TW201838953A - 碳泡沫體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係一種碳泡沫體，其特徵在於：其係具有線狀部及與該線狀部結合之結合部者，且上述線狀部之直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下，上述碳泡沫體具有面積為100 cm2 以上之表面。

Description

碳泡沫體及其製造方法
本發明係關於一種碳泡沫體及其製造方法，尤其係關於一種無缺陷之具有大面積之面的碳泡沫體及其製造方法。
碳泡沫體例如係藉由將三聚氰胺樹脂泡沫體(發泡體)於惰性氣體氛圍中進行熱處理加以碳化而得之材料(例如，參照專利文獻1)，由於其多孔性、柔軟性及電氣特性而被用於各種用途。該碳泡沫體於因纖維徑較細故而比表面積較廣方面、及具有所有纖維相連而成之一體結構之方面，與一般之碳纖維不織布具有較大差異。 例如，於專利文獻2中，記載有將碳泡沫體用作於高溫或藥劑使用等特殊條件下使用之過濾器。又，於專利文獻3中，記載有將碳泡沫體用作於高溫下亦具有較高隔熱性之隔熱材料。進而，於專利文獻4中，記載有將碳泡沫體用作電氣活性及導電性較高之電極。 [先前技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本專利特開平4-349178號公報 專利文獻2：日本專利特開2002-326871號公報 專利文獻3：日本專利特開2004-217446號公報 專利文獻4：日本專利特開平9-167621號公報
[發明所欲解決之問題] 再者，於將碳泡沫體用作如上所述之電極之情形時，大多情況下以100 cm2 以上之面積(以下，亦稱為「大面積」)製成電池，而需要具有大面積之表面的碳泡沫體。又，於將碳泡沫體用作大孔徑之過濾器時，需要具有大面積之表面的碳泡沫體。 然而，存在如下課題：即便將先前之碳泡沫體排列複數個而製成大面積之電極或過濾器，亦無法獲得充分之特性。 因此，本發明之目的在於提供一種具有良好特性之碳泡沫體及其製造方法。 [解決問題之技術手段] 本發明者等人對上述問題進行了銳意研究，結果發現：若將碳泡沫體排列複數個而製成大面積之電極，則大量存在碳泡沫體內之貫通孔、或相鄰之碳泡沫體與碳泡沫體之間等構成碳泡沫體之碳纖維未連接之部位，故而導電性變差。 又發現：若將碳泡沫體排列複數個而製成大面積之電極，則應捕獲之物質自碳泡沫體內之貫通孔、或相鄰之碳泡沫體與碳泡沫體之間等構成碳泡沫體之碳纖維未連接之部位透過，作為過濾器之性能變差。 即發現：碳泡沫體內之貫通孔或碳泡沫體與碳泡沫體之間等構成碳泡沫體之碳纖維未連接之部位使特性變差。 然而，若藉由專利文獻1之方法製作具有大面積之表面的碳泡沫體，則產生較大之缺陷(貫通孔)。因此，本發明者等人為了確立以單一構件之形式製作無缺陷之具有大面積之表面的碳泡沫體之方法，而對藉由專利文獻1之方法製作具有大面積之表面的碳泡沫體時產生缺陷之機制進行了分析、研究。 於製作碳泡沫體時，將成為原料之樹脂泡沫體於惰性氣體氛圍下或真空中碳化之原因主要在於：防止空氣中所含之氧、與藉由碳化所獲得之碳纖維反應而碳纖維燒毀。專利文獻1之方法中，儘管防止了此種碳纖維之燒毀，但產生了缺陷。 因此，本發明者等人對因專利文獻1之方法而形成缺陷之原因詳細地進行了調查。其結果為判明：於將作為原料之樹脂泡沫體加熱時，自樹脂泡沫體產生脫離氣體，該脫離氣體作為活性氣體發揮功能，與碳纖維反應而分解，導致產生缺陷。 上述分解性之脫離氣體亦於製作較小之碳泡沫體時產生。但是，關於上述分解性脫離氣體，可認為於製作較小面積之碳泡沫體時，上述分解性脫離氣體於與碳纖維反應之前因自然擴散而排出至泡沫體結構外，結果未產生缺陷。 相對於此，於製作具有大面積之表面的碳泡沫體時，可認為作為原料之樹脂泡沫體之面積較大，故而於樹脂泡沫體之內部產生之分解性脫離氣體擴散至泡沫體結構外為止之距離較長，於擴散至泡沫體結構外之前與碳纖維反應而分解，產生缺陷。 因此，本發明者等人對在不產生上述缺陷之情況下製造具有大面積之表面的碳泡沫體之條件進行了銳意研究。其結果為發現：於將樹脂泡沫體加熱而碳化時，於分解性脫離氣體之產生量較多之溫度區域中，對熱處理爐內進行減壓排氣，促進於樹脂泡沫體之內部產生之分解性脫離氣體向泡沫體結構外擴散係極為有效，以至完成了本發明。 即，本發明如下。 [1] 一種碳泡沫體，其特徵在於：其係具有線狀部及與該線狀部結合之結合部者，且 上述線狀部之直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下， 上述碳泡沫體具有面積為100 cm2 以上之表面。 [2] 一種碳泡沫體，其特徵在於：其係具有線狀部及與該線狀部結合之結合部者，且 上述線狀部之直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下， 上述碳泡沫體不存在面積為2000 mm2 以上之貫通孔。 [3] 如[1]或[2]所記載之碳泡沫體，其具有4000 mm2 以上之不具有面積為2000 mm2 以上之貫通孔的區域。 [4] 如[1]至[3]中任一項所記載之碳泡沫體，其中上述線狀部之數量相對於上述結合部之數量之比率為1.3以上且1.6以下。 [5] 如[1]至[4]中任一項所記載之碳泡沫體，其中不存在面積為1000 mm2 以上之貫通孔。 [6] 如[1]至[5]中任一項所記載之碳泡沫體，其中於至少一部分中，上述結合部之密度為15,000個/mm3 以上。 [7] 如[1]至[6]中任一項所記載之碳泡沫體，其鬆密度為3.0 kgm-3 以上且400 kgm-3 以下。 [8] 如[1]至[7]中任一項所記載之碳泡沫體，其中上述線狀部之直徑為0.1 μm以上且5.0 μm以下。 [9] 如[1]至[8]中任一項所記載之碳泡沫體，其中上述線狀部之直徑為1.0 μm以上且5.0 μm以下。 [10] 如[1]至[9]中任一項所記載之碳泡沫體，其中碳泡沫體之表面積為60000 cm2 以下。 [11] 如[1]至[10]中任一項所記載之碳泡沫體，其含碳率為51質量%以上。 [12] 如[1]至[11]中任一項所記載之碳泡沫體，其中於至少一部分中，上述結合部之密度為30,000個/mm3 以上。 [13] 如[1]至[12]中任一項所記載之碳泡沫體，其特徵在於：於至少一部分中，將上述碳泡沫體之厚度方向設為x方向，將垂直於上述x方向之方向設為y方向，將垂直於上述x方向及上述y方向之方向設為z方向，將300 μm×300 μm×300 μm之區域內所含之上述線狀部之 相對於上述x方向之配向角度之平均值定義為θavex 、 相對於上述y方向之配向角度之平均值定義為θavey 、 相對於上述z方向之配向角度之平均值定義為θavez 時， 上述θavex 、上述θavey 、上述θavez 中之最大值與最小值之差θd 為3°以上。 [14] 一種碳泡沫體之製造方法，其特徵在於：其係製作具有面積為100 cm2 以上且60000 cm2 以下之表面的碳泡沫體者，且其具備： 原料泡沫體導入步驟，其將成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體導入至熱處理爐內；以及 升溫步驟，其將上述熱處理爐內之溫度以第1升溫速度升溫至熱處理溫度；並且 一面對上述熱處理爐內進行減壓排氣，一面進行上述升溫步驟之超過200℃之至少一部分。 [15] 如[14]所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係至少於自上述樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量較多之第1溫度區域中，一面對上述熱處理爐內進行減壓排氣一面進行。 [16] 如[14]或[15]所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係於上述第1溫度區域中，一面於上述熱處理爐內供給惰性氣體一面進行。 [17] 如[14]至[16]中任一項所記載之碳泡沫體之製造方法，其具備： 原料泡沫體導入步驟，其將成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體導入至熱處理爐內； 升溫步驟，其將上述熱處理爐內之溫度以第1升溫速度升溫至熱處理溫度； 碳化步驟，其以上述熱處理溫度保持特定時間，將上述樹脂泡沫體碳化而製成上述碳泡沫體； 降溫步驟，其將上述熱處理爐內之溫度降溫至室溫；以及 碳泡沫體搬出步驟，其自上述熱處理爐中搬出上述碳泡沫體；並且 上述升溫步驟係至少於自上述樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量較多之第1溫度區域中，一面對上述熱處理爐內進行減壓排氣一面進行。 [18] 如[14]至[17]中任一項所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係於上述第1溫度區域中，以低於上述第1升溫速度之第2升溫速度進行。 [19] 如[18]所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係於上述第1溫度區域中的自上述樹脂泡沫體之脫離氣體之產生量之增加率較高的第2溫度區域中，以低於上述第2升溫速度之第3升溫速度進行。 [20] 如[19]所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述第2溫度區域為上述樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之20%以上的溫度區域。 [21] 如[14]至[20]中任一項所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述第1溫度區域為上述樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之5%以上的溫度區域。 [22] 如[14]至[21]中任一項所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體。 [23] 如[14]至[22]中任一項所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述第1溫度區域為200℃以上且未達800℃之溫度區域。 [24] 如[14]至[23]中任一項所記載之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟及上述碳化步驟係一面對上述樹脂泡沫體施加壓縮應力一面進行。 [發明之效果] 根據本發明，可提供一種具有良好特性之碳泡沫體及其製造方法。
以下，對用以實施本發明之形態(以下，稱為「本實施形態」)詳細地進行說明，但本發明不限定於以下之記載，可於其主旨之範圍內進行各種變化而實施。 (碳泡沫體) 本發明之碳泡沫體為具有線狀部及與該線狀部結合之結合部之碳泡沫體。此處，其特徵在於：線狀部(碳纖維)之直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下，上述碳泡沫體具有面積為100 cm2 以上之表面。 本發明之碳泡沫體自通用性之觀點而言，具有面積為100 cm2 以上之表面，該表面之面積較佳為225 cm2 以上，更佳為600 cm2 以上。又，自生產性之觀點而言，碳泡沫體之表面積較佳為60000 cm2 以下，更佳為50000 cm2 以下，進而較佳為30000 cm2 以下，進而更佳為25000 cm2 以下。 又，本發明之碳泡沫體之另一態樣之特徵在於：其係具有線狀部及與該線狀部結合之結合部之碳泡沫體，且線狀部之直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下，不存在面積為2000 mm2 以上之貫通孔。本發明之碳泡沫體為由無缺陷之單一構件構成之碳泡沫體。於本發明中，所謂「缺陷」，意指通過上述面積為100 cm2 以上之表面S而貫通碳泡沫體之貫通孔H，且上述表面S中之面積為2000 mm2 以上者。即，本發明之碳泡沫體係不含上述表面S中之面積為2000 mm2 以上之貫通孔H的碳泡沫體。再者，上述表面S意指由單一面構成之表面，例如不包括由多面體表面之鄰接之複數個面構成之表面。 於本發明中，上述貫通孔H之有無係藉由目視檢查、以及使用具備光源及光檢測器之檢查裝置(例如，針孔檢查機)之檢查進行評價。具體而言，首先以目視觀察上述表面S，評價貫通孔H之有無。於藉由目視無法確認貫通孔H之存在之情形時，使用檢查裝置進行檢查。具體而言，分別於碳泡沫體之表面S側配置光源，於表面S之相反側之表面配置光檢測器。繼而，自光源向碳泡沫體之表面S照射光。於是，於碳泡沫體中存在貫通孔H之情形時，所照射之光通過貫通孔H而到達光檢測器。如此，可檢測貫通孔H。再者，光源及光檢測器之配置亦可相反。藉由使用當前市售之針孔檢查機等檢查裝置，可檢測數 μm直徑之針孔，若為面積為2000 mm2 以上之貫通孔，則即便於上述目視檢查中不慎看漏亦可確實地檢測。 於藉由上述檢查而未檢測到貫通孔H之情形時，測定表面S上之貫通孔H之面積。關於該面積之測定，可使用顯微鏡或電子顯微鏡進行測定。於本發明中，將藉由使用上述光源及光檢測器之檢查而未檢測出貫通孔H之碳泡沫體、及雖檢測出貫通孔H但其面積未達2000 mm2 之情形時，視為無缺陷之碳泡沫體而包含於本發明中。相對於此，於貫通孔之面積為2000 mm2 以上之情形時，作為有缺陷之碳泡沫體而不包含於本發明中。 再者，貫通孔H之形狀並無限定，龜裂狀或線狀者亦包含在貫通孔H中。又，於製造碳泡沫體後為了組入至電池中而藉由加工所開之孔般於使用時後藉由加工所開之孔並非缺陷，故不包含於本案發明之貫通孔中。 又，於上述表面S存在複數個之貫通孔H之情形時，於該等各自之面積未達2000 mm2 之情形時包含於本發明中，即便1個之面積為2000 mm2 以上之情形時，亦不包含於本發明中。 本實施形態之碳泡沫體自電極之強度之觀點而言，不存在面積為2000 mm2 以上之貫通孔，較佳為不存在面積為1000 mm2 以上之貫通孔，更佳為不存在面積為500 mm2 以上之貫通孔，進而較佳為不存在面積為100 mm2 以上之貫通孔，進而更佳為不存在面積為10 mm2 以上之貫通孔。 又，本實施形態之碳泡沫體自用作電極時之強度或操作之觀點而言，較佳為具有4000 mm2 以上之不存在面積為2000 mm2 以上之貫通孔的區域，更佳為具有6000 mm2 以上，進而較佳為具有8000 mm2 以上，進而更佳為具有10000 mm2 以上。 又，本實施形態之碳泡沫體較佳為具有2000 mm2 以上之不存在面積為1000 mm2 以上之貫通孔的區域，更佳為具有4000 mm2 以上，進而較佳為具有6000 mm2 以上，進而更佳為具有8000 mm2 以上，尤佳為具有10000 mm2 以上。 又，本實施形態之碳泡沫體較佳為具有1000 mm2 以上之不存在面積為500 mm2 以上之貫通孔的區域，更佳為2000 mm2 以上、4000 mm2 以上、6000 mm2 以上、8000 mm2 以上、10000 mm2 以上。 又，本實施形態之碳泡沫體較佳為具有200 mm2 以上之不存在面積為100 mm2 以上之貫通孔的區域，更佳為500 mm2 以上、1000 mm2 以上、2000 mm2 以上、4000 mm2 以上、6000 mm2 以上、8000 mm2 以上、10000 mm2 以上。 又，本實施形態之碳泡沫體較佳為具有20 mm2 以上之不存在面積為10 mm2 以上之貫通孔的區域，更佳為100 mm2 以上、500 mm2 以上、1000 mm2 以上、2000 mm2 以上、4000 mm2 以上、6000 mm2 以上、8000 mm2 以上、10000 mm2 以上。 圖1表示包含於本發明之碳泡沫體之例、及不包含於本發明之碳泡沫體之例。此處，(a)及(b)分別表示包含於本發明之碳泡沫體之例，(c)及(d)分別表示不包含於本發明之碳泡沫體之例。圖1(a)所示之碳泡沫體為無貫通孔H、無缺陷之碳泡沫體。又，圖1(b)所示之碳泡沫體中雖然存在複數個貫通孔H，但該等之面積全部未達500 mm2 。若為此種較小面積之貫通孔，則於將碳泡沫體用作電池之電極時，碳泡沫體中流動之電流僅稍微繞過貫通孔便可，故而對導電性之影響較小。因此，圖1(a)及(b)所示之碳泡沫體包含於本發明中。 相對於此，圖1(c)所示之碳泡沫體中雖然存在1個貫通孔H，但其面積為2000 mm2 以上。於該情形時，於將碳泡沫體用作電池之電極時，碳泡沫體中流動之電流要大幅繞過貫通孔，因此電阻值變高而導電性變差。又，圖1(d)所示之碳泡沫體中存在將碳泡沫體斷離之線狀之貫通孔。於該情形時，碳泡沫體接觸之部分之面積較小，因此於將碳泡沫體用作電池之電極之情形時，碳泡沫體中流動之電流之電阻值變高而導電性變差。因此，圖1(c)及(d)所示之碳泡沫體不包含於本發明中。 再者，圖1所例示之碳泡沫體之形狀均為板狀，但碳泡沫體之形狀不限定於板狀，例如亦可為圓筒狀。於碳泡沫體為圓筒狀之情形時，面積為100 cm2 以上之表面S亦可為曲面。又，亦可對表面S實施壓紋加工等處理。於該情形時，表面S之面積係不加上因壓紋加工而增加之表面積，而以自面之垂直方向觀看之面積規定。 ＜線狀部之數量Nl 相對於結合部之數量Nn 之比率R＞ 於本實施形態之碳泡沫體中，線狀部之數量Nl 相對於結合部之數量Nn 之比率R較佳為1.3以上且1.6以下。換言之，比率R為於結合部分支之分枝之平均數。將R設為1.3以上之原因在於：於R未達1.3之情形時，不具有線狀部於結合部結合之立體網狀結構，可認為是如不織布般未結合之線狀部接觸之結構。又，將R設為1.6以下之原因在於：若R超過1.6，則可認為是線狀部成為帶狀般的例如被蜂巢般之壁面覆蓋的多孔性結構。線狀部之數量Nl 相對於結合部之數量Nn 之比率R更佳為1.35以上，進而較佳為1.4以上。又，更佳為1.55以下，進而較佳為1.5以下。 ＜線狀部(碳纖維)之直徑＞ 進而，於本實施形態之碳泡沫體中，構成碳泡沫體之線狀部(碳纖維)之直徑d為0.1 μm以上且10.0 μm以下。於本發明中，「碳纖維之直徑」係指將結合部連結之線狀部之直徑。碳纖維之直徑自確保物理強度及導電性之觀點而言為0.1 μm以上，較佳為1.0 μm以上，更佳為1.5 μm以上，進而較佳為2 μm以上。又，碳纖維之直徑自壓縮行為時之變形性或恢復性之觀點而言為10.0 μm以下，較佳為5.0 μm以下，更佳為4 μm以下，進而較佳為3.5 μm以下。 [線狀部(碳纖維)直徑之測定方法] 構成碳泡沫體之線狀部(碳纖維)之直徑d可藉由將掃描式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)圖像進行圖像解析求出。具體而言，使用掃描式電子顯微鏡以10,000倍之倍率觀察碳泡沫體。根據所獲得之觀察像隨機測定20處碳纖維之粗細度。假定剖面形狀為圓形，將其平均粗細度設為上述直徑d。 ＜線狀部之配向角度＞ 關於碳泡沫體，若於熱處理爐中對例如三聚氰胺樹脂泡沫體進行熱處理而碳化，則變得具有構成碳泡沫體之骨架之碳纖維於所有方向均等地擴散之各向同性結構。於此種碳泡沫體之情形時，將300 μm×300 μm×300 μm之區域內所含之線狀部的相對於x方向之配向角度之平均值定義為θavex ，將相對於y方向之配向角度之平均值定義為θavey ，將相對於z方向之配向角度之平均值定義為θavez 時，θavex 、θavey 、θavez 中之最大值與最小值之差θd 通常為1°以下。 再者，上述三方向係將碳泡沫體之厚度方向設為x方向，將垂直於上述x方向之方向設為y方向，將垂直於上述x方向及上述y方向之方向設為z方向。 然而，若於對三聚氰胺樹脂泡沫體進行熱處理而碳化時，對成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體施加壓縮應力，則可獲得碳纖維之擴展具有各向異性之骨架結構之碳泡沫體。於此種碳泡沫體之情形時，即便於施加壓縮負載時，亦可抑制碳纖維(線狀部)之斷裂而減少落粉，或實現較高之恢復性。為了獲得該效果，較佳為以上述差θd 成為3°以上之方式設定。較佳為5°以上，更佳為8°以上。 若本實施形態之碳泡沫體中之至少一部分中包含滿足上述θavex 、θavey 、θavez 之規定的縱300 μm×橫300 μm×高300 μm之區域部分則較佳，若以50體積%滿足上述角度規定則更佳，若以 75體積%滿足上述密度範圍則進而較佳，尤佳為於碳泡沫體之任意部位滿足上述角度規定。 ＜結合部之密度＞ 本實施形態之碳泡沫體之結合部之密度自施加壓縮負載時之恢復性之觀點而言，較佳為15,000個/mm3 以上，更佳為20,000個/mm3 以上，進而較佳為30,000個/mm3 以上。又，自碳泡沫體之柔軟性之觀點而言，較佳為5,000,000個/mm3 以下，更佳為3,000,000個/mm3 以下，進而較佳為2,000,000個/mm3 以下。 若本實施形態之碳泡沫體中之至少一部分中存在滿足該結合部之密度之部位則較佳，若以50體積%滿足上述密度範圍則更佳，若以75體積%滿足上述密度範圍則進而較佳，尤佳為於碳泡沫體之任意部位滿足上述密度範圍。 又，於本說明書中，上述結合部之數量Nn 、線狀部之數量Nl 、結合部之密度及配向角度θ為如下之值：使用X射線CT(Computerized Tomography)裝置拍攝碳泡沫體，根據所獲得之層析影像資料，使用Median filter(中值過濾器)作為預處理後，使用大津之二值化演算法(參照大津展之著，「基於判別及最小平方基準之自動閾值選定法」，電子資訊通信學會論文雜誌D，Vol.J63-D，No.4，pp.346-356(1980))對結構與空間進行區域分割，製作包含碳泡沫體之內部的結構之三維圖像，根據所獲得之三維圖像利用結構解析軟體而求出之值。 具體而言，結合部之數量Nn 及線狀部之數量Nl 係藉由檢測如上所述般獲得之三維圖像所含之結合部及線狀部，並對其數量進行計數而求出。可根據如此所獲得之Nn 及Nl 而求出Nl 相對於Nn 之比率R。 進而，線狀部之配向角度θ為將線狀部之兩端之結合部連結之直線與各方向之間的角度，係相對於上述三維圖像中相互正交之三個方向而分別求出，對各方向求出線狀部之配向角度之平均值。 作為用於碳泡沫體之結構解析之CT裝置，可使用低耗能高亮度X射線之CT裝置，例如RIGAKU股份有限公司製造之高解析度3DX射線顯微鏡nano3DX。又，圖像處理以及結構解析中，例如可使用JSOL股份有限公司製造之軟體simpleware之Centerline editor。 再者，結合部之數量Nn 、線狀部之數量Nl 、結合部之密度及配向角度θ之測定方法具體而言可藉由實施例中所記載之測定方法進行測定。 ＜含碳率＞ 本實施形態之碳泡沫體之含碳率自導電性之觀點而言，較佳為51質量%以上、60質量%以上、65質量%以上、70質量%以上、75質量%以上、80質量%以上、85質量%以上、90質量%以上。上限並無特別限定，可為100質量%以下，亦可為99質量%以下，亦可為98質量%以下。 再者，碳泡沫體之含碳率可由螢光X射線測定而求出。 ＜空隙率＞ 本實施形態之碳泡沫體之空隙率自柔軟性之觀點而言，較佳為設為50%以上，更佳為設為60%以上，進而較佳為設為70%以上。再者，於本說明書中，空隙率為根據鬆密度及真密度求出之值。鬆密度係基於亦包含碳泡沫體所含之空隙之體積的密度。相對於此，真密度係基於碳泡沫體之材料所占之體積的密度。 [鬆密度之測定] 首先，使用游標卡尺等測定碳泡沫體之尺寸，根據所獲得之尺寸而求出碳泡沫體之鬆體積Vbulk 。其次，使用精密天平測定碳泡沫體之質量M。可根據所獲得之質量M及鬆體積Vbulk 利用下述式(1)求出碳泡沫體之鬆密度ρbulk 。 ρbulk =M/Vbulk ・・・(1) 鬆密度自降低用作電極時之電阻之觀點而言，較佳為3.0 kgm-3 以上，更佳為3.5 kgm-3 以上，進而較佳為4.0 kgm-3 以上。又，自碳泡沫體之柔軟性之觀點而言，較佳為400 kgm-3 以下，更佳為300 kgm-3 以下，進而較佳為200 kgm-3 以下。 [真密度之測定] 碳泡沫體之真密度ρreal 可使用包含正庚烷、四氯化碳及二溴化乙烯之混合液藉由沈浮法求出。具體而言，首先將適當尺寸之碳泡沫體放入至具塞試管中。其次，將3種溶劑適當混合並加入至試管中，浸漬於30℃之恆溫槽中。於試片浮起之情形時，添加低密度之正庚烷。另一方面，於試片沈降之情形時，添加高密度之二溴化乙烯。反覆進行該操作，使試片在液體中漂浮。最後，使用Gay-Lussac比重瓶測定液體之密度。 [空隙率之算出] 可根據如上所述般求出之鬆密度ρbulk 及真密度ρreal 利用下式(2)求出空隙率Vf,pore 。 Vf,pore =((1/ρbulk )-(1/ρreal ))/(1/ρbulk )×100(%)・・・(2) ＜微晶尺寸＞ 本實施形態之碳泡沫體之微晶尺寸Lc較佳為1.1 nm以上，自導電性之觀點而言，更佳為1.5 nm以上。又，自物理上之脆弱性方面而言，較佳為4.0 nm以下，更佳為3.0 nm以下。 本發明之碳泡沫體為如上所述之無缺陷之具有大面積之表面的碳泡沫體，因此於用作例如電池之電極之情形時，與將具有小面積之表面的碳泡沫體排列而構成之電極相比，具有較高之導電性。又，於用作過濾器之情形時，與將具有小面積之表面的碳泡沫體排列而構成之過濾器相比，可將應捕獲之物質捕獲而不會錯漏。 (碳泡沫體之製造方法) 本發明之碳泡沫體之製造方法之特徵在於：其係製作具有面積為100 cm2 以上且60000 cm2 以下之表面的碳泡沫體者，且其具備：原料泡沫體導入步驟，其將成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體導入至熱處理爐內；及升溫步驟，其將熱處理爐內之溫度以第1升溫速度升溫至熱處理溫度；並且，一面對熱處理爐內進行減壓排氣，一面進行升溫步驟之超過200℃之至少一部分。 又，本發明之碳泡沫體之製造方法亦可具備：碳化步驟，其以上述熱處理溫度保持特定時間，將樹脂泡沫體碳化而製成碳泡沫體；降溫步驟，其將熱處理爐內之溫度降溫至室溫；及碳泡沫體搬出步驟，其自熱處理爐中搬出碳泡沫體。 圖2表示本發明之碳泡沫體之製造方法之流程圖。首先，於步驟S1中，將成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體導入至熱處理爐內(原料泡沫體導入步驟)。 作為成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體，可使用作為碳泡沫體之原料而公知之任意樹脂泡沫體。例如，於將三聚氰胺樹脂泡沫體用作原料之樹脂泡沫體之情形時，作為該三聚氰胺樹脂泡沫體，例如可使用藉由日本專利特開平4-349178號公報所揭示之方法製造之三聚氰胺-甲醛縮合發泡體。 根據上述方法，首先將含有三聚氰胺-甲醛前縮合物、乳化劑、氣化性發泡劑、硬化劑及視需要含有周知之填充劑的水溶液或分散液進行發泡處理後，加以硬化處理，藉此可獲得三聚氰胺-甲醛縮合泡沫體。 於上述方法中，作為三聚氰胺-甲醛前縮合物，例如可使用三聚氰胺：甲醛=1：1.5~1：4且平均分子量為200~1000者。又，作為乳化劑，例如可列舉0.5~5質量%(以三聚氰胺-甲醛前縮合物為基準，以下相同)之烷基磺酸或芳基磺酸之鈉鹽等，作為氣化性發泡劑，例如可列舉1~50質量%之戊烷或己烷等，作為硬化劑，可列舉0.01~20質量%之鹽酸或硫酸等。發泡處理及硬化處理係只要將包含上述成分之溶液加熱至根據所使用之氣化性發泡劑等之種類而設定之溫度即可。 又，作為用以將原料之樹脂泡沫體碳化之熱處理爐，只要為將樹脂泡沫體碳化而獲得碳泡沫體之爐，則並無限定，例如可使用如下熱處理爐，該熱處理爐具備收容原料之樹脂泡沫體之反應爐、將反應爐內加熱之加熱器、於反應爐內導入惰性氣體之氣體導入口、自反應爐內排出氣體之排氣口、及將反應爐內減壓而調整成真空之真空泵。 其次，於步驟S2中，將熱處理爐內之溫度以第1升溫速度升溫至特定之熱處理溫度(升溫步驟)。此時，重要的是一面對熱處理爐內進行減壓排氣，一面進行超過200℃之至少一部分。又，進而較佳為於自樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量較多之第1溫度區域中，一面對熱處理爐內進行減壓排氣一面進行。 如上文所述，若對作為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體進行加熱，則自樹脂泡沫體產生之活性分解性脫離氣體與構成碳泡沫體之碳纖維反應而分解，碳泡沫體產生缺陷。上述分解性脫離氣體之產生量依存於爐內之溫度。因此，於本發明中，於升溫步驟中之超過200℃之溫度區域之至少一部分中，對熱處理爐內進行減壓排氣，較佳為於自樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)中，進而對熱處理爐內進行減壓排氣。藉此，可促進於樹脂泡沫體之內部產生之分解性脫離氣體向樹脂泡沫體外擴散，防止碳泡沫體形成缺陷。 再者，於本發明中，「自樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)」可藉由以下方式評價：將1.000 g之樹脂泡沫體於經置換為惰性氣體之烘箱中升溫，於各溫度下保持1小時後，冷卻至室溫，取出樹脂泡沫體並稱量重量，與加熱前於室溫下測定之初期重量進行比較。具體而言，以100℃間隔預先監測升溫步驟中之原料之樹脂泡沫體之重量，設為樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之5%以上的溫度區域。例如，於300℃以上且未達400℃、400℃以上且未達500℃及500℃以上且未達600℃之所有溫度區域中，樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之5%以上之情形時，第1溫度區域係設為300℃以上且未達600℃。 本發明者等人進行研究之結果可知：於樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，分解性脫離氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)為200℃以上且未達800℃之溫度區域。因此，例如於樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，至少於上述第1溫度區域中，對熱處理爐內進行減壓排氣。 上述減壓排氣可使用真空泵等排氣機構而進行，但其係使用至少具有可於10分鐘以內將爐內之壓力調整為1 Pa以下之排氣能力的泵而進行。 關於達到熱處理溫度之升溫速度(第1升溫速度)，例如於原料之樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，自抑制分解性脫離氣體之產生量之觀點而言，較佳為設為10℃/分鐘以下。又，自總體之生產性之觀點而言，上述第1升溫速度較佳為設為1℃/分鐘以上。 又，升溫步驟較佳為於自上述樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)中，以低於達到熱處理溫度之升溫速度(第1升溫速度)的升溫速度(第2升溫速度)進行。藉此，可減少樹脂泡沫體內產生之每單位時間之分解性脫離氣體之產生量，促進分解性脫離氣體向泡沫體結構外擴散。於第1溫度區域中降低升溫速度之情形(即，變更為第2升溫速度之情形)時，於爐內之溫度超過第1溫度區域之上限時，只要使升溫速度回到第1升溫速度而升溫即可。 進而，升溫步驟較佳為於上述脫離氣體之產生量較多之第1溫度區域中的分解性脫離氣體之產生量之增加率較高之區域(第2溫度區域)中，以低於上述第2升溫速度之升溫速度(第3升溫速度)進行。藉此，可進一步減少樹脂泡沫體內產生之每單位時間之分解性脫離氣體之產生量，進一步促進分解性脫離氣體向泡沫體結構外擴散。 再者，於本發明中，「自樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量之增加率較高之溫度區域(第2溫度區域)」可藉由以下方式評價：將1.000 g之樹脂泡沫體於經置換為惰性氣體之烘箱中升溫，於各溫度下保持1小時後，冷卻至室溫，取出樹脂泡沫體並稱量重量，與加熱前於室溫下測定之初期重量進行比較。具體而言，以100℃間隔預先監測升溫步驟中之原料之樹脂泡沫體之重量，設為樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之20%以上的溫度區域。例如，於300℃以上且未達400℃及400℃以上且未達500℃之溫度區域中，樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之20%以上之情形時，第2溫度區域係設為300℃以上且未達500℃。 於原料之樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，如上所述，自樹脂泡沫體之脫離氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)為200℃以上且未達800℃之溫度區域。又，本發明者等人進行研究之結果可知：自樹脂泡沫體之脫離氣體之產生量之增加率較高之溫度區域(第2溫度區域)為300℃以上且未達400℃之溫度區域。因此，於原料之樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，升溫速度更佳為於第1溫度區域中設為5℃/分鐘以下，尤佳為進而於第2溫度區域中設為3℃/分鐘以下。 又，於本升溫步驟及後述碳化步驟中，為了防止氧與構成碳泡沫體之碳纖維之分解反應，而將爐內之氛圍設為惰性氣體氛圍或真空。此處，所謂爐內為「真空」係指爐內之真空度未達1 Pa。又，惰性氣體氛圍係將成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體導入至熱處理爐內後(原料泡沫體導入步驟)，對爐內進行減壓排氣而除去含氧之空氣。然後，於爐內達到未達1 Pa之真空度而空氣經充分脫氣後，導入惰性氣體。如此，可將爐內設為惰性氣體氛圍。如此般將爐內設為惰性氣體氛圍或真空後，開始升溫，於第1溫度區域中對爐內進行減壓排氣。 進而，於三聚氰胺樹脂泡沫體之脫離氣體量較多之200℃以上且未達800℃之區域(第1溫度區域)中，較佳為一面將惰性氣體導入至爐內一面持續進行減壓排氣。藉此，使爐內產生氮氣或氬氣等惰性氣體之流動，促進於樹脂泡沫體內產生之分解性脫離氣體之排出。 於導入上述惰性氣體時，就抑制碳泡沫體之缺陷之觀點而言，惰性氣體之流量較佳為設為1 L/分鐘以上，更佳為設為3 L/分鐘以上，尤佳為設為5 L/分鐘以上。又，自控制溫度之觀點而言，惰性氣體之流量較佳為設為40 L/分鐘以下，更佳為設為30 L/分鐘以下，尤佳為設為20 L/分鐘以下。 繼而，於步驟S3中，以升溫所達到之熱處理溫度保持特定時間，將樹脂泡沫體碳化而製成碳泡沫體(碳化步驟)。於本發明中，上述熱處理溫度係設為原料之樹脂泡沫體之軟化點以上之溫度。例如，於樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，三聚氰胺樹脂泡沫體之軟化點為300℃~400℃，故而熱處理溫度係設為軟化點以上之溫度。較佳為設為800℃以上，更佳為設為1000℃以上。又，自較高之結晶性所致的物理上之脆弱性之觀點而言，較佳為設為3000℃以下，更佳為設為2500℃以下。 又，以上述熱處理溫度保持之時間(熱處理時間)係設為原料之樹脂泡沫體完全碳化之時間。例如，於原料之樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，保持時間係設為0.5小時以上。較佳為設為1小時以上，更佳為設為2小時以上。又，自生產性之方面而言，較佳為設為5小時以下，更佳為設為4小時以下。 其次，於步驟S4中，將熱處理爐內之溫度降低至室溫(降溫步驟)。關於三聚氰胺樹脂泡沫體之碳化時之溫度的降溫速度，自緩和因驟然冷卻而損傷爐內之加熱器或隔熱材料之觀點而言，較佳為設為20℃/分鐘以下，更佳為設為15℃/分鐘以下。又，自總體之生產性之方面而言，較佳為5℃/分鐘以上，更佳為10℃/分鐘以上。 最後，於步驟S5中，自熱處理爐中搬出碳泡沫體(碳泡沫體搬出步驟)。如此，可製造上述本發明之碳泡沫體。 再者，藉由一面對原料之樹脂泡沫體施加壓縮負載一面進行升溫步驟及碳化步驟，可獲得碳纖維之擴展具有各向異性的骨架結構之碳泡沫體。如上所述，具有各向異性之碳泡沫體即便於施加壓縮負載時，亦可抑制碳纖維之斷裂而減少落粉，或實現較高之恢復性。 上述壓縮負載之施加可藉由在原料之樹脂泡沫體上載置例如石墨板等砝碼而進行。施加之壓縮負載較佳為50 Pa以上，更佳為200 Pa以上。又，較佳為2000 Pa以下，更佳為1500 Pa以下。 於對原料之樹脂泡沫體施加壓縮負載之情形時，分解性脫離氣體之擴散因石墨板等砝碼而受到抑制。因此，於升溫步驟中，與不施加壓縮負載之情形相比，尤佳為降低升溫速度，且一面惰性氣體供給於爐內一面持續進行減壓排氣，促進分解性氣體之排出。 例如，於原料之樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體之情形時，於200℃以上且未達800℃之溫度區域(第1溫度區域)中，升溫速度較佳為設為5℃/分鐘以下，於脫離氣體之產生量之增加率較高之300℃以上且未達400℃之溫度區域(第2溫度區域)中，更佳為設為2℃/分鐘以下。又，於200℃以上且未達800℃之溫度區域(第1溫度區域)中，較佳為將氮氣或氬氣等惰性氣體供給於熱處理爐內。 再者，對原料之樹脂泡沫體之壓縮應力可不僅自一個方向施加，亦可自兩個方向施加。 [實施例] 以下，列舉具體之實施例及比較例進行說明，但本發明並不限定於該等。 ＜碳泡沫體之製作＞ (實施例1) 首先，準備三聚氰胺樹脂泡沫體(尺寸：270 mm×270 mm×40 mm)作為碳泡沫體之材料，導入至熱處理爐內。其次，利用真空泵對爐內進行減壓排氣，將爐內之真空度調整為未達1 Pa。繼而，一面進行減壓排氣並且以流量：2 L/分鐘將氮氣供給於爐內，一面以升溫速度：5℃/分鐘將爐內之溫度升溫至800℃。爐內之溫度達到800℃之時刻的爐內之減壓度約為700 Pa。於爐內之溫度達到800℃之時刻停止供給氮氣，以升溫速度：5℃/分鐘升溫至熱處理溫度1500℃，保持1小時，將三聚氰胺樹脂泡沫體碳化。爐內之溫度達到1500℃之時刻的爐內之減壓度未達10 Pa。其後，將爐內之溫度降低至室溫後，停止真空泵，自爐中取出經碳化之三聚氰胺樹脂泡沫體。如此而製作實施例1之碳泡沫體。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 [表1] (實施例2) 與實施例1同樣地，製作實施例2之碳泡沫體。其中，於三聚氰胺樹脂泡沫體上載置石墨板(尺寸：270 mm×270 mm×4 mm)，於施加壓縮負載70 Pa之狀態下導入至熱處理爐內。又，於300℃以上且未達400℃之溫度區域(第2溫度區域)中，將升溫速度設為2.5℃/分鐘。其他條件與實施例1完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (實施例3) 實施例2與同樣地，製作實施例3之碳泡沫體。其中，將三聚氰胺樹脂泡沫體之尺寸設為270 mm×270 mm×10 mm，載置石墨板(尺寸：270 mm×270 mm×16 mm)，於施加壓縮負載280 Pa之狀態下導入至熱處理爐內。其他條件與實施例2完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (實施例4) 與實施例1同樣地，製作實施例4之碳泡沫體。其中，不向爐內供給氮氣。其他條件與實施例1完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (實施例5) 與實施例4同樣地，製實施例5之碳泡沫體作。其中，於200℃以上且未達800℃之溫度區域(第1溫度區域)中，將升溫速度設為3℃/分鐘。其他條件與實施例4完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (實施例6) 與實施例5同樣地，製作實施例6之碳泡沫體。其中，於300℃以上且未達400℃之溫度區域(第2溫度區域)中，將升溫速度設為1℃/分鐘。其他條件與實施例5完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (比較例1) 與實施例1同樣地，製作比較例1之碳泡沫體。其中，不進行減壓排氣而僅供給氮氣(流量：2 L/分鐘)，且自爐內之氣體排出係藉由自然排出而進行。其他條件與實施例1完全相同。再者，於該條件下，爐內成為大氣壓以上之壓力環境。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (比較例2) 與比較例1同樣地，製作比較例2之碳泡沫體。其中，將三聚氰胺樹脂泡沫體之尺寸設為90 mm×90 mm×40 mm。其他條件與比較例1完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (比較例3) 與實施例2同樣地，製作比較例3之碳泡沫體。其中，不進行減壓排氣而僅供給氮氣(流量：5 L/分鐘)，且氣體排出係進行自然排出。其他條件與實施例2完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (比較例4) 與實施例3同樣地，製作比較例4之碳泡沫體。其中，不進行減壓排氣而僅供給氮氣 (流量：5 L/分鐘)，且氣體排出係進行自然排出。其他條件與實施例3完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 (比較例5) 與比較例4同樣地，製作比較例5之碳泡沫體。其中，將三聚氰胺樹脂泡沫體之尺寸設為90 mm×90 mm×10 mm。其他條件與比較例4完全相同。將所獲得之碳泡沫體之詳細情況示於表1。 ＜貫通孔之檢測＞ 針對實施例1~6及比較例1~5之碳泡沫體，藉由目視檢查及使用針孔檢查機(OMRON公司製造之片材檢查裝置)之檢查，檢測碳泡沫體之表面之貫通孔。其結果為，於實施例1~6、比較例2及5之碳泡沫體中，未檢測出面積為10 mm2 以上之貫通孔。相對於此，於比較例1、3及4之碳泡沫體中，根據目視檢查，形成有面積明顯超過10 mm2 之貫通孔。又，於實施例1~6中，不具有面積為2000 mm2 以上之貫通孔之區域之面積與所獲得之碳泡沫體之面積相同。將測定結果示於表1。 圖3~5分別表示實施例3、比較例3及比較例4之碳泡沫體之外觀圖。自該等圖明確可知，關於圖3所示之實施例3之碳泡沫體，獲得了整個面無缺陷之具有面積為100 cm2 以上之表面的碳泡沫體。相對於此，對於未進行減壓排氣之比較例3之碳泡沫體而言，如圖4所示，中央部完全燒毀，形成了面積明顯超過10 mm2 之較大貫通孔。又，對於未進行減壓排氣之比較例4之碳泡沫體而言，如圖5所示，中央部局部燒毀，自該燒毀部發生斷裂。這一情況對於比較例1之碳泡沫體而言亦相同。 ＜SEM觀察＞ 圖6及7分別表示實施例1及3之碳泡沫體之SEM圖像。此處，圖6係關於剖面，圖7(a)係關於剖面(壓縮負載之施加方向之剖面)，圖7(b)係關於表面(垂直於壓縮負載之施加方向之面)。又，任一SEM圖像之倍率為500倍。 自圖7明確可知，實施例3之碳泡沫體中，碳纖維之線狀部彼此於結合部結合，線狀部於相對於壓縮負載之施加方向而垂直之方向上配向。相對於此，於圖6所示之實施例1之碳泡沫體中，碳纖維之線狀部係各向同性地配向。又，可自該等SEM圖像測量碳之主幹之粗細度。此時，可藉由放大至10000倍以上而準確地算出主幹之粗細度。 ＜X射線CT之結構解析＞ 對實施例1~6及比較例2、5之碳泡沫體進行X射線CT之結構解析。具體而言，由於容易拍攝X射線圖像，故而對各實施例及比較例進行無電解鍍銅後，採取試片，使用高解析度3DX射線顯微鏡nano3DX(RIGAKU股份公司製造)，對所採取之試片進行結構解析。具體之無電解鍍覆條件、X射線CT解析條件如下。於圖8中示出由實施例1之碳泡沫體所獲得之X射線CT解析圖像，於圖9中示出圖8之圖像的進行線、節點檢測之圖像處理後之圖作為結果之一例。 具體之無電解鍍覆條件、X射線CT解析條件如下。 [無電解鍍覆條件] 將樣品於OPC CONDI CLEAN MA(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至100 mL/L)中於70℃下浸漬5分鐘後，以蒸留水清洗1分鐘。繼而，於OPC Pre-dip 49L(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至10 mL/L，添加1.5 mL/L之98%硫酸)中於70℃下浸漬2分鐘後，以蒸留水清洗1分鐘。繼而，於將OPC INDUCER 50AM(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至100 mL/L)及OPC INDUCER 50CM(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至100mL/L)以1：1混合而成之溶液中於45℃下浸漬5分鐘後，以蒸留水清洗1分鐘。繼而，於OPC-150 CRYSTAL MU(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至150 mL/L)中於室溫下浸漬5分鐘後，以蒸留水清洗1分鐘。繼而，於OPC-BSM(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至125 mL/L)中於室溫下浸漬5分鐘。繼而，於將化學銅500A(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至250 mL/L)及化學銅500B(奧野製藥工業公司製造，以蒸留水稀釋至250 mL/L)以1：1混合而成之溶液中於室溫下浸漬10分鐘後，以蒸留水清洗5分鐘。其後，於90℃下真空乾燥12小時，使水分乾燥。 [X射線條件] X射線目標：Cu X射線管電壓：40 kV X射線管電流：30 mA [拍攝條件] 投影數：1500張 旋轉角度：180° 曝光時間：20秒/張 空間解像度：0.54 μm/像素 [X射線CT解析條件] 利用Median filter將所獲得之三維圖像以鄰接之一像素方式進行處理，使用大津演算法加以二值化。 繼而，以預設之設定值使用JSOL公司製造之軟體simpleware之Centerline editor(Ver.7)，將2.16 μm以下之線作為雜訊去除後，對測定區域300 μm×300 μm×300 μm內之結合部之數量Nn 、線狀部之數量Nl 進行檢測。 藉由上述結構解析，求出試片所含之結合部之數量Nn 、線狀部之數量Nl 、結合部之密度、相對於相互正交之3個方向(x，y，z)之配向角度之平均值。將所獲得之結果示於表1。再者，表1中之配向角度係將壓縮負載之施加方向設為x方向，將垂直於壓縮負載之施加方向之方向設為y方向及z方向而求出之值。又，表1中之θd 之最小值係與相對於x方向之配向角度與相對於y方向或z方向之配向角度之差相關。 根據表1，對於作為碳泡沫體之實施例1~6及比較例2、5，R係處於1.4~1.5之範圍內。作為其他材料，例如對於如碳纖維不織布般之結構體而言R為1.29以下，不在1.4~1.5之範圍內，表示該範圍為由本案發明之碳泡沫體之結構所得之特徵性數值。 ＜鬆密度之測定＞ 使用游標卡尺測定碳泡沫體之尺寸，根據所獲得之尺寸而求出碳泡沫體之鬆體積Vbulk 。其次，使用精密天平測定碳泡沫體之質量M。根據所獲得之質量M及鬆體積Vbulk 利用下式(1)求出碳泡沫體之鬆密度ρbulk (kgm-3 )。將所獲得之結果示於表1。 ρbulk =M/Vbulk ・・・(1) ＜含碳率＞ 碳泡沫體之含碳率可由螢光X射線測定而求出，使用RIGAKU股份公司製造之螢光X射線分析裝置ZSX-100E(波長色散型，Rh球管)，將分析直徑設為20 mmΦ進行測定。 ＜導電性評價＞ 測定實施例1~6及比較例2、5之碳泡沫體之電阻值。具體而言，於用於電阻測定之2個電極之頂端分別接合10 mm×10 mm之銅板，將2個電極之與和電極接合之表面為相反側的銅板之表面空開10 cm之間隔而按壓於碳泡沫體，利用數位萬用表7461A測定電阻值。此時，關於比較例2及5，以橫跨2個或3個碳泡沫體之方式配置2個電極進行測定。將所獲得之結果示於表1。 根據表1，若將實施例1與比較例2、實施例3與比較例5之結果比較，則可知碳泡沫體由單一構件構成且碳纖維單一地相連之實施例1、3的情況下，電阻值較低，具有較高之導電性。 [產業上之可利用性] 根據本發明，可獲得缺陷較少之具有大面積之表面的碳泡沫體，因此於電極用途或過濾器用途、隔熱材料用途等中有用。
H‧‧‧貫通孔
S‧‧‧表面
圖1係表示本發明所包含之碳泡沫體之例、及本發明不包含之碳泡沫體之例之圖。(a)及(b)係本發明所包含之碳泡沫體之例，(c)及(d)係本發明不包含之碳泡沫體之例。 圖2係本發明之碳泡沫體之製造方法之流程圖。 圖3係實施例3之碳泡沫體之外觀圖。 圖4係比較例2之碳泡沫體之外觀圖。 圖5係比較例4之碳泡沫體之外觀圖。 圖6係實施例1之碳泡沫體之SEM圖像。 圖7係實施例3之碳泡沫體之SEM圖像。(a)為其剖面，(b)為其表面之圖像。 圖8係由實施例1之碳泡沫體所獲得之X射線CT解析圖像。 圖9係圖8之圖像的進行線及節點檢測之圖像處理後之圖像。

Claims (24)

  1. 一種碳泡沫體，其特徵在於：其係具有線狀部及與該線狀部結合之結合部者，且 上述線狀部之直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下， 上述碳泡沫體具有面積為100 cm2 以上之表面。
  2. 一種碳泡沫體，其特徵在於：其係具有線狀部及與該線狀部結合之結合部者，且 上述線狀部之直徑為0.1 μm以上且10.0 μm以下， 上述碳泡沫體不存在面積為2000 mm2 以上之貫通孔。
  3. 如請求項1或2之碳泡沫體，其具有4000 mm2 以上之不具有面積為2000 mm2 以上之貫通孔的區域。
  4. 如請求項1至3中任一項之碳泡沫體，其中上述線狀部之數量相對於上述結合部之數量之比率為1.3以上且1.6以下。
  5. 如請求項1至4中任一項之碳泡沫體，其中不存在面積為1000 mm2 以上之貫通孔。
  6. 如請求項1至5中任一項之碳泡沫體，其中於至少一部分中，上述結合部之密度為15,000個/mm3 以上。
  7. 如請求項1至6中任一項之碳泡沫體，其鬆密度為3.0 kgm-3 以上且400 kgm-3 以下。
  8. 如請求項1至7中任一項之碳泡沫體，其中上述線狀部之直徑為0.1 μm以上且5.0 μm以下。
  9. 如請求項1至8中任一項之碳泡沫體，其中上述線狀部之直徑為1.0 μm以上且5.0 μm以下。
  10. 如請求項1至9中任一項之碳泡沫體，其中碳泡沫體之表面積為60000 cm2 以下。
  11. 如請求項1至10中任一項之碳泡沫體，其含碳率為51質量%以上。
  12. 如請求項1至11中任一項之碳泡沫體，其中於至少一部分中，上述結合部之密度為30,000個/mm3 以上。
  13. 如請求項1至12中任一項之碳泡沫體，其中於至少一部分中，將上述碳泡沫體之厚度方向設為x方向，將垂直於上述x方向之方向設為y方向，將垂直於上述x方向及上述y方向之方向設為z方向，將300 μm×300 μm×300 μm之區域內所含之上述線狀部之 相對於上述x方向之配向角度之平均值定義為θavex 、 相對於上述y方向之配向角度之平均值定義為θavey 、 相對於上述z方向之配向角度之平均值定義為θavez 時， 上述θavex 、上述θavey 、上述θavez 中之最大值與最小值之差θd 為3°以上。
  14. 一種碳泡沫體之製造方法，其特徵在於：其係製作具有面積為100 cm2 以上且60000 cm2 以下之表面的碳泡沫體者，且其具備： 原料泡沫體導入步驟，其將成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體導入至熱處理爐內；及 升溫步驟，其將上述熱處理爐內之溫度以第1升溫速度升溫至熱處理溫度；並且 一面對上述熱處理爐內進行減壓排氣，一面進行上述升溫步驟之超過200℃之至少一部分。
  15. 如請求項14之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係至少於自上述樹脂泡沫體之分解性脫離氣體產生量較多之第1溫度區域中，一面對上述熱處理爐內進行減壓排氣一面進行。
  16. 如請求項14或15之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係於上述第1溫度區域中，一面對上述熱處理爐內供給惰性氣體一面進行。
  17. 如請求項14至16中任一項之碳泡沫體之製造方法，其具備： 原料泡沫體導入步驟，其將成為碳泡沫體之原料之樹脂泡沫體導入至熱處理爐內； 升溫步驟，其將上述熱處理爐內之溫度以第1升溫速度升溫至熱處理溫度； 碳化步驟，其以上述熱處理溫度保持特定時間，將上述樹脂泡沫體碳化而製成上述碳泡沫體； 降溫步驟，其將上述熱處理爐內之溫度降溫至室溫；以及 碳泡沫體搬出步驟，其自上述熱處理爐中搬出上述碳泡沫體；並且 上述升溫步驟係至少於自上述樹脂泡沫體之分解性脫離氣體之產生量較多之第1溫度區域中，一面對上述熱處理爐內進行減壓排氣一面進行。
  18. 如請求項14至17中任一項之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係於上述第1溫度區域中，以低於上述第1升溫速度之第2升溫速度進行。
  19. 如請求項18之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟係於上述第1溫度區域中的自上述樹脂泡沫體之脫離氣體之產生量之增加率較高的第2溫度區域中，以低於上述第2升溫速度之第3升溫速度進行。
  20. 如請求項19之碳泡沫體之製造方法，其中上述第2溫度區域為上述樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之20%以上的溫度區域。
  21. 如請求項14至20中任一項之碳泡沫體之製造方法，其中上述第1溫度區域為上述樹脂泡沫體之重量每100℃減少初期重量之5%以上的溫度區域。
  22. 如請求項14至21中任一項之碳泡沫體之製造方法，其中上述樹脂泡沫體為三聚氰胺樹脂泡沫體。
  23. 如請求項14至22中任一項之碳泡沫體之製造方法，其中上述第1溫度區域為200℃以上且未達800℃之溫度區域。
  24. 如請求項14至23中任一項之碳泡沫體之製造方法，其中上述升溫步驟及上述碳化步驟係一面對上述樹脂泡沫體施加壓縮應力一面進行。
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