22.

次いで、回転駆動部29に電力を供給するとともに、軸駆動部28に電力を供給する。すると、回転駆動部29のモータ軸29Bおよび回転部26が、前側から見て時計回り方向に回転し、軸駆動部28のモータ軸28Aおよび回収軸27が、左側から見て時計回り方向に回転する。   Next, power is supplied to the rotation drive unit 29 and power is supplied to the shaft drive unit 28. Then, the motor shaft 29B and the rotation unit 26 of the rotation drive unit 29 rotate in the clockwise direction when viewed from the front side, and the motor shaft 28A and the recovery shaft 27 of the shaft drive unit 28 rotate in the clockwise direction when viewed from the left side. To do.

これによって、複数のカーボンナノチューブ単糸4が、カーボンナノチューブ集合体10から連続的に引き出され、収束部23に束ねられた後、前側から見て時計回り方向に回転し撚り合わされながら、前側に向かって移動し、回収軸27に巻き取られる。   As a result, the plurality of carbon nanotube single yarns 4 are continuously pulled out from the carbon nanotube aggregate 10, bundled in the converging portion 23, then rotated clockwise and twisted together as viewed from the front side, while facing the front side. And is wound around the collecting shaft 27.

以上によって、撚糸であるカーボンナノチューブ糸3が、紡績装置20により調製(準備)される。   Thus, the carbon nanotube yarn 3 that is a twisted yarn is prepared (prepared) by the spinning device 20.

このとき、回転部26の回転速度(周速度)は、例えば、1000rpm以上、好ましくは、2000rpm以上、例えば、5000rpm以下、好ましくは、4000rpm以下である。   At this time, the rotation speed (circumferential speed) of the rotating unit 26 is, for example, 1000 rpm or more, preferably 2000 rpm or more, for example, 5000 rpm or less, preferably 4000 rpm or less.

また、回収軸27の回転による、カーボンナノチューブ糸3の移動速度は、例えば、0.1m/min以上、好ましくは、0.5m/min以上、例えば、10m/min以下、好ましくは、6.0m/min以下である。   Further, the moving speed of the carbon nanotube yarn 3 due to the rotation of the collection shaft 27 is, for example, 0.1 m / min or more, preferably 0.5 m / min or more, for example, 10 m / min or less, preferably 6.0 m. / Min or less.

次いで、図4A〜図4Cに示すように、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に複合化させる。具体的には、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に厚み方向に貫通させる。カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に貫通させる方法としては、例えば、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に縫い付ける方法が挙げられる。   Next, as shown in FIGS. 4A to 4C, the carbon nanotube yarn 3 is combined with the matrix 2. Specifically, the carbon nanotube yarn 3 is penetrated through the matrix 2 in the thickness direction. Examples of the method for causing the carbon nanotube yarns 3 to penetrate the matrix 2 include a method for sewing the carbon nanotube yarns 3 to the matrix 2.

カーボンナノチューブ糸3の縫付方法としては、特に制限されず、並み縫い、半返し縫い、本返し縫いなどが挙げられ、好ましくは、並み縫いが挙げられる。   The method for sewing the carbon nanotube thread 3 is not particularly limited, and examples thereof include normal stitching, half reverse stitching, permanent reverse stitching, and preferably normal stitching.

カーボンナノチューブ糸3を並み縫いによりマトリックス2に縫い付けるには、例えば、図4Aおよび図4Bに示すように、1本のカーボンナノチューブ糸3を、縫針31の針穴に通し、2重となるように折り返し、縫針31をマトリックス2に厚み方向に貫通させる。   In order to sew the carbon nanotube thread 3 on the matrix 2 by stitching, for example, as shown in FIGS. 4A and 4B, the single carbon nanotube thread 3 is passed through the needle hole of the sewing needle 31 so as to be doubled. The sewing needle 31 is penetrated through the matrix 2 in the thickness direction.

これにより、カーボンナノチューブ糸3が、マトリックス2の厚み方向に沿うように、マトリックス2を貫通する。このとき、マトリックス2を貫通するカーボンナノチューブ糸3は、マトリックス2の弾性力により、マトリックス2に密着される。そして、カーボンナノチューブ糸3を、マトリックス2に順次複数回貫通させる。   Thereby, the carbon nanotube yarn 3 penetrates the matrix 2 so as to follow the thickness direction of the matrix 2. At this time, the carbon nanotube yarn 3 penetrating the matrix 2 is brought into close contact with the matrix 2 by the elastic force of the matrix 2. Then, the carbon nanotube yarns 3 are sequentially penetrated through the matrix 2 a plurality of times.

また、カーボンナノチューブ糸3は、図5Aおよび図5Bに示すように、ミシンにより、マトリックス2に縫い付けることもできる。   Further, as shown in FIGS. 5A and 5B, the carbon nanotube yarn 3 can be sewn to the matrix 2 by a sewing machine.

より具体的には、カーボンナノチューブ糸3を下糸として、ボビン33に巻き付け、上糸37を、ミシン針30の針穴に通す。上糸37としては、特に制限されず、例えば、カーボンナノチューブ糸3であってもよく、公知のミシン糸であってもよい。そして、下糸(カーボンナノチューブ糸3)が、マトリックス2を貫通して、マトリックス2の表面2Aから露出するように、上糸37の張力を調整し、ミシンを駆動させる。これにより、カーボンナノチューブ糸3が、マトリックス2の厚み方向に沿うように、マトリックス2を複数回貫通する。   More specifically, the carbon nanotube yarn 3 is wound around the bobbin 33 as the lower yarn, and the upper yarn 37 is passed through the needle hole of the sewing needle 30. The upper thread 37 is not particularly limited, and may be, for example, the carbon nanotube thread 3 or a known sewing thread. Then, the tension of the upper thread 37 is adjusted and the sewing machine is driven so that the lower thread (carbon nanotube thread 3) penetrates the matrix 2 and is exposed from the surface 2A of the matrix 2. Thereby, the carbon nanotube thread | yarn 3 penetrates the matrix 2 in multiple times so that the thickness direction of the matrix 2 may be followed.

これらにより、カーボンナノチューブ糸3のうち複数の部分が、図4Bおよび図5Aに示すように、マトリックス2を、同一方向である厚み方向に貫通する。   As a result, a plurality of portions of the carbon nanotube yarn 3 penetrate the matrix 2 in the same thickness direction as shown in FIGS. 4B and 5A.

次いで、図4Cおよび図5Bに示すように、カーボンナノチューブ糸3において、マトリックス2を貫通する複数の部分が互いに分離するように、カーボンナノチューブ糸3を切断する。より具体的には、カーボンナノチューブ糸3において、第1端部3Bがマトリックス2の表面2Aから突出し、かつ、第2端部3Cがマトリックス2の裏面2Bから突出するように、その他の部分を、切断刃32により切断して除去する。なお、図5Bに示すように、カーボンナノチューブ糸3がミシンによりマトリックス2に縫い付けられている場合、上糸37も除去する。   Next, as shown in FIG. 4C and FIG. 5B, the carbon nanotube yarn 3 is cut so that a plurality of portions penetrating the matrix 2 are separated from each other. More specifically, in the carbon nanotube yarn 3, the other end portions are so arranged that the first end 3 </ b> B protrudes from the front surface 2 </ b> A of the matrix 2 and the second end 3 </ b> C protrudes from the back surface 2 </ b> B of the matrix 2. It is removed by cutting with the cutting blade 32. As shown in FIG. 5B, when the carbon nanotube thread 3 is sewn to the matrix 2 by the sewing machine, the upper thread 37 is also removed.

これにより、カーボンナノチューブ糸3のうちマトリックス2を貫通する複数の部分が、互いに分離され、1本のカーボンナノチューブ糸3が、互いに独立する複数のカーボンナノチューブ糸3に切り分けられる。また、複数のカーボンナノチューブ糸3は、上記のように、複数のカーボンナノチューブ糸束6を含んでいる(からなる)。   Thereby, a plurality of portions of the carbon nanotube yarn 3 penetrating the matrix 2 are separated from each other, and one carbon nanotube yarn 3 is cut into a plurality of carbon nanotube yarns 3 independent of each other. The plurality of carbon nanotube yarns 3 include (consists of) a plurality of carbon nanotube yarn bundles 6 as described above.

以上によって、マトリックス2と、複数のカーボンナノチューブ糸3(複数のカーボンナノチューブ糸束6)とを備えるカーボンナノチューブ複合材1が製造される。   Thus, the carbon nanotube composite material 1 including the matrix 2 and the plurality of carbon nanotube yarns 3 (the plurality of carbon nanotube yarn bundles 6) is manufactured.

このようなカーボンナノチューブ複合材1の用途としては、例えば、熱伝導性シート、電気伝導性シート、電磁波吸収体などが挙げられ、好ましくは、熱伝導性シートおよび電気伝導性シートが挙げられる。   Examples of the use of the carbon nanotube composite material 1 include a heat conductive sheet, an electric conductive sheet, and an electromagnetic wave absorber, and preferably include a heat conductive sheet and an electric conductive sheet.

カーボンナノチューブ複合材1が熱伝導性シートとして利用される場合、例えば、カーボンナノチューブ複合材1は、図9Aに示すように、電子素子ユニット34に備えられる。電子素子ユニット34は、カーボンナノチューブ複合材1に加え、電子素子35およびヒートシンク36を備えている。そして、カーボンナノチューブ複合材1は、カーボンナノチューブ糸3が、電子素子35およびヒートシンク36のそれぞれと接触するように、電子素子35およびヒートシンク36の間に挟まれる。   When the carbon nanotube composite material 1 is used as a heat conductive sheet, for example, the carbon nanotube composite material 1 is provided in an electronic element unit 34 as shown in FIG. 9A. The electronic element unit 34 includes an electronic element 35 and a heat sink 36 in addition to the carbon nanotube composite material 1. The carbon nanotube composite material 1 is sandwiched between the electronic element 35 and the heat sink 36 so that the carbon nanotube yarns 3 are in contact with the electronic element 35 and the heat sink 36, respectively.

このような電子素子ユニット34では、電子素子35が発熱したときに、カーボンナノチューブ複合材1のカーボンナノチューブ糸3を介して、電子素子35からの熱が、ヒートシンク36に伝達される。   In such an electronic element unit 34, when the electronic element 35 generates heat, the heat from the electronic element 35 is transmitted to the heat sink 36 through the carbon nanotube thread 3 of the carbon nanotube composite material 1.

また、カーボンナノチューブ複合材1が電気伝導性シートとして利用される場合、例えば、カーボンナノチューブ複合材1は、ウェアラブル生体センサ39に備えられる。ウェアラブル生体センサ39は、カーボンナノチューブ複合材1に加え、センサ本体41およびゲルパッド40を備えている。この場合、カーボンナノチューブ複合材1のマトリックス2は、可撓性を有する樹脂材料(例えば、シリコーンゴムなどの熱硬化性エラストマー)からなる。また、ゲルパッド40は、図示しないが、金属からなる接触部を有している。そして、カーボンナノチューブ複合材1は、カーボンナノチューブ糸3が、ゲルパッド40の接触部およびセンサ本体41のそれぞれと接触するように、ゲルパッド40およびセンサ本体41の間に挟まれる。   Further, when the carbon nanotube composite material 1 is used as an electrically conductive sheet, for example, the carbon nanotube composite material 1 is provided in the wearable biosensor 39. The wearable biosensor 39 includes a sensor body 41 and a gel pad 40 in addition to the carbon nanotube composite material 1. In this case, the matrix 2 of the carbon nanotube composite material 1 is made of a flexible resin material (for example, a thermosetting elastomer such as silicone rubber). Moreover, although not shown in figure, the gel pad 40 has a contact part which consists of metals. The carbon nanotube composite material 1 is sandwiched between the gel pad 40 and the sensor body 41 so that the carbon nanotube yarns 3 are in contact with the contact portion of the gel pad 40 and the sensor body 41, respectively.

このようなウェアラブル生体センサ39は、ゲルパッド40の接触部が検知対象42(例えば、検知対象者)と接触するように、検知対象42に貼着される。このとき、ゲルパッド40は、検知対象42に沿うように弾性変形し、カーボンナノチューブ複合材1は、ゲルパッド40の弾性変形に追従するように、弾性変形する。この状態においても、ゲルパッド40の接触部とセンサ本体41とが、カーボンナノチューブ複合材1のカーボンナノチューブ糸3を介して、電気的に接続される。   Such a wearable biosensor 39 is attached to the detection target 42 such that the contact portion of the gel pad 40 contacts the detection target 42 (for example, a detection target person). At this time, the gel pad 40 is elastically deformed along the detection target 42, and the carbon nanotube composite material 1 is elastically deformed so as to follow the elastic deformation of the gel pad 40. Even in this state, the contact portion of the gel pad 40 and the sensor main body 41 are electrically connected via the carbon nanotube thread 3 of the carbon nanotube composite material 1.

3.作用効果
カーボンナノチューブ複合材1では、図1Bに示すように、マトリックス2の25℃における引張弾性率Eが5GPa以下であるので、カーボンナノチューブ糸3がマトリックス2を貫通することができ、マトリックス2の25℃における引張弾性率Eが0.01GPa以上であるので、マトリックス2は、その弾性力により、マトリックス2を貫通するカーボンナノチューブ糸3と密着することができる。そのため、マトリックス2とカーボンナノチューブ糸3とを確実に複合化できながら、マトリックス2がカーボンナノチューブ糸3を確実に保持することができ、カーボンナノチューブ糸3がマトリックス2から脱落することを抑制できる。
3. In the carbon nanotube composite material 1, since the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix 2 is 5 GPa or less as shown in FIG. 1B, the carbon nanotube yarn 3 can penetrate the matrix 2. Since the tensile elastic modulus E at 25 ° C. is 0.01 GPa or more, the matrix 2 can be brought into close contact with the carbon nanotube yarn 3 penetrating the matrix 2 by its elastic force. Therefore, while the matrix 2 and the carbon nanotube thread 3 can be reliably combined, the matrix 2 can reliably hold the carbon nanotube thread 3, and the carbon nanotube thread 3 can be prevented from falling off the matrix 2.

そして、カーボンナノチューブ糸3がマトリックス2を厚み方向に貫通しているので、マトリックス2の厚み方向において、カーボンナノチューブ複合材1の熱伝導性および電気伝導性のそれぞれの向上を精度よく図ることができる。   And since the carbon nanotube thread | yarn 3 has penetrated the matrix 2 in the thickness direction, in the thickness direction of the matrix 2, each improvement of the thermal conductivity of the carbon nanotube composite material 1 and electrical conductivity can be aimed at accurately. .

カーボンナノチューブ単糸4は、図2Dに示すように、複数のカーボンナノチューブ5がそれらの延びる方向に連続的に繋がっている。そのため、カーボンナノチューブ単糸4において、複数のカーボンナノチューブ5は、カーボンナノチューブ単糸4の延びる方向に沿うように配向される。   In the carbon nanotube single yarn 4, as shown in FIG. 2D, a plurality of carbon nanotubes 5 are continuously connected in the extending direction thereof. Therefore, in the carbon nanotube single yarn 4, the plurality of carbon nanotubes 5 are aligned along the extending direction of the carbon nanotube single yarn 4.

その結果、複数のカーボンナノチューブ単糸4が束ねられるカーボンナノチューブ糸3において、カーボンナノチューブ5の配向性を確実に確保することができる。   As a result, in the carbon nanotube yarn 3 in which the plurality of carbon nanotube single yarns 4 are bundled, the orientation of the carbon nanotubes 5 can be reliably ensured.

また、カーボンナノチューブ糸3は、図3Aに示すように、複数のカーボンナノチューブ単糸4が撚り合わされる撚糸である。そのため、カーボンナノチューブ糸3の強さを確実に確保することができ、図4Aおよび図4Bに示すように、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に確実に貫通させることができる。   The carbon nanotube yarn 3 is a twisted yarn in which a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are twisted together as shown in FIG. 3A. Therefore, the strength of the carbon nanotube yarn 3 can be ensured, and the carbon nanotube yarn 3 can be surely penetrated into the matrix 2 as shown in FIGS. 4A and 4B.

また、カーボンナノチューブ糸3は、図1Bに示すように、マトリックス2を同一方向の厚み方向に複数貫通している。そのため、マトリックス2の厚み方向において、カーボンナノチューブ複合材1の熱伝導性および電気伝導性のそれぞれの向上を確実に図ることができる。   Further, as shown in FIG. 1B, the carbon nanotube yarns 3 penetrate a plurality of the matrix 2 in the same thickness direction. Therefore, in the thickness direction of the matrix 2, it is possible to reliably improve the thermal conductivity and the electrical conductivity of the carbon nanotube composite material 1.

カーボンナノチューブ糸3は、図4Cに示すように、マトリックス2を貫通する複数の部分が互いに分離するように切断されている。そのため、カーボンナノチューブ糸3の切断面において、複数のカーボンナノチューブ単糸4が露出する。   As shown in FIG. 4C, the carbon nanotube yarn 3 is cut so that a plurality of portions penetrating the matrix 2 are separated from each other. Therefore, a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are exposed at the cut surface of the carbon nanotube yarn 3.

その結果、カーボンナノチューブ糸3の複数のカーボンナノチューブ単糸4を、熱伝導および/または電気伝導のために効率的に利用でき、ひいては、マトリックス2の厚み方向において、カーボンナノチューブ複合材1の熱伝導性および電気伝導性のそれぞれのさらなる向上を図ることができる。   As a result, the plurality of carbon nanotube single yarns 4 of the carbon nanotube yarn 3 can be efficiently used for heat conduction and / or electric conduction, and consequently the heat conduction of the carbon nanotube composite material 1 in the thickness direction of the matrix 2. Further improvement of each of the electrical conductivity and the electrical conductivity can be achieved.

また、カーボンナノチューブ5は、図4Eに示すように、複数のグラフェンシートが径方向に積層される多層カーボンナノチューブ5である。そして、カーボンナノチューブ糸3が切断されているので、カーボンナノチューブ糸3の切断面において、多層カーボンナノチューブ5の各層(各グラフェンシート)が露出する。そのため、多層カーボンナノチューブ5の各層を、熱伝導および/または電気伝導のために利用でき、ひいては、マトリックス2の厚み方向において、カーボンナノチューブ複合材1の熱伝導性および電気伝導性のそれぞれのより一層の向上を図ることができる。   The carbon nanotubes 5 are multi-walled carbon nanotubes 5 in which a plurality of graphene sheets are laminated in the radial direction, as shown in FIG. 4E. And since the carbon nanotube thread | yarn 3 is cut | disconnected, in the cut surface of the carbon nanotube thread | yarn 3, each layer (each graphene sheet) of the multi-walled carbon nanotube 5 is exposed. Therefore, each layer of the multi-walled carbon nanotube 5 can be used for heat conduction and / or electric conduction, and thus, in the thickness direction of the matrix 2, each of the heat conductivity and electric conductivity of the carbon nanotube composite material 1 is further increased. Can be improved.

また、カーボンナノチューブ複合材1の製造方法では、図4Bに示すように、マトリックス2の25℃における引張弾性率Eが5GPa以下であるので、マトリックス2にカーボンナノチューブ糸3を所定方向に貫通させることができ、マトリックス2の25℃における引張弾性率Eが0.01GPa以上であるので、マトリックス2がカーボンナノチューブ糸3を確実に保持することができる。そのため、カーボンナノチューブ糸3を、所望する方向に精度よく配向させることができる。その結果、所望する方向において、マトリックス2に優れた熱伝導性および電気伝導性を付与することができる。   Further, in the method for manufacturing the carbon nanotube composite material 1, as shown in FIG. 4B, the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix 2 is 5 GPa or less, so that the carbon nanotube yarn 3 is penetrated through the matrix 2 in a predetermined direction. Since the tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the matrix 2 is 0.01 GPa or more, the matrix 2 can reliably hold the carbon nanotube yarn 3. Therefore, the carbon nanotube yarn 3 can be accurately aligned in a desired direction. As a result, excellent thermal conductivity and electrical conductivity can be imparted to the matrix 2 in a desired direction.

よって、簡易な方法でありながら、所望する方向において、優れた熱伝導性および電気伝導性を有するカーボンナノチューブ複合材1を製造することができる。   Therefore, the carbon nanotube composite material 1 having excellent thermal conductivity and electrical conductivity can be produced in a desired direction while being a simple method.

また、カーボンナノチューブ単糸4は、図2Dに示すように、基板9に対して垂直に配向される複数のカーボンナノチューブ5を備えるカーボンナノチューブ集合体10から、引き出される。そのため、複数のカーボンナノチューブ5は、カーボンナノチューブ単糸4において、カーボンナノチューブ単糸4の延びる方向に沿うように配向される。   Further, as shown in FIG. 2D, the carbon nanotube single yarn 4 is drawn out from a carbon nanotube aggregate 10 including a plurality of carbon nanotubes 5 oriented perpendicular to the substrate 9. Therefore, the plurality of carbon nanotubes 5 are oriented in the carbon nanotube single yarn 4 so as to be along the extending direction of the carbon nanotube single yarn 4.

その結果、複数のカーボンナノチューブ単糸4が束ねられるカーボンナノチューブ糸3において、カーボンナノチューブ5の配向性を確実に確保することができる。
4.第2実施形態〜第7実施形態
次に、図6A〜図8を参照して、本発明のカーボンナノチューブ複合材1の第2実施形態〜第7実施形態について説明する。なお、第2実施形態〜第7実施形態では、上記した第1実施形態と同様の部材には同様の符号を付し、その説明を省略する。
As a result, in the carbon nanotube yarn 3 in which the plurality of carbon nanotube single yarns 4 are bundled, the orientation of the carbon nanotubes 5 can be reliably ensured.
4). 2nd Embodiment-7th Embodiment Next, 2nd Embodiment-7th Embodiment of the carbon nanotube composite material 1 of this invention is described with reference to FIG. 6A-FIG. In the second embodiment to the seventh embodiment, the same members as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

(1)第2実施形態
第1実施形態では、図1Bに示すように、カーボンナノチューブ糸束6が2本のカーボンナノチューブ糸3を有しているが、これに限定されず、第2実施形態では、カーボンナノチューブ糸束6は、図6Aに示すように、3本以上のカーボンナノチューブ糸3を有している。この場合、例えば、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に複合化させる工程において、複数本のカーボンナノチューブ糸3を、縫針31の針穴に通し、マトリックス2に貫通させた後、上記のように切断する。
(1) Second Embodiment In the first embodiment, as shown in FIG. 1B, the carbon nanotube yarn bundle 6 has two carbon nanotube yarns 3. However, the present invention is not limited to this, and the second embodiment The carbon nanotube yarn bundle 6 has three or more carbon nanotube yarns 3 as shown in FIG. 6A. In this case, for example, in the step of compounding the carbon nanotube yarns 3 into the matrix 2, a plurality of carbon nanotube yarns 3 are passed through the needle holes of the sewing needles 31, passed through the matrix 2, and then cut as described above. .

このような第2実施形態によれば、複数のカーボンナノチューブ糸3のマトリックス2の単位面積当たりの密度の向上を確実に図ることができる。また、この第2実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   According to such 2nd Embodiment, the improvement per unit area of the matrix 2 of the some carbon nanotube thread | yarn 3 can be aimed at reliably. Also according to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be achieved.

(2)第3実施形態
第1実施形態では、図1Bに示すように、カーボンナノチューブ糸3が、シート形状を有するマトリックス2を厚み方向に貫通しているが、これに限定されず、第3実施形態では、カーボンナノチューブ糸3は、図6Bに示すように、シート形状を有するマトリックス2を面方向(縦方向または横方向)に貫通している。この場合、マトリックス2の面方向が、所定方向の一例として対応する。このような第3実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(2) Third Embodiment In the first embodiment, as shown in FIG. 1B, the carbon nanotube yarns 3 penetrate the matrix 2 having a sheet shape in the thickness direction. In the embodiment, as shown in FIG. 6B, the carbon nanotube yarn 3 penetrates the matrix 2 having a sheet shape in the surface direction (longitudinal direction or lateral direction). In this case, the surface direction of the matrix 2 corresponds as an example of the predetermined direction. Also according to the third embodiment, it is possible to achieve the same operational effects as those of the first embodiment.

(3)第4実施形態
第1実施形態では、図1Bに示すように、複数のカーボンナノチューブ糸束6が、互いに平行となるように、シート形状を有するマトリックス2を厚み方向に沿って貫通しているが、複数のカーボンナノチューブ糸束6は、マトリックス2を厚み方向に貫通していれば、これに限定されない。例えば、第4実施形態では、図6Cに示すように、複数のカーボンナノチューブ糸束6のそれぞれは、マトリックス2の厚み方向と交差するようマトリックス2を厚み方向に貫通しており、互いに異なる方向に延びている。このような第4実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
(3) Fourth Embodiment In the first embodiment, as shown in FIG. 1B, a plurality of carbon nanotube yarn bundles 6 penetrate the matrix 2 having a sheet shape along the thickness direction so as to be parallel to each other. However, the plurality of carbon nanotube yarn bundles 6 are not limited to this as long as they penetrate the matrix 2 in the thickness direction. For example, in the fourth embodiment, as shown in FIG. 6C, each of the plurality of carbon nanotube yarn bundles 6 penetrates the matrix 2 in the thickness direction so as to intersect the thickness direction of the matrix 2, and is in different directions. It extends. Also according to the fourth embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment can be obtained.

また、図1B、図4C、図5B〜図7において、各カーボンナノチューブ糸束6が有する複数のカーボンナノチューブ糸3は互いに平行であるが、これに限定されず、各カーボンナノチューブ糸束6が有する複数のカーボンナノチューブ糸3は、互いに異なる方向に延びていてもよい。   Moreover, in FIG. 1B, FIG. 4C, and FIG. 5B-FIG. 7, although the several carbon nanotube thread | yarn 3 which each carbon nanotube thread bundle 6 has is mutually parallel, it is not limited to this, Each carbon nanotube thread bundle 6 has The plurality of carbon nanotube yarns 3 may extend in different directions.

(4)第5実施形態
第1実施形態では、図1Aに示すように、マトリックス2がシート形状を有するが、これに限定されず、第5実施形態では、図7に示すように、マトリックス2が角柱形状を有している。
(4) Fifth Embodiment In the first embodiment, the matrix 2 has a sheet shape as shown in FIG. 1A. However, the present invention is not limited to this, and in the fifth embodiment, as shown in FIG. Has a prismatic shape.

また、複数のカーボンナノチューブ糸3は、マトリックス2を複数の方向に貫通していてもよい。これにより、互いに異なる複数の方向において、カーボンナノチューブ複合材1の熱伝導性および電気伝導性の向上を図ることができる。また、このような第5実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   Further, the plurality of carbon nanotube yarns 3 may penetrate the matrix 2 in a plurality of directions. Thereby, the thermal conductivity and electrical conductivity of the carbon nanotube composite material 1 can be improved in a plurality of different directions. In addition, the fifth embodiment can provide the same effects as the first embodiment.

(5)第6実施形態
第6実施形態では、図8に示すように、カーボンナノチューブ糸3に、樹脂材料が付着されている。樹脂材料としては、特に制限されず、例えば、上記した樹脂材料が挙げられ、好ましくは、熱可塑性樹脂、さらに好ましくは、ポリビニルアルコールが挙げられる。
(5) Sixth Embodiment In the sixth embodiment, a resin material is attached to the carbon nanotube yarn 3 as shown in FIG. The resin material is not particularly limited, and examples thereof include the resin materials described above, preferably a thermoplastic resin, and more preferably polyvinyl alcohol.

カーボンナノチューブ糸3に樹脂材料を付着させるには、例えば、カーボンナノチューブ糸3を、樹脂材料を含有する樹脂含有液(例えば、樹脂材料が溶解される樹脂溶液など)に浸漬した後、乾燥させる。   In order to attach the resin material to the carbon nanotube yarn 3, for example, the carbon nanotube yarn 3 is immersed in a resin-containing liquid containing the resin material (for example, a resin solution in which the resin material is dissolved) and then dried.

このような場合、紡績装置20は、浸漬部45と、乾燥部46とを備えている。   In such a case, the spinning device 20 includes an immersion unit 45 and a drying unit 46.

浸漬部45は、収束部23と回収部22との間に配置されている。浸漬部45は、浸漬槽47と、複数のローラ48とを備えている。浸漬槽47は、上側に向かって開放される略ボックス形状を有しており、その内部に、樹脂含有液が貯留されている。複数のローラ48のそれぞれは、カーボンナノチューブ糸3(複数のカーボンナノチューブ単糸4)が、浸漬槽47内の樹脂含有液に浸漬されるように、所定の位置に適宜配置されている。   The immersion part 45 is disposed between the converging part 23 and the recovery part 22. The immersion unit 45 includes an immersion tank 47 and a plurality of rollers 48. The immersion tank 47 has a substantially box shape opened upward, and a resin-containing liquid is stored therein. Each of the plurality of rollers 48 is appropriately disposed at a predetermined position so that the carbon nanotube yarn 3 (the plurality of carbon nanotube single yarns 4) is immersed in the resin-containing liquid in the immersion tank 47.

乾燥部46は、浸漬部45と回収部22との間に配置されている。乾燥部46は、公知の乾燥器であって、内部にカーボンナノチューブ糸3が通過するように構成されている。   The drying unit 46 is disposed between the immersion unit 45 and the collection unit 22. The drying unit 46 is a known dryer and is configured such that the carbon nanotube yarn 3 passes through the drying unit 46.

これによって、カーボンナノチューブ糸3(複数のカーボンナノチューブ単糸4)は、浸漬槽47内の樹脂含有液に浸漬された後、乾燥部46を通過するときに乾燥され、カーボンナノチューブ糸3に樹脂材料が付着(担持)される。   As a result, the carbon nanotube yarn 3 (the plurality of carbon nanotube single yarns 4) is immersed in the resin-containing liquid in the immersion tank 47 and then dried when passing through the drying unit 46. Is attached (supported).

また、カーボンナノチューブ糸3に、高分子材料が溶解した高分子溶液をエレクトロスピニングすることにより、カーボンナノチューブ糸3に樹脂材料を付着させることもできる。   Further, the resin material can be attached to the carbon nanotube yarn 3 by electrospinning the polymer solution in which the polymer material is dissolved in the carbon nanotube yarn 3.

なお、カーボンナノチューブ糸3に樹脂材料を付着させるタイミングは、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に複合化させる前であれば、特に制限されない。   The timing for attaching the resin material to the carbon nanotube yarn 3 is not particularly limited as long as it is before the carbon nanotube yarn 3 is combined with the matrix 2.

第6実施形態によれば、カーボンナノチューブ糸3に樹脂材料が付着されているので、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に複合化したときに、それらの間に作用する抵抗(摩擦力)の向上を図ることができる。そのため、カーボンナノチューブ複合材1において、カーボンナノチューブ糸3が、マトリックス2から脱落すること確実に抑制できる。その結果、マトリックス2の厚みの低減を図ることができ、ひいては、カーボンナノチューブ複合材1の熱伝導性のさらなる向上を図ることができる。   According to the sixth embodiment, since the resin material is attached to the carbon nanotube yarn 3, when the carbon nanotube yarn 3 is combined with the matrix 2, the resistance (friction force) acting between them is improved. Can be planned. Therefore, in the carbon nanotube composite material 1, the carbon nanotube yarn 3 can be reliably suppressed from falling off from the matrix 2. As a result, the thickness of the matrix 2 can be reduced, and as a result, the thermal conductivity of the carbon nanotube composite material 1 can be further improved.

また、カーボンナノチューブ糸3をマトリックス2に複合化させる前に、カーボンナノチューブ糸3を表面処理することもできる。カーボンナノチューブ糸3の表面処理としては、例えば、プラズマ処理、UV処理などが挙げられる。これにより、カーボンナノチューブ糸3の表面を改質できる。そのため、カーボンナノチューブ複合材1において、カーボンナノチューブ糸3およびマトリックス2の間に作用する抵抗(摩擦力)の向上を図ることができる。   Further, the carbon nanotube yarn 3 can be surface-treated before the carbon nanotube yarn 3 is combined with the matrix 2. Examples of the surface treatment of the carbon nanotube yarn 3 include plasma treatment and UV treatment. Thereby, the surface of the carbon nanotube yarn 3 can be modified. Therefore, in the carbon nanotube composite material 1, the resistance (friction force) acting between the carbon nanotube yarns 3 and the matrix 2 can be improved.

また、このような第6実施形態によっても、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。   In addition, the sixth embodiment can provide the same operational effects as the first embodiment.

5.変形例
第1実施形態では、図4Cに示すように、カーボンナノチューブ糸3は、マトリックス2を貫通する複数の部分が互いに分離するように切断されているが、これに限定されず、カーボンナノチューブ糸3は、図4Bに示すように、マトリックス2を貫通する複数の部分が互いに連続していてもよい。
5). Modification In the first embodiment, as shown in FIG. 4C, the carbon nanotube yarn 3 is cut so that a plurality of portions penetrating the matrix 2 are separated from each other. However, the carbon nanotube yarn 3 is not limited to this. 3, as shown in FIG. 4B, a plurality of portions penetrating the matrix 2 may be continuous with each other.

つまり、カーボンナノチューブ糸3は、マトリックス2を複数貫通し、かつ、連続する糸である。しかし、このようなカーボンナノチューブ複合材1では、カーボンナノチューブ糸3の複数のカーボンナノチューブ単糸4のうち、カーボンナノチューブ糸3の表面に露出するカーボンナノチューブ単糸4のみが、他の部材と接触する。さらに、カーボンナノチューブ5が多層カーボンナノチューブ5である場合、多層カーボンナノチューブ5のうち、最も外側に位置する層(グラフェンシート)のみが、他の部材と接触する。   That is, the carbon nanotube yarn 3 is a continuous yarn that penetrates through the matrix 2 and is continuous. However, in such a carbon nanotube composite material 1, only the carbon nanotube single yarn 4 exposed on the surface of the carbon nanotube yarn 3 among the plurality of carbon nanotube single yarns 4 of the carbon nanotube yarn 3 is in contact with other members. . Furthermore, when the carbon nanotube 5 is the multi-walled carbon nanotube 5, only the outermost layer (graphene sheet) of the multi-walled carbon nanotube 5 is in contact with other members.

その結果、カーボンナノチューブ糸3の表面に露出しない内側(中心部)のカーボンナノチューブ単糸4、および、多層カーボンナノチューブ5の径方向内側の層(グラフェンシート)を、熱伝導および/または電気伝導のために有効に利用できない。そのため、第1実施形態は、この変形例よりも好ましい。   As a result, the inner (center portion) carbon nanotube single yarn 4 that is not exposed on the surface of the carbon nanotube yarn 3 and the radially inner layer (graphene sheet) of the multi-walled carbon nanotube 5 can be thermally and / or electrically conductive. Because it cannot be used effectively. Therefore, 1st Embodiment is more preferable than this modification.

第1実施形態では、図1Aに示すように、複数のカーボンナノチューブ糸束6が互いに間隔を空けて配置されているが、これに限定されず、複数のカーボンナノチューブ糸3が1本ずつ互いに間隔を空けて配置されていてもよい。   In the first embodiment, as shown in FIG. 1A, the plurality of carbon nanotube yarn bundles 6 are arranged at intervals, but the present invention is not limited to this, and the plurality of carbon nanotube yarns 3 are spaced from each other one by one. It may be arranged with a gap.

また、第1実施形態では、複数のカーボンナノチューブ糸3は、マトリックス2の全体にわたって一様に保持されているが、マトリックス2の一部分にのみ保持されていてもよい。この場合、マトリックス2のカーボンナノチューブ糸3を保持する領域の面積は、マトリックス2の表面2Aの面積に対して、例えば、10%以上、好ましくは、30%以上、例えば、90%以下、好ましくは、80%以下である。   In the first embodiment, the plurality of carbon nanotube yarns 3 are uniformly held throughout the matrix 2, but may be held only in a part of the matrix 2. In this case, the area of the region of the matrix 2 holding the carbon nanotube yarns 3 is, for example, 10% or more, preferably 30% or more, for example 90% or less, preferably with respect to the area of the surface 2A of the matrix 2 80% or less.

また、第1実施形態では、カーボンナノチューブ糸3の両端部が、マトリックス2から突出しているが、カーボンナノチューブ糸3がマトリックス2を所定方向に貫通していれば、特に限定されず、カーボンナノチューブ糸3の両端面のそれぞれは、マトリックス2の表面2Aおよび裏面2Bのそれぞれと面一であってもよい。また、カーボンナノチューブ糸3の両端部のいずれか一方が、マトリックス2から突出し、他方の端面が、マトリックス2の表面(裏面)と面一であってもよい。   In the first embodiment, both end portions of the carbon nanotube yarn 3 protrude from the matrix 2, but the carbon nanotube yarn 3 is not particularly limited as long as the carbon nanotube yarn 3 penetrates the matrix 2 in a predetermined direction. 3 may be flush with the front surface 2A and the back surface 2B of the matrix 2, respectively. Further, either one of both end portions of the carbon nanotube yarn 3 may protrude from the matrix 2, and the other end surface may be flush with the front surface (back surface) of the matrix 2.

また、第1実施形態では、カーボンナノチューブ糸3を、マトリックス2に複数貫通させた後、マトリックス2を貫通する複数の部分が互いに分離するように切断しているが、これに限定されず、カーボンナノチューブ糸3を、マトリックス2に貫通させる毎に、そのカーボンナノチューブ糸3が所定の長さLとなるように切断し、これを複数回繰り返してもよい。   In the first embodiment, a plurality of carbon nanotube yarns 3 are passed through the matrix 2 and then cut so that a plurality of portions passing through the matrix 2 are separated from each other. Each time the nanotube yarn 3 is passed through the matrix 2, the carbon nanotube yarn 3 may be cut so as to have a predetermined length L, and this may be repeated a plurality of times.

また、第1実施形態では、複数のカーボンナノチューブ単糸4を、カーボンナノチューブ集合体10から一括して引き出しているが、カーボンナノチューブ単糸4を、カーボンナノチューブ集合体10から、1本ずつ複数回引き出すこともできる。   In the first embodiment, a plurality of carbon nanotube single yarns 4 are pulled out from the carbon nanotube aggregate 10 at once. However, the carbon nanotube single yarn 4 is extracted from the carbon nanotube aggregate 10 one by one multiple times. It can also be pulled out.

これら第1実施形態〜第6実施形態および変形例は、適宜組み合わせることができる。   These 1st Embodiment-6th Embodiment and a modification can be combined suitably.

以下に実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、それらに限定されない。以下の記載において用いられる配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合(含有割合)、物性値、パラメータなど該当記載の上限値(「以下」、「未満」として定義されている数値)または下限値(「以上」、「超過」として定義されている数値)に代替することができる。   The present invention will be described more specifically with reference to the following examples, but the present invention is not limited to them. Specific numerical values such as blending ratio (content ratio), physical property values, and parameters used in the following description are described in the above-mentioned “Mode for Carrying Out the Invention”, and the corresponding blending ratio (content ratio) ), Physical property values, parameters, etc. The upper limit value (numerical value defined as “less than” or “less than”) or lower limit value (number defined as “greater than” or “exceeded”) may be substituted. it can.

実施例1
ステンレス製の基板に二酸化ケイ素膜を積層した後、二酸化ケイ素膜上に、触媒層として鉄を蒸着した。なお、基板の横方向寸法は3cm、基板の縦方向寸法は12cm、基板の厚みは50μmである。
Example 1
After a silicon dioxide film was laminated on a stainless steel substrate, iron was deposited as a catalyst layer on the silicon dioxide film. The lateral dimension of the substrate is 3 cm, the longitudinal dimension of the substrate is 12 cm, and the thickness of the substrate is 50 μm.

次いで、基板を所定の温度に加熱して、触媒層に原料ガス(アセチレンガス)を供給した。これにより、基板上において、平面視略矩形形状のカーボンナノチューブ集合体が形成された。カーボンナノチューブ集合体において、複数のカーボンナノチューブは、互いに略平行となるように延び、基板に対して直交するように配向(垂直配向)されていた。カーボンナノチューブの平均外径は、約12nm、カーボンナノチューブの平均長さは、約200μm、カーボンナノチューブ集合体における、複数のカーボンナノチューブ5の嵩密度は、約40mg/cmであった。 Next, the substrate was heated to a predetermined temperature, and a source gas (acetylene gas) was supplied to the catalyst layer. As a result, a carbon nanotube aggregate having a substantially rectangular shape in plan view was formed on the substrate. In the aggregate of carbon nanotubes, the plurality of carbon nanotubes extend so as to be substantially parallel to each other, and are aligned (vertically aligned) so as to be orthogonal to the substrate. The average outer diameter of the carbon nanotubes was about 12 nm, the average length of the carbon nanotubes was about 200 μm, and the bulk density of the plurality of carbon nanotubes 5 in the aggregate of carbon nanotubes was about 40 mg / cm 3 .

そして、カーボンナノチューブ集合体において、縦方向の一端に配置される複数のカーボンナノチューブを、引出具により、全幅にわたって一括して保持し、縦方向に引っ張った。これによって、カーボンナノチューブ支持体のカーボンナノチューブ集合体から、複数のカーボンナノチューブ単糸を引き出した。複数のカーボンナノチューブ単糸のそれぞれの径は、約60nm〜80nmであった。   Then, in the carbon nanotube aggregate, a plurality of carbon nanotubes arranged at one end in the vertical direction were collectively held over the entire width by the drawing tool and pulled in the vertical direction. Thus, a plurality of carbon nanotube single yarns were drawn from the carbon nanotube aggregate on the carbon nanotube support. The diameter of each of the plurality of carbon nanotube single yarns was about 60 nm to 80 nm.

次いで、複数のカーボンナノチューブ単糸を、図3Aに示す紡績装置により、撚り合わせて、撚糸であるカーボンナノチューブ糸を調製した。紡績装置の回転部の回転速度は、3000rpmであった。また、回収軸の回転によるカーボンナノチューブ糸の移動速度は、3.5m/minであった。   Next, a plurality of carbon nanotube single yarns were twisted together by a spinning device shown in FIG. 3A to prepare carbon nanotube yarns as twisted yarns. The rotation speed of the rotating unit of the spinning device was 3000 rpm. Further, the moving speed of the carbon nanotube yarn due to the rotation of the collecting shaft was 3.5 m / min.

以上により、撚糸であるカーボンナノチューブ糸が調製された。カーボンナノチューブ糸の径は、約50μmであった。   Thus, a carbon nanotube yarn that is a twisted yarn was prepared. The diameter of the carbon nanotube yarn was about 50 μm.

また、円形形状のシリコーンゴムシート(マトリックス)を準備した。シリコーンゴムシートの直径は50mmであり、シリコーンゴムシートの厚みは10mmである。シリコーンゴムシートの25℃における引張弾性率Eは、0.09GPaである。   In addition, a circular silicone rubber sheet (matrix) was prepared. The diameter of the silicone rubber sheet is 50 mm, and the thickness of the silicone rubber sheet is 10 mm. The tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the silicone rubber sheet is 0.09 GPa.

そして、カーボンナノチューブ糸を、縫針の針穴に通し、2重となるように折り返した後、シリコーンゴムシートを厚み方向に複数貫通するように縫い付けた。次いで、カーボンナノチューブ糸を、シリコーンゴムシートを貫通する複数の部分が互いに分離するように切断した。   And after passing the carbon nanotube thread | yarn through the needle hole of a sewing needle so that it might become double, it sewed so that a plurality of silicone rubber sheets might penetrate in the thickness direction. Next, the carbon nanotube yarn was cut so that a plurality of portions penetrating the silicone rubber sheet were separated from each other.

以上により、シリコーンゴムシートと、複数のカーボンナノチューブ糸とを備えるカーボンナノチューブ複合材を調製した。カーボンナノチューブ糸の両端部は、マトリックスから突出していた。また、複数のカーボンナノチューブ糸は、2本ずつ束状となるカーボンナノチューブ糸束を複数含んでおり、複数のカーボンナノチューブ糸束は、縦方向に互いに2mmの間隔を空けて配置されていた。また、複数のカーボンナノチューブ糸束が直線的に配列される糸束列は、横方向に互いに2mmの間隔を空けて複数並列配置されていた。   Thus, a carbon nanotube composite material including a silicone rubber sheet and a plurality of carbon nanotube yarns was prepared. Both ends of the carbon nanotube yarn protruded from the matrix. In addition, the plurality of carbon nanotube yarns included a plurality of carbon nanotube yarn bundles each having a bundle shape, and the plurality of carbon nanotube yarn bundles were arranged at intervals of 2 mm in the longitudinal direction. A plurality of yarn bundle rows in which a plurality of carbon nanotube yarn bundles are linearly arranged are arranged in parallel at intervals of 2 mm in the lateral direction.

カーボンナノチューブ糸束の密度は、シリコーンゴムシートの単位面積当たり、10束/cmであった。つまり、カーボンナノチューブ糸の密度は、シリコーンゴムシートの単位面積当たり、20本/cmであった。 The density of the carbon nanotube yarn bundle was 10 bundles / cm 2 per unit area of the silicone rubber sheet. That is, the density of the carbon nanotube yarn was 20 pieces / cm 2 per unit area of the silicone rubber sheet.

実施例2
カーボンナノチューブ糸束の密度が、マトリックスの単位面積当たり、20束/cmとなるように、カーボンナノチューブ糸をマトリックスに縫い付けた以外は、実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ複合材を調製した。つまり、カーボンナノチューブ糸の密度は、シリコーンゴムシートの単位面積当たり、40本/cmであった。
Example 2
A carbon nanotube composite material was prepared in the same manner as in Example 1 except that the carbon nanotube yarn was sewn to the matrix so that the density of the carbon nanotube yarn bundle was 20 bundles / cm 2 per unit area of the matrix. did. That is, the density of the carbon nanotube yarns was 40 / cm 2 per unit area of the silicone rubber sheet.

実施例3
シリコーンゴムシートを、正方形形状のポリテトラフルオロエチレンシート(マトリックス)に変更した以外は、実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ複合材を調製した。なお、ポリテトラフルオロエチレンシートの25℃における引張弾性率Eは、0.55GPaである。ポリテトラフルオロエチレンシートの一辺の寸法は5cmであり、ポリテトラフルオロエチレンシートの厚みは500μmである。
Example 3
A carbon nanotube composite was prepared in the same manner as in Example 1 except that the silicone rubber sheet was changed to a square-shaped polytetrafluoroethylene sheet (matrix). The tensile modulus E at 25 ° C. of the polytetrafluoroethylene sheet is 0.55 GPa. The dimension of one side of the polytetrafluoroethylene sheet is 5 cm, and the thickness of the polytetrafluoroethylene sheet is 500 μm.

実施例4
実施例1と同様にして、カーボンナノチューブ糸を調製した。そして、カーボンナノチューブ糸を、10質量%のポリビニルアルコール溶液に浸漬した後、乾燥させて、カーボンナノチューブ糸にポリビニルアルコールを付着させた。
Example 4
A carbon nanotube yarn was prepared in the same manner as in Example 1. The carbon nanotube yarn was immersed in a 10% by mass polyvinyl alcohol solution and then dried to attach the polyvinyl alcohol to the carbon nanotube yarn.

また、正方形形状のシリコーンゴムシート(マトリックス)を準備した。シリコーンゴムシートの一辺の寸法は5cmであり、シリコーンゴムシートの厚みは3cmである。なお、シリコーンゴムシートの25℃における引張弾性率Eは、0.09GPaである。   In addition, a square-shaped silicone rubber sheet (matrix) was prepared. The dimension of one side of the silicone rubber sheet is 5 cm, and the thickness of the silicone rubber sheet is 3 cm. The tensile elastic modulus E at 25 ° C. of the silicone rubber sheet is 0.09 GPa.

そして、ポリビニルアルコールが付着するカーボンナノチューブ糸を、実施例1と同様に、シリコーンゴムシートに縫い付けた後、シリコーンゴムシートを貫通する複数の部分が互いに分離するように切断した。   Then, the carbon nanotube yarn to which the polyvinyl alcohol adhered was sewn to the silicone rubber sheet in the same manner as in Example 1, and then cut so that a plurality of portions penetrating the silicone rubber sheet were separated from each other.

以上により、カーボンナノチューブ複合材を調製した。カーボンナノチューブ糸の密度は、マトリックスの単位面積当たり、20本/cmであった。 Thus, a carbon nanotube composite material was prepared. The density of the carbon nanotube yarn was 20 / cm 2 per unit area of the matrix.

実施例5
正方形形状のシリコーンゴムシートを、正方形形状のポリテトラフルオロエチレンシート(マトリックス)に変更した以外は、実施例4と同様にして、カーボンナノチューブ複合材を調製した。なお、ポリテトラフルオロエチレンシートの25℃における引張弾性率Eは、0.55GPaである。ポリテトラフルオロエチレンシートの一辺の寸法は5cmであり、ポリテトラフルオロエチレンシートの厚みは500μmである。
Example 5
A carbon nanotube composite was prepared in the same manner as in Example 4 except that the square-shaped silicone rubber sheet was changed to a square-shaped polytetrafluoroethylene sheet (matrix). The tensile modulus E at 25 ° C. of the polytetrafluoroethylene sheet is 0.55 GPa. The dimension of one side of the polytetrafluoroethylene sheet is 5 cm, and the thickness of the polytetrafluoroethylene sheet is 500 μm.

比較例1
円形形状のシリコーンゴムシート(マトリックス)を準備した。シリコーンゴムシートの直径は50mmであり、シリコーンゴムシートの厚みは10mmである。
Comparative Example 1
A circular silicone rubber sheet (matrix) was prepared. The diameter of the silicone rubber sheet is 50 mm, and the thickness of the silicone rubber sheet is 10 mm.

熱伝導率の測定:
実施例1および2のカーボンナノチューブ複合材、および、比較例1のシリコーンゴムシートについて、厚み方向の熱伝導率を、熱伝導率測定装置(商品名:T3Ster DynTIM Tester、Mentor Graphics社製)により測定した。その結果を、表1および図10に示す。
Measurement of thermal conductivity:
For the carbon nanotube composites of Examples 1 and 2 and the silicone rubber sheet of Comparative Example 1, the thermal conductivity in the thickness direction was measured with a thermal conductivity measuring device (trade name: T3Ster DynTIM Tester, manufactured by Mentor Graphics). did. The results are shown in Table 1 and FIG.

Figure 0006576074
Figure 0006576074

1 カーボンナノチューブ複合材
2 マトリックス
3 カーボンナノチューブ糸
4 カーボンナノチューブ単糸
5 カーボンナノチューブ
9 基板
10 カーボンナノチューブ集合体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon nanotube composite material 2 Matrix 3 Carbon nanotube thread 4 Carbon nanotube single thread 5 Carbon nanotube 9 Substrate 10 Carbon nanotube aggregate

Claims (4)

カーボンナノチューブを有するカーボンナノチューブ糸を準備する工程と、
25℃における引張弾性率Eが0.01GPa以上5GPa以下であり、シート形状を有するマトリックスを準備する工程と、
前記カーボンナノチューブ糸を前記マトリックスに複合化させる工程であって、前記カーボンナノチューブ糸を前記マトリックスに縫い付けることにより、前記カーボンナノチューブ糸を前記マトリックスに同一方向に複数回貫通させる工程と、
前記カーボンナノチューブ糸において前記マトリックスを貫通する複数の部分が互いに分離するように、前記カーボンナノチューブ糸を切断する工程と、を含ことを特徴とする、カーボンナノチューブ複合材の製造方法。
Preparing a carbon nanotube yarn having carbon nanotubes;
Preparing a matrix having a tensile modulus E at 25 ° C. of 0.01 GPa to 5 GPa and having a sheet shape;
A step of compounding the carbon nanotube yarn to said matrix, by sewing the carbon nanotube yarn to said matrix, a step of Ru passed through more than once in the same direction the carbon nanotube yarn to said matrix,
Wherein such plurality of portions separated from one another through said matrix in carbon nanotube yarn, characterized in including it and a step of cutting the carbon nanotube yarn, method of manufacturing the carbon nanotube composite.
前記カーボンナノチューブ糸を準備する工程は、
基板上に配置され、前記基板に対して垂直に配向される複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体を調製する工程と、
前記カーボンナノチューブ集合体から、前記複数のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブの延びる方向に連続的に繋がるカーボンナノチューブ単糸を複数引き出す工程と、
複数の前記カーボンナノチューブ単糸を束ねる工程とを含むことを特徴とする、請求項1に記載のカーボンナノチューブ複合材の製造方法。
The step of preparing the carbon nanotube yarn includes
Preparing a carbon nanotube assembly comprising a plurality of carbon nanotubes disposed on a substrate and oriented perpendicular to the substrate;
From the carbon nanotube aggregate, a step of pulling out a plurality of carbon nanotube single yarns in which the plurality of carbon nanotubes are continuously connected in the extending direction of the carbon nanotubes;
The method for producing a carbon nanotube composite material according to claim 1, further comprising a step of bundling a plurality of carbon nanotube single yarns.
前記複数のカーボンナノチューブ単糸を束ねる工程において、前記複数のカーボンナノチューブ単糸を撚り合わせて、撚糸を調製することを特徴とする、請求項2に記載のカーボンナノチューブ複合材の製造方法。   The method for producing a carbon nanotube composite according to claim 2, wherein in the step of bundling the plurality of carbon nanotube single yarns, the plurality of carbon nanotube single yarns are twisted to prepare a twisted yarn. 前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載のカーボンナノチューブ複合材の製造方法。 The said carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube, The manufacturing method of the carbon nanotube composite material as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
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