JPS61146816A - 気相法炭素繊維の製造法 - Google Patents
気相法炭素繊維の製造法Info
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- JPS61146816A JPS61146816A JP26250284A JP26250284A JPS61146816A JP S61146816 A JPS61146816 A JP S61146816A JP 26250284 A JP26250284 A JP 26250284A JP 26250284 A JP26250284 A JP 26250284A JP S61146816 A JPS61146816 A JP S61146816A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、気相法による炭素繊維製造法の改良に関する
。
。
従来、気相法炭素繊維(以下VGCFという)を製造す
るには、第2図に示すようにVGCFを析出成長させる
黒鉛、石英、ムライト等よりなる耐熱性基材lの表面に
、V−SおよびVa族から選ばれた元素又は化合物の微
粒子2を存在(8eeding )させ、これを900
〜1300℃において、ベンゼン、シクロヘキサン、メ
タン、エチレン等飽和或いは不飽和の芳香族、l1WK
R族等の炭化水素を水素又は水素と不活性ガスで希釈し
た混合原料ガスと接触させる方法が採られている。上記
混合原料ガスは熱分解し、第3図に示すように微粒子2
を核としてVGCF3が生成し、この生成したV U
CI” 3を掻取り回収して襄品とする。
るには、第2図に示すようにVGCFを析出成長させる
黒鉛、石英、ムライト等よりなる耐熱性基材lの表面に
、V−SおよびVa族から選ばれた元素又は化合物の微
粒子2を存在(8eeding )させ、これを900
〜1300℃において、ベンゼン、シクロヘキサン、メ
タン、エチレン等飽和或いは不飽和の芳香族、l1WK
R族等の炭化水素を水素又は水素と不活性ガスで希釈し
た混合原料ガスと接触させる方法が採られている。上記
混合原料ガスは熱分解し、第3図に示すように微粒子2
を核としてVGCF3が生成し、この生成したV U
CI” 3を掻取り回収して襄品とする。
この1楊を順に示せば。
■基材上に例えばp e粒をSeedingする。8e
edingは、炉外において 100粒を分散したアル
コール液をスプレーする。
edingは、炉外において 100粒を分散したアル
コール液をスプレーする。
■昇温、昇温は人r次いでH8雰囲気で行なう。
■C,)1.を添加し、VGCFを生成せしめる。
■冷却、冷却はAr 4#囲気で行なう。
■基材を取り出し、VGCI’を回収する。
■基材を空焼き再生する。これは付着している熱分解炭
素(以下PCという)を除却するためで。
素(以下PCという)を除却するためで。
付着しているPC上にSeeding L/てもVG
CFは殆んど生成しない。次いで■の工程に戻る。
CFは殆んど生成しない。次いで■の工程に戻る。
上記工程において、 8eedinHに際しては、熱シ
ョックで基材が割れるのを防止するため、その都度炉を
冷却せざるを得ない。また、高温の炉内から基材のみを
取出すことは事実上1峻であるので炉全体を冷却した後
、基材を取出している。さらに、高温の炉内からVGC
Fを掻取る事は可能であるが、続(3eeding を
高温下で行なえないので、細極は冷却せざるを得ない。
ョックで基材が割れるのを防止するため、その都度炉を
冷却せざるを得ない。また、高温の炉内から基材のみを
取出すことは事実上1峻であるので炉全体を冷却した後
、基材を取出している。さらに、高温の炉内からVGC
Fを掻取る事は可能であるが、続(3eeding を
高温下で行なえないので、細極は冷却せざるを得ない。
このように基材の破損を避けるにはある種度時間をかけ
て昇降温しなければならず、エネルギー的損失が大きい
ばかりでなく、時間がかかる欠点がある。
て昇降温しなければならず、エネルギー的損失が大きい
ばかりでなく、時間がかかる欠点がある。
微粒子2は、m論上は1本のVGCF当り1ケの割合で
よいが実際には微粒子の分散性が悪かったりするため、
かなり多くの微粒子が使われている。通常の方法で8e
eding シた場合の1例を示すと微粒子の数に対
するV G CFの数は、10°S〜1O−6で、その
利用率は極めて少なく、常に微粒子の分散、fi布方法
が間趙となっている。
よいが実際には微粒子の分散性が悪かったりするため、
かなり多くの微粒子が使われている。通常の方法で8e
eding シた場合の1例を示すと微粒子の数に対
するV G CFの数は、10°S〜1O−6で、その
利用率は極めて少なく、常に微粒子の分散、fi布方法
が間趙となっている。
このため、一般に行なわれているエタノールに微粒子を
分散し基材面にスプレー後、乾燥するgeeding
法に代えてエタノールに界面活性剤を添加したり、超音
波をかけたり、エタノールとの湿式磨砕などで分散性を
よくして微粒子の使用量を減らす方法が試みられている
が、いずれも効果が十分でなく、かなり多くの微粒子を
使用しなければならない。微粒子はこのように多く使わ
れているので、1回のVGCFの析出ではかなり残留す
るはずであるが、実際にはその基材をそのまま用いて%
’GCFの析出を行なおうとしても殆んど析出がない。
分散し基材面にスプレー後、乾燥するgeeding
法に代えてエタノールに界面活性剤を添加したり、超音
波をかけたり、エタノールとの湿式磨砕などで分散性を
よくして微粒子の使用量を減らす方法が試みられている
が、いずれも効果が十分でなく、かなり多くの微粒子を
使用しなければならない。微粒子はこのように多く使わ
れているので、1回のVGCFの析出ではかなり残留す
るはずであるが、実際にはその基材をそのまま用いて%
’GCFの析出を行なおうとしても殆んど析出がない。
本発明は上記の事情に鑑み、1回のSeedingで反
復して基材を使用し、VGCFの製造が出来、さらに好
ましくは基材を高温にしたままでも反復することも可能
な極めて経済性の高い方法を提供することを目的とする
。。
復して基材を使用し、VGCFの製造が出来、さらに好
ましくは基材を高温にしたままでも反復することも可能
な極めて経済性の高い方法を提供することを目的とする
。。
上記のように微粒子がかなり残っていると思われるにも
拘らず、その基材を使用した場合にVGOFが析出しな
いのは第4図に示すように微粒子がPC4で憬われてい
るためであることがわかった。
拘らず、その基材を使用した場合にVGOFが析出しな
いのは第4図に示すように微粒子がPC4で憬われてい
るためであることがわかった。
そこで、上記問題を解決すべく1本発明者は、鋭意研究
した結果、初めに8eed1ng して使用し。
した結果、初めに8eed1ng して使用し。
そこで析出したPCを燃焼除去した基材は8eed−i
ngJf−施さなくとも何回かは繰り返し使用でき。
ngJf−施さなくとも何回かは繰り返し使用でき。
新しく Seeding した基材と同じ程度或はそ
れ以上にVGCFが生成することを知見した。
れ以上にVGCFが生成することを知見した。
本発明は上記の知見に基づいてなされたもので。
その要旨は1周期律表のVII族詔よびVa族より選ら
ばれた元素又は化合物の微粒子を基材上に存在させ、−
基材に炭化水素とキャリアガスとよりなる混合原料ガス
を炭素繊維が析出する温度下で接触させて上記基材面に
炭素繊維を析出生長させ。
ばれた元素又は化合物の微粒子を基材上に存在させ、−
基材に炭化水素とキャリアガスとよりなる混合原料ガス
を炭素繊維が析出する温度下で接触させて上記基材面に
炭素繊維を析出生長させ。
基材面から炭素繊維を回収し1次いでその基材面を酸化
性雰囲気下で加熱処理し、この加熱処理した基材面に、
上記混合原料ガスを所定の温度で接触させる操作を反復
して行なう気相法炭素繊維の製造法にある。
性雰囲気下で加熱処理し、この加熱処理した基材面に、
上記混合原料ガスを所定の温度で接触させる操作を反復
して行なう気相法炭素繊維の製造法にある。
Seeding して、混合原料ガスを接触させてV
GCFを生成せしめた基材面には1通常かなり余分Cζ
微粒子が存在しているので、vt+cpの生成に利用さ
れなかった微粒子がPCに覆われて存在する。したがっ
て、VGC1’を回収した後、PCを燃焼除去する七、
微粒子は酸化された状態で基材面に存在する。この酸化
された微粒子は、高温下、水素によって還元され、もと
の3esBding 3れた状態となり、混合原料ガス
と接することにより、VGCFが生成される。
GCFを生成せしめた基材面には1通常かなり余分Cζ
微粒子が存在しているので、vt+cpの生成に利用さ
れなかった微粒子がPCに覆われて存在する。したがっ
て、VGC1’を回収した後、PCを燃焼除去する七、
微粒子は酸化された状態で基材面に存在する。この酸化
された微粒子は、高温下、水素によって還元され、もと
の3esBding 3れた状態となり、混合原料ガス
と接することにより、VGCFが生成される。
VGCP生成の際、微粒子の使用率は極めて低いので、
これがある程度の量残存している閏は、9eeding
を施すことなく繰返しVGCFの生成が可能となる。
これがある程度の量残存している閏は、9eeding
を施すことなく繰返しVGCFの生成が可能となる。
勿論、繰り返し使用中に微粒子が不足したら、そこで散
布等により補充することができることは云うまでもない
。
布等により補充することができることは云うまでもない
。
第1図(aXb)(C)は、本発明に係る気相法炭素繊
維の製造法を実施する装置の一例を示すもので、図中符
号11は加熱炉である。加熱炉11には、基材となる炉
芯管12が挿通されている。この炉芯管12の中央近傍
12aはVGCFの生成温度に加熱されるようになって
いる。この炉芯管12の両端は、混合原料ガスの導人員
管13.14がそれぞれ取付けられた着脱自在な蓋によ
って密閉され、一方の蓋には生成したVGCFを掻取る
回転ハンドル15が炉芯管12の長さ方向の移動自在に
設けられている。
維の製造法を実施する装置の一例を示すもので、図中符
号11は加熱炉である。加熱炉11には、基材となる炉
芯管12が挿通されている。この炉芯管12の中央近傍
12aはVGCFの生成温度に加熱されるようになって
いる。この炉芯管12の両端は、混合原料ガスの導人員
管13.14がそれぞれ取付けられた着脱自在な蓋によ
って密閉され、一方の蓋には生成したVGCFを掻取る
回転ハンドル15が炉芯管12の長さ方向の移動自在に
設けられている。
上記装置を用いてVGCFj)g造するには、炉芯管中
央近傍部分12gに微粒子を多目に5eedi−”g
L/%所定の温度に保持して、混合原料ガスを接触させ
てV()CFを生成させる。次いで、■。
央近傍部分12gに微粒子を多目に5eedi−”g
L/%所定の温度に保持して、混合原料ガスを接触させ
てV()CFを生成させる。次いで、■。
ハンドル15を回動させて生成したVGCFを掻取り、
■、炉芯管12内を人r、N雪等の・不活性ガスと置換
してvGeF−1回収し、■、そのままの温度(800
〜1100℃となる)“で空気を通して固着しているP
Cを燃焼除去し、■、不活性ガス、次いでH,ガスを通
して酸化した微粒子を還元した後、■、混合原料ガスを
通してVGCFを生成させる。上記Φ〜■の操作を繰返
えすことにより、改めて3eedingを行なわなくと
も効率よ(VGCFの製造が出来る。なお第1図(C)
に示すようlζハンドル15に代えてワイヤブラシ16
を用いてもよい。
■、炉芯管12内を人r、N雪等の・不活性ガスと置換
してvGeF−1回収し、■、そのままの温度(800
〜1100℃となる)“で空気を通して固着しているP
Cを燃焼除去し、■、不活性ガス、次いでH,ガスを通
して酸化した微粒子を還元した後、■、混合原料ガスを
通してVGCFを生成させる。上記Φ〜■の操作を繰返
えすことにより、改めて3eedingを行なわなくと
も効率よ(VGCFの製造が出来る。なお第1図(C)
に示すようlζハンドル15に代えてワイヤブラシ16
を用いてもよい。
上記製造法における各条件その他は従来の方法と同じで
よい。すなわち、 5eedinHする微粒子は、V■
族、 Vss族(Fe、 Ni、 Go、 Pt、 V
、 Nb。
よい。すなわち、 5eedinHする微粒子は、V■
族、 Vss族(Fe、 Ni、 Go、 Pt、 V
、 Nb。
Ta等)の中から選ばれた元素又は化合物を、エタノー
ルに分散又は溶解してIIJj霧、乾燥させたもので、
粒度は好ましくは300A以下のものである。混合原料
ガスは、ベンゼン、シフ・i・ヘキサン、メタン、エチ
レン等の飽和又は不飽和の芳香族1M肪族等の炭化水素
と%H1又は、H8詔よび人r1等の不活性ガスとの混
合ガスで、その混合比は、使用する炭化水素の種類によ
って異なる。
ルに分散又は溶解してIIJj霧、乾燥させたもので、
粒度は好ましくは300A以下のものである。混合原料
ガスは、ベンゼン、シフ・i・ヘキサン、メタン、エチ
レン等の飽和又は不飽和の芳香族1M肪族等の炭化水素
と%H1又は、H8詔よび人r1等の不活性ガスとの混
合ガスで、その混合比は、使用する炭化水素の種類によ
って異なる。
例えば、e/H比の高いベンゼンは、1〜30モル%、
C/)(比の低いメタンでは% 3〜60モル慢が適当
である。vucpの生成温度は、900〜1300℃、
好ましくは、1030〜1100℃である。
C/)(比の低いメタンでは% 3〜60モル慢が適当
である。vucpの生成温度は、900〜1300℃、
好ましくは、1030〜1100℃である。
上記混合原料ガス中には、H8が含有されているので、
PCを燃焼除去した後、ただちに混合原料ガスを通して
も、酸化された微粒子は還元されるが、前もってH,ガ
スによって還元しておいた方が好ましい。
PCを燃焼除去した後、ただちに混合原料ガスを通して
も、酸化された微粒子は還元されるが、前もってH,ガ
スによって還元しておいた方が好ましい。
上記方法においては、従来のような基材の取出しに伴な
う昇温、降温を殆んど行なうことなく。
う昇温、降温を殆んど行なうことなく。
半連続的に操作することができ、全体のサイクル時間が
大幅に短縮され、従来、2回/日糧度のサイクルしか出
来なかったものを、5〜8回/日とすることが出来、ま
た利用されなかった微粒子を効率よく使用することによ
り、初めのSeedlngだけで数十回のサイクルが可
能となる。
大幅に短縮され、従来、2回/日糧度のサイクルしか出
来なかったものを、5〜8回/日とすることが出来、ま
た利用されなかった微粒子を効率よく使用することによ
り、初めのSeedlngだけで数十回のサイクルが可
能となる。
〔実施例1〕
粒度平均的150にのp e微粒子を炉芯管に9eed
inHシ、 1050℃に保持して、ベンゼン:10
モル−とH19Gモル慢との混合原料ガスを用いて、前
記した装置、方法番こよってVGCPを製造した。6日
間で35回のサイクル運転を行なったが、その結果6日
目にややVGCFの生成密度の低下が見られたが、それ
までの各サイクル(iDVGF!(7)生成量Gt、2
Ii/3時間、0.217ベンゼンIIiで従来法とほ
ぼ同じであった。
inHシ、 1050℃に保持して、ベンゼン:10
モル−とH19Gモル慢との混合原料ガスを用いて、前
記した装置、方法番こよってVGCPを製造した。6日
間で35回のサイクル運転を行なったが、その結果6日
目にややVGCFの生成密度の低下が見られたが、それ
までの各サイクル(iDVGF!(7)生成量Gt、2
Ii/3時間、0.217ベンゼンIIiで従来法とほ
ぼ同じであった。
〔実施例2〕
1〜2 am (DmイV G CFヲ得ルタa6.
VGCFの生長時間を1時間短縮した外は、実施例2と
同じにして、4日間、40回の運転を行なった。その結
果、4Gサイクルの終了段階まで、最初と同じレベルの
VGCF生成が認められた。
VGCFの生長時間を1時間短縮した外は、実施例2と
同じにして、4日間、40回の運転を行なった。その結
果、4Gサイクルの終了段階まで、最初と同じレベルの
VGCF生成が認められた。
以上述べたように1本発明の方法は半連続的に極めて能
率よ(行なうことができ、gらに8eed−1ngは最
初に施せば、以後繰り返し便用でき、サイクル時間が大
輪に短縮されるとともに、数十回の運転を繰返し行なう
ことが出来るので、極めて能率的、経済的にV G F
Cを造ることが出来る。
率よ(行なうことができ、gらに8eed−1ngは最
初に施せば、以後繰り返し便用でき、サイクル時間が大
輪に短縮されるとともに、数十回の運転を繰返し行なう
ことが出来るので、極めて能率的、経済的にV G F
Cを造ることが出来る。
第1y図(aXbKclは本発明の方法を実施する装置
の一例を示す図で、第1図(a)は斜視図、第1図(b
)(C)は縦断面図、s2図は基材の表面にSeedi
ng した状態を示す断面図、第3図は、Seedi
ng L、た微粒子を核としてVGCFが生成した状態
を示す断面図、第4図は、VGCFを掻取ったあとの基
材表面を示す断面図である。 1・・・・・・耐熱基材(基材)% 2・・・・・・微
粒子、3・・・・・・気相法炭素繊維(VGCF)、4
・・・・・・熱分解炭素(pc)、11・・・・・・加
熱炉、12・・・・・・炉芯管(基材)、12a・・・
・・・中央近傍部分、13・・・・・・導入管、14・
・・・・・導出管、15・・・・・・回転ハンドル(ハ
ンドル)。 第1図 第2図
の一例を示す図で、第1図(a)は斜視図、第1図(b
)(C)は縦断面図、s2図は基材の表面にSeedi
ng した状態を示す断面図、第3図は、Seedi
ng L、た微粒子を核としてVGCFが生成した状態
を示す断面図、第4図は、VGCFを掻取ったあとの基
材表面を示す断面図である。 1・・・・・・耐熱基材(基材)% 2・・・・・・微
粒子、3・・・・・・気相法炭素繊維(VGCF)、4
・・・・・・熱分解炭素(pc)、11・・・・・・加
熱炉、12・・・・・・炉芯管(基材)、12a・・・
・・・中央近傍部分、13・・・・・・導入管、14・
・・・・・導出管、15・・・・・・回転ハンドル(ハ
ンドル)。 第1図 第2図
Claims (1)
- 周期律表のVII族およびVa族より選ばれた元素又は化
合物の微粒子を基材上に存在させ、該基材に炭化水素と
キャリアガスとよりなる混合原料ガスを炭素繊維が析出
する温度下で接触させて上記基材面に炭素繊維を析出生
長させ、基材面から炭素繊維を回収し、次いでその基材
面を酸化性雰囲気下で加熱処理し、この加熱処理した基
材面に、上記混合原料ガスを所定の温度で接触させる操
作を反復して行なうことを特徴とする気相法炭素繊維の
製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26250284A JPS61146816A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 気相法炭素繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26250284A JPS61146816A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 気相法炭素繊維の製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61146816A true JPS61146816A (ja) | 1986-07-04 |
Family
ID=17376689
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26250284A Pending JPS61146816A (ja) | 1984-12-12 | 1984-12-12 | 気相法炭素繊維の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61146816A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63256720A (ja) * | 1987-04-08 | 1988-10-24 | Showa Denko Kk | 気相法炭素繊維の製造装置 |
US5374415A (en) * | 1993-02-03 | 1994-12-20 | General Motors Corporation | Method for forming carbon fibers |
US5413773A (en) * | 1990-10-09 | 1995-05-09 | General Motors Corporation | Method for forming carbon filters |
JP2007146316A (ja) * | 2005-11-25 | 2007-06-14 | Bussan Nanotech Research Institute Inc | 気相法炭素繊維の製造方法 |
JP2012172274A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Toshiba Corp | グラファイトナノカーボンファイバー及びその製造方法 |
JP2012172273A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Toshiba Corp | グラファイトナノカーボンファイバー及びその製造方法 |
JP2014001140A (ja) * | 2013-09-30 | 2014-01-09 | Toshiba Corp | グラファイトナノカーボンファイバー及びその製造方法 |
-
1984
- 1984-12-12 JP JP26250284A patent/JPS61146816A/ja active Pending
Cited By (8)
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JP2012172273A (ja) * | 2011-02-18 | 2012-09-10 | Toshiba Corp | グラファイトナノカーボンファイバー及びその製造方法 |
US8444948B2 (en) | 2011-02-18 | 2013-05-21 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Graphite nano-carbon fiber and method of producing the same |
JP2014001140A (ja) * | 2013-09-30 | 2014-01-09 | Toshiba Corp | グラファイトナノカーボンファイバー及びその製造方法 |
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