TW202124808A

TW202124808A - 複合材料及其製造方法

Info

Publication number: TW202124808A
Application number: TW109140794A
Authority: TW
Inventors: 小向拓治; 鬼塚麻季
Original assignee: 日商霓塔股份有限公司
Priority date: 2019-11-20
Filing date: 2020-11-20
Publication date: 2021-07-01
Also published as: WO2021100735A1

Abstract

提供一種能夠進一步提升源自附著於纖維上的奈米碳管的特性之複合材料及其製造方法。在複合材料10中，由複數的奈米碳管14所構成的結構體12形成於構成複合材料10的纖維11的表面上。奈米碳管14具有彎曲形狀。奈米碳管14以各種樣態附著於具有曲面的纖維11的表面，且其他的奈米碳管14進入奈米碳管14與纖維11的表面之間或附著的奈米碳管14彼此之間等所形成的空間（間隙），藉此以更多的奈米碳管14形成結構體12。

Description

複合材料及其製造方法

本發明係有關於複合材料及其製造方法。

已提出具有由纖維、和附著於此纖維的表面上的複數奈米碳管（carbon nanotube，以下稱為CNT）所構成的結構體之複合材料（例如，專利文獻1）。複合材料的結構體在形成複數的CNT互相連接之網格（network）結構的同時附著於纖維的表面。將這種複合材料作為強化纖維來強化樹脂之纖維強化成形體，藉由包含纖維而可得到比樹脂單體更高的強度和剛性，且同時可提升源自CNT之導電性、導熱性、機械性能。 [現有技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本專利特開第2013-76198號公報

[發明所欲解決的課題]

如以上所述的纖維強化成形體的用途擴展到各種領域，且對於纖維強化成形體的需求變得越來越高。另一方面，直徑小的纖維容易得到提升源自CNT的機械特性等的效果，但直徑大的纖維則不易得到提升源自CNT的機械特性等的效果，因此期望可進一步提升源自CNT的特性。

有鑑於上述情況，本發明的目的在於提供一種能夠進一步提升源自附著於纖維上的CNT的特性之複合材料及其製造方法。 [用於解決課題的手段]

本發明的複合材料包括：纖維；和結構體，其中由複數的奈米碳管所構成，且在形成前述奈米碳管彼此直接接觸的網格結構的同時，附著於前述纖維的表面的前述奈米碳管直接附著在前述纖維的表面，其中前述奈米碳管具有帶有彎曲部的彎曲形狀。

本發明的複合材料的製造方法包括：超音波步驟，其中對分散了具有帶有彎曲部的彎曲形狀的複數的奈米碳管之分散液施加超音波振動；以及附著步驟，其中將纖維浸漬於施加了前述超音波振動的前述分散液中，使得前述複數的奈米碳管附著於前述纖維上，以在前述纖維的表面上形成結構體。 [本發明的效果]

根據本發明，附著於纖維的奈米碳管具有帶有彎曲部的彎曲形狀，因此附著於纖維的奈米碳管的數量變得更多，能夠進一步提升源自奈米碳管的特性。

根據本發明，具有帶有彎曲部的彎曲形狀之奈米碳管以如同不織布的纖維般編織的結構附著於纖維的表面上以製造複合材料，因此能夠進一步增加附著到纖維上的奈米碳管的數量，進而能夠製造出進一步提升源自奈米碳管的特性之複合材料。

[第1實施形態] [複合材料] 在圖1中，複合材料10包括纖維11、和形成於纖維11的表面上的結構體12。結構體12係複數的奈米碳管（以下稱為CNT）14交纏而形成。此複合材料10可以作為例如在結構體12中浸滲了樹脂等的纖維（以下稱為樹脂浸滲纖維）、或者可用於構成複絲紗的單絲紗或纖維強化成形體之強化纖維。複合材料10、及使用這種複合材料10所製作出的樹脂浸滲纖維、複絲紗、纖維強化成形體等（以下稱為二次產品），由於在纖維11的表面上具有結構體12，因此可提升機械特性等。亦即，可提升源自附著於纖維11的表面之CNT 14的機械特性等。

如圖2所示，作為使用複合材料10的複絲紗15的一範例，複絲紗15具有複數條的複合材料10、和基材（matrix）樹脂16。在圖2中，繪示了由6條複合材料10所構成的複絲紗15，但複合材料10的數量並沒有特別限定，例如，複絲紗15也可以由數千條至數十萬條所構成。再者，可以將複數條複合材料10捻成1條複絲紗15。

作為基材樹脂16，例如，可以使用氨甲酸乙酯等的樹脂或合成橡膠等的彈性體（elastomer）。基材樹脂16介於複合材料10之間，使得複合材料10互相結合。將此基材樹脂浸滲到各個複合材料10的結構體12中並硬化。

纖維11並沒有特別限定，可列舉出尼龍、聚酯、維尼綸（vinylon）、丙烯酸等的樹脂纖維、玻璃纖維、和礦物纖維。再者，纖維11的直徑也沒有特別限定，以使用介於大約5μm以上100μm以下的範圍內的直徑為佳，且以使用介於5μm以上30μm以下的範圍內的直徑為較佳。纖維11係使用長條的纖維，其長度以50m以上為佳，以介於100m以上100000m以下的範圍內為更佳，且以介於100m以上10000m以下的範圍內為更佳。另外，例如，也可以在形成結構體12之後將纖維11切短。

構成結構體12的CNT 14在纖維11的幾乎整個表面上均勻地分散並交纏，形成複數的CNT 14以互相交纏的狀態連接之網格結構。此處所謂的連接包括物理性連接（單純接觸）和化學性連接。CNT 14彼此之間沒有存在界面活性劑等的分散劑或黏著劑等的介質物，CNT 14彼此為直接地接觸之直接接觸。

如圖3的示意圖所示，構成結構體12的一部分的CNT 14直接附著並固定在纖維11的表面上。如此一來，結構體12直接附著於纖維11的表面。所謂CNT 14直接附著於纖維11的表面係表示CNT 14直接附著在纖維11而沒有界面活性劑等的分散劑或黏著劑等介於CNT 14與纖維11的表面之間，上述附著（固定）係由於凡得瓦（Van der Waals）力所產生的結合。由於構成結構體12的CNT 14的一部分直接附著於纖維11的表面上，兩者之間不存在分散劑或黏著劑，因此結構體12呈現直接與纖維11的表面接觸之直接接觸的狀態。

可使用具有彎曲形狀的CNT作為CNT 14。再者，在構成結構體12的CNT 14中，也有一部分不直接接觸纖維11的表面，而是與其他的CNT 14纏繞進而固定在纖維11上。而且，也有一部分直接附著於纖維11的表面且同時與其他的CNT 14纏繞進而固定在纖維11上。以下，將上述CNT 14固定於纖維11統稱為附著於纖維11，以進行說明。另外，CNT 14纏繞或交纏的狀態包括一部分的CNT 14被其他的CNT 14壓住的狀態。

在構成結構體12的CNT 14中，除了如以上所述直接附著於纖維11的表面以外，還有一些不與纖維11的表面直接接觸但與其他的CNT 14纏繞進而固定在纖維11上。因此，相較於如以往的複合材料的結構體般僅由直接附著於纖維的表面的CNT所構成，此範例的結構體12係由更多的CNT 14所構成。亦即，附著於纖維11上的CNT 14的數量比以往的更多，結構體12的厚度也比以往的更大。

如以上所述，由於複數的CNT 14在彼此的表面上無介質地互相連接以形成結構體12，因此複合材料10可發揮出源自CNT的導電性、導熱性的性能。再者，由於CNT 14無介質地附著於纖維11的表面，因此構成結構體12的CNT 14難以從纖維11的表面剝離，可提升複合材料10及包含複合材料10之二次產品的機械強度。而且，由於結構體12的厚度大，因此可進一步提升上述的機械強度。因此，即使纖維11的直徑大，也能夠得到提升了機械強度的複合材料10及二次產品。另外，以下，對以纖維強化成形體作為二次產品的情況進行說明，但在樹脂浸滲纖維和複絲紗的情況也是相同的。

例如，在纖維強化成形體中，基材樹脂浸滲由形成有結構體12的複數的複合材料10所構成之纖維束並硬化。由於纖維強化成形體的基材樹脂浸漬結構體12並硬化，因此各個複合材料10的結構體12與纖維11的表面一起固定於基材樹脂。如此一來，各纖維11呈現穩固地黏著於基材樹脂的狀態，提升了複合材料10與基材樹脂之間的剝離強度。再者，由於上述與基材樹脂的黏著延伸到整個複合材料10上，因此在整個纖維強化成形體中都能夠得到纖維強化的效果。

如以上所述，在纖維強化成形體內的各纖維11的周圍，存在基材樹脂浸滲構成結構體12的CNT 14並硬化而形成的區域（以下稱為複合區域）。由於結構體12具有從其表面浮起的CNT 14，因此複合區域中的CNT 14的濃度（密度）會隨著與複合材料10的距離增加而降低。在這樣的複合區域中，由於CNT 14和基材樹脂複合，因此具有源自CNT 14的高強度和柔軟性。再者，藉由這樣的複合區域可以得到將應力集中緩和之效果、抑制複合材料10的位移之抑制效果、有效率地吸收來自外部的機械能之效果等。

例如，在振動等的能量在纖維11之間傳遞的情況下，所傳遞的振動能量由於各個纖維11的周圍的複合區域的摩擦而被吸收並衰減。結果，提升了纖維強化成形體的例如減振特性（制振性）。再者，當外力施加到纖維強化成形體上並在其內部發生位移時，纖維強化成形體內部的纖維11會發生位移。纖維11的位移會導致複合區域的結構體12拉伸，而由於CNT 14的網格結構，可得到抑制效果。如此一來，可發揮出CNT 14的特性，提高纖維強化成形體的彈性模數。

源自纖維強化成形體的CNT 14的特性會藉由如以上所述的複合區域的特性、或由於複合區域所產生的效果等表現出來。如以上所述，結構體12具有增加附著於纖維11上的CNT 14的數量使得CNT 14如同不織布的纖維般編織之結構，因此相較於未形成如結構體12般的結構體之複合材料，其源自纖維強化成形體的CNT的特性較高。

在複數的複合材料10上各自形成的結構體12係互相獨立的結構，其中一複合材料10的結構體12和另一複合材料10的結構體12不共有同一CNT 14。亦即，在一纖維11上所設置的結構體12中所包括的CNT 14並不包含於另一纖維11上所設置的結構體12內。

例如，上漿劑（圖中省略未繪示）固著於構成結構體12的CNT 14的表面上。上漿劑由反應硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂的硬化物、或未硬化物所構成。上漿劑藉由進行上漿處理而形成。

上漿劑覆蓋CNT 14的表面，且在CNT 14彼此接觸之接觸部形成有包覆此接觸部之包含部。此包含部使得CNT 14彼此接觸的狀態更穩固，且使得結構體12更不易塌陷。在包含部中，由於上漿劑在不填入彼此接觸的CNT 14之間的狀態下固著於各CNT 14，因此CNT 14的接觸部中的CNT 14彼此直接接觸。

再者，在結構體12中，由於複數條的CNT 14而形成了圍繞這些CNT 14的空隙部（網孔（mesh）），但為了不妨礙基材樹脂浸滲結構體12內，以使得上漿劑不阻塞上述空隙部為佳。為了不堵塞空隙部，上漿劑的體積相對於結構體12的CNT 14的體積以30％以下為佳。另外，上漿劑形成於CNT 14的表面上，且不同於後續描述的填入結構體12的內部並將CNT 14固定到纖維11上之固定樹脂部。再者，也可以不對結構體12施加上漿劑。

如以上所述，附著於纖維11的CNT 14具有彎曲形狀。此CNT 14的彎曲形狀係由於在CNT 14的石墨（graphite）結構中存在五元環和七元環等而具有彎曲的部分（彎曲部），且為能夠利用SEM觀察而評估CNT 14呈現彎曲或曲折等的形狀。例如，CNT 14的彎曲形狀意味著在後續所述之CNT 14的使用範圍的平均長度上具有至少一個彎曲部。這種彎曲的CNT 14，即使是在長度較長的情況下，也以各種樣態附著於具有曲面的纖維11的表面上。再者，具有彎曲形狀的CNT 14與附著有CNT 14的纖維11的表面之間、和所附著的CNT 14彼此之間容易形成空間（間隙），此空間可容納其他的CNT 14。因此，相較於使用具有直線性高的形狀的CNT的情況，藉由使用具有彎曲形狀的CNT 14，附著於纖維11上的CNT 14的數量（形成結構體12的CNT 14的數量）變多。

CNT 14的長度以介於0.1μm以上10μm以下的範圍內為佳。如果CNT 14的長度為0.1μm以上，則CNT 14能夠彼此交纏以更加確實地形成直接接觸或直接連接的結構體12，且同時如以上所述，能夠更加確實地形成可容納其他的CNT 14的空間。再者，如果CNT 14的長度為10μm以下，則不會出現CNT 14跨越纖維11之間並附著的這種情況。亦即，如以上所述，不會出現在一纖維11上所設置的結構體12中所包括的CNT 14包含於另一纖維11上所設置的結構體12內的這種情況。

CNT 14的長度以介於0.2μm以上5μm以下的範圍內為較佳。如果CNT 14的長度為0.2μm以上，則可增加附著的CNT 14的數量，能夠使得結構體12增厚，而如果為5μm以下，則在將CNT 14附著於纖維11時，CNT 14不易聚集，變得容易更均勻地分散。結果，CNT 14更均勻地附著於纖維11上。

另外，作為附著於纖維11上的CNT，並不排除混合直線性高的CNT、或混合如以上所述之長度範圍以外的CNT。即使存在混合物，例如，由於直線性高的CNT填入由CNT 14所形成的空間，也能夠增加附著於纖維11上的CNT的數量。

CNT 14的平均直徑以介於1nm以上15nm以下的範圍內為佳，且以介於3nm以上10nm以下的範圍內為較佳。如果CNT 14的直徑為15nm以下，則CNT 14具有高柔軟性，容易沿著纖維11的表面附著，而且容易與其他的CNT 14纏繞並固定於纖維11上，進而變得更確實地形成結構體12。再者，如果為10nm以下，則構成結構體12的CNT 14彼此之間的結合變穩固。另外，CNT 14的直徑係使用穿透式電子顯微鏡（TEM，Transmission Electron Microscope）照片所測量的值。CNT 14不論單層、多層皆可，而以多層為佳。

藉由如以上所述使得CNT 14具有彎曲形狀，相較於使用直線性高的CNT的情況，能夠增加附著於纖維11上的CNT 14的數量，且能夠在增加結構體12的厚度的同時，形成將CNT 14如同不織布的纖維般編織的結構體12。結果，不僅機械強度變得更高，而且由於對二次產品施加外力而纖維11移位的情況下之結構體12所產生的抑制效果大，且彈性模數進一步提高。再者，利用纖維11周圍的複合區域吸收機械能的效果也變大，且二次產品的減振特性進一步提高。

可列舉出反覆彎曲的耐久性的提升，作為二次產品所提升的機械強度之一。可認為如以上所述，在使用了CNT 14附著於纖維11的表面的複合材料10之纖維強化成形體中，由於存在結構體12而得到提升剝離強度的效果，且由於複合區域而得到吸收機械能的效果，藉此提高了反覆彎曲的耐久性。隨著附著於纖維11的表面上的CNT 14的數量的增加，上述剝離強度的提升及機械能的吸收效果進一步提高，因此反覆彎曲的耐久性變得更高。具有這種特性的複合材料10適合作為反覆施加負載的螺旋彈簧或板簧等的彈簧材料等，且包含複合材料10的二次產品能夠適用於螺旋彈簧或板簧等的各種彈簧。

再者，在使用複合材料10的二次產品例如纖維強化成形體中，藉由在結構體12中浸滲基材樹脂並硬化之複合區域彼此固著，進而形成纖維11彼此交聯之交聯結構。浸滲基材樹脂並硬化之複合區域具有比硬化的基材樹脂單體更高的硬度，且同時彈性極限大，亦即具有高彈性。再者，複合區域具有比基材樹脂更高的耐磨性。藉由這種複合區域彼此的結合，複合材料10彼此之間的結合變得穩固，且提高了使用複合材料10的纖維強化成形體對反覆彎曲的耐久性。由於在複合材料10彼此靠近至使得結構體12彼此接觸的情況下形成交聯結構，因此當結構體12的厚度越大，在增加交聯數量方面則越有利。再者，在將複合材料10製作成織物狀的情況下或如複絲紗般捆束的情況下，複合區域彼此互相固著的交聯部的數量增加，因交聯結構所產生的效果變大。

對於結構體12的各個部分的厚度（纖維11的徑向長度），例如，可以將纖維11的表面上的結構體12的一部分黏著於透明膠帶等並剝離，且將殘留在纖維11的表面上的結構體12的剖面以SEM等計算測量而獲得。以幾乎均勻地涵蓋沿著纖維11的纖維軸方向之預定長度的測量範圍，在測量範圍的10個位置分別測量出結構體12的厚度，並取得平均值作為結構體12的厚度。測量範圍的長度例如可設為上述CNT 14的長度範圍之上限的5倍的長度。附著於纖維11上的CNT 14的數量，能夠以結構體12的厚度來評估。

如以上所述得到的結構體12的厚度（平均）介於10nm以上300nm以下的範圍內，以介於15nm以上200nm以下的範圍內為佳，且以介於50nm以上200nm以下的範圍內為較佳。如果結構體12的厚度為200nm以下，則樹脂在纖維11之間的浸滲性更好。

[複合材料的製造方法] 接著，說明複合材料10的製造方法。在此範例中，針對使用由複數的纖維11所構成之纖維束20（請參照圖4）來製造複合材料10的情況進行說明，然而也可以單獨使用纖維11取代纖維束20並以同樣的方式製造複合材料10。

在構成纖維束20的纖維11中，各纖維11的纖維軸方向一致，而大致上沒有互相交纏。纖維軸方向係纖維11的軸的方向（延伸方向）。在此範例中，纖維束20由複數的纖維11所構成。構成纖維束20的纖維11的數量並沒有特別限定，例如可以設為介於100條以上1000萬條以下的範圍內。

可以藉由纖維11的混亂程度來評估纖維束20中的纖維11的交纏。例如，利用掃描式電子顯微鏡（SEM：Scanning Electron Microscope）以固定倍率觀察纖維束20，並測量出在觀察範圍（纖維束20的預定長度的範圍）內的預定數量（例如10條）的纖維11的長度。可以基於由此測量結果所得到的預定數量的纖維11的長度變化、最大值與最小值之間的差、標準偏差來評估纖維11的混亂程度。再者，也可以藉由根據例如JIS L1013：2010的「化學纖維長絲（filament）紗線試驗方法」的交纏度測量方法來測量交纏度，以判斷纖維11大致上沒有交纏。所測量到的交纏度越小，表示在纖維束20中的纖維11彼此之間的交纏越少。

纖維11彼此大致上沒有互相交纏或者較少交纏之纖維束20，容易將纖維11均勻地展開。藉此，可易於將CNT 14均勻地附著於各纖維11上，而且樹脂均勻地浸滲纖維束20，有助於提升複合材料10的每一者的強度。

在使得CNT 14附著於纖維束20的各纖維11的每一者上以形成結構體12時，將纖維束20浸滲於CNT 14單離分散的CNT單離分散液（以下，簡稱為分散液）中，對分散液賦予機械能。所謂單離分散係指CNT 14一一物理性地分離而未交纏地分散在分散介質中的狀態，意味著2個以上的CNT 14成束聚集的聚集體之比例為10％以下的狀態。此處，如果聚集體的比例為10％以上，則促進了分散介質中的CNT 14的聚集，會阻礙CNT 14對纖維11的附著。

如圖4所示之一範例，附著裝置21由CNT附著槽22、引導輥23～26、超音波發生器27、使得纖維束20以固定的速度行進之行進機構（圖中省略未繪示）等所構成。分散液28保存於CNT附著槽22內。超音波發生器27從CNT附著槽22的下側對CNT附著槽22內的分散液28照射超音波。

尚未形成構造體12的長條狀（例如大約100m）纖維束20被連續地供給至附著裝置21。所供給的纖維束20依照順序地捲繞在引導輥23〜26上，並藉由行進機構以固定的速度行進。在各纖維11上沒有附著上漿劑之纖維束20被供給至附著裝置21。另外，此處所指的上漿劑係為了防止纖維11的纏繞等而附著於纖維11的表面的材料，其與上述的上漿劑、固定樹脂部不同。

纖維束20在展開狀態下各自捲繞在引導輥23～26上。捲繞在引導輥23～26上的纖維束20由於適當的張力的作用而可減少與纖維11交纏的疑慮。纖維束20捲繞於引導輥24～26的捲繞角度以角度較小（90°以下）為佳。

引導輥23～26皆為平輥。如圖5所示，引導輥23的輥長度（軸向長度）L1充分大於展開的纖維束20的寬度WL。對於引導輥24～26，相同於引導輥23，其輥長度充分大於展開的纖維束20的寬度WL。例如，引導輥23～26均具有相同的尺寸。在展開的纖維束20中，複數條的纖維11在厚度方向（引導輥的直徑方向）上排列。

引導輥23～26之中的引導輥24、25配置於CNT附著槽22內。如此一來，在引導輥24、25之間，纖維束20以固定的深度在分散液28中線性地行進。

纖維束20的行進速度以介於0.5m/分以上10000m/分以下的範圍內為佳。纖維束20的行進速度越高，則生產率越高，而行進速度越低，則對於CNT 14均勻的附著越有效，且對於抑制纖維11彼此的交纏也越有效。再者，纖維11彼此的交纏越少，則CNT 14附著於纖維11的均勻性越高。如果纖維束20的行進速度為100m/分以下，則能夠更有效地抑制纖維11彼此的交纏，且同時能夠更加提高CNT 14附著的均勻性。再者，纖維束20的行進速度以介於5m/分以上50m/分以下的範圍內為較佳。

超音波發生器27對分散液28施加作為機械能的超音波振動。藉此，在分散液28中產生CNT 14分散之分散狀態與CNT 14聚集之聚集狀態交替變化的可逆反應狀態。使得纖維束20通過為上述可逆反應狀態的分散液28中，當從分散狀態轉變成聚集狀態時，CNT 14藉由凡得瓦力附著於各纖維11上。相對於CNT 14，纖維11的質量大到10萬倍以上，且用於將附著的CNT 14脫離的能量變得比因超音波振動所產生的能量大。因此，CNT 14一旦附著於纖維11上，即使藉由附著後的超音波振動也不會從纖維11上剝離。另外，由於CNT 14彼此的質量都非常小，因此會因超音波振動而在分散狀態與聚集狀態之間交替變化。

藉由重複進行從分散狀態到聚集狀態的轉變，大量的CNT 14各自附著於各纖維11上以形成結構體12。如以上所述，藉由使用具有彎曲形狀的CNT作為CNT 14，其他的CNT 14進入CNT 14與附著有CNT 14的纖維11的表面之間或所附著的CNT 14彼此之間等形成的空間中，因此更多的CNT 14附著於纖維11上，以形成結構體12。

施加在分散液28的超音波振動的頻率以40kHz以上950kHz以下為佳。如果頻率為40kHz以上，則可抑制纖維束20中的纖維11彼此交纏。再者，如果頻率為950kHz以下，則CNT 14良好地附著於纖維11。為了進一步減少纖維11的交纏，超音波振動的頻率以100kHz以上為佳，且以130kHz以上為較佳。再者，超音波振動的頻率以430kHz以下為較佳。

再者，發明人發現藉由使得CNT 14從分散狀態轉變為聚集狀態的次數為65000次，可在確保CNT 14附著於纖維11的均勻性的同時，將附著於纖維11的CNT 14的數量幾乎最大化。另外，附著數量的最大值根據分散液28的CNT濃度而變化，隨著分散液28的CNT濃度的增加而增加。然而，如果分散液28的CNT濃度變得太高以致於在施加超音波振動時CNT 17不能呈現分散狀態，則CNT 17會變得無法附著於纖維11上。

因此，決定纖維束20的行進速度、纖維束20在分散液28中行進的距離（引導輥24、25之間的間隔）、施加到分散液28的超音波振動的頻率，以使得纖維束20在分散液28中行進的期間的長度，亦即在引導輥24、25之間行進的時間（以下稱為浸漬時間）為施加到分散液28的超音波振動的週期的65000倍或65000倍以上為佳。亦即，在將超音波振動的頻率設為fs（Hz）、浸漬時間設為Ts（秒）時，以滿足「Ts≧65000/fs」為佳。例如，如果超音波振動的頻率為130kHz，且纖維束20在分散液28中行進的距離為0.1m，則纖維束20的行進速度可以為12m/分以下。再者，即使是在將纖維束20分成多次浸漬於分散液28中的情況下，如果總浸漬時間為超音波振動的周期的65000倍或65000倍以上，則能夠使得附著的CNT 14的數量幾乎最大化。

如圖6所示之示意圖，由於從超音波發生器27所施加的超音波振動，在CNT附著槽22內的分散液28中會產生音壓（振幅）的分佈固定的駐波。在此附著裝置21中，調整引導輥24、25在深度方向上的位置，以使得纖維束20在分散液28中行進在超音波振動的駐波的節點，亦即音壓變得非常小的深度。因此，在將纖維束20在分散液28中行進時距離分散液28的液面的深度設為D、在分散液28中產生的超音波振動的駐波的波長設為λ、n設為1以上的整數時，滿足「D＝n．（λ/2）」來決定上述深度。另外，可以基於分散液28中的音速、從超音波發生器27施加的超音波振動的頻率來求得駐波的波長λ。

如以上所述，藉由調整在分散液28中行進的纖維束20的深度，可抑制由於音壓所引起的纖維11的振動，且能夠防止由於線鬆弛所引起的線混亂，進而抑制纖維11彼此之間或附著於各纖維11的表面上的CNT 14彼此之間的摩擦，能夠形成厚度大的結構體12。纖維11的直徑越大，因駐波所產生的振動的影響越大，因此藉由滿足纖維束20在分散液28中行進的深度的條件，能夠顯著地得到抑制纖維11的振動的效果。再者，纖維11由於駐波的音壓而難以在纖維軸方向上拉伸，能夠防止纖維11在纖維軸方向上的塑性變形。另外，纖維束20在分散液28中行進的深度可以稍微偏離駐波的節點，在這種情況下，以介於n．λ/2-λ/8以上n．λ/2+λ/8以下的範圍內（n．λ/2-λ/8≦D≦n．λ/2+λ/8）為佳。如此一來，能夠將由於纖維11的線鬆弛所引起的線混亂設定在可容許的範圍內。

將纖維束20從分散液28中抽出，然後乾燥。藉由在乾燥的纖維束20上依序進行上漿處理及乾燥，以將上漿劑施加於結構體12。可以藉由一般的方法來進行上述的上漿處理。

上漿劑並沒有特別限定，如以上所述，可以使用各種的反應硬化性樹脂、熱硬化性樹脂、熱塑性樹脂等。例如，作為熱硬化性樹脂，可列舉出環氧樹脂、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂（脲樹脂）、不飽和聚酯、醇酸樹脂、熱固性聚醯亞胺、具有反應性基團的樹脂等。再者，作為熱塑性樹脂，可列舉出聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、丙烯腈/苯乙烯（AS）樹脂、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯（ABS）樹脂、甲基丙烯酸樹脂（PMMA等）、氯乙烯等的通用樹脂、聚醯胺、聚縮醛、聚對苯二甲酸乙二酯、超高分子量聚乙烯、聚碳酸酯等的工程塑膠（engineering plastic）、聚苯硫醚、聚醚醚酮、液晶聚合物、聚四氟乙烯、聚醚醯亞胺、聚芳酯、聚醯亞胺等的超級工程塑膠（super engineering plastic）。在上漿處理中，以使用溶解有作為上漿劑的樹脂的溶液為佳，且以將此溶液塗佈於纖維束20等而使得上漿劑附著於結構體12的CNT 14上為佳。

[分散液] 例如將長條的CNT（以下稱為材料CNT）加入分散介質中，並使用均化器（homogenizer）、剪切力、或超音波分散器等，將材料CNT切割成具有期望長度的CNT 14，且同時使CNT 14的分散均勻化，以製備使得CNT 14附著至複合材料10時所使用的分散液28。

作為分散介質，可使用水、乙醇、甲醇、異丙醇等的醇類、甲苯、丙酮、四氫呋喃（THF）、甲基乙基酮（MEK）、己烷、正己烷、乙醚、二甲苯、乙酸甲酯、乙酸乙酯等的有機溶劑及上述以任意比例混合的混合物。分散液28不包括分散劑、黏著劑。

如以上所述，作為具有彎曲形狀的CNT 14的基礎之材料CNT具有彎曲形狀。作為這種材料CNT，以各個材料CNT的直徑一致為佳。材料CNT的一範例如圖7的SEM照片所示。材料CNT以即使藉由切割而產生的各CNT的長度長也能夠將CNT單離分散之材料為佳。如此一來，可容易地得到將滿足上述長度條件的CNT 14單離分散之分散液28。

在此範例的複合材料10中，如以上所述，使得具有彎曲形狀的CNT作為CNT 14附著，因此在CNT 14與附著有CNT 14的纖維11的表面之間和所附著的CNT 14彼此之間等所形成的空間中可容納其他的CNT 14。如此一來，有更多的CNT 14附著於纖維11上。再者，由於CNT 14穩固地附著於纖維11上以形成結構體12，因此CNT 14更不易從纖維11上剝離。而且，使用這種複合材料10所製造的纖維強化成形體，源自CNT的特性變得更高。

相較於使用以往的複合材料之二次產品，如以上所述使用複合材料10所製作的二次產品，可提升減振特性（制振性）、彈性模數的變化等的機械特性。關於彈性模數的變化特性，相對於與纖維強化成形體的碰撞速度的增加，可抑制纖維強化成形體的彈性模數的增加。

分散液28中的CNT 14的濃度以介於0.003wt％以上3wt％以下的範圍內為佳。分散液28中的CNT 14的濃度以介於0.005wt％以上0.5wt％以下為較佳。

在上述實施形態中，CNT固定在纖維的表面係藉由凡得瓦力使得纖維與CNT結合，而除此之外，也可以設置將CNT加強固定在纖維的表面上之結合部。結合部係例如在進入纖維與直接附著（接觸）於纖維上的CNT的各個表面（外周表面）之間所形成的間隙中的狀態下硬化之環氧樹脂。將環氧樹脂溶解於例如甲苯、二甲苯、丙酮、甲基乙基酮、甲基異丁酮（MIBK）、丁醇、乙酸乙酯或乙酸丁酯等溶劑中以作為溶液，並將其浸滲包括形成有結構體的纖維之纖維束之後進行加熱。如此一來，使得未硬化的環氧樹脂進入纖維與CNT的各個表面之間所形成的間隙中並加以硬化。

另外，在形成結合部時，也可以將為結合部的材料之環氧樹脂的溶液乳化並使用。例如，可以藉由將非離子型乳化劑等的乳化劑加入在溶劑中溶解了環氧樹脂之溶液中來進行乳化。除了環氧樹脂以外，結合部也可以是例如酚醛樹脂、氨甲酸乙酯樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、聚醯亞胺樹脂等。再者，也可以使用矽烷偶合劑或無機類的黏著劑作為結合部。

[第2實施形態] 第2實施形態的複合材料具有複數的固定樹脂部，其將構成結構體的複數CNT的一部分局部地固定至纖維的表面。第2實施形態的複合材料除了設置固定樹脂部取代上漿劑以外，其餘與第1實施形態的複合材料相同，因此基本上相同的部件以相同的符號標示，並省略其詳細說明。

在圖8中，複合材料10A設置有複數的固定樹脂部38，其將構成結構體12的複數CNT 14的一部分局部地固定至纖維11的表面。複合材料10A可以作為浸漬樹脂的纖維、或者可用於構成複絲紗的單絲紗或纖維強化成形體之強化纖維。

固定樹脂部38係將樹脂硬化成從結構體12的表面到達纖維11的表面之顆粒。固定樹脂部38固著於其底部所附著的纖維11的表面，且同時還固著於從底部覆蓋上方的部分之結構體12的CNT 14。如以上所述，固定樹脂部38藉由將纖維11的表面與CNT 14的一部分兩者互相固著，進而將CNT 14固定至纖維11。

如以上所述，固定樹脂部38將構成結構體12的複數CNT 14的一部分局部地固定至纖維11的表面，且設置為散佈在纖維11的表面上，在每個位置將結構體12的CNT 14固定。這樣散佈的固定樹脂部38的上部在構造體12的表面露出，且也可觀察到散落在構造體12的表面。

如圖9的示意圖所示，固定樹脂部38形成於在纖維11的直徑方向（結構體12的厚度方向）上從結構體12的表面到達纖維11的表面的範圍內，且在固著於CNT 14的表面的同時還固著於包含在其內部的CNT 14的部分。

結構體12的CNT 14有些具有附著於纖維11的表面的部分、與另一CNT 14重疊的部分或被其他CNT 14夾住的部分固著於固定樹脂部38。再者，在一些CNT 14中，其端部和中央部分固著於固定樹脂部38。如以上所述，固著於固定樹脂部38上的CNT 14藉由固定樹脂部38穩固地固定在纖維11上。CNT 14未被固定樹脂部38覆蓋的部分如以上所述利用凡得瓦力而附著於纖維11的表面，因此其作用力比被固定樹脂部38固著的部分弱而能夠從纖維11的表面脫離浮起並在纖維11的表面上移動。再者，在結構體12的表面上，CNT 14未被固定樹脂部38覆蓋的部分處於能夠從結構體12的表面脫離浮起之自由狀態。

如以上所述，藉由以固定樹脂部38固定結構體12的CNT 14，相較於非以固定樹脂部38固定結構體12的CNT 14的情況，能夠抑制結構體12的局部脫落。如此一來，能夠進一步提升纖維強化成形體源自CNT的特性。由於固定樹脂部38將CNT 14固定在纖維11的表面，使得來自纖維11的電流變得容易通過，因此有助於提升纖維強化成形體的導電性。

另外，可以利用固定樹脂部38將構成結構體12的所有CNT 14固定在纖維11上，但若僅固定一部分的CNT 14也已足夠。亦即，構成結構體12的CNT 14的至少一部分被固定樹脂部38固定即可。由於CNT 14形成膜以作為具有不織布狀的結構之結構體12，因此將構成結構體12的CNT 14的至少一部分固定就能夠發揮性能。

從平面視角來看，在結構體12的表面（外周面）上的每個邊長為5μm的正方形中，固定樹脂部38的個數的數量比例N以介於27個以上130個以下的範圍內為佳。再者，從平面視角來看，在結構體12的表面上，固定樹脂部38的面積比例S以介於6％以上45％以下的範圍內為佳，且面積比例S以介於7％以上30％以下的範圍為較佳。面積比例S係在平面視角的結構體12的表面上，複數固定樹脂部38覆蓋結構體12的表面的面積相對於結構體12的表面積之比例，且將在預定範圍內的結構體12的表面積定義為S2，將在預定範圍內的每個固定樹脂部38覆蓋結構12的表面的面積定義為S1，利用「S＝S1/S2×100（％）」來求得。平面視角係從與纖維11的纖維軸方向正交的方向在平面上觀察結構體12的周面。

另外，由於結構體12的厚度充分小於纖維11的半徑，因此可將結構體12的表面視為纖維11的表面，而且對於各個固定樹脂部38，可將固定樹脂部38覆蓋結構體12的表面的面積和覆蓋纖維11的表面的面積視為幾乎相同的。因此，可將上述數量比例N及面積比例S視為在平面視角的纖維11的表面（外周面）上的每個邊長為5μm的正方形中的固定樹脂部38的數量之數量比例、在平面視角的纖維11的表面上固定樹脂部38覆蓋纖維11的表面的面積相對於纖維11的表面積之比例。

在實際計算數量比例N、且求得面積比例S時，例如，使用SEM照片在平面上觀察形成於纖維11的周面上的結構體12。然後，在SEM照片內的結構體12的平面觀察圖像上設置5μm正方形的觀察框，對觀察框內的固定樹脂部38的數量進行計數，將此數量作為數量比例N。同樣地，可以分別求得在觀察框內所觀察到的每個固定樹脂部38的面積，並將這些各個固定樹脂部38的面積總和定義為面積S1，且將觀察框的面積定義為表面積S2，以計算出面積比例S。另外，觀察框G以設置成使其重心與纖維11的直徑方向的中心一致為佳。

當數量比例N、面積比例S增加時，能夠將CNT 14確實地固定於纖維11的表面上，且能夠減少結構體12的局部性脫落。再者，當數量比例N、面積比例S減少時，未受到固定樹脂部38固定的CNT 14的部分增加，CNT 14的自由度和結構體12的自由度增加。

如果數量比例N為27個以上或面積比例S為6％以上，則能夠利用固定樹脂部38將CNT 14確實地固定於纖維11上，且可確實地得到減少結構體12的局部性脫落的效果，進一步提升纖維強化成形體的源自CNT的特性。再者，如果數量比例N為130個以下或面積比例S為45％以下，則能夠充分地減少被固定樹脂部38全面覆蓋的CNT 14。如此一來，能夠確實地得到基於纖維強化成形體的源自CNT的特性，特別是CNT 14的一部分從結構體12的表面浮起的效果。以數量比例N、面積比例S同時介於上述範圍內為佳。

如後續所述，在特定的條件下，面積比例S可以幾乎與數量比例N成比例地增減，且數量比例N及面積比例S能夠同時滿足上述條件。另外，在滿足上述面積比例S的情況下，在平面視角的結構體12的表面上，5μm正方形內的固定樹脂部38的總面積介於1.5μm² ～11.25μm² 的範圍內。

再者，在結構體12的表面上的每一個固定樹脂部38的實際面積以介於0.03μm² 以上1.12μm² 以下的範圍內為佳。如果每一個固定樹脂部38的面積為0.03μm² 以上，則能夠得到將CNT 14確實地固定於纖維11的表面的固著力。在這種情況下，也能夠確實地得到減少結構體12的局部性脫落的效果。如果每一個固定樹脂部38的面積為1.12μm² 以下，則CNT 14能夠得到充分的自由度。

可以使用圖像分析軟件（例如，Winroof2015（由三谷商事股份公司所製造））求出在平面視角中固定樹脂部38的面積比例S、數量比例N、和每一個固定樹脂部38的實際面積。

如以上所述，包括由具有彎曲形狀的CNT 14所構成的結構體12之複合材料10A所製作出的纖維強化成形體等，源自CNT 14的特性比以往更加提升。

藉由抑制由於複合區域所造成的纖維11的位移之抑制效果提升了使用複合材料10A的纖維強化成形體的彈性模數。再者，在纖維強化成形體中，由於纖維之間的複合區域的抑制效果，相對於與纖維強化成形體的碰撞速度的增加，可抑制纖維強化成形體的彈性模數的增加。結果，彈性模數的速度依賴性變小。此外，藉由固定樹脂部38，能夠進一步增加脫層裂紋生長的阻力。

在上述複合材料10A的製造過程中，除了以進行形成固定樹脂部38之固定樹脂施加處理來取代將上漿劑附著於結構體12的表面上之上漿處理以外，其餘與第1實施形態相同。亦即，藉由對從分散液28（請參照圖2）之中抽出後進行了乾燥的纖維束20進行固定樹脂施加處理，以形成固定樹脂部38。固定樹脂施加處理可以根據成為固定樹脂部38的材料及其形態進行處理。

作為固定樹脂施加處理的較佳方法，可列舉出使用乳液型（emulsion type）的處理液的方法，其將作為固定樹脂部38的未硬化的樹脂（聚合物）以液滴狀分散於分散介質中。在此方法中，依照順序進行將在各纖維11上形成有結構體12的纖維束20展開並使其與處理液接觸以將樹脂附著於纖維束20之附著處理、和在附著處理後使分散介質蒸發的同時使樹脂硬化以形成固定樹脂部38之硬化處理。

使用具有硬化性質的樹脂，亦即硬化性樹脂，作為處理液中的樹脂。硬化性樹脂可以是熱硬化性樹脂、反應硬化性樹脂等的任何一種。另外，藉由硬化性樹脂的硬化所得到的硬化樹脂也可以是熱塑性樹脂。具體而言，可列舉出環氧樹脂、氨甲酸乙酯樹脂、尿素樹脂、聚醯亞胺樹脂、乙酸乙烯酯、丙烯酸樹脂、烯烴樹脂、氯乙烯、酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、橡膠基類、矽氧類樹脂或無機類黏著劑等，但並不限定於此。

另外，固定樹脂部38以與基材樹脂的親和性高為佳。因此，固定樹脂部38和基材樹脂例如以彼此為極性樹脂的組合或彼此為非極性樹脂的組合為佳。

作為處理液的分散介質，例如可列舉出水、乙醇、丙酮、MEK、N，N-二甲基甲醯胺、N，N-二甲基乙醯胺、N-甲基吡咯烷酮、甲苯及二甲苯等。這些分散介質可以單獨使用，或者也可以組合2種以上使用。作為分散介質，從操作性及安全性的角度來看，以水較為適合。稀釋後的處理液中的樹脂濃度適當地調整成目標的固定樹脂部38的附著量（固定樹脂部38相對於複合材料10A的質量之比例（wt％））。固定樹脂部38在乾燥處理後的纖維11的表面上的附著量以介於0.1wt％以上5.0wt％以下的範圍內為佳，且以介於0.3wt％以上3.0wt％以下的範圍內為較佳。

處理液中的樹脂的粒徑以介於0.05μm以上1μm以下的範圍內為佳，且以介於0.1μm以上0.4μm以下的範圍內為較佳。可以利用雷射分析法求得處理液中的樹脂的粒徑。如果處理液中的樹脂的粒徑為0.05μm以上，則能夠將CNT 14確實地固定於纖維11的表面，如果為1μm以下，則樹脂能夠確實地進入構成結構體12的CNT 14彼此之間，能夠確實地防止CNT 14被樹脂覆蓋。再者，如果為0.1μm以上，則樹脂具有足夠的尺寸可將不織布狀的結構體12固定，而如果為0.4μm以下，則變得可以局部固定結構體12。

在使用含有粒徑介於0.1μm以上0.4μm以下的範圍內的樹脂之乳液型處理液的情況下，能夠形成各自的面積介於0.03μm² 以上1.12μm² 以下的範圍內的固定樹脂部38。在使用將硬化處理後的固定樹脂部38的附著量調整為大約0.1質量％～5.0質量％之處理液的情況下，能夠將數量比例N設為介於27個以上130個以下的範圍內。

使用處理液的附著處理的方法並沒有特別限定，例如可列舉出輥浸漬法、輥接觸法、噴霧法等。再者，硬化處理的方法並沒有特別限定，例如可以使用熱風、熱板、加熱輥、各種紅外線加熱器等。

圖10繪示出作為使用複合材料10的產品的範例之平皮帶40。此平皮帶40用來作為例如動力傳遞帶等。平皮帶40具有在內部橡膠層41的兩面分別積層了補強布42、表面橡膠層43且在內部橡膠層41中埋設有簾線（cord）芯線45之結構。

內部橡膠層41由例如腈橡膠、羧化腈橡膠、氫化腈橡膠、氯丁二烯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚丁二烯橡膠、天然橡膠、EPM、EPDM、氨甲酸乙酯橡膠、丙烯酸橡膠等所形成。補強布42係為了提升平皮帶40的耐久性所設置，且例如可使用聚酯纖維、尼龍纖維、芳香族聚醯胺纖維、玻璃纖維、碳纖維、棉等的織布或編布。表面橡膠層43係為了在平皮帶40與被輸送物或動力傳遞裝置之間得到預定的摩擦力所設置，例如可由腈橡膠、羧化腈橡膠、氫化腈橡膠、氯丁二烯橡膠、氯磺化聚乙烯、聚丁二烯橡膠、天然橡膠、EPM、EPDM、氨甲酸乙酯橡膠、丙烯酸橡膠、矽氧橡膠等所形成。

可使用上述的複絲紗15作為簾線芯線45，在複絲紗15中，複合材料10藉由浸滲結構體體12中並硬化的基材樹脂16而彼此結合。簾線芯線45與複絲紗15的纖維軸方向和平皮帶40的長度方向（平皮帶40的行進方向，箭頭X方向）一致。再者，簾線芯線45在與平皮帶40的長度方向正交的寬度方向上以預定的間距配置。在使用捻過的複絲紗作為簾線芯線45的情況下，為了抑制皮帶的歪斜，以交替地配置S捻和Z捻為佳。如此一來，由於將使用了複合材料10的複絲紗作為簾線芯線45，因此平皮帶40相對於拉伸和壓縮的伸長程度小，而且反覆彎曲的耐久性高。

雖然上述內容已經說明了平皮帶的範例，然而可以使用複合材料作為各種皮帶的簾線芯線，特別是複合材料適合用來作為以同步帶為代表之齒形帶、V形帶、V形羅紋帶等的傳輸帶之簾線芯線。如圖11所示之範例係使用複絲紗15作為V形帶50的簾線芯線45，且如圖12所示之範例係使用複絲紗15作為同步帶60的簾線芯線45。圖11的V形帶50具有積層下部布51、底部橡膠層52、黏著橡膠層53、背面橡膠層54、上部布層55並將簾線芯線45埋設於黏著橡膠層53中之結構。再者，圖12的同步帶60具有由皮帶本體部61a和複數的齒部61b所構成的橡膠層61、覆蓋橡膠層61的齒部61b之側的表面之齒布62且將簾線芯線45埋設於皮帶本體部61a中之結構。

圖13顯示出根據有無附著CNT的差異來評估玻璃纖維與基材樹脂之間的界面黏著強度的結果。在此評估中，分別製作出複數片將使用玻璃纖維作為纖維11的CNT複合纖維埋設於軟性環氧樹脂中之試驗片A、和將玻璃纖維（原絲）埋設於軟性環氧樹脂中之試驗片B，並利用碎片法進行評估。

對於試驗片A，利用與上述相同的步驟，將玻璃纖維（原絲）通過照射了超音波的分散液28中，使得CNT 14充分並均勻地附著於此玻璃纖維上，作為在其表面上形成了結構體12之纖維11。另外，並沒有施加上漿劑或設置結合部。取出表面上形成了結構體12的1條玻璃纖維，並將此玻璃纖維埋設於軟性環氧樹脂中，以製作出試驗片A。玻璃纖維（原絲）的直徑大約為16μm。觀察試驗片A中所使用的玻璃纖維的表面上所形成的結構體12之SEM照片如圖14所示。

將無附著CNT的1條玻璃纖維（原絲）埋設於軟性環氧樹脂中，以製作出試驗片B。另外，試驗片B的製作條件除了玻璃纖維上沒有附著CNT以外，其餘與試驗片A相同。

對各試驗片A及各試驗片B的每一者施加拉伸負載直到玻璃纖維不再被切斷為止，對各個試驗片測量出在試驗片中的固定長度中玻璃纖維的各切斷片的長度，並針對各試驗片求得切斷片的長度的平均（切斷纖維長度）。

如以上所述利用碎片法所測量出的試驗片A、B的切斷纖維長度如圖13所示。可得知試驗片A（亦即，使得CNT 14附著於玻璃纖維上的試驗片）相較於試驗片B（亦即，未將CNT附著於玻璃纖維上的試驗片），切斷纖維長度變短，且玻璃纖維與基材樹脂之間的界面黏著強度高。可認為在試驗片A、B中，由於玻璃纖維的直徑為10μm以上，因此在界面處的應力集中變得顯著，而在試驗片A中，由於CNT 14存在於玻璃纖維的表面上，因此可提升界面處的樹脂彈性模數，藉由緩和了應力集中進而提升界面黏著強度。

10,10A:複合材料 11:纖維 12:結構體 14:奈米碳管 20:纖維束 38:固定樹脂部

[圖1] 係繪示出根據第1實施形態之複合材料的構造的說明圖。 [圖2] 係繪示出將複合材料作為單絲紗之複絲紗（multifilament）的說明圖。 [圖3] 係繪示出CNT在纖維的表面上的附著狀態的說明示意圖。 [圖4] 係繪示出將CNT附著至纖維上的附著裝置的構造的說明圖。 [圖5] 係繪示出纖維束在引導輥（guide roller）上展開的狀態的說明圖。 [圖6] 係繪示出在分散液中纖維通過的位置的說明圖。 [圖7] 係顯示出材料CNT的彎曲狀態的一範例的SEM照片。 [圖8] 係繪示出根據第2實施形態之設置了固定樹脂部的複合材料的構造的說明圖。 [圖9] 係繪示出奈米碳管藉由固定樹脂部固定的狀態的說明圖。 [圖10] 係繪示出使用複合材料之平皮帶的範例的立體圖。 [圖11] 係繪示出使用複合材料之V型皮帶的範例的立體圖。 [圖12] 係繪示出使用複合材料之同步帶（timing belt）的範例的立體圖。 [圖13] 係顯示出在使用玻璃纖維的情況下利用碎片（fragmentation）法所測量出的切斷纖維長度的圖表。 [圖14] 係顯示出玻璃纖維上所形成的結構體的SEM照片。

10:複合材料

11:纖維

12:結構體

14:奈米碳管

Claims

一種複合材料，包括：纖維；以及結構體，其中由複數的奈米碳管所構成，且在形成前述奈米碳管彼此直接接觸的網格結構的同時，附著於前述纖維的表面的前述奈米碳管直接附著在前述纖維的表面，其中前述奈米碳管具有帶有彎曲部的彎曲形狀。
如請求項1所述之複合材料，其中前述結構體的厚度介於10nm以上300nm以下的範圍內。
如請求項1或2所述之複合材料，其中前述纖維的直徑介於5μm以上100μm以下的範圍內。
一種複合材料的製造方法，包括：超音波步驟，其中對分散了具有帶有彎曲部的彎曲形狀的複數的奈米碳管之分散液施加超音波振動；以及附著步驟，其中將纖維浸漬於施加了前述超音波振動的前述分散液中，使得前述複數的奈米碳管附著於前述纖維上，以在前述纖維的表面上形成結構體。
如請求項4所述之複合材料的製造方法，其中在前述附著步驟中，使得長條的前述纖維在前述分散液中行進，在將前述纖維行進時距離前述分散液之液面的深度設為D、將由於前述超音波步驟在前述分散液中所產生的前述超音波振動之駐波的波長設為λ、將n設為1以上的整數時，滿足n．λ/2-λ/8≦D≦n．λ/2+λ/8。
如請求項4或5所述之複合材料的製造方法，其中在前述超音波步驟中，前述超音波振動的頻率介於40kHz以上950kHz以下的範圍內。