JP7269070B2 - カーボンナノチューブ線材 - Google Patents
カーボンナノチューブ線材 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7269070B2 JP7269070B2 JP2019068761A JP2019068761A JP7269070B2 JP 7269070 B2 JP7269070 B2 JP 7269070B2 JP 2019068761 A JP2019068761 A JP 2019068761A JP 2019068761 A JP2019068761 A JP 2019068761A JP 7269070 B2 JP7269070 B2 JP 7269070B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon nanotube
- wire
- nanotube wire
- metal nanowires
- carbon
- 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
Links
Images
Description
もなっていた。
[1]複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数または複数と、
複数の金属ナノワイヤーと、
を有するカーボンナノチューブ線材であって、
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向にわたり前記複数の金属ナノワイヤーが連続的に存在することを特徴とする、カーボンナノチューブ線材。
[2]前記金属ナノワイヤーが銅ナノワイヤーである、上記[1]に記載のカーボンナノチューブ線材。
[3]前記カーボンナノチューブ線材中の前記金属ナノワイヤーの含量が1~30質量%である、上記[1]または[2]に記載のカーボンナノチューブ線材。
[4]前記カーボンナノチューブ線材の断面全体に対して、前記金属ナノワイヤーが占める面積の割合が0.001~0.5である、上記[1]から[3]までの何れか1つに記載のカーボンナノチューブ線材。
[5]前記金属ナノワイヤーのアスペクト比が10以上である、上記[1]から[4]までの何れか1つに記載のカーボンナノチューブ線材。
[6]前記金属ナノワイヤーの直径が1nm~1000nmである、上記[1]から[5]までの何れか1つに記載のカーボンナノチューブ線材。
以下に、一実施形態に係るカーボンナノチューブ線材について説明する。
面画像を得た後、該断面画像中の炭素元素と銅元素の分布から、金属ナノワイヤーの有無を計測する。そして、5cmごとに得た全ての断面において金属ナノワイヤーが何れかの位置に存在する場合には、該切り出した「カーボンナノチューブ線材(素線)の長手方向にわたり複数の金属ナノワイヤーが連続的に存在する」ものと判断することができる。なお、カーボンナノチューブ線材内において、各々の金属ナノワイヤーは互いに接するように存在しても、離間して存在してもよい。また、5cmごとの各々の断面において観察される金属ナノワイヤーは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。5cmごとに得た各断面中に観察される金属ナノワイヤーの本数は、同じであっても、異なってもよい。例えば、第一の断面中に観察される金属ナノワイヤーの本数よりも、第二の断面中に観察される金属ナノワイヤーの本数の方が少なくてもよい。上記のように金属ナノワイヤーが測定された各断面に存在することによって連続的に金属ナノワイヤーが存在することとなる。このため、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ集合体間の接触性を良好にすると共に、カーボンナノチューブ線材全体の導電性を優れたものとすることができる。なお、カーボンナノチューブ線材(素線)の長手方向全長にわたり複数の金属ナノワイヤーが連続的に存在してもよいし、カーボンナノチューブ線材(素線)の長手方向の一部に複数の金属ナノワイヤーが連続的に存在してもよいが、カーボンナノチューブ線材において複数の金属ナノワイヤーが連続的に存在する領域の長さは50cm以上である。従って、一実施形態の変形例では、カーボンナノチューブ線材中に金属ナノワイヤーが存在しない領域があってもよい。
ることによって、所望の特性を有するカーボンナノチューブ線材1とすることができる。例えば、図1(b)はカーボンナノチューブ2と金属ナノワイヤー3の直径が同程度のカーボンナノチューブ線材1の断面図であり、カーボンナノチューブ2と金属ナノワイヤー3の接触面積が大きくなるため、カーボンナノチューブ線材1全体の導電性をより向上させることができる。この場合、(カーボンナノチューブの直径)/(金属ナノワイヤーの直径)は、0.1以上10未満が好ましく、0.5以上5未満がより好ましく、0.7以上3未満がさらに好ましい。図1(c)はカーボンナノチューブ2よりも金属ナノワイヤー3の直径が大きいカーボンナノチューブ線材1の断面図であり、金属ナノワイヤー3は高電圧に耐え得るため高電圧の印加時にも使用可能なカーボンナノチューブ線材1とすることができる。この場合、(カーボンナノチューブの直径)/(金属ナノワイヤーの直径)は、10以上10000未満が好ましく、50以上2000未満がより好ましく、200以上1000未満がさらに好ましい。
から形成されている。カーボンナノチューブの長手方向は、カーボンナノチューブ線材の長手方向を形成している。従って、カーボンナノチューブは、線状となっている。素線であるカーボンナノチューブ線材の円相当直径は、特に限定されないが、例えば、0.01mm~4.0mmである。
カーボンナノチューブ線材を構成するカーボンナノチューブには、3層構造以上の層構造を有するカーボンナノチューブや単層構造の層構造を有するカーボンナノチューブも含まれていてもよく、3層構造以上の層構造を有するカーボンナノチューブまたは単層構造の層構造を有するカーボンナノチューブから形成されていてもよい。
。カイラリティは、アームチェア型、ジグザグ型、及びカイラル型に大別され、アームチェア型は金属性、ジグザグ型は半導体性および半金属性、カイラル型は半導体性および半金属性の挙動を示す。従って、カーボンナノチューブの導電性は、筒状体がいずれのカイラリティを有するかによって大きく異なる。カーボンナノチューブ線材を構成するカーボンナノチューブ集合体では、導電性をさらに向上させる点から、金属性の挙動を示すアームチェア型のカーボンナノチューブの割合を増大させることが好ましい。
ことが好ましく、2.5~25質量%であることがより好ましく、5~15質量%であることがさらに好ましい。金属ナノワイヤーの含量がこれらの範囲内にあることによって、カーボンナノチューブ線材全体の導電性をさらに向上させることができる。
カーボンナノチューブ線材(素線)の製造方法は特に限定されないが、乾式紡糸法(特許第5819888号明細書、特許第5990202号明細書、特許第5350635号明細書)、湿式紡糸法(特許第5135620号明細書、特許第5131571号明細書、特許第5288359号明細書)、液晶紡糸法(特2014-530964号公報)等の公知の方法で作製することができる。例えば、湿式紡糸法では特定の溶媒中にカーボンナノチューブおよび金属ナノワイヤーを添加した分散液を得た後、押出成形器などにより該分散液を凝固液中に押し出すことによって、カーボンナノチューブ線材(素線)を得ることができる。また、撚り線の形態のカーボンナノチューブ線材を得る場合は、撚り器によってカーボンナノチューブ線材(素線)を撚ることによってカーボンナノチューブ線材を得ることができる。
まず、0.1質量%コール酸ナトリウム水溶液中にカーボンナノチューブおよび銅ナノワイヤー(直径155nm、長さ8.5μm)を添加して分散液を得た。分散液を押出成形器に投入した後、該分散液をイソプロパノールの凝固液中に押し出すことにより、線径が0.2mmのカーボンナノチューブ線材を作製した。このようにして作製したカーボンナノチューブ線材中の銅ナノワイヤーの含量は18質量%であった。上記のように作製したカーボンナノチューブ線材を12本、撚り器により撚りあわせて撚り線の形態とした。
分散液中への銅ナノワイヤーの添加量を変えることにより、作製したカーボンナノチューブ線材中の銅ナノワイヤーの含量を1.2質量%とした。これ以外は、実施例1と同様にして撚り線を作製した。
銅ナノワイヤーを、直径83nm、長さ2.1μmのものに変更した以外は、実施例2と同様にして撚り線を作製した。
分散液中への銅ナノワイヤーの添加量を変えることにより、カーボンナノチューブ線材中の銅ナノワイヤーの含量を35質量%とした。これ以外は、実施例3と同様にして、撚
り線を作製した。
分散液中への銅ナノワイヤーの添加量を変えることにより、カーボンナノチューブ線材中の銅ナノワイヤーの含量を0.5質量%とした。これ以外は、実施例3と同様にして、撚り線を作製した。
上記のようにして作製した各例のカーボンナノチューブ線材について以下の評価を行った。
(a)カーボンナノチューブ線材の断面における金属ナノワイヤーの有無
カーボンナノチューブ線材(素線)をその長手方向に50cm、切り出し、該切り出したカーボンナノチューブ線材を5cmごとに10等分して得た10の断面についてSEM(SU8020(日立製作所社製))により断面画像を得た。次にEDS分析(SU8020(日立製作所製))により、SEM画像中に存在する炭素元素と銅元素の分布から、各断面における金属ナノワイヤーの有無を計測した。
ソースメータ(ケースレー2400(Keithley社製))を用いて、電流0.1mAを流したときの抵抗値を計測した。この値を用いてカーボンナノチューブ線材の体積抵抗率を算出した。この際、サンプルはカーボンナノチューブ線材1mを切り出し、10cm間隔ずつ、10カ所計測しその平均値を用いた。体積抵抗率を算出するための断面積は測定に用いた1mの線材を10等分してそれぞれの断面積をマイクロスコープ(VHX-7000、キーエンス社製)で計測し、その平均値を用いた。予め各例について銅ナノワイヤーを含有しない以外は同条件で作製した撚り線の体積抵抗率を測定した。そして、銅ナノワイヤーを含有しないカーボンナノチューブ線材の体積抵抗率ρv0、各例で作製したカーボンナノチューブ線材の体積抵抗率をρvとしたとき、ρv/ρv0を体積抵抗率の比(%)とした。体積抵抗率の比が低い値であると、銅ナノワイヤーによりカーボンナノチューブ線材中に良好な導電パスが形成され、カーボンナノチューブ線材全体の導電性が低くなったものと評価できる。
2 カーボンナノチューブ
3 金属ナノワイヤー
4 空隙
10 撚り線
12 カーボンナノチューブ被覆電線
21 絶縁被覆層
Claims (6)
- 複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の単数または複数と、
複数の金属ナノワイヤーと、
を有するカーボンナノチューブ線材であって、
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向にわたり前記複数の金属ナノワイヤーが連続的に存在し、
前記複数の金属ナノワイヤーは、前記カーボンナノチューブ線材の断面において、均一に分布しているか、または、特定の領域に偏って分布していることを特徴とする、カーボンナノチューブ線材。
- 前記金属ナノワイヤーが銅ナノワイヤーである、請求項1に記載のカーボンナノチューブ線材。
- 前記カーボンナノチューブ線材中の前記金属ナノワイヤーの含量が1~30質量%である、請求項1または2に記載のカーボンナノチューブ線材。
- 前記カーボンナノチューブ線材の断面全体に対して、前記金属ナノワイヤーが占める面積の割合が0.001~0.5である、請求項1から3までの何れか1項に記載のカーボンナノチューブ線材。
- 前記金属ナノワイヤーのアスペクト比が10以上である、請求項1から4までの何れか1項に記載のカーボンナノチューブ線材。
- 前記金属ナノワイヤーの直径が1nm~1000nmである、請求項1から5までの何れか1項に記載のカーボンナノチューブ線材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019068761A JP7269070B2 (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | カーボンナノチューブ線材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019068761A JP7269070B2 (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | カーボンナノチューブ線材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020167101A JP2020167101A (ja) | 2020-10-08 |
JP7269070B2 true JP7269070B2 (ja) | 2023-05-08 |
Family
ID=72717386
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019068761A Active JP7269070B2 (ja) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | カーボンナノチューブ線材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7269070B2 (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012533158A (ja) | 2009-07-10 | 2012-12-20 | ナノコンプ テクノロジーズ インコーポレイテッド | ハイブリッド導体およびその製造方法 |
US20140224524A1 (en) | 2013-02-11 | 2014-08-14 | Tyco Electronics Corporation | Composite cable |
JP2015069908A (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-13 | パナソニック株式会社 | 導電性構造体およびその製造方法 |
JP2016018713A (ja) | 2014-07-09 | 2016-02-01 | 株式会社クラレ | 導電膜 |
JP2018186071A (ja) | 2017-02-20 | 2018-11-22 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 金属/カーボンナノチューブ複合材料ワイヤ |
-
2019
- 2019-03-29 JP JP2019068761A patent/JP7269070B2/ja active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012533158A (ja) | 2009-07-10 | 2012-12-20 | ナノコンプ テクノロジーズ インコーポレイテッド | ハイブリッド導体およびその製造方法 |
US20140224524A1 (en) | 2013-02-11 | 2014-08-14 | Tyco Electronics Corporation | Composite cable |
JP2015069908A (ja) | 2013-09-30 | 2015-04-13 | パナソニック株式会社 | 導電性構造体およびその製造方法 |
JP2016018713A (ja) | 2014-07-09 | 2016-02-01 | 株式会社クラレ | 導電膜 |
JP2018186071A (ja) | 2017-02-20 | 2018-11-22 | デルファイ・テクノロジーズ・インコーポレーテッド | 金属/カーボンナノチューブ複合材料ワイヤ |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020167101A (ja) | 2020-10-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP7214645B2 (ja) | カーボンナノチューブ複合線、カーボンナノチューブ被覆電線及びワイヤハーネス | |
CN111937088B (zh) | 线圈用碳纳米管被覆线材、利用线圈用碳纳米管被覆线材的线圈以及碳纳米管被覆线材线圈的制造方法 | |
JP7269070B2 (ja) | カーボンナノチューブ線材 | |
US20200251248A1 (en) | Coated carbon nanotube electric wire | |
US20200251240A1 (en) | Carbon nanotube strand wire, coated carbon nanotube electric wire, and wire harness | |
JP7203749B2 (ja) | カーボンナノチューブ被覆電線 | |
JP7214644B2 (ja) | カーボンナノチューブ複合線、カーボンナノチューブ被覆電線、ワイヤハーネス、ロボットの配線及び電車の架線 | |
JP7195711B2 (ja) | カーボンナノチューブ被覆電線 | |
JP7295687B2 (ja) | カーボンナノチューブ線材 | |
JP6567628B2 (ja) | カーボンナノチューブ被覆電線 | |
JPWO2019189831A1 (ja) | カーボンナノチューブ線材 | |
WO2019083028A1 (ja) | カーボンナノチューブ被覆電線 | |
US20200258653A1 (en) | Coated carbon nanotube electric wire | |
JP7166977B2 (ja) | 被覆電線 | |
JP2022164569A (ja) | コイル | |
WO2021201097A1 (ja) | カーボンナノチューブ被覆電線 | |
US20200258656A1 (en) | Coated carbon nanotube electric wire | |
JP7370917B2 (ja) | 接続構造 | |
JP7316761B2 (ja) | カーボンナノチューブ線材およびその製造方法、ワイヤハーネス | |
JP7012412B2 (ja) | カーボンナノチューブ複合線、カーボンナノチューブ被覆電線及びカーボンナノチューブ被覆電線の製造方法 | |
US20200251246A1 (en) | Coated carbon nanotube electric wire | |
JP2023136313A (ja) | カーボンナノチューブ被覆線材 | |
JP2020167102A (ja) | カーボンナノチューブ線材、金属被覆カーボンナノチューブ線材、およびカーボンナノチューブ電線 | |
JP2020167103A (ja) | めっき被覆カーボンナノチューブ線材の製造方法及びコイル | |
JP2019175855A (ja) | カーボンナノチューブ被覆電線 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211217 |
|
RD07 | Notification of extinguishment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7427 Effective date: 20220209 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20220909 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221018 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20221216 |
|
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: 20230328 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230421 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7269070 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |