WO2004069743A1 - ナノカーボンの製造装置およびナノカーボンの製造方法 - Google Patents

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WO2004069743A1
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graphite
irradiated
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Takeshi Azami
Takashi Manako
Tsutomu Yoshitake
Yoshimi Kubo
Sumio Iijima
Masako Yudasaka
Daisuke Kasuya
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NEC Corp
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    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J19/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J19/12—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor employing electromagnetic waves
    • B01J19/121—Coherent waves, e.g. laser beams
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
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    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
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    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/18—Nanoonions; Nanoscrolls; Nanohorns; Nanocones; Nanowalls
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01J2219/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/08—Processes employing the direct application of electric or wave energy, or particle radiation; Apparatus therefor
    • B01J2219/0873—Materials to be treated
    • B01J2219/0879—Solid

Definitions

  • the present invention relates to a nanocarbon production apparatus and a nanocarbon production method.
  • Nanocarbon refers to a carbon material having a nanoscale microstructure, such as carbon nanotubes and carbon nanohorns.
  • the carbon nano horn has a tubular structure in which one end of a carbon nanotube in which a graphite sheet is rolled into a cylindrical shape has a conical shape, and because of its unique properties, it has been applied to various technical fields. Applications are expected.
  • the carbon nanohorns are usually assembled in such a way that the cones protrude like horns around the tube by a van der Waals force acting between each cone.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-164004 Disclosure of the Invention
  • the present inventor has conducted intensive studies on a technique for stably mass-producing nanocarbons by a laser evaporation method. As a result, the following findings were found.
  • FIG. 3 shows a cylindrical graph eye It is a figure which illustrates this state about the case where a target is used.
  • Fig. 3 (c) is a cross-sectional view perpendicular to the length direction of the graphite rod 101 when the laser beam 103 is irradiated for the first time
  • Fig. 3 (a) is the laser beam 103 irradiated. It is an enlarged view of the section.
  • FIG. 3 (d) is a diagram showing a state where the laser beam 103 is irradiated again on the side surface after the laser beam 103 has been irradiated at least once in FIG. 3 (c).
  • FIG. 3 (b) is an enlarged view of a laser-one-beam irradiation unit 103.
  • the side surface of the graphite rod 101 becomes rough.
  • the power density at the irradiation position varies, and the direction in which the plume 109 is generated is disturbed.
  • the surface once irradiated with the laser beam 103 is roughened, so if the laser beam 103 is irradiated again, the irradiation angle of the laser beam 103 and the side surface of the graphite rod 101 will be reduced. It has been found that the light irradiation area of the laser beam changes and the power density of the laser beam 103 on the side surface of the graphite rod 101 changes. For this reason, it has been difficult to stably mass-produce carbon nanohorn aggregates.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for stably mass-producing a carbon nanohorn aggregate. Another object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus for stably mass-producing nanocarbon.
  • the surface of the graphite target is irradiated with light, and the carbon vapor evaporated from the graphite target is collected as nano-force.
  • a light source for irradiating the surface of the graphite target with light a surface treatment means for smoothing the surface of the graphite target irradiated with the light, and a graph by the light irradiation
  • a recovery unit for recovering carbon vapor evaporated from the ice target as nanocarbon a light source for irradiating the surface of the graphite target with light, a surface treatment means for smoothing the surface of the graphite target irradiated with the light, and a graph by the light irradiation
  • a recovery unit for recovering carbon vapor evaporated from the ice target as nanocarbon a recovery unit for recovering carbon vapor evaporated from the ice target as nanocarbon.
  • “smoothing” refers to a process for making the degree of irregularities on the surface of a graphite target relatively smaller than before the process.
  • the surface of the graphite target is roughened by light irradiation, but the surface is smoothed and light is irradiated again on the smoothed portion. Therefore, the surface of the graphite target irradiated with light is always kept smooth. Therefore, since the power density at the irradiation site on the graphite target surface is kept constant, it is possible to stably synthesize a large amount of nanocarbon.
  • the term “power density” refers to the power density of light that is actually applied to the target surface of the graphite target, that is, the power density at the light-irradiated part of the target surface of the graphite target.
  • the surface of the graphite target is irradiated with light while rotating the cylindrical graphite target around the central axis, and the carbon vapor evaporated from the graphite target is converted into nanocarbon.
  • an evening get holding means for holding a cylindrical graphite target and rotating the graphite target about a central axis, and a light source for irradiating light to the surface of the graphite target
  • Surface treatment means for smoothing the surface of the graphite target irradiated with light
  • recovery means for recovering carbon vapor evaporated from the graphite target by light irradiation as nanocarbon.
  • the cylindrical graphite object is rotated around the central axis, the side surface roughened by, for example, light irradiation is smoothed. Then, light is again irradiated on the smoothed side surface. In this way, by performing the light irradiation and smoothing processes while rotating the cylindrical graphite target, it becomes possible to continuously and efficiently mass-produce the nanocarbon.
  • the “center axis” refers to an axis that passes through the center of the cross section perpendicular to the length direction of the cylindrical graphite target and is horizontal in the length direction.
  • a cylindrical graphite target for example, a graphite rod can be used.
  • the “graphite small rod” refers to a graphite target formed in a rod shape. It does not matter whether the rod is hollow or solid.
  • the surface of the cylindrical graphite target to which the light is irradiated is preferably the side surface of the cylindrical graphite target as described above.
  • the “side surface of the cylindrical graphite target” refers to a curved surface (cylindrical surface) parallel to the length direction of the cylinder.
  • target holding means for holding a flat graphite object and rotating the graphite target by 180 degrees in a direction normal to the surface, and a surface of the graphite object
  • a light source for irradiating light surface treatment means for smoothing the surface of the graphite target irradiated with light, and recovering carbon vapor evaporated from the graphite target by light irradiation as nanocarbon
  • a recovery means for recovering the carbon for recovering the carbon.
  • a step of irradiating the surface of the flat graphite target with light, and recovering carbon vapor evaporated from the graphite target as nanocarbon comprising the steps of: Rotating the surface by 180 degrees in the normal direction of the surface, and then smoothing the surface of the graphite target to which the light has been irradiated; and irradiating the smoothed surface again with light. And recovering carbon vapor evaporated from the graphite target as nanocarbon.
  • the light is inverted and the other surface is irradiated with light. Then, one surface can be smoothed while irradiating the other surface with light. One surface after the smoothing is again subjected to light irradiation after the graphite target is again inverted. During another light exposure, the other surface is smoothed.
  • it is possible to perform light irradiation while inverting the light irradiation surface in the flat graphite target, and to smooth the other surface while irradiating light to one surface. It is configured to be able to do so.
  • the apparatus for producing nanocarbon of the present invention may further include a moving means for moving a relative position of the graphite target with respect to the light source.
  • a moving means for example, when irradiating light while rotating a cylindrical graphite target around a central axis, the position of the graphite target is moved so as to move the irradiation position in the longitudinal direction of the graphite target. Aspects can be employed.
  • a graphite target is installed in a chamber, and the surface of the graphite target is irradiated with light while moving an irradiation position, and carbon vapor evaporated from the graphite target is converted into a nanocarbon. Recovering and smoothing the surface of the graphite target irradiated with light; and irradiating a position on the smoothed surface of the graphite target without removing the graphite target from the chamber. Irradiating light again while moving, and recovering carbon vapor evaporated from the graphite powder as nanocarbon, thereby providing a method for producing nanocarbon.
  • the step of smoothing the surface irradiated with light may include a step of removing a part of the surface of the graphite target.
  • the surface treatment means can remove a part of the surface of the graphite target at a position different from the light irradiation position.
  • the graphite target surface roughened by light irradiation can be efficiently smoothed.
  • the surface of the graphite target there is no particular limitation on the method of removing a part thereof, and examples thereof include cutting, grinding, and polishing.
  • the nanocarbon manufacturing apparatus of the present invention may further include a waste collecting means for collecting the waste of the graphite target generated by the surface treatment means. By doing so, it becomes possible to efficiently separate and collect the cutting waste generated by cutting the surface of the graphite target from the generated nanocarbon.
  • the step of irradiating light may include a step of irradiating laser light.
  • the wavelength and direction of light can be kept constant, so that Light irradiation conditions can be controlled with high accuracy. Therefore, it is possible to selectively produce desired nanocarbon.
  • the step of recovering nanocarbon may include a step of recovering a carbon nanohorn aggregate.
  • the nano-force can be a force-bon nanohorn aggregate.
  • the carbon nanohorn constituting the carbon nanohorn aggregate may be a single-layer carbon nanohorn or a multilayer carbon nanohorn.
  • carbon nanotubes can be recovered as nanocarbon.
  • the surface of a graphite target that has been irradiated with light is smoothed, and the surface of the smoothed graphite target is again irradiated with light.
  • carbon vapor evaporated from methane as nanocarbon nanocarbon can be stably mass-produced.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a nanocarbon production apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram for explaining the configuration of the nanocarbon production apparatus of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a laser beam irradiation site of the solid carbon simple substance.
  • Figure 4 shows the relationship between the number of laser beam irradiations and the yield of carbon nanohorn aggregates.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a configuration of a nano-force production apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a configuration of a nanocarbon production apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating an example of the method for producing a nano-strength ribbon according to the present invention.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a nano-force manufacturing apparatus.
  • the manufacturing apparatus shown in FIG. 1 has three chambers, namely, a production chamber 107, a nano-force recovery chamber 119, and a cutting graphite collection chamber 121, and a production chamber 110. 7 is provided with a laser light source 111 for irradiating laser light 103 through a laser light window 113, and a lens 123 for condensing the laser light 103.
  • Dallaphyte rod 101 is used as a solid carbon simple substance that can be used to obtain laser light 103 in the evening.
  • the graphite rod 101 is fixed to a rotating device 115, and is rotatable about a central axis as an axis.
  • the graphite rod 101 can also be moved.
  • the side of the graphite rod 101 is irradiated with a laser beam 103 from a laser light source 111.
  • the laser beam 103 is applied to a position slightly lower than the top of the side surface of the graphite rod 101, and the plume 109 is generated in the normal direction of the irradiated surface.
  • the nanocarbon recovery chamber 119 is provided in a direction close to the direction in which the plume 109 is generated. Collected on 19th. Since the graphite rod 101 is rotated by the rotating device 115, the cutting tool 105 comes into contact with the graphite rod 101 in the area irradiated with the laser beam 103. It is guided to a location, where it is cut and the sides are smoothed. The cutting waste of the graphite rod 101 by the cutting tool 105 is collected in the cutting graphite collection chamber 112, and separated from the generated carbon nanohorn aggregate 117.
  • the positions of the laser light source 111 and the cutting tool 105 are fixed. Since the graphite rod 101 rotates around its central axis, the irradiation position of the laser beam 103 quickly moves to the position where it comes into contact with the cutting tool 105, and is smoothed by the cutting tool 105. Is done. At this time, the irradiation position of the laser beam 103 changes as the graphite rod 101 moves in the long axis direction. The part to be cut by the cutting tool 105 also changes according to the change of the irradiation position.
  • FIG. 2 is a diagram showing the positional relationship between the graphite rod 101, the laser beam 103, and the cutting tool 105 in the nanoribbon manufacturing apparatus shown in FIG.
  • the laser beam 103 is irradiated at an angle between a line segment connecting the irradiation position and the center of the cross section perpendicular to the longitudinal direction of the graphite rod 101 and the horizontal plane, that is, in the present embodiment. Irradiation is performed so that the irradiation angle in the form is constant.
  • the irradiation angle of the laser beam 103 By keeping the irradiation angle of the laser beam 103 constant, slide the graph rod 101 along its length to keep the laser beam 103 constant in the length direction of the graph rod 101. Irradiation can be performed continuously at a power density of.
  • the irradiation angle at this time is preferably 30 ° or more and 60 ° or less.
  • the irradiation angle is an angle between a perpendicular to the surface of the graphite target at the irradiation position of the laser beam 103 and the laser beam 103.
  • the illuminating angle should be a cross-section perpendicular to the longitudinal direction of the graphite rod 101 as shown in Fig. 2, Fig. 3 (c) and Fig. 3 (d). In, connect the irradiation position to the center of the circle It is the angle between the line segment and the horizontal plane.
  • the irradiation angle By setting the irradiation angle to 30 ° or more, it is possible to suppress the generation of return light due to the reflection of the irradiated laser light 103. Further, the generated plume 109 is prevented from directly hitting the lens 123 through the laser light window 113. This is effective for protecting the lens 123 and preventing the carbon nanohorn assembly 117 from adhering to the laser light window 113. Therefore, the power density of the light irradiated on the graphite rod 101 can be stabilized, and the carbon nanohorn aggregate 117 can be stably produced at a high yield.
  • the ratio of the carbon nanohorn aggregates 117 in the product that is, the carbon nanohorn aggregates 117
  • the yield can be improved.
  • the irradiation angle is particularly preferably 45 °. By irradiating at 45 °, the ratio of the carbon nanohorn aggregate 117 in the product can be further improved.
  • the side of the graphite rod 101 is irradiated with the laser beam 103, so that the position of the lens 123 is fixed and the side of the side is fixed. It can be easily changed by changing the irradiation angle. For this reason, the power density can be made variable and can be reliably adjusted. For example, when the position of the lens 123 is fixed, for example, if the irradiation angle is set to 30 °, the power density can be increased. Also, for example, by setting the irradiation angle to 60 °, the power density can be controlled to be low.
  • the side of the graphite rod 101 irradiated with the laser beam 103 is rotated sequentially, so that the cutting tool 105
  • the irradiation position can be continuously smoothed because it moves to the position and is cut.
  • the irradiation surface of the laser beam 103 is always a smooth surface. Therefore, the power density of the laser beam 103 irradiated portion can be made constant without removing the graphit rod 101 from the manufacturing chamber 107 and performing the smoothing process. Therefore, it is possible to continuously irradiate the laser beam 103 with the graphite rod 101 installed in the manufacturing chamber 107, and to efficiently mass-produce the carbon nanohorn aggregate 117.
  • the laser beam 103 is irradiated as shown in FIG. 2, the plume 109 is generated upward, and the carbon nanohorn aggregate 117 is generated upward. Therefore, if the cutting tool 105 is set at the lower part of the graphite rod 101, then the carbon nanohorn aggregates 117 generated and the graphite rod 101, which is the raw material cut by the cutting tool 105, are used. It is possible to efficiently separate the cutting waste from the first.
  • the installation site of the cutting tool 105 is equal to or away from the irradiation site of the laser beam 103 in the direction in which the graphite rod 101 moves parallel to the long axis. It is preferable to provide at a position slightly behind. By doing so, it is possible to reliably prevent a problem that the side surface of the graphite rod 101 is cut before the irradiation of the laser beam 103.
  • the portion of the laser beam 103 applied to the side surface of the cylindrical Daraphyte rod 101 changes continuously, and Since the carbon nanohorn aggregate 117 is smoothed by the cutting pite 105 as it rotates, it is possible to continuously manufacture the carbon nanohorn aggregate 117.
  • the graphite rod 101 which is a graphite target, can be repeatedly exposed to a single laser beam 103 irradiation, It is possible to effectively use the eye rod 101.
  • the graphite rod 101 high-purity dalaphite, for example, round rod-shaped sintered carbon, compression molded carbon, or the like can be used.
  • the laser first light 103 for example, using a high output C0 2 gas laser Ikko of any laser beam.
  • the materials of the laser light window 113 and the lens 123 are appropriately selected according to the type of the laser beam 103 to be used.
  • the material of the laser beam window 1 13 and the lens 1 23 may be a Z n S e.
  • the inside of the production chamber 107 be evacuated and evacuated to, for example, 10 to 2 Pa or less in advance and then set to an inert gas atmosphere.
  • the output of the laser beam 103 is set so that the laser beam 103 has a substantially constant power density on the side of the graph rod 101, for example, 5 kW / cm 2 or more and 30 kWZcm 2 or less, for example, 20 ⁇ 10 kWZcm 2.
  • the spot diameter, and the irradiation angle are adjusted.
  • the output of the laser beam 103 is, for example, 1 kW or more and 50 kW or less.
  • the pulse width of the laser beam 103 is, for example, 0.02 seconds or more, preferably 0.5 seconds or more, and more preferably 0.75 seconds or more. By doing so, the accumulated energy of the laser beam 103 applied to the surface of the graphite rod 101 can be sufficiently ensured. For this reason, the carbon nanohorn aggregate 117 can be manufactured efficiently.
  • the pulse width of the laser beam 103 is, for example, 1.5 seconds or less, and preferably 1.25 seconds or less. Like this By doing so, it is possible to prevent the surface of the graphite rod 101 from being excessively heated, thereby fluctuating the energy density of the surface and reducing the yield of carbon nanohorn aggregates.
  • the pulse width of the laser beam 103 is more preferably 0.75 seconds or more and 1 second or less. By doing so, both the production rate and the yield of the carbon nanohorn aggregate 117 can be improved. Further, the pause width in the irradiation of one laser beam of 103 can be, for example, 0.1 seconds or more, and preferably 0.25 seconds or more. This makes it possible to more reliably suppress overheating of the graphite rod 101 surface.
  • the spot diameter of the laser beam 103 at the time of irradiation on the side of the graphite rod 101 can be, for example, 0.5 mm or more and 5 mm or less. Further, preferable irradiation angles are as described above with reference to FIG.
  • the graphite rod 101 When irradiating the laser beam 103, the graphite rod 101 is rotated at a constant speed in the circumferential direction by the rotating device 115.
  • the rotation speed is, for example, not less than 1 rpm and not more than 20 rpm.
  • the spot of the laser beam 103 is moved at a speed (peripheral speed) of, for example, not less than 0.1 mmZ sec and not more than 55 mm / sec.
  • a rotating rod 115 can move a graphite rod 101 with a diameter of 100 mm in the circumferential direction.
  • the motor is rotated at a constant speed, and the number of rotations is, for example, 0.01 rpm or more and 10 rpm or less, the above peripheral speed can be realized.
  • the rotation direction of the graphite rod 101 is not particularly limited, but it is preferable to rotate the graphite rod 101 in a direction away from the laser beam 103. By doing so, the carbon nanohorn aggregates 117 can be more reliably recovered.
  • the cutting tool 105 provided at the lower part of the graphite rod 101 is not particularly limited as long as it can smooth the side surface of the graphite rod 101, and may be of various shapes and materials. Can be.
  • the cutting tool 105 is used in the manufacturing apparatus of FIG. 1, various cutting members and For example, a polishing member such as a file or a roller provided with an abrasive paper (sandpaper) on the upper surface can be used.
  • the upper surface of the mouthpiece provided with the abrasive paper rotates around a central axis orthogonal to the surface, and the cylindrical surface of the graphit rod 101 is smoothed.
  • a member or the like may be used.
  • the position where the cutting graphite collection chamber 1-121 is provided is not particularly limited as long as the cutting waste generated by the cutting tool 105 can be separated and collected from the power nanohorn assembly 117. There is no.
  • the apparatus shown in Fig. 1 has a configuration in which soot-like substances obtained by irradiation with laser light 103 are collected in the nanocarbon recovery chamber 119, but they are deposited and collected on an appropriate substrate. It can also be collected by the method of collecting fine particles using a dust bag.
  • an inert gas can be circulated in the reaction vessel to recover soot-like substances by the flow of the inert gas.
  • the soot-like substance obtained by using the apparatus shown in FIG. 1 mainly contains the carbon nanohorn aggregate 117, and is recovered as, for example, a substance containing the carbon nanohorn aggregate 117 in an amount of 9 wt% or more.
  • FIG. 5 is a diagram showing another configuration of the nanocarbon producing apparatus according to the present embodiment.
  • the basic configuration of the nano-force production apparatus 333 shown in FIG. 5 is the same as that shown in FIG. 1, but the irradiation position of the laser beam 103 on the side surface of the graphite rod 101 is different. As a result, the direction in which the plume 109 is generated is different, so that the extending direction of the transfer pipe 141 is different.
  • the nanocarbon production apparatus 333 includes an inert gas supply section 127, a flow meter 129, a vacuum pump 144, and a pressure gauge 145.
  • the plume 109 is generated in the direction perpendicular to the tangent to the graphite rod 101 at the irradiation position of the laser beam 103.
  • the side of the graphite rod 101 is irradiated with the laser beam 103, and the irradiation angle is 45 °.
  • a transfer pipe 141 is provided in a direction at an angle of 45 ° to the vertical. For this reason, the configuration is such that the conveying pipe 141 is provided in the direction perpendicular to the tangent line of the graph rod 101. I'm wearing Therefore, the carbon vapor can be efficiently guided to the nanocarbon recovery chamber 111, and the carbon nanohorn aggregate 117 can be recovered.
  • the irradiation angle is 45 °, as described above, the generation of return light is suppressed, and the carbon nanohorn aggregate 117 can be stably produced at a high yield.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of the nanocarbon producing apparatus 341 according to the present embodiment.
  • the basic configuration of the nanocarbon production device 31 is the same as that of the device shown in FIGS. 1 and 5, except that a rotating device 337 and a milling device 339 are provided.
  • the rotating device 337 holds the graphite plate 335.
  • a rotating mechanism is provided for moving the graphite plate 335 in the plane direction and for reversing the irradiation surface.
  • the milling machine 339 rotates around the long axis at a predetermined position, and cuts the surface of the graphite plate 335. By setting the milling cutter 339 below the graphite plate 335, it is possible to efficiently separate the generated carbon nanohorn aggregates 117 from the cuttings cut by the milling cutter 339. .
  • the installation site of the milling machine 339 is provided, for example, at a position that is equal to or slightly behind the direction in which the graphite plate 335 moves in the surface direction from the irradiation site of the laser beam 103. be able to. By doing so, the back surface of the graphite plate 335 can be surely smoothed when the laser beam 103 is irradiated.
  • the graphite plate 335 may be provided as long as both surfaces can be provided as irradiation surfaces of the laser beam 103, and for example, a flat or sheet-like graphite may be used.
  • the graphite plate 335 can have a shape in which the width of the surface is larger than the thickness. In this case, the surface can be efficiently irradiated with the laser beam 103, so that the carbon nanohorn aggregate 117 can be efficiently produced. Further, the graphite plate 335 can be rectangular. In this way, the movement direction of the graphite plate 335 can be easily adjusted. For example, the carbon nanohorn aggregate 117 can be efficiently produced by irradiating the laser beam 103 while linearly moving the graphite plate 335 in a direction parallel to the long side of the rectangle.
  • FIGS. 7 (a) to 7 (c) are diagrams illustrating the procedure of manufacturing a carbon nanohorn aggregate 117 using the nanocarbon manufacturing apparatus 341.
  • the laser beam 103 is irradiated while moving the graph plate 335 horizontally on the surface (Fig. 7 (a)).
  • the first surface 343 is irradiated while moving the graphite plate 335 in the longitudinal direction.
  • the irradiation position of the laser beam 103 is moved by horizontally moving the graphite plate 335.
  • the first surface 343 can be irradiated with the laser beam 103.
  • the first surface 3443 is roughened by the irradiation of the laser beam 103.
  • the graphite plate 3335 is rotated by 180 ° by the rotating device 337 (FIG. 7 (b)).
  • the irradiation surface of the laser beam 103 is reversed, and a smooth second surface 345 is provided as the irradiation surface of the laser beam 103.
  • irradiation of the laser beam 103 is stopped.
  • the second surface 3445 is irradiated with one laser beam 103.
  • the first surface 3443 is smoothed by rotating the milling device 339. Since the milling machine 339 rotates at a predetermined position in the manufacturing champ 107, the laser beam 103 is irradiated while moving the graphite plate 335 in the direction of the second surface 345. By doing so, the first surface • 343 can be cut while moving the cutting position by the milling machine 339.
  • the cutting waste of the graphite plate 3 3 5 by the milling machine 3 3 9 is collected in the cutting graphite collection chamber 1 2 1, and the carbon nanohorn aggregate 1 1 collected in the generated nano carbon collection champ 1 1 9 Separated from 7.
  • the irradiation conditions of the laser beam 103 are the same as those in the first embodiment. It can be like.
  • the translation speed when the graphite plate 335 is translated is, for example, 0.4 mmZin or more and 4.8 mm / min or less.
  • the thickness to 4.8 mm / min or less the surface of the graphite plate 335 can be reliably irradiated with the laser beam 103.
  • the carbon nanohorn aggregate 117 can be efficiently manufactured.
  • the irradiation surface of the laser beam 103 can be reversed, and the two surfaces of the graphite plate 335 are irradiated with the laser beam 103 alternately.
  • the surface is smoothed with a milling machine 339, and the surface is subjected to the irradiation again. For this reason, it is possible to suppress the fluctuation of the power density of the laser beam 103 on the irradiation surface. Therefore, it is possible to stably produce the carbon nanohorn aggregate 117 having a predetermined property at a high yield.
  • the side surface of the graphite rod 101 irradiated with the laser beam 103 can be smoothed and used again for the laser beam 103 irradiation. Therefore, it is possible to stably mass-produce carbon nanotubes even in the production thereof.
  • the shape, diameter, length, shape of the tip, and the distance between the carbon molecules and the carbon nanohorns of the carbon nanohorns constituting the carbon nanohorn assembly 117 are determined by the irradiation conditions of the laser beam 103, etc. Can be controlled in various ways.
  • the nanocarbon manufacturing apparatus described in the above-described embodiment uses laser light
  • a control unit for controlling the irradiation of 103, the movement or rotation of the graphite target, or the driving of the cutting part milling machine may be provided.
  • a carbon nanohorn aggregate is manufactured as nanocarbon
  • the nanocarbon manufactured using the manufacturing apparatus according to the above embodiment is not limited to the carbon nanohorn aggregate.
  • carbon nanotubes can be produced using the production apparatus shown in FIG.
  • the power density of the laser beam 103 in the graphite rod 10 first side substantially constant, for example 50 ⁇ 10 kW / cm 2 and so as to output a laser beam 103, the spot diameter, and irradiation
  • the angle is adjusted.
  • a catalyst metal is added to the graphite rod 101, for example, at least 0.0001 wt% and not more than 5%.
  • a metal catalyst for example, a metal such as Ni or Co can be used.
  • a carbon nanohorn assembly 117 was produced using the nanoribbon manufacturing apparatus having the configuration shown in FIG.
  • a sintered round bar carbon having a diameter of 100 mm and a length of 250 mm was used as the graphite rod 101, and was fixed to a rotating device 115 in a production chamber 107. After evacuating the inside of the manufacturing Cham one 107 up to 10- 3 P a, was introduced A r gas so that the atmosphere pressure of 10 5 P a. Next, while the graphite rod 101 was rotated at a rotation speed of 6 rpm at room temperature and horizontally moved at 0.3 mmZsec, its side was irradiated with a laser beam 103.
  • C_ ⁇ 2 laser light having a high output to the laser first light 103, and its output. 3 to 5 kW, a wavelength 10. 6 ⁇ , a continuous oscillation of the pulse width 5 sec.
  • the angle between the line segment connecting the irradiation position and the center of the circle and the horizontal plane, that is, the irradiation angle, that is, 45 ° is set at the side of the Dara fight rod 101.
  • the power density was set to 20 kWZcm 2 soil 10 kWZcm 2 .
  • the side of the graphite rod 101 smoothed by the cutting tool 105 was irradiated with a second laser beam 103, and the yield of the carbon nanohorn aggregate 117 was determined by the method described above. . Further, a third irradiation was performed on the site where the second irradiation was performed, and the product was similarly evaluated.
  • a high yield is obtained by cutting the side of the graphite rod 101 irradiated with the laser beam 103 with the cutting tool 105 and irradiating the laser beam 103 again.
  • a carbon nanohorn aggregate 117 was obtained.
  • this process was found to be a continuous process suitable for mass production of carbon nanohorn aggregates.
  • a carbon nanohorn assembly 117 was manufactured without using the cutting tool 105.
  • the procedure was performed in the same manner as in the example, except that the side surface of the graphite rod 101 was not cut with the cutting tool 105.

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Abstract

ナノカーボンを安定的に大量生産するための製造方法および製造装置を提供する。製造チャンバー（１０７）において、円筒形のグラファイトロッド（１０１）を回転装置（１１５）に固定し、グラファイトロッド（１０１）の長さ方向を軸として回転し、また長さ方向に左右に移動させることを可能とする。グラファイトロッド（１０１）の側面にレーザー光源（１１１）からレーザー光（１０３）を照射し、プルーム（１０９）の発生方向にナノカーボン回収チャンバー（１１９）を設ける。一方、グラファイトロッド（１０１）の側面のうち、レーザー光（１０３）の照射された面を、回転装置（１１５）により速やかに回転し、切削バイト（１０５）によって平滑化する。切削バイト（１０５）によるグラファイトロッド（１０１）の切削屑は、切削グラファイト回収チャンバー（１２１）に回収し、生成したカーボンナノホーン集合体（１１７）と分離する。

Description

ナノカーボンの製造装置およびナノ力一ボンの製造方法 技術分野
本発明は、 ナノカーボンの製造装置およびナノカーボンの製造方法に関す る。
明
背景技術 細
近年、 ナノカーボンの工学的応用が盛んに検討されている。 ナノカーボン とは、 カーボンナノチューブやカーボンナノホーン等に代表される、 ナノス ケールの微細構造を有する炭素物質のことをいう。 このうち、 カーボンナノ ホーンは、 グラフアイトのシートが円筒状に丸まったカーボンナノチューブ の一端が円錐形状となった管状体の構造を有しており、 その特異な性質から、 様々な技術分野への応用が期待されている。 カーボンナノホーンは、 通常、 各々の円錐部間に働くファンデルワールス力によって、 チューブを中心にし 円錐部が角 （ホーン） のように表面に突き出る形態で集合している。
カーボンナノホーン集合体は、 不活性ガス雰囲気中で原料の炭素物質 （以 下適宜グラフアイトターゲットと呼ぶ） に対してレーザー光を照射するレー ザ一蒸発法によって製造されることが報告されている （特許文献 1 )。
特許文献 1 特開 2 0 0 1— 6 4 0 0 4号公報 発明の開示
本発明者は、 レーザー蒸発法によりナノカーボンを安定的に大量生産する 技術について鋭意検討をおこなった。 その結果、 以下の知見が見出された。
レーザー蒸発法では、 一度レーザー光を照射されたグラフアイト夕一ゲッ トの表面は粗面化される。 これを、 円筒形のグラフアイトターゲットの側面 にレーザ一光が照射される場合を例に説明する。 図 3は円筒形のグラフアイ ト夕ーゲットを用いた場合について、この様子を例示する図である。図 3 ( c ) は 1回目にレーザー光 1 0 3が照射される際のグラフアイトロッド 1 0 1の 長さ方向に垂直な断面図であり、 図 3 ( a ) はレーザー光 1 0 3照射部の拡 大図である。
図 3 ( a )、 図 3 ( c ) に示すように、 1回目にレーザ一光 1 0 3が照射さ れる側面は平滑面であるため、 プルーム 1 0 9が一定方向に生じる。 一方、 図 3 ( d ) は図 3 ( c ) において 1回以上レーザー光 1 0 3が照射された後 の側面に再度レ一ザ一光 1 0 3を照射する様子を示す図である。 図 3 ( b ) はレーザ一光 1 0 3照射部の拡大図である。 図 3 ( b )、 （d ) に示すように、 一度レーザー光 1 0 3が照射されるとグラフアイトロッド 1 0 1の側面は粗 面化する。 粗面化された部位に再度レーザー光 1 0 3を照射すると、 照射位 置におけるパワー密度にばらつきが生じ、 プルーム 1 0 9の発生方向にも乱 れが生じる。
一度レーザー光 1 0 3が照射された面は粗面化されているため、 再度レー ザ一光 1 0 3を照射すると、 レーザー光 1 0 3の照射角やグラフアイトロッ ド 1 0 1側面での光照射面積が変化し、 グラフアイトロッド 1 0 1側面にお けるレーザー光 1 0 3のパワー密度が変化してしまうことが見出された。 こ のため、 カーボンナノホーン集合体を安定的に大量生産することが困難であ つた。
このように、 従来、 カーボンナノホーン集合体を連続的、 安定的に製造す る方法が見出されておらず、 カーボンナノホーン集合体を実用化する上では、 大量生産技術の開発が重要な課題である。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、 その目的は、 カーボンナ ノホーン集合体を安定的に大量生産するための製造方法および製造装置を提 供することにある。 また、 本発明の別の目的は、 ナノカーボンを安定的に大 量生産するための製造方法および製造装置を提供することにある。
本発明によれば、 グラフアイトターゲットの表面に光照射し、 前記グラフ アイト夕ーゲットから蒸発した炭素蒸気をナノ力一ボンとして回収するとと もに、 光が照射された前記グラフアイト夕一ゲットの表面を平滑化する工程 と、 平滑化された前記グラフアイトターゲットの表面に、 再度、 光照射し、 前記グラフアイトターゲットから蒸発した炭素蒸気をナノカーボンとして回 収する工程と、 を含むことを特徴とするナノカーボンの製造方法が提供され る。
また本発明によれば、 グラフアイトターゲットの表面に光を照射するため の光源と、 光を照射された前記グラフアイト夕ーゲットの表面を平滑化する ための表面処理手段と、 光の照射によりグラフアイトターゲットから蒸発し た炭素蒸気をナノカーボンとして回収するための回収手段と、 を備えること を特徴とするナノ力一ボンの製造装置が提供される。
本発明において、 「平滑化」 とは、 処理前に比べてグラフアイトターゲット の表面の凹凸の程度を相対的に小さくする処理をいう。 本発明に係るナノ力 —ボンの製造方法によれば、 光照射によりグラフアイトターゲット表面は粗 面化するが、 これを平滑化し、 再度平滑化された部位に光照射を行う。 した がって、 光が照射されるグラフアイトターゲット表面は常に平滑な状態に維 持される。 したがって、 グラフアイトターゲット表面の照射部位におけるパ ヮー密度が一定に保たれるため、 ナノカーボンを安定的に大量合成すること が可能となる。 なお、 本明細書において、 「パワー密度」 とは、 グラフアイト 夕ーゲット表面に実際に照射される光のパワー密度、 すなわちグラフアイト ターゲット表面の光照射部位におけるパワー密度を指すものとする。
本発明によれば、 円筒形のグラフアイト夕 ゲッ卜を中心軸周りに回転さ せながら、 前記グラフアイトターゲットの表面に光照射し、 前記グラフアイ ト夕ーゲットから蒸発した炭素蒸気をナノカーボンとして回収するとともに、 光が照射された前記グラフアイトターゲッ卜の表面を平滑化する工程と、 前 記グラフアイトターゲットを中心軸周りに回転させながら、 平滑化された前 記表面に、 再度、 光照射し、 前記グラフアイトターゲットから蒸発した炭素 蒸気をナノカーボンとして回収する工程と、 を含むことを特徴とするナノ力 一ボンの製造方法が提供される。 また本発明によれば、 円筒状のグラフアイトターゲットを保持するととも に該グラフアイトタ一ゲットを中心軸周りに回転させる夕一ゲット保持手段 と、 前記グラフアイトターゲットの表面に光を照射するための光源と、 光を 照射された前記グラフアイトターゲットの表面を平滑化するための表面処理 手段と、 光の照射により前記グラフアイトターゲットから蒸発した炭素蒸気 をナノカーボンとして回収するための回収手段と、 を備えることを特徴とす るナノカーボンの製造装置が提供される。
本発明によれば、 円筒形のグラフアイト夕一ゲットが中心軸周りに回転さ れるため、たとえば光照射により粗面化された側面が平滑化される。そして、 平滑化された側面に再度光照射される。 このように、 円筒形のグラフアイト ターゲットを回転させながら光照射と平滑化の工程を行うことにより、 ナノ カーボンを連続的に効率よく大量生産することが可能となる。
なお、 本発明において、 「中心軸」 とは、 円筒形のグラフアイトターゲット の長さ方向に垂直な断面中心を通り、 長さ方向に水平な軸のことをいう。 ま た、 円筒形のグラフアイトターゲットとして、 たとえばグラフアイトロッド が利用可能である。 ここで、 「グラフアイ小ロッド」 とは、 ロッド状に成形さ れたグラフアイトターゲットのことをいう。 ロッド状であれば、 中空、 中実 の別は問わない。 また、 光が照射される円筒形のグラフアイトターゲットの 表面は、 上述のように、 円筒形のグラフアイトターゲットの側面であること が好ましい。 ここで、 「円筒形のグラフアイトターゲットの側面」 とは、 円筒 の長さ方向に平行な曲面 （円筒面） のことを指す。
本発明によれば、 平板状のグラフアイト夕一ゲッ卜を保持するとともに該 グラフアイトターゲットを表面の法線方向に 1 8 0度回転させるターゲット 保持手段と、 前記グラフアイト夕一ゲッ卜の表面に光を照射するための光源 と、 光を照射された前記グラフアイトターゲットの表面を平滑化するための 表面処理手段と、 光の照射により前記グラフアイトターゲットから蒸発した 炭素蒸気をナノカーボンとして回収するための回収手段と、 を備えることを 特徴とするナノカーボンの製造装置が提供される。 また、 本発明によれば、 平板状のグラフアイトターゲットの表面に光照射 し、 前記グラフアイトタ一ゲットから蒸発した炭素蒸気をナノカーボンとし て回収する工程と、 光が照射された前記グラフアイトターゲットを、 前記表 面の法線方向に 1 8 0度回転させた後、 光が照射された前記グラフアイトタ 一ゲットの前記表面を平滑化する工程と、 平滑化された前記表面に、 再度、 光照射し、 前記グラフアイトタ一ゲッ卜から蒸発した炭素蒸気をナノカーボ ンとして回収する工程と、 を含むことを特徴とするナノ力一ボンの製造方法 が提供される。
本発明においては、 平板状のグラフアイトターゲットの一の面に光照射を 行った後、 これを反転させて他方の面に光照射を行う。 そして、 他の面に光 照射をしつつ、 一の面を平滑化することができる。 平滑化された一の面はグ ラフアイトターゲットの再度の反転の後、 再度の光照射に供される。 再度の 光照射の間、 他の面が平滑化される。 このように、 本発明においては、 平板 状グラフアイト夕ーゲットにおける光照射面を反転させながら光照射を行い、 一の面に光を照射している間に他の面の平滑化を行うことができるように構 成されている。 このため、 平板状のグラフアイトターゲットを用いて所望の 性状のナノカーボンを高い純度で効率よく安定的に製造することができる。 本発明のナノカーボンの製造方法において、 前記グラフアイトターゲット の表面に光照射する工程および該グラファイトタ一ゲット表面に再度光照射 する工程で、 光の照射位置を移動させながら光照射することができる。
また本発明のナノカーボンの製造装置において、 前記光源に対する前記グ ラファイト夕ーゲットの相対的位置を移動させる移動手段をさらに備えるこ とができる。 移動手段として、 たとえば、 円筒形のグラフアイトターゲット を中心軸周りに回転させながら光照射する場合、 グラフアイト夕ーゲットの 長さ方向の照射位置を移動させるようにグラフアイトターゲットの位置を移 動させる態様を採用することができる。
こうすることにより、 光照射、 平滑化、 再度の光照射の工程をより一層効 率よく連続的に行うことができるため、 ナノカーボンを効率よく大量生産す ることができる。
たとえば本発明によれば、 グラフアイトターゲットをチャンバ一内に設置 し、 前記グラフアイトターゲットの表面に対し、 照射位置を移動させながら 光照射し、 前記グラフアイトターゲットから蒸発した炭素蒸気をナノカーボ ンとして回収するとともに光が照射された前記グラフアイトターゲットの表 面を平滑化する工程と、 前記チャンバ一から前記グラフアイトターゲットを 取り出すことなく、 平滑化された前記グラフアイトターゲットの表面に対し、 照射位置を移動させながら再度、 光照射し、 前記グラフアイト夕一ゲットか ら蒸発した炭素蒸気をナノカーボンとして回収する工程と、 を含むことを特 徴とするナノカーボンの製造方法が提供される。
本発明のナノカーボンの製造方法において、 光を照射された表面を平滑化 する前記工程は、 前記グラフアイトターゲットの表面の一部を除去する工程 を含むことができる。
また本発明のナノ力一ボンの製造装置において、 前記表面処理手段は、 前 記光の照射位置と異なる箇所において前記グラフアイト夕ーゲットの表面の 一部を除去することができる。
こうすることにより、 光照射により粗面化したグラフアイトターゲット表 面を、 効率よく平滑化することができる。 グラフアイトターゲット表面を平 滑化することができれば、 その一部を除去する方法に特に制限はないが、 た とえば、 切削、 研削、 研磨などが挙げられる。
本発明のナノカーボンの製造装置において、 前記表面処理手段にて発生す る前記グラフアイトターゲットの屑を回収するための屑回収手段をさらに備 えることができる。 こうすることにより、 グラフアイトターゲット表面の切 削化により生じた切削屑を、 生成したナノカーボンと効率よく分離し、 回収 することが可能となる。
本発明のナノカーボンの製造方法において、 光照射する前記工程は、 レー ザ一光を照射する工程を含むことができる。 こうすることにより、 光の波長 および方向を一定とすることができるため、 グラフアイトタ一ゲット表面へ の光照射条件を、 精度良く制御することができる。 したがって、 所望のナノ カーボンを選択的に製造することが可能となる。
本発明のナノカーボンの製造方法において、 ナノカーボンを回収する前記 工程は、 カーボンナノホーン集合体を回収する工程を含むことができる。 また、 本発明のナノ力一ボンの製造装置において、 前記ナノ力一ボンは力 一ボンナノホーン集合体とすることができる。
こうすることにより、 カーボンナノホーン集合体の大量合成を効率よく行 うことができる。 本発明において、 カーボンナノホーン集合体を構成する力 一ボンナノホーンは、 単層カーボンナノホーンとすることもできるし、 多層 力一ボンナノホーンとすることもできる。
また、 ナノカーボンとしてカーボンナノチューブを回収することもできる。 以上説明したように本発明によれば、 光が照射されたグラフアイト夕一ゲ ットの表面を平滑化し、 平滑化されたグラフアイトターゲットの表面に、 再 度、 光照射し、 グラフアイトターゲットから蒸発した炭素蒸気をナノカーボ ンとして回収することにより、 ナノカーボンを安定的に大量生産することが できる。 また本発明によれば、 カーボンナノホーン集合体を安定的に大量生 産することができる。 図面の簡単な説明
上述した目的、 およびその他の目的、 特徴および利点は、 以下に述べる好 適な実施の形態、 およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかに なる。
図 1は、 本発明に係るナノカーボンの製造装置の構成の一例を示す図であ る。
図 2は、 図 1のナノカーボンの製造装置の構成を説明するための図である。 図 3は、 固体炭素単体物質のレーザー光照射部位について説明するための 図である。
図 4は、 レーザー光の照射回数とカーボンナノホーン集合体の収率との関 係を示す図である。
図 5は、 本発明に係るナノ力一ボンの製造装置の構成の一例を示す図であ る。
図 6は、 本発明に係るナノカーボンの製造装置の構成の一例を示す図であ る。
図 7は、 本発明に係るナノ力一ボンの製造方法の一例を説明する図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 ナノ力一ボンが力一ボンナノホーン集合体である場合を例に、 本発 明に係るナノ力一ボンの製造装置および製造方法の好ましい実施の形態につ いて説明する。
(第一の実施形態）
図 1は、 ナノ力一ボンの製造装置の構成の一例を示す図である。 図 1の製 造装置は、 製造チャンバ一 1 0 7、 ナノ力一ボン回収チャンバ一 1 1 9、 お よび切削グラフアイト回収チャンバ一 1 2 1の三つのチャンバ一、 および製 造チャンバ一 1 0 7にレーザー光窓 1 1 3を通じてレーザ一光 1 0 3を照射 するためのレーザ一光源 1 1 1、 レーザー光 1 0 3の集光用のレンズ 1 2 3 を備える。
レーザー光 1 0 3照射の夕一ゲットとなる固体炭素単体物質として、 ダラ ファイトロッド 1 0 1を用いる。 グラフアイトロッド 1 0 1は回転装置 1 1 5に固定されており、 中心軸周りに軸として回転可能である。 またグラファ イトロッド 1 0 1は位置移動も可能である。 グラフアイトロッド 1 0 1の側 面にレーザー光源 1 1 1からレーザ一光 1 0 3が照射される。 図 1では、 グ ラフアイトロッド 1 0 1の側面の頂部よりも少し下がった位置にレーザー光 1 0 3が照射され、 プルーム 1 0 9は、 照射面の法線方向に発生する。 図 1 の装置では、 プルーム 1 0 9の発生方向真上に近い方向にナノカーボン回収 チャンバ一 1 1 9が設けられているため、 生成したカーボンナノホーン集合 体 1 1 7はナノカーボン回収チャンバ一 1 1 9に回収される。 グラフアイトロッド 1 0 1は回転装置 1 1 5により回転しているため、 レ 一ザ一光 1 0 3が照射された領域は、 切削バイト 1 0 5がグラフアイトロッ ド 1 0 1に当接する箇所に導かれ、 この箇所で切削され側面が平滑化される。 切削バイト 1 0 5によるグラフアイ卜ロッド 1 0 1の切削屑は、 切削グラフ アイト回収チャンバ一 1 2 1に回収され、 生成したカーボンナノホーン集合 体 1 1 7と分離される。
図 1の装置では、 レーザー光源 1 1 1および切削バイト 1 0 5の位置は固 定されている。 グラフアイトロッド 1 0 1がその中心軸周りに回転するため、 レーザー光 1 0 3の照射位置が、 速やかに切削バイト 1 0 5に当接する位置 へと移動し、 切削バイト 1 0 5によって平滑化される。 このとき、 グラファ イトロッド 1 0 1がその長軸方向に移動することにより、 レーザ一光 1 0 3 の照射位置が変化する。 切削バイト 1 0 5による切削部位も、 照射位置の変 化に対応して変化する。
この様子を図 2に示す。 図 2は、 図 1のナノ力一ボンの製造装置における グラフアイトロッド 1 0 1とレーザー光 1 0 3、 切削バイト 1 0 5の位置関 係を示す図である。 図 2に示すように、 レーザー光 1 0 3は、 照射位置とグ ラフアイトロッド 1 0 1の長さ方向に垂直な断面中心とを結ぶ線分と、 水平 面とのなす角、 すなわち本実施形態における照射角が一定となるように照射 される。 レーザー光 1 0 3の照射角を一定に保ちながら、 グラフアイトロッ ド 1 0 1をその長さ方向にスライドさせることにより、 グラフアイトロッド 1 0 1の長さ方向にレーザー光 1 0 3を一定のパワー密度で連続的に照射す ることができる。
このときの照射角は 3 0 ° 以上 6 0 ° 以下とすることが好ましい。 なお上 述のように、 本明細書において、 照射角とは、 レーザー光 1 0 3の照射位置 におけるグラフアイトターゲッ卜の表面に対する垂線とレーザ一光 1 0 3と のなす角のことである。 円筒形のグラフアイトターゲットを用いる場合、 照 射角は、 図 2、 図 3 ( c ) および図 3 ( d ) に示すように、 グラフアイト口 ッド 1 0 1の長さ方向に垂直な断面において、 照射位置と円の中心とを結ぶ 線分と、 水平面とのなす角となる。
この照射角を 3 0 ° 以上とすることにより、 照射するレーザー光 1 0 3が 反射して戻り光が発生するのを抑制することができる。 また、 発生するプル ーム 1 0 9がレーザー光窓 1 1 3を通じてレンズ 1 2 3へ直撃することが防 止される。 このため、 レンズ 1 2 3を保護し、 またカーボンナノホーン集合 体 1 1 7のレーザー光窓 1 1 3への付着防止に有効である。 よって、 グラフ アイトロッド 1 0 1に照射される光のパワー密度を安定化し、 カーボンナノ ホーン集合体 1 1 7を高い収率で安定的に製造することができる。
また、 レーザー光 1 0 3を 6 0 ° 以下で照射することにより、 ァモルファ スカーボンの生成を抑制し、 生成物中のカーボンナノホーン集合体 1 1 7の 割合、 すなわちカーボンナノホーン集合体 1 1 7の収率を向上させることが できる。 また、 照射角は 4 5 ° とすることが特に好ましい。 4 5 ° で照射す ることにより、 生成物中のカーボンナノホーン集合体 1 1 7の割合をより一 層向上させることができる。
また、 ナノカーボン製造装置 3 4 7では、 グラフアイトロッド 1 0 1の側 面にレーザー光 1 0 3を照射する構成となっているため、 レンズ 1 2 3の位 置を固定した状態で側面の照射角度を変えることにより容易に変えることが できる。 このため、 パワー密度を可変とし、 確実に調節することができる。 たとえば、 レンズ 1 2 3の位置を固定した場合において、 たとえば、 照射角 を 3 0 ° とすれば、 パワー密度を高くすることができる。 また、 たとえば照 射角度を 6 0 ° とすることにより、 パワー密度を低く制御できる。
また、 図 3を用いて前述したように、 一度レーザー光 1 0 3が照射される とグラフアイトロッド 1 0 1の側面は粗面化する。 粗面化された部位に再度 レーザー光 1 0 3を照射すると、 照射位置におけるパワー密度にばらつきが 生じ、 プルーム 1 0 9の発生方向にも乱れが生じる。 このように、 一度レ一 ザ一光 1 0 3が照射された面に再度レーザー光 1 0 3を照射すると、 照射位 置におけるパワー密度を一定とすることができないため、 カーボンナノホー ン集合体 1 1 7の収率が低下する。 そこで、 図 1の装置においては、 図 2に示すように、 グラフアイトロッド 1 0 1の下部に切削バイト 1 0 5が設けられている。 レーザー光 1 0 3の照 射部位よりも下部に切削バイト 1 0 5を配置すると、 レーザー光 1 0 3の照 射されたグラフアイトロッド 1 0 1側面が順次回転されて切削バイト 1 0 5 の位置に移動し、 切削されるため、 照射位置を連続的に平滑化することがで きる。 このため、 レーザー光 1 0 3の照射面は、 常に平滑面となる。 よって、 グラフアイトロッド 1 0 1を製造チャンバ一 1 0 7から取り出して平滑化の 処理を行わなくても、 レーザー光 1 0 3照射部位のパワー密度を一定とする ことができる。 したがって、 グラフアイトロッド 1 0 1を製造チャンパ一 1 0 7に設置したままでレーザー光 1 0 3を連続的に照射することが可能とな り、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を効率よく大量生産することができる。 また、 図 2のようにレーザー光 1 0 3を照射すると、 プルーム 1 0 9は上 方に生じるため、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7は上方に向かって生成す る。 したがって、 切削バイト 1 0 5をグラフアイトロッド 1 0 1の下部に設 けておけば、 生成したカーボンナノホーン集合体 1 1 7と切削バイト 1 0 5 によって切削された原料であるグラフアイトロッド 1 0 1の切削屑とを効率 よく分離することが可能となる。
なお、 図 2のように、 切削バイト 1 0 5の設置部位は、 レーザ一光 1 0 3 の照射部位から、 グラフアイトロッド 1 0 1が長軸に平行に移動する方向に 対して等しいかまたはやや後方となる位置に設けることが好ましい。 こうし ておけば、 グラフアイトロッド 1 0 1の側面がレーザー光 1 0 3の照射前に 切削されてしまうという不具合を確実に防止することができる。
以上のように、 図 1のナノ力一ボンの製造装置においては、 円筒形のダラ ファイトロッド 1 0 1の側面に照射されるレーザー光 1 0 3の部位が連続的 に変化し、 かつ照射部位が回転することによって切削パイト 1 0 5によって 平滑化されるため、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を連続的に製造するこ とが可能である。 また、 グラフアイトターゲットであるグラフアイトロッド 1 0 1を繰り返しレーザ一光 1 0 3照射に供することができるため、 グラフ アイトロッド 10 1を有効利用することが可能である。
次に、 図 1の製造装置を用いたカーボンナノホーン集合体 1 1 7の製造方 法について具体的に説明する。
図 1の製造装置において、 グラフアイトロッド 10 1として、 高純度ダラ ファイト、 たとえば丸棒状焼結炭素や圧縮成形炭素等を用いることができる。 また、 レーザ一光 103として、 たとえば、 高出力 C02ガスレーザ一光な どのレーザー光を用いる。 なお、 レーザ一光窓 1 1 3およびレンズ 1 23の 材料は、 使用するレーザー光 103の種類に応じて適宜選択される。 たとえ ば、 C02ガスレーザ一光を用いる場合、 レーザー光窓 1 13およびレンズ 1 23の材料を Z n S eとすることができる。
レ一ザ一光 1 03のグラフアイトロッド 1 0 1への照射は、 A r、 He等 の希ガスをはじめとする反応不活性ガス雰囲気、 たとえば 1 03P a以上 105 P a以下の雰囲気中で行う。 また、 製造チャンバ一 1 07内を予めたとえば 1 0— 2P a以下に減圧排気した後、 不活性ガス雰囲気とすることが好ましい。 また、 グラフアイトロッド 10 1の側面におけるレーザ一光 1 03のパヮ —密度がほぼ一定、 となるようにレーザ一光 1 03の出力、 スポット径、 お よび照射角を調節することが好ましい。
また、 グラフアイトロッド 10 1の側面におけるレーザー光 1 03のパヮ 一密度がほぼ一定、たとえば 5 kW/ cm2以上 30 kWZcm2以下、たとえ ば 20 ± 10 kWZcm2となるようにレーザー光 103の出力、スポット径、 および照射角を調節することが好ましい。
レーザー光 103の出力はたとえば 1 kW以上 50 kW以下とする。 また、 レーザー光 1 03のパルス幅はたとえば 0. 02秒以上、 好ましくは 0. 5 秒以上と、 さらに好ましくは 0. 7 5秒以上とする。 こうすることにより、 グラフアイトロッド 10 1の表面に照射されるレーザー光 1 03の累積エネ ルギーを充分確保することができる。 このため、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を効率よく製造することができる。 また、 レーザー光 1 03のパルス 幅はたとえば 1. 5秒以下とし、 好ましくは 1. 25秒以下とする。 こうす ることにより、 グラフアイトロッド 1 0 1の表面が過剰に加熱されることに より表面のエネルギー密度が変動し、 カーボンナノホーン集合体の収率が低 下するのを抑制することができる。 レーザ一光 1 0 3のパルス幅は、 0 . 7 5秒以上 1秒以下とすることがさらに好ましい。 こうすれば、 カーボンナノ ホーン集合体 1 1 7の生成率および収率をともに向上させることができる。 また、 レーザ一光 1 0 3照射における休止幅は、 たとえば 0 . 1秒以上と することができ、 0 . 2 5秒以上とすることが好ましい。 こうすることによ り、 グラフアイトロッド 1 0 1表面の過加熱をより一層確実に抑制すること ができる。
また、 照射時のレ一ザ一光 1 0 3のグラフアイトロッド 1 0 1側面へのス ポット径は、 たとえば 0 . 5 mm以上 5 mm以下とすることができる。 また、 好ましい照射角度は、 図 2を用いて前述した通りである。
レーザー光 1 0 3照射時に、 回転装置 1 1 5によってグラフアイトロッド 1 0 1を円周方向に一定速度で回転させる。 回転数はたとえば 1 r p m以上 2 0 r p m以下とする。
また、 レーザー光 1 0 3のスポットを、 たとえば 0 . O l mmZ s e c以 上 5 5 mm/ s e c以下の速度 （周速度） で移動させることが好ましい。 た とえば、 直径 1 0 O mmのグラフアイトターゲットの表面にレーザー光 1 0 3を照射する場合には、 回転装置 1 1 5によって直径 1 0 O mmのグラファ イトロッド 1 0 1を円周方向に一定速度で回転させ、 回転数をたとえば 0 . 0 1 r p m以上 1 0 r p m以下とすると、 上記周速度を実現できる。 なお、 グラフアイトロッド 1 0 1の回転方向に特に制限はないが、 レーザ一光 1 0 3から遠ざかる方向に回転させることが好ましい。 こうすることにより、 力 一ボンナノホーン集合体 1 1 7をより一層確実に回収することができる。 グラフアイトロッド 1 0 1の下部に設ける切削バイト 1 0 5は、 グラファ イトロッド 1 0 1側面を平滑化することができる構成であれば特に制限はな く、 種々の形状、 材質のものを用いることができる。 また、 図 1の製造装置 では切削バイト 1 0 5を用いているが、 これに代わり種々の切削部材、 また たとえばやすり等の研磨部材やたとえば、 研磨紙 （サンドペーパー） が上面 に設けられたローラ一を用いることができる。 このとき、 たとえば研磨紙の 設けられた口一ラーの上面が面に直交する中心軸周りに回転し、 グラフアイ トロッド 1 0 1の円筒面を平滑化する構成とすることができる。 部材などを 用いてもよい。 また、 切削グラフアイト回収チャンバ一 1 2 1を設ける位置 には、 切削バイト 1 0 5による切削屑を力一ボンナノホーン集合体 1 1 7と 分離して回収することができる位置であれば特に制限はない。
図 1の装置では、 レーザー光 1 0 3の照射によって得られたすす状物質が ナノカーボン回収チャンバ一 1 1 9に回収される構成となっているが、 適当 な基板上に堆積して回収することや、 ダストバッグによる微粒子回収の方法 によって回収することもできる。 また、 不活性ガスを反応容器内で流通させ て、 不活性ガスの流れによりすす状物質を回収することもできる。
図 1の装置を用いて得られたすす状物質は、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を主として含み、 たとえば、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7が 9 O w t %以上含まれる物質として回収される。
図 5は、 本実施形態に係るナノカーボン製造装置の別の構成を示す図であ る。 図 5のナノ力一ボン製造装置 3 3 3の基本的な構成は図 1の装置と同じ であるが、 グラフアイトロッド 1 0 1の側面におけるレーザー光 1 0 3の照 射位置が異なる。 これによりプルーム 1 0 9の発生方向が異なるため、 搬送 管 1 4 1の延在方向が異なる。 さらに、 ナノカーボン製造装置 3 3 3は、 不 活性ガス供給部 1 2 7、 流量計 1 2 9、 真空ポンプ 1 4 3、 および圧力計 1 4 5を備える。
レーザ一光 1 0 3を照射すると、 プルーム 1 0 9は、 レーザ一光 1 0 3の 照射位置におけるグラフアイトロッド 1 0 1の接線に垂直方向に発生する。 ナノカーボン製造装置 3 3 3では、 レーザー光 1 0 3がグラフアイトロッド 1 0 1の側面に照射され、 照射角が 4 5 ° となっている。 そして、 鉛直に対 して 4 5 ° をなす方向に搬送管 1 4 1が設けられている。 このため、 グラフ アイトロッド 1 0 1の接線に垂直方向に搬送管 1 4 1が設けられた構成とな つている。 よって、 効率よく炭素蒸気をナノカーボン回収チャンバ一 1 1 9 に導き、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を回収することができる。 また、 照射角が 4 5 ° であるため、 上述したように、 戻り光の発生が抑制され、 力 一ボンナノホーン集合体 1 1 7を高い収率で安定的に製造することができる。
(第二の実施形態）
第一の実施形態では円筒形のグラフアイトタ一ゲットを用いたが、 平板状 のグラフアイトターゲットを用いることもできる。 図 6は、 本実施形態に係 るナノカーボン製造装置 3 4 1の構成を模式的に示す断面図である。
ナノカーボン製造装置 3 1の基本構成は図 1および図 5の装置と同様で あるが、 回転装置 3 3 7およびフライス 3 3 9を有する点が異なる。
回転装置 3 3 7は、 グラフアイト板 3 3 5を保持する。 そして、 グラファ イト板 3 3 5を面方向に移動させるとともに、 照射面を反転させる回転機構 を備えている。
フライス 3 3 9は、 所定の位置で長軸まわりに回転し、 グラフアイト板 3 3 5の表面を切削する。 フライス 3 3 9をグラフアイト板 3 3 5の下部に設 けておけば、 生成したカーボンナノホーン集合体 1 1 7とフライス 3 3 9に よって切削された切削屑とを効率よく分離することができる。
なお、 フライス 3 3 9の設置部位は、 たとえば、 レーザ一光 1 0 3の照射 部位からグラフアイト板 3 3 5が面方向に移動する方向に対して等しいかま たはやや後方となる位置に設けることができる。 こうすれば、 レーザ一光 1 0 3を照射する際に確実にグラフアイト板 3 3 5の裏面を平滑化することが できる。
グラフアイト板 3 3 5は、 その両面をレーザー光 1 0 3の照射面として提 供できればよく、 たとえば平板状またはシート状のグラフアイトを用いるこ とができる。 グラフアイト板 3 3 5は、 その表面の幅が厚みよりも大きい形 状とすることができる。 こうすれば、 表面に効率よくレーザ一光 1 0 3を照 射することができるため、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を効率よく生産 することができる。 また、 グラフアイト板 3 3 5を矩形とすることができる。 こうすれば、 グ ラファイト板 3 3 5の移動方向の調節を容易に行うことができる。 たとえば、 グラフアイト板 3 3 5を矩形の長辺に平行な方向に直線移動させながらレー ザ一光 1 0 3を照射して、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を効率よく生産 することができる。
図 7 ( a ) 〜図 7 ( c ) は、 ナノカーボン製造装置 3 4 1を用いたカーボ ンナノホーン集合体 1 1 7の製造の手順を説明する図である。 まず、 グラフ アイ卜板 3 3 5を表面に水平方向に移動させながら、 レーザー光 1 0 3を照 射する （図 7 ( a ) )。 たとえば、 グラフアイト板 3 3 5を長手方向に移動さ せながら、 第一の面 3 4 3に照射する。 このとき、 レーザー光 1 0 3は製造 チャンパ一 1 0 7内の所定の位置に照射されるため、 グラフアイト板 3 3 5 を水平移動させることにより、 レーザー光 1 0 3の照射位置を移動させなが ら第一の面 3 4 3にレーザー光 1 0 3を照射することができる。 レーザー光 1 0 3の照射により、 第一の面 3 4 3が粗面化される。
次に、 回転装置 3 3 7によりグラフアイト板 3 3 5を 1 8 0 ° 回転させる (図 7 ( b ) )。 こうすると、 レーザー光 1 0 3の照射面が反転し、 レーザ一 光 1 0 3の照射面として平滑な第二の面 3 4 5が提供される。 このとき、 レ 一ザ一光 1 0 3の照射は休止する。
そして、 第二の面 3 4 5にレーザ一光 1 0 3を照射する。 また、 同時に、 フライス 3 3 9を回転させて、 第一の面 3 4 3を平滑化する。 フライス 3 3 9は製造チャンパ一 1 0 7内の所定の位置で回転するため、 第二の面 3 4 5 の面方向にグラフアイト板 3 3 5を移動させながらレーザ一光 1 0 3を照射 することにより、 フライス 3 3 9による切削位置を移動させながら第一の面 • 3 4 3を切削することができる。 フライス 3 3 9によるグラフアイト板 3 3 5の切削屑は、 切削グラフアイト回収チャンバ一 1 2 1に回収され、 生成し たナノカーボン回収チャンパ一 1 1 9に回収されるカーボンナノホーン集合 体 1 1 7と分離される。
本実施形態において、 レーザー光 1 0 3の照射条件は第一の実施形態と同 様とすることができる。 また、 グラフアイト板 3 3 5の表面にレーザー光 1 0 3を照射しながら、 グラフアイト板 3 3 5を並進移動させるときの移動速 度は、 たとえば 0 . 4 mmZm i n以上 4 . 8 mm/m i n以下とする。 4 . 8 mm/m i n以下とすることにより、 グラフアイト板 3 3 5の表面に確実 にレーザー光 1 0 3を照射することができる。 また、 0 . A mmZm i n以 上とすることにより、 効率よくカーボンナノホーン集合体 1 1 7を製造する ことができる。
ナノカーボン製造装置 3 4 1では、 レーザー光 1 0 3の照射面を反転させ ることが可能であり、 グラフアイト板 3 3 5の二つの面に交互にレーザー光 1 0 3を照射する。 また、 レーザー光 1 0 3の照射後、 フライス 3 3 9で表 面を平滑化した後再度の照射に供する。 このため、 照射面におけるレーザー 光 1 0 3のパワー密度のぶれを抑制することができる。 よって、 所定の性質 のカーボンナノホーン集合体 1 1 7を高い収率で安定的に製造することがで さる。
以上の実施形態に係るナノカーボン製造装置を用いることにより、 レーザ —光 1 0 3が照射されたグラフアイトロッド 1 0 1側面を平滑化し、 再度の レーザ一光 1 0 3照射に供することができるため、 カーボンナノチューブの 製造においてもこれを安定的に大量生産することが可能である。
なお、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7を構成するカーボンナノホーンの 形状、 径の大きさ、 長さ、 先端部の形状、 炭素分子やカーボンナノホーン間 の間隔等は、 レーザー光 1 0 3の照射条件などによって様々に制御すること が可能である。
以上、 本発明を実施形態に基づき説明した。 これらの実施形態は例示であ り様々な変形例が可能なこと、 またそうした変形例も本発明の範囲にあるこ とは当業者に理解されるところである。
たとえば、 以上の実施形態に記載のナノカーボン製造装置は、 レーザー光
1 0 3の照射、 グラフアイトターゲットの移動もしくは回転、 または切削パ ィトゃフライスの駆動を制御する制御部を有していてもよい。 また、 以上においてはナノカーボンとしてカーボンナノホーン集合体を製 造する場合を例に説明したが、 以上の実施形態に係る製造装置を用いて製造 されるナノカーボンはカーボンナノホーン集合体には限定されない。
たとえば、 図 1の製造装置を用いてカーボンナノチューブを製造すること もできる。 カーボンナノチューブを製造する場合、 グラフアイトロッド 10 1の側面におけるレーザー光 103のパワー密度がほぼ一定、 たとえば 50 ± 10 kW/cm2となるようにレーザー光 103の出力、 スポット径、 およ び照射角を調節することが好ましい。
また、 グラフアイトロッド 101には、 触媒金属をたとえば 0. 0001 w t %以上 5 %以下添加する。 金属触媒として、 たとえば N i、 Coなどの 金属を用いることができる。
(実施例）
本実施例では、 図 1に示す構成のナノ力一ボンの製造装置を用いてカーボ ンナノホーン集合体 117を作製した。
グラフアイトロッド 101として直径 100mm、 長さ 250 mmの焼結 丸棒炭素を用い、 これを製造チャンバ一 107内の回転装置 115に固定し た。製造チャンパ一 107内を 10— 3P aにまで減圧排気した後、 A rガスを 105P aの雰囲気圧となるように導入した。 次いで、 室温中にてグラフアイ トロッド 101を回転数 6 r pmで回転させ、 また 0. 3mmZs e cにて 水平移動させながら、 その側面にレ一ザ一光 103を照射した。
レーザ一光 103には高出力の C〇2レーザー光を用い、 その出力は 3〜 5 kW、 波長 10. 6 ΠΙ、 パルス幅 5 s e cの連続発振とした。 また、 ダラ ファイトロッド 101の長さ方向に垂直な断面において、 照射位置と円の中 心とを結ぶ線分と、 水平面とのなす角、 すなわち照射角を 45° とし、 ダラ ファイトロッド 101側面でのパワー密度は 20 kWZcm2土 10 kWZc m2とした。
得られたすす状物質について TEM観察を行った。 また、 ラマン分光法に より、 1350 cm—1と 1590 cm の強度を比較し、 カーボンナノホーン 集合体 1 1 7の収率を算出した。
次に、 切削バイト 1 0 5によって平滑化されたグラフアイトロッド 1 0 1 側面に 2回目のレーザー光 1 0 3照射を行い、 上述の方法によりカーボンナ ノホーン集合体 1 1 7の収率を求めた。 さらに、 2回目の照射を行った部位 にさらに 3度目の照射を行い、 同様に生成物の評価を行った。
得られたすす状物質を透過型電子顕微鏡（T E M)により観察したところ、 1回目〜 3回目のいずれの照射においても、 カーボンナノホーン集合体 1 1 7が支配的に生成しており、 その粒子径は、 8 0 n m以上 1 2 0 n m以下の 範囲であった。 また、 1回目〜 3回目の照射後に得られた物質全体中の力一 ボンナノホーン集合体 1 1 7の収率をラマン分光法によって求めたところ、 図 4に示すように、 いずれも 9 0 %以上の高収率となった。
したがって、 本実施例では、 レーザー光 1 0 3の照射されたグラフアイト ロッド 1 0 1側面を切削バイト 1 0 5にて切削し、 再度レーザ一光 1 0 3を 照射することにより、 高い収率でカーボンナノホーン集合体 1 1 7が得られ た。 またこの工程は、 カーボンナノホーン集合体の大量生産に好適な連続ェ 程であることが明らかになった。
(比較例）
図 1の装置において、 切削バイト 1 0 5を用いずにカーボンナノホーン集 合体 1 1 7の製造を行った。 グラフアイトロッド 1 0 1の側面を切削バイト 1 0 5で切削しないことの他は、 実施例と同様にして行った。
その結果、 図 4に示すように、 同一のグラフアイトロッド 1 0 1に対する レーザ一光 1 0 3の照射回数が増すにつれ、 カーボンナノホーン集合体の収 率は顕著に減少した。 そこで、 レーザー光 1 0 3を 1回照射した後の側面を 肉眼で観察したところ、 レーザー光 1 0 3の照射部位に深さ約 3 mmの凹部 が形成されており、 凹部の側面も照射前の側面に比べて粗面化していた。 し たがって、 凹部の形成された側面に再度レーザー光 1 0 3が照射されたため、 レーザー光 1 0 3の入射角やパワー密度が変化するため、 カーボンナノホー ン集合体 1 1 7の収率が減少したと考えられる。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . グラフアイトターゲットの表面に光を照射するための光源と、
光を照射された前記グラフアイトタ一ゲットの表面を平滑化するための表 面処理手段と、
光の照射によりグラフアイトターゲットから蒸発した炭素蒸気をナノ力一 ボンとして回収するための回収手段と、
を備えることを特徴とするナノカーボンの製造装置。
2 . 円筒状のグラフアイトターゲットを保持するとともに該グラファイト 夕一ゲットを中心軸周りに回転させる夕一ゲット保持手段と、
前記グラフアイトターゲットの表面に光を照射するための光源と、 光を照射された前記グラフアイ卜夕ーゲットの表面を平滑化するための表 面処理手段と、
光の照射により前記グラフアイト夕一ゲットから蒸発した炭素蒸気をナノ カーボンとして回収するための回収手段と、
を備えることを特徴とするナノカーボンの製造装置。
3 . 平板状のグラフアイトターゲットを保持するとともに該グラファイト ターゲットを表面の法線方向に 1 8 0度回転させる夕一ゲット保持手段と、 前記グラフアイトタ一ゲットの表面に光を照射するための光源と、 光を照射された前記グラフアイトタ一ゲットの表面を平滑化するための表 面処理手段と、
光の照射により前記グラフアイトターゲットから蒸発した炭素蒸気をナノ カーボンとして回収するための回収手段と、
を備えることを特徴とするナノ力一ボンの製造装置。
4 . 請求項 1乃至 3いずれかに記載のナノカーボンの製造装置において、 前記光源に対する前記グラフアイトターゲットの相対的位置を移動させる移 動手段をさらに備えることを特徴とするナノカーボンの製造装置。
5。 請求項 1乃至 4いずれかに記載のナノカーボンの製造装置において、 前記表面処理手段は、 前記光の照射位置と異なる箇所において前記グラファ ィトターゲットの表面の一部を除去することを特徴とするナノカーボンの製
6 . 請求項 5に記載のナノ力一ボンの製造装置において、 前記表面処理手 段にて発生する前記グラフアイト夕ーゲットの屑を回収するための屑回収手 段をさらに備えることを特徴とするナノ力一ボンの製造装置。
7 · 請求項 1乃至 6いずれかに記載のナノカーボンの製造装置において、 前記ナノカーボンがカーボンナノホーン集合体であることを特徴とするナノ カーボンの製造装置。
8 . グラフアイトターゲットの表面に光照射し、 前記グラフアイトタ一ゲ ットから蒸発した炭素蒸気をナノ力一ボンとして回収するとともに、 光が照 射された前記グラフアイ卜ターゲットの表面を平滑化する工程と、
平滑化された前記表面に、 再度、 光照射し、 前記グラフアイ卜ターゲット から蒸発した炭素蒸気をナノ力一ボンとして回収する工程と、
を含むことを特徴とするナノ力一ボンの製造方法。
9 . 円筒形のグラフアイトターゲットを中心軸周りに回転させながら、 前 記グラフアイトタ一ゲッ卜の表面に光照射し、 前記グラフアイトタ一ゲット から蒸発した炭素蒸気をナノカーボンとして回収するとともに、 光が照射さ れた前記グラフアイトタ一ゲットの表面を平滑化する工程と、
前記グラフアイトターゲットを中心軸周りに回転させながら、 平滑化され た前記表面に、 再度、 光照射し、 前記グラフアイトターゲットから蒸発した 炭素蒸気をナノカーボンとして回収する工程と、
を含むことを特徴とするナノ力一ボンの製造方法。
1 0 . 平板状のグラフアイトターゲットの表面に光照射し、 前記グラファ ィトターゲットから蒸発した炭素蒸気をナノカーボンとして回収する工程と、 光が照射された前記グラフアイト夕ーゲットを、 前記表面の法線方向に 1
8 0度回転させた後、 光が照射された前記グラフアイトターゲットの前記表 面を平滑化する工程と、 平滑化された前記表面に、 再度、 光照射し、 前記グラフアイトターゲット から蒸発した炭素蒸気をナノカーボンとして回収する工程と、
を含むことを特徴とするナノカーボンの製造方法。
1 1 . 請求の範囲第 8項乃至第 1 0項いずれかに記載のナノカーボンの製 造方法において、 グラフアイトターゲットの表面に光照射する前記工程およ びグラフアイト夕ーゲット表面に再度光照射する前記工程で、 光の照射位置 を移動させながら光照射することを特徴とするナノカーボンの製造方法。
1 2 . 請求の範囲第 8項乃至第 1 1項いずれかに記載のナノカーボンの製 造方法において、 光を照射された表面を平滑化する前記工程は、 前記グラフ アイト夕ーゲットの表面の一部を除去する工程を含むことを特徴とするナノ 力一ボンの製造方法。
1 3 . 請求の範囲第 8項乃至第 1 2項いずれかに記載のナノカーボンの製 造方法において、 前記グラフアイトターゲッ卜の表面に光照射する前記工程 は、 レーザー光を照射する工程を含むことを特徴とするナノカーボンの製造 方法。
1 4 . 請求の範囲第 8項乃至第 1 3項いずれかに記載のナノカーボンの製 造方法において、 ナノ力一ボンを回収する前記工程は、 カーボンナノホーン 集合体を回収する工程を含むことを特徴とするナノカーボンの製造方法。
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