TW201418148A - 奈米碳管複合成形體的製造方法及製造裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法包括：塗佈步驟，其在形成於基板3的表面的垂直配向性奈米碳管1的自由端側，塗佈在高分子材料2中混合具有導熱性或導電性的微粒粉6而成的高分子溶液7；整平步驟，其為了促進高分子溶液7的滲透，而藉由整平構件將塗佈了高分子溶液7的奈米碳管1的自由端側進行整平；按壓步驟，其為了使經整平的奈米碳管1的自由端部自高分子溶液7露出，而藉由壓抵構件25a將奈米碳管1的自由端側成平面地按壓。

Description

奈米碳管複合成形體的製造方法及製造裝置

本發明是有關於一種奈米碳管複合成形體的製造方法及製造裝置。

作為利用現有的奈米碳管的複合成形體作為導熱材料的例子，可列舉：將具有第一端部及第二端部的多個奈米碳管在一對金屬膜(熱流收集器)間垂直且相互平行地排列，並在奈米碳管間的空隙中填充聚合物材料者。該奈米碳管的複合成形體的製造方法包括：提供具有第一端部及第二端部的多個奈米碳管的第一階段、藉由熱流收集器覆蓋第一端部及第二端部的第二階段、以及在多個奈米碳管間的空隙填充聚合物材料的第三階段(例如專利文獻1)。

[先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2007-009213號公報

但是，在此種現有的奈米碳管複合成形體的製造方法中，有奈米碳管的長度越短，則越難填充聚合物材料的傾向。即， 奈米碳管越短，則因存在於奈米碳管間的空隙的空氣的影響而聚合物材料越難滲透。作為對該課題的公知的解決策略，例如可列舉：將聚合物材料壓力注入至奈米碳管間的空隙的方法；或將奈米碳管浸漬於聚合物材料的溶液中的方法。但是，這些製造方法難以應用於例如捲對捲(roll to roll)方式等連續式的製造方法。而且，前者的方法中有在作業中奈米碳管因壓力而自基板剝離的擔憂，另外後者的方法中有聚合物材料在包含氣泡的狀態下固化，而形成不了優質的奈米碳管複合成形體的擔憂。

本發明的目的是解決上述問題點而提供一種連續式的製造容易且優質的奈米碳管複合成形體的製造方法及製造裝置。

本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法用於製造在垂直配向性奈米碳管中含有高分子材料而成的奈米碳管複合成形體，且上述製造方法包括：塗佈步驟，其在形成於基板表面的上述奈米碳管的自由端側塗佈在高分子材料中混合具有導熱性或導電性的微粒粉而成的高分子溶液；整平步驟，其為了促進上述高分子溶液的滲透而藉由整平構件將塗佈了上述高分子溶液的上述奈米碳管的自由端側進行整平；按壓步驟，其為了使上述經整平的奈米碳管的自由端部自上述高分子溶液露出，而藉由壓抵構件將上述奈米碳管的自由端側成平面地按壓。

並且，整平構件較佳為輥或刮板(blade)，另外，按壓步驟較佳為一邊藉由加熱機構加熱一邊進行。

並且，較佳為在按壓步驟後包括：表面膜狀構件成形步驟，其在奈米碳管的自由端側形成表面膜狀構件；更佳為包括背.面膜狀構件成形步驟：其自基板剝離奈米碳管的基端部，並在奈米碳管的基端側形成背面膜狀構件。

而且，較佳為在按壓步驟後包括雷射光照射步驟，其對奈米碳管的自由端側照射雷射光。

本發明的奈米碳管的複合成形體的製造裝置用於製造在經由基板而向特定方向移動的垂直配向性奈米碳管中含有高分子材料而成的奈米碳管的複合成形體，且上述製造裝置沿著基板的移動路徑配置：高分子溶液塗佈裝置，其具備在形成於該基板的表面的奈米碳管上塗佈在高分子材料中混合具有導熱性或導電性的微粒粉而成的高分子溶液的高分子溶液塗佈機構；奈米碳管成形裝置，其具有將上述奈米碳管的自由端側整平的整平構件及將上述高分子溶液的上述奈米碳管的自由端側成平面地按壓的壓抵構件。

並且，較佳為在奈米碳管成形裝置中具備加熱機構，另外，更佳為在奈米碳管成形裝置中具備：配置於壓抵構件與奈米碳管的自由端側之間而與基板一起移動來保護奈米碳管的自由端側的保護構件。

並且，較佳為在奈米碳管成形裝置的後方具備：在奈米碳管的自由端側形成表面膜狀構件的表面膜狀構件成形裝置。

並且，更佳為在表面膜狀構件成形裝置的後方具備：自 基板剝離奈米碳管的基端部的剝離機構、以及在奈米碳管的基端側形成背面膜狀構件的背面膜狀構件成形裝置。

而且，較佳為在奈米碳管成形裝置的後方具備：對奈米碳管的自由端側照射雷射光的雷射光照射機構。

根據本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法，藉由在奈米碳管的自由端側塗佈在高分子材料中混合具有導熱性或導電性的微粒粉而成的高分子溶液後，利用整平構件將奈米碳管的自由端側整平，而促進高分子溶液的滲透，因此可製造不含氣泡且優質的奈米碳管複合成形體。另外，根據該製造方法，藉由利用壓抵構件進行按壓而使奈米碳管的自由端側自高分子溶液露出，因此可製造導熱性或導電性等性能高的奈米碳管複合成形體。而且，根據本發明的製造裝置，而如上所述般可製造優質且性能高的奈米碳管複合成形體。

1‧‧‧奈米碳管

2‧‧‧高分子材料

3‧‧‧基板

4‧‧‧基板保護膜

5‧‧‧觸媒粒子

6‧‧‧微粒粉

7‧‧‧高分子溶液

8‧‧‧含有高分子的奈米碳管層

9‧‧‧表面膜狀構件

10‧‧‧背面膜狀構件

21‧‧‧捲出輥

22‧‧‧捲取輥

23‧‧‧高分子溶液塗佈裝置

23a‧‧‧高分子溶液貯存槽

23b‧‧‧高分子溶液塗佈機構

24‧‧‧整平構件

25‧‧‧奈米碳管成形裝置

25a‧‧‧壓抵構件

25b‧‧‧保護構件

25c‧‧‧發熱體

26‧‧‧表面膜狀構件成形裝置

26a‧‧‧材料貯存槽

26b‧‧‧材料塗佈機構

26c‧‧‧乾燥用加熱器

27‧‧‧剝離機構

28‧‧‧基板捲取輥

29‧‧‧背面膜狀構件成形裝置

29a‧‧‧材料貯存槽

29b‧‧‧材料塗佈機構

29c‧‧‧乾燥用加熱器

30‧‧‧雷射光照射機構

F‧‧‧壓力

圖1是表示藉由本發明的製造方法而製造的奈米碳管複合成形體的概略構成的剖面圖。

圖2A是說明本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法的塗佈步驟的概略剖面圖。

圖2B是說明本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法的整平步驟的概略剖面圖。

圖2C是說明本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法的按壓步驟的概略剖面圖。

圖3A是說明本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法的表面膜狀構件成形步驟的概略剖面圖。

圖3B是表示本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法的背面膜狀構件成形步驟中形成背面膜狀構件的狀態的圖。

圖3C是表示本發明的奈米碳管複合成形體的製造方法的背面膜狀構件成形步驟中剝離的狀態的圖。

圖4是表示本發明的奈米碳管複合成形體的製造裝置的概略構成的側視圖。

以下，使用圖1~圖3對本發明的實施例的奈米碳管複合成形體的製造方法進行說明。

本實施例是應用於在垂直配向性奈米碳管1中含有高分子材料2而成的奈米碳管複合成形體的連續式的製造方法的形態。在本發明中，所謂「連續式」，例如是指如捲對捲方式般，一邊經由基板3使垂直配向性奈米碳管1向特定方向移動，一邊依序進行各製造步驟的方式。在本實施例中，以基板向水平方向移動的情形為例進行說明。另外，本說明書中，所謂「特定方向」，不過是指預先規定基板的移動方向，並不限定於水平方向。本發明的奈米碳管複合成形體如圖1所示般，以多個奈米碳管1、多個奈米碳管1所含有的高分子材料2為主要構成。奈米碳管1可為 單層，亦可為多層，並無特別限定，但在本實施例中使用多層的奈米碳管1。

通常已知，此種奈米碳管複合成形體以碳為主材料，因此可有效用於利用高的導熱性的散熱材料、太陽能的吸收材料、電磁波吸收材料、電容器等所用的導電材料、或具有這些複合性能的材料等各種用途。本發明的奈米碳管1具有垂直配向性，因此可效率佳地發揮出這些性能。在本實施例中，為了進一步提高這些性能，而藉由後述的方法，如圖1所示般，於填充有在高分子材料2中混合具有導熱性或導電性的微粒粉6而成者的多個奈米碳管1的表面及背面，分別形成包含具有導熱性、導電性、電磁波吸收性的任一種特性的材料的表面膜狀構件9及背面膜狀構件10。

此處，在本發明中，所謂「垂直配向性奈米碳管」，是指自基板3向上(垂直)且朝相同方向生成的多個奈米碳管1所形成的刷狀結構體。以下，在簡稱為「奈米碳管」時，是指多個奈米碳管、即奈米碳管群組或奈米碳管層。另外，在本發明中，所謂「在奈米碳管中含有高分子材料」，是指在奈米碳管群組中，在奈米碳管1間填充高分子材料2。

作為奈米碳管1的形成方法，只要使用公知的方法即可，並無特別限定。例如使用：在由碳製成的陰極與陽極之間發生電弧放電而生成奈米碳管的電弧放電法；或者對混合有觸媒粒子的碳塊照射雷射光線而使碳蒸發而與觸媒粒子反應，從而生成 奈米碳管的雷射蒸發法等。在本實施例中，奈米碳管1藉由化學氣相蒸鍍法而生成，即將烴在高溫下分解並藉由附著於基板的觸媒粒子而生成奈米碳管。具體而言，多個奈米碳管1如圖2A~圖2C所示般，將形成於基板3的表面而保護基板3的表面的基板保護膜4的表面所載持的多個觸媒粒子5作為核而生成。以下，為了方便，將基板3與基板保護膜4視作一體，並簡稱為「基板」。另外，在本發明中，基板3的「表面」設為使奈米碳管生成的面，基板3的「背面」設為該表面的背面。

作為觸媒粒子5，例如只要自鐵(Fe)、鎳(Ni)、鉑(Pt)、鈷(Co)等公知者中適當選擇即可。另外，高分子材料2亦只要自合成樹脂(氟化樹脂、環氧樹脂等)或矽樹脂等公知者中適當選擇即可。

本發明的奈米碳管的複合成形體的製造方法包括：塗佈步驟，其在形成於基板3的表面的奈米碳管1的自由端側，塗佈在高分子材料2中混合具有導熱性或導電性的微粒粉6而成的高分子溶液7；整平步驟，其為了促進高分子溶液7的滲透，而藉由整平構件24將塗佈了高分子溶液7的奈米碳管1的自由端側整平；以及按壓步驟，其為了使奈米碳管1的自由端部自高分子溶液7露出，而藉由壓抵構件25a將奈米碳管1的自由端側成平面地按壓。

如圖2A所示般，在上述塗佈步驟中，藉由公知的方法以特定的比例在高分子材料2中混合具有導熱性或導電性的微粒 粉6而成的高分子溶液7，塗佈於形成在基板3的表面的奈米碳管1的自由端側。作為具有導熱性或導電性的微粒粉6，在本實施例中使用奈米碳粉末，此外，可使用奈米金屬粒子。另外，在本實施例中，作為塗佈機構(圖4所示的高分子溶液塗佈機構23b)，可使用噴嘴或噴霧噴嘴、工業用刷、工業用刮勺(spatula)等公知者。作為塗佈方法，例如可為在奈米碳管1的自由端側滴加高分子溶液7並藉由工業用刷等進行延展的方法，亦可藉由噴嘴等塗佈高分子溶液7。

如圖2B所示般，在上述整平步驟中，藉由使奈米碳管1的自由端部與整平構件24接觸，而將所塗佈的高分子溶液7的表面整平。藉此，可將奈米碳管1間所含有的空氣去除，並使高分子溶液7滲透至基端側。因此，高分子溶液7不含氣泡而固化，因此，結果可製造優質的奈米碳管複合成形體。另外，根據情況，亦可使奈米碳管1中一部分自由端部自高分子溶液7露出。

另外，在本實施例中，作為整平構件24，可使用輥。此外亦可使用刮板。輥或刮板的材料只要為與上述高分子材料2的親和性低的材料即可，例如使用聚四氟乙烯(Poly TetraFluoro Ethylene，PTFE)或玻璃等。

如圖2C所示般，上述按壓步驟是在上述整平步驟後藉由壓抵構件25a將奈米碳管1的自由端側成平面地按壓。藉此，可使奈米碳管1的全部自由端部自高分子溶液7露出。壓抵構件25a只要為可藉由一定壓力F按壓奈米碳管1的自由端側的一定區 域者即可，例如可使用平板狀構件。壓力F只要確定為奈米碳管1不倒的程度即可。在本實施例中，壓力F設為9.80×10⁴Pa~19.6×10⁴Pa(1kgf/cm²~2kgf/cm²)左右。另外，在本發明中，所謂「成平面地按壓」，是指按壓包含最小作業區域的範圍。另外，最小作業區域進行適當確定即可，例如確定為基板3整體或將基板3等量分割後的其中一份即可。

本實施例中，就製造效率提高的觀點而言，按壓步驟是一邊藉由加熱機構(圖4所示的發熱體25c)加熱含有微粒粉6與高分子溶液7的奈米碳管1一邊進行。加熱機構可為公知者，例如可使用加熱板等發熱體。另外，加熱機構的位置並無特別限定，例如可自奈米碳管1的自由端側加熱，亦可自基端側加熱。以下，為了方便，有時將藉由按壓步驟而形成的成形物，即含有微粒粉6與高分子材料2的奈米碳管1稱為含有高分子的奈米碳管層8。另外，關於加熱溫度或時間，考慮製造效率進行適當確定即可。另外，上述高分子材料2中，例如在選擇熱硬化性樹脂等固化必需加熱的材料時，以高分子材料2的固化所必需的溫度與時間進行加熱即可。

而且，為了良好地進行按壓步驟中的奈米碳管1的自由端側的露出，而如圖2C所示般，在壓抵構件25a與奈米碳管1的自由端側之間，具備可保護奈米碳管1的自由端側不受損傷的保護構件25b。保護構件25b例如可使用經無端狀片材(環形片材)化的金屬板或網狀物或多孔質構件等，關於材料，並無特別限定。 在本實施例中，由於高分子材料2的固化必需溶劑的乾燥，因此保護構件25b使用多孔質構件或網狀物，具體為包含碳纖維的片材或包含金屬纖維的片材、金屬製網眼(mesh)板、或經穿孔的金屬板等。另外，作為代替這些多孔質構件或網狀物者，可為在壓抵構件25a的與奈米碳管1的自由端部抵接的部分設置通氣孔者。

根據上述方法，由於奈米碳管1的自由端部自高分子材料2露出，因此吸熱及散熱性能或導電性能、電磁波吸收性能等性能提高，結果可製造優質的奈米碳管複合成形體。而且，在自基板3剝離奈米碳管1的基端部時，含有高分子的奈米碳管層8由於自由端側及基端側自高分子材料2露出，因此可製造性能進一步提高的奈米碳管複合成形體。

此處，為了確認奈米碳管1的自由端側是否自高分子材料2露出，而進行奈米碳管1的自由端側的導通檢查。藉由導通檢查裝置(未圖示)而測量奈米碳管1的自由端側的電阻值，確認到奈米碳管1的自由端部充分地露出。另外，作為垂直配向性的奈米碳管1可藉由該方法確認導通的理由，是因為：藉由在該奈米碳管間存在具有導熱性或導電性的微粒粉6，以及奈米碳管彼此在刷狀結構體內接觸，而形成電性路徑。

在含有高分子的奈米碳管層8的形成後(按壓步驟後)可附加包括：雷射光照射步驟，其藉由雷射光切割奈米碳管1的自由端側，將含有高分子的奈米碳管層8的表面側成平面地整平。 假設在含有高分子的奈米碳管層8中，奈米碳管1的自由端側被高分子材料2覆蓋時，若藉由雷射加工將含有高分子的奈米碳管層8的表面側成平面地整平，則亦可使奈米碳管1的自由端部自高分子材料2更可靠地露出。

在本實施例中，就性能進一步提高的觀點而言，在按壓步驟後包括：表面膜狀構件成形步驟，其在奈米碳管1的自由端側形成表面膜狀構件9。即，如圖3A所示般，在含有高分子的奈米碳管層8積層表面膜狀構件9。表面膜狀構件9的材料根據其用途進行適當選擇即可，並無特別限定。本實施例的表面膜狀構件9可用作吸熱及散熱材料、或電磁波吸收材料，因此只要選擇具有導熱性、導電性及電磁波吸收性的任一種特性的材料即可。具體而言，作為表面膜狀構件9，可使用作為導電性材料的金(Au)、銅(Cu)、鋁(Al)等。另外，形成的方法例如亦可使用塗佈、濺鍍、蒸鍍等公知的方法。

在上述表面膜狀構件成形步驟後，如圖3B及圖3C所示般包括：背面膜狀構件成形步驟，其在自基板3剝離奈米碳管1的基端部後，在奈米碳管1的基端側形成背面膜狀構件10。關於自基板3剝離奈米碳管1的基端部的方法，只要使用公知的方法即可，並無特別限定。例如，可對基板3與奈米碳管1的基端部之間照射雷射光進行切割，亦可在基板3與奈米碳管1的基端部之間插入切刀(cutter)進行切離。另外，在本實施例中，由於在基板3的表面形成基板保護膜4，因此，當然自基板保護膜4剝離 奈米碳管1的基端部。並且，背面膜狀構件10只要使用與表面膜狀構件9相同的材料或不同的材料中具有相同的性能的材料，藉由相同或不同的公知的方法形成即可。

根據上述方法，由於在含有高分子的奈米碳管層8上形成表面膜狀構件9及背面膜狀構件10，因此可使奈米碳管1的自高分子材料2露出的兩端部直接與表面膜狀構件9及背面膜狀構件10接觸。另外，根據上述方法，可形成具有如有效地發揮出奈米碳管1的導熱性、導電性及電磁波吸收性等性能的結構、且性能提高的奈米碳管複合成形體。

(具體例)

使用上述製造方法，藉由以下條件製作厚度約為100μm的奈米碳管複合成形體的試驗片。在塗佈步驟中，製作在N-甲基吡咯烷酮(N-Methyl Pyrrolidone，NMP)中混合5重量%或10重量%聚偏二氟乙烯(PolyVinylidene DiFluoride，PVDF)，接著混合1重量%乙炔黑(acetylene black)而成的高分子溶液7。在按壓步驟中，將按壓的壓力設為9.80×10⁴Pa~19.6×10⁴Pa(1kgf/cm²~2kgf/cm²)，加熱溫度設為110℃，加熱時間設為2分鐘。另外，在表面膜狀構件成形步驟及背面膜狀構件成形步驟中，使用鋁作為表面膜狀構件9及背面膜狀構件10的材料，藉由濺鍍而形成表面膜狀構件9及背面膜狀構件10。所形成的表面膜狀構件9及背面膜狀構件10的膜厚為50nm~100nm。

測定該試驗片的導熱率，結果為10W/(rn．K)。另外， 藉由風扇將市售的熱電元件的一端側冷卻，並藉由燈照射將另一端側加熱，分別測量未在另一端側貼附該試驗片的情形與在另一端側貼附該試驗片的情形時的熱電元件的特性。其結果是，在未貼附試驗片時，輸出電壓為60mV，相對於此，在貼附試驗片時，輸出電壓為400mV而提高至約7倍。因此，確認該試驗片具有高效率的吸熱性。

此處，關於上述奈米碳管複合成形體的試驗片的導熱率的數值即10W/(m．K)的顯著性，與具有高的導熱率的金屬製片材進行比較而說明。在用作散熱材料時，金屬製片材由於使用黏接劑黏接於熱電元件等散熱對象物上，因此導熱經由黏接劑進行。因此，結果可以說金屬製片材的散熱特性是由該黏接劑決定。但作為散熱用黏接劑，雖可列舉散熱特性高的散熱膏，但其導熱率最大約為3W/(m．K)~4W/(m．K)。目前要求具有2位數以上的導熱率的膏，但在開發途中而尚未實現。另外，上述散熱膏若繼續使用，則存在以下問題：因泵出現象而自對象物與金屬製片材之間向外擠出，而散熱特性降低。相對於此，上述奈米碳管複合成形體的試驗片是利用奈米碳管1的奈米尺寸的纖維形狀，且有效利用其長度方向的熱流作用者。具體而言，該試驗片是藉由以下方式散熱者：奈米碳管1與熱電元件的表面的微細的凹凸(所謂的表面粗糙度)密接，將自熱電元件吸收的熱沿其長度方向傳遞。目前，在以奈米碳管為代表、具有此種構成及散熱作用的散熱片材中，具有導熱率為2位數以上的散熱特性者，除了上 述試驗片以外還不存在。因此，作為奈米碳管的複合成形體，上述數值為10W/(m．K)可以說是具有高的導熱率。

以下，使用圖1及圖4對使用上述製造方法的製造裝置進行說明。

如圖4所示般，本發明是在經由基板3而向特定方向移動的垂直配向性奈米碳管1中含有高分子材料2而成的奈米碳管複合成形體的製造裝置。即，是一邊經由基板3使垂直配向性奈米碳管1向特定方向移動，一邊依序進行各製造步驟的捲對捲方式的製造裝置。更具體而言，在本實施例中，通常基板自將形成了垂直配向性奈米碳管1的基板3捲出的捲出輥21，向捲取奈米碳管複合成形體的捲取輥22沿著水平方向移動。在本實施例中，使用藉由其他裝置已經在基板3上形成垂直配向性奈米碳管1者。另外，本實施例的製造裝置是製造工廠內所設置的製造設備的一部分，當然亦可與另外的製造裝置組合而使用。

沿著基板3的移動路徑配置：高分子溶液塗佈裝置23，其具備在形成於基板3的表面的奈米碳管1上，塗佈在高分子材料2中混合具有導熱性或導電性的微粒粉6而成的高分子溶液7的高分子溶液塗佈機構23b；整平構件24，其將奈米碳管1的自由端側進行整平；奈米碳管成形裝置25，其具有將高分子溶液7的奈米碳管1的自由端側成平面地按壓的壓抵構件25a。

如圖4所示般，高分子溶液塗佈裝置23具備：高分子溶液貯存槽23a，其中貯存在高分子材料2中混合微粒粉6而成的 高分子溶液7；高分子溶液塗佈機構23b，其與高分子溶液貯存槽23a連接而塗佈高分子溶液7。在本實施例中，微粒粉6是使用奈米碳粉末，塗佈機構23b是使用噴嘴，在高分子材料2中混合微粒粉6而成的高分子溶液7自噴嘴供給至奈米碳管1的自由端側。另外，並不限定於圖4所示的形態，可另外設置將微粒粉6混合於高分子材料2中的裝置，並與高分子溶液貯存槽23a連接，亦可為高分子溶液貯存槽23a與混合裝置成為一體者。

如圖4所示般，整平構件24促進藉由高分子溶液塗佈裝置25而塗佈的高分子溶液7向奈米碳管1的基端側滲透。整平構件24是為了將所塗佈的高分子溶液7的表面整平而設置。更具體而言，整平構件24是朝著與捲出輥21相同方向旋轉的玻璃製輥，設置於奈米碳管1的自由端側且設置成與自由端部接觸的高度。藉由該整平構件(輥)24，而可將奈米碳管1間所含有的空氣去除，並使高分子溶液7向奈米碳管1的基端側滲透。另外，根據情況，亦可使奈米碳管1中的一部分自由端部自高分子溶液7露出。另外，整平構件24只要設置於至少運作時與奈米碳管1的自由端部接觸的程度的位置即可。具體而言，在本實施例中，奈米碳管1距離基板3的表面的高度(奈米碳管的長度)的分佈為100μm±10%，因此運作時的整平構件24以其下端部位於距離基板3的表面為70μm的方式進行設置。

如圖4所示般，上述奈米碳管成形裝置25具備：壓抵構件25a，其配置於奈米碳管1的自由端側而自上方按壓奈米碳管 1的自由端部。該壓抵構件25a自朝上方離開奈米碳管1的自由端部僅一定距離的位置向下方移動，而按壓奈米碳管1的自由端部。藉此，可對奈米碳管1的自由端側的一定區域均等地施加壓力F，而使奈米碳管1的自由端部自高分子溶液7露出。

另外，在本實施例中，奈米碳管成形裝置25進一步具備：保護構件25b，其配置於壓抵構件25a與奈米碳管1的自由端側之間，與基板3一起移動而保護奈米碳管1的自由端側。該保護構件25b例如可使用經無端狀片材化的金屬板或網狀物或多孔質構件等，關於材料，並無特別限定。在本實施例中，保護構件25b使用包含碳纖維的片材。如圖4所示般，該保護構件25b是包含碳纖維的無端的片材，藉由朝著與捲出輥21相反方向旋轉的4個輥，而以與基板3相同方向及相同速度移動，從而保護奈米碳管1的自由端側不受損傷。另外，在高分子材料2的固化需要蒸發溶劑時，藉由介隔包含碳纖維的片材(保護構件25b)，亦一併發揮出使溶劑自碳纖維間蒸發的效果。

藉由上述構成，且藉由整平構件24而將奈米碳管1所含有的空氣去除，因此可降低高分子材料2固化時的氣泡。另外，藉由高分子溶液7含有具有導熱性或導電性的微粒粉6，而可提高作為奈米碳管複合成形體的上述性能。並且，藉由壓抵構件25a使奈米碳管的自由端部露出，而可進一步提高作為奈米碳管複合成形體的上述性能。另外，上述構成可利用基板的移動，因此可容易地應用於連續式的製造方法，亦可降低製造成本。

而且，就製造效率提高的觀點而言，奈米碳管成形裝置25具備加熱機構。具體而言，具備配置於與壓抵構件25a相對的位置而將基板3的背面側加熱的發熱體25c。在本實施例中，作為發熱體25c，如圖4所示般，可使用加熱板，因此可同時將基板3的背面側的一定區域加熱，而提高製造效率。另外，如圖4所示般，若平板狀構件的抵接區域與藉由加熱板的加熱區域相同，則進一步提高製造效率。

在本實施例中，就性能提高的觀點而言，在奈米碳管成形裝置25的後方(下游側)具備在奈米碳管1的自由端側形成表面膜狀構件9的表面膜狀構件成形裝置26。如圖4所示般，表面膜狀構件成形裝置26具備：材料貯存槽26a，其貯存材料；塗佈機構26b，其與材料貯存槽26a連接而塗佈材料；乾燥用加熱器26c，其將所塗佈的材料固著而形成表面膜狀構件9。在本實施例中，使用導電性材料形成表面膜狀構件9。具體而言，在表面膜狀構件成形裝置26中，貯存於材料貯存槽26a中的導電性材料，藉由用作塗佈機構26b的噴嘴，而塗佈於含有高分子的奈米碳管層8上，藉由乾燥用加熱器26c進行乾燥而形成表面膜狀構件9。另外，在本實施例中，雖然藉由塗佈法進行形成，但亦可使用公知的方法，並無特別限定。例如，在使用濺鍍或蒸鍍法時，只要在表面膜狀構件成形裝置26中設置減壓腔室或真空腔室等，並在這些腔室內形成表面膜狀構件9即可。

另外，在本實施例中，如圖4所示般，在表面膜狀構件 成形裝置26的後方(下游側)具備：自基板3剝離奈米碳管1的基端部的剝離機構27；在奈米碳管1的基端側形成背面膜狀構件10的背面膜狀構件成形裝置29。藉由該構成，可使奈米碳管1的自由端部及基端部均與具有導電性的表面膜狀構件9及背面膜狀構件10接觸，因此，結果可形成性能高的奈米碳管複合成形體。

在本實施例中，如圖4所示般，剝離機構27是使用剝離切刀。作為剝離機構27，只要使用公知的方法即可，例如可使用雷射光照射機構。在自基板3剝離奈米碳管1的基端部後，基板3藉由基板捲取輥28而捲取並回收，基板3以外的其餘部分朝著特定方向繼續移動。

如圖4所示般，在本實施例中，背面膜狀構件成形裝置29是與表面膜狀構件成形裝置26相同材料及相同構成的裝置，在奈米碳管1的基端側形成背面膜狀構件10。即，背面膜狀構件成形裝置29具備：材料貯存槽29a，其貯存材料；噴嘴，其與材料貯存槽29a連接而用作將材料進行塗佈的塗佈機構29b；乾燥用加熱器29c，其將所塗佈的材料固著並形成背面膜狀構件10。根據用途，背面膜狀構件10可藉由與表面膜狀構件9不同的材料及不同的構成的裝置而形成。

另外，在奈米碳管成形裝置25的後方(下游側)可附加具備：雷射光照射機構30(圖4中以假想線表示)，其藉由雷射光將奈米碳管1的自由端側切割，並將含有高分子的奈米碳管層8的表面側成平面地整平。

以上述方式製造的奈米碳管複合成形體，最後由捲取輥22捲取。根據上述構成，由於在含有高分子的奈米碳管層8上形成表面膜狀構件9及背面膜狀構件10，因此可使奈米碳管1的自高分子材料2露出的兩端部直接與表面膜狀構件9及背面膜狀構件10接觸，而可形成具有如有效地發揮出奈米碳管1的性能的結構、且性能進一步提高的奈米碳管複合成形體。

在本實施例中，對奈米碳管複合成形體的連續式的製造方法及其製造裝置進行了說明，但亦可應用於不使基板連續移動的所謂的批次式的製造方法及製造裝置。此時，可不設置保護構件25b，在設置保護構件25b時，並不限定於無端狀片材，亦可為平板狀構件。

1‧‧‧奈米碳管

2‧‧‧高分子材料

3‧‧‧基板

4‧‧‧基板保護膜

5‧‧‧觸媒粒子

6‧‧‧微粒粉

7‧‧‧高分子溶液

8‧‧‧含有高分子的奈米碳管層

25a‧‧‧壓抵構件

25b‧‧‧保護構件

F‧‧‧壓力

Claims (12)

1. 一種奈米碳管複合成形體的製造方法，其用於製造在垂直配向性奈米碳管中含有高分子材料而成的奈米碳管複合成形體，且上述製造方法的特徵在於包括：塗佈步驟，其在形成於基板表面的上述奈米碳管的自由端側塗佈在上述高分子材料中混合具有導熱性或導電性的微粒粉而成的高分子溶液；整平步驟，為了促進上述高分子溶液的滲透而藉由整平構件將塗佈了上述高分子溶液的上述奈米碳管的自由端側整平；以及按壓步驟，為了使上述經整平的奈米碳管的自由端部自上述高分子溶液露出而藉由壓抵構件將上述奈米碳管的自由端側成平面地按壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合成形體的製造方法，其中上述整平構件是輥或刮板。
3. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合成形體的製造方法，其中上述按壓步驟是一邊藉由加熱機構進行加熱一邊進行。
4. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合成形體的製造方法，其中在上述按壓步驟後包括：表面膜狀構件成形步驟，其在上述奈米碳管的自由端側形成表面膜狀構件。
5. 如申請專利範圍第4項所述的奈米碳管複合成形體的製造方法，其中包括：背面膜狀構件成形步驟，其自上述基板剝離上述奈米碳管的基端部，並在上述奈米碳管的基端側形成背面膜狀 構件。
6. 如申請專利範圍第1項所述的奈米碳管複合成形體的製造方法，其中在上述按壓步驟後包括：雷射光照射步驟，其對上述奈米碳管的自由端側照射雷射光。
7. 一種奈米碳管複合成形體的製造裝置，其用於製造在經由基板而向特定方向移動的垂直配向性奈米碳管中含有高分子材料而成的奈米碳管複合成形體，且上述製造裝置的特徵在於：沿著上述基板的移動路徑配置：高分子溶液塗佈裝置，其具備在形成於上述基板的表面的上述奈米碳管上塗佈在上述高分子材料中混合具有導熱性或導電性的微粒粉而成的高分子溶液的高分子溶液塗佈機構；奈米碳管成形裝置，其具有將上述奈米碳管的自由端側整平的整平構件；以及將上述高分子溶液的上述奈米碳管的自由端側成平面地按壓的壓抵構件。
8. 如申請專利範圍第7項所述的奈米碳管複合成形體的製造裝置，其中在上述奈米碳管成形裝置中具備加熱機構。
9. 如申請專利範圍第7項所述的奈米碳管複合成形體的製造裝置，其中在上述奈米碳管成形裝置中具備：配置於上述壓抵構件與上述奈米碳管的自由端側之間而與上述基板一起移動來保護上述奈米碳管的自由端側的保護構件。
10. 如申請專利範圍第7項所述的奈米碳管複合成形體的製 造裝置，其中在上述奈米碳管成形裝置的後方具備：在上述奈米碳管的自由端側形成表面膜狀構件的表面膜狀構件成形裝置。
11. 如申請專利範圍第10項所述的奈米碳管複合成形體的製造裝置，其中在上述表面膜狀構件成形裝置的後方具備：自上述基板剝離上述奈米碳管的基端部的剝離機構、以及在上述奈米碳管的基端側形成背面膜狀構件的背面膜狀構件成形裝置。
12. 如申請專利範圍第7項所述的奈米碳管複合成形體的製造裝置，其中在上述奈米碳管成形裝置的後方具備：對上述奈米碳管的自由端側照射雷射光的雷射光照射機構。