JPWO2011074125A1 - 酸化グラフェンシート及びこれを還元して得られるグラフェン含有物質を含有する物品、並びに、その製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
グラフェン含有炭素物質を分散剤により分散させて前記グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくした後に、酸化処理することにより得られることを特徴とする、酸化グラフェンシートである。
グラフェン含有炭素物質を含むコロイド溶液に対して酸化剤を添加して、更に水分除去して10wt%以下に調製し、酸化剤とグラフェン含有炭素物質とを含むパウダー組成物を調製し、当該パウダー組成物と濃硫酸とを混合しグラフェン含有炭素物質を酸化処理することを特徴とする、前記発明(1)〜(4)のいずれか一つの酸化グラフェンシートである。
グラフェン含有炭素物質を分散剤により分散させて前記グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくする分散工程と、
前記分散工程後、グラフェン含有炭素物質を酸化処理する酸化工程と、
を有することを特徴とする酸化グラフェンシートの製造方法である。
グラフェン含有炭素物質を含むコロイド溶液に対して酸化剤を添加して、更に水分除去して10wt%以下に調製する水分除去工程と、
水分除去した組成物と濃硫酸とを混合しグラフェン含有炭素物質を酸化処理する酸処理工程と、を有することを特徴とする、前記発明(29)〜(32)のいずれか一つの製造方法である。
本発明に係る酸化グラフェンシートは、還元することによってグラフェン構造を有する物質に変化するものであって、グラフェン含有炭素物質を分散剤により分散させて前記グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくした後に、酸化処理することにより得られることを特徴とする。グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくすることにより、よりマイルドな酸化条件でグラフェン含有炭素物質を酸化することができるため、過剰酸化による欠損の少ない酸化グラフェンシートとなる。また、グラフェン含有物質を分散させたコロイド溶液を遠心分離処理して塊状のグラフェン集合体を除去することが好適である。これにより、酸化され難い大きな塊状のグラフェン集合体が取り除かれるため、より酸化しやくなる。
グラフェン含有炭素物質が黒鉛である場合には、通常その集合単位は、グラフェンシートが何層にも重なった(通常約数千〜数万層)状態にある。これを分散剤により当該集合単位を小さくすることができる。より具体的には、分散後の黒鉛の集合単位の大きさは、とくに限定されないが、黒鉛集合体を粒子とみなした場合の粒度分布において、80%の粒子が500nm以下であることが好適であり、80%の粒子が300nm以下であることがより好適である。また、同様に粒子の平均粒径が、500nm以下であることが好適であり、300nm以下であることがより好適である。ここで集合単位の大きさは、動的光散乱式粒度分布測定により求められた値である。これらの集合単位では約一千層以下の積層体となる。
本発明に係る酸化グラフェンシートの製造方法は、グラフェン含有炭素物質を分散剤により分散させて前記グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくする分散工程と、前記遠分散工程後、グラフェン含有炭素物質を酸化処理する酸化工程とを有することを特徴とする。また、任意工程として、前記分散工程により得られたコロイド溶液を遠心分離処理して、塊状のグラフェン集合体を除去するする遠心分離工程や、前記酸化工程により酸化された炭素物質をイオン交換処理により精製する精製工程を有することが好適である。
本工程において、グラフェン含有炭素物質を分散剤により分散させて前記グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくする。これにより、集合して塊状となった、グラフェン含有物質を小さな単位にすることができるため、後述の酸化工程においてマイルドな条件で酸化を行なうことが可能となる。
遠心分離工程において、グラフェン含有炭素物質を分散させたコロイド溶液を遠心分離処理し、塊状のグラフェン集合体を除去する。当該工程により、大きな塊状のグラフェン集合体を取り除き、重なりの少ないグラフェン含有炭素物質を得ることができる。ここで遠心分離の条件は、公知の条件を適宜設定することができる。
酸化工程では、前記分散工程後のグラフェン含有炭素物質を酸化処理する。グラフェン含有炭素物質の酸化処理方法は、従来から、塩素酸塩等の酸化剤を用いて酸化する方法や、濃硫酸と硝酸塩と過マンガン酸カリウムで処理する等の公知の方法により行なうことが可能であるが、前工程によりマイルドな条件であってもグラフェンを酸化することが可能となる。
精製工程においては、前記酸化工程により酸化されて生成した酸化グラフェンシートを精製する。精製方法は、公知の精製方法を使用することが可能であるが、イオン交換処理により行なうことが好適である。すなわち、イオン交換処理の精製プロセスを経ることにより、純度の高い酸化グラフェンシートを得ることができる。ここでは、例えば、陰イオン交換カラム(強塩基型イオン交換樹脂)と陽イオン交換カラム(強酸型のイオン交換樹脂)を使い精製し、酸化グラフェンシートをグラフェン酸シートに変換することが好適である。イオン交換処理により、酸化グラフェンシートに導入されたカルボキシル基が酸化処理により塩になった状態から、遊離プロトンを有する酸性のカルボキシル基へと変換される。
本発明に係る酸化グラフェンシートは、対象物に塗布して還元することによりグラフェンシートとして使用することができる。ここで還元する際に還元剤を用いることが好適である。
<摩擦材>
本発明に係る酸化グラフェンを、例えば、自動車のクラッチやブレーキに用いられる摩擦材として応用することが可能である。すなわち、本発明に係る酸化グラフェンシート由来のグラフェン含有炭素材料を存在させることにより、摩擦熱により局部的に熱が上昇するヒートスポットが発生しにくくなる。ここで、摩擦材としては、例えば、銅、錫などの金属粉末と、セラミックス等の摩擦調整材と、グラフェン含有物質などの潤滑材と含有し、これらの材料を成型・焼結し製造する焼結金属摩擦材や、パルプ・アラミド等の有機繊維と、セラミックス等の摩擦調整材と、グラフェン含有物などの潤滑材とを含有する紙質摩擦材料や、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂と、有機・無機繊維と、セラミックス等の摩擦材と、グラフェン含有物質などの潤滑材とを混合・成型・熱硬化により製造されるレジンモールド摩擦材が挙げられる。これらの中でも、紙質摩擦材を例に取り、詳細に説明する。
本発明に係る酸化グラフェンを導電性繊維に応用することができる。すなわち、繊維中に酸化グラフェンを存在させて、還元することによって容易に導電性繊維を得ることが可能となる。当該導電性繊維の具体的な態様として、染色型導電性繊維と混練型導電性繊維を例にとり説明する。
本最良形態において染色型導電性繊維は、酸化グラフェンシートを用いて繊維を染色し還元することにより得ることができる。より詳細には、酸化グラフェンシートを含むコロイド水溶液を、水性染料として使い、繊維や皮革を染色処理して還元剤により還元処理することにより、繊維上にグラフェン含有炭素物質を構築できる。これにより高い電気導電性を与えることが可能である。また、繊維が高強度となる。ここで使用する繊維としては、ポリアリレート繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維等の化成糸や、綿、麻等の天然糸が挙げられる。尚、ここで用いる酸化グラフェンシートを含むコロイド水溶液は、酸化グラフェンシートを水中に溶かすのみで容易に調製することが可能である。また用いる還元剤も先述のものを使用することが可能である。
混練型導電性繊維は、酸化グラフェンシートをポリマー中に練り混んで繊維を紡糸した後に還元することにより、導電性の繊維を得ることができる。また、混練型導電性繊維は、導電性のみならず、グラフェン含有炭素物質が繊維内に形成されるためより高い強度も得られる。混練型導電性繊維は、ポリマー及び酸化グラフェンシートが溶解した溶液から紡糸して乾燥により溶媒を除去し、その後延伸し、最後に還元することで得ることができる。ここで紡糸は公知の方法により行なうことができる。また、還元も先述した還元剤を用いることにより行なうことができる。
本最良形態に係る導電性材料は、本発明に係る酸化グラフェンシートによってポリマー粒子の表面を覆い、当該ポリマー粒子の集合体を還元することにより得られる。これにより、粒子表面に付着した酸化グラフェンシートが還元されてグラフェン含有炭素材料がポリマー粒子表面に形成される。これによって、導電性のネットワークが形成されるため、高い導電性を有する導電性材料を得ることができる。また、これらのポリマー粒子同士を架橋することが好適である。また、ここで還元は、先述した還元剤を用いて行なうことが可能である。以下、ポリマー粒子としてエマルジョンを用いた導電性フィルム、またポリマー粒子としてフッ素樹脂を使用した導電性樹脂について例にとり詳細に説明する。
本発明に係る酸化グラフェンを還元して使用することにより導電性フィルムとして応用することができる。導電性フィルムでは、ポリマー粒子としてポリエステルエマルジョン等のポリマーエマルジョンを使用する。導電性フィルムは、酸化グラフェンシートの水溶液をポリマーエマルジョンと混合させて水分を蒸発・架橋させてシート形状とした後に還元剤により還元することにより導電性シートを得ることができる。
導電性樹脂は、ポリマー粒子と、酸化グラフェンシートの水溶液を混合し、乾燥させて還元することにより導電性材料を得ることができる。ポリマー粒子としては、各種ポリマーの粉末を使用することが可能であり、特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂、ゴム、ポリウレタン、ポリエステル、ポリオレフィン等のポリマーを使用することができる。
本発明に係る酸化グラフェンシートは、炭素繊維に応用することができる。例えば、炭素繊維は、酸化グラフェンシートとポリアクリロニトリルとを含む混合物を紡糸して耐炎化・炭化することにより得られる。すなわち、酸化グラフェンシートを含むコロイド水溶液に、ポリアクリロニトリルを溶かし、高濃度の酸化グラフェンシートを含む水溶液を作成する。ポリアクリロニトリル(PAN)系ポリマーを、この溶液を使い溶かし、PAN系前駆体繊維を作成する。高温での耐炎化・予備炭化及び炭化処理プロセスを経て、高引張強度かつ高引張弾性率の炭素繊維が得られる。
本発明に係る酸化グラフェンシートは、高強度軽量化金属材料(高強度軽金属)として応用することができる。金属粉末と、酸化グラフェンシートの水溶液を混合し、水分を蒸発させて金属粉末と酸化グラフェンシートの混合粉末を作成し、真空中で当該混合粉末に対して放電プラズマ焼結装置により加熱・加圧を同時に行い作成することができる。ここで、金属としては、特に限定されず、アルミニウム、鉄(鉄鋼を含む)、銅、マグネシウム、チタン等の各種金属材料やこれらを含む合金を使用することが好適である。ここで放電プラズマ焼結とは、対象となる材料に対してパルス通電を行い高密度エネルギーを集中させることにより焼結体が得られる方法である。これにより、通常の鉄材料と比較して、軽量化とされた金属材料を得ることができる。また当該金属は高い強度を発揮する。軽量化された金属材料を得る観点からは、アルミニウムを使用することが好適である。
グラフェンシートを含むコロイド水溶液に水酸化ナトリウムを溶かした後、240℃で水分を蒸発させ、溶融したグラフェンシートを含む水酸化ナトリウムを作成する。この溶融水酸化ナトリウムを使い、グラフェンを含むアルミナを作成する。電気溶融プロセスへ経て、グラフェンシートを強化剤とする高強度のアルミニウム金属材料を実現することができる。
高濃度高分散性黒鉛コロイド水溶液の調製:水1000gに、3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアミノ]−プロパンスルホン酸(CHAPS)5gを添加し、室温で5分間撹拌した。これに黒鉛200gを添加し、黒鉛の孤立分散コロイド水溶液を得た。この黒鉛分散コロイド水溶液を3000gで遠心分離し、サイズの大きい黒鉛を除去する(沈殿物)。得られた黒鉛の孤立分散コロイド水溶液を粒度分布測定したところ、上記の結果が得られた。最大粒子径は、1200ナノ以下であることがわかつた。結果を図1に示した。
高濃度高分散性黒鉛コロイド水溶液の調製:水1000gに、コール酸ナトリウム5gを添加し、室温で5分間撹拌した。これに黒鉛200gを添加し、黒鉛の孤立分散コロイド水溶液を得た。この黒鉛分散コロイド水溶液を3000gで遠心分離し、サイズの大きい黒鉛を除去する(沈殿物)。得られた黒鉛の孤立分散コロイド水溶液を粒度分布測定したところ、上記の結果が得られた。最大粒子径は、1200ナノ以下であることがわかつた。結果を図2に示した。
1)高濃度高分散性黒鉛コロイド水溶液の調製:水1000gに、3−[(3−コラミドプロピル)ジメチルアミノ]−プロパンスルホン酸(CHAPS)5gを添加し、室温で5分間撹拌した。これに黒鉛200gを添加し、黒鉛の孤立分散コロイド水溶液を得た。この黒鉛分散コロイド水溶液を3000gで遠心分離し、サイズの大きい黒鉛を除去する(沈殿物)。
グラフェン含有炭素材料として、多層カーボンナノチューブを用いた以外は、実施例1と同様にして、帯状の酸化グラフェンシートを作成した。図11は得られた酸化グラフェンシートの透過型電子顕微鏡の写真を示す。
市販のろ紙を、実施例1の酸化グラフェンシートの水溶液で10分間浸したあと、80℃乾燥、その後、ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で、100℃、30分間、還元処理し、導電性紙を作成した。図12はその写真を示す。得られたグラフェンシート含浸紙の電気抵抗は10×103Ω/□であった。電気抵抗の測定は、四端子法により測定した。エポキシ樹脂で含浸・固定化した後、その摩擦および熱伝導性について測定した。尚、動摩擦係数は、SAE試験機により測定した。結果は表2に示す。
実施例4
高強度繊維であるポリアリレート繊維を、精錬、漂泊処理した後、酸化グラフェンシートの水溶液を充填した高圧釜に入れて、30分間染色処理した。ここで酸化グラフェンシートの添着量は、0.8wt%であった。その後、ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で還元処理し、導電性糸を作成した。図13は、グラフェンシートを染料として用い、ポリアリレート繊維を染色処理による作成された導電糸の写真を示す(白色は染色処理前の原糸、黒色は還元処理した後の糸、導電性が2.7×103Ω/cm)。ここで電気抵抗は、Advantest R8340Aにより測定した。
同様に、アラミド繊維を原糸として用い、精錬、漂泊処理した後、酸化グラフェンシートの水溶液を充填した高圧釜に入れて、30分間染色処理した。ここで酸化グラフェンシートの添着量は、0.7wt%であった。その後、ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で還元処理し、導電性糸を作成した。導電性が3.6×103Ω/cmであつた。ここでの電気抵抗は、実施例4と同様の方法で測定した。
ボビンに巻いたナイロン糸を、精錬、漂泊処理した後、酸化グラフェンシートの水溶液を充填した高圧釜に入れて、30分間染色処理した。ここで酸化グラフェンシートの添着量は、0.5wt%であった。その後、ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で還元処理し、導電性糸を作成した。導電性が8.3×103Ω/cmであつた。ここでの電気抵抗は、実施例4と同様の方法で測定した。
ボビンに巻いた綿糸を、精錬、漂泊処理した後、酸化グラフェンシートの水溶液を充填した高圧釜に入れて、30分間染色処理した。ここで酸化グラフェンシートの添着量は、0.3wt%であった。その後、ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で還元処理し、導電性糸を作成した。導電性が5.3×105Ω/cmであつた。ここでの電気抵抗は、実施例4と同様の方法で測定した。
実施例8
ポリビニルアルコール(PVA)水溶液に酸化グラフェンシートの水溶液を混合し、PVAが5.0wt%、酸化グラフェンシートが0.5wt%になるように調製した。紡糸、乾燥、延伸、還元のプロセスを経て、グラフェンシートのネットワークを骨格とする導電性繊維を作成した。得られた繊維の電気抵抗は10×105Ω/cmオーダーであった。ここでの電気抵抗は、実施例4と同様の方法で測定した。
エチレングリコールと酸化グラフェンシート(エチレングリコールに対して1wt%)の水溶液を混合した後、95℃で、水分を蒸発させ、酸化グラフェンシートをエチレングリコールに移行・分散させた。これを原料にして、ポリエチレンテレフタラート繊維を合成した。ここで、酸化グラフェンシートの含有量は0.5wt%であった。ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で100℃60分間で還元処理した後、電気抵抗は10×105Ω/cmオーダーである導電性繊維を作成した。ここでの電気抵抗は、実施例4と同様の方法で測定した。
酸化グラフェンシートの水溶液をポリエステルエマルジョン(固形分38%)と混合させた後(ここで酸化グラフェンシートの含有量はポリエステルエマルジョンの固形分に対して2.3wt%とした。)、85℃で、水分を蒸発・熱架橋させ、酸化グラフェンシートのネットワークを骨格とするフィルムを作成した。ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で100℃60分間で還元処理した後、電気抵抗は10×105Ω/cmオーダーである導電性フィルムを作成した。ここでの電気抵抗は、四端子法により測定した。
粒子の直径が50ミクロン前後であるフッ素系樹脂(PTFE)の粉末100gを、酸化グラフェンシート0.5gの水溶液(1リットル)と十分に混合した。85℃で、水分を蒸発させ、酸化グラフェンシート/樹脂粉末の複合体を作成した。この複合体を、ハイドロサルファイトナトリウム水溶液で100℃60分間で還元処理した後、脱イオン水で洗浄、乾燥した後、電気抵抗は10×104Ω/cmオーダーである導電性フッ素樹脂のマスタバッチを作成した。1000kg/cm2の圧力で圧縮成型したあと、340℃で、30分間、焼結し、テストサンプルを作成した。得られたサンプルは、電気抵抗は104Ω/cmであって、引張強度は65MPaであった。ここでの電気抵抗は実施例10と同様の方法により測定した。また、引張強度は、IMADA Force Measurementにより測定した。
酸化グラフェンシートの水溶液に、ポリアクリロニトリル(PAN)系ポリマーを溶解させた後(酸化グラフェンの含有量はPAN系ポリマーに対して0.1wt%)、紡糸することによって、前駆体繊維(酸化グラフェンシート含有PAN系前駆体繊維)を作成した。この前駆体繊維を高温で加熱して耐炎化、予備炭素化、及び炭素化する処理よって、高引張強度及び高引張弾性率という二つの特性を両立させた炭素繊維を製造した。得られたグラフェンシートを含む炭素繊維は、酸化グラフェンシートが入っていない以外は全く同じ条件で作成したコントロールサンプルと比べ、引張強度が150%、引張弾性率110%増えた。
粒子の直径が300ミクロン前後であるアルミニウムの粉末200gを、酸化グラフェンシート0.5gの水溶液(1リットル)と十分に混合した。85℃で、水分を蒸発させ、酸化グラフェンシート/アルミニウム粉末の複合体を作成した。真空雰囲気中で粉末粒子に対して加熱・加圧を同時に付与できる放電プラズマ焼結装置を用い、テストサンプルを作成した。得られたグラフェンシート/アルミニウム複合体は、引張強度が4.3GPaであり、熱伝導性が356W/mKであった。
Claims (56)
- 還元することによってグラフェン構造を有する物質に変化する酸化グラフェンシートであって、
グラフェン含有炭素物質を分散剤により分散させて前記グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくした後に、酸化処理することにより得られることを特徴とする、酸化グラフェンシート。 - 前記グラフェン含有物質を分散させたコロイド溶液を遠心分離処理して塊状のグラフェン集合体を除去して酸化処理することにより得られることを特徴とする、請求項1記載の酸化グラフェンシート。
- 前記分散剤が、界面活性剤であることを特徴とする、請求項1又は2記載の酸化グラフェンシート。
- 前記酸化グラフェンシートがイオン交換処理により精製されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項記載の酸化グラフェンシート。
- 前記酸化処理において、
グラフェン含有炭素物質を含むコロイド溶液に対して酸化剤を添加して、更に水分除去して10wt%以下に調製し、当該組成物と濃硫酸とを混合しグラフェン含有炭素物質を酸化処理することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項記載の酸化グラフェンシート。 - 前記水分除去において、凍結乾燥して酸化剤とグラフェン含有炭素物質とを含むパウダー組成物を調製することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項記載の酸化グラフェンシート。
- 前記酸化剤が過マンガン酸塩又はペルオキソ二硫酸塩であることを特徴とする、請求項5又は6記載の酸化グラフェンシート。
- 前記グラフェン含有炭素物質がカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、炭素繊維、カーボンナノホーン、黒鉛及びフラーレンからなる群から選ばれる一の物質又は二以上の物質の組み合わせであることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一項記載の酸化グラフェンシート。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートを還元することにより得られることを特徴とする、グラフェン含有物質。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートを還元することにより得られるグラフェン含有物質を含有することを特徴とする、摩擦材。
- 更に、有機繊維と熱硬化性樹脂とを含有することを特徴とする、請求項10記載の摩擦材。
- 有機繊維により抄造された紙に、前記酸化グラフェンシートの溶液を含浸させて乾燥し、その後前記酸化グラフェンシートを還元し、更に熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させることにより得られることを特徴とする、請求項10又は11記載の摩擦材。
- 前記有機繊維が、天然有機繊維であることを特徴とする、請求項11又は12記載の摩擦材。
- 前記熱可塑性樹脂が、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂及びメラミン樹脂からなる群から選ばれる一の樹脂又は二以上の樹脂の組み合わせであることを特徴とする、請求項11〜13のいずれか一項記載の摩擦材。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートを繊維中で還元することにより得られることを特徴とする、導電性繊維。
- 前記酸化グラフェンシートを用いて繊維を染色して還元することにより得られることを特徴とする、請求項15記載の導電性繊維。
- 前記酸化グラフェンシートの水溶液により染色処理することを特徴とする、請求項16記載の導電性繊維。
- 前記繊維が、ポリアリレート、アラミド繊維、ポリエステル、ナイロン、綿及び麻からなる群から選ばれる一の繊維又は二以上の繊維の組合せであることを特徴とする、請求項16又は17記載の導電性繊維。
- 前記酸化グラフェンシートをポリマー中に練り混んで紡糸した後に還元することにより得られることを特徴とする、請求項15記載の導電性繊維。
- 前記ポリマーが、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンテレフタラート(PET)及びポリエステルからなる群から選ばれる一のポリマー又二以上のポリマーの組合せであることを特徴とする、請求項19記載の導電性繊維。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートによってポリマー粒子の表面を覆い、当該ポリマー粒子の集合体を還元することにより得られることを特徴とする、導電性材料。
- 更にポリマー粒子同士を架橋することを特徴とする、請求項21記載の導電性材料。
- ポリマーエマルジョンと酸化グラフェンシートとを混合し、水分を除去して架橋することにより得られることを特徴とする、請求項22記載の導電性材料。
- 前記ポリマー粒子が、フッ素系樹脂であることを特徴とする、請求項21又は22記載の導電性材料。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートとポリアクリロニトリルとを含む混合物を紡糸して、耐炎化・炭化することにより得られることを特徴とする、炭素繊維。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシート水溶液と、金属粉末とを混合し乾燥させて、溶融焼結により加熱及び加圧を同時に行うことにより得られることを特徴とする、高強度軽量化金属材料。
- 前記溶融焼結が放電プラズマ焼結である、請求項26記載の高強度軽量化金属材料。
- 前記金属がアルミニウムであることを特徴とする、請求項26又は27記載の高強度軽量化金属材料。
- 還元することによってグラフェン構造を有する化合物に変化する酸化グラフェンシートの製造方法であって、
グラフェン含有炭素物質を分散剤により分散させて前記グラフェン含有炭素物質の集合単位を小さくする分散工程と、
前記分散工程後、グラフェン含有炭素物質を酸化処理する酸化工程と、
を有することを特徴とする酸化グラフェンシートの製造方法。 - 前記分散工程により得られるグラフェン含有物質が分散したコロイド溶液を遠心分離処理して、塊状のグラフェン集合体を除去する遠心分離工程と、を更に有することを特徴とする、請求項29記載の製造方法。
- 前記分散剤が、界面活性剤であることを特徴とする、請求項29又は30記載の製造方法。
- 前記酸化工程により酸化されて生成した酸化グラフェンシートをイオン交換処理により精製する精製工程を有することを特徴とする、請求項29〜31のいずれか一項記載の製造方法。
- 前記酸化工程において、
グラフェン含有炭素物質を含むコロイド溶液に対して酸化剤を添加して、更に水分除去して10wt%以下に調製する水分除去工程と、
水分除去した組成物と濃硫酸とを混合しグラフェン含有炭素物質を酸化処理する酸処理工程と、を有することを特徴とする、請求項29〜32のいずれか一項記載の製造方法。 - 前記水分除去工程において、凍結乾燥して酸化剤とグラフェン含有炭素物質とを含むパウダー組成物を調製することを特徴とする、請求項29〜33のいずれか一項記載の製造方法。
- 前記酸化剤が過マンガン酸塩又はペルオキソ二硫酸塩であることを特徴とする、請求項33又は34記載の製造方法。
- 前記グラフェン含有炭素物質がカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、炭素繊維、カーボンナノホーン、黒鉛及びフラーレンからなる群から選ばれる一の物質又は二以上の物質の組み合わせであることを特徴とする、請求項29〜35のいずれか一項記載の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートを還元することを特徴とする、グラフェン含有物質の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートを還元することを特徴とする、グラフェン含有物質を含有する摩擦材の製造方法。
- 前記酸化グラフェンシートと有機繊維との混合物に対して、還元剤を適用して還元することを特徴とする、請求項38記載の摩擦材の製造方法。
- 有機繊維により抄造された紙に、前記酸化グラフェンシートの溶液を含浸させて乾燥し、その後前記酸化グラフェンを還元し、更に熱硬化性樹脂を含浸させて硬化させることにより得られることを特徴とする、請求項38又は39記載の摩擦材の製造方法。
- 前記有機繊維が、天然有機繊維であることを特徴とする、請求項39又は40記載の摩擦材の製造方法。
- 前記熱可塑性樹脂が、フェノール樹脂、変性フェノール樹脂、エポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂及びメラミン樹脂からなる群から選ばれる一の樹脂又は二以上の樹脂の組み合わせであることを特徴とする、請求項39〜41のいずれか一項記載の摩擦材の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートを繊維中で還元することを特徴とする、導電性繊維の製造方法。
- 前記酸化グラフェンシートを用いて繊維を染色して還元することを特徴とする、請求項43記載の導電性繊維の製造方法。
- 前記酸化グラフェンシートの水溶液により染色処理することを特徴とする、請求項44記載の導電性繊維の製造方法。
- 前記繊維が、ポリアリレート、アラミド繊維、ポリエステル、ナイロン、綿及び麻からなる群から選ばれる一の繊維又は二以上の繊維の組合せであることを特徴とする、請求項44又は45記載の導電性繊維の製造方法。
- 前記酸化グラフェンシートをポリマー中に練り混んで紡糸した後に還元することを特徴とする、請求項43記載の導電性繊維の製造方法。
- 前記ポリマーが、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレンテレフタラート(PET)及びポリエステルからなる群から選ばれる一のポリマー又二以上のポリマーの組合せであることを特徴とする、請求項47記載の導電性繊維の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートによってポリマー粒子の表面を覆い、当該ポリマー粒子の集合体を還元することを特徴とする、導電性材料の製造方法。
- 更にポリマー粒子同士を架橋することを特徴とする、請求項49記載の導電性材料の製造方法。
- ポリマーエマルジョンと酸化グラフェンシートとを混合し、水分を除去して架橋することを特徴とする、請求項50記載の導電性材料の製造方法。
- 前記ポリマー粒子が、フッ素系樹脂であることを特徴とする、請求項49又は50記載の導電性材料の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシートとポリアクリロニトリルとを含む混合物を紡糸して、耐炎化・炭化することを特徴とする、炭素繊維の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項記載の酸化グラフェンシート水溶液と、金属粉末とを混合し乾燥させて、溶融焼結により加熱及び加圧を同時に行うことを特徴とする、高強度軽量化金属材料の製造方法。
- 前記溶融焼結が放電プラズマ焼結である、請求項54記載の高強度軽量化金属材料の製造方法。
- 前記金属がアルミニウムであることを特徴とする、請求項54又は55記載の高強度軽量化金属材料の製造方法。
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