KR20220087505A

KR20220087505A - 탄소질 구조체의 형성 방법 및 탄소질 구조체를 가지는 기체

Info

Publication number: KR20220087505A
Application number: KR1020227017071A
Authority: KR
Inventors: 마나부 이시자키; 마사토 구리하라; 준 마츠이
Original assignee: 국립대학법인 야마가타대학; 닛산 가가쿠 가부시키가이샤
Priority date: 2019-10-26
Filing date: 2020-10-23
Publication date: 2022-06-24
Also published as: CN114599605A; US20240102158A1; EP4049969A1; WO2021079990A1; JP7376077B2; EP4049969A4; JP2021066642A

Abstract

본 발명은 CNT 등의 미소 탄소체를 포함하는 탄소질 구조체를 형성하기 위한 신규한 형성 방법을 제공하는 것 등을 과제로 한다. 기체(基體) 표면에 탄소질 구조체를 형성하는 탄소질 구조체의 형성 방법으로서, 미소 탄소체와 분산매를 포함하는 미소 탄소체 분산액이 당해 분산매를 유지 가능한 다공질막과 기체 사이의 적어도 일부를 충전하여 이루어지는 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과, 상기 다공질막 및/또는 기재를 통하여 상기 분산매의 적어도 일부를 적층체 외로 취출하는 분산매 제거 공정을 포함하는 탄소질 구조체의 형성 방법.

Description

탄소질 구조체의 형성 방법 및 탄소질 구조체를 가지는 기체

본 발명은, 탄소질 구조체의 형성 방법, 및 탄소질 구조체를 가지는 기체(基體)에 관한 것이다.

표시장치 등을 포함하는 각종 반도체 디바이스에 있어서는, 디바이스를 구성하는 트랜지스터, 커패시터, 광전 변환 등의 각 구성요소를 전기적으로 접속하기 위한 배선층이 필요하게 된다. 종래, 당해 배선층은 주로 높은 도전성을 가지는 금, 은, 구리, 알루미늄 등의 금속상을 이용하여 형성되는 것이 일반적이었지만, 근래에서는, 카본 나노 튜브(CNT), 그래핀 등과 같이, 탄소 원자의 sp² 결합에 의해서 형성되는 극미소인 탄소섬유나 탄소립(粒) 등의 미소 탄소체를 이용하여 디바이스 장치의 배선층을 형성하는 시도가 널리 수행되고 있다.

또한, 특히 상기 CNT의 선단부가 매우 높은 전계 전자 방출 특성을 가지는 것을 이용하여, 형광 표시관, X선관, 필드 에미션 디스플레이(FED) 등에 이용하는 전계 방출형 냉음극용의 전극으로서, CNT를 포함하는 막의 사용이 기대되고 있다. 또한, 상기의 미소 탄소체의 형상 등을 조정하거나, 탄소 원자의 일부를 다른 원자로 치환하는 것에 의해, 그 자체를 반도체의 구성요소로서 사용하는 것이 기대되고 있다.

미소 탄소체를 이용하여 디바이스 장치의 배선층 등을 형성하려고 하는 경우, 당해 미소 탄소체를 포함하는 탄소질 막 등의 구조체를, 소정의 기체(基體) 표면의 전면, 또는 일부에 형성하는 탄소질 구조체의 형성 공정이 필요해진다.

기체의 표면에 상기 탄소질 구조체를 형성하는 방법으로서, 종래부터, CNT 등의 미소 탄소체를 적절한 바인더와 혼합한 페이스트나, 적절한 분산매에 분산시킨 분산액을 기체 표면에 도포하는 인쇄적인 수법에 의해서 기재 상에 탄소질 막 등의 구조체를 형성하는 방법 등이 검토되고 있다. 인쇄적인 수법에 의하면, 탄소질 구조체의 형성 프로세스를 안정화하여, 저코스트화가 가능하다라고 생각할 수 있다.

한편, CNT 등의 미소 탄소체는 일반적으로 용매 등에 대한 젖음성이 낮기 때문에 고농도의 미소 탄소체를 포함하는 분산액의 생성이 반드시 용이하지 않고, 또한 미소 탄소체가 각종의 표면에 고착했을 경우에는 그 이탈이 곤란해지는 등, CNT 등의 미소 탄소체에 고유한 특성에 기인하는 이유에 의해서 단순하게 인쇄적인 수법을 이용하는 것이 곤란하고, 이것을 회피하기 위한 각종 방법이 검토되고 있다.

예를 들면, 주로 고농도로 CNT 등을 포함하는 분산액의 생성이 곤란한 문제를 회피하기 위해서, 저밀도의 CNT 분산액 등을 필터를 이용하여 여과하는 것에 의해, 필터 표면에 CNT 등을 퇴적시키고, 이것을 목적으로 하는 기체 표면에 전사시킴으로써, 소정의 탄소질 막을 기체 표면에 형성하는 전사법이 검토되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에는, FED나 커패시터 등의 구성요소로서 사용하기 위해서, CNT를 주성분으로 하는 탄소질의 고착 예비체를 여과지 상에 퇴적시키고, 당해 고착 예비체를 평활한 금속면과 겹쳐서 하중을 가하면서 가열함으로써 전사하여, 금속면에 탄소질 집합체를 고착하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에도, CNT 분산액을 여과함으로써 CNT가 퇴적한 필터를 전자원용(電子源用)의 금속 기판에 올려놓고 가압함으로써 기판측으로 CNT막을 전사하는 방법이 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 1에는, CNT 분산액을 여과하여 필터 상에 형성하고 건조시킨 CNT막을, 기판과 접촉시키고 가압함으로써 기판에 밀착시킨 후, CNT막에 고착한 필터를 유기 용제로 용해하여 제거하는 것에 의해, 기판측에 CNT막을 전사하는 방법이 기재되어 있다.

또한, 분산매 등의 형태를 경유하지 않고, 탄소질 막을 형성하고 싶은 기재 표면에 소정의 금속 촉매 등을 부착시키고, 당해 금속 촉매 등을 기점으로서 CNT를 화학 기상 증착법(CVD법) 등에 의해 성장시키는 방법이나, 미리 합성한 CNT 등을 정전기 등의 작용으로 기재에 전착하는 방법의 외, 특허문헌 3에는, 기상 중에서 성장한 CNT를 필터 상에 모아서 구조체를 형성하고, 당해 구조체를 기재 상에 전사함으로써 투명 도전막을 형성하는 기술이 기재되어 있다. 또한, 비특허문헌 2에서는, 기상 중에서 성장한 CNT를 필터 상에 모아서 고착 예비체로서, 당해 고착 예비체를 평활한 기판에 눌러 붙인 다음에, 필터를 박리함으로써 기판 상에 CNT 투명 도전막을 형성하는 기술이 기재되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특개 2008-273785호 공보 특허문헌 2: 일본 특개 2011-009131호 공보 특허문헌 3: 일본 특개 2014-044839호 공보

비특허문헌 1: Science, 305, 1273(2004) 비특허문헌 2: Nano Letters, 10, 4349(2010)

상기 설명한 바와 같이, 주로 CNT 등의 미소 탄소체가 가지는 각종의 특징에 기인하여, 당해 미소 탄소체를 이용하여 기체(基體) 상에 탄소질 구조체를 형성하는 방법은 반드시 확립되어 있지는 않다.

특히, 미소 탄소체 등을 휘발성의 분산매에 분산한 분산액을 이용하는 각종의 방법에서는, 미소 탄소체 등을 분산매에 고밀도로 양호하게 분산시키는 것의 곤란에 기인하여 분산매의 선택사항이 한정되는 문제가 있는 한편으로, 분산매의 종류에 따라서는 탄소질 구조체가 형성되는 기체 표면과의 젖음성을 확보할 수 없고, 기체 표면의 소정의 개소에 분산액의 액막이 균일하게 형성할 수 없는 문제를 일으킨다.

또한, 기상법에 의해 필터 상에 CNT 등을 퇴적시켜 예비 성형체를 형성하고, 이것을 기체에 전사함으로써 기체 표면에 탄소질 구조체를 형성하는 수법에서는, 상기 예비 성형체가 일반적으로 저밀도이기 때문에, 이것을 소정의 압력으로 기체에 눌러붙임으로써 압축하여 탄소질 구조체로 하는 공정이 필요해진다. 또한, CNT 등의 미소 탄소체의 분산액을 경유하지 않는 방법에서는, 당해 미소 탄소체에 부착한 촉매 등의 제거나 각종 수식 등을 수행할 기회가 부족하면서, 전사 후에 탄소질 구조체 등에 고착한 필터를 양호하게 제거하는 공정에도 문제가 존재한다.

상기와 같이 미리 필터 등의 표면에 저밀도의 예비 성형체를 형성하고, 이것을 전사함으로써 탄소질 구조체를 형성하는 수법의 문제점은, 미리 소정의 반도체 구조 등이 제작된 기체 상에 배선층을 형성하는, 이른바 탑 컨택트 구조를 형성할 때에 현저해진다. 즉, 당해 수법을 이용하는 때에는, 하지의 반도체 구조 등을 해치지 않는 분산매의 선택이나 예비 성형체의 적절한 압압(押壓) 방법이 필요해져, 탄소질 구조체의 형성 공정을 복잡하게 하는 문제가 존재한다.

또한, CNT 등의 미소 탄소체를 사용하여 배선, 투명 도전막, 전극, 반도체 구조 등의 탄소질 구조체를 포함하는 반도체 디바이스 등을 형성하려고 할 때에는, 형성되는 탄소질 구조체가 원하는 특성을 나타내는 것은 물론, 당해 탄소질 구조체를 형성할 때에 이미 형성 끝난 구조를 해치는 등이 없고, 추가로 저코스트나 높은 생산성을 확보하는 등, 각종의 반도체 디바이스의 구조나 그 제조 공정에 따라서 여러가지 니즈가 존재한다.

그리고, 상기 니즈에 비춰보면, 기존의 수법과는 다른 신규한 탄소질 구조체의 형성 방법이 제공되는 것에 의해, 기존의 반도체 디바이스 구조의 형성을 용이하게 하고, 또한 신규의 반도체 디바이스 구조의 형성을 가능하게 하는 것이 기대된다.

여기서, 본 발명은, 특히 CNT 등의 미소 탄소체 포함하는 분산액을 이용하여 탄소질 구조체를 형성할 때의 형성 방법에 있어서, 신규한 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공하면서, 당해 형성 방법에 의해 형성된 탄소질 구조체를 가지는 기체를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 기체 표면에 탄소질 구조체를 형성하는 탄소질 구조체의 형성 방법으로서, 미소 탄소체와 분산매를 포함하는 미소 탄소체 분산액이, 당해 분산매를 유지 가능한 다공질막과 기체의 사이의 적어도 일부를 충전하여 이루어지는 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과, 상기 다공질막 및/또는 기체를 통해서 상기 분산매의 적어도 일부를 적층체 외로 취출하는 분산매 제거 공정을 포함하는 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공한다.

또한, 상기 방법에 있어서, 상기 적층체가, 상기 미소 탄소체 분산액을 흡인 여과하여 당해 미소 탄소체 분산액을 유지시킨 당해 다공질막을 기체와 중첩시켜 형성되는 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공한다.

또한, 상기 방법에 있어서, 상기 적층체가, 상기 미소 탄소체 분산액을 흡인 여과하여 당해 미소 탄소체 분산액을 유지시킨 당해 다공질막을, 추가로 용매 중에 침지한 후, 기체와 중첩시켜 형성되는 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공한다.

또한, 상기 방법에 있어서, 상기 흡인 여과의 과정에 있어서 상기 미소 탄소체 분산액에 포함되는 분산매를 다른 분산매로 치환하는 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공한다.

또한, 상기 방법에 있어서, 상기 분산매 제거 공정은, 상기 다공질막의 세공을 통해 상기 분산매를 증발시켜 수행하는 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공한다.

상기 방법에서, 형성된 탄소질 구조체로부터 상기 다공질막을 제거하는 공정을 추가로 포함하는 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공한다.

또한, 상기 다공질막을 제거하는 공정은, 당해 다공질막을 탄소질 구조체로부터 박리하는 것에 의해서 수행하는 탄소질 구조체의 형성 방법을 제공한다.

또한, 본 발명은, 미소 탄소체를 포함하는 탄소질 구조체를 가지는 기체로서, 당해 탄소질 구조체가, 미소 탄소체와 분산매를 포함하는 미소 탄소체 분산액이 당해 분산매를 유지 가능한 다공질막과 기체의 사이의 적어도 일부를 충전하여 이루어지는 적층체로부터, 당해 다공질막 및/또는 기체를 통해서 당해 분산매의 적어도 일부를 적층체 외로 취출하는 과정에서 형성된 기체를 제공한다.

본 발명에 의하면, 간편하고 효율적으로 탄소질 구조체를 형성 가능하다. 또한, 특히 하부에 소정의 구조가 형성됨으로써 요철(凹凸)을 가지는 표면이나, 곡면에 대해서도 양호하게 탄소질 구조체를 형성하는 것이 가능해진다.

[도 1a] CNT 수분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 PET 기판이다.
[도 1b] CNT 수분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 PET 기판이다.
[도 2a] CNT 수분산액을 이용하여 형성된 CNT 피막의 SEM상(像)이다.
[도 2b] CNT 수분산액을 이용하여 형성된 CNT 피막의 SEM상이다.
[도 2c] CNT 수분산액을 이용하여 형성된 CNT 피막의 단면의 SEM상이다.
[도 3] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 PET 기판이다.
[도 4a] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 유리 기판이다.
[도 4b] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 불소 수지(Cytop)로 피복한 유리 기판이다.
[도 4c] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 폴리시클로올레핀 수지이다.
[도 4d] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 PTFE 수지이다.
[도 4e] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 곡면의 유리 표면이다.
[도 4f] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 알루미늄 호일 표면이다.
[도 4g] CNT 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT 피막을 형성한 고무 장갑(니트릴 고무)이다.
[도 5a] CNT와 그래핀의 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT와 그래핀의 혼합 피막을 형성한 PET 기판이다.
[도 5b] CNT와 그래핀의 톨루엔 분산액을 이용하여 CNT와 그래핀의 혼합 피막의 SEM상이다.
[도 6] 다공질막에 스며든 액적의 모양을 나타내는 모식도이다.

본 발명에 있어서는, 액체와 다공질막이 공존할 때에 관찰되는 각종의 거동을 이용하여, 상기 미소 탄소체를 이용하여 탄소질 구조체를 형성하는 것을 특징으로 하고 있다.

1. 본 발명에 있어서의 다공질막의 사용에 대하여

본 발명에 있어서의 다공질막은 미소 탄소체 등의 분산액을 통해서 기체와 적층체를 형성함으로써, 기체 표면에서 분산액이 액적화 등을 하는 것을 방지하여 대략 균일한 막 두께로 분산액을 기체 표면에 분포시키는 기능을 완수하면서, 분산액 중의 미소 탄소체 등을 기체와 다공질막 사이에 가두는 역할을 완수하는 것이다. 또한, 분산매가 다공질막의 세공 등을 통해서 기체와 다공질막 사이로부터 배출되는 과정에서, 다공질막이 분산질을 대기압에 의해 등방적으로 압축하는 압력 매체로서의 역할을 완수하는 것이다.

각종의 액체를 기체 표면에 공급하여 대략 균일한 막 두께를 가지는 액막을 형성하려고 할 때의 수단으로서, 일반적으로 스핀 코트법이나 분무법 등이 사용된다. 본 발명에서 사용하는 상기 미소 탄소체 등을 분산시킨 분산액에 대해서도, 주로 그 분산매를 조정 등을 하는 것에 따라, 스핀 코트법 등에 의해서 기체 표면에 균일한 액막을 형성하는 것이 바람직하다.

그렇지만, 도 6(a)에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 당해 액체와 기체 표면 사이의 젖음성이 낮은 경우에는, 당해 액체의 표면 장력에 의해서 기체 표면과의 접촉 면적을 축소하면서, 자기의 표면적을 최소화하려고 하는 결과, 당해 액체는 기체 표면에서 액적을 형성하고, 결과적으로 균일한 액막을 형성하는 것은 곤란하다. 이 현상은, 특히 형성하려고 하는 액막이 얇은 때에 현저해진다.

한편, 도 6(b)에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 일정 이상의 젖음성을 가지는 다공질막에 액체를 적하 등 했을 때에는, 이른바 모세관 현상에 의해서 액체가 다공질막 내의 세공에 침투하여 충만하고, 또한, 다공질막 표면에는 당해 세공 내를 충만하는 액체를 연결하도록 액막을 발생시켜, 전체적으로 다공질막을 포함하는 「막상의 액적」이 되는 현상이 일반적으로 관찰된다. 이와 같이, 다공질막에 액체가 스며듦으로써 액체가 나타내는 형태가 변화하고, 다공질막의 표면에 대략 균일한 두께를 가지는 액막을 형성하여 안정적으로 존재하는 것은 일반적으로 관찰되는 사항이다. 이와 같이 다공질막의 전체 또는 일부를 포함하여 안정적으로 박막상으로 퍼져서 존재하는 액체의 형태를, 본 명세서에 있어서 「다공질막에 젖은 액적」 등으로 칭하는 일이 있다.

그리고, 예를 들면, 발수성이 높은 불소 수지 등의 기체 표면에 있어서는, 물 등의 액체 단독으로는 표면에 튕겨져서 액적을 형성하는 경향을 가지는데 비하여(도 6(a)), 충분한 양의 액체를 함침시켜 상기 「다공질막에 젖은 액적」이 형성된 다공질막을 당해 표면 상에 설치했을 때에는, 당해 다공질막 등은 당해 액체를 통해서 기체 표면에 밀착하여 안정적으로 첨부 되는 일도 일반적으로 관찰되는 현상이다(도 6(c)). 또한, 그 때에, 당해 기체 표면의 형상 등에 의하지 않고, 다공질막과 기체 표면의 사이에 존재하는 액막의 두께는 대략 균일하게 되는 것이 관찰된다.

본 발명은, 상기와 같은 다공질막을 적시고 있는 액체에 있어서 볼 수 있는 현상을 이용하여, 기체(基體)와의 사이에 젖음성이 낮은 분산매를 이용했을 경우에도, 기체 표면에 있어서 당해 분산매를 포함하는 분산액이 액적화하는 것을 방지하고, 원하는 탄소질 구조체를 기체 표면에 형성하는 것이다.

즉 본 발명은 그 일측면에 있어서, 탄소질 구조체를 형성하려고 하는 기체의 표면에, 당해 탄소질 구조체를 구성하는 미소 탄소체 등을 분산하는 분산액을 통해서 다공질막을 적층하여 적층체로 함으로써, 분산액의 표면 장력에 의해서 다공질막을 기체에 밀착시켜, 분산액과 기체의 젖음성의 양부(良否)에 의존하지 않는 대략 균일한 두께로 분산액의 액막을 기체 표면에 유지시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 그 때에 유연한 다공질막을 사용함으로써, 기체 표면에 요철(凹凸)이 존재하거나, 기체 표면이 곡면인 경우에서도, 다공질막이 분산액의 표면 장력에 의해서 자율적으로 변형하는 것에 의해서 기체에 밀착하여, 기체가 평면인 때와 동일하게 대략 균일한 두께로 분산액의 액막을 기체 표면에 유지하는 것이 가능해진다. 또한, 다공질막이 분산액에 의해서 충분히 습윤되는 것에 의해서, 건조 상태의 경우와 비교하여 다공질막의 섬세한 주름이나 수축 등이 자율적으로 해소되기 때문에, 형성되는 탄소질 구조체의 불균일이나 위치의 어긋남 등을 방지하는 점에서도 유효하다.

또한, 분산액 중의 분산질인 미소 탄소체 등이 실질적으로 통과할 수 없는 정도의 크기의 가는 공경(孔徑)을 가지는 다공질막을 이용하는 것에 의해서, 미소 탄소체 등을 실질적으로 기체와 다공체막 사이에 가두는 것이 가능해져, 그 후의 탄소질 구조체의 형성을 용이하게 하는 점에서도 유효하다.

본 발명은 다른 일측면에 있어서, 상기 미소 탄소체 등을 분산하는 분산액을 통해서 기체와 다공질막이 적층한 적층체에 있어서, 예를 들면, 다공질막의 이면(裏面)측으로부터 분산액에 포함되는 분산매를 서서히 증발 등 시키는 것에 의해, 기체와 다공체막 간에 존재하는 분산매가 다공체막의 세공을 통해서 흡출되는 결과, 기체와 다공체막 간의 거리를 축소시키는 것을 특징으로 한다. 그리고, 이 과정에 있어서, 기체와 다공체막 간에 존재하는 분산질인 미소 탄소체 등이 기체와 다공체막 간에 압축되어 응집하는 결과로서, 탄소질 구조체를 형성할 수 있다.

상기의 미소 탄소체 등을 기체와 다공체막 간에 압축하는 힘은, 유연한 다공질막을 통해서 대기압이 등방적인 정수압(靜水壓)으로서 작용하는 것이고, 기체의 표면 형상에 의하지 않고 균일하게 작용하고, 특히 탑 콘택트 구조에 있어서의 상부 전극의 형성을 수행할 때에도, 기체 표면에 미리 구성된 구조를 파괴하는 등의 우려가 없는 점에서 유효하다.

2. 본 발명에 따른 탄소질 구조체의 형성 방법

(1) 본 발명에서 사용하는 미소 탄소체에 대하여

본 발명에서 탄소질 구조체를 형성하기 위해서 사용되는 미소 탄소체로서, 공업적인 수법에 의해서 미세하고 균질인 미소 탄소체를 얻을 수 있는 CNT, 그래핀, 풀러렌 등의 미소 탄소체가 바람직하게 사용된다. 당해 CNT 등은, 탄소 원자에 의해서 형성되는 육각형 격자 구조를 기본으로 하고, 당해 구조가 단층 또는 수층 조합됨으로써 특유의 2차 구조를 가지는 것이고, 특이한 화학적, 물리적 특징을 가진다. 특히, CNT, 그래핀이 가지는 매우 높은 도전성이나, CNT의 일부나 풀러렌의 일종이 나타내는 반도체로서의 성질을 이용함으로써, 특색이 있는 탄소질 구조체가 형성 가능해진다. 한편, 상기 CNT 등의 미소 탄소체가 매우 높은 비표면적을 가지는 것 등에 기인하여, 인쇄법적인 수법에 의해서 탄소질 구조체를 형성하는 과정에 각종의 곤란성이 존재한다.

본 발명에서는, 제거가 비교적 용이한 휘발성을 가지는 용매를 분산매로 하여, 상기와 같은 미소 탄소체 등을 분산시킨 분산액을 미리 생성시켜, 각종의 미소 탄소체의 표면을 분산매에 의해서 덮인 상태로 취급하는 것에 의해서, 미소 탄소체끼리나, 미소 탄소체와 접촉하는 다공질막 등에 강하게 고착하는 등의 미소 탄소체가 나타내는 각종의 특징의 발현을 억제하면서, 용액 프로세스로 인쇄법적인 수법에 의해서 탄소질 구조체를 형성하는 것이다.

(2) 분산액에 대하여

본 발명에 의해 기체 상에 탄소질 구조체를 형성하는 공정에 있어서는, 우선 탄소질 구조체를 형성 가능한 미소 탄소체 등을 적절한 분산매에 분산한 분산액이 제작된다. 덧붙여, 본 발명에 있어서 분산이란, 분산질이 분산매 중에 침지하고 있는 것에 의해서 분산질의 표면이 분산매로 덮여 있으면 되고, 그 범위에서 분산질 간이나 분산질과 다공질막 등의 사이에 용이하게 재분산이 가능한 정도로 응집을 일으키고 있는 상태를 포함하는 것으로 한다. 즉, 본 발명에 있어서의 분산액은, 초음파나 교반 처리 등에 의해 균일화된 후, 분산매 중의 분산질인 미소 탄소체 등이 소정의 시간에 걸쳐서 대략 균일하게 존재 가능하면 되고, 분산매 중에 있어서 분산질이 실질적인 상호작용을 나타내지 않고 안정하게 분산하는 분산액 외에, 당해 분산매를 교반 등 한 후에 장시간 정치했을 때에 분산질이 침전을 발생시키는 것과 같은 것이어도 되고, 분산질이 분산매 중에 있어서 용이하게 재분산이 가능한 상태로 침전 등을 하고 있는 것도 포함하는 것으로 한다. 당해 분산액 중에 유지하는 것으로써 미소 탄소체 등의 표면이 분산매로 덮이는 것에 의해, 미소 탄소체 간이나, 다공질막이나 기체 표면과 미소 탄소체와의 사이에서의 강고한 고착 등을 일으키기 어렵게 하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서, 탄소질 구조체를 형성하기 위해서 사용되는 미소 탄소체의 구조 등은 특별히 한정되지 않고, 초음파나 교반 처리 등에 의해서 분산매 중에 소정의 시간에 걸쳐서 대략 균일하게 존재 가능한 범위에서, 목적으로 하는 탄소질 구조체에 따라서 적절히 결정하는 것이 가능하다. 당해 미소 탄소체로서, 카본 나노 튜브(CNT), 그래핀, 풀러렌 등이 예시된다.

또한, 필요에 따라서 분산매와의 친화성을 높여 분산을 용이하게 하기 위한 계면 활성 작용을 가지는 조제 등을 이용하는 것에 의해, 당해 미소 탄소체를 분산매 중에 분산하여 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 CNT를 미소 탄소체로서 사용하는 경우에는, 그 계면 활성 효과가 이미 알려져 있는 도데실 황산 나트륨, 도데실 벤젠 설폰산 나트륨, 브롬화 도데실 트리메틸 암모늄, TritonX-100, 폴리비닐피롤리돈 등의 계면활성제를 이용할 수 있다. 또한, 크레졸 등의 방향환 등을 가지는 탄소질 화합물을 이용함으로써, 고농도로 적절히 분산매 중에 고농도로 CNT를 분산 가능해진다. 또한, 염화 설폰산 등의 산성 액체를 이용함으로써, 고농도로 CNT를 분산 가능해진다. 추가로는, 알칼리 금속염이나 암모늄염을 분산조제로서 사용하여, 알코올 등에의 CNT의 분산성을 향상해도 된다.

또한, 본 발명에서 사용하는 미소 탄소체는 반드시 고순도의 탄소로 이루어지는 것일 필요는 없고, 목적으로 하는 탄소질 구조체에 따라서, 각종의 첨가물이나 불순물을 포함하는 것이어도 된다. 또한, 본 발명에서 이용하는 상기의 분산액 중에는, 목적으로 하는 탄소질 구조체에 따라서, 미소 탄소체 이외의 성분을 혼합하는 것이 가능하다.

본 발명에서 이용하는 상기의 분산액 중의 미소 탄소체의 밀도는, 사용하는 미소 탄소체나 분산매의 종류 등에 따라서, 또한 형성하려고 하는 탄소질 구조체의 구조나, 탄소질 구조체를 형성할 때의 구체적인 수단 등에 따라서 적절히 결정하는 것이 가능하고, 예를 들면, 5, 0.1, 0.01, 0.001wt% 등을 예시적으로 들 수 있다. 또한, 특히, 다공질막으로서 멘브레인 필터 등을 사용하여, 흡인 여과 등의 수단에 의해서 다공질막 상에서 미소 탄소체를 농축하는 경우에는, 더욱 희박한 밀도로 미소 탄소체를 포함하는 분산액을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에서 이용하는 상기의 분산액을 구성하는 분산매는 특별히 한정되지 않고, 톨루엔, 클로로벤젠, 에탄올, 2-메톡시에탄올, 에틸렌글리콜, 아세톤, 메틸에틸케톤, 아세트산 에틸, 헥산, 옥탄, 테르피네올, γ-부티로락톤, 클로로포름, DMF, DMSO, THF, 물, 등의 용매를 주성분으로 하는 것이 가능하고, 사용하는 상기 계면활성제나, 주로 기체에 기인하는 요청(기체와의 젖음성, 기체에 대한 침식성 등), 용매를 제거할 때의 휘발성 등을 고려하여 적절히 결정할 수 있다.

또한, 탄소질 구조체가 형성되는 기체에 기인하는 요청을 실현하기 위해서, 예를 들면, 미소 탄소체 등의 분산액을 다공질막 상에서 여과하여 미소 탄소체 등을 부화한 후에, 흡인 등의 방법으로 그 분산매를 제거하면서 다른 분산매를 공급하는 등의 방법으로 분산매를 치환한 후에, 기체와 중첩시켜 적층체로 해도 된다.

(3) 본 발명에서 사용하는 다공질막에 대하여

본 발명에 있어서 사용하는 다공질막은, 그 표면과 이면 간을 연통하는 세공을 내부에 가지면서, 상기 분산액 중의 분산매를 유지 가능한 것이면 적절히 사용하는 것이 가능하다. 특히, 적절한 용매 등에 침지했을 때에 당해 용매에 대해서 양호한 젖음성을 나타내면서, 유연하다는 것에 의하고, 각종 요철(凹凸) 등을 가지는 기체에 대해서도 젖은 상태로 첨부되었을 때에 용이하게 간극 없이 밀착 가능한 다공질막이 바람직하게 사용된다.

도 6(b)에 모식적으로 나타내는 바와 같이, 미세한 연통 세공을 가지는 다공질막을 용매에 침지하는 등으로 하여 다공질막을 적셨을 때에는, 이른바 모세관 현상에 의해서 액체가 다공질막 내의 세공에 침투하여 충만하고, 또한, 다공질막 표면에는 당해 세공 내를 충만하는 액체를 연결하도록 액막을 발생시켜, 전체적으로 다공질막을 포함하는 막상의 「다공질막에 젖은 액적」이 생성한다.

본 발명에 있어서, 상기 분산매를 유지 가능한 다공질막이란, 당해 다공질막에 포함되는 연통 세공의 지름이 충분히 작은 것에 의해, 상기 「다공질막에 젖은 액적」을 형성하는 액이 중력만의 작용에 따라서는 당해 다공질막을 벗어나지 않는 것을 의미하는 것으로 한다. 본 발명에 있어서는, 분산액을 통해서 당해 분산매를 유지 가능한 다공질막과 기체가 적층한 적층체를 형성하는 것에 의해서, 특히 당해 다공질막의 표면으로부터 분산매를 증발 등에 의해서 제거하는 과정에서, 대기압에 의해서 다공질막과 기체 간의 간격이 축소되고, 분산질인 미소 탄소체의 압축을 발생시킬 수 있다.

해당 「다공질막에 젖은 액적」이 형성된 다공질막의 상면에는, 당해 액적(분산매)이 가지는 표면 장력에 의해서, 주로 다공질막의 세공 지름 등에 따른 두께의 액상을 유지 가능하다. 한편으로, 예를 들면, 흡인 여과에 있어서 수행되듯이, 다공질막의 표리면 간에 압력 차이를 만들거나, 다공질막에 마른 여과지 등을 접촉시킴으로써, 당해 액상은 다공질막의 연통 세공을 통해서 흡인 제거가 가능하다.

그리고, 상기 분산매를 유지 가능한 다공질막으로서, 특히 분산액 중의 분산질을 통과할 수 없는 정도의 세공 지름의 것을 사용함으로써, 분산액에 포함되는 분산질을 주로 다공질막의 상면측(분산액을 공급한 면)에 유지시킬 수 있다. 이 상태에 있어서, 당해 다공질막은, 주로 분산매의 표면 장력 등에 의해서, 그의 상면측(분산액을 공급한 면)에 분산액을 유지하는 용기로 보는 것이 가능하다.

상기 분산매를 유지 가능한 다공질막으로서, 일반적으로 여과를 수행할 때의 필터로서 이용되고 있는 다공질막을 적합하게 사용할 수 있다. 특히, 각종 섬유를 굳혀서 형성되는 통상의 여과지와 구별하여 일반적으로 멤브레인 필터로 불리는, 주로 필터의 표면에서 여과물을 유지 가능한 필터를 이용함으로써, 다공체막의 표면측에만 미소 탄소체를 유지하는 것이 가능하게 되는 점에서 바람직하다.

적합하게 사용되는 멤브레인 필터로서는, 분산매로서 사용하는 용매 등에 따라서, 주로 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)나 PVDF(폴리비닐리덴플루오라이드), 셀룰로오스 혼합 에스테르, 셀룰로오스 아세테이트, 폴리카보네이트 등에 의해 구성되는 것으로서, 그 공경이 8 이하, 0.5 이하, 0.1 이하, 0.025μm 이하 등의 것을 적절히 사용할 수 있다.

(4) 다공질막/분산액/기체로 이루어지는 적층체의 형성에 대하여

높은 밀도로 미소 탄소체를 포함하는 분산액을 이용하는 경우에는, 다공질막에 당해 분산액을 적하, 스핀 코트, 분무하는 등의 외, 다공질막을 분산액에 침지하는 등, 적절한 수단에 의해서 탄소질 구조체를 형성하기 위해서 충분한 밀도로 다공질막에 미소 탄소체가 공급 가능하고, 분산액을 유지한 다공질막의 면에 기체를 중첩시키는 것에 의해, 분산액을 통해서 기체와 다공질막의 적층체가 형성된다. 혹은, 기체 표면에 분산액을 적하 등 했을 때에는, 당해 기체의 표면에 다공질막을 중첩시키는 것에 의해, 분산액을 통해서 기체와 다공질막의 적층체가 형성된다. 그 때에, 분산액을 적하한 기체 표면에 적층되는 다공질막으로서, 미리 적절한 용매를 침투시킨 다공질막을 이용하는 것은, 기체와 다공질막 간의 분산액의 결핍을 막아 양호한 적층체를 형성하는 점에서 유효하다.

한편, 낮은 밀도로 미소 탄소체 등을 포함하는 분산액을 이용하는 경우에는, 다공질막을 여과막으로서 사용하고, 당해 분산액을 흡인 여과 등을 하는 것에 의해서 다공질막 상에 필요량의 미소 탄소체 등을 농축시킨 후, 다공질막의 당해 미소 탄소체 등이 존재하는 측의 면(주로 상면)에 기체를 중첩시키는 것에 의해, 분산액을 통해서 기체와 다공질막의 적층체가 형성된다.

다공질막 상에 미소 탄소체 등을 농축하는 수단으로서는, 당해 다공질막에 차압을 만드는 것에 의한 흡인 여과의 외, 당해 다공질막의 이면에 여과지 등을 겹쳐서 분산매의 표면 장력을 이용하여 분산액 중의 분산매를 제거하는 방법, 분산액을 공급한 다공질막 상으로부터 소정의 비율로 분산매를 증발시키는 등, 적절한 수단을 이용할 수 있다.

상기와 같이, 낮은 밀도로 미소 탄소체 등을 포함하는 분산액을 이용하고, 흡인 여과 등에 의해서 다공질막 상에 필요량의 미소 탄소체 등을 농축시켰을 경우에는, 다공질막 상에 균일한 밀도로 미소 탄소체 등을 농축시키는 것이 가능하다. 또한, 특히 흡인 여과 등의 과정을 거침으로써, 예를 들면, CNT에서는 섬유끼리의 엉킴 등에 의한 응집을 통해서, 미소 탄소체 등을 다공질막의 표면에 균일하게 약하게 흡착 등 시키는 것이 가능하고, 그 후의 공정에서, 이 응집한 미소 탄소체 등의 유실 등을 방지할 수 있는 점에서도 바람직하다. 또한, 형성하는 탄소질 구조체의 구조체에 따라서, 복수종의 분산액을 차례로 이용하는 것에 의해서, 각종의 적층 구조를 갖는 탄소질 구조체를 형성하는 것이 가능하다.

과도의 분산매의 제거에 의해 분산액 중의 미소 탄소체 등이 건조했을 때에는, 미소 탄소체 등이 다공질막에 밀착하고, 그 후의 기체 표면에의 탄소질 구조체의 형성이 곤란해진다. 이 때문에, 미소 탄소체 등이 습윤한 상태를 유지 하기 위해서, 상기 분산액의 흡인 여과는 적당량의 분산매가 잔류한 상태로 종료하는 것이 바람직하다.

또한, 분산액에 포함되는 분산매와는 다른 분산매로의 치환이나, 미소 탄소체 등에 부착한 불순물 등의 제거가 필요한 경우에는, 상기 흡인 여과의 과정에서 적절한 용매를 분산액측에 추가하는 것이 유효하다. 이 때, 상기와 같이 분산액의 흡인 여과에 의해서 미소 탄소체 등을 다공질막의 표면에 균일하게 약하게 흡착 등 시키는 것이 가능하기 때문에, 흡인 여과 후에 치환하는 것에 의해서 사용하는 미소 탄소체의 분산성이 낮은 용매를 사용하는 것이 가능해진다.

상기와 같이, 분산액의 흡인 여과 등에 의해서 미소 탄소체 등을 농축시킨 다공질막을, 그 후에 적절한 용매 중에 침지하거나, 스프레이법에 의해서 용매를 공급함으로써 다공질막에 충분한 양의 분산매를 포함시킴으로써, 다공질막에 생긴 주름이나 축소를 해소하는 것이 가능하고, 또한 기체와 적층할 때에도 윤활 작용을 일으키기 때문에, 양호한 적층을 용이하게 하는 점에서 바람직하다.

그리고, 분산액을 유지한 다공질막의 면에 기체가 중첩되는 (또는, 분산액을 유지한 기체면에 다공질막이 중첩되는) 것에서, 이른바 모세관 현상에 의해서 분산매가 다공질막과 기재 간에 기상을 배제하면서 확장함으로써 다공질막과 기재 간을 충전하여, 분산매의 종류 등에 의해서 정해지는 두께의 액상을 통해서 다공질막/액상(분산액)/기재로 구성되는 적층체가 형성된다. 당해 적층체에 있어서는, 다공질막이 유연하다는 것에 의해서, 다공질막과 기체 간의 분산액 내에 대기압과 동일한 크기의 등방적인 정수압을 일으키게 된다.

덧붙여, 상기 중첩의 공정에 있어서는, 다공질막과 기체의 사이에 의도하지 않는 기상(거품)이 잔류하거나, 다공질막에 주름이 생기거나 하지 않도록 하는 것이 유효하고, 필요에 따라서 분산액의 액막이 끊어지지 않는 정도의 범위에서 다공체막을 기체측으로 눌러붙이는 등에 의해, 다공질막과 기체에 분산액이 양호하게 충전되도록 해도 된다.

분산액을 통해서 다공질막과 기체를 중첩시킨 적층체에 있어서는, 다공질막과 기체 간의 적어도 일부가 분산매(액상)로 채워져 있고, 미소 탄소체 등의 분산질이 당해 분산매 중에 침지되어 존재하는 것이, 이하에 설명하는 바와 같이 당해 분산매의 제거 과정에 있어서 미소 탄소체 등을 압축, 응집시켜 탄소질 구조체를 형성하기 위해서 바람직하다.

예를 들면, 미소 탄소체 등을 이용하여 투명 도전막 등의 박막상의 탄소질 구조체를 형성할 때, 미소 탄소체 등의 단위 면적당의 양이 적기 때문에, 일반적으로는 미소 탄소체 등을 용매의 표면 장력에 의해 형성되는 액막 중에 유지 가능하고, 그 상태로 중첩을 수행하는 것으로써 바람직한 적층체를 형성 가능하다.

한편, CNT 등으로 이루어지는 방전 전극 등을 형성하는 등, 단위 면적당의 미소 탄소체 등의 양이 많은 경우에는, 분산액(분산매)의 유출을 방지하는 수단을 적절히 이용함으로써 미소 탄소체 등을 충분히 침지 가능한 양의 분산매를 유지한 상태로 적층체를 형성하는 것이 바람직하다.

상기 적층체에 있어서, 기체의 전면에 미소 탄소체 등을 포함하는 분산액이 접하도록 함으로써, 기체의 전면에 균일한 탄소질 구조체가 형성 가능하다.

한편, 기체 표면의 일부에 탄소질 구조체를 형성할 때, 미리 기체 표면에 레지스트 등을 이용한 마스크층을 형성함으로써 분산액이 접촉하는 개소를 제한하거나, 각종의 표면 수식에 의해서 기체 표면의 소정의 개소에 미소 탄소체 등을 결합하기 쉽게 하는 (또는, 미소 탄소체 등을 결합하기 어렵게 하는) 등에 의해서, 기체 표면의 소정의 개소에 탄소질 구조체를 형성할 수 있다.

또는, 다공질막의 소정의 영역의 세공을 닫는 처리를 수행한 후에 분산액의 흡인 여과 등을 수행하거나, 다공질막 상에 분산액을 이용하여 소정의 묘화를 수행하는 등에 의해, 다공질막면 상에 미소 탄소체 등의 패터닝을 수행한 상태로 기체와 적층하는 것에 의해도 기체 표면의 소정의 개소에 탄소질 구조체를 형성할 수 있다.

덧붙여, 상기 분산액을 통해서 다공질막과 기체가 적층한 적층체에 있어서는, 분산액은 다공질막과 기체 간의 전면을 충전시켜도 되고, 탄소질 구조체를 형성하는 개소를 부분적으로 충전해도 된다.

분산액을 통해서 다공질막과 기체를 중첩시킨 적층체에 있어서, 분산액층은 일반적으로 1~1000μm 정도의 두께로 하는 것이 가능하다. 당해 분산액층의 두께는 본 발명에서 사용되는 미소 탄소체 등과 비교하여 충분히 넓은 공간이며, 분산질은 분산매 중에 있어서와 동일하게 거동하는 것이라고 생각할 수 있다. 그리고, 이 분산액층을 반응 용기로서, 당해 분산액 중에 미소 탄소체 등과 소정의 반응을 일으키는 물질을 개재시키는 것에 의해, 그 후에 형성되는 탄소 구조체에 각종의 기능을 부여 등을 하는 것 등도 가능하다.

(5) 적층체로부터의 분산매의 제거 등에 대하여

상기와 같이 하여 형성된 다공질막/분산액/기체로 이루어지는 적층체에 있어서, 주로 다공질막의 외측의 면내로부터 분산매를 제거하는 것에 의해 다공질막과 기체 간의 간격이 축소하고, 그 과정에서 분산액 중의 미소 탄소체 등이 등방적인 정수압에 의해서 압축되어, 탄소질 구조체가 형성된다.

적층체로부터의 분산매의 제거는, 예를 들면, 당해 적층체의 다공질막을 위쪽으로 하고 정치 등을 함으로써, 다공질막의 외측의 면으로부터 분산매를 증발시키는 등에 의해 수행할 수 있다. 또한, 그 때에 적층체를 분산매의 비점 이하의 적절한 온도에 가열 등을 함으로써, 적층체로부터의 용매의 제거 속도를 향상할 수 있다. 또한, 적층체의 다공질막의 면에 여과지 등의 용매를 흡수하는 흡수재를 접촉시키거나, 부압을 적용하거나 함으로써, 용매를 적층체로부터 제거해도 된다. 그 때에, 필요에 따라서 적층체를 외부로부터 압압(押壓)하는 것도 가능하다.

상기 적층체로부터의 분산매의 제거는, 다공질막을 통해서 수행하는 것으로 한정되지 않고, 예를 들면, 기체 측에 환기공을 마련하거나, 기체에 분산매를 흡수시키는 것 등에 의해 기체의 측으로부터 수행하는 것도 가능하다.

상기 분산매를 제거하는 공정에 있어서는, 최초로 다공질막의 외측의 면에 존재하는 액막의 체적이 감소한다. 그리고, 다공질막의 표면에 존재하는 액막은, 그 표면 장력의 요청에 의해서 그 막 두께를 일정 이상으로 유지하려고 하는 힘을 발생시키기 때문에, 다공질막 내의 연통 세공 내에 존재하는 분산매를 흡인하게 되고, 결과적으로 다공질막과 기체의 사이에 존재하는 분산매가 다공질막의 외측의 면으로 이동함으로써, 등방적인 정수압에 의해서 다공질막과 기체 간의 거리가 축소된다.

상기의 기구에 의한 다공질막과 기체 간의 거리의 축소는, 분산매의 총체적의 감소에 의해 다공질막과 기체 간의 액막이 분단될 때까지 계속하는 결과, 그 과정에서 다공질막과 기체 간에 존재하는 분산질이 다공질막과 기체에 의해서 끼워넣어져서 접촉하고, 그 후에 분자간 힘 등에 의해서 다공질막이나 기체의 표면에 고착한다고 생각할 수 있다.

상기 다공질막 등의 면내로부터의 액상(분산매)의 증발을 충분히 수행한 후, 혹은, 실질적으로 증발이 완료한 후, 필요에 따라서, 적절한 수단으로 기체로부터 다공질막을 제거하는 것에 의해, 미소 탄소립(粒) 등의 분산질이 탄소질 구조체로서 표면에 고착한 기체를 얻을 수 있다. 다공질막의 제거는, 상기에서 형성된 탄소질 구조체의 표면으로부터 다공질막을 박리하고 제거하는 것이 가장 간편하다. 한편, 다공질막을 적절한 용매 등으로 용해하여 제거하는 것에 의해, 형성된 탄소질 구조체의 손상 등을 방지할 수 있다.

상기 등방적인 정수압에 의해서 미소 탄소체 등이 압축되어 형성되는 탄소질 구조체에 접하는 다공질막/기체의 표면은, 아울러 당해 다공질막/기체의 재질 등에 대응한 소정의 분자간 힘 등에 의해서 각각 탄소질 구조체와 고착하고 있는 것이라고 생각할 수 있다. 한편, 당해 다공질막에 있어서는, 그 다공질 구조에 기인하여 당해 탄소질 구조체에 접하는 실효 면적이 작기 때문에 탄소질 구조체에 대한 접착력이 작은 결과, 다공질막을 박리 했을 때에도 미소 탄소체 등의 큰 비율이 기체 표면에 탄소질 구조체로서 고착한다고 생각할 수 있다. 또한, 분산질과의 친화성을 고려하여 다공질막이나 기체의 재질이나 표면을 조정하는 것에 의해서도, 분산질을 유효하게 기체 표면의 측에 탄소질 구조체로서 고착시키는 것이 가능하다.

상기와 같이, 다공질막과 기체 간에 존재하는 분산액을 구성하는 분산매의 표면 장력 등에 기인하는 등방적인 정수압에 의해서 당해 분산매 중에 존재하는 분산질을 응집하고 압착시키는 수법에 있어서는, 예를 들면, 여과지 등에 퇴적시킨 미소 탄소체 등을 기체에 압압(押壓)하고 전사하는 방법과 비교하여, 이하와 같은 이점이 존재한다.

미소 탄소체 등을 분산액 중의 분산질로서 표면을 분산매로 덮은 상태로 취급하기 때문에, 다른 물질과의 상호작용이 강하고 용이하게 고착을 일으키는 물질에 대해서도, 바람직하지 않은 고착 등의 발생을 회피하면서, 기체 표면 상에 균일하게 탄소질 구조체로서 고착·성형할 수 있다.

또한, 소정의 유연성을 가지는 다공질막을 이용함으로써, 기체의 전면에 걸쳐서 동일한 압력 조건으로 분산질의 고착을 수행할 수 있기 때문에, 면적이 큰 기체에 대해서도 높은 균일성으로 탄소질 구조체가 형성 가능하다. 특히 기체 표면에 요철(凹凸)이 존재하거나, 기체가 곡면을 가지는 경우에도 균일한 압력 상태에서 미소 탄소체 등을 고착시켜 탄소질 구조체가 형성 가능하다. 또한, 건조한 필터를 기체에 눌러붙이는 공정에 있어서는, 필터에 생기는 국소적인 주름이나 축소 등에 의해 전사의 위치 어긋남 등이 생겨 쉬운데 비하여, 분산액으로 충분히 습윤한 다공질막과 기체 간에 미소 탄소체 등을 등방적인 정수압에 의해서 압축하는 방법에서는, 다공질막의 주름이나 축소 등이 자율적으로 해소되면서, 다공질막과 기체 간으로의 어긋남을 생기기 어렵기 때문에, 양호한 탄소질 구조체의 형성이 가능하다.

또한, 예를 들면, 각종 반도체 디바이스의 제조 공정에 있어서, 이른바 탑 콘택트 구조에 의해, 이미 하부에 형성된 각종 구조의 표면에 미소 탄소체 등을 이용한 배선 등을 형성할 때에는, 용해 등에 의해서 당해 하부 구조에 영향을 주지 않는 분산매를 선택하면, 실질적인 가압을 일으키지 않고 탄소질 구조체를 형성할 수 있기 때문에, 하부 구조의 파괴 등을 방지하는 것이 가능하다.

[실시예]

이하, 실시예를 이용하여 본 발명에 따른 방법으로 대해서, 보다 상세하게 설명한다. 덧붙여, 이하에 나타내는 실시예는 본 발명의 일 형태로서, 본 발명은 당해 실시예에 의해서 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

이하와 같이 하여, 탄소질 구조체의 일례인 CNT 피막을 PET 기판 상에 형성했다. 미소 탄소체로서, 물에 분산한 단층 카본 나노 튜브(메이조 나노카본 제, eDIPS INK(EC-DH))를 사용했다.

상기 CNT 수분산액 1.0 mL에 증류수 0.5 mL를 가하여 농도 조정하고, 다공질막으로서의 PTFE제 멤브레인 필터(밀리포어 JGWP02500, 25 mmφ, 포어 사이즈 0.2μm)를 침지하여 CNT 수분산액을 충분히 함침시켰다. 다음에, CNT 수분산액의 함침한 당해 필터를 CNT 수분산액으로부터 취출하고, 신속하게 건조한 PET 기판 상에 첩부했다. PET 기판 상에 첩부된 필터는, CNT 수분산액을 통해서 PET 기판 표면에 전면에서 밀착했다.

그 후, 당해 PET 기판을 핫 플레이트 상에 올려놓고 90℃로 가열·유지함으로써, CNT 수분산액 중의 물을 증발 제거했다. 물의 증발 제거에 수반하여, 필터는 반투명의 상태로부터 그레이의 불투명으로 변화했다. 덧붙여, 필터를 PET 기판 상에 첩부하고 물을 증발 제거하는 과정에서, 특히 필터를 압압(押壓)하는 등의 조작은 수행하지 않았다. 물을 증발 제거한 후, 필터를 PET 기판으로부터 박리함으로써, PET 기판 표면에 필터와 동형상의 흑색/반투명의 피막이 관찰되었다.

도 1 a에는, 상기 PET 기판 표면에 관찰된 흑색/반투명의 피막의 사진을 나타낸다. 당해 흑색/반투명의 피막이 부착한 PET 기판의 투과 스펙트럼을 측정(시마즈 UV-2700, 가시광역 380 nm~750 nm)한 결과, 평균 투과율은 51.6%였다. 또한, 면저항을 측정(쿄와 리켄 K-705 RS)한 결과, 면저항은 60.8Ω/□이며, 높은 도전성을 나타냈다.

상기 면저항의 측정 결과 등으로부터, 필터를 박리 후에 PET 기판 표면에 관찰된 흑색/반투명의 피막은, 필터에 부착한 CNT 수분산액 중의 CNT가 PET 기판 표면에 응집하고 밀착한 CNT 박막이라고 생각되었다.

상기 공정에 의해서 PET 기판 표면에 CNT 박막이 형성되는 기구는 이하와 같이 생각할 수 있다. 즉, CNT 수분산액을 통해서 필터가 PET 기판 표면에 밀착하고 적층한 상태로 분산매(수)를 필터면을 통해서 증발 제거함으로써, 필터와 PET 기판의 간격이 축소하고 CNT가 필터와 기재 간에 압축·건조되어, CNT간의 분산매를 통하지 않는 직접적인 접촉이나, CNT와 PET 기판 표면 사이에서의 직접적인 접촉을 일으키는 것에 의해, CNT가 PET 기판 표면에 응집하고 밀착했다고 생각할 수 있다.

실시예 2

CNT 수분산액(메이조 나노카본 제, eDIPS INK(EC-DH))를 이용하고, 전사법에 의해 탄소질 구조체의 일례로서 CNT 피막을 형성했다.

상기 CNT 수분산액 1.0 mL를 9.0 mL의 증류수로 희석하고, 그 희석액 20μL를 5.0 mL의 증류수로 추가로 희석하여 농도 조정한 CNT 수분산액을 얻었다. 당해 CNT 수분산액을 PTFE제 멤브레인 필터(밀리포어 JGWP02500, 25 mmφ, 포어 사이즈 0.2μm)를 사용하고, 필터 상의 분산액이 없어지기 직전까지 흡인 여과함으로써 필터 상에 CNT를 농축했다. 다음에, CNT에 부착하고 있는 분산제(계면활성제)를 세정·제거하는 목적으로, 필터 상에 적당량의 증류수를 공급하고 흡인 여과하는 공정을 3회 반복하고, 마지막에 필터 상의 분산액이 없어지기 직전에 흡인 여과를 종료했다.

그 후에, 필터를 흡인 여과기로부터 취출하고, 이것을 수욕에 침지함으로써 필터에 충분한 흡수를 시켜 주름이나 축소 등을 해소한 후에, 신속하게 건조한 PET 기판 상에 첩부했다. PET 기판 상에 첩부된 필터는, CNT 수분산액을 통해서 PET 기판 표면에 전면에서 밀착했다. 그 후는, 실시예 1과 동일하게 90℃로 유지한 핫 플레이트 상에서 물을 증발 제거한 후, 멤브레인 필터를 박리함으로써, PET 기판 표면에 흑색/반투명의 피막을 형성했다.

도 1 b에는, 상기에서 형성한 흑색/반투명의 피막의 사진을 나타낸다. 희박한 CNT 분산액을 이용하여 흡인 여과에 의해 필터 상에 CNT를 농축함으로써, 실시예 1과 비교하여, 보다 균일성이 높은 피막을 얻을 수 있었다. 상기와 같이 측정한 당해 피막이 부착한 PET 기판의 평균 투과율은 80.8%였다. 또한, 면저항은 233Ω/□이며, CNT가 응집하여 PET 기판 표면에 밀착한 CNT 피막이라고 생각되었다.

덧붙여, 상기 실시예에 의해 CNT 피막을 형성하는 과정에서, CNT 수분산액을 흡인 여과하여 멤브레인 필터 상에 CNT를 농축하는 공정을 거쳤을 때에, 분산액 중의 CNT는 어느 하나의 기구에 의해 필터 표면에 약하게 흡착하고 있는 것이라고 생각할 수 있다. 이것은, 당해 CNT를 농축한 필터를 수욕에 침지했을 때에, 실질적으로 CNT가 필터 표면에 잔류하는 것에 의해서 증명된다.

한편, 당해 CNT를 농축한 필터를 이용하여 실시예 1과 마찬가지의 조작에 의해서 PET 기판 표면에 CNT 피막이 형성된 것으로부터, 상기 흡인 여과에 의해서 생긴 CNT의 필터 표면에의 흡착은 비교적 약한 힘에 의한 것으로서, 그 후의 과정에 있어서 용이하게 CNT가 PET 기판 표면에 밀착하여 CNT 피막을 형성한다고 생각되었다.

실시예 3

미소 탄소체로서, 슈퍼 그로우스법으로 제조된 단층 카본 나노 튜브(SWCNT)(ZEON　ZEONANO　SG101)를 이용하고, 탄소질 구조체의 일례로서 CNT 피막을 형성했다.

CNT를 물 중에 분산시키기 위한 계면활성제로서의 도데실 황산 나트륨(칸토 카가쿠, 특급) 50 mg를 녹인 증류수 5.0 mL에, 상기 단층 카본 나노 튜브(ZEON　ZEONANO　SG101) 0.50 mg 가하고, 초음파 호모지나이저(BRANSON　SONIFIER　250)을 이용하여 1시간의 초음파 처리를 함으로써 CNT 수분산액을 얻었다.

상기 CNT 분산액 60μL를 5.0 mL의 증류수로 희석하여 얻은 CNT 수분산액을 사용한 이외는, 실시예 2와 마찬가지의 방법의 조작을 수행하여 PET 기판 상에 CNT 피막을 형성했다. 상기와 같이 측정한 당해 CNT 피막이 부착한 PET 기판의 평균 투과율은 79.1%이며, 또한, 면저항은 2.56kΩ/□였다.

실시예 4

미소 탄소체로서, eDIPS법으로 제조된 단층 카본 나노 튜브(SWCNT)(오사카 소다 카부시키가이샤 제, 탄소 순도>99%, 중심 직경 1~3 nm)를 이용하고, 탄소질 구조체의 일례로서 CNT 피막을 형성했다.

계면활성제로서의 도데실 황산 나트륨 500 mg를 녹인 증류수 5.0 mL에, 상기 단층 카본 나노 튜브(오사카 소다 카부시키가이샤 제) 0.50 mg을 가하고, 초음파 호모지나이저로 1시간의 초음파 처리를 하여 얻은 CNT 수분산액 80μL를 5.0 mL의 증류수로 희석하여 얻은 CNT 수분산액을 사용한 이외는, 실시예 2와 마찬가지의 방법의 조작을 수행하여, PET 기판 상에 CNT 피막을 형성했다. 상기와 같이 측정한 당해 CNT 피막이 부착한 PET 기판의 평균 투과율은 74.5%이며, 또한, 면저항은 270Ω/□이었다.

상기 실시예 1~4의 결과로부터, 다른 제조법에 의해서 제조됨으로써 다른 성상을 가지는 CNT를 이용했을 경우에도, 본 발명에 의해서 기체 상에 CNT 피막이 형성 가능하다라고 하는 것을 나타낸다.

실시예 5

실시예 3, 4에서 형성되는 CNT 피막의 미세 구조를 이하와 같이 하여 확인했다.

실시예 3, 4와 동일하게 분산액을 제작하고, 필터 상에의 흡인 여과 등을 거쳐 CNT 피막을 유리 기판 상에 형성했다. 형성된 CNT 피막을, 주사형 전자현미경(니혼덴시 JSM-7600 F)으로 관찰했다.

도 2 a에는 슈퍼 그로우스법으로 제조된 CNT(실시예 3)에 의해 형성한 피막, 도 2 b에는 eDIPS법으로 제조된 CNT(실시예 4)에 의해 형성한 피막의 SEM상을 각각 나타낸다. 어느 CNT 피막에 있어서도, 섬유상의 CNT가 서로 얽혀서, 기판 표면에 고착하고 있는 것이 확인되었다.

도 2 c에는, 상기 도 2 b에 나타낸 CNT 피막을 형성한 유리 기판의 단면의 SEM상을 나타낸다. 실시예 4에서 기판 상에 형성되는 CNT 피막의 두께는 50 nm정도인 것이 확인되었다.

실시예 6

미소 탄소체로서, 슈퍼 그로우스법으로 제조된 단층 카본 나노 튜브(SWCNT)(ZEON　ZEONANO　SG101)를 사용하고, 당해 CNT를 분산시키는 분산매로서 톨루엔을 이용하여, 탄소질 구조체의 일례로서 CNT 피막을 형성했다.

톨루엔에 분산 가능한 CNT로 하기 위해서, m-크레졸(도쿄 카세이, >98.0%) 5.0 mL에, 상기 단층 카본 나노 튜브(ZEON　ZEONANO　SG101) 0.50 mg을 가하고, 초음파 호모지나이저(BRANSON　SONIFIER　250)을 이용하여 2시간의 초음파 처리를 함으로써, CNT를 m-크레졸에 분산시켰다. 이 CNT 분산액을 마이크로 냉각 원심기(KUBOTA　3780)에서 원심분리(15000 g, 1시간)를 수행하고, 흑색의 상청액을 침전물로부터 분리했다.

상기 원심 후의 상청액 100μL를 5 mL의 톨루엔(칸토 카가쿠, 특급)으로 희석하여 CNT 톨루엔 분산액을 제작했다. 이 CNT 톨루엔 분산액에 있어서, 분산질인 CNT는 톨루엔 중에 균일하게 분산하는 것이 관찰되었다.

다음에, 제작한 CNT 톨루엔 분산액을 PTFE제 멤브레인 필터(밀리포어 JGWP02500, 25 mmφ, 포어 사이즈 0.2μm)를 사용하여 흡인 여과하여, 필터 상에 CNT를 농축했다. 흡인 여과는, 필터 상의 분산액이 없어지기 직전에 종료했다.

그 후에, 필터를 흡인 여과기로부터 취출하고, 이것을 톨루엔 욕에 침지함으로써 필터에 충분한 톨루엔을 흡수시킨 후에, 신속하게 건조한 PET 기판 상에 첩부했다. PET 기판 상에 첩부된 필터는, CNT 톨루엔 분산액을 통해서 PET 기판 표면에 전면에서 밀착했다. 그 후는, 실시예 1과 동일하게 70℃로 유지한 핫 플레이트 상에서 톨루엔을 증발 제거한 후, 필터를 박리함으로써, PET 기판 표면에 흑색/반투명의 CNT 피막을 형성했다.

도 3에는, 상기에서 형성한 흑색/반투명의 CNT 피막의 사진을 나타낸다. 분산매로서 톨루엔을 이용했을 경우에도, 수분산액을 이용한 실시예 1~5와 동일하게 CNT 피막이 형성되었다. 상기와 같이 측정한 당해 피막이 부착한 PET 기판의 평균 투과율은 78.1%였다. 또한, 면저항은 2.96kΩ/□였다.

덧붙여, CNT 수분산액(실시예 2 등)의 경우와 동일하게, 상기와 같이, CNT 톨루엔 분산액을 흡인 여과 후의 필터를 톨루엔 욕에 침지해도 실질적으로 CNT가 필터 표면에 잔류하는 것이 관찰되었다. 한편, 당해 흡인 여과 후의 필터를 침지한 톨루엔 욕을 초음파 처리(아즈원, AZU-2 M)함으로써, 수초간 내에 CNT가 필터로부터 모두 제거되는 것이 관찰되었다.

이상으로부터, CNT 분산액을 흡인 여과 후의 필터 표면에는, 농축된 CNT가, 실질적인 결합 등을 수반하지 않는 어떠한 비교적 약한 힘에 의해 용이하게 재분산 가능한 형태로 필터 표면에 구속되어 있는 것이라고 생각되었다.

상기 실시예 1~6의 결과로부터, 각종의 분산매를 이용한 CNT 분산액에 의해, 본 발명에 의해서 기체 상에 CNT 피막이 형성 가능하다는 것을 나타낸다.

실시예 7

실시예 6에서 제작한 CNT 톨루엔 분산액을 사용하고, PET 기판 이외의 각종 기체 표면에, 탄소질 구조체의 일례로서 CNT 피막을 형성했다.

도 4 a~g에는, 실시예 6과 마찬가지의 수법으로 각종의 재질 표면에 형성한 CNT 피막의 사진을 나타낸다. (a) 유리 표면 이외에도, (b) 불소 수지(Cytop)로 피복한 유리 표면, (c) 폴리시클로올레핀 수지 표면, (d) PTFE 수지 표면에도 양호하게 CNT 피막이 형성되었다. 또한, 표면이 곡률을 가지거나 요철(凹凸)이 존재하는 바와 같은, (e) 곡면의 유리 표면, (f) 알루미늄 호일 표면, (g) 고무 장갑(니트릴 고무)의 표면에도 양호하게 CNT 피막이 형성되었다. 실시예 6, 7의 결과로부터 분명한 것과 같이, 본 발명에 따른 방법에 의해서, 각종의 재질이나 표면 형상을 가지는 기체 표면에 CNT 피막 등이 형성 가능하다.

또한, 특히 다공질막으로서 사용한 PTFE제 멤브레인 필터(밀리포어 JGWP02500, 25 mmφ, 포어 사이즈 0.2μm)와 동등의 재질로 구성되는 PTFE 수지 표면에도 양호하게 CNT 피막이 형성되는 (도 4 d) 것으로부터, 필터와 기체 간에 압축·건조되어 형성되는 CNT 피막이 특히 기체 표면의 측에 밀착하는 이유는, 당해 건조 후의 CNT 피막과 필터/기체 간에서의 실효적인 접촉 면적의 차이에 기인하는 것으로서, 필터를 박리할 때에 의해 큰 실효 면적으로 CNT 피막에 접촉하는 기체의 측에 CNT 피막이 잔류하기 때문이라고 생각할 수 있다.

또한, 곡율을 가지거나 요철이 존재하는 표면 상에도 양호하게 CNT 피막이 형성되는 (도 4 e~g) 것으로부터, 유연한 다공질막을 사용함으로써, 분산액의 표면 장력에 의해서 다공질막이 기체의 세부(細部)에도 밀착하여, CNT 피막 등을 형성 가능하다는 것을 나타낸다.

실시예 8

탄소질 구조체를 형성할 때에 사용하는 미소 탄소체의 분산매에 대해서, 그 분산매를 다른 용매 등으로 치환한 후에, 상기와 마찬가지의 방법에 의해 탄소질 구조체의 일례로서 CNT 피막의 형성을 수행했다.

계면활성제로서의 도데실 황산 나트륨 500 mg을 녹인 증류수 5.0 mL에, eDIPS법으로 제조된 SWCNT를 0.50 mg 가하고, 초음파 호모지나이저로 1시간의 초음파 처리를 하여 CNT 수분산액을 제작했다. 다음에, 당해 CNT 수분산액 80μL를 물 2.0 mL, 및 메탄올 3.0 mL로 희석하여 물·메탄올 혼합 용매를 분산매로 하는 CNT 분산액으로 했다. 당해 CNT 분산액을 PTFE제 멤브레인 필터(밀리포어 JGWP02500, 25 mmφ, 포어 사이즈 0.2μm)를 사용하여, 필터 상의 분산액이 없어지기 직전까지 흡인 여과함으로써 필터 상에 CNT를 농축했다. 다음에, 필터 상에 적당량의 메탄올을 공급하고 흡인 여과하는 공정을 3회 반복하고, 마지막에 필터 상의 분산액이 없어지기 직전에 흡인 여과를 종료했다.

그 후에 필터를 흡인 여과기로부터 취출하고, 이것을 톨루엔 욕에 침지함으로써 필터에 충분히 톨루엔을 포함시켰다. 즉, 미리 필터 상에서 CNT 수분산액의 분산매를 메탄올로 치환하고, 그 후에 분산매를 톨루엔으로 치환했다. 당해 필터를 신속하게 건조한 PET 기판 상에 첩부하고, CNT 톨루엔 분산액을 통해서 PET 기판 표면에 전면에서 밀착시켰다. 그 후는, 실시예 6과 동일하게 70℃로 유지한 핫 플레이트 상에서 톨루엔을 증발 제거한 후, 멤브레인 필터를 박리함으로써, PET 기판 표면에 흑색/반투명의 CNT 피막을 균일하게 형성했다.

상기 CNT 피막을 형성한 PET 기판의 평균 투과율은 71.3%이며, 또한, 면저항은 170Ω/□며, CNT 수분산액을 이용하여 동일한 SWCNT에 의해서 CNT 피막의 형성했을 때(실시예 4)와 비교하여, 같은 정도의 특성을 나타내는 CNT 피막이 형성되었다.

실시예 9

미소 탄소체로서, 슈퍼 그로우스법으로 제조된 단층 카본 나노 튜브(SWCNT)(ZEON　ZEONANO　SG101)와 그래핀(가부시키가이샤 아이테크　iGurafen-as　180020 C)를 사용하여, 탄소질 구조체의 일례로서 CNT/그래핀 복합 피막을 형성했다.

상기 CNT, 그래핀을 톨루엔에 분산 가능하게 하기 위해서, m-크레졸(도쿄 카세이, >98.0%) 5.0 mL에, 상기 단층 카본 나노 튜브(ZEON　ZEONANO　SG101) 0.45 mg과 그래핀(iGurafen-as　180020 C) 0.050 mg을 가하고, 초음파 호모지나이저(BRANSON　SONIFIER　250)을 이용하여 2시간의 초음파 처리를 함으로써, CNT와 그래핀을 m-크레졸에 분산시켰다. 이 CNT 분산액을 마이크로 냉각 원심기(KUBOTA　3780)로 원심분리(15000 g, 1시간)를 수행하고, 흑색의 상청액을 침전물로부터 분리했다.

상기 원심 후의 상청액 100μL를 5 mL의 톨루엔(칸토 카가쿠, 특급)으로 희석하여 톨루엔 분산액을 제작했다. 이 톨루엔 분산액에 있어서, 분산질인 CNT와 그래핀이 톨루엔 중에 균일하게 분산하는 것이 관찰되었다.

그 후, 실시예 6과 동일하게, 흡인 여과에 의해 CNT와 그래핀의 혼합물을 필터 상에 농축 등을 하여, PET 기판 및 유리 기판 상에 CNT와 그래핀의 혼합 피막을 형성했다.

도 5 a에는, 상기에서 PET 기판상에 형성한 CNT와 그래핀의 혼합 피막의 사진을 나타낸다. 도 5 a에 나타내는 바와 같이, 형성한 CNT와 그래핀 혼합 피막은 흑색/반투명이며, 상기와 같이 측정한 당해 피막이 부착한 PET 기판의 평균 투과율은 87.0%였다. 또한, 면저항은 8.65kΩ/□였다.

도 5 b에는, 상기에서 유리 기판상에 형성한 CNT와 그래핀의 혼합 피막의 SEM상을 나타낸다. CNT와 그래핀이 혼합하여 피막을 형성하는 것이 확인되었다.

비교예 1

실시예 6과 동일하게, 슈퍼 그로우스법으로 제조된 단층 카본 나노 튜브(SWCNT)(ZEON　ZEONANO　SG101)를 톨루엔(칸토 카가쿠, 특급) 중에 분산시켜 CNT 톨루엔 분산액을 제작하고, PTFE제 멤브레인 필터(밀리포어 JGWP02500, 25 mmφ, 포어 사이즈 0.2μm)를 사용하여 흡인 여과하여, 필터 상에 CNT를 농축했다.

그 후에, 필터를 흡인 여과기로부터 취출하고, 공기 중에서 장시간 방치함으로써, 충분히 건조시켰다. 건조하게 의해서 필터는 반투명의 상태로부터 그레이의 불투명으로 변화했다. 건조시킨 필터를 PET 기판에 중첩시키고, 1 kg/cm² 정도의 압력으로 균일하게 가압하여, 필터와 PET 기판을 밀착시켰다. 그 후, 필터를 PET 기판으로부터 박리했는데, 거의 모든 CNT가 필터측에 잔류하여, PET 기판 상에 CNT 피막은 형성되지 않았다.

비교예 2

비교예 1과 동일하게 하고, CNT를 농축한 필터를 충분히 건조시킨 후, 톨루엔 욕에 침지하여 충분히 톨루엔을 흡수시킨 후에, 신속하게 건조한 PET 기판 상에 첩부했다. 충분히 건조시킨 필터는 톨루엔 욕에 침지함으로써 신속하게 습윤하여 반투명의 상태로 되었다. 그 때에 CNT가 톨루엔 욕 중에 산출하는 모습은 관찰되지 않고, CNT는 필터 표면에 잔류하는 것이라고 생각되었다. 그 후, 습윤한 필터를 PET 기판 상에 첩부함으로써, 필터는 PET 기판 표면에 전면에서 밀착했다.

그 후, 실시예 6과 동일하게 70℃로 유지한 핫 플레이트 상에서 톨루엔을 증발 제거한 후, 필터를 박리했는데, 거의 모든 CNT가 필터측에 잔류하여, PET 기판 표면에 CNT 피막은 형성되지 않았다.

상기 필터를 침지한 톨루엔 욕을 초음파 처리(아즈원, AZU-2 M)했는데, CNT를 필터로부터 거의 모두 산출시키기 위해서 수분을 필요로 하는 것이 관찰되어, 건조 공정을 거치지 않는 경우(실시예 6 등)와 큰 차이가 관찰되었다.

이상으로부터, 필터의 건조에 수반하여 CNT 표면을 덮고 있던 분산매가 제거됨으로써 CNT와 필터 간의 직접적인 접촉을 일으키는 결과, CNT와 필터 간에 물리 흡착 등을 일으켜, 톨루엔 욕에의 침지에 의해도 톨루엔 내에서 CNT가 용이하게 재분산하지 않기 때문에, 실시예 6과는 달리, PET 기판 표면에 CNT 피막을 형성할 수 없었다고 생각되었다.

본 발명에 따른 탄소질 구조체의 형성 방법은, 각종의 미소 탄소체를 포함하는 탄소질 구조체의 형성에 양호하게 이용 가능하다.

Claims

기체(基體) 표면에 탄소질 구조체를 형성하는 탄소질 구조체의 형성 방법으로서,
미소 탄소체와 분산매를 포함하는 미소 탄소체 분산액이, 당해 분산매를 유지 가능한 다공질막과 기체의 사이의 적어도 일부를 충전하여 이루어지는 적층체를 형성하는 적층체 형성 공정과,
상기 다공질막 및/또는 기체를 통해서 상기 분산매의 적어도 일부를 적층체 외로 취출하는 분산매 제거 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소질 구조체의 형성 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 적층체가, 상기 미소 탄소체 분산액을 흡인 여과하여 당해 미소 탄소체 분산액을 유지시킨 당해 다공질막을 기체와 중첩시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소질 구조체의 형성 방법.
청구항 1에 있어서,
상기 적층체가, 상기 미소 탄소체 분산액을 흡인 여과하여 당해 미소 탄소체 분산액을 유지시킨 당해 다공질막을, 추가로 용매 중에 침지한 후, 기체와 중첩시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 탄소질 구조체의 형성 방법.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 흡인 여과의 과정에 있어서 상기 미소 탄소체 분산액에 포함되는 분산매를 다른 분산매로 치환하는 것을 특징으로 하는 탄소질 구조체의 형성 방법.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 분산매 제거 공정은, 상기 다공질막의 세공을 통하여 상기 분산매를 증발시켜 수행하는 것을 특징으로 하는 탄소질 구조체의 형성 방법.
청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 탄소질 구조체의 형성 방법에 있어서,
형성된 탄소질 구조체로부터 상기 다공질막을 제거하는 공정을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소질 구조체의 형성 방법.
청구항 6에 있어서,
상기 다공질막을 제거하는 공정은, 당해 다공질막을 탄소질 구조체로부터 박리하는 것에 의해서 수행하는 것을 특징으로 하는 탄소질 구조체의 형성 방법.
미소 탄소체를 포함하는 탄소질 구조체를 가지는 기체(基體)로서,
당해 탄소질 구조체가, 미소 탄소체와 분산매를 포함하는 미소 탄소체 분산액이 당해 분산매를 유지 가능한 다공질막과 기체의 사이의 적어도 일부를 충전하여 이루어지는 적층체로부터, 당해 다공질막 및/또는 기체를 통해서 당해 분산매의 적어도 일부를 적층체 외로 취출하는 과정으로 형성된 것인 것을 특징으로 하는 기체.