TW201922613A - 碳泡沫、積層碳泡沫、及積層碳泡沫之製造方法 - Google Patents

碳泡沫、積層碳泡沫、及積層碳泡沫之製造方法 Download PDF

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Abstract

本發明之目的在於提供一種薄膜之碳泡沫及其製造方法。又，本發明之目的在於提供一種貫通孔較少之積層碳泡沫及其製造方法。 本發明之碳泡沫例如為：積層碳泡沫，其係至少積層2層之具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之單層碳泡沫所得的積層體；碳泡沫，其係具有線狀部及將該線狀部結合之結合部者，且直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率為0.0003個/mm2以下。

Description

碳泡沫、積層碳泡沫、及積層碳泡沫之製造方法
本發明係關於一種碳泡沫、積層碳泡沫、及積層碳泡沫之製造方法。
碳泡沫例如為藉由將三聚氰胺樹脂泡沫(發泡體)於惰性氣體環境中進行熱處理並碳化而獲得之材料(例如參照專利文獻1)，因其多孔性、柔軟性及電特性而用於各種用途。該碳泡沫與一般之碳纖維不織布於如下方面具有較大之差異：由於纖維直徑較細，故而比表面積較大；及具有所有纖維連結而成之一體之結構。
例如，於專利文獻2中記載，使用碳泡沫作為於高溫或藥劑使用等特殊之條件下使用的濾材。又，於專利文獻3中記載，使用碳泡沫作為即便在高溫下亦具有較高之隔熱性之隔熱材料。進而，於專利文獻4中記載，使用碳泡沫作為電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]
然，於使用碳材料作為電極之情形時，有時為了降低電阻而需要薄膜之碳纖維材料。於此種情形時，多數情況下使用使碳纖維積層並加工成片狀所得之厚度300 μm左右之碳纖維片(東麗公司製造之Torayca Paper、或SGL公司製造之GDL39-AA等)，幾乎不存在使用多孔性之碳泡沫之例。 作為不使用碳泡沫之理由之一，可列舉以發泡樹脂泡沫為原料之碳泡沫難以薄膜化。 例如，專利文獻1～4之碳泡沫難以製成薄膜。又，現狀為尋求貫通孔更少之碳泡沫。 因此，本發明之目的在於提供一種薄膜之碳泡沫及其製造方法。又，本發明之目的在於提供一種貫通孔較少之積層碳泡沫及其製造方法。 [解決問題之技術手段]
本發明人等對於解決上述問題之方法進行了潛心研究。於欲將以發泡樹脂泡沫為原料之碳泡沫薄膜化之情形時，可大致考慮2種方法。 其一考慮藉由壓製機進行壓縮而獲得薄膜之樣品之方法。作為該例，於專利文獻2中，記載有將熱硬化性樹脂含浸於發泡三聚氰胺樹脂泡沫而至多壓縮至10倍之事例。然而，藉由該方法進行之薄膜化由於壓縮倍率存在極限，若進行固定程度以上之壓縮，則會引起內部結構之斷裂，故而難以製成固定程度以下之厚度。 作為另一方法，考慮使用薄膜之原料之方法。關於該方法中之問題點，可列舉於原料之樹脂泡沫產生貫通缺陷，而碳纖維片容易膜破裂，處理性明顯降低。 於原料之發泡樹脂泡沫中，因發泡而隨機地開有各種直徑之微小之孔，例如於三聚氰胺樹脂泡沫中，1～3 mm左右之直徑之孔較為多見，若為較大之孔，則亦可見5 mm左右之直徑之孔。因此，若使原料變薄至厚度2～3 mm，則觀察到完全貫通之缺陷(貫通孔)，從而於厚度1 mm以下之原料中，隨處可確認到貫通缺陷。本發明人等進行研究，結果明確了：該貫通缺陷成為起點，對碳化後之物性產生不良影響。 因此，本發明人等藉由使用貫通缺陷非常少之薄膜之發泡樹脂泡沫，而完成處理性較高之薄膜之片狀碳泡沫。 本發明人等對使原料之發泡樹脂泡沫之貫通缺陷明顯減少之方法進行了潛心研究。其結果，發現藉由將2片以上之隨機存在貫通缺陷之更薄之薄膜原料重疊可相互填補隨機之貫通缺陷，從而完成本發明。
即，本發明係提供以下者。 [1] 一種積層碳泡沫，其特徵在於：其係至少積層2層之具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之單層碳泡沫所得的積層體。 [2] 如[1]之積層碳泡沫，其中於上述積層碳泡沫之厚度方向之剖面存在貫通孔，該貫通孔係貫通上述積層碳泡沫者，且於相鄰2層之單層碳泡沫之接觸面中，上述接觸面中之一單層碳泡沫之貫通孔之外端與上述接觸面中之另一單層碳泡沫之貫通孔之外端錯開。 [3] 如[1]或[2]之積層碳泡沫，其中於上述積層碳泡沫之厚度方向之剖面存在孔，該孔係不貫通上述積層碳泡沫者，且於相鄰2層之單層碳泡沫中，自一單層碳泡沫表面連通至上述一單層碳泡沫與另一單層碳泡沫之接觸面，於上述接觸面中斷。 上述[1]至[3]中任一項之積層碳泡沫亦可滿足下述[4]至[10]所記載之要件。 [4] 一種碳泡沫，其特徵在於：其係具有線狀部及將該線狀部結合之結合部者，且 直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率為0.0003個/mm2 以下。 [5] 如[4]之碳泡沫，其中上述碳泡沫之厚度為0.01 mm以上且5.0 mm以下。 [6] 如[4]之碳泡沫，其中上述碳泡沫之厚度為0.01 mm以上且0.5 mm以下。 [7] 如[4]至[6]中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於上述碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之60 mm×60 mm以上之區域。 [8] 如[4]至[6]中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於上述碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之100 mm×100 mm以上之區域。 [9] 如[4]至[6]中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於上述碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之200 mm×200 mm以上之區域。 [10] 如[4]至[6]中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫之厚度為0.01 mm以上且0.5 mm以下，且上述碳泡沫具有上述直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之60 mm×60 mm以上之區域。 上述[4]至[10]中任一項之碳泡沫亦可滿足上述[1]至[3]所記載之要件。 [11] 如[1]至[10]中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，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1.2以上且1.7以下。 [12] 如[11]之積層碳泡沫或碳泡沫，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1.4以上且1.6以下。 [13] 如[1]至[12]中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其中於將碳泡沫之厚度方向設為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，且 將300 μm×300 μm×300 μm之區域內所包含之上述線狀部之 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θc 成為3°以上。 [14] 如[1]至[13]中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其包含上述結合部之密度成為15,000個/mm3 以上之區域。 [15] 如[1]至[14]中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其中藉由利用螢光X射線分析進行之表面分析而測定之氧原子之比率為0.03質量%～10質量%。 [16] 如[1]至[15]中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其中碳含有率為51質量%以上。 [17] 如[1]至[16]中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其係片狀。 [18] 一種氧化還原液流電池用電極，其包含如[1]至[17]中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫。 [19] 一種積層碳泡沫之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：將第1樹脂泡沫及第2樹脂泡沫積層並進行壓製而形成樹脂泡沫積層體；及 將上述樹脂泡沫積層體碳化而製造積層碳泡沫，該積層碳泡沫係具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1單層碳泡沫與具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2單層碳泡沫的積層體。 由上述[19]獲得之積層碳泡沫亦可滿足上述[1]至[18]所記載之要件。 [20] 一種積層碳泡沫之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：積層具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1單層碳泡沫以及具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2單層碳泡沫，而形成積層體；及 將積層體進行壓製而製造積層碳泡沫。 由上述[20]獲得之積層碳泡沫亦可滿足如上述[1]至[18]所記載之要件。 [發明之效果]
根據本發明，可提供一種薄膜之碳泡沫及其製造方法。又，可提供一種貫通孔較少之積層碳泡沫及其製造方法。
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，但本發明並不限定於以下記載，可於其主旨之範圍內進行各種變化而實施。
本實施形態之碳泡沫係具有線狀部(碳纖維)及將該線狀部結合之結合部之碳泡沫。具體可列舉：積層碳泡沫，其係至少積層2層之具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之單層碳泡沫所得的積層體；或碳泡沫，其係具有線狀部及將該線狀部結合之結合部者，且直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率為0.0003個/mm2 以下。
[碳泡沫] 本實施形態之碳泡沫係具有線狀部及將該線狀部結合之結合部者。上述碳泡沫較佳為片狀。上述碳泡沫可為包含1層碳泡沫之單層碳泡沫，亦可為包含2層以上單層碳泡沫之積層碳泡沫。又，於表層或各層間，亦可設置有其他層。 上述積層碳泡沫可為相同碳泡沫之積層體，亦可為不同碳泡沫之積層體。上述積層碳泡沫可為具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之單層碳泡沫的積層體，亦可為具有線狀部及將該線狀部結合之結合部的片狀之單層碳泡沫之積層體，還可為具有線狀部及將該線狀部結合之結合部的片狀之單層或積層碳泡沫與其他碳泡沫之積層體。
作為本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫，可列舉如下者等：(i)直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率為0.0003個/mm2 以下之片狀之碳泡沫(較佳為，厚度為0.01 mm以上且1.0 mm以下並且直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率為0.0003個/mm2 以下之片狀之碳泡沫)(於本說明書中，存在稱為「碳泡沫I」之情形)；(ii)作為具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1碳泡沫與具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2碳泡沫之積層體的積層碳泡沫，且於上述積層碳泡沫之厚度方向之剖面存在貫通孔的積層碳泡沫(較佳為片狀之積層碳泡沫)(於本說明書中，存在稱為「碳泡沫II」之情形)，其中該貫通孔係貫通上述積層碳泡沫者，且於上述第1碳泡沫與上述第2碳泡沫之接觸面中，接觸面中之上述第1碳泡沫之貫通孔之外端與接觸面中之上述第2碳泡沫之貫通孔之外端錯開；(iii)作為具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1碳泡沫與具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2碳泡沫之積層體的積層碳泡沫，且於上述積層碳泡沫之厚度方向之剖面存在不貫通上述積層碳泡沫之孔的積層碳泡沫(較佳為片狀之積層碳泡沫)(於本說明書中，存在稱為「碳泡沫III」之情形)，其中該孔自上述積層碳泡沫之一表面連通至上述第1碳泡沫與上述第2碳泡沫之接觸面，且於上述接觸面中斷。 再者，於本說明書中，所謂「貫通孔」係指於碳泡沫之厚度方向上自一表面連通至另一表面之孔，將直徑1 mm以上之貫通孔稱為「大貫通孔」。再者，大貫通孔係指來自於原料泡沫者或於碳化之製造步驟中產生之貫通孔，不包括後續藉由刀具等對碳泡沫進行加工而產生之貫通孔。又，所謂「孔」係指不貫通碳泡沫之孔，例如可列舉表面之凹陷、碳泡沫內之氣泡、下述中斷之孔等。
本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫之厚度就可確保用作電極時之電極與集電板之界面之接觸之觀點而言，較佳為0.01 mm以上，更佳為0.05 mm以上，進而較佳為0.1 mm以上。又，就可降低用作電極時之電阻之觀點而言，較佳為5.0 mm以下，較佳為3.0 mm以下，更佳為1.0 mm以下，更佳為0.7 mm以下，更佳為0.6 mm以下，進而較佳為0.5 mm以下。
本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫之直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率較佳為0.0003個/mm2 以下，更佳為0.0002個/mm2 以下，進而較佳為0.0001個/mm2 以下。 上述大貫通孔之數量之比率係指存在於碳泡沫之一表面之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之該表面之總表面積的比率。例如，於碳泡沫之表面較大之情形時，位於表面100 mm×100 mm之範圍內之直徑1 mm以上之大貫通孔之數量較佳為3個以下，更佳為2個以下，進而較佳為1個以下。位於表面100 mm×100 mm之範圍內之直徑1 mm以上之大貫通孔之數量的下限並無特別限定，可為0個，亦可為1個以上。 本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫較佳為具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下的60 mm×60 mm以上之區域(較佳為60 mm×60 mm之區域)，更佳為具有80 mm×80 mm以上之區域(較佳為80 mm×80 mm之區域)，更佳為具有100 mm×100 mm以上之區域(較佳為100 mm×100 mm之區域)，更佳為具有200 mm×200 mm以上之區域(較佳為200 mm×200 mm之區域)。上限並無特別限定，但較佳為具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下的1000 mm×1000 mm以下之區域(較佳為1000 mm×1000 mm之區域)，更佳為具有800 mm×800 mm以下之區域(較佳為800 mm×800 mm之區域)，更佳為具有500 mm×500 mm以下之區域(較佳為500 mm×500 mm之區域)。 若直徑1 mm以上之大貫通孔之數量為上述範圍，則於碳泡沫之處理時，碳泡沫不易破裂，從而處理性提高。 貫通孔之直徑可藉由目視或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，於碳泡沫之一表面S側配置光源，於與該表面為相反側之另一表面配置光檢測器。而且，將光自光源朝向碳泡沫之一表面S照射。於在碳泡沫存在貫通孔之情形時，所照射之光通過貫通孔到達至光檢測器。以此方式，可檢測貫通孔。再者，光源及光檢測器之配置亦可相反。 貫通孔之直徑之測定可使用顯微鏡或電子顯微鏡進行測定。此處，於本說明書中，所謂「直徑」係指將由到達至光檢測器之光形成之形狀之外周上之2點連結的線段(亦可通過形狀之外側)且長度成為最大之線段之長度。例如，於長方形之情形時對角線為直徑，於橢圓之情形時長徑為直徑。
於本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫中，作為上述大貫通孔之面積，較佳為10 mm2 以上，更佳為4 mm2 以上。大貫通孔之面積可與上述直徑同樣地使用檢查裝置、顯微鏡等進行測定。
上述貫通孔之形狀(例如碳泡沫表面之貫通孔之形狀、由到達至光檢測器之光形成之形狀等)並無限定，龜裂狀或線狀者亦包含於貫通孔。
本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之積層碳泡沫較佳為，於積層碳泡沫之厚度方向之剖面，存在貫通積層碳泡沫之貫通孔、且於相鄰之2層之碳泡沫之接觸面中上述接觸面中之一碳泡沫之貫通孔之外端與上述接觸面中之另一碳泡沫之貫通孔之外端錯開的貫通孔(存在簡稱為「錯開之貫通孔」之情形)。若存在錯開之貫通孔，則更不易引起以貫通孔為契機的碳泡沫之斷裂。 使用圖1，對貫通孔具體地進行說明。圖1係包含2層碳泡沫之積層碳泡沫1之厚度方向的剖面，於該剖面，具有一碳泡沫2與另一碳泡沫3之接觸面4、貫通積層碳泡沫之貫通孔71、及錯開之貫通孔51、52。貫通孔71係接觸面4中之一碳泡沫2之貫通孔71之外端2a與另一碳泡沫3之貫通孔71之外端3a相對並相接的未錯開之貫通孔。錯開之貫通孔51係於接觸面4中碳泡沫2之貫通孔之外端2a與另一碳泡沫3之貫通孔之外端3a於兩端均錯開。錯開之貫通孔52係於一外端，外端2a與外端3a相對並相接，於一外端，外端2a與外端3a錯開。 所謂上述錯開之貫通孔係指於積層碳泡沫之剖面中在貫通孔之外緣之至少一部分包含接觸面4的貫通孔，可列舉於至少一外端處外端2a與外端3a錯開之貫通孔(例如錯開之貫通孔51、52等)等。其中，上述錯開之貫通孔較佳為於兩外端處外端2a與外端3a錯開之貫通孔。 上述錯開之貫通孔只要存在於本實施形態之積層碳泡沫之任意之剖面即可。又，於積層碳泡沫為3層以上之積層體之情形時，上述錯開之貫通孔係指於積層碳泡沫中所包含之至少一個接觸面錯開之貫通孔，較佳為於所有接觸面中均錯開之貫通孔。
於本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之積層碳泡沫中，上述錯開之貫通孔之數量相對於全部貫通孔之數量之比率較佳為5%以上，較佳為30%以上，更佳為60%以上。上限並無特別限定，可為100%以下，亦可為95%以下。若錯開之貫通孔之上述比率為上述範圍，則更不易引起碳泡沫之斷裂。其中，上述錯開之貫通孔之數量相對於全部大貫通孔之數量之比率更佳為上述範圍。 再者，錯開之貫通孔之數量之上述比率係指對任意之100個貫通孔進行分析並測定之比率，於貫通孔未達100個之情形時係指對所有貫通孔進行分析並測定之比率。
本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之積層碳泡沫較佳為，於積層碳泡沫之厚度方向之剖面，存在不貫通積層碳泡沫之孔、且於相鄰之2層之碳泡沫中自一碳泡沫表面連通至上述一碳泡沫與另一碳泡沫之接觸面且於上述接觸面中斷的孔(存在簡稱為「中斷之孔」之情形)。若存在中斷之孔，則錯開之貫通孔之比率變多，而更不易引起以貫通孔為契機的碳泡沫之斷裂。 使用圖2，對中斷之孔具體地進行說明。圖2係包含2層碳泡沫之積層碳泡沫1之厚度方向的剖面，於該剖面，具有一碳泡沫2與另一碳泡沫3之接觸面4、及中斷之孔61～64。中斷之孔61係自一碳泡沫2之表面連通至接觸面4且於接觸面4中斷之孔。中斷之孔62係如下之孔：自一碳泡沫2之表面連通至接觸面4，於接觸面4一部分中斷，一部分向另一碳泡沫3內凹陷，且觸面4中之一碳泡沫2之孔之外端2b與另一碳泡沫3之孔之外端3b於兩端均錯開。中斷之孔63係於接觸面4中一孔之外端2b與另一孔之外端3b於一外端相對並相接且於另一外端錯開之孔。中斷之孔64係於接觸面4中較自一碳泡沫2之表面連通至接觸面4之孔大且與另一碳泡沫3之凹陷連結之孔。 所謂上述中斷之孔係指於積層碳泡沫之剖面中孔之外緣之至少一部分包含接觸面4之不貫通之孔。又，上述中斷之孔係指於積層碳泡沫中所包含之至少1個接觸面中斷之孔。
＜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(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫中，線狀部之數量Nl 相對於結合部之數量Nn 之比率R較佳為1.2以上且1.7以下。比率R(Nl /Nn )亦即於結合部分支之分枝之平均數。於不具有線狀部於結合部結合之三維網狀結構而如不織布般不結合之線狀部接觸之結構的情形時，該R成為較小之值。又，於由線狀部成為如帶狀之例如蜂巢之壁面覆蓋之多孔性結構之情形時，該R成為較大之值。比率R更佳為1.4以上且1.65以下，進而較佳為1.4以上且1.6以下，進而較佳為1.42以上且1.60以下，進而較佳為1.44以上且1.58以下，尤佳為1.45以上且1.55以下。
＜線狀部(碳纖維)之直徑＞ 於本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫中，構成碳泡沫之碳纖維之直徑d較佳為0.1 μm以上且10.0 μm以下。於本實施形態中，「碳纖維之直徑」係指將結合部連結之線狀部之粗度。若碳纖維之直徑為0.1 μm以上，則可確保物理強度及導電性，更佳為1.0 μm以上，進而較佳為1.5 μm以上，尤佳為2 μm以上。又，若碳纖維之直徑為10.0 μm以下，則可確保壓縮行為時之變形性或恢復性，更佳為5.0 μm以下，進而較佳為4 μm以下，尤佳為3.5 μm以下。
(線狀部(碳纖維)直徑之測定方法) 構成碳泡沫之線狀部(碳纖維)之直徑d係藉由對掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)圖像進行圖像分析而求出。具體而言，使用掃描型電子顯微鏡以10,000倍之倍率觀察碳泡沫。根據所獲得之觀察圖像，隨機地於20個部位測定線狀部(碳纖維)之粗度。假定剖面形狀為圓形，將該平均粗度設為上述直徑d。
＜線狀部之配向角度＞ 碳泡沫成為具有各向同性結構者，該各向同性結構表現為，若於熱處理爐中例如對三聚氰胺樹脂泡沫進行熱處理將其碳化，則構成碳泡沫之骨架之碳纖維於所有方向上均勻地擴展。於此種碳泡沫之情形時，於將300 μm×300 μm×300 μm之區域內所包含之線狀部相對於x方向之配向角度的平均值定義為θave x、相對於y方向之配向角度之平均值定義為θave y、相對於z方向之配向角度之平均值定義為θave z時，θave x、θave y、θave z中之最大值與最小值之差θc 通常多數情況下成為1°以下。 再者，關於上述三方向，將碳泡沫之厚度方向設為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。 於本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫中，對於線狀部相對於相互正交之三個方向之各者的配向角度之平均值，較佳為相對於一方向之配向角度之平均值與相對於其他方向之配向角度之平均值之至少一者的差θc 為3°以上(具有各向異性)。藉此，即便在對碳泡沫施加壓縮負載時，亦可抑制碳纖維(線狀部)之斷裂而減少粉末掉落。上述差θc 較佳為5°以上，更佳為8°以上，尤佳為10°以上。又，就碳泡沫之柔軟性之觀點而言，上述差θc 較佳為35°以下，更佳為25°以下，進而較佳為20°以下。反之，若上述差θc 低於3°，則各向同性之配向性提高，於施加壓縮負載時，碳纖維斷裂並掉落，產生相當程度之所謂粉末掉落。
於將本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫中之300 μm×300 μm×300 μm之區域內所包含的線狀部相對於x方向之配向角度之平均值定義為θave x、相對於y方向之配向角度之平均值定義為θave y、相對於z方向之配向角度之平均值定義為θave z時，碳泡沫較佳為包含θave x、θave y、θave z中之最大值與第二大之值之差θd 成為3°以上之區域。θave x、θave y、θave z中之最大值與第二大之值之差θd 更佳為5°以上，進而較佳為8°以上，尤佳為10°以上。θave x、θave y、θave z中之最大值與第二大之值之差之上限並無特別限定，但就碳泡沫之柔軟性之觀點而言，較佳為35°以下，更佳為25°以下，進而較佳為20°以下。 又，θave x、θave y、θave z中之最大值與剩餘兩個值之差較佳為均成為3°以上，更佳為5°以上，進而較佳為8°以上，尤佳為10°以上。θave x、θave y、θave z中之最大值與剩餘兩個值之差之上限並無特別限定，但就碳泡沫之柔軟性之觀點而言，較佳為35°以下，更佳為25°以下，進而較佳為20°以下。 只要於碳泡沫中包含滿足上述θave x、θave y、θave z之縱300 μm×橫300 μm×高300 μm之區域即可。
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係以如下方法求出之值，即，使用X射線CT(Computerized Tomography，電腦化斷層掃瞄)裝置拍攝碳泡沫，根據所獲得之斷層圖像資料，作為預處理使用中值濾波器(Median filter)，其後，使用大津之二值化演算法(參照大津 展之所著之「基於判斷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))區域分割為結構及空間，製作碳泡沫之包含內部之結構之三維圖像，並根據所獲得之三維圖像使用結構分析軟體而求出。
具體而言，結合部之數量Nn 及線狀部之數量Nl 係藉由檢測以上述方法獲得之三維圖像所包含之結合部及線狀部並對其數量進行計數而求出。可根據以此方式所獲得之Nn 及Nl ，求出Nl 相對於Nn 之比率R。
進而，線狀部之配向角度θ係將線狀部之兩端之結合部連結之直線與各方向之間之角度，於上述三維圖像中相對於相互正交之三個方向之各者而求出，對於各方向，求出線狀部之配向角度之平均值。
作為用於碳泡沫之結構分析之CT裝置，可使用利用低能量高亮度X射線之CT裝置、例如Rigaku股份有限公司製造之高分辨率3D(three dimension，三維)X射線顯微鏡nano3DX。又，對於圖像處理及結構分析，例如可使用JSOL股份有限公司製造之軟體simpleware之Centerline editor。
＜結合部之密度＞ 就被施加有壓縮負載時之恢復性之觀點而言，本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫之結合部之密度較佳為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，就碳泡沫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。 若於本實施形態之碳泡沫中之至少一部分存在滿足上述結合部之密度之部位則較佳，若於50體積%滿足上述密度範圍則更佳，若於75體積%滿足上述密度範圍則進而較佳，尤佳為於碳泡沫之任意部位滿足上述密度範圍。
＜碳含有率＞ 就導電性之觀點而言，本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫之碳含有率較佳為51質量%以上，更佳為60質量%以上，進而較佳為65質量%以上，進而較佳為70質量%以上，進而較佳為75質量%以上，進而較佳為80質量%以上，進而較佳為85質量%以上，尤佳為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，還可為98質量%以下。 再者，碳泡沫之碳含有率係碳原子相對於構成碳泡沫之全部原子之質量之質量比率，可藉由螢光X射線測定而求出。
＜氧原子之比率＞ 就對電解液之潤濕性之觀點而言，本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫之藉由利用螢光X射線分析進行之表面分析而測定的氧原子之比率(氧含有率)較佳為0.03質量%以上，更佳為0.05質量%以上，進而較佳為0.07質量%以上。又，就電極之電阻之觀點而言，較佳為10質量%以下，更佳為5質量%以下，進而較佳為3質量%以下。碳泡沫中之氧含有率係氧原子相對於構成碳泡沫之全部原子之質量之質量比率，可藉由螢光X射線測定而求出。又，氧原子之比率可藉由提高於碳化後之處理中進行之氧化步驟之溫度等而提高。 再者，碳原子與氧原子之合計質量可為60質量%以上，亦可為99.9質量%以下。
＜微晶尺寸＞ 本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫之微晶尺寸Lc較佳為1.1 nm以上，就導電性之觀點而言，更佳為1.5 nm以上。又，就物理脆弱性之方面而言，較佳為4.0 nm以下，更佳為3.0 nm以下。 再者，Lc可根據由廣角X射線繞射獲得之碳泡沫之(002)面之繞射求出。具體而言，列舉於藉由研缽將樣品粉碎後使用桌上X射線繞射裝置D2 PHASER(Bluker公司製造)進行已粉碎之樣品之廣角X射線測定的方法，作為具體之測定條件，列舉以下條件。 [測定條件] 放射源：Cu Kα 管電流：30 mA 管電壓：40 kV 狹縫：1 mm 試樣旋轉速度：10次旋轉/min 1個步驟之測定時間：0.3 sec 開始角度(2θ)：5.00° 測定步驟(2θ)：0.01° 結束角度(2θ)：90.00° 於上述測定後，對所獲得之資料進行分析，可算出微晶尺寸Lc。對於微晶尺寸Lc之算出，可將於2θ＝25度之附近出現之(002)面之繞射峰之半值寬β、峰值最大值之角度θ代入至下述謝樂(Scherrer)之式(14)而求出。一般而言，以越高之溫度進行碳化，則具有越高之結晶性，Lc之值變得越大。 Lc＝(Kλ)/βcosθ…(14) 此處，K表示形狀因素，λ表示放射源之波長。形狀因素由於為(002)面繞射故而代入0.90。放射源由於此次使用CuKα，故而代入1.541進行計算。
＜空隙率＞ 就柔軟性之觀點而言，本實施形態(例如上述[1]～[18]之形態等)之碳泡沫之空隙率較佳為設為50%以上，更佳為設為60%以上，進而較佳為設為70%以上，尤佳為設為80%以上，尤佳為設為90%以上，尤佳為設為95%以上。再者，於本說明書中，空隙率係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中所含之空隙在內之體積之密度。相對於此，真密度係基於碳泡沫之材料所占之體積之密度。
(鬆密度之測定) 首先，使用游標卡尺等測定碳泡沫之尺寸，並根據所獲得之尺寸求出碳泡沫之鬆體積Vbulk 。繼而，使用精密天平，測定碳泡沫之質量M。根據所獲得之質量M及鬆體積Vbulk ，使用下述式(1)可求出碳泡沫之鬆密度ρbulk 。 ρbulk ＝M/Vbulk …(1) 就降低用作電極時之電阻之觀點而言，鬆密度較佳為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，就碳泡沫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) 碳泡沫之真密度ρreal 可使用含有正庚烷、四氯化碳及二溴化乙烯之混合液並藉由沈浮法而求出。具體而言，首先，將適當尺寸之碳泡沫放入至具塞試驗管。其次，將3種溶劑適當混合並加入至試驗管，而後浸漬於30℃之恆溫槽。於試片浮出之情形時，加入低密度之正庚烷。另一方面，於試驗片沉入之情形時，加入高密度之二溴化乙烯。反覆進行該操作，使試驗片漂浮於液體中。最後，使用給呂薩克型比重瓶測定液體之密度。
(空隙率之算出) 可根據以上述方式求出之鬆密度ρbulk 及真密度ρreal ，並使用下述式(2)求出空隙率Vf,pore 。 Vf,pore ＝((1/ρbulk )－(1/ρreal ))/(1/ρbulk )×100(%)…(2)
本實施形態之碳泡沫例如可較佳地用作電極、濾材、緩衝材料等。作為電極，較佳適於作為燃料電池、氧化還原液流電池、電解之用途，尤其適於氧化還原液流電池。作為本實施形態之氧化還原液流電池用電極，較佳為包含上述積層碳泡沫或碳泡沫。 碳泡沫II、碳泡沫III由於貫通孔較少，故而例如於用作電池之電極之情形時，相較於將具有小面積之表面之碳泡沫排列而構成之電極，具有較高之導電性。又，於用作濾材之情形時，可不漏過應捕獲之物質而將其捕獲。 又，碳泡沫I由於大貫通孔較少且較薄，故而於用作電極之情形時，除了較高之導電性以外，還可使電阻更加降低。又，於用作濾材之情形時，可薄膜化，捕獲性優異，並且可輕量化。
[碳泡沫之製造方法] 作為上述碳泡沫之製造方法，可列舉包括將成為碳泡沫之原料之樹脂泡沫碳化之步驟(碳化步驟)之方法。
例如，作為單層碳泡沫之製造方法，包括以高倍率壓製厚膜之樹脂泡沫原料之步驟(壓製步驟)及製造碳泡沫之步驟(碳化步驟)之步驟、或施加較大之壓縮負載之碳化步驟等。 又，作為積層碳泡沫之製造方法，可列舉包括碳化步驟、及積層樹脂泡沫或碳泡沫並進行壓製之步驟(壓製步驟)之方法、以及包括施加較大之負載將樹脂泡沫或碳泡沫碳化之步驟的方法，具體可列舉如下方法：(1)包括積層至少2層之樹脂泡沫並進行壓製而形成樹脂泡沫積層體之步驟(樹脂泡沫壓製步驟)、及將樹脂泡沫積層體碳化而製造積層碳泡沫(較佳為片狀之積層碳泡沫)之步驟(碳化步驟)的方法；(2)包括積層至少2層之碳泡沫而形成積層體之步驟(碳泡沫積層步驟)、及將積層體壓製而製造積層碳泡沫(較佳為片狀之積層碳泡沫)之步驟(碳泡沫壓製步驟)的方法；(3)包括積層至少1層之樹脂泡沫及至少1層之碳泡沫並進行壓製而形成積層體之步驟、及將積層體碳化而製造積層碳泡沫(較佳為片狀之積層碳泡沫)之步驟(碳化步驟)的方法；(4)包括積層至少2層之樹脂泡沫並施加較大之負載進行碳化之步驟的方法；(5)包括積層至少1層之樹脂泡沫及至少1層之碳泡沫並施加較大之負載進行碳化之步驟的方法等。 作為碳泡沫I、碳泡沫II、及碳泡沫III之製造方法，例如可列舉上述方法等，較佳為上述(1)或(2)之方法，更佳為上述(1)之方法。 作為碳泡沫，就碳於厚度方向上連結而可降低電阻之觀點而言，較佳為將積層體一體化而成者。作為製造方法，較佳為於碳化時存在熔合之樹脂(於壓製前或施加負載前，將樹脂混合)，例如可列舉上述(1)、(3)、(4)或(5)之方法、或於積層碳泡沫時將樹脂被覆於至少一部分之碳泡沫而碳化之方法等。
作為上述(1)之製造方法，較佳為包括如下步驟之方法：積層第1樹脂泡沫及第2樹脂泡沫並進行壓製而形成樹脂泡沫積層體；及將上述樹脂泡沫積層體碳化，而製造具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1碳泡沫與具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2碳泡沫的積層體積層碳泡沫(較佳為片狀之積層碳泡沫)。 又，作為上述(2)之製造方法，較佳為包括如下步驟之方法：積層具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1碳泡沫、以及具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2碳泡沫，而形成積層體；及將上述積層體壓製而製造積層碳泡沫(較佳為片狀之積層碳泡沫)。
作為藉由上述(1)、(2)之製造方法獲得之積層碳泡沫，較佳為上述碳泡沫，更佳為碳泡沫I、碳泡沫II、或碳泡沫III。
＜樹脂泡沫＞ 作為上述樹脂泡沫，例如可列舉三聚氰胺樹脂泡沫、聚胺酯樹脂泡沫、酚樹脂泡沫、丙烯腈樹脂泡沫等作為碳泡沫之原料公知之任意之樹脂泡沫。其中，就線狀部之直徑之尺寸及均一性之觀點而言，較佳為三聚氰胺樹脂泡沫。
作為上述三聚氰胺樹脂泡沫，可藉由對例如含有三聚氰胺類與甲醛之預縮合物、乳化劑、發泡劑、硬化劑、及視需要含有之周知之填充劑等之水溶液或分散液進行發泡處理後實施硬化處理而製造。發泡處理及硬化處理只要將含有上述成分之溶液加熱為根據所要使用之發泡劑之種類等設定之溫度(例如發泡劑之沸點以上之溫度等)即可。
作為上述三聚氰胺類，可列舉：三聚氰胺、三聚氰二胺、N-丁基三聚氰胺、N-苯基三聚氰胺、N,N-二苯基三聚氰胺、N,N-二烯丙基三聚氰胺、N,N',N''-三苯基三聚氰胺、N,N',N''-三羥甲基三聚氰胺、苯并胍胺、2,4-二胺基-6-甲基-1,3,5-三𠯤、2,4-二胺基-6-丁基-1,3,5-三𠯤、2,4-二胺基-6-苄氧基-1,3,5-三𠯤、2,4-二胺基-6-丁氧基-1,3,5-三𠯤、2,4-二胺基-6-環己基-1,3,5-三𠯤、2,4-二胺基-6-氯-1,3,5-三𠯤、2,4-二胺基-6-巰基-1,3,5-三𠯤、三聚氰酸二醯胺(N,N,N',N'-四氰乙基苯并胍胺)等。上述三聚氰胺類可單獨使用1種，亦可組合2種以上使用。 上述預縮合物亦可使用除三聚氰胺類、甲醛以外之單體。 作為上述預縮合物，例如可使用三聚氰胺類：甲醛＝1：1.5～1：4、平均分子量為200～1000者。 作為縮合之條件，例如可列舉pH7～10、溫度70～100℃等。
作為上述乳化劑，可列舉烷磺酸、芳磺酸之鈉鹽等。上述乳化劑可相對於上述預縮合物100質量%以0.5～5質量%之比率使用。
作為上述發泡劑，可列舉：戊烷、己烷、三氯氟甲烷、三氯三氟乙烷、羥基氟醚等。上述發泡劑可相對於上述預縮合物100質量%以1～50質量%之比率使用。
作為上述硬化劑，可列舉鹽酸、硫酸、甲酸等。上述硬化劑可相對於上述預縮合物100質量%以0.01～20質量%之比率使用。
作為上述三聚氰胺樹脂泡沫，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。 又，上述聚胺酯樹脂泡沫、上述酚樹脂泡沫、上述丙烯腈樹脂泡沫可適當藉由公知之方法製造。
作為上述樹脂泡沫之鬆密度，較佳為0.001～0.1 g/mm3 ，更佳為0.005～0.02 g/mm3 。 又，作為上述樹脂泡沫之空隙率，較佳為60～99.9%，更佳為80～99%。
＜碳化步驟＞ 作為上述碳化步驟，可列舉如下方法等：對樹脂泡沫施加壓縮負載並且於氮氣等惰性氣流中或真空等惰性環境下進行熱處理而碳化之方法；包括將樹脂泡沫導入至熱處理爐內之原料泡沫導入步驟、將熱處理爐內之溫度以第1升溫速度升溫至熱處理溫度之升溫步驟、於上述熱處理溫度保持特定時間而將樹脂泡沫碳化從而製成碳泡沫之碳化步驟、將熱處理爐內之溫度降溫至室溫之降溫步驟、及將碳泡沫自熱處理爐搬出之碳泡沫搬出步驟的方法。此處，上述升溫步驟可列舉至少於自樹脂泡沫之分解性脫附氣體之產生量較多之第1溫度區域中一面對熱處理爐內減壓排氣一面進行之步驟。
於上述原料泡沫導入步驟中，作為用以將原料之樹脂泡沫碳化之熱處理爐，只要為將樹脂泡沫碳化而獲得碳泡沫之爐則無限定，例如可使用具備收容原料之樹脂泡沫之反應爐、將反應爐內加熱之加熱器、將惰性氣體導入至反應爐內之氣體導入口、將氣體自反應爐內排出之氣體排出口、及將反應爐內減壓而設為真空之真空泵的熱處理爐。
於上述升溫步驟中，較佳為於自樹脂泡沫之分解性脫附氣體之產生量較多之第1溫度區域中，一面對熱處理爐內減壓排氣，一面進行。 若將作為碳泡沫之原料之樹脂泡沫加熱，則自樹脂泡沫產生之活性之分解性脫附氣體與構成碳泡沫之碳纖維反應而分解，從而於碳泡沫產生缺陷(例如大貫通孔)。上述分解性脫附氣體之產生量依存於爐內之溫度。藉由在升溫步驟中的自樹脂泡沫之分解性脫附氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)中，對熱處理爐內減壓排氣，可促進產生於樹脂泡沫之內部之分解性脫附氣體向樹脂泡沫外擴散，而防止於碳泡沫形成缺陷。
再者，「自樹脂泡沫之分解性脫附氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)」係設為自0℃起以100℃間隔預先監測升溫步驟中之原料之樹脂泡沫之重量而樹脂泡沫之重量每隔100℃減少初始重量之5%以上之溫度區域。例如，於在300℃以上且未達400℃、400℃以上且未達500℃、及500℃以上且未達600℃之全部溫度區域中，樹脂泡沫之重量每隔100℃減少初始重量之5%以上的情形時，第1溫度區域設為300℃以上且未達600℃。 於樹脂泡沫為三聚氰胺樹脂泡沫之情形時，分解性脫附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。
上述減壓排氣可使用真空泵等排氣機構而進行。排氣較佳為使用具有可至少使爐內之壓力於10分鐘以內成為1 Pa以下之排氣能力的泵而進行。
於例如原料之樹脂泡沫為三聚氰胺樹脂泡沫之情形時，就抑制分解性脫附氣體之產生量之觀點而言，至熱處理溫度為止之升溫速度(第1升溫速度)較佳為設為10℃/分鐘以下。又，就整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，升溫步驟較佳為於上述自樹脂泡沫之分解性脫附氣體之產生量較多之溫度區域(第1溫度區域)中，以低於至熱處理溫度為止之升溫速度(第1升溫速度)之升溫速度(第2升溫速度)進行。藉此，可降低產生於樹脂泡沫內之每單位時間之分解性脫附氣體之產生量，而更加促進分解性脫附氣體向泡沫結構外擴散。於在第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，在爐內之溫度超過第1溫度區域之上限時，只要將升溫速度恢復至第1升溫速度進行升溫即可。
進而，升溫步驟較佳為於上述脫附氣體之產生量較多之第1溫度區域內的分解性脫附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，可進一步降低產生於樹脂泡沫內之每單位時間之分解性脫附氣體之產生量，而進一步促進分解性脫附氣體向泡沫結構外擴散。
再者，「自樹脂泡沫之分解性脫附氣體之產生量之增加率較高之溫度區域(第2溫度區域)」係設為自0℃起以100℃間隔預先監測升溫步驟中之原料之樹脂泡沫之重量而樹脂泡沫之重量每隔100℃減少初始重量之20%以上之溫度區域。例如，於在300℃以上且未達400℃、及400℃以上且未達500℃之溫度區域中，樹脂泡沫之重量每隔100℃減少初始重量之20%以上的情形時，第2溫度區域設為300℃以上且未達500℃。
於原料之樹脂泡沫為三聚氰胺樹脂泡沫之情形時，自樹脂泡沫之脫附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。於樹脂泡沫為三聚氰胺樹脂泡沫之情形時，升溫速度更佳為於第1溫度區域中設為5℃/分鐘以下，進而，尤佳為於第2溫度區域中設為3℃/分鐘以下。
又，於升溫步驟及下述碳化步驟中，為了防止氧與構成碳泡沫之碳纖維之分解反應，較佳為將爐內之環境設為惰性氣體環境或真空。此處，所謂爐內為「真空」係指爐內之真空度未達1 Pa。又，惰性氣體環境較佳為於將成為碳泡沫之原料之樹脂泡沫導入至熱處理爐內之後(原料泡沫導入步驟)對爐內進行減壓排氣而抽出含有氧之空氣。而且，較佳為於爐內達到未達1 Pa之真空度而將空氣充分地脫氣之後導入氮氣。以此方式，可將爐內設為氮氣環境。於以此方式將爐內設為惰性氣體環境或真空後，開始升溫，並於第1溫度區域中對爐內進行減壓排氣。
進而較佳為於三聚氰胺樹脂泡沫之脫附氣體量較多之200℃以上且未達800℃之區域(第1溫度區域)中，一面將惰性氣體導入至爐內，一面持續進行減壓排氣。藉此，可於爐內產生氮氣或氬氣等惰性氣體之流動，而促進於樹脂泡沫內產生之分解性脫附氣體之排出。
於導入上述惰性氣體時，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，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。
於上述碳化步驟中，於升溫達到之熱處理溫度保持特定時間，而將樹脂泡沫碳化製成碳泡沫。上述熱處理溫度較佳為原料之樹脂泡沫之軟化點以上之溫度。例如，於樹脂泡沫為三聚氰胺樹脂泡沫之情形時，由於三聚氰胺樹脂泡沫之軟化點為300℃～400℃，故而熱處理溫度設為軟化點以上之溫度。較佳為800℃以上，更佳為1000℃以上。又，就因較高之結晶性導致之物理脆弱性之觀點而言，較佳為3000℃以下，更佳為2500℃以下。
又，於上述熱處理溫度保持之時間(熱處理時間)較佳為設為原料之樹脂泡沫完全碳化之時間。例如，於原料之樹脂泡沫為三聚氰胺樹脂泡沫之情形時，保持時間較佳為0.5小時以上，更佳為1小時以上，進而較佳為2小時以上。又，就生產性方面而言，較佳為5小時以下，更佳為4小時以下。
於上述降溫步驟中，關於三聚氰胺樹脂泡沫之碳化時之溫度之降溫速度，就緩和因急速冷卻導致之對爐內之加熱器或隔熱材料之損傷的觀點而言，較佳為設為20℃/分鐘以下。更佳為15℃/分鐘以下。又，就整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。 藉由進行上述控制，可製造具有較大之表面積之碳泡沫。
再者，藉由一面對原料之樹脂泡沫施加壓縮負載，一面進行上述升溫步驟及上述碳化步驟，可獲得於碳纖維之擴展中具有各向異性之骨架結構之碳泡沫。具有各向異性之碳泡沫即便在被施加有壓縮負載時，亦可抑制碳纖維之斷裂而減少粉末掉落，或實現較高之恢復性。
上述壓縮負載之施加可藉由例如將石墨板等重物放置於原料之樹脂泡沫上而進行。所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施加壓縮負載之情形時，分解性脫附氣體之擴散由石墨板等重物抑制。因此，於升溫步驟中，尤佳為相較於不施加壓縮負載之情形，降低升溫速度，且一面將惰性氣體供給至爐內，一面持續進行減壓排氣，而促進分解性氣體之排出。
例如，於原料之樹脂泡沫為三聚氰胺樹脂泡沫之情形時，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，於脫附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，升溫速度更佳為設為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至熱處理爐內。
再者，對原料之樹脂泡沫之壓縮應力亦可不僅自一個方向施加，而自兩個方向施加。
＜壓製步驟＞ 積層碳泡沫之製造可將壓縮已積層之樹脂泡沫、碳泡沫、或樹脂泡沫與碳泡沫之壓製步驟、及碳化步驟分開而分別進行。又，單層碳泡沫亦可於進行下述壓製步驟之後碳化。
作為壓製步驟，只要為可排出活性氣體且可將樹脂泡沫加熱並壓縮之裝置、或可將碳泡沫之積層體壓縮之裝置則無特別限定，例如可使用具備將樹脂泡沫壓製之頂板、將該頂板加熱之加熱器、將氣體自裝置內排出之氣體排出口、及將裝置內減壓而設為真空之真空泵的熱處理爐。於壓製步驟中，亦可使用與用於樹脂泡沫之積層之裝置相同之裝置。
作為於上述壓製步驟中使用之碳泡沫，可列舉將三聚氰胺樹脂碳化所得之泡沫等，就粉末掉落之觀點而言，更佳為於面方向上具有各向異性之泡沫。
於上述樹脂泡沫壓製步驟中，於積層樹脂泡沫時，例如可將一個樹脂泡沫切片並將切成複數片之樹脂泡沫重疊，亦可將不同之樹脂泡沫重疊。 作為將切成複數片之樹脂泡沫重疊之方法，就重疊之樹脂泡沫之貫通孔之位置錯開而可減少貫通孔之數量的觀點而言，較佳為：於將切取所得之樹脂泡沫積層時使該等樹脂泡沫旋轉超過0°且未達360°而積層之方法、使切取所得之樹脂泡沫反轉而積層之方法、於積層時將切取所得之樹脂泡沫之順序交替之方法、將自同一規格之批次不同之樹脂泡沫切取所得之樹脂泡沫積層之方法、使位置錯開而積層之方法等。再者，由於重疊之樹脂泡沫之貫通孔之位置重疊，而無法減少貫通孔之數量，故而較佳為不將切取所得之樹脂泡沫直接重疊使用。 作為上述不同之樹脂泡沫，只要使用具有連續之空隙結構之多孔體即可，例如可列舉不同素材之樹脂泡沫、或為同一素材而空隙結構不同之樹脂泡沫、或自同一規格之批次不同之樹脂泡沫切取所得之樹脂泡沫等。
於上述壓製步驟中，作為要積層之樹脂泡沫或碳泡沫之數量，就貫通孔之降低之觀點而言，只要為2片以上即可，就壓製前之積層時之操作簡單性之觀點而言，較佳為40片以下，更佳為20片以下，進而較佳為10片以下。
於上述壓製步驟中，作為所使用之間隔件之厚度，就於壓製時自頂板中央施加壓力而中央附近較間隔件附近之外周部變薄之方面而言，較佳為0.05～5 mm，更佳為0.1～1 mm，進而較佳為0.2～0.5 mm。 作為積層壓縮碳泡沫時使用之間隔件之厚度，較佳為0.05 mm～1 mm，更佳為0.1 mm～0.3 mm。 作為上述間隔件厚度相對於積層之樹脂泡沫或碳泡沫之厚度之比率，就可獲得具有適度之空隙率之泡沫之觀點而言，較佳為1～50%，更佳為2～10%。
就所產生之分解性脫附氣體排出之觀點而言，上述壓製步驟較佳為一面減壓排氣，一面進行。作為減壓排氣之條件，壓力較佳為設為30 Pa以下，更佳為10 Pa以下。於壓製步驟中，減壓排氣可於自升溫開始至降溫結束為止之期間持續，亦可僅於不易使樹脂泡沫與空氣中之氧反應之150℃以上之溫度區域之間進行。
上述壓製步驟中之升溫條件就抑制分解性脫附氣體之每單位時間之生成量之觀點而言較佳為1～20℃/分鐘，就生產性之觀點而言更佳為3～10℃/分鐘。
就樹脂泡沫之軟化溫度與自基材之剝離性之觀點而言，上述壓製步驟中之壓製溫度較佳為250～400℃，更佳為320～380℃。 於積層壓縮碳泡沫時，就防止表面之氧化之觀點而言，較佳為100℃以上且250℃以下，更佳為120℃以上且180℃以下。 又，就泡沫結構之維持及自基材之剝離性之觀點而言，上述壓製步驟中之壓製時間較佳為5～120分鐘，更佳為20～60分鐘。 又，就因施加於頂板中央部之壓力產生之撓曲之觀點而言，上述壓製步驟中之壓製壓力較佳為0.1～10 MPa，更佳為0.5～3 MPa。
上述壓製步驟中之降溫條件就壓製裝置保護之觀點而言較佳為1～30℃/分鐘，就生產性之觀點而言更佳為5～20℃/分鐘。
就即便在將經由上述壓製步驟之積層樹脂泡沫碳化時亦抑制撓曲之觀點而言，較理想為放置石墨板等施加壓縮負載。於此情形時施加之壓縮負載較佳為10 Pa以上，更佳為70 Pa以上。又，較佳為700 Pa以下，更佳為400 Pa以下。 又，於進行上述壓製步驟之情形時，為了減少於碳化步驟中產生於第1溫度區域之分解性脫附氣體量，亦可於第1溫度區域施加更快之升溫。就生產性之觀點而言，較佳為2～50℃/分鐘，更佳為5～20℃/分鐘。 關於本實施形態之碳泡沫，亦可另外施加氧化處理，例如可列舉於碳化步驟之中途進行氧化之方法、於結束碳化步驟後進行氧化之方法。氧化處理可列舉於氧存在下加熱之方法、或化學性地氧化之方法等。 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。 ＜藉由X射線CT進行之結構分析＞ 對於實施例1～6以及比較例1及2之碳泡沫，藉由X射線CT進行結構分析。具體而言，為了容易拍攝X射線圖像，於在實施例及比較例之各者中進行無電解鍍銅後，採取試驗片，並使用高分辨率3DX射線顯微鏡nano3DX(Rigaku股份有限公司製造)，對所採取之試驗片進行結構分析。於圖6、圖7中，表示根據實施例1之碳泡沫獲得之X射線CT分析圖像作為結果之一例，於圖8中，表示進行了圖6之圖像之線、節點檢測之圖像處理後的圖作為結果之一例。 具體之無電解鍍覆條件、X射線CT分析條件如下所述。 [無電解鍍覆條件] 於將樣品於70℃浸漬於OPC Condiclean MA(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為100 mL/L)5分鐘之後，藉由蒸餾水進行1分鐘洗淨。繼而，於在70℃浸漬於OPC Pre-dip 49L(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為10 mL/L，添加1.5 mL/L之98%硫酸)2分鐘之後，藉由蒸餾水進行1分鐘洗淨。繼而，於在45℃浸漬於將OPC Inducer 50AM(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為100 mL/L)及OPC Inducer 50CM(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為100 mL/L)以1：1混合而成之溶液中5分鐘之後，藉由蒸餾水進行1分鐘洗淨。繼而，於在室溫下浸漬於OPC-150 Cryster MU(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為150 mL/L)5分鐘之後，藉由蒸餾水進行1分鐘洗淨。繼而，在室溫下浸漬於OPC-BSM(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為125 mL/L)5分鐘。繼而，於在室溫下浸漬於將化學銅500A(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為250 mL/L)及化學銅500B(奧野製藥工業公司製造，藉由蒸餾水稀釋為250 mL/L)以1：1混合而成之溶液中10分鐘之後，藉由蒸餾水進行5分鐘洗淨。其後，於90℃進行12小時真空乾燥，而使水分乾燥。
[X射線條件] X射線靶：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片 旋轉角度：180° 曝光時間：20秒/片 空間解像度：0.54 μm/像素 [X射線CT分析條件] 將所獲得之三維圖像藉由中值濾波器於鄰接之1像素(pixel)進行處理並使用大津之演算法二值化。 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，其後，檢測測定視野300 μm×300 μm×300 μm內之結合部之數量Nn 、線狀部之數量Nl 。 藉由上述結構分析，求出試驗片中所包含之結合部之數量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、對垂直於壓縮負載之施加方向之方向設定y方向及z方向而求出之值。
＜纖維直徑之評價＞ 構成碳泡沫之線狀部(碳纖維)之直徑d係藉由掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope，SEM)圖像進行圖像分析而求出。具體而言，使用掃描型電子顯微鏡以10,000倍之倍率觀察碳泡沫，而後根據所獲得之觀察圖像，隨機地於20個部位測定碳纖維之粗度。假定剖面形狀為圓形，算出該平均粗度。
＜氧原子之比率(質量%)之測定＞ 碳泡沫之氧含有率係藉由螢光X射線測定而求出。螢光X射線測定使用Rigaku股份有限公司製造之螢光X射線分析裝置ZSX-100E(波長分散型，Rh球管)。樣品係使用20 mm以上之尺寸。 再者，使用實施例、比較例中所記載之碳化處理後之氧化處理的前後之試樣，測定氧化處理前之氧原子之比率、及氧化處理後之氧原子之比率。
＜碳含有率之評價＞ 碳泡沫之碳含有率係藉由螢光X射線測定而求出。螢光X射線測定使用Rigaku股份有限公司製造之螢光X射線分析裝置ZSX-100E(波長分散型，Rh球管)。樣品係使用20 mm以上之尺寸。 再者，使用實施例、比較例中所記載之碳化處理後之氧化處理的前後之試樣，測定氧化處理前之碳含有率、及氧化處理後之碳含有率。
＜大貫通孔之數量＞ 相對於碳泡沫之單位表面積而言之直徑1 mm以上之大貫通孔之數量係藉由利用目視檢查及使用針孔檢查機(歐姆龍公司製造之片材檢查裝置)之檢查檢測貫通孔而進行評價。
(實施例1) 將三聚氰胺樹脂泡沫(尺寸：270 mm×270 mm×1 mm，BASF公司製造，商品名「BASOTECT W」)作為碳泡沫之材料重疊2片，將厚度0.2 mm之SUS板作為間隔件配置於樣品之周圍，自上下由厚度10 mm之石墨板夾住並導入至北川精機公司製造之真空熱壓機(KVHC-II)。繼而，一面藉由真空泵進行減壓排氣，一面將壓製機內之溫度以5℃/分鐘之升溫速度升溫至360℃，並保持10分鐘。於升溫中及保持於360℃期間，以2.0 MPa之壓力進行壓製。其後，於將機內之溫度降溫至40℃之後，使真空泵停止，而解除壓製。 繼而，將270 mm×270 mm×4 mm之石墨板載置於經壓製之三聚氰胺樹脂泡沫上，施加70 Pa之壓縮負載，並於施加有該壓縮負載之狀態下將三聚氰胺樹脂泡沫導入至熱處理爐內。繼而，將氮氣以2.5 L/分鐘之流量供給至爐內，並將爐內之溫度以5℃/分鐘之升溫速度升溫至1100℃之熱處理溫度，其後，保持1小時而將經壓製之三聚氰胺樹脂泡沫碳化。其後，將爐內之溫度降溫至室溫，並將經碳化之三聚氰胺樹脂泡沫自爐中取出。其後，轉移至另一加熱爐，於乾燥空氣流速為1 L/分鐘之氣流下並於300℃進行1小時熱處理，藉此獲得使表面氧化所得之積層碳泡沫。以此方式製作實施例1之積層碳泡沫。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
(實施例2) 將尺寸為270 mm×270 mm×1 mm之與實施例1同樣之三聚氰胺樹脂泡沫重疊5片，並使用厚度0.5 mm之SUS板作為間隔件，除此以外，與實施例1同樣地進行壓製，而獲得經壓製之三聚氰胺樹脂泡沫。 繼而，將3片270 mm×270 mm×4 mm之石墨板載置於經壓製之三聚氰胺樹脂泡沫之上，施加210 Pa之壓縮負載，並於施加有該壓縮負載之狀態下將三聚氰胺樹脂泡沫導入至熱處理爐內。藉由真空泵將爐內減壓排氣而將爐內之真空度設為未達1 Pa。繼而，一面進行減壓排氣，一面將氮氣以2 L/分鐘之流量供給至爐內，並將爐內之溫度以5℃/分鐘之升溫速度升溫至800℃。爐內之溫度達到800℃之時間點之爐內之減壓度為約700 Pa。於爐內之溫度達到800℃之時間點，停止氮氣之供給，以5℃/分鐘之升溫速度升溫至1500℃之熱處理溫度，並保持1小時而將經壓製之三聚氰胺樹脂泡沫碳化。爐內之溫度達到1500℃之時間點之爐內之減壓度未達10 Pa。其後，於將爐內之溫度降溫至室溫之後，使真空泵停止，並將經碳化之三聚氰胺樹脂泡沫自爐中取出。其後，轉移至另一加熱爐，於乾燥空氣流速為1 L/分鐘之氣流下並於500℃進行1小時熱處理，藉此獲得使表面氧化所得之積層碳泡沫。以此方式製作實施例2之積層碳泡沫。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
(實施例3) 將尺寸為270 mm×270 mm×0.5 mm之與實施例1同樣之三聚氰胺樹脂泡沫重疊2片，並將間隔件設為0.1 mm，除此以外，與實施例2同樣地製作積層碳泡沫。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
(實施例4) 將尺寸為270 mm×270 mm×1 mm之與實施例2同樣之三聚氰胺樹脂泡沫重疊10片，並將間隔件設為0.3 mm，除此以外，與實施例2同樣地製作積層碳泡沫。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
(實施例5) 將尺寸為270 mm×270 mm×10 mm之三聚氰胺樹脂泡沫設為單層，並將間隔件設為0.5 mm而進行壓製，除此以外，與實施例2同樣地製作單層碳泡沫。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
(實施例6) 將尺寸為270 mm×270 mm×5 mm之三聚氰胺樹脂泡沫設為單層，並將間隔件設為0.5 mm而進行壓製，除此以外，與實施例2同樣地製作2片單層碳泡沫。其後，導入至真空熱壓機(KVHC-II)，將間隔件設為0.2 mm，一面藉由真空泵進行減壓排氣，一面將壓製機內之溫度以5℃/分鐘之升溫速度升溫至150℃，並保持10分鐘。於保持於150℃期間，以2.0 MPa之壓力進行壓製。其後，於將機內之溫度降溫至40℃之後，使真空泵停止，解除壓製而製作積層碳泡沫。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
(比較例1) 使用1片尺寸為120 mm×90 mm×2 mm之與實施例1同樣之三聚氰胺樹脂泡沫，不進行積層，除此以外，與實施例1同樣地製作單層碳泡沫。 於將經碳化之單層碳泡沫取出時，碳泡沫之一部分斷裂。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
(比較例2) 使用1片尺寸為120 mm×90 mm×1 mm之與實施例1同樣之三聚氰胺樹脂泡沫，不進行積層，除此以外，與實施例3同樣地進行壓製處理、碳化處理而製作單層碳泡沫。 於將經碳化之單層碳泡沫取出時，碳泡沫於整個面斷裂。 將所獲得之碳泡沫之詳細情況示於表1。
[表1]
1‧‧‧積層碳泡沫
2‧‧‧一碳泡沫
2a‧‧‧接觸面中之一碳泡沫之貫通孔之外端
2b‧‧‧接觸面中之一碳泡沫之孔之外端
3‧‧‧另一碳泡沫
3a‧‧‧接觸面中之另一碳泡沫之貫通孔之外端
3b‧‧‧接觸面中之另一碳泡沫之孔之外端
4‧‧‧接觸面
51‧‧‧錯開之貫通孔
52‧‧‧錯開之貫通孔
61‧‧‧中斷之孔
62‧‧‧中斷之孔
63‧‧‧中斷之孔
64‧‧‧中斷之孔
71‧‧‧貫通孔
圖1係表示本實施形態之積層碳泡沫之厚度方向之剖面之一例的概略圖。 圖2係表示本實施形態之積層碳泡沫之厚度方向之剖面之一例的概略圖。 圖3係本實施形態之積層碳泡沫之中斷之孔之SEM圖像。 圖4係本實施形態之積層碳泡沫之中斷之孔之厚度方向剖面的SEM圖像。 圖5係本實施形態之碳泡沫之貫通孔之SEM圖像。 圖6係根據實施例1之碳泡沫獲得之X射線CT分析圖像。 圖7係改變圖6之角度而成之圖像。 圖8係進行了圖6之圖像之線及節點檢測之圖像處理後的圖像。

Claims (20)

  1. 一種積層碳泡沫，其特徵在於：其係至少積層2層之具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之單層碳泡沫所得的積層體。
  2. 如請求項1之積層碳泡沫，其中於上述積層碳泡沫之厚度方向之剖面存在貫通孔，該貫通孔係貫通上述積層碳泡沫者，且於相鄰2層之單層碳泡沫之接觸面中，上述接觸面中之一單層碳泡沫之貫通孔之外端與上述接觸面中之另一單層碳泡沫之貫通孔之外端錯開。
  3. 如請求項1或2之積層碳泡沫，其中於上述積層碳泡沫之厚度方向之剖面存在孔，該孔係不貫通上述積層碳泡沫者，且於相鄰2層之單層碳泡沫中，自一單層碳泡沫表面連通至上述一單層碳泡沫與另一單層碳泡沫之接觸面，於上述接觸面中斷。
  4. 一種碳泡沫，其特徵在於：其係具有線狀部及將該線狀部結合之結合部者，且 直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率為0.0003個/mm2 以下。
  5. 如請求項4之碳泡沫，其中上述碳泡沫之厚度為0.01 mm以上且5.0 mm以下。
  6. 如請求項4之碳泡沫，其中上述碳泡沫之厚度為0.01 mm以上且0.5 mm以下。
  7. 如請求項4至6中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於上述碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之60 mm×60 mm以上之區域。
  8. 如請求項4至6中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於上述碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之100 mm×100 mm以上之區域。
  9. 如請求項4至6中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫具有直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於上述碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之200 mm×200 mm以上之區域。
  10. 如請求項4至6中任一項之碳泡沫，其中上述碳泡沫之厚度為0.01 mm以上且0.5 mm以下，且上述碳泡沫具有上述直徑1 mm以上之大貫通孔之數量相對於碳泡沫之表面積的比率成為0.0003個/mm2 以下之60 mm×60 mm以上之區域。
  11. 如請求項1至10中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，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1.2以上且1.7以下。
  12. 如請求項11之積層碳泡沫或碳泡沫，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1.4以上且1.6以下。
  13. 如請求項1至12中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其中於將碳泡沫之厚度方向設為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，且 將300 μm×300 μm×300 μm之區域內所包含之上述線狀部之 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θc 成為3°以上。
  14. 如請求項1至13中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其包含上述結合部之密度成為15,000個/mm3 以上之區域。
  15. 如請求項1至14中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其中藉由利用螢光X射線分析進行之表面分析而測定之氧原子之比率為0.03質量%～10質量%。
  16. 如請求項1至15中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其中碳含有率為51質量%以上。
  17. 如請求項1至16中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫，其係片狀。
  18. 一種氧化還原液流電池用電極，其包含如請求項1至17中任一項之積層碳泡沫或碳泡沫。
  19. 一種積層碳泡沫之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：將第1樹脂泡沫及第2樹脂泡沫積層並進行壓製而形成樹脂泡沫積層體；及 將上述樹脂泡沫積層體碳化而製造積層碳泡沫，該積層碳泡沫係具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1單層碳泡沫與具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2單層碳泡沫的積層體。
  20. 一種積層碳泡沫之製造方法，其特徵在於包括如下步驟：積層具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第1單層碳泡沫以及具有線狀部及將該線狀部結合之結合部之第2單層碳泡沫，而形成積層體；及 將上述積層體進行壓製而製造積層碳泡沫。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI705953B (zh) 2018-08-31 2020-10-01 日商旭化成股份有限公司 碳發泡材、複合體及製造方法
CN117616154A (zh) * 2021-07-13 2024-02-27 旭化成株式会社 有机氢化物制造用阴极扩散层

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61270268A (ja) 1985-05-22 1986-11-29 株式会社神戸製鋼所 複合炭素材及びその製造方法
JPS62132717A (ja) * 1985-12-05 1987-06-16 Mitsui Petrochem Ind Ltd 接合された炭素質製品の製造方法
JPH0321955Y2 (zh) * 1985-12-06 1991-05-14
JPS62162611A (ja) * 1986-01-14 1987-07-18 Mitsui Petrochem Ind Ltd 炭素多孔体の製造方法
JPH04349178A (ja) 1991-05-24 1992-12-03 Nisshinbo Ind Inc 低密度炭素多孔体及びその製造方法
AUPN505995A0 (en) * 1995-08-28 1995-09-21 Kashima-Kita Electric Power Corporation Carbon electrode
JP4805474B2 (ja) * 2001-04-27 2011-11-02 株式会社イノアックコーポレーション 炭素化フォームの製造方法
JP4677122B2 (ja) 2001-05-08 2011-04-27 株式会社イノアックコーポレーション 炭素化フォームおよびその製造方法
JP4448915B2 (ja) * 2002-09-13 2010-04-14 株式会社イノアックコーポレーション 積層多孔質体及びその製造方法並びにフィルタ
JP2004217446A (ja) 2003-01-10 2004-08-05 Mitsubishi Gas Chem Co Inc 低熱伝導性炭素フォーム
US7527855B2 (en) 2004-10-21 2009-05-05 Graftech International Holdings Inc. High strength monolithic carbon foam
JP4546910B2 (ja) * 2005-09-22 2010-09-22 三菱樹脂株式会社 多孔積層体の製造方法および多孔積層体
US20070281162A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Bonded carbon foam assemblies
US20070281163A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Touchstone Research Laboratory, Ltd. Carbonized bonded thermosetting plastic foam assemblies
JP5662077B2 (ja) * 2010-08-04 2015-01-28 イビデン株式会社 炭素繊維構造体の製造方法
JP5507766B2 (ja) * 2011-09-22 2014-05-28 三菱樹脂株式会社 積層多孔フィルムの製造方法
US9812883B2 (en) * 2014-02-18 2017-11-07 Massachusetts Institute Of Technology Materials for use with aqueous redox flow batteries and related methods and systems
GB2531808A (en) * 2014-11-03 2016-05-04 Short Brothers Plc Methods and precursors for manufacturing a perforated composite part
US20180104380A1 (en) * 2015-03-25 2018-04-19 Wichita State University Carbon particulates and composites thereof for musculoskeletal and soft tissue regeneration
US10170749B2 (en) * 2016-06-07 2019-01-01 Nanotek Instruments, Inc. Alkali metal battery having an integral 3D graphene-carbon-metal hybrid foam-based electrode

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