JPWO2009128349A1 - カーボンナノチューブ配向集合体の製造装置及び製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
フォーメーション工程と成長工程とが同一炉内で連続に繰り返し行われるので、成長工程において炉壁に付着した炭素汚れは、フォーメーション工程時においては還元ガスに曝されていることになる。800℃程度の高温下では炭素汚れと還元ガス中の水素とが化学反応を起こして炭化水素ガス(主にはメタンガス)を発生させる。炉壁に付着する炭素汚れが増加すると、それによって発生する炭化水素ガスの量も増加するのでCNT成長に必要な触媒の還元を阻害し出し、CNT配向集合体の製造量低下及び品質劣化を引き起こす。
炉壁に付着した炭素汚れは、成長工程時においては触媒賦活物質と接触することになる。800℃程度の高温下では炭素汚れと触媒賦活物質が化学反応を起こして一酸化炭素及び二酸化炭素などの低炭素数の含酸素化合物を発生させる。炉壁に付着する炭素汚れが蓄積すると、それによって炭素汚れと化学反応をする触媒賦活物質の量も増加し、原料ガス環境のガス組成はCNT成長に最適な条件から外れてしまい、CNT配向集合体の製造量低下及び品質劣化を引き起こす。
本発明において製造されるCNT配向集合体とは、基材から成長した多数のCNTが特定の方向に配向した構造体をいう。CNT配向集合体の好ましい比表面積は、CNTが主として未開口のものにあっては、600m2/g以上であり、CNTが主として開口したものにあっては、1300m2/g以上である。比表面積が600m2/g以上の未開口のもの、若しくは1300m2/g以上の開口したものは、金属などの不純物、若しくは炭素不純物が少ないので(例えば、重量の数十パーセント(40%程度)以下)好ましい。
基材はその表面にカーボンナノチューブの触媒を担持することのできる部材であり、400℃以上の高温でも形状を維持できる、CNTの製造に実績のあるものであれば適宜のものを用いることができる。材質としては、鉄、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、アルミニウム、マンガン、コバルト、銅、銀、金、白金、ニオブ、タンタル、鉛、亜鉛、ガリウム、インジウム、ガリウム、ゲルマニウム、砒素、インジウム、燐、及びアンチモンなどの金属、並びにこれらの金属を含む合金及び酸化物、又はシリコン、石英、ガラス、マイカ、グラファイト、及びダイヤモンドなどの非金属、並びにセラミックなどが挙げられる。金属材料はシリコン及びセラミックと比較して、低コストであるから好ましく、特に、Fe−Cr(鉄−クロム)合金、Fe−Ni(鉄−ニッケル)合金、Fe−Cr−Ni(鉄−クロム−ニッケル)合金等は好適である。
この基材の表面及び裏面のうち少なくともいずれか一方には、浸炭防止層が形成してもよい。もちろん、表面及び裏面の両面に浸炭防止層が形成されていることが望ましい。この浸炭防止層は、カーボンナノチューブの生成工程において、基材が浸炭されて変形するのを防止するための保護層である。
基材、若しくは浸炭防止層上には、触媒が担持されている。触媒としてはこれまでのCNTの製造に実績のあるものであれば適宜のものを用いることができ、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、及びこれらの塩化物、及び合金、またこれらが、さらにアムミニウム、アルミナ、チタニア、窒化チタン、酸化シリコンと複合化、また層状になっていてもよい。例えば、鉄−モリブデン薄膜、アルミナ−鉄薄膜、アルミナ−コバルト薄膜、及びアルミナ−鉄−モリブデン薄膜、アルミニウム−鉄薄膜、アルミニウム−鉄−モリブデン薄膜などを例示することができる。触媒の存在量としては、これまでのCNTの製造に実績のある量であればその範囲で使用することができ、例えば鉄を用いる場合、製膜厚さは、0.1nm以上100nm以下が好ましく、0.5nm以上5nm以下がさらに好ましく、0.8nm以上2nm以下が特に好ましい。
還元ガスは、一般的には、触媒の還元、触媒のCNTの成長に適合した状態の微粒子化促進、触媒の活性向上の少なくとも一つの効果を持つ、成長温度において気体状のガスである。これまでのCNTの製造に実績のあるものであれば適宜のものを用いることができるが、典型的には還元性を有したガスであり、例えば水素ガス、アンモニア、水蒸気及びそれらの混合ガスを適用することができる。また、水素ガスをヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスと混合した混合ガスでもよい。還元ガスは、一般的には、フォーメーション工程で用いるが、適宜成長工程に用いてもよい。
本発明においてCNTの生成に用いる原料としては、これまでのCNTの製造に実績のあるものであれば適宜のものを用いることができ、一般的には、成長温度において原料炭素源を有するガスである。なかでもメタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタンプロピレン、及びアセチレンなどの炭化水素が好適である。この他にも、メタノール、エタノールなどの低級アルコールや、アセトン、一酸化炭素などの低炭素数の含酸素化合物でもよい。これらの混合物も使用可能である。またこの原料ガスは、不活性ガスで希釈されていてもよい。
不活性ガスとしては、CNTが成長する温度で不活性であり、成長するCNTと反応しないガスであればよく、これまでのCNTの製造に実績のあるものであれば適宜のものを用いることができるが、ヘリウム、アルゴン、水素、窒素、ネオン、クリプトン、二酸化炭素、及び塩素など、並びに、これらの混合ガスが例示でき、特に窒素、ヘリウム、アルゴン、水素、及びこれらの混合ガスが好適である。
CNTの成長工程において、触媒賦活物質を添加してもよい。触媒賦活物質の添加によって、カーボンナノチューブの製造効率や純度をより一層改善することができる。ここで用いる触媒賦活物質としては、一般には酸素を含む物質であり、成長温度でCNTに多大なダメージを与えない物質であればよく、水の他に、例えば、硫化水素、酸素、オゾン、酸性ガス、酸化窒素、一酸化炭素、及び二酸化炭素などの低炭素数の含酸素化合物、あるいはエタノール、メタノールなどのアルコール類や、テトラヒドロフランなどのエーテル類、アセトンなどのケトン類、アルデヒドロ類、エステル類、酸化窒素、並びにこれらの混合物が有効である。この中でも、水、酸素、二酸化炭素、及び一酸化炭素、あるいはテトラヒドロフランなどのエーテル類が好ましく、特に水が好適である
触媒賦活物質の添加量に格別な制限はないが、通常、微量でよく、例えば水の場合には、10ppm以上10000ppm以下、好ましくは50ppm以上1000ppm以下、さらに好ましくは100ppm以上700ppm以下の範囲とするとよい。
高炭素濃度環境とは、全流量に対する原料ガスの割合が2〜20%程度の成長雰囲気のことをいう。触媒賦活物質を用いない化学気相成長法では、炭素濃度を高くするとCNTの合成過程で発生する炭素系不純物が触媒微粒子を被覆し、触媒が容易に失活し、CNTが効率良く成長できないので、全流量に対する原料ガスの割合が0.1〜1%程度の成長雰囲気(低炭素濃度環境)で合成を行う。
102Pa以上、107Pa(100気圧)以下が好ましく、104Pa以上、3×105Pa(3大気圧)以下がさらに好ましい。
CNTを成長させる反応温度は、金属触媒、原料炭素源、及び反応圧力などを考慮して適宜に定められるが、触媒失活の原因となる副次生成物を排除するために触媒賦活物質を添加する工程を含む場合は、その効果が十分に発現する温度範囲に設定することが望ましい。つまり、最も望ましい温度範囲としては、アモルファスカーボン及びグラファイトなどの副次生成物を触媒賦活物質が除去し得る温度を下限値とし、主生成物であるCNTが触媒賦活物質によって酸化されない温度を上限値とすることである。
フォーメーション工程とは、基材に担持された触媒の周囲環境を還元ガス環境とすると共に、触媒及び還元ガスのうち少なくとも一方を加熱する工程である。この工程により、触媒の還元、触媒のCNTの成長に適合した状態の微粒子化促進、触媒の活性向上の少なくとも一つの効果が現れる。例えば、触媒がアルミナ−鉄薄膜である場合、鉄触媒は還元されて微粒子化し、アルミナ層上にナノメートルサイズの鉄微粒子が多数形成される。これにより触媒はCNT配向集合体の製造に好適な触媒に調製される。
成長工程とは、フォーメーション工程によってCNT配向集合体の製造に好適な状態となった触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に、触媒及び原料ガスのうち少なくとも一方を加熱することにより、CNT配向集合体を成長させる工程である。
成長工程後にCNT配向集合体、触媒、基材を不活性ガス下に冷却する工程。成長工程後のCNT配向集合体、触媒、基材は高温状態にあるため、酸素存在環境下に置かれると酸化してしまうおそれがある。それを防ぐために不活性ガス環境下でCNT配向集合体、触媒、基材を400℃以下、さらに好ましくは200℃以下に冷却する。
本発明の製造装置は、大略、入口パージ部、フォーメーションユニット、成長ユニット、搬送ユニット、ガス混入防止手段、接続部、冷却ユニット、出口パージ部から構成されている。以下、各構成について説明する。
入口パージ部とは基材入口から装置炉内へ外部空気が混入することを防止するための装置一式のことである。装置内に搬送された基材の周囲環境をパージガスで置換する機能を有する。例えば、パージガスを保持するための炉又はチャンバ、パージガスを噴射するための噴射部等が挙げられる。パージガスは不活性ガスが好ましく、特に安全性、コスト、パージ性等の点から窒素であることが好ましい。ベルトコンベア式など基材入口が常時開口している場合は、パージガス噴射部としてパージガスを上下からシャワー状に噴射するガスカーテン装置とし、装置入口から外部空気が混入することを防止することが好ましい。
フォーメーションユニットとは、フォーメーション工程を実現するための装置一式のことであり、基材の表面に形成された触媒の周囲環境を還元ガス環境とすると共に、触媒及び還元ガスのうち少なくとも一方を加熱する機能を有する。例えば、還元ガスを保持するためのフォーメーション炉、還元ガスを噴射するための還元ガス噴射部、触媒と還元ガスの少なくとも一方を加熱するためのヒーター等が挙げられる。ヒーターとしては加熱することができるものであれば何でもよく、加熱の温度としては400℃から1100℃の範囲が好ましく、例えば、抵抗加熱ヒーター、赤外線加熱ヒーター、電磁誘導式ヒーターなどが挙げられる。
成長ユニットとは、成長工程を実現するための装置一式のことであり、フォーメーション工程によってCNT配向集合体の製造に好適な状態となった触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に、触媒及び原料ガスのうち少なくとも一方を加熱することでCNT配向集合体を成長させる機能を有する。具体的には、原料ガス環境を保持するための成長炉、原料ガスを噴射するための原料ガス噴射部、触媒及び原料ガスのうち少なくとも一方を加熱するためのヒーター等が挙げられる。ヒーターとしては加熱することができるものであれば何でもよく、加熱の温度としては400℃から1100℃の範囲が好ましく、例えば、抵抗加熱ヒーター、赤外線加熱ヒーター、電磁誘導式ヒーターなどが挙げられる。更に触媒賦活物質添加部を備えているとよい。
触媒賦活物質添加部は触媒賦活物質を原料ガス中に添加する、あるいは成長炉内空間にある触媒の周囲環境に触媒賦活物質を直接添加するための装置一式のことである。触媒賦活物質の供給手段としては、特に限定されることはないが、例えば、バブラーによる供給、触媒賦活剤を含有した溶液を気化しての供給、気体そのままでの供給、及び固体触媒賦活剤を液化・気化しての供給などが挙げられ、気化器、混合器、攪拌器、希釈器、噴霧器、ポンプ、及びコンプレッサなどの各種の機器を用いた供給システムを構築することができる。さらには、触媒賦活物質の供給管などに触媒賦活物質濃度の計測装置を設けていてもよい。この出力値を用いてフィードバック制御することにより、経時変化の少ない安定な触媒賦活物質の供給を行うことができる。
搬送ユニットとは、少なくともフォーメーションユニットから成長ユニットまで基板を搬送するために必要な装置一式のことである。例えば、マルチチャンバ方式におけるロボットアーム、ロボットアーム駆動装置等、及び、ベルトコンベア方式におけるメッシュベルト、減速機付き電動モータを用いた駆動装置等などが挙げられる。
ガス混入防止手段とは各ユニットの内部が互いに空間的に接続される接続部に設置され、各ユニットの炉内空間内へガスが相互に混入することを防ぐ機能を実現するための装置一式のことである。例えば、基板のユニットからユニットへの移動中以外の時間は各ユニットの空間的接続を機械的に遮断するゲートバルブ装置、不活性ガス噴射によって遮断するガスカーテン装置、接続部及び/又は各ユニットの接続部近傍のガスを系外に排出する排気装置、などが挙げられる。
ここでDは混入を防止したいガスの拡散係数、Sはガス混入を防止する境界の断面積、Lは排気部の長さ(炉長方向)である。この条件式を満たし、かつ装置全体の給排気バランスを保つように各排気部の排気量は設定される。
原料ガスがフォーメーション炉内空間に混入すると、CNTの成長に悪影響を及ぼす。フォーメーション炉内還元ガス環境中の炭素原子個数濃度を5×1022個/m3以下、より好ましくは1×1022個/m3以下に保つように、ガス混入防止手段により原料ガスのフォーメーション炉内への混入を防止すると良い。ここで炭素原子個数濃度は、還元ガス環境中の各ガス種(i=1、2、・・・)に対して、濃度(ppmv)をD1、D2・・・、標準状態での密度(g/m3)をρ1、ρ2・・・、分子量をM1、M2・・・、ガス分子1つに含まれる炭素原子数をC1、C2・・・、アボガドロ数をNAとして下記数式(1)で計算している。
各ユニットの炉内空間を空間的に接続し、基材がユニットからユニットへ搬送されるときに、基材が外気に曝されることを防ぐための装置一式のことである。例えば、基材周囲環境と外気とを遮断し、基材をユニットからユニットへ通過させることができる炉又はチャンバなどが挙げられる。
冷却ユニットとは、CNT配向集合体が成長した基材を冷却するために必要な装置一式のことである。成長工程後のCNT配向集合体、触媒、基材の酸化防止と冷却とを実現する機能を有する。例えば、不活性ガスを保持するための冷却炉、水冷式の場合は冷却炉内空間を囲むように配置した水冷冷却管、空冷式の場合は冷却炉内空間に不活性ガスを噴射する噴射部等が挙げられる。また、水冷方式と空冷方式を組み合わせてもよい。
出口パージ部とは基材出口から装置炉内へ外部空気が混入することを防止するための装置一式のことである。基材の周囲環境をパージガス環境にする機能を有する。具体的には、パージガス環境を保持するための炉又はチャンバ、パージガスを噴射するための噴射部等が挙げられる。パージガスは不活性ガスが好ましく、特に安全性、コスト、パージ性等の点から窒素であることが好ましい。ベルトコンベア式など基材出口が常時開口している場合は、パージガス噴射部としてパージガスを上下からシャワー状に噴射するガスカーテン装置とし、装置出口から外部空気が混入することを防止することが好ましい。
還元ガス、原料ガス、触媒賦活物質の噴射部として、基材の触媒形成面を臨む位置に設けられた複数の噴出孔を備えるシャワーヘッドを用いてもよい。臨む位置とは、各噴出孔の、噴射軸線が基板の法線と成す角が0以上90°未満となるように設けられている。つまりシャワーヘッドに設けられた噴出孔から噴出するガス流の方向が、基板に概ね直交するようにされている。
還元ガス又は原料ガスに曝される装置部品としては、フォーメーションユニット、成長ユニット、搬送ユニット、ガス混入防止手段、接続部の一部部品である。具体的には、フォーメーション炉、還元ガス噴射部、成長炉、原料ガス噴射部、メッシュベルト、ガス混入防止手段の排気部、接続部の炉等の装置部品が挙げられる。
還元ガス又は原料ガスに曝される装置部品の材質としては、高温に耐えられる材質、例えば、石英、耐熱セラミック、耐熱合金などが挙げられるが、耐熱合金が加工の精度と自由度、コストの点から好ましくい。耐熱合金としては、耐熱鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金等が挙げられる。Feを主成分として他の合金濃度が50%以下のものが耐熱鋼と一般に呼ばれる。また、Feを主成分として他の合金濃度が50%以下であり、Crを約12%以上含有する鋼は一般にステンレス鋼と呼ばれる。また、ニッケル基合金としては、NiにMo、Cr及びFe等を添加した合金が挙げられる。具体的には、SUS310、インコネル600、インコネル601、インコネル625、インコロイ800、MCアロイ、Haynes230アロイなどが耐熱性、機械的強度、化学的安定性、低コストなどの点から好ましい。
溶融アルミニウムめっき処理とは、溶融アルミニウム浴中に被めっき材料を浸漬することによって被めっき材の表面にアルミニウム又はアルミニウム合金層を形成する処理をいう。処理方法の一例は次の通りである。被めっき材(母材)の表面を洗浄した(前処理)後、約700°C溶融アルミニウム浴中に浸漬させることによって、母材表面中へ溶融アルミニウムの拡散を起こさせ、母材とアルミの合金を生成し、浴より引上げ時にその合金層にアルミニウムを付着させる処理のことである。さらに、その後に、表層のアルミナ層並びにアルミ層を低温熱拡散処理し、その下のFe−Al合金層を露出させる処理を行ってもよい。
耐熱合金を算術平均粗さRa≦2μmにするための研磨処理方法としては、バフ研磨に代表される機械研磨、薬品を利用する化学研磨、電解液中にて電流を流しながら研磨する電解研磨、機械研磨と電解研磨を組み合わせた複合電解研磨などが挙げられる。
算術平均粗さRaの定義は「JIS B 0601:2001」を参照されたい。
図1に本発明に係るCNT配向集合体製造装置の一例を示す。フォーメーションユニット102、成長ユニット104、及び冷却ユニット105は、それぞれフォーメーション炉102a、成長炉104a、冷却炉105aを備え、搬送ユニット107はメッシュベルト107aとベルト駆動部107bとを備えている。接続部によって空間的に連結された状態になっている。基材111は搬送ユニット107によって各炉内空間をフォーメーション、成長、冷却の順に搬送されるようになっている。
比表面積とは液体窒素の77Kでの吸脱着等温線を測定し、この吸脱着等温曲線からBrunauer,Emmett,Tellerの方法から計測した値のことである。比表面積は、BET比表面積測定装置((株)マウンテック製HM model−1210)を用いて測定した。
G/D比とはCNTの品質を評価するのに一般的に用いられている指標である。ラマン分光装置によって測定されるCNTのラマンスペクトルには、Gバンド(1600cm−1付近)とDバンド(1350cm−1付近)と呼ばれる振動モードが観測される。GバンドはCNTの円筒面であるグラファイトの六方格子構造由来の振動モードであり、Dバンドは結晶欠陥由来の振動モードである。よって、GバンドとDバンドのピーク強度比(G/D比)が高いものほど、欠陥量が少なく品質の高いCNTと評価できる。
以下に具体的な実施例を挙げて、本発明によるCNT配向集合体の製造装置について詳細に説明する。
・パージガス:窒素60000sccm
フォーメーションユニット102
・炉内温度:830℃
・還元ガス:窒素11200sccm、水素16800sccm
・処理時間:28分
ガス混入防止手段103
・排気部3a排気量:20sLm
・排気部3b排気量:25sLm
・排気部3c排気量:20sLm
成長ユニット104
・炉内温度:830℃
・原料ガス:窒素16040sccm、エチレン1800sccm、
水蒸気含有窒素160sccm(水分量16000ppmv)
・処理時間:11分
冷却ユニット105
・冷却水温度:30℃
・不活性ガス:窒素10000sccm
・冷却時間:30分
出口パージ部106
・パージガス:窒素50000sccm
以上の条件で連続製造を行った。
以下に具体的な実施例を挙げて、本発明によるCNT配向集合体の製造装置について詳細に説明する。
・不活性ガス:窒素12000sccm
・ガス置換時間:5分
フォーメーションユニット202
・炉内温度:820℃
・還元ガス:窒素300sccm、水素2700sccm
・処理時間:10分
成長ユニット204
・炉内温度:820℃
・原料ガス:窒素2674sccm、エチレン300sccm
水蒸気含有窒素26sccm(水分量16000ppmv)
・処理時間:10分
冷却ユニット205
・冷却水温度:30℃
・不活性ガス:窒素3000sccm
・冷却時間:30分
出口パージ部206
・不活性ガス:窒素12000sccm
・ガス置換時間:5分
以上の条件で連続製造を行った。連続製造の結果を表2に示す。
本発明装置(図1)により、水素ガスを含まない不活性ガスのみ(供給速度28000sccm)を還元ガス噴射部から還元炉内空間に送り込んだ他は、実施例1と同じ条件でCNTの製造を試みた。その結果、触媒基板表面が黒ずんだだけで基材上にCNT配向集合体の成長は認められなかった。
図3に示すような、基材を移動させずに同一炉内で還元工程と成長工程とを順次行うような装置にてCNT配向集合体の製造を行った。この装置は、触媒基板301を受容する石英からなる反応炉304(内径50mm、加熱長360mm)と、反応炉304を外囲するように設けられた加熱器305と、還元ガス及び原料ガスを供給すべく反応炉304の一端に接続されたガス噴射部303と、反応炉304の他端に接続された排気口306と、触媒基板301を固定する石英からなる基板ホルダー302から構成した。さらに図示していないが、還元ガス及び原料ガスの流量を制御するため、流量制御弁及び圧力制御弁などを含む制御装置を適所に付設した。
炉内の炭素汚れがCNT製造量低下及び品質劣化を引き起こすメカニズムに対する推測を裏付けるための実験を行った。検証例2に示した装置、触媒基板、製造条件で複数回CNT配向集合体の製造を行った後、フォーメーション工程における還元ガスをサンプリングし、FTIR分析装置(サーモフィッシャーサイエンティフィックNicolet 6700 FT−IR)によってガス成分分析した。結果の吸収スペクトルを図4に示す。還元ガス中には炭化水素ガス(特にメタンガス)由来のピークが確認され、特にメタンガスが大量に発生していることが判明した。
次にフォーメーション炉内へ原料ガスが混入した場合の擬似実験として、還元ガス中に含まれるエチレン濃度を変更しながらCNT配向集合体を製造した。
102,202:フォーメーションユニット
102a,202a:フォーメーション炉
102b,202b:還元ガス噴射部
102c,202c:ヒーター
103,203:ガス混入防止手段
103a〜103c:排気部
104,204:成長ユニット
104a,204a:成長炉
104b,204b:原料ガス噴射部
104c,204c:ヒーター
105,205:冷却ユニット
105a,205a:冷却炉
105b,205b:冷却ガス噴射部
105c,205c:水冷冷却管
106,206:出口パージ部
107,207:搬送ユニット
107a:メッシュベルト
107b:ベルト駆動部
108〜110,208:接続部
111,209,301:触媒基板(基材)
203a〜203g:ゲートバルブ
207a:ロボットアーム
302:基板ホルダー
303:ガス噴射部
304:反応炉
305:加熱器
306:排気口
Claims (9)
- 表面に触媒を有する基材上にカーボンナノチューブ配向集合体を成長させるカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置であって、
前記触媒の周囲環境を還元ガス環境とすると共に前記触媒及び前記還元ガスのうち少なくとも一方を加熱するフォーメーション工程を実現するフォーメーションユニットと、
前記触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に前記触媒及び前記原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して前記カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長工程を実現する成長ユニットと、
少なくとも前記フォーメーションユニットから前記成長ユニットまで前記基材を搬送する搬送ユニットと、を有することを特徴とする、カーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。 - 各ユニットの炉内空間が接続部によって空間的に接続され、各ユニットの炉内空間内へガスが相互に混入することを防止するガス混入防止手段を有していることを特徴する、請求項1に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
- 前記ガス混入防止手段が、前記フォーメーションユニット内の還元ガス環境中の炭素原子個数濃度が5×1022個/m3以下に保つ手段であることを特徴する、請求項2に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
- 前記還元ガス又は前記原料ガスに曝される装置部品の少なくとも1つが、耐熱合金から構成されていることを特徴する、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
- 前記成長ユニットが触媒賦活物質添加部を備えていることを特徴する、請求項1乃至4のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
- 冷却ユニットを有することを特徴とする、請求項1乃至5のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
- 表面に触媒を有する基材上にカーボンナノチューブ配向集合体を成長させるカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法であって、前記触媒の周囲環境を還元ガス環境とすると共に前記触媒及び前記還元ガスのうち少なくとも一方を加熱するフォーメーション工程を実現するフォーメーションユニットと、前記触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に前記触媒及び前記原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して前記カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長工程を実現する成長ユニットとを用い、
前記フォーメーションユニットにおける前記フォーメーション工程と、前記成長ユニットにおける前記成長工程とを、行うことを特徴とする、カーボンナノチューブ配向集合体の製造方法。 - 前記還元ガス環境中の炭素原子個数濃度が5×1022個/m3以下に保たれていることを特徴とする請求項7に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法。
- 前記原料ガス環境が高炭素濃度環境であり、かつ触媒賦活物質を含むことを特徴とする請求項7又は8に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法。
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