JP7195513B2 - A method of producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which flat planes of graphene are overlapped and joined, and a method of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles of metal or insulating metal oxide. - Google Patents

A method of producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which flat planes of graphene are overlapped and joined, and a method of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles of metal or insulating metal oxide. Download PDF

Info

Publication number
JP7195513B2
JP7195513B2 JP2019107537A JP2019107537A JP7195513B2 JP 7195513 B2 JP7195513 B2 JP 7195513B2 JP 2019107537 A JP2019107537 A JP 2019107537A JP 2019107537 A JP2019107537 A JP 2019107537A JP 7195513 B2 JP7195513 B2 JP 7195513B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
graphene
metal
graphene sheet
collection
container
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019107537A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020200210A (en
JP2020200210A5 (en
Inventor
博 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to JP2019107537A priority Critical patent/JP7195513B2/en
Publication of JP2020200210A publication Critical patent/JP2020200210A/en
Publication of JP2020200210A5 publication Critical patent/JP2020200210A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7195513B2 publication Critical patent/JP7195513B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、メタノールが充填された容器内で、黒鉛粒子を形成する黒鉛結晶の層間結合を破壊し、黒鉛結晶の基底面からなるグラフェンの集まりを製造する。次に、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを、容器の底面に該底面の形状として製造する。さらに、グラフェンシートの表面を金属ないしは絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで覆う方法に関する。なお、グラフェンは、炭素原子が六角形からなる網目構造を二次元的に形成する炭素原子の集まりからなる単結晶材料である。また、本発明では、グラフェンの扁平面同士が直接重なり合って接合した、厚みが薄いシート状のグラフェンの集まりを、グラフェンシートと呼ぶ。なお、黒鉛粒子は、黒鉛の単結晶のみからなり、黒鉛の結晶化が100%進んだ最も安価な炭素材料であり、黒鉛粒子を形成する黒鉛結晶の層間結合を破壊すると、黒鉛結晶の基底面からなるグラフェンの集まりが得られる。 The present invention breaks the interlayer bonds of graphite crystals forming graphite particles in a container filled with methanol to produce a graphene mass consisting of the basal planes of the graphite crystals. Next, a graphene sheet composed of a group of graphenes in which the flat surfaces of the graphenes are overlapped and joined is manufactured on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface. Furthermore, it relates to a method of covering the surface of a graphene sheet with a collection of metal or insulating metal oxide fine particles. Note that graphene is a single-crystal material composed of a collection of carbon atoms that two-dimensionally form a network structure composed of hexagonal carbon atoms. In addition, in the present invention, a collection of thin sheet-like graphene in which the flat surfaces of graphene are directly overlapped and joined together is referred to as a graphene sheet. The graphite particles consist of only single crystals of graphite, and are the cheapest carbon material with 100% crystallization of graphite. A group of graphenes consisting of

2004年に英国マンチェスター大学の物理学者が、セロファンテープを使用して、グラファイトから1枚の結晶子、すなわち、炭素原子が六角形からなる網目構造を二次元的に形成する基底面を引きはがし、炭素原子の大きさが厚みとなる平面状の物質を取り出すことに初めて成功した。この新たな物質をグラフェンと呼んだ。この研究成果に対して、2010年のノーベル物理学書が授与されている。 In 2004, physicists at the University of Manchester, England, used cellophane tape to peel off a single crystallite from graphite, that is, the basal plane that forms a two-dimensional network of hexagonal carbon atoms, For the first time, we succeeded in extracting a planar material whose thickness is equal to the size of a carbon atom. This new material was called graphene. The 2010 Nobel Book of Physics was awarded for this research result.

グラフェンは、厚みが炭素原子の大きさに相当する極めて薄い物質で、かつ、質量をほとんど持たない全く新しい炭素材料である。このため、従来の物質とは大きくかけ離れた物性を持ち、幅広い用途に応用できる材料として注目されている。
例えば、厚みが0.332nmからなる最も薄い材料である。また、単位質量当たりの表面積が3000m/gである最も広い表面積を持つ。さらに、ヤング率が1020GPaと大きな値を持ち、最も伸長ができ、折り曲げができる材料である。また、せん断弾性率が440GPaという大きな数値を持つ最も強靭な物質である。さらに、熱伝導率は19.5W/Cmで、金属の中で最も熱伝導率が高い銀の熱伝導率の4.5倍の熱伝導率を持つ。また、電流密度は銅の1000倍を超える。さらに、銅の比抵抗の23倍に過ぎない電気導電性を持つ。また、電子移動度が15000cm/ボルト・秒であり、シリコーンの移動度の1400cm/ボルト・秒より一桁高い値を持つ。さらに、融点が3000℃を超える単結晶材料で、耐熱性が極めて高い材料である。
Graphene is an extremely thin substance with a thickness corresponding to the size of a carbon atom, and is a completely new carbon material that has almost no mass. For this reason, it is attracting attention as a material that can be applied to a wide range of applications because it has physical properties that are far from those of conventional materials.
For example, the thinnest material with a thickness of 0.332 nm. It also has the widest surface area per unit mass of 3000 m 2 /g. Furthermore, it has a large Young's modulus of 1020 GPa, and is the most stretchable and bendable material. In addition, it is the toughest substance with a high shear modulus of 440 GPa. Furthermore, the thermal conductivity is 19.5 W/Cm, which is 4.5 times higher than that of silver, which has the highest thermal conductivity among metals. Also, the current density exceeds 1000 times that of copper. Furthermore, it has an electrical conductivity that is only 23 times the resistivity of copper. In addition, the electron mobility is 15000 cm 2 /volt·sec, which is one order of magnitude higher than the mobility of silicone of 1400 cm 2 /volt·sec. Furthermore, it is a single crystal material with a melting point exceeding 3000° C., and is a material with extremely high heat resistance.

いっぽう、グラフェンは様々な方法で製造される。例えば、前記したマンチェンスター大学の教授は、人の手でグラファイトからグラフェンを物理的に引きはがした。この方法は、大量のグラフェンを短時間に引き剥がすことは困難で、また、剥がされたものが黒鉛結晶の単一層、つまり、グラフェンになるとは限らない。
また、特許文献1に、炭化ケイ素の単結晶を熱分解することでグラフェンを製造する方法が記載されている。つまり、炭化ケイ素を不活性雰囲気で加熱し、表面を熱分解させる。この際、昇華温度が相対的に低いケイ素が優先的に昇華し、残存した炭素によってグラフェンが生成される。しかし、炭化ケイ素の単結晶が非常に高価な材料である。さらに、1600℃を超える高温で、かつ、真空度が高い雰囲気でケイ素を昇華させるが、ケイ素が僅かでも残存した場合は、熱分解後の残渣物としてグラフェンが生成されない。このため、炭化ケイの単結晶の生成と、単結晶の熱分解処理に係わる費用は非常に高価になる。また、大量のグラフェンを製造するには、さらに高価な費用が掛かる。
さらに、特許文献2に、シート状の単結晶のグラファイト化金属触媒に、炭素系物質を接触させ、還元性雰囲気で熱処理することで、グラフェンを製造する方法が記載されている。しかしながら、この製造方法も、安価な製造方法とは言えず、かつ、量産性に優れた製造方法ではない。第一に、単結晶のグラファイト化金属触媒を製造する製造コストは、炭化ケイ素の単結晶よりさらに高い。第二に、単結晶のグラファイト化金属触媒を炭素系物質に接触させる方法は量産性に劣る。第三に、水素ガスを含む窒素ガスがリッチな雰囲気で、1000℃を超える高温度で、グラファイト化金属触媒を還元処理する方法は、熱処理費用が高価になる。従って、大量のグラフェンを製造するには、さらに高価な費用が掛かる。
Graphene, on the other hand, is produced in a variety of ways. For example, the above-mentioned professor at the University of Manchester physically peeled graphene from graphite by hand. With this method, it is difficult to peel off a large amount of graphene in a short period of time, and what is peeled off does not necessarily become a single layer of graphite crystals, that is, graphene.
Further, Patent Document 1 describes a method of producing graphene by thermally decomposing a single crystal of silicon carbide. That is, silicon carbide is heated in an inert atmosphere to pyrolyze the surface. At this time, silicon, which has a relatively low sublimation temperature, preferentially sublimes, and graphene is generated from the remaining carbon. However, single crystal silicon carbide is a very expensive material. Furthermore, silicon is sublimated at a high temperature exceeding 1600° C. in a high vacuum atmosphere, but if even a small amount of silicon remains, graphene is not generated as a residue after thermal decomposition. As a result, the costs involved in producing single crystals of silicon carbide and pyrolyzing the single crystals are very high. Also, producing large quantities of graphene is even more expensive.
Furthermore, Patent Literature 2 describes a method of producing graphene by bringing a carbon-based material into contact with a sheet-like single-crystal graphitized metal catalyst and heat-treating in a reducing atmosphere. However, this manufacturing method cannot be said to be a cheap manufacturing method, and is not a manufacturing method excellent in mass productivity. First, the manufacturing cost of producing single crystal graphitized metal catalysts is much higher than single crystal silicon carbide. Second, the method of bringing a single-crystal graphitized metal catalyst into contact with a carbonaceous material is not suitable for mass production. Third, the method of reducing the graphitized metal catalyst at a high temperature exceeding 1000° C. in an atmosphere rich in nitrogen gas containing hydrogen gas results in high heat treatment costs. Therefore, it is more expensive to produce large amounts of graphene.

現在までのグラフェンの製造方法はいずれも、第一に、安価な製造方法で大量のグラフェンを同時に製造する方法ではない。第二に、製造したグラフェンが必ずしもグラフェンでない。つまり、グラフェンは、炭素原子が六角形からなる網目構造を二次元的に形成する炭素原子の集まりからなる単結晶材料であり、不純物が全くない雰囲気で、炭素原子の結晶成長ができなければ、グラフェンが生成されない。さらに、生成したグラフェンの厚みが極薄く、極軽量であるため、グラフェンであることを確認する方法が困難である。
このため、本発明者は、製造したグラフェンが全て完全なグラフェンで、かつ、極めて簡単な方法で大量のグラフェンを瞬時に製造する方法を見出した(特許文献3)。すなわち、黒鉛の単結晶のみからなり、黒鉛の結晶化が100%進み、さらに、最も安価な炭素材料である、天然の黒鉛結晶の塊を破砕し、該破砕した黒鉛結晶から鱗片状黒鉛粒子ないしは塊状黒鉛粒子の集まりを選別した黒鉛粒子の集まりを、2枚の平行平板電極の間隙に敷き詰め、該2枚の平行平板電極に電界を印加し、該電界の印加によって黒鉛粒子を形成する全ての黒鉛結晶の層間結合を同時に破壊し、黒鉛結晶の基底面からなるグラフェンを大量に製造する方法である。この製造方法に依れば、鱗片状黒鉛粒子ないしは塊状黒鉛粒子の僅か1gから、1.62×1013個に及ぶグラフェンの集まりが瞬時に得られる。
None of the methods for producing graphene to date is, first of all, a way to produce large amounts of graphene simultaneously in a cheap production process. Second, the graphene produced is not necessarily graphene. In other words, graphene is a single-crystal material consisting of a collection of carbon atoms that form a two-dimensional network structure of hexagonal carbon atoms. No graphene is produced. Furthermore, since the produced graphene is extremely thin and extremely light, it is difficult to identify it as graphene.
For this reason, the present inventors have found a method for producing a large amount of graphene in a very simple manner, in which all of the produced graphene is complete graphene (Patent Document 3). That is, it consists of only single crystals of graphite, the crystallization of graphite is advanced by 100%, and furthermore, lumps of natural graphite crystals, which are the cheapest carbon materials, are crushed, and from the crushed graphite crystals, flake graphite particles or A group of graphite particles selected from a group of massive graphite particles is spread in the gap between two parallel plate electrodes, an electric field is applied to the two parallel plate electrodes, and graphite particles are formed by the application of the electric field. In this method, the interlayer bonds of the graphite crystals are destroyed at the same time, and a large amount of graphene composed of the basal planes of the graphite crystals is produced. According to this production method, from only 1 g of scale-like graphite particles or massive graphite particles, graphene aggregates of up to 1.62×10 13 pieces can be instantaneously obtained.

特開2015-110485号公報JP 2015-110485 A 特開2009-143799号公報JP 2009-143799 A 特許第6166860号Patent No. 6166860

3段落で説明したように、グラフェンが従来の素材とは全くかけ離れた驚異的な物性を持つため、グラフェンを用いた様々な部品やデバイの研究開発が行われている。従って、安価な製造方法で製造したグラフェンの集まりから、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを製造する方法が見いだせれば、グラフェンシートを用いた安価な部品やデバイスの実用化が進む。さらに、グラフェンシートの表面を金属ないしは絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで覆うことができれば、表面が導電性ないしは絶縁性のグラフェンシートを、基材や部品に圧着することができ、基材や部品にグラフェンシートの性質が付与できる。
いっぽう、特許文献3による製造方法で大量のグラフェンを瞬時に製造できるが、このグラフェンの集まりから、グラフェンシートを製造する方法は見出されていない。また、グラフェンは、炭素原子が六角形からなる網目構造を二次元的に形成する、単一の結晶子からなる極めて厚みが薄い物質であり、極めて軽量で、殆ど質量を持たない。このため、特許文献3における電界の印加によって、黒鉛粒子における黒鉛結晶の層間結合を同時に破壊して製造したグラフェンは、製造時と製造後において、極めて容易に飛散する。さらに、グラフェンは厚みが極めて薄いため、厚みに対する結晶面の大きさの比率であるアスペクト比が極めて大きい扁平面を持つ。また、黒鉛粒子が一定の形状を持ち、黒鉛粒子の形状は同一でないため、黒鉛粒子における黒鉛結晶の層間結合を破壊して製造したグラフェンのアスペクト比は、個々のグラフェンで異なる。従って、特許文献3における製造方法では、グラフェンの製造時に容易にグラフェンンの扁平面同士が重なり合う。さらに、重なり合ったグラフェンの枚数は一定でない。また、扁平面同士で重なり合ったか否かを識別することは極めて困難で、電子顕微鏡の観察で識別するしかない。さらに、扁平面同士が重なり合ったグラフェンは、扁平面同士の接合力が微弱であるため、こうしたグラフェンの集まりを用いてグラフェンシートを製造すると、扁平面同士が重なり合った部位で、グラフェンシートが分離する。
従って、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合したグラフェンシートを製造するに当たり、解決すべき課題として次の5つの課題がある。
第一に、粘度が低く、沸点が低い液体が充填された容器内で、グラフェンの集まりを製造する。これによって、グラフェンの製造時と製造後において、液体中に析出したグラフェンは飛散しない。しかし、グラフェンは製造時に扁平面同士で重なり合う。
第二に、グラフェンの集まりを、前記した容器内で、1枚1枚のグラフェンに分離させる。これによって、全てのグラフェンが前記液体と接触し、その後の処理では、グラフェンの扁平面同士が直接重なり合わない。
第三に、前記容器の底面に、グラフェンの扁平面同士を、前記液体を介して重なり合わせる。さらに、前記容器を前記液体の沸点に昇温し、該液体を気化させ、扁平面同士が重なり合ったグラフェンの集まりを、前記容器の底面に形成する。これによって、扁平面同士が重なり合って接合したグラフェンシートを製造することが可能になる。
第四に、グラフェンの集まりの上方の平面を均等に圧縮し、該グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によって前記グラフェンの扁平面同士が接合され、該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートが、前記容器の底面に該底面の形状として形成される。
第五に、上記した4つの工程における処理が何れも極めて簡単な処理で、また、用いる材料が汎用的な安価な材料である。これによって、安価な黒鉛粒子の集まりを用いて、安価な製造方法でグラフェンの集まりを製造し、安価な方法でグラフェンシートを製造する。この結果、安価なグラフェンシートが製造できる。
グラフェンシートを製造する上で、解決する課題は上記の5つの課題である。
さらに、前記したグラフェンシートの表面を、金属ないしは絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで覆うに当たり、解決すべき課題として次の3つの課題がある。
第一に、前記した容器の底面に、該底面の形状として形成されたグラフェンシートの表面を、金属ないしは絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う。このため、金属ないしは絶縁性の金属酸化物が液相化される必要がある。
第二に、表面が金属ないしは絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆われたグラフェンシートを、容器から取り出すことができる。
第三に、グラフェンシートの表面を金属ないしは絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う処理が、極めて簡単な処理で、用いる材料が汎用的な安価な材料である。
これによって、安価な方法で、グラフェンシートの表面を金属ないしは絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆い、安価な費用で、グラフェンシートの表面を金属ないしは絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆うことができる。
グラフェンシートの表面を金属ないしは絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う上で、解決する課題は上記の3つの課題である。
本発明が解決しようとする課題は、上記8つの課題である。
As explained in the third paragraph, since graphene has amazing physical properties that are completely different from conventional materials, research and development of various parts and Debye using graphene are being conducted. Therefore, if a method for producing a graphene sheet consisting of a collection of graphenes in which the graphene flat surfaces are overlapped and joined from a collection of graphenes manufactured by an inexpensive manufacturing method can be found, an inexpensive part using the graphene sheet or Practical use of devices progresses. Furthermore, if the surface of the graphene sheet can be covered with a collection of metal or insulating metal oxide fine particles, the graphene sheet with a conductive or insulating surface can be crimped to a base material or a component, and the base material Graphene sheet properties can be imparted to parts and parts.
On the other hand, although a large amount of graphene can be produced instantaneously by the production method according to Patent Document 3, no method has been found for producing a graphene sheet from this collection of graphene. Graphene is an extremely thin substance consisting of a single crystallite in which carbon atoms form a two-dimensional network structure consisting of hexagons, and is extremely lightweight and has almost no mass. For this reason, graphene produced by simultaneously breaking interlayer bonds of graphite crystals in graphite particles by applying an electric field in Patent Document 3 scatters very easily during and after production. Furthermore, since graphene is extremely thin, it has flat planes with an extremely large aspect ratio, which is the ratio of the crystal plane size to the thickness. In addition, since the graphite particles have a certain shape and the shapes of the graphite particles are not the same, the aspect ratio of the graphene produced by breaking the interlayer bonding of the graphite crystals in the graphite particles differs for each graphene. Therefore, in the manufacturing method in Patent Document 3, the flat surfaces of graphene easily overlap each other during the manufacture of graphene. Furthermore, the number of overlapping graphenes is not constant. In addition, it is extremely difficult to identify whether or not the flat surfaces overlap each other, and the only way to do so is by observation with an electron microscope. Furthermore, since the bonding strength between the flat surfaces of graphene with overlapping flat surfaces is weak, when a graphene sheet is produced using a collection of such graphene, the graphene sheet is separated at the portion where the flat surfaces overlap. .
Therefore, there are the following five problems to be solved in manufacturing a graphene sheet in which graphene flat surfaces are overlapped and joined.
First, a mass of graphene is produced in a container filled with a low-viscosity, low-boiling liquid. As a result, the graphene precipitated in the liquid does not scatter during and after the graphene production. However, graphene overlaps flat planes during fabrication.
Second, the graphene cluster is separated into individual graphene sheets in the container described above. This ensures that all the graphene is in contact with the liquid and subsequent processing does not directly overlap the flattened planes of the graphene.
Third, the graphene flat surfaces are overlapped on the bottom surface of the container with the liquid interposed therebetween. Further, the temperature of the container is raised to the boiling point of the liquid to vaporize the liquid to form a group of graphenes in which the flat surfaces overlap with each other on the bottom surface of the container. This makes it possible to manufacture a graphene sheet in which the flat surfaces are overlapped and bonded.
Fourth, the upper plane of the graphene aggregate is evenly compressed to generate frictional heat in the overlapping portions of the flat surfaces of the graphene, and the flat surfaces of the graphene are joined by the frictional heat, and the graphene A graphene sheet consisting of a collection of is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface.
Fifth, the treatments in the four steps described above are all extremely simple treatments, and the materials used are general-purpose, inexpensive materials. As a result, a group of inexpensive graphite particles is used to manufacture a group of graphene by an inexpensive manufacturing method, and a graphene sheet is manufactured by an inexpensive method. As a result, inexpensive graphene sheets can be manufactured.
The problems to be solved in manufacturing the graphene sheet are the above five problems.
Furthermore, there are the following three problems to be solved in covering the surface of the graphene sheet described above with a collection of metal or insulating metal oxide fine particles.
First, the surface of the graphene sheet formed in the shape of the bottom surface of the container is covered with a collection of fine particles made of metal or insulating metal oxide. Therefore, it is necessary to liquefy the metal or insulating metal oxide.
Second, a graphene sheet whose surface is covered with a collection of fine particles made of metal or insulating metal oxide can be removed from the container.
Thirdly, the process of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles made of metal or insulating metal oxide is an extremely simple process, and the material used is a general-purpose and inexpensive material.
As a result, the surface of the graphene sheet can be covered with a collection of fine particles made of a metal or an insulating metal oxide by an inexpensive method, and the surface of the graphene sheet can be coated with fine particles made of a metal or an insulating metal oxide at a low cost. can be covered with a collection of
The above three problems are to be solved in order to cover the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles made of metal or insulating metal oxide.
The problems to be solved by the present invention are the above eight problems.

グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを製造する方法は、
2枚の平行平板電極のうちの一方の平行平板電極の表面に、鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりを平坦に敷き詰め、該平行平板電極を容器に充填されたメタノール中に浸漬させ、さらに、他方の平行平板電極を前記一方の平行平板電極の上に重ね合わせ、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりを介して、前記2枚の平行平板電極を離間させ、該離間させた2枚の平行平板電極を前記メタノール中に浸漬させる、
この後、前記2枚の平行平板電極の間隙に直流の電位差を印加する、これによって、該電位差の大きさを前記2枚の平行平板電極の間隙の大きさで割った値に相当する電界が、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりに印加され、該電界の印加によって、前記黒鉛粒子の全てに対し、黒鉛結晶からなる基底面の層間結合を破壊させるのに十分なクーロン力を、前記黒鉛粒子を形成する基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子に同時に与えられ、これによって、前記鱗片状黒鉛粒子ないしは前記塊状黒鉛粒子を形成する基底面の層間結合の全てが同時に破壊され、前記2枚の平行平板電極の間隙に、前記基底面に相当するグラフェンの集まりが製造される、
この後、前記2枚の平行平板電極の間隙を拡大し、該2枚の平行平板電極を前記メタノール中で傾斜させ、さらに、前記容器に左右、前後、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンの集まりを、前記2枚の平行平板電極の間隙から前記メタノール中に移動させる、この後、前記容器から前記2枚の平行平板電極を取り出す、
さらに、前記容器内のメタノール中でホモジナイザー装置を稼働させ、前記メタノールを介して前記グラフェンの集まりに衝撃を繰り返し加え、該グラフェンの集まりを、前記メタノール中で1枚1枚のグラフェンに分離させる、この後、前記容器から前記ホモジナイザー装置を取り出す、
さらに、前記容器に前後、左右、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンの扁平面同士がメタノールを介して重なり合った該グラフェンの集まりを、前記容器の底面に該底面の形状として形成する、
この後、前記容器を前記メタノールの沸点に昇温して該メタノールを気化させ、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った該グラフェンの集まりを、前記容器の底面に該底面の形状として形成する、
この後、前記グラフェンの集まりの上方の平面を均等に圧縮し、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によって前記グラフェンの扁平面同士が接合し、該グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートが、前記容器の底面に該底面の形状として形成される、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを製造する方法。
A method for producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which the flat planes of graphene overlap and are joined,
A collection of scale-like graphite particles or a collection of massive graphite particles is evenly spread on the surface of one of the two parallel-plate electrodes, and the parallel-plate electrode is immersed in methanol filled in a container. Further, the other parallel plate electrode is superimposed on the one parallel plate electrode, and the two parallel plate electrodes are separated via the collection of the scale-like graphite particles or the collection of the massive graphite particles. , the two spaced apart parallel plate electrodes are immersed in the methanol;
After that, a DC potential difference is applied across the gap between the two parallel plate electrodes, whereby an electric field corresponding to the value obtained by dividing the potential difference by the gap between the two parallel plate electrodes is generated. , a coulomb sufficient to break the interlayer bonding of the basal planes of graphite crystals for all of the graphite particles by the application of the electric field applied to the cluster of flake graphite particles or the cluster of massive graphite particles. A force is simultaneously applied to all the π electrons responsible for the interlaminar bonds of the basal planes forming the graphite particles, thereby causing all the interlaminar bonds of the basal planes forming the flake graphite particles or the massive graphite particles. are destroyed at the same time, and a group of graphene corresponding to the basal plane is produced in the gap between the two parallel plate electrodes.
After that, the gap between the two parallel plate electrodes is widened, the two parallel plate electrodes are tilted in the methanol, and further vibration acceleration is repeatedly applied to the container in three directions, left and right, front and back, and up and down. , transferring the graphene mass from the gap between the two parallel plate electrodes into the methanol, after which the two parallel plate electrodes are removed from the container;
Furthermore, the homogenizer device is operated in methanol in the container, and the collection of graphene is repeatedly impacted through the methanol, and the collection of graphene is separated into individual graphenes in the methanol. After that, remove the homogenizer device from the container,
Further, vibrational acceleration in three directions of front and back, left and right, and up and down is repeatedly applied to the container, and a collection of the graphene in which the flat surfaces of the graphene are overlapped with methanol is formed on the bottom surface of the container as the shape of the bottom surface. do,
After that, the container is heated to the boiling point of the methanol to vaporize the methanol, and a collection of the graphene in which the flat surfaces of the graphene overlap each other is formed on the bottom surface of the container as the shape of the bottom surface.
After that, the upper plane of the graphene aggregate is evenly compressed to generate frictional heat at the portion where the flat surfaces of the graphene overlap each other, and the flat surfaces of the graphene are bonded to each other by the frictional heat, and the graphene A graphene sheet consisting of a collection of graphenes in which the flat surfaces of graphene are overlapped and bonded is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface, and a graphene consisting of a collection of graphenes in which the flat surfaces of graphene are overlapped and bonded A method of manufacturing a sheet.

本発明における、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを製造する方法は、次の4つの工程からなる。
第一に、メタノール中で、黒鉛粒子の集まりからグラフェンの集まりを製造する。すなわち、2枚の平行平板電極の間隙に敷き詰められた鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりを、絶縁体であるメタノール中に浸漬させ、2枚の平行平板電極間に直流の電位差を印加させる。これによって、電位差を2枚の平行平板電極の間隙の大きさで割った値に相当する電界が、鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりが存在する電極間隙に発生する。この電界は、前記した黒鉛粒子の全てに対し、黒鉛結晶からなる基底面の層間結合を破壊させるのに十分なクーロン力を、基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子に同時に与える。これによって、π電子はπ軌道上の拘束から解放され、全てのπ電子がπ軌道から離れて自由電子となる。つまり、π電子に作用するクーロン力が、π軌道の相互作用より大きな力としてπ電子に与えられると、π電子はπ軌道の拘束から解放されて自由電子になる。この結果、基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子が、π軌道上に存在しなくなり、黒鉛粒子の全てについて、黒鉛粒子を形成する黒鉛結晶からなる基底面の層間結合の全てが同時に破壊される。この結果、2枚の平行平板電極の間隙に、基底面の集まり、すなわちグラフェンの集まりが瞬時に製造される。製造されたグラフェンは、不純物がなく、黒鉛結晶のみからなる真性な物質である。なお、2枚の平行平板電極がメタノール中に浸漬しているため、2枚の平行平板電極の間隙に析出したグラフェンの集まりは飛散しない。これによって、7段落に記載したグラフェンシートを製造する上での5つの課題のうち、第1の課題が解決された。
なお、絶縁体であるメタノール中に浸漬した2枚の平行平板電極間に、電位差を印加させると、2枚の平行平板電極の間隙に電界が発生する。すなわち、メタノールは比抵抗が3メガΩ・cm以上で、誘電率が33の絶縁体である。また、エタノールも誘電率が24からなる絶縁体である。なお、エタノールの電気導電率は7.5×10-6S/mで、鱗片状黒鉛粒子の電気伝導度が43.9S/mである。従って、エタノールは、導電体である鱗片状黒鉛粒子に比べ、電気導電度が1.7×10倍低い絶縁体である。
第二に、グラフェンの集まりを、メタノール中で1枚1枚のグラフェンンに分離する。つまり、2枚の平行平板電極の狭い間隙に析出したグラフェンは、析出した際に扁平面同士が重なり合うため、メタノール中で、1個1個のグラフェンに分離する。このため、最初に、2枚の平行平板電極の間隙を、メタノール中で拡大させ、さらに、メタノール中で傾斜させ、この後、メタノールが充填された容器に3方向の振動加速度を加える。これによって、グラフェンの集まりが、2枚の平行平板電極の間隙からメタノール中に移動する。この後、2枚の平行平板電極を容器から取り出す。次に、ホモジナイザー装置をメタノール中で稼働させ、メタノールを介してグラフェンの集まりに衝撃を繰り返し加える。いっぽう、グラフェンの扁平面同士の接合は、単純に扁平面が重なり合っているだけで、扁平面同士の接合力は極めて小さい。さらに、メタノールが低粘度で低分子量であるため、メタノールに加えられた衝撃は、メタノールの分子振動に僅かに消費されるだけで、衝撃エネルギーの多くが吸収されずに、グラフェンの集まりに加わる。この衝撃が、扁平面同士が重なり合った部位に加わると、重なり合った扁平面が容易に分離し、分離したグラフェンの間隙にメタノールが入り込む。従って、グラフェンの集まりに衝撃を繰り返し加えると、メタノール中で1枚1枚のグラフェンに分離され、分離されたグラフェンの扁平面はメタノールと接触する。なお、超音波方式のホモジナイザー装置を用いると、グラフェンの扁平面よりさらに1桁以上小さい極微細で莫大な数からなる気泡の発生と該気泡の消滅とが、超音波の振動周波数の振動周期に応じて、メタノール中で連続的に繰り返され(この現象をキャビテーションという)、莫大な数からなる気泡がはじける際の衝撃波が、メタノールを介してグラフェンの集まりの全体に連続的に繰り返し加わる。扁平面同士が重なり合った部位に衝撃波が加わると、重なり合った扁平面が分離し、分離したグラフェンの間隙にメタノールが入り込み、短時間で1枚1枚のグラフェンに分離される。なお、黒鉛粒子の基底面の層間結合を破壊して製造したグラフェンは、不純物がなく、黒鉛結晶のみからなる真性な物質である。この後、1枚1枚のグラフェンに分離したグラフェンも、メタノール中での処理を継続したため、不純物がなく、黒鉛結晶のみからなる真性な物質である。
これによって、7段落に記載したグラフェンシートを製造する上での5つの課題のうち、第2の課題が解決された。なお、ホモジナイザー装置の稼働によって、1枚1枚のグラフェンに分離できたか否かは、メタノール中から複数の試料を取り出し、電子顕微鏡で複数の試料を観察し、1枚1枚のグラフェンに分離できたか否かを判断する。この結果から、ホモジナイザー装置の稼働条件と稼働時間とを予め求める。
第三に、容器に前後、左右、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、グラフェンの扁平面同士がメタノールを介して重なり合った該グラフェンの集まりを、容器の底面に該底面の形状として形成する。つまり、グラフェンのアスペクト比が極めて大きく、また、1枚1枚に分離されたグラフェンの扁平面がメタノールと接しているため、容器に3方向の振動加速度を加えると、扁平面を上にしてグラフェンがメタノール中を移動し、容器の底面全体にグラフェンが拡散するとともに、扁平面同士がメタノールを介して重なり合う。容器への加振を停止すると、扁平面同士がメタノールを介して重なり合ったグラフェンの集まりが、容器の底面に該底面の形状として形成される。この後、容器をメタノールの沸点に昇温し、メタノールを気化させると、扁平面同士が重なり合ったグラフェンの集まりが、容器の底面に該底面の形状として形成される。これによって、7段落に記載したグラフェンシートを製造する上での5つの課題のうち、第3の課題が解決された。なお、気化したメタノールは回収機で回収し、再利用する。
第四に、容器の底面に形成されたグラフェンの集まりの上方の平面を均等に圧縮し、グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によってグラフェンの扁平面同士を接合し、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを、容器の底面に該底面の形状として形成する。つまり、グラフェンは、破断強度が42N/mであり、鋼の100倍以上の強度を持つ。このため、容器の底面に形成されたグラフェンの集まりの上方の平面に大きな荷重を印加しても、グラフェンの扁平面は変形も破壊もしない。従って、容器の底面に形成されたグラフェンの集まりの上方の平面を均等に圧縮すると、加えられた圧縮応力が低減することなく、グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に圧縮応力が加わり、これによって、摩擦熱が発生し、該摩擦熱によってグラフェンの扁平面同士が接合し、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートが、容器の底面に該底面の形状として形成される。なお、グラフェンは、前記したように、不純物がなく、黒鉛結晶のみからなる真性な物質である。このグラフェンの扁平面を摩擦熱で接合したため、グラフェンの扁平面は強固に接合される。これによって、7段落に記載したグラフェンシートを製造する上での5つの課題のうち、第4の課題が解決された。
グラフェンシートは、グラフェンの扁平面同士が摩擦熱で接合されたため、グラフェンは一定の結合力で接合される。このため、グラフェンシートが容器の底面に形成されている該容器に、左右、前後、上下の3方向の振動加速度を短時間加えると、該容器からグラフェンシートが取り出せる。また、取り出したグラフェンシートは、ハンドリングが可能になる。なお、容器に加える振動加速度は、グラフェンシートが極めて軽量であるため、0.2G程度の振動加速度である。
ところで、グラフェンシートを製造する際に用いるメタノールは、汎用的な安価な工業用薬品である。また、黒鉛粒子も安価な工業用素材である。また、前記した4つの工程は極めて簡単な処理からなる。従って、本方法に依れば、安価な黒鉛粒子とメタノールとを用い、極めて簡単な4つの工程を連続して実施すると、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合したグラフェンシートが、容器の底面に該低迷の形状として形成される。これによって、7段落に記載したグラフェンシートを製造する上での5つの課題のうち第5の課題が解決され、すべての課題が解決された。
以上に説明した製造方法で製造したグラフェンシートは、次の作用効果をもたらす。
第一に、グラフェンは、厚みが炭素原子の大きさに相当する0.332nmで、極めて軽量で、ほとんど質量を持たない。また、厚みが極めて薄いため、グラフェンの存在は、目視では確認できない。このため、1枚1枚のグラフェンを取り扱うことは困難である。これに対し、扁平面を介してグラフェン同士を接合したグラフェンシートは、一定の面積と一定の厚みを持つため、1枚1枚のグラフェンシートを取り扱うことができる。このグラフェンシートは、グラフェンのみから構成されるため、グラフェンの性質を持つ。さらに、グラフェンシートは、安価な材料を用い、安価な方法で製造できる安価な工業用素材である。このため、グラフェンシートを用いた様々な工業製品への応用が開拓される。
第二に、容器の底面に該底面の形状からなるグラフェンシートが製造される。従って、厚みがサブミクロンのグラフェンシートが製造でき、また、容器の底面の形状に応じて、グラフェンシートの形状と面積とが自在に変えられる。このため、熱伝導性と電気導電性との双方に優れたグラフェンシートは、面積が小さい電極や接点、細長い配線パターン、面積が広い熱伝導シートに至るまで、任意の大きさと形状と厚みを持つ、グラフェンの性質からなるグラフェンシートとして、自在に製造することができる。
第三に、グラフェンシートは熱伝導性と電気導電性との双方に優れる。すなわち、グラフェンは、前記したように、銀の熱伝導率の4.5倍に相当する熱伝導性と、銅の比抵抗の23倍に過ぎない電気導電性とを兼備する。従って、グラフェンの扁平面同士が接合されたグラフェンシートは、銀の熱伝導率の4.5倍に相当する熱伝導性と、銅の比抵抗の23倍に過ぎない電気導電性とを兼備する。この結果、グラフェンシートは、銀より優れた熱伝導性をもち、金属に近い導電性を持つ。
第四に、グラフェンシートは、不純物がなく、黒鉛結晶のみからなる真性な物質であるグラフェン同士を、扁平面を介して摩擦熱で接合したため、グラフェン同士が強固に接合される。また、グラフェン同士が接合される間隙は、グラフェンの厚みに相当する0.332nmよりさらに狭い。このため、グラフェン同士の間隙に物質が侵入できない。さらに、グラフェンシートは、融点が3000℃を超えるグラフェンのみで構成され、グラフェンシートはグラフェンの耐熱性を持つ。従って、グラフェンシートは、どのような環境で使用されても経時変化しない。このため、グラフェンの性質からなるグラフェンシートは、様々な分野の工業用素材として用いられる。
ここで、第一の処理において、2枚の平行平板電極の間隙に印加した電界によって、2枚の平行平板電極の間隙に敷き詰められた黒鉛粒子を形成する黒鉛結晶からなる基底面の層間結合が、同時に破壊される現象を説明する。
黒鉛粒子における黒鉛結晶を形成する炭素原子は4つの価電子を持つ。このうちの3つの価電子は、基底面、すなわち、グラフェンを形成するσ電子である。このσ電子は、基底面上で隣り合う3つの炭素原子が持つσ電子と互いに120度の角度をなして共有結合し、六角形の強固な網目構造を2次元的に形成する。残り一つの価電子はπ電子であり、基底面に垂直な方向に伸びるπ軌道上に存在する。このπ電子は、基底面に垂直な上下方向で隣り合う炭素原子が持つπ電子と弱い結合力で結合し、この弱い結合力に基づいて基底面が層状に積層される。つまり基底面、すなわちグラフェンは、弱い結合力であるπ軌道の相互作用によって互いに層状に結合されている。このため、黒鉛粒子は、黒鉛結晶からなる基底面で剥がれ易い性質、すなわち、機械的な異方性を持つ。この機械的な異方性は、黒鉛粒子の潤滑性として良く知られている。
こうした黒鉛粒子に電界を印加させると、全てのπ電子に電界によるクーロン力が作用する。π電子に作用するクーロン力が、π電子に作用しているπ軌道の相互作用より大きな力としてπ電子に作用すると、π電子はπ軌道上の拘束から解放される。この結果、全てのπ電子がπ軌道から離れて自由電子となる。これによって、基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子がπ軌道上にいなくなるため、基底面の層間結合の全てが同時に破壊される。すなわち、π電子がクーロン力Fによって基底面の層間距離bの距離を動く際に、π電子は仕事W(W=b・F)を行う。この仕事Wが、π電子に作用する1原子当たりのπ軌道の相互作用の大きさである35ミリエレクトロンボルト (エレクトロンボルトは電子が持つエネルギーの大きさを表す単位で、1エレクトロンボルトは1.62×10-19ジュールに相当する)を超えると、π電子はπ軌道の相互作用の拘束から解放されて自由電子になる。例えば、2枚の平行平板電極の間隙を100μmで離間させ、この電極の間隙に10.6キロボルト以上の直流の電位差を印加させると、基底面の層間結合が瞬時に破壊される。このように、安価な黒鉛粒子の集まりに電界を印加するという極めて簡単な手段によって、大量のグラフェンが安価に製造できる。また、基底面の層間結合の全てが同時に破壊するため、得られる微細な物質は、確実に黒鉛結晶からなる基底面であるグラフェンである。
なお、ここで言う黒鉛粒子の集まりとは、1gから100g程度の比較的少量の黒鉛粒子の集まりを言う。つまり、鱗片状黒鉛粒子ないしは塊状黒鉛粒子は、嵩密度が0.2-0.5g/cmで、粒子の大きさが1-300ミクロンの分布を持つ微細な粒子である。従って、黒鉛粒子の集まりを2枚の平行平板電極の間隙に敷き詰めることは容易で、2枚の平行平板電極に電位差を印加することも容易である。2枚の平行平板電極の間隙に電位差を印加すると、黒鉛粒子が引きつめられた全ての領域に電界が発生する。この電界が、π軌道の相互作用より大きなクーロン力としてπ電子に作用し、π電子はπ軌道上の拘束から解放され、自由電子になる。この結果、黒鉛粒子における基底面の層間結合の全てが同時に破壊され、2枚の平行平板電極の間隙に、グラフェンの集まりが製造される。
ここで、懸濁体中に分散されるグラフェンの数を算術で求める。ここでは、全ての黒鉛粒子が、直径が25ミクロンの球から構成されると仮定し、黒鉛の真密度が2.25×10kg/mであるから、黒鉛粒子の1個の重さは僅かに1.84×10-8gになる。また、黒鉛粒子の厚みの平均値が10ミクロンと仮定すると、層間距離が3.354オングストロームであるので、10ミクロンの厚みを持つ鱗片状黒鉛粒子には297,265個のグラフェンが積層されている。従って、基底面の層間結合を全て破壊することで、僅か1個の球状の黒鉛粒子から297,265個のグラフェンの集まりが得られる。このため、球状の黒鉛粒子の僅か1gの集まりについて、基底面の層間結合の全てを破壊した際に、1.62×1013個からなるグラフェンの集まりが得られる。従って、本製造方法によって、僅かな量の黒鉛粒子の集まりから、莫大な数からなるグラフェンの集まりが得られる。
According to the present invention, the method for producing a graphene sheet composed of a group of graphenes in which flat planes of graphene are overlapped and joined includes the following four steps.
First, in methanol, a graphene mass is produced from a mass of graphite particles. That is, a collection of scale-like graphite particles or a collection of massive graphite particles spread in the gap between two parallel plate electrodes is immersed in methanol, which is an insulator, and a direct current potential difference is generated between the two parallel plate electrodes. is applied. As a result, an electric field corresponding to a value obtained by dividing the potential difference by the size of the gap between the two parallel plate electrodes is generated in the electrode gap where the group of flake graphite particles or the group of massive graphite particles exists. This electric field simultaneously imparts a Coulomb force sufficient to break the interlayer bonding of the basal planes of graphite crystals to all the π electrons responsible for the interlayer bonding of the basal planes of all the graphite particles. As a result, the π electrons are released from the constraint on the π orbital, and all the π electrons leave the π orbital and become free electrons. In other words, when the Coulomb force acting on the π-electrons is given to the π-electrons as a force greater than the interaction of the π-orbitals, the π-electrons are released from the π-orbital constraints and become free electrons. As a result, all the π electrons responsible for the interlayer bonds of the basal planes are absent from the π orbitals, and for all the graphite particles, all the interlayer bonds of the basal planes composed of the graphite crystals forming the graphite particles are simultaneously be destroyed. As a result, a collection of basal planes, that is, a collection of graphene is instantly produced in the gap between the two parallel plate electrodes. The manufactured graphene is an intrinsic substance without impurities, consisting only of graphite crystals. Since the two parallel plate electrodes are immersed in methanol, the aggregate of graphene deposited in the gap between the two parallel plate electrodes does not scatter. This solved the first of the five problems in producing graphene sheets described in paragraph 7.
When a potential difference is applied between two parallel plate electrodes immersed in methanol, which is an insulator, an electric field is generated in the gap between the two parallel plate electrodes. That is, methanol is an insulator with a specific resistance of 3 megaΩ·cm or more and a dielectric constant of 33. Ethanol is also an insulator with a dielectric constant of 24. The electrical conductivity of ethanol is 7.5×10 −6 S/m, and the electrical conductivity of flake graphite particles is 43.9 S/m. Therefore, ethanol is an insulator whose electric conductivity is 1.7×10 7 times lower than that of flake graphite particles, which are conductors.
Second, the graphene mass is separated into individual graphenes in methanol. That is, the graphene deposited in the narrow gap between the two parallel plate electrodes is separated into individual graphenes in methanol because the flat surfaces overlap each other when deposited. For this purpose, first, the gap between the two parallel plate electrodes is expanded in methanol, then tilted in methanol, and then vibration acceleration in three directions is applied to the container filled with methanol. This causes the graphene clusters to migrate from the gap between the two parallel plate electrodes into the methanol. After that, the two parallel plate electrodes are taken out from the container. The homogenizer apparatus is then run in methanol to repeatedly bombard the graphene mass through the methanol. On the other hand, when the flat surfaces of graphene are bonded to each other, the flat surfaces simply overlap each other, and the bonding force between the flat surfaces is extremely small. Furthermore, due to the low viscosity and low molecular weight of methanol, the impact applied to methanol is only slightly consumed by the molecular vibration of methanol, and most of the impact energy is not absorbed and is added to the graphene aggregates. When this impact is applied to the portion where the flat surfaces overlap each other, the overlapping flat surfaces are easily separated, and methanol enters the gaps between the separated graphenes. Therefore, when a group of graphene is repeatedly bombarded, it is separated into individual graphene sheets in methanol, and the flattened planes of the separated graphene come into contact with methanol. In addition, when an ultrasonic homogenizer is used, the generation and disappearance of a huge number of extremely fine bubbles smaller than the flat plane of graphene by one order or more are synchronous with the vibration period of the vibration frequency of the ultrasonic waves. Accordingly, the shock wave generated by the bursting of a huge number of bubbles, which is continuously repeated in methanol (this phenomenon is called cavitation), is repeatedly applied to the entire graphene mass through the methanol. When a shock wave is applied to a portion where the flat surfaces overlap each other, the overlapping flat surfaces are separated, methanol enters the gaps between the separated graphenes, and the graphene is separated into individual graphenes in a short period of time. Graphene produced by breaking interlayer bonds on the basal planes of graphite particles is an intrinsic substance that is free of impurities and consists only of graphite crystals. After that, the graphene separated into individual graphenes was also free of impurities because the treatment in methanol was continued, and it is an intrinsic substance consisting of graphite crystals only.
This solved the second of the five problems in producing graphene sheets described in paragraph 7. In addition, whether or not the graphene was separated into individual sheets by the operation of the homogenizer was determined by taking out multiple samples from the methanol and observing the multiple samples with an electron microscope. determine whether or not Based on this result, the operating conditions and operating time of the homogenizer are obtained in advance.
Third, the container is repeatedly subjected to vibration acceleration in three directions: back and forth, left and right, and up and down, so that a group of graphene in which the flat surfaces of the graphene are overlapped with each other via methanol is formed on the bottom surface of the container as the shape of the bottom surface. . In other words, the aspect ratio of graphene is extremely large, and the flat surfaces of the graphene separated into individual sheets are in contact with methanol. moves in the methanol, the graphene spreads over the entire bottom surface of the container, and the flat planes overlap through the methanol. When the application of vibration to the container is stopped, a collection of graphene in which the flat surfaces are overlapped with each other via methanol is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface. Thereafter, when the temperature of the container is raised to the boiling point of methanol to evaporate the methanol, a collection of graphene in which the flat surfaces overlap each other is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface. This solved the third of the five problems in producing graphene sheets described in paragraph 7. The vaporized methanol is collected by a collector and reused.
Fourth, the plane above the group of graphene formed on the bottom surface of the container is evenly compressed to generate frictional heat at the portion where the graphene flat surfaces overlap each other, and the frictional heat causes the flat surfaces of the graphene to separate. A graphene sheet is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface by bonding the flat surfaces of the graphene to each other so that the flat surfaces of the graphene are bonded together. That is, graphene has a breaking strength of 42 N/m, which is 100 times or more that of steel. Therefore, even if a large load is applied to the plane above the group of graphene formed on the bottom surface of the container, the flat plane of the graphene is neither deformed nor destroyed. Therefore, when the upper plane of the graphene cluster formed on the bottom surface of the container is evenly compressed, the applied compressive stress is not reduced, and the compressive stress is applied to the overlapping portions of the graphene flat planes. , frictional heat is generated, the flat surfaces of graphene are bonded by the frictional heat, and a graphene sheet consisting of a collection of graphenes in which the flat surfaces of graphene are overlapped and bonded is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface. be done. As described above, graphene is an intrinsic substance that has no impurities and consists only of graphite crystals. Since the graphene flat surfaces are bonded by frictional heat, the graphene flat surfaces are firmly bonded. This solved the fourth of the five problems in producing graphene sheets described in paragraph 7.
In the graphene sheet, the flat surfaces of the graphene are joined together by frictional heat, so the graphene is joined with a certain bonding force. Therefore, when vibration acceleration in three directions, ie, left-right, back-and-forth, and up-and-down directions is applied for a short time to the container in which the graphene sheet is formed on the bottom surface of the container, the graphene sheet can be taken out from the container. In addition, the graphene sheet taken out can be handled. Note that the vibration acceleration applied to the container is approximately 0.2 G because the graphene sheet is extremely lightweight.
By the way, methanol used for producing graphene sheets is a general-purpose, inexpensive industrial chemical. Graphite particles are also an inexpensive industrial material. In addition, the above four steps consist of extremely simple processing. Therefore, according to this method, when four extremely simple steps are continuously performed using inexpensive graphite particles and methanol, a graphene sheet in which the flat surfaces of graphene are overlapped and bonded is formed on the bottom surface of the container. formed as the shape of the slump. This solved the fifth problem of the five problems in producing graphene sheets described in paragraph 7, and solved all the problems.
The graphene sheet manufactured by the manufacturing method described above has the following effects.
First, with a thickness of 0.332 nm, which corresponds to the size of a carbon atom, graphene is extremely lightweight and has almost no mass. In addition, since the thickness is extremely thin, the presence of graphene cannot be visually confirmed. Therefore, it is difficult to handle the graphene sheet by sheet. On the other hand, since a graphene sheet in which graphenes are bonded via a flat surface has a constant area and a constant thickness, the graphene sheet can be handled one by one. Since this graphene sheet is composed only of graphene, it has the properties of graphene. Furthermore, graphene sheets are inexpensive industrial materials that can be manufactured using inexpensive materials and by inexpensive methods. For this reason, applications to various industrial products using graphene sheets are being explored.
Second, a graphene sheet having the shape of the bottom surface is produced on the bottom surface of the container. Therefore, a submicron-thick graphene sheet can be produced, and the shape and area of the graphene sheet can be freely changed according to the shape of the bottom surface of the container. For this reason, graphene sheets, which are excellent in both thermal conductivity and electrical conductivity, can be used in any size, shape, and thickness, from small-area electrodes and contacts, to long and narrow wiring patterns, and large-area thermal conductive sheets. , can be freely produced as a graphene sheet consisting of the properties of graphene.
Third, graphene sheets are excellent in both thermal conductivity and electrical conductivity. That is, as described above, graphene has thermal conductivity equivalent to 4.5 times the thermal conductivity of silver and electrical conductivity equivalent to only 23 times the specific resistance of copper. Therefore, a graphene sheet in which the flat surfaces of graphene are bonded together has thermal conductivity equivalent to 4.5 times the thermal conductivity of silver and electrical conductivity equivalent to only 23 times the specific resistance of copper. . As a result, the graphene sheets have better thermal conductivity than silver and electrical conductivity close to that of metals.
Fourthly, since the graphene sheets, which are intrinsic substances consisting only of graphite crystals without impurities, are bonded to each other by frictional heat through the flat surfaces, the graphenes are strongly bonded to each other. In addition, the gap between graphenes is narrower than 0.332 nm, which corresponds to the thickness of graphene. For this reason, no substance can enter the gaps between the graphenes. Furthermore, the graphene sheet is composed only of graphene having a melting point exceeding 3000° C., and has the heat resistance of graphene. Therefore, the graphene sheet does not change over time no matter what environment it is used in. Therefore, graphene sheets having the properties of graphene are used as industrial materials in various fields.
Here, in the first treatment, an electric field is applied across the gap between the two parallel plate electrodes to form graphite grains spread in the gap between the two parallel plate electrodes. explain the phenomenon of destruction at the same time.
A carbon atom forming a graphite crystal in a graphite particle has four valence electrons. Three of these valence electrons are the σ electrons that form the basal plane, ie graphene. The σ electrons are covalently bonded to the σ electrons of three adjacent carbon atoms on the basal plane at an angle of 120 degrees to form a two-dimensional strong hexagonal network structure. The remaining one valence electron is a π electron and exists on a π orbital extending in a direction perpendicular to the basal plane. These π electrons bond with π electrons of carbon atoms adjacent in the vertical direction perpendicular to the basal plane with weak bonding force, and the basal plane is layered on the basis of this weak bonding force. That is, the basal planes, that is, graphene, are bonded to each other in layers by the interaction of π orbitals, which are weak bonding forces. For this reason, the graphite particles have the property of being easily peeled off at the base surface composed of graphite crystals, that is, they have mechanical anisotropy. This mechanical anisotropy is well known as the lubricity of graphite particles.
When an electric field is applied to such graphite particles, a Coulomb force due to the electric field acts on all π electrons. When the Coulomb force acting on the π-electrons acts on the π-electrons as a larger force than the π-orbital interaction acting on the π-electrons, the π-electrons are released from the π-orbital restraint. As a result, all π electrons leave the π orbit and become free electrons. As a result, all the .pi.-electrons responsible for the interlayer bonds on the basal plane are no longer on the .pi.-orbitals, so that all the interlayer bonds on the basal plane are destroyed at the same time. That is, when the π electrons move by the Coulomb force F over the interlayer distance b on the basal plane, the π electrons perform work W (W=b·F). This work W is 35 millielectron volts, which is the magnitude of the interaction of the π orbital per atom acting on π electrons (electron volt is a unit that expresses the magnitude of the energy possessed by an electron, and 1 electron volt is 1. (corresponding to 62×10 −19 joules), the π-electrons are released from the constraints of the π-orbital interactions and become free electrons. For example, when the gap between two parallel plate electrodes is 100 μm and a DC potential difference of 10.6 kilovolts or more is applied to the gap between the electrodes, the interlayer bond on the basal plane is destroyed instantly. In this way, a large amount of graphene can be produced inexpensively by a very simple means of applying an electric field to a group of inexpensive graphite particles. Also, since all of the interlayer bonds on the basal plane are broken at the same time, the resulting fine material is reliably graphene, the basal plane made of graphite crystals.
The term "aggregate of graphite particles" as used herein refers to an aggregate of relatively small amounts of graphite particles of about 1 g to 100 g. That is, flake graphite particles or massive graphite particles are fine particles having a bulk density of 0.2-0.5 g/cm 3 and a particle size distribution of 1-300 microns. Therefore, it is easy to cover the gap between the two parallel plate electrodes with a group of graphite particles, and it is also easy to apply a potential difference to the two parallel plate electrodes. When a potential difference is applied across the gap between the two parallel plate electrodes, an electric field is generated in all areas where the graphite particles are pulled together. This electric field acts on the π-electrons as a Coulomb force greater than the π-orbital interaction, and the π-electrons are released from the π-orbital restraints and become free electrons. As a result, all of the basal plane interlayer bonds in the graphite particles are broken simultaneously, producing clusters of graphene in the gap between the two parallel plate electrodes.
Now, arithmetically determine the number of graphenes dispersed in the suspension. Here, we assume that all graphite particles consist of spheres with a diameter of 25 microns, and since the true density of graphite is 2.25×10 3 kg/m 3 , the weight of one graphite particle is is only 1.84×10 −8 g. In addition, assuming that the average thickness of graphite particles is 10 microns, the interlayer distance is 3.354 angstroms, so 297,265 graphenes are stacked in a scale-like graphite particle having a thickness of 10 microns. . Therefore, by breaking all the basal plane interlayer bonds, 297,265 graphene clusters can be obtained from just one spherical graphite particle. For this reason, when all the interlayer bonds on the basal plane are broken for a mass of only 1 g of spherical graphite particles, a mass of graphene consisting of 1.62×10 13 particles is obtained. Therefore, according to this production method, a huge number of graphene aggregates can be obtained from a small amount of aggregates of graphite particles.

8段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、
銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属が熱分解で析出する金属化合物をメタノールに分散してメタノール分散液を作成し、該メタノール分散液を、8段落に記載したグラフェンシートが容器の底面に形成されている該容器に充填し、さらに、該容器に左右、前後、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンシートの表面を前記メタノール分散液と接触させる、
この後、前記容器を前記金属化合物が熱分解する温度に昇温する、これによって、最初に前記メタノールが気化し、前記グラフェンシートの表面に前記金属化合物の微細な結晶の集まりが一斉に析出し、この後、前記金属化合物の微細な結晶が熱分解し、前記グラフェンシートの表面に、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる粒状の金属微粒子の集まりが一斉に析出し、該粒状の金属微粒子同士が互いに接触する部位で金属結合し、前記グラフェンシートの表面が、前記金属結合した銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりによって覆われる、8段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 8 with a collection of fine metal particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum,
A metal compound in which any metal of silver, copper, gold, or aluminum is deposited by thermal decomposition is dispersed in methanol to prepare a methanol dispersion, and the methanol dispersion is added to the graphene sheet described in paragraph 8 of the container. The container formed on the bottom surface is filled with the graphene sheet, and the container is repeatedly subjected to vibration acceleration in three directions: left, right, front and back, and up and down, so that the surface of the graphene sheet is brought into contact with the methanol dispersion.
After that, the container is heated to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed, whereby the methanol is first vaporized, and a collection of fine crystals of the metal compound precipitates all at once on the surface of the graphene sheet. After that, the fine crystals of the metal compound are thermally decomposed, and on the surface of the graphene sheet, a collection of granular metal fine particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum precipitates all at once, The granular metal fine particles are metallically bonded at the sites where they contact each other, and the surface of the graphene sheet is covered with a collection of metal fine particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum that is metallically bonded. A method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 8 with a collection of fine metal particles made of any one of silver, copper, gold, and aluminum.

つまり、グラフェンシートと金属化合物のメタノール分散液とが充填された容器を、金属化合物が熱分解する温度に昇温すると、最初にメタノールが気化し、グラフェンシートの表面に、金属化合物の微細な結晶の集まりが一斉に析出し、微細な結晶の集まりがグラフェンシートを覆う。すなわち、金属化合物のメタノール分散液は、金属化合物がメタノールに分子状態で分散されているため、メタノール分散液からメタノールを気化させると、金属化合物の微細な結晶の集まりが、グラフェンシートの表面に一斉に析出し、グラフェンシートの表面を覆う。なお、微細な結晶の大きさは、析出する微粒子の大きさに近い。次に、金属化合物が熱分解を始める温度に達すると、金属化合物が無機物ないしは有機物と金属とに分解する。無機物ないしは有機物の密度が金属の密度より小さいため、無機物ないしは有機物が上層に、金属が下層に析出し、上層の無機物ないしは有機物が気化熱を奪って気化し、気化が完了した直後に、40-60nmの大きさの銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる粒状の金属微粒子の集まりが、グラフェンシートの表面に、グラフェンシートの表面を覆って一斉に析出する。この金属微粒子は、不純物を持たず活性状態にあるため、互いに接触する部位で金属結合する。このため、グラフェンシートの表面に析出した金属微粒子の集まりが、互いに接触する部位で金属結合し、該金属結合した金属微粒子の集まりがグラフェンシートの表面を覆う。なお、メタノールに分散した金属化合物の量が増えると、析出する金属微粒子が増え、これによって、グラフェンシートの表面に析出する金属微粒子が増え、金属結合した金属微粒子の集まりが積層し、積層した金属微粒子の集まりで、グラフェンシートの表面が覆われる。この結果、7段落に記載したグラフェンシートの表面を、金属の微粒子の集まりで覆う際の3つの課題のうち、第1の課題が解決された。なお、金属における熱伝導性と電気導電性とは、銀、銅、金、アルミニウムの順で優れる。また、これらの金属は、いずれも硬度が低い軟質金属である。
いっぽう、グラフェンシートの表面全体が、金属結合した金属微粒子の集まりで覆われるため、金属結合した金属微粒子の集まりは一定の結合力で、グラフェンシートを覆う。また、グラフェンの扁平面を介してグラフェン同士が摩擦熱で接合されているため、グラフェンシートも一定の結合力を持つ。このため、容器からグラフェンシートを取り出す際に、容器に前後、左右、上下の3方向の振動加速度を短時間加えると、グラフェンシートが容器から解離し、グラフェンシートを容器から取り出せる。また、取り出したグラフェンシートは、ハンドリングが可能になる。なお、容器に加える振動加速度は、グラフェンシートが極めて軽量であるため、0.4G程度の振動加速度である。
この結果、7段落に記載したグラフェンシートの表面を、金属の微粒子の集まりで覆う際の3つの課題のうち、第2の課題が解決された。
以上に説明した製造方法で製造したグラフェンシートは、次の作用効果をもたらす。
第一に、容器の底面に該底面の形状からなるグラフェンシートが製造される。従って、厚みがサブミクロンのグラフェンシートが製造でき、また、容器の底面の形状に応じて、グラフェンシートの形状と面積とが自在に変えられる。このため、熱伝導性と電気導電性との双方に優れたグラフェンシートは、面積が小さい電極や接点、細長い配線パターン、面積が広い熱伝導シートに至るまで、任意の大きさと形状と厚みを持つグラフェンシートとして、自在に製造することができる。
第二に、グラフェンシートは熱伝導性と電気導電性との双方に優れる。すなわち、グラフェンは、前記したように、銀の熱伝導率の4.5倍に相当する熱伝導性と、銅の比抵抗の23倍に過ぎない電気導電性とを兼備する。従って、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆われたグラフェンシートは、相対的に熱伝導率が高い、つまり、熱が伝わりやすいグラフェンの扁平面に優先して熱が伝達し、相対的に電気導電率が高い、つまり、電流が流れやすい金属微粒子の集まりに優先して電流が流れる。この結果、グラフェンシートは、銀より優れた熱伝導性をもち、金属に近い導電性を持つ。なお、アルミニウムの比抵抗は、銅の比抵抗の1.6倍であり、アルミニウムのほうがグラフェンより導電率が高い。
第三に、グラフェンシートの表面全体が、40-60nmの軟質金属からなる金属微粒子の集まりで覆われ、表面は鏡面研磨より1桁小さい表面粗さを持ち、表面は撥水性、防汚性、潤滑性の性質を持つ。
第四に、グラフェンシートの2つの平面が金属微粒子の集まりで覆われるため、グラフェンシートを部品や基材に圧着できる。つまり、熱伝導性と電気導電性との双方に優れた銀、銅、金、アルミニウムからなる金属は、硬度が低い軟質金属であり、グラフェンシートの一方の平面に圧縮応力を加えると、この平面に形成された金属微粒子の集まりが、部品や基材の表面に塑性変形ないしは弾性変形して食い込み、あるいは圧接し、グラフェンシートが部品や基材に圧着する。このため、圧着によって、部品や基材にグラフェンシートが一体化でき、部品や基材に熱伝導性と電気導電性との双方の性質が付与できる。
第五に、熱分解で銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属を析出する金属化合物は汎用的な工業用の薬品であり、極めて簡単な処理で、グラフェンシートの表面が、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆われる。従って、安価な材料を用い、安価な費用で、任意の大きさと形状と厚みを持つグラフェンの扁平面同士が、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆われたグラフェンシートが、容器の底面に任意に製造できる。
これによって、7段落に記載したグラフェンシートの表面を、金属の微粒子の集まりで覆う際の3つの課題のうち、第3の課題が解決され、全ての課題が解決された。
That is, when a container filled with a graphene sheet and a methanol dispersion of a metal compound is heated to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed, the methanol is first vaporized, and fine crystals of the metal compound are formed on the surface of the graphene sheet. clusters precipitate all at once, and clusters of fine crystals cover the graphene sheet. That is, in the methanol dispersion of the metal compound, the metal compound is dispersed in methanol in a molecular state, so when the methanol is vaporized from the methanol dispersion, a collection of fine crystals of the metal compound is formed all at once on the surface of the graphene sheet. and covers the surface of the graphene sheet. Note that the size of the fine crystals is close to the size of the precipitated fine particles. Next, when the metal compound reaches a temperature at which thermal decomposition begins, the metal compound decomposes into an inorganic or organic substance and a metal. Since the density of the inorganic or organic matter is lower than that of the metal, the inorganic or organic matter precipitates in the upper layer and the metal in the lower layer. Aggregates of granular metal fine particles made of silver, copper, gold, or aluminum with a size of 60 nm are deposited all at once on the surface of the graphene sheet, covering the surface of the graphene sheet. Since these fine metal particles are in an active state without impurities, metal bonding occurs at the sites where they come into contact with each other. For this reason, the collection of metal fine particles deposited on the surface of the graphene sheet is metallically bonded at the sites where they are in contact with each other, and the collection of the metal microparticles bonded to each other covers the surface of the graphene sheet. When the amount of the metal compound dispersed in methanol increases, the amount of deposited metal fine particles increases, and as a result, the number of metal fine particles deposited on the surface of the graphene sheet increases, and the clusters of the metal fine particles that are metal-bonded are stacked, and the stacked metal particles The surface of the graphene sheet is covered with clusters of fine particles. As a result, the first problem among the three problems in covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 7 with a collection of metal fine particles was solved. The thermal conductivity and electrical conductivity of metals are superior in the order of silver, copper, gold and aluminum. Moreover, all of these metals are soft metals with low hardness.
On the other hand, since the entire surface of the graphene sheet is covered with a collection of metal-bonded fine metal particles, the collection of metal-bonded metal fine particles covers the graphene sheet with a certain bonding force. In addition, since the graphenes are bonded to each other by frictional heat through the flat surfaces of the graphenes, the graphene sheets also have a certain bonding force. Therefore, when the graphene sheet is taken out from the container, the graphene sheet is dissociated from the container and the graphene sheet can be taken out from the container by applying vibration acceleration in the three directions of front and back, left and right, and up and down for a short time. In addition, the graphene sheet taken out can be handled. Note that the vibration acceleration applied to the container is approximately 0.4 G because the graphene sheet is extremely lightweight.
As a result, the second problem among the three problems in covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 7 with a group of fine metal particles was solved.
The graphene sheet manufactured by the manufacturing method described above has the following effects.
First, a graphene sheet having the shape of the bottom surface is produced on the bottom surface of the container. Therefore, a submicron-thick graphene sheet can be produced, and the shape and area of the graphene sheet can be freely changed according to the shape of the bottom surface of the container. For this reason, graphene sheets, which are excellent in both thermal conductivity and electrical conductivity, can be used in any size, shape, and thickness, from small-area electrodes and contacts, to long and narrow wiring patterns, and large-area thermal conductive sheets. It can be freely manufactured as a graphene sheet.
Second, graphene sheets are excellent in both thermal conductivity and electrical conductivity. That is, as described above, graphene has thermal conductivity equivalent to 4.5 times the thermal conductivity of silver and electrical conductivity equivalent to only 23 times the specific resistance of copper. Therefore, a graphene sheet covered with a collection of fine metal particles made of silver, copper, gold, or aluminum has a relatively high thermal conductivity, that is, prefers flat surfaces of graphene to which heat is easily conducted. As a result, the current flows preferentially to the group of fine metal particles that have relatively high electrical conductivity, that is, to which the current flows easily. As a result, the graphene sheets have better thermal conductivity than silver and electrical conductivity close to that of metals. Note that the specific resistance of aluminum is 1.6 times the specific resistance of copper, and the conductivity of aluminum is higher than that of graphene.
Third, the entire surface of the graphene sheet is covered with a collection of fine metal particles composed of soft metals of 40-60 nm. It has lubricating properties.
Fourth, since the two planes of the graphene sheet are covered with clusters of fine metal particles, the graphene sheet can be crimped to parts or substrates. In other words, metals such as silver, copper, gold, and aluminum, which are excellent in both thermal conductivity and electrical conductivity, are soft metals with low hardness. The aggregates of the metal fine particles formed on the surface are plastically deformed or elastically deformed into the surface of the component or the base material, and bite into or come into pressure contact with the surface of the component or the base material, and the graphene sheet is crimped to the component or the base material. For this reason, the graphene sheet can be integrated with the part or the base material by pressure bonding, and both the properties of thermal conductivity and electrical conductivity can be imparted to the part or the base material.
Fifth, a metal compound that deposits silver, copper, gold, or aluminum by thermal decomposition is a general-purpose chemical for industrial use. It is covered with a collection of fine metal particles made of copper, gold, or aluminum. Therefore, using an inexpensive material and at a low cost, the flat surfaces of graphene having an arbitrary size, shape, and thickness are covered with a collection of fine metal particles made of silver, copper, gold, or aluminum. A fused graphene sheet can optionally be fabricated on the bottom surface of the container.
As a result, the third problem among the three problems in covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 7 with a collection of metal fine particles was solved, and all the problems were solved.

10段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、
無機物のイオンないしは無機物の分子からなる配位子が、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる金属錯体を、10段落に記載した銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属が熱分解で析出する金属化合物として用い、10段落に記載した方法に従って、グラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 10 with a collection of fine metal particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum,
A metal complex composed of an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand composed of an inorganic ion or an inorganic molecule is coordinated to a metal ion composed of a metal of silver, copper, gold, or aluminum, Any one of the metals silver, copper, gold, or aluminum described in paragraph 10 is used as a metal compound that is deposited by thermal decomposition, and the surface of the graphene sheet is treated with silver, copper, gold, or aluminum according to the method described in paragraph 10. A method of covering with a collection of fine metal particles composed of any metal such as aluminum.

つまり、無機物のイオンないしは無機物の分子からなる配位子が、金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる金属錯体を、還元雰囲気で熱処理すると、180-220℃で金属が析出する。すなわち、無機金属化合物からなる金属錯体は、還元雰囲気で熱処理すると、無機物と金属とに分解され、無機物が気化熱を奪って気化し、180-220℃で無機物の気化が完了し、金属が析出して熱分解反応を終える。
つまり、金属錯体を構成するイオンの中で、分子の中央に位置する金属イオンが最も大きく、金属イオンと配位子との距離が最も長い。この金属錯体を還元雰囲気で熱処理すると、金属イオンが配位子と結合する配位結合部が最初に分断され、金属と無機物とに分解する。さらに温度が上がると、無機物が気化熱を奪って気化し、無機物の気化が完了すると金属が析出する。こうした無機金属化合物からなる金属錯体は、分子量が小さいため、無機物の気化が180-220℃で完了し、金属が析出する温度は、金属化合物の熱分解で金属が析出する温度の中で最も低い。
また、無機物からなる分子ないしは無機物からなるイオンが配位子になって、金属イオンに配位結合する金属錯イオンは、他の金属錯イオンに比べて合成が容易である。このような金属錯イオンとして、アンモニアNHが配位子となって金属イオンに配位結合するアンミン金属錯イオン、水HOが配位子となって金属イオンに配位結合するアクア金属錯イオン、水酸基OHが配位子となって金属イオンに配位結合するヒドロキソ金属錯イオン、塩素イオンClが、ないしは塩素イオンClとアンモニアNHとが配位子となって金属イオンに配位結合するクロロ金属錯イオンなどがある。こうした配位子は、いずれも分子量が小さい。さらに、このような金属錯イオンを有する塩化物、硫酸塩、硝酸塩などの無機塩からなる金属錯体は、無機塩の分子量が小さい。このため、180-220℃の温度範囲で無機物の気化が完了し金属を析出する。この金属が析出する温度は、金属化合物の熱分解で金属を析出する温度の中で最も低い。
従って、10段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、熱分解で銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属を析出する金属化合物として、無機物のイオンないしは無機物の分子からなる配位子が、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属イオンに配位結合した無機金属化合物からなる金属錯体を用い、10段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法に従って、グラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法である。
In other words, when a metal complex composed of an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand composed of an inorganic ion or an inorganic molecule is coordinated to a metal ion is heat-treated in a reducing atmosphere, the metal transforms at 180-220°C. Precipitate. That is, when a metal complex composed of an inorganic metal compound is heat-treated in a reducing atmosphere, it is decomposed into an inorganic substance and a metal, and the inorganic substance takes away the heat of vaporization and vaporizes. to terminate the pyrolysis reaction.
That is, among the ions constituting the metal complex, the metal ion located in the center of the molecule is the largest, and the distance between the metal ion and the ligand is the longest. When this metal complex is heat-treated in a reducing atmosphere, the coordination bonds where metal ions bond with ligands are first cleaved and decomposed into metals and inorganic substances. When the temperature rises further, the inorganic material takes the heat of vaporization and vaporizes, and when the vaporization of the inorganic material is completed, the metal precipitates. Since metal complexes composed of such inorganic metal compounds have a small molecular weight, the vaporization of inorganic substances is completed at 180 to 220 ° C., and the temperature at which metal deposits is the lowest among the temperatures at which metal deposits due to thermal decomposition of metal compounds. .
In addition, metal complex ions in which inorganic molecules or inorganic ions serve as ligands and are coordinated to metal ions are easier to synthesize than other metal complex ions. Examples of such metal complex ions include ammine metal complex ions that coordinate to metal ions with ammonia NH3 as a ligand, and aqua metal complex ions that coordinate to metal ions with water H2O as a ligand. A complex ion, a hydroxo metal complex ion that is coordinated to a metal ion with a hydroxyl group OH - as a ligand, a chloride ion Cl - , or a metal ion with a chloride ion Cl - and ammonia NH 3 as a ligand There are chloro metal complex ions that coordinate to . All of these ligands have small molecular weights. Furthermore, metal complexes composed of inorganic salts such as chlorides, sulfates, and nitrates having such metal complex ions have a small molecular weight of the inorganic salts. Therefore, the vaporization of the inorganic matter is completed within the temperature range of 180-220° C., and the metal is deposited. The temperature at which this metal is deposited is the lowest among the temperatures at which metal is deposited by thermal decomposition of metal compounds.
Therefore, the method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 10 with a collection of fine metal particles made of any of silver, copper, gold, or aluminum is thermally decomposed into silver, copper, gold, or aluminum. As a metal compound for depositing a metal, an inorganic metal compound in which a ligand composed of inorganic ions or inorganic molecules is coordinated to a metal ion composed of any of silver, copper, gold, or aluminum Using a metal complex of silver, copper , gold, or aluminum.

10段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、
カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物を、10段落に記載した銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属が熱分解で析出する金属化合物として用い、10段落に記載した方法に従って、グラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 10 with a collection of fine metal particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum,
The first feature is that the oxygen ion that constitutes the carboxyl group of the carboxylic acid is covalently bonded to a metal ion made of a metal such as silver, copper, gold, or aluminum, and the second feature is that the carboxylic acid is a saturated fatty acid. A carboxylic acid metal compound having the characteristics described in paragraph 10 is used as a metal compound in which any metal of silver, copper, gold, or aluminum described in paragraph 10 is deposited by thermal decomposition, and according to the method described in paragraph 10, a graphene sheet A method of covering the surface of a metal with a collection of fine metal particles made of any of silver, copper, gold, or aluminum.

つまり、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンに共有結合する第一の特徴と、カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物は、金属イオンが最も大きいイオンであり、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの距離が、他のイオン同士の距離より長い。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物を、大気雰囲気で熱処理すると、カルボン酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンと金属イオンとの結合部が最初に分断され、カルボン酸と金属とに分離する。カルボン酸が飽和脂肪酸から構成される場合は、炭素原子が水素原子に対して過剰となる不飽和構造を持たないため、カルボン酸を構成する炭化水素の構造と、カルボン酸の分子量と数とに応じて、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、気化が完了すると金属が析出する。
こうしたカルボン酸金属化合物として、オクチル酸金属化合物、ラウリン酸金属化合物、ステアリン酸金属化合物などがある。なお、オクチル酸は、炭化水素が分岐構造であるため鎖の長さが短く、沸点が228℃と低い。また、炭化水素が直鎖構造であるカルボン酸は、カルボン酸の分子量が小さいほど、すなわち、直鎖の鎖が短いほど沸点が低く、ラウリン酸の沸点は296℃であり、ステアリン酸の沸点は361℃である。従って、これらのカルボン酸金属化合物は、前記した沸点に応じて、大気雰囲気の290-430℃の温度で熱分解が完了する。
なお、不飽和脂肪酸からなるカルボン酸金属化合物は、飽和脂肪酸からなるカルボン酸金属化合物に比べて、炭素原子が水素原子に対して過剰になるため、熱分解によって金属酸化物、例えば、オレイン酸銅の場合は、酸化第一銅CuOと酸化第二銅CuOとが同時に析出し、酸化第一銅CuOと酸化第二銅CuOとを銅に還元する処理を要する。特に、酸化第一銅CuOは、大気雰囲気より酸素がリッチな雰囲気で一度酸化第二銅CuOに酸化させ、さらに、還元雰囲気で銅に還元させるため、処理費用がかさむ。
さらに、カルボン酸金属化合物は、容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、最も汎用的な有機酸であるカルボン酸を、強アルカリと反応させるとカルボン酸アルカリ金属化合物が生成され、カルボン酸アルカリ金属化合物を無機金属化合物と反応させると、様々な金属からなるカルボン酸金属化合物が合成される。従って、有機金属化合物の中で最も安価な有機金属化合物である。このため、15段落で説明した無機金属化合物からなる金属錯体より熱処理温度が高いが、金属錯体より安価な金属化合物である。
従って、10段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、熱分解で銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属を析出する金属化合物として、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物を用い、10段落に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法に従って、グラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法である。
In other words, a metal carboxylate compound having both the first feature that the oxygen ion constituting the carboxyl group of the carboxylic acid is covalently bonded to the metal ion and the second feature that the carboxylic acid is a saturated fatty acid has the highest metal ion content. It is a large ion, and the distance between the oxygen ion and the metal ion that constitute the carboxyl group is longer than the distance between other ions. When a carboxylic acid metal compound having such molecular structural features is heat-treated in an air atmosphere, when the boiling point of the carboxylic acid is exceeded, the bond between the oxygen ion and the metal ion constituting the carboxyl group is first broken, and the carboxylic acid and metal. When the carboxylic acid is composed of a saturated fatty acid, it does not have an unsaturated structure in which carbon atoms are excessive with respect to hydrogen atoms. Accordingly, the carboxylic acid takes the heat of vaporization and vaporizes, and when the vaporization is completed, the metal is deposited.
Such metal carboxylate compounds include metal octylate compounds, metal laurate compounds, metal stearate compounds, and the like. Note that octylic acid has a short chain length and a low boiling point of 228° C. because the hydrocarbon has a branched structure. In addition, carboxylic acids whose hydrocarbons have a straight chain structure have a lower boiling point as the molecular weight of the carboxylic acid is smaller, that is, as the straight chain is shorter, the boiling point of lauric acid is 296 ° C. 361°C. Therefore, these carboxylic acid metal compounds complete thermal decomposition at a temperature of 290 to 430° C. in an air atmosphere, depending on the above-mentioned boiling point.
In addition, since the carboxylic acid metal compound composed of unsaturated fatty acid has an excess of carbon atoms with respect to hydrogen atoms as compared with the carboxylic acid metal compound composed of saturated fatty acid, it is thermally decomposed into a metal oxide such as copper oleate. In the case of (2), cuprous oxide Cu 2 O and cupric oxide CuO are deposited simultaneously, and a treatment for reducing cuprous oxide Cu 2 O and cupric oxide CuO to copper is required. In particular, cuprous oxide Cu 2 O is once oxidized to cupric oxide CuO in an atmosphere richer in oxygen than the atmosphere, and then reduced to copper in a reducing atmosphere, resulting in increased processing costs.
In addition, metal carboxylate compounds are inexpensive industrial chemicals that can be easily synthesized. That is, when a carboxylic acid, which is the most widely used organic acid, is reacted with a strong alkali, an alkali metal carboxylate compound is produced, and when an alkali metal carboxylate is reacted with an inorganic metal compound, carboxylic acids composed of various metals are produced. A metal compound is synthesized. Therefore, it is the most inexpensive organometallic compound among organometallic compounds. Therefore, although the heat treatment temperature is higher than that of the metal complex made of the inorganic metal compound described in paragraph 15, the metal compound is less expensive than the metal complex.
Therefore, the method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 10 with a collection of fine metal particles made of any of silver, copper, gold, or aluminum is thermally decomposed into silver, copper, gold, or aluminum. A first feature that the oxygen ion constituting the carboxyl group of the carboxylic acid is covalently bonded to the metal ion composed of any one of silver, copper, gold, and aluminum as the metal compound for depositing the metal, and The surface of the graphene sheet described in paragraph 10 is coated with fine metal particles made of any one of silver, copper, gold, and aluminum using a carboxylic acid metal compound having the second feature that the carboxylic acid is a saturated fatty acid. According to the method of covering with a collection of metal particles, the surface of a graphene sheet is covered with a collection of fine metal particles made of any one of silver, copper, gold, and aluminum.

8段落に記載したグラフェンシートの表面を、絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法は、
絶縁性の金属酸化物が熱分解で析出する金属化合物をメタノールに分散してメタノール分散液を作成し、該メタノール分散液を、8段落に記載した方法で製造したグラフェンシートが容器の底面に形成されている該容器に充填し、さらに、該容器に左右、前後、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンシートの表面を前記メタノール分散液と接触させる、
この後、前記容器を前記金属化合物が熱分解する温度に昇温する、これによって、最初に前記メタノールが気化し、前記グラフェンシートの表面に前記金属化合物の微細な結晶の集まりが一斉に析出し、この後、前記金属化合物の微細な結晶が熱分解し、前記グラフェンシートの表面に、前記絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりが一斉に析出し、該絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで表面が覆われた前記グラフェンシートが、前記容器の底面に該底面の形状として形成される、8段落に記載したグラフェンシートの表面を、絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 8 with a collection of fine particles made of an insulating metal oxide,
A metal compound in which an insulating metal oxide is deposited by thermal decomposition is dispersed in methanol to prepare a methanol dispersion, and a graphene sheet produced from the methanol dispersion by the method described in paragraph 8 is formed on the bottom of the container. The container is filled, and the container is repeatedly subjected to vibration acceleration in three directions: left and right, front and back, and up and down, so that the surface of the graphene sheet is brought into contact with the methanol dispersion.
After that, the container is heated to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed, whereby the methanol is first vaporized, and a collection of fine crystals of the metal compound precipitates all at once on the surface of the graphene sheet. After that, the fine crystals of the metal compound are thermally decomposed, and a collection of fine particles of the insulating metal oxide is precipitated on the surface of the graphene sheet all at once, and the fine particles of the insulating metal oxide are deposited on the surface of the graphene sheet. The graphene sheet whose surface is covered with clusters is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface, and the surface of the graphene sheet described in paragraph 8 is covered with clusters of fine particles made of an insulating metal oxide. Method.

つまり、最初に、8段落に記載した製造方法で、容器の底面にグラフェンシートを、該底面の形状として形成する。次に、熱分解で絶縁性の金属酸化物が析出する金属化合物をメタノールに分散し、該メタノール分散液を、グラフェンシートが容器の底面に形成された該容器に充填する。なお、金属化合物は、メタノールに分散して液相化される。この後、容器に3方向の振動加速度を繰り返し加えると、容器の底面にあるグラフェンシートの表面がメタノール分散液と接触する。なお、11段落で説明したように、容器内にグラフェンシートが存在するため、0.4G程度の振動加速度を加える。さらに、容器を金属化合物が熱分解する温度に昇温する。最初にメタノールが気化し、グラフェンシートのメタノール分散液と接触した部位に、金属化合物の微細な結晶の集まりが一斉に析出する。つまり、金属化合物のメタノール分散液には、金属化合物がメタノールに分子状態で分散されているため、メタノール分散液からメタノールを気化させると、金属化合物の微細な結晶が一斉に析出する。この後、金属化合物の微細な結晶が熱分解し、グラフェンシートのメタノール分散液と接触した部位、すなわち、グラフェンシートの表面全体に、絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりが一斉に析出し、グラフェンシートの表面全体を金属酸化物の微粒子が覆う。これによって、グラフェンシートの表面は絶縁性の金属酸化物の性質を持つ。なお、メタノールに分散した金属化合物の量が増えると、析出する金属酸化物の微粒子が増え、これによって、グラフェンシートの表面に析出する金属酸化物の微粒子が増え、金属酸化物の微粒子同士が積層し、積層した金属酸化物の微粒子の集まりで、グラフェンシートの表面全体が覆われる。
なお、金属酸化物の中で、導電性の金属酸化物としてマグネタイトFe(酸化鉄の一種で四酸化三鉄ともいう)が存在し、不純物を持つことによって、あるいは化学量論組成からずれる成分を含むことで、絶縁性が低下する金属酸化物として、酸化クロムCrO、酸化ニッケルNiO、酸化亜鉛ZnO、酸化スズSnO、酸化銅CuOなどの金属酸化物がある。これらの金属酸化物を除く絶縁性の金属酸化物は、いずれも高度が高い。例えば、モース硬度では、酸化アルミニウムAlで9、酸化クロムCrで8-8.5、酸化チタンTiO(ルチル型)で7-7.5である。これに対し、熱伝導性と電気導電性に優れる軟質金属のモース硬度は、銀で2.5、銅で2.5-3、金で2.5-3、アルミニウムで2であり、前記した絶縁性の金属酸化物より高度が低い。また、体積抵抗率は、酸化アルミニウムAlで1014-15Ω・cm、酸化チタンTiOで10Ω・cm、酸化クロムCrで1012Ω・cmで、いずれも絶縁性が高い。なお、金属酸化物は、不純物を含む、あるいは、化学量論組成からずれる成分を含むことで、絶縁性が低下する。上記3種類の絶縁性が高い金属酸化物は、化学量論組成からずれた物質を含まず、また、不純物を含まない、絶縁性が高い金属酸化物である。
That is, first, a graphene sheet is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface by the manufacturing method described in paragraph 8. Next, a metal compound from which an insulating metal oxide is deposited by thermal decomposition is dispersed in methanol, and the methanol dispersion is filled in the container having a graphene sheet formed on the bottom surface of the container. Note that the metal compound is dispersed in methanol to form a liquid phase. After that, when vibration acceleration in three directions is repeatedly applied to the container, the surface of the graphene sheet on the bottom surface of the container comes into contact with the methanol dispersion. In addition, as explained in paragraph 11, since the graphene sheet exists in the container, a vibration acceleration of about 0.4 G is applied. Furthermore, the container is heated to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed. First, the methanol is vaporized, and a cluster of fine crystals of the metal compound precipitates all at once at the portion of the graphene sheet that comes into contact with the methanol dispersion. That is, since the metal compound is dispersed in methanol in a molecular state in the methanol dispersion of the metal compound, when the methanol is vaporized from the methanol dispersion, fine crystals of the metal compound precipitate all at once. After that, the fine crystals of the metal compound are thermally decomposed, and a group of insulating metal oxide fine particles is precipitated all at once on the portion of the graphene sheet that comes into contact with the methanol dispersion, that is, on the entire surface of the graphene sheet. The entire surface of the graphene sheet is covered with fine particles of metal oxide. As a result, the surface of the graphene sheet has insulating metal oxide properties. When the amount of the metal compound dispersed in methanol increases, the number of metal oxide fine particles that precipitate increases, and as a result, the number of metal oxide fine particles that precipitate on the surface of the graphene sheet increases, and the metal oxide fine particles stack together. Then, the entire surface of the graphene sheet is covered with a collection of stacked metal oxide particles.
Among metal oxides, magnetite Fe 3 O 4 (a type of iron oxide, also called triiron tetroxide) exists as a conductive metal oxide, and the presence of impurities or from the stoichiometric composition Examples of metal oxides whose insulating properties are lowered by containing a shift component include metal oxides such as chromium oxide CrO 2 , nickel oxide NiO, zinc oxide ZnO, tin oxide SnO 2 and copper oxide CuO. All of the insulating metal oxides other than these metal oxides have a high degree. For example, the Mohs hardness is 9 for aluminum oxide Al 2 O 3 , 8-8.5 for chromium oxide Cr 2 O 3 , and 7-7.5 for titanium oxide TiO 2 (rutile type). On the other hand, the Mohs hardness of soft metals with excellent thermal conductivity and electrical conductivity is 2.5 for silver, 2.5-3 for copper, 2.5-3 for gold, and 2 for aluminum. Lower altitude than insulating metal oxides. The volume resistivity is 10 14-15 Ω·cm for aluminum oxide Al 2 O 3 , 10 7 Ω·cm for titanium oxide TiO 2 , and 10 12 Ω·cm for chromium oxide Cr 2 O 3 . highly sexual. It should be noted that metal oxides that contain impurities or components that deviate from the stoichiometric composition deteriorate the insulating properties. The above three kinds of highly insulating metal oxides do not contain substances deviating from the stoichiometric composition and do not contain impurities, and are highly insulating metal oxides.

16段落に記載したグラフェンシートの表面を絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法は、
カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になって、金属イオンに配位結合したカルボン酸金属化合物を、16段落に記載した熱分解で絶縁性の金属酸化物が析出する金属化合物として用い、16段落に記載した方法に従って、グラフェンシートの表面を絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 16 with a collection of fine particles made of an insulating metal oxide,
Oxygen ions constituting the carboxyl group of the carboxylic acid become ligands, and the carboxylic acid metal compound coordinately bonded to the metal ion is converted into a metal compound in which an insulating metal oxide is deposited by thermal decomposition described in paragraph 16. and covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles composed of an insulating metal oxide according to the method described in paragraph 16.

つまり、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になって、金属イオンに配位結合したカルボン酸金属化合物は、熱分解によって金属酸化物を析出する。このため、16段落に記載したグラフェンシートの表面を、絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで覆う方法は、絶縁性の金属酸化物を熱分解で析出する金属化合物として、前記したカルボン酸金属化合物を用い、16段落に記載した方法に従ってグラフェンシートの表面を、絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで覆うと、グラフェンシートの表面は電気絶縁性になる。なお、カルボン酸金属化合物の熱分解温度は、ナフテン酸金属化合物が330℃で熱分解する温度が最も高い。また、カルボン酸金属化合物の大気雰囲気での熱分解は、窒素雰囲気での熱分解より30-50℃低いため、大気雰囲気での熱分解は、熱処理費用が安価で済む。また、カルボン酸金属化合物は、メタノールに10重量%近くまで分散する。
すなわち、カルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になって、金属イオンに近づいて配位結合するカルボン酸金属化合物は、最も大きいイオンである金属イオンに酸素イオンが近づいて配位結合するため、両者の距離は短くなる。このため、金属イオンに配位結合する酸素イオンが、金属イオンの反対側で共有結合するイオンとの距離が最も長くなる。こうした分子構造上の特徴を持つカルボン酸金属化合物は、カルボン酸金属化合物を構成するカルボン酸の沸点を超えると、カルボキシル基を構成する酸素イオンが金属イオンの反対側で共有結合するイオンとの結合部が最初に分断され、金属イオンと酸素イオンとの化合物である金属酸化物とカルボン酸とに分解する。さらに昇温すると、カルボン酸が気化熱を奪って気化し、カルボン酸の気化が完了した直後に金属酸化物が析出する。こうしたカルボン酸金属化合物として、酢酸金属化合物、カプリル酸金属酸化物、安息香酸金属酸化物、ナフテン酸金属酸化物などがある。
なお、酢酸金属酸化物の一部は、熱分解でアモルファス化した金属酸化物や不安定な金属酸化物を析出するため、熱分解で金属酸化物を析出するカルボン酸金属酸化物化合物は、カプリル酸金属酸化物、安息香酸金属酸化物、ナフテン酸金属酸化物からなるカルボン酸金属酸化物が望ましい。
また、カルボン酸金属化合物は、いずれも容易に合成できる安価な工業用薬品である。すなわち、汎用的なカルボン酸を強アルカリと反応させるとカルボン酸アルカリ金属化合物が生成される。この後、カルボン酸アルカリ金属化合物を、無機金属化合物と反応させると、カルボン酸金属化合物が合成される。また、原料となるカルボン酸は、有機酸の沸点の中で相対的に低い沸点を有する有機酸であり、大気雰囲気においては330℃程度の低い熱処理温度で、金属酸化物が析出する。
以上に説明したように、16段落に記載したグラフェンシートの表面を絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで覆う方法は、16段落に記載した絶縁性の金属酸化物が熱分解で析出する金属化合物として、カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になって、金属イオンに配位結合したカルボン酸金属化合物を用い、16段落に記載した方法に従って、グラフェンシートの表面を絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法である。
That is, the metal carboxylate compound coordinate-bonded to the metal ion with the oxygen ion forming the carboxyl group of the carboxylic acid as a ligand precipitates the metal oxide by thermal decomposition. Therefore, in the method of covering the surface of the graphene sheet described in paragraph 16 with a collection of fine particles of insulating metal oxide, the metal carboxylate described above is used as the metal compound that deposits the insulating metal oxide by thermal decomposition. When the compound is used to cover the surface of the graphene sheet with a collection of insulating metal oxide microparticles according to the method described in paragraph 16, the surface of the graphene sheet becomes electrically insulating. As for the thermal decomposition temperature of the carboxylate metal compound, the temperature at which the naphthenate metal compound thermally decomposes at 330° C. is the highest. In addition, since the thermal decomposition of the carboxylic acid metal compound in the atmospheric atmosphere is 30 to 50° C. lower than the thermal decomposition in the nitrogen atmosphere, the thermal decomposition in the atmospheric atmosphere requires less heat treatment costs. Also, the carboxylic acid metal compound is dispersed in methanol to nearly 10% by weight.
In other words, the oxygen ions that make up the carboxyl group become ligands, and the metal carboxylate compounds approach and coordinate with the metal ions. , the distance between them becomes shorter. Therefore, the oxygen ion coordinatively bonded to the metal ion has the longest distance to the ion covalently bonded on the opposite side of the metal ion. A metal carboxylate compound with such molecular structural features is capable of covalently bonding with an ion on the opposite side of the metal ion, where the oxygen ion that constitutes the carboxyl group exceeds the boiling point of the carboxylic acid that constitutes the metal carboxylate compound. The part is first cleaved and decomposes into metal oxides and carboxylic acids, which are compounds of metal ions and oxygen ions. When the temperature is further increased, the carboxylic acid takes the heat of vaporization and vaporizes, and the metal oxide precipitates immediately after the vaporization of the carboxylic acid is completed. Such metal carboxylate compounds include metal acetate compounds, metal caprylate oxides, metal benzoate oxides, metal naphthenate oxides, and the like.
Some metal oxides of acetate deposit amorphous metal oxides or unstable metal oxides by thermal decomposition. Carboxylic acid metal oxides such as acid metal oxides, benzoic acid metal oxides, and naphthenic acid metal oxides are desirable.
In addition, carboxylic acid metal compounds are inexpensive industrial chemicals that can be easily synthesized. That is, when a general-purpose carboxylic acid is reacted with a strong alkali, an alkali metal carboxylic acid compound is produced. Thereafter, the alkali metal carboxylate compound is reacted with the inorganic metal compound to synthesize the metal carboxylate compound. Moreover, the carboxylic acid used as a raw material is an organic acid having a relatively low boiling point among the boiling points of organic acids, and a metal oxide is precipitated at a heat treatment temperature as low as about 330° C. in an air atmosphere.
As described above, the method of covering the surface of the graphene sheet described in the 16th paragraph with a collection of fine particles of an insulating metal oxide is a metal from which the insulating metal oxide described in the 16th paragraph is deposited by thermal decomposition. As the compound, a carboxylic acid metal compound in which an oxygen ion constituting a carboxyl group of a carboxylic acid is used as a ligand and coordinately bonded to a metal ion is used, and the surface of the graphene sheet is made insulating according to the method described in paragraph 16. is a method of covering with a collection of fine particles made of metal oxide.

16段落に記載したグラフェンシートを容器から取り出す方法は、
16段落に記載した方法に従って、絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで表面が覆われたグラフェンシートを容器の底面に該底面の形状として形成し、さらに、該グラフェンシートの上方の平面を均等に圧縮する、これによって、該グラフェンシートの双方の平面の表層に形成された金属酸化物の微粒子の集まりにおいて、該金属酸化物の微粒子同士が互いに接触する部位に摩擦熱が発生し、該摩擦熱によって前記金属酸化物の微粒子同士が接合する、
この後、前記容器に前後、左右、上下の3方向の振動加速度を加え、該容器から前記グラフェンシートを取り出す、16段落に記載したグラフェンシートを容器から取り出す方法。
The method of removing the graphene sheet described in paragraph 16 from the container comprises:
According to the method described in paragraph 16, a graphene sheet whose surface is covered with a collection of fine particles made of an insulating metal oxide is formed on the bottom surface of a container in the shape of the bottom surface, and a plane above the graphene sheet is formed. Frictional heat is generated at a portion where the metal oxide fine particles are in contact with each other in the collection of the metal oxide fine particles formed on the surface layers of both planes of the graphene sheet. The fine particles of the metal oxide are bonded to each other by frictional heat.
Thereafter, the method for removing the graphene sheet from the container according to paragraph 16, wherein the container is subjected to vibration acceleration in three directions, i.e., back and forth, left and right, and up and down, and the graphene sheet is removed from the container.

つまり、16段落に記載した方法で製造したグラフェンシートの表面を、絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで覆う際に、不純物を持たず活性状態にある金属酸化物の微粒子の集まりが、グラフェンシートの表面に析出する。金属酸化物の微粒子は、微粒子同士が互いに接触して析出するが、金属酸化物の微粒子同士は、金属結合しないため、金属酸化物の微粒子同士の結合力は小さい。このため、16段落に記載した方法で製造したグラフェンシートを容器から取り出す際に、金属酸化物の微粒子がグラフェンシートから容易に解離する。
いっぽう、絶縁性の金属酸化物は、17段落に記載したように硬度が高い。また、圧縮強度も高い。例えば、アルミナの圧縮強度は3200MPaで、銅の引張り強度の16倍である。このため、容器の底面に形成されたグラフェンシートの上方の平面を均等に圧縮すると、グラフェンシートの双方の平面の表層に形成された金属酸化物の微粒子は、変形も破壊もしないため、加えられた圧縮応力が低減することなく、微粒子同士が互いに接触する部位に摩擦熱を発生させる。この摩擦熱によって金属酸化物の微粒子同士が接合する。これによって、グラフェンシートの双方の平面は、摩擦熱で接合した金属酸化物の微粒子の集まりで覆われる。この後、容器に前後、左右、上下の3方向に、0.2G程度の振動加速度を加え、容器からグラフェンシートを取り出す。
なお、グラフェンシートの側面に形成された金属酸化物の微粒子は容器と接しているため、グラフェンシートの上方の平面を均等に圧縮した際に、金属酸化物の微粒子がグラフェンシートの側面から解離することが拘束され、側面に形成された金属微粒子についても、金属酸化物の微粒子同士が互いに接触する部位に摩擦熱が発生し、該摩擦熱によって金属酸化物の微粒子同士が接合する。しかし、金属酸化物の微粒子に作用する圧縮応力は、グラフェンシートの双方の平面に形成された金属酸化物の微粒子に作用する圧縮応力ほど大きくないため、金属酸化物の微粒子同士の接合力は、グラフェンシートの双方の平面に形成された金属酸化物の微粒子同士の接合力に比べれば小さい。
このグラフェンシートは、表層の金属酸化物の微粒子同士が摩擦熱で接合され、金属酸化物の微粒子の集まりは、一定の結合力を持つ。これによって、容器から取り出したグラフェンシートは、ハンドリングが可能になる。
このグラフェンシートの双方の平面は、摩擦熱で接合された金属酸化物の微粒子の集まりが形成されているため、グラフェンシートを基材や部品に圧着させることができる。つまり、グラフェンシートを部品や基材の表面に配置し、グラフェンシートの平面を均等に圧縮すると、グラフェンシートの一方の平面の金属酸化物の微粒子が、部品や基材の表面に食い込む。これによって、グラフェンシートが部品や基材に圧着され、圧着されたグラフェンシートのもう一方の平面は絶縁性を持つ。この結果、部品や基材に、熱伝導性と電気導電性に優れ、表面が絶縁性であるグラフェンシートが圧着される。
That is, when the surface of the graphene sheet produced by the method described in paragraph 16 is covered with a group of insulating metal oxide fine particles, the group of metal oxide fine particles in an active state without impurities is graphene Precipitate on the surface of the sheet. The fine particles of the metal oxide are precipitated by contacting each other, but since the fine particles of the metal oxide are not metallically bonded to each other, the bonding force between the fine particles of the metal oxide is small. Therefore, when the graphene sheet produced by the method described in paragraph 16 is taken out of the container, the fine particles of the metal oxide are easily dissociated from the graphene sheet.
On the other hand, insulating metal oxides have high hardness as described in the 17th paragraph. It also has high compressive strength. For example, the compressive strength of alumina is 3200 MPa, which is 16 times the tensile strength of copper. Therefore, when the upper plane of the graphene sheet formed on the bottom surface of the container is evenly compressed, the metal oxide fine particles formed on the surface layers of both planes of the graphene sheet are neither deformed nor destroyed. Frictional heat is generated at the sites where the fine particles contact each other without reducing the compressive stress. This frictional heat causes the fine particles of the metal oxide to join together. As a result, both flat surfaces of the graphene sheet are covered with a collection of metal oxide microparticles bonded by frictional heat. After that, a vibration acceleration of about 0.2 G is applied to the container in the three directions of back and forth, left and right, and up and down, and the graphene sheet is taken out from the container.
Since the metal oxide fine particles formed on the side surface of the graphene sheet are in contact with the container, when the upper plane of the graphene sheet is evenly compressed, the metal oxide fine particles dissociate from the side surface of the graphene sheet. As for the metal fine particles formed on the side surfaces, frictional heat is generated at the portion where the metal oxide fine particles are in contact with each other, and the metal oxide fine particles are bonded to each other by the frictional heat. However, since the compressive stress acting on the metal oxide fine particles is not as large as the compressive stress acting on the metal oxide fine particles formed on both planes of the graphene sheet, the bonding force between the metal oxide fine particles is It is smaller than the bonding force between the metal oxide fine particles formed on both planes of the graphene sheet.
In this graphene sheet, the metal oxide fine particles on the surface layer are bonded to each other by frictional heat, and the aggregation of the metal oxide fine particles has a certain bonding force. This makes it possible to handle the graphene sheet taken out of the container.
Both planes of the graphene sheet are formed with a collection of metal oxide fine particles bonded by frictional heat, so the graphene sheet can be pressure-bonded to a base material or a component. That is, when a graphene sheet is placed on the surface of a part or a base material, and the flat surfaces of the graphene sheet are evenly compressed, the fine metal oxide particles on one surface of the graphene sheet bite into the surface of the part or the base material. As a result, the graphene sheet is crimped to the component or base material, and the other plane of the crimped graphene sheet has insulating properties. As a result, the graphene sheet, which has excellent thermal and electrical conductivity and an insulating surface, is crimped onto the component or base material.

グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェンシートの側面の一部を拡大し、模式的に表した説明図である。FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an enlarged part of a side surface of a graphene sheet in which flat planes of graphene overlap with each other;

実施例1
本実施例は、8段落に記載した製造方法に従って、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを、容器の底面に形成する実施例である。
最初に、2リットルのメタノールを、1.2m×1.2mの底面をもち、底が浅い容器に充填した。
次に、2枚の平行平板電極の間隙に電界が発生する電極の有効面積が、1m×1mである平行平板電極を用意し、2枚の平行平板電極を100μmの間隙で重ね合わせ、この間隙に黒鉛粒子を満遍なく敷き詰める。なお、黒鉛粒子を粒径が25μmの球と仮定し、黒鉛粒子の厚みの平均値が10μmと仮定した場合、2枚の平行平板電極で作られる100μmの間隙に、黒鉛粒子を満遍なく敷き詰めた場合、6.4×10個の黒鉛粒子が存在する。この黒鉛粒子の集まりに、10.6キロボルト以上の直流電圧を印加すると、全ての黒鉛粒子の基底面の層間結合が同時に破壊される。この際、1.9×1013個のグラフェンの集まりが得られ、用いる黒鉛粒子の集まりは、僅かに1.18gである。
このため、電界が発生する電極の有効面積が1m×1mである平行平板電極の表面に、鱗片状黒鉛粒子(例えば、伊藤黒鉛工業株式会社のXD100)の10gを重ねて敷き詰めた。この平行平板電極を、メタノールが充填された容器に浸漬し、さらに、もう一方の平行平板電極を前記の平行平板電極の上に重ね合わせ、2枚の平行平板電極を100μmの間隙で離間させ、12キロボルトの直流電圧を電極間に加えた。次に、2枚の平行平板電極の間隙を拡大し、さらに、2枚の平行平板電極をメタノール中で傾斜させ、0.2Gからなる3方向の振動加速度を容器に繰り返し加え、この後、容器から2枚の平行平板電極を取り出した。さらに、容器内のメタノールに、超音波ホモジナイザー装置(ヤマト科学株式会社の製品LUH300)によって20kHzの超音波振動を2分間加えた。この後、再度、0.2Gからなる3方向の振動加速度を容器に繰り返し加えた。
次に、容器を65℃に昇温し、メタノールを気化した。さらに、容器の底面に形成された試料の上方の平面に、1.2m×1.2mのアルミニウム板を載せ、さらに、アルミニウム板の上に20kgの重りを載せ、試料の上方の平面を均等に圧縮した。重りとアルミニウム板とを取り除いた後に、容器に0.2Gからなる3方向の振動加速度を加え、容器から試料を取り出した。取り出した試料の上に再度アルミニウム板を載せ、さらに、10kgの重りを載せたが、試料の状態は変わらなかった。
次に、試料の2つの平面と側面とを、電子顕微鏡を用いて観察と分析を行なった。電子顕微鏡は、JFEテクノリサーチ株式会社の極低加速電圧SEMを用いた。この装置は、100Vからの極低加速電圧による表面観察が可能で、試料に導電性の被膜を形成せずに直接試料の表面が観察できる特徴を持つ。最初に、試料の平面からの反射電子線の900-1000ボルトの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。試料の平面に、極めて厚みが薄い段差が確認できた。次に、試料の側面からの反射電子線の900-1000ボルトの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。厚みが極めて薄い物質が、10層重なり合っていた。さらに、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理した結果、炭素原子のみ存在し、試料は、グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェンシートであることが確認できた。
図1に、グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェンシートの側面の一部を拡大し、模式的に表した。1はグラフェンである。
なお、容器からグラフェンシートを取り出し、グラフェンシートに10kgの重りを載せても、グラフェンシートは破壊されなかったので、一定の接合力でグラフェンの扁平面同士が接合されている。
Example 1
This example is an example in which a graphene sheet composed of a group of graphenes in which the flat surfaces of the graphenes are overlapped and bonded is formed on the bottom surface of the container according to the manufacturing method described in the eighth paragraph.
First, 2 liters of methanol were filled into a shallow container with a base of 1.2 m x 1.2 m.
Next, prepare parallel plate electrodes having an effective area of 1 m×1 m, which generates an electric field in the gap between the two parallel plate electrodes. Graphite particles are spread evenly on the surface. Assuming that the graphite particles are spheres with a particle diameter of 25 μm and that the average thickness of the graphite particles is 10 μm, the graphite particles are spread evenly in the 100 μm gap formed by the two parallel plate electrodes. , there are 6.4×10 7 graphite particles. When a DC voltage of 10.6 kilovolts or more is applied to this group of graphite particles, the interlaminar bonds of the basal planes of all the graphite particles are broken at the same time. At this time, a group of 1.9×10 13 graphene particles is obtained, and the group of graphite particles used is only 1.18 g.
For this purpose, 10 g of scale-like graphite particles (eg, XD100 manufactured by Ito Graphite Industry Co., Ltd.) was laid on the surface of a parallel plate electrode having an effective area of 1 m×1 m for generating an electric field. This parallel plate electrode is immersed in a container filled with methanol, the other parallel plate electrode is superimposed on the parallel plate electrode, and the two parallel plate electrodes are separated by a gap of 100 μm, A DC voltage of 12 kilovolts was applied across the electrodes. Next, the gap between the two parallel plate electrodes is widened, the two parallel plate electrodes are tilted in methanol, and a vibration acceleration of 0.2 G in three directions is repeatedly applied to the container. Two parallel plate electrodes were taken out from the . Furthermore, the methanol in the container was subjected to ultrasonic vibration of 20 kHz for 2 minutes using an ultrasonic homogenizer (product LUH300 from Yamato Scientific Co., Ltd.). After this, the container was again repeatedly subjected to a vibration acceleration of 0.2 G in three directions.
The container was then heated to 65° C. to vaporize the methanol. Furthermore, a 1.2 m × 1.2 m aluminum plate is placed on the upper plane of the sample formed on the bottom of the container, and a 20 kg weight is placed on the aluminum plate, and the upper plane of the sample is evenly distributed. Compressed. After removing the weight and the aluminum plate, the container was subjected to a three-way vibration acceleration of 0.2 G and the sample was removed from the container. An aluminum plate was placed again on the removed sample, and a weight of 10 kg was further placed thereon, but the state of the sample did not change.
Next, the two planes and sides of the sample were observed and analyzed using an electron microscope. As an electron microscope, an ultra-low accelerating voltage SEM manufactured by JFE Techno-Research Corporation was used. This device is capable of surface observation with an ultra-low acceleration voltage from 100 V, and has the feature that the surface of a sample can be observed directly without forming a conductive film on the sample. First, a secondary electron beam between 900-1000 volts of the reflected electron beam from the plane of the sample was extracted and imaged. An extremely thin step was confirmed on the plane of the sample. Next, a secondary electron beam between 900 and 1000 volts of the reflected electron beam from the side surface of the sample was picked up and subjected to image processing. There were 10 layers of very thin material on top of each other. Furthermore, as a result of image processing of the energy and intensity of the characteristic X-rays, it was confirmed that only carbon atoms existed, and that the sample was a graphene sheet in which flat planes of graphene overlapped with each other.
FIG. 1 schematically shows an enlarged part of the side surface of the graphene sheet in which flat planes of graphene are overlapped with each other. 1 is graphene.
Even when the graphene sheet was taken out from the container and a weight of 10 kg was placed on the graphene sheet, the graphene sheet was not broken, so the flat surfaces of the graphene were bonded together with a constant bonding force.

実施例2
本実施例は、実施例1において、容器の底面に形成したグラフェンシートの表面を、銀微粒子の集まりで覆う実施例である。
最初に、熱分解で銀を析出する金属化合物をメタノールに分散し、メタノール分散液を作成する。銀化合物として、最も合成が容易である銀錯イオンの一つである2個のアンミンが、銀イオンAgに配位結合したジアンミン銀イオン[Ag(NH+1の塩化物であるジアンミン銀塩化物[Ag(NH]Cl(例えば、田中貴金属販売株式会社の製品)を用い、ジアンミン銀塩化物の0.1モルを100ccのメタノールに分散した。このメタノール分散液を、実施例1において、グラフェンシートが容器の底面に該底面の形状として形成されている該容器に充填した。次に、0.4Gからなる3方向の振動加速度を容器に繰り返し加えた。さらに、容器を、水素ガスの雰囲気で180℃まで昇温し、180℃に5分間放置した。この後、再度、容器に0.4Gからなる3方向の振動加速度を短時間加え、容器の底から試料を取り出した。
次に、試料の2つの平面と側面とを、実施例1で用いた電子顕微鏡で観察と分析とを行なった。最初に、反射電子線の900-1000Vの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。平面と側面との双方に、40-60nmの大きさからなる粒状粒子が、満遍なく形成されていた。次に、反射電子線の900-1000Vの間にあるエネルギーを抽出して画像処理を行い、画像の濃淡によって材質の違いを観察した。濃淡が認められなかったので、同一の物質から形成されていた。さらに、特性エックス線のエネルギーとその強度を画像処理し、微粒子を構成する元素を分析した。銀原子のみが存在し、粒状微粒子が銀微粒子であることが分かった。
次に、試料の側面に形成された銀微粒子の集まりを剥ぎ落し、試料の側面からの反射電子線の900-1000Vの間にある2次電子線を取り出して画像処理を行った。実施例1の側面と同様に、グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェンシートが観察できた。この結果から、グラフェンシートの表面が、銀微粒子の集まりで覆われていることが分かった。
以上に説明したように、実施例1において、グラフェンの扁平面同士が接合されたグラフェンシートを容器の底面に形成し、実施例2において、銀微粒子の集まりをグラフェンシートの表面に析出させ、グラフェンシートの表面を銀微粒子で覆った。この後、容器に0.4Gからなる3方向の振動加速度を短時間加え、容器の底から試料を取り出した。この際、グラフェンシートから銀微粒子が剥離されなかったため、銀微粒子の集まりは、一定の強度でグラフェンシートを覆っていることが分かった。従って、グラフェンシートはハンドリングが可能になり、グラフェンシートを基材や部品に載せ、グラフェンシートを圧縮すると、グラフェンシートが銀微粒子を介して、基材や部品に圧着し、圧着されたグラフェンシートは、グラフェンの熱伝導性と銀の導電性を示す。
Example 2
This example is an example in which the surface of the graphene sheet formed on the bottom surface of the container in Example 1 is covered with aggregates of silver fine particles.
First, a metal compound that deposits silver by thermal decomposition is dispersed in methanol to prepare a methanol dispersion. As a silver compound, two ammines, which is one of the silver complex ions that are most easily synthesized, are chlorides of diammine silver ion [Ag(NH 3 ) 2 ] +1 coordinated to silver ion Ag + . Using diammine silver chloride [Ag(NH 3 ) 2 ]Cl (for example, a product of Tanaka Kikinzoku Hanbai Co., Ltd.), 0.1 mol of diammine silver chloride was dispersed in 100 cc of methanol. This methanol dispersion was filled in the container in Example 1, in which the graphene sheet was formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface. A three-way vibrational acceleration of 0.4 G was then repeatedly applied to the container. Further, the container was heated to 180° C. in a hydrogen gas atmosphere and left at 180° C. for 5 minutes. After that, the container was again subjected to vibration acceleration of 0.4 G in three directions for a short time, and the sample was taken out from the bottom of the container.
Next, two planes and side surfaces of the sample were observed and analyzed with the electron microscope used in Example 1. First, a secondary electron beam between 900 and 1000 V of the reflected electron beam was picked up and subjected to image processing. Granular particles with a size of 40 to 60 nm were evenly formed on both the plane surface and the side surface. Next, the energy between 900 and 1000 V of the reflected electron beam was extracted and image processing was performed, and the difference in material was observed according to the density of the image. Since no shading was observed, they were formed from the same material. Furthermore, the energy and intensity of the characteristic X-rays were image-processed, and the elements constituting the fine particles were analyzed. It was found that only silver atoms were present, and the granular fine particles were silver fine particles.
Next, the cluster of silver fine particles formed on the side surface of the sample was peeled off, and the secondary electron beam between 900 and 1000 V of the reflected electron beam from the side surface of the sample was taken out to perform image processing. As with the side surface of Example 1, a graphene sheet in which flat planes of graphene overlapped was observed. From this result, it was found that the surface of the graphene sheet was covered with clusters of silver fine particles.
As described above, in Example 1, a graphene sheet in which the flat surfaces of graphene are bonded together is formed on the bottom surface of the container, and in Example 2, a collection of silver fine particles is precipitated on the surface of the graphene sheet, and graphene The surface of the sheet was covered with fine silver particles. After this, the container was briefly subjected to vibration acceleration in three directions of 0.4 G, and the sample was removed from the bottom of the container. At this time, since the silver fine particles were not separated from the graphene sheet, it was found that the cluster of silver fine particles covered the graphene sheet with a certain strength. Therefore, the graphene sheet can be handled, and when the graphene sheet is placed on a base material or part and compressed, the graphene sheet is crimped to the base material or part via the silver fine particles, and the crimped graphene sheet is , showing the thermal conductivity of graphene and the conductivity of silver.

実施例3
本実施例は、実施例1において、容器の底面に形成されたグラフェンシートの表面を、酸化アルミニウムAlの微粒子の集まりで覆う実施例である。なお、酸化アルミニウムは、1014-15Ω・cmの体積抵抗率をもち、10-15kV/mmの絶縁耐力を持つ絶縁体である。
最初に、安息香酸アルミニウムAl(CCOO)(例えば、三津和化学薬品株式会社の製品)の0.1モルを、100ccのメタノールに分散し、メタノール分散液を作成した。このメタノール分散液を、実施例1において、グラフェンシートが容器の底面に該底面の形状として形成されている該容器に充填した。
次に、0.4Gからなる3方向の振動加速度を容器に繰り返し加えた。さらに、容器を、大気雰囲気で310℃まで昇温し、310℃に1分間放置した。この後、実施例1と同様に、アルミニウムの板を容器内の試料の上方の平面に載せ、さらに、10kgの重りを載せ、この後、重りとアルミニウムの板を取り出した。さらに、容器に0.2Gからなる3方向の振動加速度を短時間加え、容器から試料を取り出した。取り出した試料に再度5kgの重りを載せたが、試料の表面から微粒子は剥離されなかった。
この後、実施例2と同様に、電子顕微鏡によって、試料の2つの平面と側面の観察と分析とを行った。平面と側面との双方に、40-60nmの大きさからなる粒状の微粒子が、満遍なく積み重なって形成され、粒状微粒子は酸化アルミニウムで構成されていた。
この後、側面の粒状の微粒子の集まりを全て剥ぎ落し、側面を再度電子顕微鏡で観察した。この結果、実施例1の側面と同様に、グラフェンの扁平面同士が重なり合ったグラフェンシートが観察できた。
この結果から、グラフェンシートの表面が、酸化アルミニウムの微粒子の集まりで覆われていることが分かった。また、容器からグラフェンシートを取り出し、グラフェンシートに5kgの重りを載せても、酸化アルミニウムの微粒子はグラフェンシートから解離されなかったため、グラフェンシートに10kgの重りを載せた際に、酸化アルミニウムの微粒子同士が摩擦熱で接合し、酸化アルミニウムの微粒子の集まりが、一定の強度でグラフェンシートの表面を覆っていることが分かった。
以上の結果から、実施例1において、グラフェンの扁平面同士が接合されたグラフェンシートを容器の底面に形成し、実施例3において、グラフェンシートの表面に酸化アルミニウムの微粒子の集まりを析出させ、グラフェンシートの表面を、酸化アルミニウムの微粒子の集まりで覆った。この後、グラフェンシートの平面の全体に圧縮応力を均等に加えると、酸化アルミニウムの微粒子同士が、互いに接触する部位で摩擦熱によって接合した。このため、グラフェンシートはハンドリングが可能になり、グラフェンシートを基材や部品に載せ、グラフェンシートを圧縮すると、グラフェンシートが酸化アルミニウムの微粒子を介して、基材や部品に圧着し、圧着されたグラフェンシートは、グラフェンの熱伝導性をもち、表面は絶縁性を示す。
Example 3
This example is an example in which the surface of the graphene sheet formed on the bottom surface of the container in Example 1 is covered with aggregates of fine particles of aluminum oxide Al 2 O 3 . Aluminum oxide is an insulator having a volume resistivity of 10 14-15 Ω·cm and a dielectric strength of 10-15 kV/mm.
First, 0.1 mol of aluminum benzoate Al(C 6 H 5 COO) 3 (eg, a product of Mitsuwa Chemicals Co., Ltd.) was dispersed in 100 cc of methanol to prepare a methanol dispersion. This methanol dispersion was filled in the container in Example 1, in which the graphene sheet was formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface.
A three-way vibrational acceleration of 0.4 G was then repeatedly applied to the container. Further, the container was heated to 310° C. in the atmosphere and left at 310° C. for 1 minute. After that, similarly to Example 1, an aluminum plate was placed on the upper plane of the sample in the container, and a weight of 10 kg was further placed thereon, after which the weight and the aluminum plate were taken out. Furthermore, a vibration acceleration of 0.2 G in three directions was applied to the container for a short time, and the sample was removed from the container. A weight of 5 kg was placed on the removed sample again, but the fine particles were not peeled off from the surface of the sample.
After that, as in Example 2, observation and analysis of two planes and sides of the sample were performed with an electron microscope. Granular fine particles having a size of 40 to 60 nm were evenly stacked on both the plane surface and the side surface, and the granular fine particles were composed of aluminum oxide.
After that, all the clusters of granular fine particles on the side surface were peeled off, and the side surface was observed again with an electron microscope. As a result, as in the case of the side surface of Example 1, a graphene sheet in which flat planes of graphene overlapped with each other was observed.
From this result, it was found that the surface of the graphene sheet was covered with a collection of fine particles of aluminum oxide. Further, even when the graphene sheet was taken out from the container and a weight of 5 kg was placed on the graphene sheet, the aluminum oxide fine particles were not dissociated from the graphene sheet. are joined by frictional heat, and the surface of the graphene sheet is covered with a certain amount of strength by a collection of fine particles of aluminum oxide.
From the above results, in Example 1, a graphene sheet in which the flat surfaces of graphene were bonded was formed on the bottom surface of the container, and in Example 3, a collection of fine particles of aluminum oxide was deposited on the surface of the graphene sheet, and graphene The surface of the sheet was covered with a mass of fine particles of aluminum oxide. After that, when compressive stress was evenly applied to the entire planar surface of the graphene sheet, the fine particles of aluminum oxide bonded to each other by frictional heat at the portions where they were in contact with each other. For this reason, the graphene sheet can be handled, and when the graphene sheet is placed on a base material or part and compressed, the graphene sheet is crimped to the base material or part via fine particles of aluminum oxide, and is crimped. The graphene sheet has the thermal conductivity of graphene, and the surface exhibits insulating properties.

1 グラフェン
1 graphene

Claims (7)

グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを製造する方法は、
2枚の平行平板電極のうちの一方の平行平板電極の表面に、鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは塊状黒鉛粒子の集まりを平坦に敷き詰め、該平行平板電極を容器に充填されたメタノール中に浸漬させ、さらに、他方の平行平板電極を前記一方の平行平板電極の上に重ね合わせ、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりを介して、前記2枚の平行平板電極を離間させ、該離間させた2枚の平行平板電極を前記メタノール中に浸漬させる、
この後、前記2枚の平行平板電極の間隙に直流の電位差を印加する、これによって、該電位差の大きさを前記2枚の平行平板電極の間隙の大きさで割った値に相当する電界が、前記鱗片状黒鉛粒子の集まりないしは前記塊状黒鉛粒子の集まりに印加され、該電界の印加によって、前記黒鉛粒子の全てに対し、黒鉛結晶からなる基底面の層間結合を破壊させるのに十分なクーロン力を、前記黒鉛粒子を形成する基底面の層間結合の担い手である全てのπ電子に同時に与えられ、これによって、前記鱗片状黒鉛粒子ないしは前記塊状黒鉛粒子を形成する基底面の層間結合の全てが同時に破壊され、前記2枚の平行平板電極の間隙に、前記基底面に相当するグラフェンの集まりが製造される、
この後、前記2枚の平行平板電極の間隙を拡大し、該2枚の平行平板電極を前記メタノール中で傾斜させ、さらに、前記容器に左右、前後、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンの集まりを、前記2枚の平行平板電極の間隙から前記メタノール中に移動させる、この後、前記容器から前記2枚の平行平板電極を取り出す、
さらに、前記容器内のメタノール中でホモジナイザー装置を稼働させ、前記メタノールを介して前記グラフェンの集まりに衝撃を繰り返し加え、該グラフェンの集まりを、前記メタノール中で1枚1枚のグラフェンに分離させる、この後、前記容器から前記ホモジナイザー装置を取り出す、
さらに、前記容器に前後、左右、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンの扁平面同士がメタノールを介して重なり合った該グラフェンの集まりを、前記容器の底面に該底面の形状として形成する、
この後、前記容器を前記メタノールの沸点に昇温して該メタノールを気化させ、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った該グラフェンの集まりを、前記容器の底面に該底面の形状として形成する、
この後、前記グラフェンの集まりの上方の平面を均等に圧縮し、前記グラフェンの扁平面同士が重なり合った部位に摩擦熱を発生させ、該摩擦熱によって前記グラフェンの扁平面同士が接合し、該グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートが、前記容器の底面に該底面の形状として形成される、グラフェンの扁平面同士が重なり合って接合した該グラフェンの集まりからなるグラフェンシートを製造する方法。
A method for producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which the flat planes of graphene overlap and are joined,
A collection of scale-like graphite particles or a collection of massive graphite particles is evenly spread on the surface of one of the two parallel-plate electrodes, and the parallel-plate electrode is immersed in methanol filled in a container. Further, the other parallel plate electrode is superimposed on the one parallel plate electrode, and the two parallel plate electrodes are separated via the collection of the scale-like graphite particles or the collection of the massive graphite particles. , the two spaced apart parallel plate electrodes are immersed in the methanol;
After that, a DC potential difference is applied across the gap between the two parallel plate electrodes, whereby an electric field corresponding to the value obtained by dividing the potential difference by the gap between the two parallel plate electrodes is generated. , a coulomb sufficient to break the interlayer bonding of the basal planes of graphite crystals for all of the graphite particles by the application of the electric field applied to the cluster of flake graphite particles or the cluster of massive graphite particles. A force is simultaneously applied to all the π electrons responsible for the interlaminar bonds of the basal planes forming the graphite particles, thereby causing all the interlaminar bonds of the basal planes forming the flake graphite particles or the massive graphite particles. are destroyed at the same time, and a group of graphene corresponding to the basal plane is produced in the gap between the two parallel plate electrodes.
After that, the gap between the two parallel plate electrodes is widened, the two parallel plate electrodes are tilted in the methanol, and further vibration acceleration is repeatedly applied to the container in three directions, left and right, front and back, and up and down. , transferring the graphene mass from the gap between the two parallel plate electrodes into the methanol, after which the two parallel plate electrodes are removed from the container;
Furthermore, the homogenizer device is operated in methanol in the container, and the collection of graphene is repeatedly impacted through the methanol, and the collection of graphene is separated into individual graphenes in the methanol. After that, remove the homogenizer device from the container,
Further, vibrational acceleration in three directions of front and back, left and right, and up and down is repeatedly applied to the container, and a collection of the graphene in which the flat surfaces of the graphene are overlapped with methanol is formed on the bottom surface of the container as the shape of the bottom surface. do,
After that, the container is heated to the boiling point of the methanol to vaporize the methanol, and a collection of the graphene in which the flat surfaces of the graphene overlap each other is formed on the bottom surface of the container as the shape of the bottom surface.
After that, the upper plane of the graphene aggregate is evenly compressed to generate frictional heat at the portion where the flat surfaces of the graphene overlap each other, and the flat surfaces of the graphene are bonded to each other by the frictional heat, and the graphene A graphene sheet consisting of a collection of graphenes in which the flat surfaces of graphene are overlapped and bonded is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface, and a graphene consisting of a collection of graphenes in which the flat surfaces of graphene are overlapped and bonded A method of manufacturing a sheet.
請求項1に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、
銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属が熱分解で析出する金属化合物をメタノールに分散してメタノール分散液を作成し、該メタノール分散液を、請求項1に記載したグラフェンシートが容器の底面に形成されている該容器に充填し、さらに、該容器に左右、前後、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンシートの表面を前記メタノール分散液と接触させる、
この後、前記容器を前記金属化合物が熱分解する温度に昇温する、これによって、最初に前記メタノールが気化し、前記グラフェンシートの表面に前記金属化合物の微細な結晶の集まりが一斉に析出し、この後、前記金属化合物の微細な結晶が熱分解し、前記グラフェンシートの表面に、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる粒状の金属微粒子の集まりが一斉に析出し、該粒状の金属微粒子同士が互いに接触する部位で金属結合し、前記グラフェンシートの表面が、前記金属結合した銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりによって覆われる、請求項1に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet according to claim 1 with a collection of fine metal particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum,
A metal compound in which any metal of silver, copper, gold, or aluminum precipitates by thermal decomposition is dispersed in methanol to prepare a methanol dispersion, and the methanol dispersion is added to the container in which the graphene sheet according to claim 1 is placed. The container formed on the bottom surface of the graphene sheet is filled with the graphene sheet, and the container is repeatedly subjected to vibration acceleration in three directions: left and right, front and back, and up and down, so that the surface of the graphene sheet is brought into contact with the methanol dispersion.
After that, the container is heated to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed, whereby the methanol is first vaporized, and a collection of fine crystals of the metal compound precipitates all at once on the surface of the graphene sheet. After that, the fine crystals of the metal compound are thermally decomposed, and on the surface of the graphene sheet, a collection of granular metal fine particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum precipitates all at once, The granular metal fine particles are metallically bonded at the sites where they contact each other, and the surface of the graphene sheet is covered with a collection of metal fine particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum that is metallically bonded. A method of covering the surface of the graphene sheet according to claim 1 with a collection of fine metal particles made of any one of silver, copper, gold, and aluminum.
請求項2に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、
無機物のイオンないしは無機物の分子からなる配位子が、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属イオンに配位結合した金属錯イオンを有する無機金属化合物からなる金属錯体を、請求項2に記載した銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属が熱分解で析出する金属化合物として用い、請求項2に記載した方法に従って、グラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet according to claim 2 with a collection of fine metal particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum,
A metal complex composed of an inorganic metal compound having a metal complex ion in which a ligand composed of an inorganic ion or an inorganic molecule is coordinated to a metal ion composed of a metal of silver, copper, gold, or aluminum, Any metal of silver, copper, gold, or aluminum described in claim 2 is used as a metal compound that is deposited by thermal decomposition, and according to the method described in claim 2, the surface of the graphene sheet is treated with silver, copper, or gold. , or aluminum.
請求項2に記載したグラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法は、
カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属イオンに共有結合する第一の特徴と、前記カルボン酸が飽和脂肪酸からなる第二の特徴とを兼備するカルボン酸金属化合物を、請求項2に記載した銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属が熱分解で析出する金属化合物として用い、請求項2に記載した方法に従って、グラフェンシートの表面を、銀、銅、金、ないしはアルミニウムのいずれかの金属からなる金属微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet according to claim 2 with a collection of fine metal particles made of any metal of silver, copper, gold, or aluminum,
The first feature is that the oxygen ion that constitutes the carboxyl group of the carboxylic acid is covalently bonded to a metal ion made of a metal such as silver, copper, gold, or aluminum, and the second feature is that the carboxylic acid is a saturated fatty acid. A carboxylic acid metal compound having the above characteristics is used as a metal compound from which any metal of silver, copper, gold, or aluminum described in claim 2 is deposited by thermal decomposition, and according to the method described in claim 2, A method of covering the surface of a graphene sheet with a collection of fine metal particles made of silver, copper, gold, or aluminum.
請求項1に記載したグラフェンシートの表面を、絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法は、
絶縁性の金属酸化物が熱分解で析出する金属化合物をメタノールに分散してメタノール分散液を作成し、該メタノール分散液を、請求項1に記載したグラフェンシートが容器の底面に形成されている該容器に充填し、さらに、該容器に左右、前後、上下の3方向の振動加速度を繰り返し加え、前記グラフェンシートの表面を前記メタノール分散液と接触させる、
この後、前記容器を前記金属化合物が熱分解する温度に昇温する、これによって、最初に前記メタノールが気化し、前記グラフェンシートの表面に前記金属化合物の微細な結晶の集まりが一斉に析出し、この後、前記金属化合物の微細な結晶が熱分解し、前記グラフェンシートの表面に、前記絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりが一斉に析出し、該絶縁性の金属酸化物の微粒子の集まりで表面が覆われた前記グラフェンシートが、前記容器の底面に該底面の形状として形成される、請求項1に記載したグラフェンシートの表面を、絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet according to claim 1 with a collection of fine particles made of an insulating metal oxide,
A metal compound in which an insulating metal oxide is deposited by thermal decomposition is dispersed in methanol to prepare a methanol dispersion. The container is filled, and the container is repeatedly subjected to vibration acceleration in three directions: left and right, front and back, and up and down, so that the surface of the graphene sheet is brought into contact with the methanol dispersion.
After that, the container is heated to a temperature at which the metal compound is thermally decomposed, whereby the methanol is first vaporized, and a collection of fine crystals of the metal compound precipitates all at once on the surface of the graphene sheet. After that, the fine crystals of the metal compound are thermally decomposed, and a collection of fine particles of the insulating metal oxide is precipitated on the surface of the graphene sheet all at once, and the fine particles of the insulating metal oxide are deposited on the surface of the graphene sheet. 2. The surface of the graphene sheet according to claim 1, wherein the graphene sheet whose surface is covered with aggregates is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface, wherein the surface of the graphene sheet is formed with aggregates of fine particles made of an insulating metal oxide. how to cover.
請求項5に記載したグラフェンシートの表面を絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法は、
カルボン酸のカルボキシル基を構成する酸素イオンが配位子になって、金属イオンに配位結合したカルボン酸金属化合物を、請求項5に記載した熱分解で絶縁性の金属酸化物が析出する金属化合物として用い、請求項5に記載した方法に従って、グラフェンシートの表面を絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで覆う方法。
The method of covering the surface of the graphene sheet according to claim 5 with a collection of fine particles made of an insulating metal oxide comprises:
The oxygen ion constituting the carboxyl group of the carboxylic acid becomes a ligand, and the carboxylic acid metal compound coordinately bonded to the metal ion is converted to the metal from which an insulating metal oxide is deposited by thermal decomposition as described in claim 5. A method of covering the surface of a graphene sheet with a collection of fine particles composed of an insulating metal oxide, according to the method of claim 5, using the compound as a compound.
請求項5に記載したグラフェンシートを容器から取り出す方法は、
請求項5に記載した方法に従って、絶縁性の金属酸化物からなる微粒子の集まりで表面が覆われたグラフェンシートを容器の底面に該底面の形状として形成し、さらに、該グラフェンシートの上方の平面を均等に圧縮する、これによって、該グラフェンシートの双方の平面の表層に形成された金属酸化物の微粒子の集まりにおいて、該金属酸化物の微粒子同士が互いに接触する部位に摩擦熱が発生し、該摩擦熱によって前記金属酸化物の微粒子同士が接合する、
この後、前記容器に前後、左右、上下の3方向の振動加速度を加え、該容器から前記グラフェンシートを取り出す、請求項5に記載したグラフェンシートを容器から取り出す方法。
The method for removing the graphene sheet according to claim 5 from the container comprises:
According to the method of claim 5, a graphene sheet whose surface is covered with a collection of fine particles made of an insulating metal oxide is formed on the bottom surface of the container in the shape of the bottom surface, and a plane above the graphene sheet is formed. Frictional heat is generated at the site where the metal oxide fine particles are in contact with each other in the collection of metal oxide fine particles formed on the surface layers of both planes of the graphene sheet, The frictional heat causes the fine particles of the metal oxide to join together.
6. The method for taking out a graphene sheet from a container according to claim 5, wherein thereafter, vibration acceleration in three directions of back and forth, left and right, and up and down is applied to the container to take out the graphene sheet from the container.
JP2019107537A 2019-06-09 2019-06-09 A method of producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which flat planes of graphene are overlapped and joined, and a method of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles of metal or insulating metal oxide. Active JP7195513B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019107537A JP7195513B2 (en) 2019-06-09 2019-06-09 A method of producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which flat planes of graphene are overlapped and joined, and a method of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles of metal or insulating metal oxide.

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019107537A JP7195513B2 (en) 2019-06-09 2019-06-09 A method of producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which flat planes of graphene are overlapped and joined, and a method of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles of metal or insulating metal oxide.

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2020200210A JP2020200210A (en) 2020-12-17
JP2020200210A5 JP2020200210A5 (en) 2021-09-30
JP7195513B2 true JP7195513B2 (en) 2022-12-26

Family

ID=73742404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019107537A Active JP7195513B2 (en) 2019-06-09 2019-06-09 A method of producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which flat planes of graphene are overlapped and joined, and a method of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles of metal or insulating metal oxide.

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7195513B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6166860B2 (en) 2012-05-16 2017-07-19 小林 博 Method for producing graphene, method for producing graphene joined body obtained by joining the graphene, and method for producing substrate or part using the graphene or the graphene joined body
JP2019512441A (en) 2016-02-12 2019-05-16 フラウンホーファ−ゲゼルシャフト ツァー フォルデルング デア アンゲバンデン フォルシュンク エー. ファオ.Fraunhofer−Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E. V. Graphene and Graphene Production

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006166860A (en) * 2004-12-20 2006-06-29 Mitsubishi Agricult Mach Co Ltd Narrow guide switching operation structure for combine harvester

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6166860B2 (en) 2012-05-16 2017-07-19 小林 博 Method for producing graphene, method for producing graphene joined body obtained by joining the graphene, and method for producing substrate or part using the graphene or the graphene joined body
JP2019512441A (en) 2016-02-12 2019-05-16 フラウンホーファ−ゲゼルシャフト ツァー フォルデルング デア アンゲバンデン フォルシュンク エー. ファオ.Fraunhofer−Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E. V. Graphene and Graphene Production

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020200210A (en) 2020-12-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10850496B2 (en) Chemical-free production of graphene-reinforced inorganic matrix composites
Kubozono et al. Recent progress on carbon-based superconductors
KR102140147B1 (en) Heterogeneous laminate comprising graphene, preparing method thereof, thermoelectric material, thermoelectric module and thermoelectric apparatus comprising same
Bonardo et al. recent development of WO3 for toxic gas sensors applications
TW201515994A (en) Nano-graphene hollow particles and manufacturing method thereof
WO2015129781A1 (en) Metal nanowire-forming composition, metal nanowire, and method for producing same
JP7195513B2 (en) A method of producing a graphene sheet consisting of a collection of graphene in which flat planes of graphene are overlapped and joined, and a method of covering the surface of the graphene sheet with a collection of fine particles of metal or insulating metal oxide.
Xu et al. Triclinic boron nanosheets high-efficient electrocatalysts for water splitting
JP2021138566A (en) Method for producing graphene aggregate in which graphenes are superposed and joined to each other through collection of nano-level size fine particles composed of metal or metal oxide
JP2020186144A (en) Method for manufacturing graphene joined body in which flat faces of graphene are bonded together by assembly of metal fine particles composed of any metal of silver, copper, gold or aluminum
US9704611B2 (en) Composite structure of graphene and carbon nanotube and method of manufacturing the same
JP2020200210A5 (en)
JP2020125225A (en) Method for manufacturing graphene bonded body formed by producing suspension in which a group of graphene individually separated is dispersed in alcohol and using the suspension to bond flat surfaces of graphenes with each other
JP2019182726A (en) Production method of graphene conjugate capable of freely changeable each of thickness, surface area and shape
JP2022120727A (en) Method for producing graphite sheet consisting of aggregates of flattened graphite powders in which interlayer bonds of basal surfaces of graphite crystals that form scale-like graphite particles are broken to form flattened powders having small thickness, and flat surfaces of the flattened powders are bonded together to sheet-like shape
JP2015056392A (en) Production of electroconductive paste material and production method
JP2019200867A (en) Production method of conductive film where aspect ratio and shape can be freely changed
JP2024012241A (en) Method for manufacturing circuit component comprising using graphene assembly made by frictionally compressing graphenes with one another as circuit board, frictionally compressing insulating layer to surface of circuit board, and frictionally compressing conductive layer to surface of insulating layer
JP2022113591A (en) Method for producing aggregation of scaly graphite particles in which aggregates of scaly graphite particles are fractured with regard to interlayer bonding in basal surfaces of graphite crystals, and basal surfaces of fractured scaly graphite particles are bonded to each other via a cluster of metal-bonded metal nanoparticles
JP7023035B2 (en) A method for producing an insulating film having an insulating film having the shape of the bottom surface on the bottom surface of a container as an insulating film composed of a collection of the flat powders in which the flat surfaces of the insulating flat powder are overlapped with each other.
JP2021107313A (en) Method for directly joining graphene-joined body formed by directly joining graphenes, to surface of base material or component
JP2022190179A (en) Method for producing paste in which of aggregation of aggregate of carbon black is dispersed in alcohol, and forming film composed of aggregate of carbon particle constituting aggregate into base material or component using the paste
JP7104919B2 (en) A method for producing a transparent conductive substrate by thermocompression bonding a graphene bonded body composed of graphene aggregates in which the graphene flat surfaces are overlapped and bonded to a synthetic resin transparent film.
JP2021002456A (en) Method for producing transparent conductive base material made of graphene joined bodies obtained by joining flat surfaces of graphenes by a transparent aggregate of metal fine particles
Abdelmohsen Theory for morphology engineering of solid compounds (ATMESC): facts, predictions and experimental evidences

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210816

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210817

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220623

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220802

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220805

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221202

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7195513

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150