JP6763379B2 - ナノ炭素複合材料およびその製造方法 - Google Patents
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Description
本発明者は、高導電性を発現するカーボンナノホーン集合体について鋭意検討した結果、導電性付与に優れた繊維状のカーボンナノホーン集合体を見出した(特願2015−52185)。
(実施例1)
窒素雰囲気下で、鉄を1質量%含有した炭素ターゲットをCO2レーザーアブレーションすることにより、繊維状カーボンナノホーン集合体11と球状カーボンナノホーン集合体12をサンプル1として作製した。
(実施例2)
図3は、本発明によって作製された繊維状カーボンナノホーン集合体11および球状カーボンナノホーン集合体12の走査型電子顕微鏡写真であって、サンプル1の走査型電子顕微鏡写真である。
(実施例3)
実施例1で作製されたサンプル1をポリカーボネート樹脂中に全体の10%になるように調整し、これを複合材1Aとした。ポリカーボネート樹脂には、ビスフェノールA型のポリカーボネートを用いた。
(実施例4)
実施例1で作製されたサンプル1をメチルイソブチルケトン(MIBK:(methyl isobutyl ketone)に超音波分散させ、フッ素ゴム溶液に混ぜ乾燥することで複合材料を得た(複合材1Bとする)。
(実施例5)
実施例1で作製されたサンプル1と、銀粒子である導電性粒子を三本ロールミルで混合し、導電性ペーストを作製した(ペースト1Cとする)。この時、銀粒子が95%、エポシキ樹脂が4%、サンプル1が1%になるように調整した。ペースト1Cを150℃で硬化させた後、導電性を評価した。
(実施例6)
実施例1で作製されたサンプル1を、全体の20%になるように母材であるAl粉末を混合した。得られた試料を560℃での条件下で焼結することで、複合材1Dを作製した。その際、圧力は30MPaで加圧した。
鉄を5質量%含有した炭素ターゲットを使用する以外は実施例1のサンプル1と同様にして、繊維状カーボンナノホーン集合体と球状カーボンナノホーン集合体を作製した。得られた生成物を、TEM(Transmission Electron Microscope)観察およびSEM(Scanning Electron Microscope)観察を行ったところ、繊維状カーボンナノホーン集合体と球状カーボンナノホーン集合体が両方作製されたことが確認できた。どちらのカーボンナノホーン集合体も種型、つぼみ型、ダリア型、ペタル−ダリア型が含まれていた。また繊維状構造と球状構造の比率は、実施例1のサンプル1より、僅かに多かった。
(実施例8)
窒素雰囲気下で、鉄を5質量%含有した炭素ターゲットをCO2レーザーアブレーションすることで、繊維状カーボンナノホーン集合体と球状カーボンナノホーン集合体を作製した。この時、ターゲットは2rpmで回転させた。CO2レーザーのエネルギー密度は、150kW/cm2で連続的に照射し、チャンバー温度は室温であった。チャンバー内は、ガス流量を10L/minになるように調整した。圧力は933.254〜1266.559hPa(700〜950Torr)に制御した。得られた生成物を、TEM観察およびSEM観察を行ったところ、繊維状カーボンナノホーン集合体と球状カーボンナノホーン集合体が両方作製されたことが確認できた。どちらのカーボンナノホーン集合体も種型、つぼみ型、ダリア型、ペタル−ダリア型が含まれていたが、ダリア型とペタル−ダリア型が他と比して多かった。また繊維状構造と球状構造の比率は、実施例1のサンプル1より僅かに多かった。
12 球状カーボンナノホーン集合体
13 母材
100 ナノ炭素複合材料
Claims (8)
- 複数の単層カーボンナノホーン集合体が先端を外側に放射状に集合しながら一次元方向に繊維状に繋がっている繊維状カーボンナノホーン集合体と、球状単層カーボンナノホーン集合体とが母材中に分散して形成されるナノ炭素複合材料。
- 前記母材は、金属、酸化物、導電性高分子化合物、樹脂、エラストマーのうち、いずれか1つまたは複数からなる請求項1に記載のナノ炭素複合材料。
- 前記繊維状カーボンナノホーン集合体は、直径が30nm〜200nm、長さが1μm〜100μmである請求項1または2に記載のナノ炭素複合材料。
- 前記単層カーボンナノホーンは、直径が1nm〜5nm、長さが30nm〜100nmであり、先端がホーン状である請求項1〜3のいずれか1項に記載のナノ炭素複合材料。
- 前記繊維状カーボンナノホーン集合体は、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタルダリア型、ペタル型のうちの少なくとも1種類のカーボンナノホーン集合体が繊維状に繋がったものである請求項1〜4のいずれか1項に記載のナノ炭素複合材料。
- 前記球状カーボンナノホーン集合体は、種型、つぼみ型、ダリア型、ペタルダリア型、ペタル型のうちの少なくとも1種類のカーボンナノホーン集合体を含有している請求項1〜5のいずれか1項に記載のナノ炭素複合材料。
- 前記繊維状カーボンナノホーン集合体または前記球状カーボンナノホーン集合体の内部に触媒金属が取込まれている請求項1〜6のいずれか1項に記載のナノ炭素複合材料。
- 触媒含有炭素ターゲットを配置した容器内を、不活性ガス、窒素ガス、または、混合雰囲気下にし、
前記触媒含有炭素ターゲットを回転させながらレーザーアブレーションにより、前記触媒含有炭素ターゲットを蒸発させ、
前記触媒含有炭素ターゲットが蒸発する過程で、ガス流量を一定に制御することにより得られる、複数の単層カーボンナノホーンが先端を外側に放射状に集合しながら一次元方向に繊維状に繋がっている繊維状カーボンナノホーン集合体と、球状単層カーボンナノホーン集合体とを、母材に混合するナノ炭素複合材料の製造方法。
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