WO2012018062A1

WO2012018062A1 - カーボンナノチューブデバイス、カーボンナノチューブ製造方法およびカーボンナノチューブ製造装置

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Publication number: WO2012018062A1
Application number: PCT/JP2011/067824
Authority: WO
Inventors: 陽祐古池
Original assignee: アイシン精機株式会社
Priority date: 2010-08-04
Filing date: 2011-07-28
Publication date: 2012-02-09
Also published as: CN103052593A; KR101390462B1; US20130084235A1; CN103052593B; KR20130031359A

Abstract

互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブを搭載する新規なカーボンナノチューブデバイスが提供される。カーボンナノチューブデバイスは、第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２をもつ物体１と、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１と、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成され第１カーボンナノチューブに対して性状が相違する第２カーボンナノチューブ１０２とを備える。

Description

カーボンナノチューブデバイス、カーボンナノチューブ製造方法およびカーボンナノチューブ製造装置

　本発明はカーボンナノチューブデバイス、カーボンナノチューブ製造方法およびカーボンナノチューブ製造装置に関する。

　特許文献１には、基板のうち互いに背向する上面および下面に、カーボンナノチューブをそれぞれ形成させた構造をもつキャパシタが開示されている。このものによれば、基板の上面に形成されたカーボンナノチューブの長さと、基板の下面に形成されたカーボンナノチューブの長さとは同じとされている。
　特許文献２には、反応室に基板を設定する設置部と、設置部に設置された基板に上方に間隔を隔てて対面するパイプ状の１本のガス供給管とが設けられたカーボンナノチューブ製造装置が開示されている。このものによれば、ガス供給管は曲成されている。ガス供給管の周壁には、複数の吹出口が形成されている。このものによれば、反応ガスをガス供給管の複数の吹出口から基板に向けて吹き出す際に、各吹出口から基板のカーボンナノチューブ形成面までの距離を１００ミリメートル以下に設定している。
　特許文献３には、反応室に設置された平板状の基板の上面および下面とほぼ平行な方向に沿って反応ガスを供給し、基板の上面および下面にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ製造装置が開示されている。
特開２００７−４８９０７公報特開２００８−１３７８３１号公報特開２００４−３３２０９３公報

　特許文献１によれば、基板には第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブが互いに反対方向を向いて背向するように形成されている。第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブについて、長さ等の性状は基本的には互いに同じである。
　本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブを搭載し、特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することを課題とする。更に、対象物のうち同一のカーボンナノチューブ形成面であれば、その同一のカーボンナノチューブ形成面に形成されるカーボンナノチューブのばらつきを抑制できる新規なカーボンナノチューブ製造方法およびカーボンナノチューブ製造装置を提供することを課題とする。

　本発明の様相１に係るカーボンナノチューブデバイスは、第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面をもつ物体と、物体の第１カーボンナノチューブ形成面に形成された第１カーボンナノチューブと、物体の第２カーボンナノチューブ形成面に形成され第１カーボンナノチューブに対して性状が相違する第２カーボンナノチューブとを備えるカーボンナノチューブ素子を、具備する。

　ここで、性状とは物理的性状および／または化学的性状を意味する。カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）の長さ、径、本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの少なくとも１つのうちの少なくとも１つとすることができる。本発明に係るカーボンナノチューブデバイスは、第１カーボンナノチューブによる性能と、第２カーボンナノチューブによる性能とを併有することができる。デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利となる。本発明に係るカーボンナノチューブデバイスは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、燃料電池、リチウム電池、太陽電池等のエネルギーデバイスに適用できる。

　（２）本発明の様相２に係るカーボンナノチューブ製造方法は、（ｉ）（ｉａ）カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ対象物を用意すると共に、（ｉｂ）対象物を収容するための反応室と、反応室に収容される対象物のカーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されたガス供給室と、ガス供給室と反応室とを連通させると共にガス供給室の反応ガスを反応室に吹き出す複数の吹出口とを有するガス通路形成部材と、（ｉｃ）対象物のカーボンナノチューブ形成面、ガス通路形成部材、反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを用意する準備工程と、（ｉｉ）対象物のカーボンナノチューブ形成面、ガス通路形成部材、反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させた状態で、反応ガスをガス供給室に供給することにより、反応室内の対象物のカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して交差する方向に沿って、ガス供給室の反応ガスを吹出口から対象物のカーボンナノチューブ形成面に向けて吹き出し、対象物のカーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程とを実施する。

　ガス供給室は、反応室に収容された対象物のカーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ、カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されている。複数の吹出口は、ガス供給室と反応室とを連通させると共に、ガス供給室の反応ガスを反応室内の対象物に向けて吹き出す。このため、反応ガスの吹き出しの際に、各吹出口から対象物のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌについては、各吹出口から対象物のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌができるだけ均衡化されている。このため対象物のうち同一のカーボンナノチューブ形成面において、そのカーボンナノチューブ形成面の各部位に形成されるカーボンナノチューブの性状のばらつきが低減される。

　（３）本発明の様相３に係るカーボンナノチューブ製造装置は、カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ対象物にカーボンナノチューブを製造するカーボンナノチューブ製造装置であって、（ｉ）基体と、（ｉｉ）基体に設けられ、対象物のカーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ対象物のカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設された対面壁と、対面壁にこれを貫通するように形成された複数の吹出口と、対面壁を用いて対象物のカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設され且つ吹出口に連通するガス供給室と、反応室に連通するガス排出通路とを有するガス通路形成部材と、（ｉｉｉ）基体に設けられ、対象物のカーボンナノチューブ形成面、ガス通路形成部材、反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを具備する。

　ガス供給室は、反応室に収容された対象物のカーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ、カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されている。複数の吹出口は、ガス供給室と反応室とを連通させると共に、ガス供給室の反応ガスを反応室内の対象物に向けて吹き出す。このため、反応ガスの吹き出しの際に、各吹出口から対象物のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌについては、各吹出口から対象物のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌができるだけ均衡化されている。このため同一のカーボンナノチューブ形成面においては、その同一のカーボンナノチューブ形成面に形成されるカーボンナノチューブの成長のばらつきが低減される。

　本発明に係るカーボンナノチューブデバイスによれば、互いに性状（例えばカーボンナノチューブの長さ、径、単位面積あたりの本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの少なくとも一つ）が異なる第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブを搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利となる。

　本発明に係るカーボンナノチューブ製造方法およびカーボンナノチューブ製造装置によれば、ガス供給室は、反応室に収容された対象物のカーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ、カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されている。複数の吹出口は、ガス供給室と反応室とを連通させると共に、ガス供給室の反応ガスを反応室内の対象物に向けて吹き出す。このため、反応ガスの吹き出しの際に、各吹出口から対象物のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌについては、各吹出口から対象物のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌができるだけ均衡化されている。このため同一のカーボンナノチューブ形成面においては、その同一のカーボンナノチューブ形成面に形成されるカーボンナノチューブの成長のばらつきが低減される。

製造形態１に係り、カーボンナノチューブ製造装置の概念を示す断面図である。製造形態１に係り、カーボンナノチューブ製造装置の異なる方向に沿った断面図である。製造形態１に係り、カーボンナノチューブ製造装置の要部の平面図である。製造形態１に係り、第１吹出口および第２吹出口と物体との関係を示す断面図である。比較例１に係り、物体に形成されているカーボンナノチューブの性状を示す電子顕微鏡写真図である。実施例１に係り、物体に形成されているカーボンナノチューブの性状を示す電子顕微鏡写真図である。実施例２に係り、物体に形成されているカーボンナノチューブの性状を示す電子顕微鏡写真図である。製造形態３に係り、カーボンナノチューブ製造装置の概念を示す断面図である。製造形態４に係り、カーボンナノチューブ製造装置の概念を示す断面図である。製造形態５に係り、カーボンナノチューブ製造装置の異なる方向に沿った断面図である。製造形態６に係り、カーボンナノチューブ製造装置の概念を示す断面図である。製造形態７に係り、カーボンナノチューブ製造装置の概念を示す断面図である。実施形態２に係り、カーボンナノチューブデバイスの概念を示す断面図である。実施形態２に係り、カーボンナノチューブデバイスの概念を示す断面図である。実施形態３に係り、カーボンナノチューブデバイスの概念を示す断面図である。実施形態３に係り、カーボンナノチューブデバイスの概念を示す断面図である。実施形態４に係り、カーボンナノチューブデバイスの概念を示す断面図である。実施形態５に係り、カーボンナノチューブデバイスの概念を示す断面図である。

　１は物体（対象物）、１１は第１カーボンナノチューブ形成面、１２は第２カーボンナノチューブ形成面、１０１は第１カーボンナノチューブ、１０２は第２カーボンナノチューブ、１０８はカーボンナノチューブ素子、１４は側端面、１５は側端面、２は装置本体（基体）、３は通路形成部材、３０は反応室、３１は第１対面壁、３２は第２対面壁、３３は第１ガス排出通路、３４は第２ガス排出通路、３８は第１出口、３９は第２出口、４１は第１吹出口、４２は第２吹出口、５１は第１ガス供給室、５２は第２ガス供給室、７１は第１加熱源、７２は第２加熱源、８１は第１供給通路、８２は第２供給通路を示す。

　以下、本発明の各実施形態を説明する。
　（実施形態１）　　概略説明
　実施形態１に係るカーボンナノチューブデバイスは、カーボンナノチューブ素子を有する。カーボンナノチューブ素子は、互いに背向する第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面をもつ物体と、物体の第１カーボンナノチューブ形成面に形成された第１カーボンナノチューブと、物体の第２カーボンナノチューブ形成面に形成された第２カーボンナノチューブとを備える。第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブは、物理的性質（形状、寸法も含む）および／または化学的性質等において互いに性状が相違する。ここで、性状とは、カーボンナノチューブの長さ、径（太さ）、単位面積あたり本数、総本数、カーボンナノチューブの層数（カーボンナノチューブは１層の筒構造、２層等の複層筒構造などがある）、結晶性（Ｇ／Ｄ比：ラマン分光分析のＧバンドとＤバンドの比）、欠陥量、官能基種、官能基量、密度（カーボンナノチューブ群としての密度）、重量、これらの分布等のうちの少なくとも１つとすることができる。

　カーボンナノチューブの長さが長いと、一般的には電極表面積が大きく、担持性が良い。カーボンナノチューブの径が太いと、一般的には担持性が良い。カーボンナノチューブの径が細いと、一般的には、電解液の含浸性が高くなり、電解液に含まれるイオン伝導性が高くなる。カーボンナノチューブの本数が多いと、一般的には、電極表面積が大きく、担持性が良い。カーボンナノチューブの本数が少ないと、隣接するカーボンナノチューブ間の隙間が大きくなり、一般的には、電解液の含浸性が高くなり、電解液に含まれるイオン伝導性が高くなる。カーボンナノチューブの結晶性が低いと、グラフェンシートの欠損部により、担持性が良くなる。カーボンナノチューブの結晶性が高いと、グラフェンシートが良好となり、導電性が高くなる。カーボンナノチューブの密度が高いと、一般的には電極表面積が大きく、担持性が良い。カーボンナノチューブの密度が低いと、一般的には、電解液の含浸性が高くなり、電解液に含まれるイオン伝導性が高くなる。カーボンナノチューブの重量が大きいと、担持性が高い。カーボンナノチューブの分布は担持性に影響を与える。

　ここで担持性が良いとは、カーボンナノチューブに粒子等の機能材を付着させやすいということを意味する。例えば、Ｌｉイオンキャパシタの場合、チタン酸リチウム粒子（電位制御粒子）の良好な担持性により負極電位を下げ、容量性能を増加させる。高分子型燃料電池の場合、白金粒子（触媒粒子）の良好な担持性により電極での酸化反応、もしくは還元反応を促進させ、出力性能を増加させる。
　このように第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブとで性状を変更させるためには、基板等の物体の表面粗さ、物体の第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面に担持される触媒担持量、触媒組成、触媒密度、触媒の径、反応ガスの単位時間あたりの流量、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とにおける反応ガスの流量比、流速、反応ガス種、反応ガスの温度、反応ガスの流れ方向、反応ガス導入口のサイズ・ピッチ、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とにおける温度、加熱源の出力等の要因のうちの少なくとも１つを変更させることが好ましい。物体の温度および／または反応ガスの温度を相対的に低下させれば、グラフェンシート（複数の炭素原子が結合して形成する網）における欠損部を相対的に増加させ、カーボンナノチューブの結晶性を相対的に低下させることができる。製造時に基板に保持される触媒の粒径を調整すれば、カーボンナノチューブの直径を調整させたり、カーボンナノチューブの層数を調整させたりできる。カーボンナノチューブの密度は、カーボンナノチューブの層数、および／または、単位面積あたりのカーボンナノチューブの本数に影響され易い。層数および／または本数が増加すると、密度が増加する。カーボンナノチューブの重量は、カーボンナノチューブの密度および／またはカーボンナノチューブの長さに影響され易い。密度が高く、長さが長いと、カーボンナノチューブの重量は増加する。

　例えば図１３，図１４、図１６に示すように、隣接する二つのカーボンナノチューブ素子の第１カーボンナノチューブ同士が対向すると共に、隣接する二つのカーボンナノチューブ素子の第２カーボンナノチューブ同士が対向する配置とされるように、複数のカーボンナノチューブ素子は並設されていることができる。

　また図１５、図１７に示すように、隣接する二つのカーボンナノチューブ素子の第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブが互いに対向する配置とされるように、複数のカーボンナノチューブ素子は並設されることができる。デバイスが電気部品または電子部品である場合には、物体は導電性を有することが好ましく、銅、銅合金、鉄、鉄合金（ステンレス鋼も含む）、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金が例示される。デバイスが電気部品でない場合には、導電性を有しない場合でも良い。このカーボンナノチューブデバイスとしては、キャパシタに限らず、燃料電池、リチウム電池、太陽電池、金属−空気電池等のデバイスについても適用できる。本実施形態によれば、互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブを搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することができる。

　（実施形態２）　長さの異なるＣＮＴの並列接続
　図１３および図１４は、実施形態２に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。カーボンナノチューブデバイスは、電荷を蓄電するキャパシタを構成しており、長さの異なるＣＮＴの並列接続させるように複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を組み付けて構成されている。図１４に示すように、単数のカーボンナノチューブ素子１０８は、（ｉ）互いに背向する平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２をもつ物体１（対象物）と、（ｉｉ）物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に立設されるように第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に延びるように並走されて形成された多数の第１カーボンナノチューブ１０１と、（ｉｉｉ）物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に立設されるように第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に延びるように並走されて形成された多数の第２カーボンナノチューブ１０２とを備える。このようなカーボンナノチューブ素子１０８は、電解液２０５と共に筐体２００に密閉されている。電解液２０５としては、キャパシタで用いられる公知の電解液を採用できる。

　物体１は板状をなしており、鉄、鉄合金、銅、銅合金等の導電性金属で形成されており、導電性を有する。第１カーボンナノチューブ１０１（ＣＮＴ）および第２カーボンナノチューブ１０２（ＣＮＴ）は、長さを除いて基本的には同じ性状である。但し、第１カーボンナノチューブ１０１の長さは、第２カーボンナノチューブ１０２の長さよりも長い。長さが長い第１カーボンナノチューブ１０１は、表面積が大きく、物質を担持させる担持量も大きい。長さが短い第２カーボンナノチューブ１０２は、イオン伝導度を向上した電極を実現できる。

　図１３に示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は矢印ＥＡ方向に沿って複数個並設されている。図１３に示すカーボンナノチューブ素子１０８は、共通の物体１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を正極側とする複数個の正極用カーボンナノチューブ素子１０８ｐと、共通の物体１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を負極側とする複数個の負極用カーボンナノチューブ素子１０８ｎとで構成されている。図１３に示すように、複数個の正極用カーボンナノチューブ素子１０８ｐの物体１は、第１電気的導通路１ｆにより電気的に正極側（＋）に接続されている。複数個の負極用カーボンナノチューブ素子１０８ｎの物体１は、第２電気的導通路１ｓにより負極側（−）に電気的に接続されている。

　本実施形態によれば、図１３に示すように、互いに隣接する二つのカーボンナノチューブ素子１０８によれば、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２がセパレータ３００ｆ，３００ｓを介して対称的な配置とされている。即ち、図１３に示すように、互いに隣接する二つのカーボンナノチューブ素子１０８（１０８ｎ，１０８ｐ）によれば、互いに隣接する物体１は互いに異なる極に電気的に繋がれている。従って、互いに隣接する素子１０８（１０８ｎ，１０８ｐ）は、異なる極に電気的にそれぞれ繋がれている。そして、素子１０８ｎの第１カーボンナノチューブ１０１（負極）と、素子１０８ｎに隣接する素子１０８ｐの第１カーボンナノチューブ１０１（正極）とがセパレータ３００ｆを介して互いに対面している。同様に、素子１０８ｐの第２カーボンナノチューブ１０２（正極）と、素子１０８ｐに隣接する素子１０８ｎの第２カーボンナノチューブ１０２（負極）とがセパレータ３００ｓを介して互いに対面している。

　従って、図１３に示すように、複数の素子１０８が並設されている方向（矢印ＥＡ方向）において、第１カーボンナノチューブ１０１，第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ１０２，第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１、第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ１０２、第２カーボンナノチューブ１０２……の順に配置されている。換言すると、図１３，図１４に示すように、同じ性状（基本的には同じ長さ）の第１カーボンナノチューブ１０１，１０１同士がセパレータ３００ｆを介して異極同士として対面している。同じ性状（基本的には同じ長さ）の第２カーボンナノチューブ１０２，１０２同士がセパレータ３００ｓを介して異極同士として対面している。換言すると、隣接する異極同士の素子１０８ｎ，１０８ｐにおいて、同じ性状（同じ長さ）で且つ互いに異極の第１カーボンナノチューブ１０１，１０１同士がセパレータ３００ｆを介して対面している。隣接する異極同士の素子１０８ｎ，１０８ｐにおいて、同じ性状（同じ長さ）且つ互いに異極同士の第２カーボンナノチューブ１０２，１０２同士がセパレータ３００ｓを介して対面している。このように長さの異なるカーボンナノチューブ１０１，１０２の並列接続が形成されている。

　図１３に示すように、第１カーボンナノチューブ１０１の長さは、第２カーボンナノチューブ１０２の長さよりも長くされている。長さが長い第１カーボンナノチューブ１０１同士は、第１セパレータ３００ｆを介して互いに対向しており、表面積が相対的に大きいため、高容量単セルを構成する。これに対して、長さが短い第２カーボンナノチューブ１０２同士は、第２セパレータ３００ｓを介して互いに対向しており、電気抵抗が低いため、高出力単セルを構成する。なお、セパレータ３００ｆ，３００ｓは、電解液に溶解する陰イオンおよび陽イオンの透過性を有すると共に、高い電気絶縁性をもつ。

　このような本実施形態によれば、短いカーボンナノチューブ（低抵抗）による高出力単セルと、長いカーボンナノチューブ（高表面積）による高容量単セルを並列積層させるため、セルレベルで出力機能と容量機能との双方をハイブリッド化させることができる。即ち、図１４に示すように、高出力機能を有するカーボンナノチューブ素子１０８と、高容量機能をもつカーボンナノチューブ素子１０８とをハイブリッド化させることができる。このように本実施形態によれば、互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することができる。通常負荷時は高容量セルから放電し、高負荷時は高出力セルから放電することが好ましい。なお、本実施形態によれば、物体１の面方向に対してほぼ垂直方向に沿って反応ガスを流す方法で第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を形成しても良い。あるいは、物体１の面方向に沿って反応ガスを流す方法で第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を形成しても良い。

　（実施形態３）　結晶性の異なるＣＮＴの直列接続
　図１５Ａ，図１５Ｂは、実施形態３に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。カーボンナノチューブデバイスは、電荷を蓄電するキャパシタを構成しており、複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を組み付けて構成されている。図１５Ａに示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は、（ｉ）互いに背向する平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２をもつ物体１と、（ｉｉ）物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に立設されるように第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に延びるように形成された第１カーボンナノチューブ１０１と、（ｉｉｉ）物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に立設されるように第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に延びるように形成された形成された第２カーボンナノチューブ１０２とを備える。図１５Ａに示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８については、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２は、図略のセパレータを介して、互いに非対称的配置として配置されている。

　従って、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８については、性状が異なり互いに異極同士の第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２は、図略のセパレータを介して直列的に配置されている。このように結晶性の異なるカーボンナノチューブの直列接続が形成されている。従って、図１５Ａに示すように、複数の素子１０８が並設されている方向（矢印ＥＡ方向）において、第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１，第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１，第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１の順に配置されている。図１５Ｂに示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は複数個並設されている。図１５Ｂに示すカーボンナノチューブ素子１０８は、共通の物体１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１を負極とし、第２カーボンナノチューブ１０２を正極とする。複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を筐体２００の内部で直列接続することにより高い起電力を取り出すことが可能である。

　物体１は基板を形成する板状をなしており、鉄、鉄合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性金属で形成されており、導電性を示す。第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２は基本的には同じ性状である。但し、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低い。このように第１カーボンナノチューブ１０１は、低結晶性をもつ。低結晶性の方が、カーボンナノチューブを構成する筒形状のグラフェンシートの欠損部が多く、電位制御粒子の担持性が高いと考えられる。高結晶性の方が、カーボンナノチューブを構成する筒形状のグラフェンシートの欠損部が少なく、高い導電性が得られる。このように本実施形態によれば、高結晶性のカーボンナノチューブ正極（導電性狙い）と低結晶性カーボンナノチューブ負極とを片面づつ形成させることにより、高出力および高容量化を両立させることができる。特にリチウムイオンキャパシタに適用した場合には、長いカーボンナノチューブ正極（導電性狙い）と低結晶性カーボンナノチューブ負極とを片面づつ形成させることにより、高出力および高容量化を両立させることができる。更に本製造形態により同時形成することにより生産性を向上させることが可能になる。本実施形態によれば、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低いが、逆にしても良い。図１５Ａにおいて、筐体２００，電解液２０５として図略されている。

　（実施形態４）　結晶性の異なるＣＮＴの並列接続
　図１６は、実施形態４に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。カーボンナノチューブデバイスは、電荷を蓄電するキャパシタを構成しており、複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を組み付けて構成されている。図１６に示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は、（ｉ）互いに背向する平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２をもつ物体１と、（ｉｉ）物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に立設されるように第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に延びるように形成された第１カーボンナノチューブ１０１と、（ｉｉｉ）物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に立設されるように第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に延びるように形成された第２カーボンナノチューブ１０２とを備える。

　本実施形態では、図１６に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８について、低結晶性の第１カーボンナノチューブ１０１および高結晶性の第２カーボンナノチューブ１０２は、図略のセパレータを介して、互いに対称的配置として配置されている。従って、図１６に示すように、素子１０８の並設方向（矢印ＥＡ方向）において、第２カーボンナノチューブ１０２，第１カーボンナノチューブ１０１，第１カーボンナノチューブ１０１，第２カーボンナノチューブ１０２，第２カーボンナノチューブ１０２……の順に配置されている。このため図１６に示すように、低結晶性の第１カーボンナノチューブ１０１，１０１同士とが向き合い、高結晶性の第２カーボンナノチューブ１０２，１０２同士が向き合う。低結晶性の第１カーボンナノチューブ１０１は一般的に表面積が大きい。

　これに対して、高結晶性の第２カーボンナノチューブ１０２は良好な筒状のグラフェンシートを形成するため、相対的に導電性良い。このため、図１６に示すように、低結晶性の第１カーボンナノチューブ１０１同士とが向き合い、高結晶性の第２カーボンナノチューブ１０２同士とが向き合うように積層し、並列接続することで高出力機能と高容量機能をハイブリット化させることができる。このように本実施形態によれば、結晶性において互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することができる。本実施形態によれば、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低いが、逆にしても良い。図１６において、筐体２００，電解液２０５として図略されている。

　（実施形態５）　太さの異なるＣＮＴの直列接続
　図１７は、実施形態５に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。直径が大きくて太い第１カーボンナノチューブ１０１は、一般的に担持性が良いので、チタン酸リチウム粒子等の粒子を担持することで負極として機能し易い。これに対して、直径が小さくて細い第２カーボンナノチューブ１０２は、相対的に電解液の含浸性が良くイオン伝導の優れた正極として使用可能である。図１７に示すように、太い第１カーボンナノチューブ１０１と細い第２カーボンナノチューブ１０２とが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。

　図１７に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８について、太い第１カーボンナノチューブ１０１および細い第２カーボンナノチューブ１０２は、図略のセパレータを介して、互いに非対称的配置として配置されている。従って、図１７に示すように、素子１０８の並設方向（矢印ＥＡ方向）において、細い第２カーボンナノチューブ１０２，太い第１カーボンナノチューブ１０１，細い第２カーボンナノチューブ１０２，太い第１カーボンナノチューブ１０１，細い第２カーボンナノチューブ１０２……の順に配置されている。本実施形態によれば、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低いが、逆にしても良い。図１６において、筐体２００，電解液２０５として図略されている。

　（製造方法の例示）
　上記した性状の異なるカーボンナノチューブをもつカーボンナノチューブ素子１０８を形成するにあたり、次の製造方法が例示できる。
　（ｉ）カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ物体（対象物）を用意すると共に、物体を収容するための反応室と、反応室に収容される物体のカーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されたガス供給室と、ガス供給室と反応室とを連通させると共にガス供給室の反応ガスを反応室に吹き出す複数の吹出口とを有するガス通路形成部材と、物体のカーボンナノチューブ形成面、ガス通路形成部材、反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを用意する準備工程を実施する。次に、（ｉｉ）物体のカーボンナノチューブ形成面、ガス通路形成部材、反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させた状態で、反応ガスを前記ガス供給室に供給することにより、反応室内の物体のカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して交差する方向に沿って、ガス供給室の反応ガスを吹出口から物体のカーボンナノチューブ形成面に向けて吹き出し、物体のカーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程を実施する。

　この製造方法において、好ましくは、反応ガスの吹き出しの際に、各吹出口から物体の共通のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌを１００として相対表示するとき、各吹出口にわたり７５~１２５の範囲内に設定され、各吹出口から物体のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌが均衡化されている。この場合、第１カーボンナノチューブの全体のばらつきが低減される。同様に第２カーボンナノチューブのばらつきが低減される。

　好ましくは、物体のカーボンナノチューブ形成面は、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、第１カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第１操作と、第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２操作とを独立に制御する。この場合、第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御すれば、第１カーボンナノチューブ形成面に第１操作で形成されるカーボンナノチューブの性状と、第２カーボンナノチューブ形成面に第２操作で形成されるカーボンナノチューブの性状とを変更させることができる。また、第１操作および第２操作は同時に実施されることが生産上好ましいが、時間的に重複しないように時間的にずらして実施してもよい。更には、第１操作および第２操作は、時間的に一部重複させつつ時間をずらして実施しても良い。

　好ましくは、複数の吹出口の中心線から物体に向けて延びる延長線は、物体のカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して所定角度（図４に示すθ１，θ２に相当、θ１，θ２＝７０~１１０°）以内で交差するように設定されている。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面において第１カーボンナノチューブの全体のばらつきが低減される。第２カーボンナノチューブ形成面において第２カーボンナノチューブの全体のばらつきが低減される。

　好ましくは、（ａ）物体のカーボンナノチューブ形成面は、互いに異なる位置（例えば、物体を基板とした場合の表面、裏面、あるいは側面）に設けられた第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、（ｂ）対面壁は、物体の第１カーボンナノチューブ形成面に第１間隔を隔てて対面する第１対面壁と、物体の第２カーボンナノチューブ形成面に第２間隔を隔てて対面する第２対面壁とを有しており、（ｃ）吹出口は、第１対面壁に形成された第１吹出口と、第２対面壁に形成された第２吹出口とを有しており、（ｄ）ガス供給室は、第１ガス供給源に繋がると共に第１吹出口に連通する第１ガス供給室と、第２ガス供給源に繋がると共に第２吹出口に連通する第２ガス供給室とを有しており、（ｅ）加熱源は、第１カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第１反応ガス、物体の第１カーボンナノチューブ形成面、第１ガス供給室のうちの少なくとも一つを第１カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第１加熱源と、第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２反応ガス、物体の第２カーボンナノチューブ形成面、第２ガス供給室のうちの少なくとも一つを第２カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第２加熱源とを有する。

　この場合、第１カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第１操作と、第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２操作とを独立に制御することができる。

　この場合、第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御すれば、第１カーボンナノチューブ形成面に第１操作で形成されるカーボンナノチューブの性状と、第２カーボンナノチューブ形成面に第２操作で形成されるカーボンナノチューブの性状とを容易に変更させることもできる。第１操作および第２操作は前述したように時間的に同時に行っても良いし、時間的にずらして行っても良い。

　好ましくは、カーボンナノチューブを形成するにあたり、物体の一端側を一対の第１設置部で挟むと共に、物体の他端側を一対の第２設置部で挟むことができる。そして第１設置部と第２設置部とを物体の面方向に沿って相対的に離間させる方向に変位させることにより、物体の面方向に張力を与え、物体の過剰な撓み変形が抑制される。この場合、単位時間あたりについて、第１吹出口から吹き出される第１反応ガスの単位時間あたり流量と、第２吹出口から吹き出される第２反応ガスの単位時間あたりの流量とが同等でないときであっても、物体のカーボンナノチューブ形成面が物体の厚み方向に変位することが抑制される。このように物体の面方向に張力を与えつつ、カーボンナノチューブを物体に形成することもできる。好ましくは、ガス通路形成部材のガス排出通路の出口は、物体の側端面に対面する位置に配置されている。この場合、物体のカーボンナノチューブ形成面に接触した反応ガスは、カーボンナノチューブを形成させた後に速やかに、ガス排出通路から排出させることができる。このためカーボンナノチューブを形成した後の反応済みガスが反応室に残留することが抑制される。この場合、良好なカーボンナノチューブの形成に貢献できる。

　カーボンナノチューブ形成反応においては、炭素源およびプロセス条件は特に限定されるものではない。カーボンナノチューブを形成させる炭素を供給させる炭素源として、アルカン、アルケン、アルキン等の脂肪族炭化水素、アルコール、エーチル等の脂肪族化合物、芳香族炭化水素等の芳香族化合物が例示される。従って、炭素源として、アルコール系の原料ガス、炭化水素系の原料ガスを用いるＣＶＤ法（熱ＣＶＤ，プラズマＣＶＤ、リモートプラズマＣＶＤ法等）が例示される。アルコール系の原料ガスとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等のガスが例示される。更に炭化水素系の原料ガスとしてはメタンガス、エタンガス、アセチレンガス、プロパンガス等が例示される。

　（製造形態１）
　図１~図４は製造形態１を示す。カーボンナノチューブを形成するための物体１（対象物）は、互いに背向する第１カーボンナノチューブ形成面１１と，第１カーボンナノチューブ形成面１２とをもつ。カーボンナノチューブ製造装置は、第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブを形成し、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブを形成する。ここで、図１~図３に示すように、物体１は平らな基板状をなしており、互いに背向する２次元的に延設された平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１と、２次元的に並設された平坦な第２カーボンナノチューブ形成面１２とを有する。物体１の材質は特に限定されず、シリコン、金属等が例示される。金属としては、鉄、チタン、銅、アルミニウム、鉄合金（ステンレスを含む）、チタン合金、銅合金、アルミニウム合金等が例示される。図３から理解できるように、第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２は、２次元方向に延びる平坦状とされており、一方向であるＸ方向（長手方向）と、これに交差（直交）する他方向であるＹ方向（幅方向）とに延びる。

　物体１のカーボンナノチューブ形成面１１，１２には、触媒が存在していることが好ましい。触媒としては、通常、遷移金属が用いられる。特に、Ｖ~ＶＩＩＩ族の金属が好ましい。カーボンナノチューブ集合体の密度の目標値等に応じて、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、銅、クロム、バナジウム、ニッケルバナジウム、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、銀、金、これらの合金が例示される。触媒はＡ−Ｂ系の合金であることが好ましい。ここで、Ａは鉄、コバルト、ニッケルのうちの少なくとも１種であり、Ｂはチタン、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、タンタルのうちの少なくとも１種であることが好ましい。この場合、鉄−チタン系合金、鉄−バナジウム系合金のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。更に、コバルト−チタン系合金、コバルト−バナジウム系合金、ニッケル−チタン系合金、ニッケル−バナジウム系合金、鉄−ジルコニウム系合金、鉄−ニオブ系合金が挙げられる。鉄−チタン系合金の場合には、質量比でチタンが１０％以上、３０％以上、５０％以上、７０％以上（残部は鉄）、９０％以下が例示される。鉄−バナジウム系合金の場合には、質量比でバナジウムが１０％以上、３０％以上、５０％以上、７０％以上（残部は鉄）、９０％以下が例示される。

　図１に示す装置本体２（基体）はカーボンナノチューブ製造装置の基体をなす。反応ガスを供給するガス通路形成部材３が装置本体２に設けられている。図１および図２に示すように、ガス通路形成部材３は、物体１を収容する容積を有する反応室３０と、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１間隔Ｅ１（最短間隔）を隔てて対面する第１対面壁３１と、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２間隔Ｅ２を隔てて対面する第２対面壁３２とを有する。Ｅ１＝Ｅ２、または、Ｅ１≒Ｅ２（例えばＥ１／Ｅ２＝０．８５~１．１５）とされていることができる。但し、場合によっては、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２について、性状（カーボンナノチューブの長さ、径、単位面積あたりの本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの少なくとも一つ）を変化させる場合には、Ｅ１＜Ｅ２としても良いし、Ｅ１＞Ｅ２としても良い。

　図１および図２に示すように、第１対面壁３１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ平行とされており、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する第１面方向（矢印Ｓ１方向）に沿って二次元的に延設されており、前記したＸ方向およびＹ方向に延設されている。この場合、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成する第１カーボンナノチューブ１０１の全体についてばらつきを抑制させるのに有利である。第２対面壁３２は、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ平行とされており、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２が延設する面方向（矢印Ｓ２方向）に沿って二次元的に延設されており、前記したＸ方向およびＹ方向に延設されている。この場合、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成する第１カーボンナノチューブ１０１の全体についてばらつきを低減させるのに有利である。

　図１および図２に示すように、ガス通路形成部材３は、第１対面壁３１にこれを厚み方向に貫通するように形成された複数の第１吹出口４１と、第２対面壁３２にこれを厚み方向に貫通するように形成された複数の第２吹出口４２と、第１対面壁３１を用いて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する第１面方向（Ｓ１方向）に沿って延設され且つ第１吹出口４１に連通する第１ガス供給室５１と、第２対面壁３２を用いて物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２が延設する第２面方向（Ｓ２方向）に沿って延設され且つ第２吹出口４２に連通する第２ガス供給室５２と、反応室３０にこれの第１出口３８を介して連通する第１ガス排出通路３３（図２参照）と、反応室３０にこれの第２吹出口３９を介して連通する第２ガス排出通路３４（図２参照）を有する。第１吹出口４１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向する。第２吹出口４２は、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に対向する。

　図２に示すように、第１ガス供給室５１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向するように形成され、箱状通路とされており、物体１の幅寸法Ｄ２よりも大きな幅寸法Ｄ２０をもつ。第２ガス供給室５２は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向するように形成され、箱状通路とされており、物体１の幅寸法Ｄ２よりも大きな幅寸法Ｄ２０をもつ。図２に示すように、箱状通路は２次元方向（Ｘ方向，Ｙ方向）に延設された偏平な箱状通路とされている。第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１反応ガスをできるだけ垂直に且つ均一に吹き付け、第１カーボンナノチューブ１０１をできるだけ均一に形成するためである。また、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２反応ガスをできるだけ垂直に且つ均一に吹き付け、第２カーボンナノチューブ１０２をできるだけ均一に形成するためである。

　なお、第１ガス供給室５１の流路横断面積をＳＡ１とし、第２ガス供給室５２の流路横断面積をＳＡ２とするとき、ＳＡ１＝ＳＢ２，ＳＡ１≒ＳＢ２にできる。場合によっては、第１カーボンナノチューブと第２カーボンナノチューブとにおける性状を変更させるため、ＳＡ１／ＳＢ２＝０．８~１．２の範囲、または、０．９~１．１の範囲にできる。但し、これに限定されない。本製造形態では図２に示すように、第１ガス供給室５１は物体１の上側に、第２ガス供給室５２は物体１の下側に配置されている。

　複数の第１吹出口４１は、千鳥配列でほぼ均等間隔で第１対面壁３１のほぼ全面（周縁部を除く）に形成されていることが好ましい。この場合、第１反応ガスをできるだけ均一に吹き付けることができ、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつき低減に貢献できる。なお千鳥配列に限定されるものではなく、第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつき低減に貢献できる限り、要するに、複数の第１吹出口４１が第１対面壁３１において散乱状に形成されていれば良い。同様に、複数の第２吹出口４２が千鳥配列でほぼ均等間隔で第２対面壁３２に形成されていることが好ましい。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２のばらつき低減に貢献できる。なお千鳥配列に限定されるものではない。

　図４から理解できるように、第１吹出口４１は、物体１のサイズ等にもよるが、内径ＤＷ１（例えば０．２~８ミリメートル，０．３~５ミリメートル）の円形状の孔で形成できる。最も隣接する第１吹出口４１の中心軸線Ｐ１間のピッチをＰＡ１とし、第１吹出口４１の内径をＤＷ１とすると、ピッチＰＡ１＝ＤＷ１×α１にできる。α１としては２~５０の範囲内、３~２５の範囲内が例示される。但しこれに限定されるものではない。第２吹出口４２の内径ＤＷ２についても、第２吹出口４２の中心軸線Ｐ２間のピッチＰＡ２についても同様である。また、大面積の物体の面内に均一に原料ガスを導入するために、ガス供給の遠い位置ほどピッチを小さくしたり、孔径を大きくしても良い。

　本製造形態によれば、物体１の厚みを示す断面図である図４から理解できるように、複数の第１吹出口４１の中心軸線Ｐ１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に向けて延びる延長線ＰＫ１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する面方向（Ｓ１方向）に対して第１所定角度θ１（θ１＝７０~１１０°）以内で、具体的にθ１＝８５~９５°以内で交差するように設定されていることが好ましい。また図４に示すように、複数の第２吹出口４２の中心軸線Ｐ２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に向けて延びる延長線ＰＫ２は、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２が延設する面方向（Ｓ２方向）に対して第２所定角度θ２（θ２＝７０~１１０°）以内で、具体的にθ２＝８５~９５°以内で交差するように設定されていることが好ましい。良好なカーボンナノチューブを形成させるためには、θ１およびθ２は８８~９２°、特に９０°としても良い。

　図２に示すように、ガス通路形成部材３において、第１対面壁３１および第２対面壁３２は、第１副壁６１および第２副壁６２で互いに連設されている。反応室３０の第１出口３８は、物体１の一方の側端面１４に接近しつつ対向するように第１副壁６１に形成されている。反応室３０の第２出口３９は、物体１の他方の側端面１５に接近しつつ対向するように第２副壁６２に形成されている。図２に示すように、物体１の厚みＴＡが比較的厚いときには、第１出口３８と側端面１４との距離をＭ１とし、第２出口３９と側端面１５との距離をＭ２とし、物体１の厚みをＴＡとするとき、Ｍ１は（０．３~７）×ＴＡ、または、（０．５~５）×ＴＡとすることが例示される。但しこれに限定されるものではない。第１副壁６１の厚みをＴＥとするときには、Ｍ１は（０．３~７）×ＴＥ、または、（０．５~５）×ＴＥとすることが例示される。但しこれに限定されるものではない。

　このように、第１出口３８は物体１の側端面１４に対面しつつ近づいている。このためカーボンナノチューブ１０１，１０２を形成させた反応ガスを第１出口３８から速やかに第１ガス排出通路３３に排出させるのに有利である。同様に、Ｍ２は（０．３~５）×ＴＡ、または、（０．５~２）×ＴＡとすることが例示される。この場合、第２出口３９は物体１の側端面１５に対面しつつ近づいている。このためカーボンナノチューブ１０１，１０２を形成させた反応ガスを第２吹出口３９から速やかに第２ガス排出通路３４に排出させるのに有利である。

　ここで、第１カーボンナノチューブ１０１と第２カーボンナノチューブ１０２とについて、Ｍ１＝Ｍ２、または、Ｍ１≒Ｍ２でも良いし、Ｍ１＜Ｍ２、Ｍ１＞Ｍ２でも良い。図２に示すように、第１ガス排出通路３３は、第１副壁６１と、第１副壁６１よりも外側の第１側壁６３とを利用して形成されているおり、図示しないドレン側に繋がる。第２ガス排出通路３４は、第２副壁６２と、第２副壁６２よりも外側の第２側壁６４とを利用して形成されており、ドレン側に繋がる。

　さらに、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１、ガス通路形成部材３、第１ガス供給室５１の第１反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度（例えば４００~１０００℃程度、５５０~７００℃）に加熱させるための第１加熱源７１が、装置本体２に設けられている。物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２、ガス通路形成部材３、第２ガス供給室５２の第２反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させるための第２加熱源７２が、装置本体２に設けられている。図２に示すように、加熱源７１，７２は、ガス供給室５１，５２の外側に配置されているため、ガス供給室５１，５２の全体、通路形成部材３の全体を加熱させるにも有利である。加熱温度はカーボンナノチューブの結晶性に影響を与える。加熱温度が相対的に低いと、グラフェンシートにおける欠損部が増加し、カーボンナノチューブの結晶性が低下する。

　第１加熱源７１は、第１ガス供給室５１の外側（上側）に配置されており、近赤外線を放出するランプヒータで形成されていることが好ましい。第２加熱源７２は、第２ガス供給室５２の外側（上側）に配置されており、近赤外線を放出するランプヒータで形成されていることが好ましい。加熱源７１，７２は通路形成部材３自体も、通路形成部材３内の反応ガスも加熱できる。なお、通路形成部材３の全体は、近赤外線を透過できる材料（例えば石英ガラス）で形成されていることが好ましい。この場合、第１加熱源７１および第２加熱源７２は、反応室３０内の物体１をカーボンナノチューブ形成温度に加熱できる。加熱源７１，７２はカバー部材７５で外側から覆われている。第１加熱源７１および第２加熱源７２は制御装置により互いに独立して制御できることが好ましい。この場合、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１の温度Ｔ１と、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２の温度Ｔ２とを独立させて制御するのに有利である。

　なお、物体１が鉄または鉄合金等の導電性および透磁性を有する場合には、第１加熱源７１および第２加熱源７２としては、電磁誘導で物体１を加熱させる誘導加熱方式としても良い。誘導加熱の場合には、第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の表面を表皮効果により集中的に早期に加熱できる。さらには他の加熱方式としても良い。

　図１に示すように、第１ガス供給室５１は、第１反応ガスおよび第１キャリヤガスを供給できる第１供給通路８１を介して繋がる。第１供給通路８１には、第１反応ガス用の第１供給バルブ８１ａ，第１キャリヤガス用の第１供給バルブ８１ｃが設けられている。第２ガス供給室５２は、第２反応ガスおよび第２キャリヤガスを供給できる第２供給通路８２を介して繋がる。第２供給通路８２には、第２反応ガス用の第２供給バルブ８２ａ，第２キャリヤガス用の第２供給バルブ８２ｃが設けられている。第１供給通路８１および第２供給通路８２には、供給する各ガスの流量を計測する流量計を設けることが好ましい。

　さて、カーボンナノチューブ形成工程について説明する。まず、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２にそれぞれ触媒を担持させておくことが好ましい。触媒は、蒸着、スパッタリング、ディッピング等に、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成できる。その後、カーボンナノチューブ形成工程を実施する。すなわち、図１および図２に示すように、設置部１８を介して物体１を反応室３０に設置する。設置部１８は固定式でも良いし、搬送ローラでも良い。固定式であれば、物体１を固定した状態でカーボンナノチューブを形成する。搬送ローラであれば、物体１を搬送方向に連続的に搬送させつつ、カーボンナノチューブ１１，１２を連続的に形成でき、生産性を向上できる。カーボンナノチューブ形成工程では、反応室３０を真空引きしておく。

　さらに、第１加熱源７１および第２加熱源７２をオンさせて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２を所定温度（例えば３００~６００℃、あるいは５００~６００℃）に昇温させておく。この状態で、第１供給通路８１からキャリヤガス（アルゴンガスまたは窒素ガス）を第１ガス供給室５１および第１吹出口４１を介して反応室３０に供給する共に、第２供給通路８２からキャリヤガスを第２ガス供給室５２および第２吹出口４２を介して反応室３０に供給し、反応室３０の圧力を調整する。

　その後、第１反応ガスを第１供給通路８１から第１ガス供給室５１に供給すると共に、第２供給通路８２から第２反応ガスを第２ガス供給室５２に供給させる。第１ガス供給室５１に供給された第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に向けてこれに衝突するように吹き出される。第２ガス供給室５２に供給された第２反応ガスは、複数の第２吹出口４２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に向けてこれに衝突するように吹き出される。なお第１反応ガスおよび第２反応ガスは同量および同種にできる。

　上記したカーボンナノチューブ形成工程が実施されると、図２から理解できるように、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブ１０１が形成されると共に、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブ１０２が形成される。第１カーボンナノチューブ１０１は、基本的には、第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直方向に成長する。第２カーボンナノチューブ１０２は、基本的には、第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直方向に成長する。第１反応ガスの吹き出しの際に、各第１吹出口４１から物体１の共通の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１（図４参照）を１００として相対表示するとき、各第１吹出口４１について、７５~１２５の範囲内に設定されている。

　具体的には、各第１吹出口４１にわたり９０~１１０の範囲内（特に９５~１０５の範囲内，１００）に設定されていることが好ましい。このため各第１吹出口４１について、第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１ができるだけ均衡化されている。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面１１において第１カーボンナノチューブ１０１が良好に形成される。

　同様に、第２反応ガスの吹き出しの際に、各第２吹出口４２から物体１の共通の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２（図４参照）を１００として相対表示するとき、各第２吹出口４２について、７５~１２５の範囲内に設定されている。具体的には、各第２吹出口４２にわたり９０~１１０の範囲内（特に９５~１０５の範囲内）に設定されていることが好ましい。このため各第２吹出口４２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２ができるだけ均衡化されている。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２において第２カーボンナノチューブ１０２が良好に形成される。

　上記した本製造形態によれば、第１反応ガスおよび第２反応ガスの単位時間あたりの流量は基本的には相違されている。このため、第１カーボンナノチューブ１０１と第２カーボンナノチューブ１０２とについて、性状（例えば長さ、径、本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、分布等のうちの少なくとも１つ）の差を増加できる。この場合、加熱源７１，７２の出力も相違させることができる。更に、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２の性状を変更させるためには、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２に担持される触媒についても、その担持量、担持密度および組成を基本的には変更させることができる。

　担持密度とは、カーボンナノチューブ形成面の単位面積あたりの触媒重量を意味する。本製造形態によれば、カーボンナノチューブ形成工程においては、図１に示すように、第１ガス供給室５１については、互いに逆方向（矢印Ｗ１０，Ｗ１１方向）から第１反応ガスを第１ガス供給室５１に供給することにしている。これにより物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１のばらつき低減に貢献できる。また図１に示すように、第２ガス供給室５２についても、互いに逆方向（矢印Ｗ２０，Ｗ２１方向）から第２反応ガスを第２ガス供給室５２に供給することにしている。これにより物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成されるカーボンナノチューブのばらつき低減に貢献できる。なお、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２の形成が終了すると、反応室３０から物体１を取り出す。

　以上説明したように本製造形態によれば、第１反応ガスに基づいて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブ１０１を形成する第１操作と、第２反応ガスに基づいて物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブ１０２を形成する第２操作とをそれぞれ独立に制御することができる。具体的には、図１に示すバルブ８１ａ，８２ａを互いに独立に制御できる。バルブ８１ｃ，８２ｃを互いに独立に制御できる。加熱源７１，７２による加熱温度を互いに独立して制御できる。このように第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御すれば、第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１操作で形成される第１カーボンナノチューブ１０１の性状と、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２操作で形成される第２カーボンナノチューブ１０２の性状とを変更させることができる。また、加熱源７１，７２の出力も独立に制御することができる。

　本製造形態によれば、図２から理解できるように、ガス通路形成部材３の反応室３０の第１出口３８は物体１の側端面１４に対面する位置に配置されている。第１出口３９は物体１の側端面１５に対面する位置に配置されている。この場合、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に接触した第１反応ガスについては、第１カーボンナノチューブ形成面１１において第１カーボンナノチューブ１０１を形成させた後に速やかに、矢印Ｎ１，Ｎ２方向に向けて、第１出口３８および第２出口３９から、ガス排出通路３３，３４に排出させることができる。このため第１カーボンナノチューブ１０１を形成した後の反応済みガスが反応室３０に残留することが抑制される。この場合、良好な第１カーボンナノチューブ１０１の形成に貢献できる。

　同様に、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に衝突して接触した第２反応ガスについても、第２カーボンナノチューブ形成面１２において第２カーボンナノチューブ１０２を形成させた後に速やかに、矢印Ｎ１，Ｎ２方向に向けて、第１出口３８および第２出口３９からガス排出通路３３，３４に排出させることができる。このため第２カーボンナノチューブ１０２を形成した後の反応済みガスが反応室３０に残留することが抑制される。この場合、良好な第２カーボンナノチューブ１０２の形成に貢献できる。

　（製造形態２）
　本製造形態は前記した製造形態１と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。第１反応ガスに基づいて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブ１０１を形成する第１操作と、第２反応ガスに基づいて物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブ１０２を形成する第２操作とをそれぞれ独立に制御する。第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御する。これにより、第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１操作で形成される第１カーボンナノチューブ１０１の性状と、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２操作で形成される第２カーボンナノチューブ１０２の性状とを変更させる。

　カーボンナノチューブ形成工程において、独立制御としては、（ａ）第１反応ガスの単位時間あたりの供給流量Ｖ１と第２反応ガスの単位時間あたりの供給流量Ｖ２とを変える形態、（ｂ）第１加熱源７１および第２加熱源７２の出力を変えて、第１カーボンナノチューブ形成面１１の温度Ｔ１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の温度Ｔ２とを変える形態、（ｃ）第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２における触媒担持量および／または触媒組成を変える形態、（ｅ）第１反応ガスおよび第２反応ガスの組成を変える形態等が例示される。（ａ）~（ｅ）のうちの少なくとも一つがあげられる。

　従って、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の長さを相対的に長くにでき、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２の長さを相対的に短くできる。逆に、第１カーボンナノチューブ１０１の長さを第２カーボンナノチューブ１０２の長さよりも短く、第２カーボンナノチューブ１０２の長さを第１カーボンナノチューブ１０１よりも相対的に長くしても良い。あるいは、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の密度を第２カーボンナノチューブ１０２の密度よりも相対的に高くでき、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２の密度を第１カーボンナノチューブ１０１の密度よりも相対的に低くすることもできる。逆でも良い。

　なお、キャパシタ電極に適用される場合には、カーボンナノチューブが長い場合には、表面積が増加し、高い蓄電容量を期待できる。カーボンナノチューブが短い場合には、応答性の向上を期待できる。なお、物体１の材質はシリコンでも良いし、金属でも良い。金属としては、鉄、チタン、銅、アルミニウム、鉄合金（ステンレスを含む）、チタン合金、銅合金、アルミニウム合金等が例示される。物体１の材質に応じて、第１操作および第２操作を互いに操作内容を変更するように実施できる。

（実施例１）　　流量独立制御
　実施例１は図１~図４に示すカーボンナノチューブ製造装置を用いて実施した。
　（物体１）実施例１では、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２について、その長さを異ならせた。物体１としては、０．５ミリメートルのシリコン基板を用いた。シリコン基板は研磨されていた。シリコン基板の第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ形成面１２について、表面粗さはＲａ５ナノメートルであった。
　（前処理）第１段階として、物体１の表面を撥水処理した。処理液は、トルエンにヘキサオルガノシラザンを５体積％の濃度で配合したものとした。この処理液に物体１を３０分間浸漬させた。その後、処理液から物体１を引き上げ、自然乾燥させた。第２段階として、ディップコート法により、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２に、コーティング液を塗布し、鉄−チタン合金の薄膜を３０ナノメートル形成した。触媒は島状となっていると考えられる。コーティング液は、ヘキサン中に鉄−チタン合金の粒子（質量比でＦｅ：８０％、Ｔｉ：２０％）を分散させ、可視光度計（ＷＰＡ社製、ＣＯ７５００）にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３となるように濃度調整した液とした。ディップコート法では、大気中において、常温下で、浸漬した後、３ミリメートル／分間の速度で引き上げた。引き上げ後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発した。

　（ＣＮＴ形成）図１~図４に示す構造をもつ熱ＣＶＤ装置で形成されたカーボンナノチューブ製造装置にてカーボンナノチューブを形成した。予め、反応室３０を１０Ｐａに真空引きしておくこの反応室３０にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ／分間を物体１の両面から導入し、且つ、反応室３０の圧力を１×１０^５Ｐａに調整した。物体１の表面温度を６００℃に昇温させた後、炭素源となる反応ガス（アセチレンガス）を物体１の両面から６分間導入した。この場合、上側の第１ガス供給室５１については４００ｃｃ／分とし、下側の第２ガス供給室５２については１０００ｃｃ／分とし、６分間導入した。これによりカーボンナノチューブを物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の双方に形成した。図６は形成されたカーボンナノチューブを示す。第１カーボンナノチューブ１０１の長さは約５４μｍであり、第２カーボンナノチューブ１０２は約１８４μｍであった。このように単位時間あたりの反応ガスの流量が多いほど、カーボンナノチューブの長さは長くなる。

　（比較例１）
　（ＣＮＴ形成）図１~図４に示す構造をもつ熱ＣＶＤ装置で形成されたカーボンナノチューブ製造装置にてカーボンナノチューブを形成した。予め、反応室３０を１０Ｐａに真空引きしておくこの反応室３０にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ／分間を物体１の両面から導入し、且つ、反応室３０の圧力を１×１０^５Ｐａに調整した。物体１の表面温度を６００℃に昇温させた後、炭素源となる反応ガス（アセチレンガス）を物体１の両面から６分間導入した。この場合、両面とも１０００ｃｃ／分とし、６分間導入した。これによりカーボンナノチューブを物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の双方に形成した。図５は形成されたカーボンナノチューブを示す。反応ガスの単位時間あたりの流量がほぼ同一であるため、第１カーボンナノチューブ１０１の長さは約９４μｍであり、第２カーボンナノチューブ１０２は約９４μｍであった。

　（実施例２）
　（物体１）実施例３では、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２について、その長さを異ならせた（図７参照）。物体１は厚さ０．５ミリメートのシリコン基板とした。上面である第１カーボンナノチューブ形成面１１の表面粗さはＲａ５ナノメートルとした。下面である第２カーボンナノチューブ形成面１２の表面粗さはＲａ１００ナノメートルとし、第１カーボンナノチューブ形成面１１よりも粗い面とした。

　（前処理）実施例１と同様とした。
（ＣＮＴ形成）比較例１と同様とした。カーボンナノチューブを物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の双方に形成した。図７は実施例２について形成されたカーボンナノチューブを示す。カーボンナノチューブの長さについては、上面である第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１は約７２μｍであった。下面である第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成された第２カーボンナノチューブ１０２は約１４４μｍであり、第１カーボンナノチューブ１０１の長さの約２倍であった。

　（実施例１Ｂ）
　本実施例は、物体の第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面において、互いに結晶性が異なるカーボンナノチューブを形成する。
　（物体１）　物体１として、厚さ０．５ｍｍのシリコン基板を使用する。基板両面とも研磨されており、表面粗さはＲａ５ナノメートルとする。
　（前処理）　第１段階として、物体１の表面を撥水処理する。処理液はトルエン中にヘキサオルガノシラザンを５ｖｏｌ％の濃度で配合したものであり、これに物体１を３０分浸漬させる。その後、引上げ、自然乾燥させる。第２段階としてディップコート法にて、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面の両面に、Ｆｅ−Ｔｉ合金薄膜を３０ナノメートル形成する。コーティング液は、ヘキサン中にＦｅ−Ｔｉ合金粒子（Ｆｅ８０％−Ｔｉ２０％）を分散させ、可視光度計（ＷＰＡ社製ＣＯ７５００）にて、波長６８０ナノメートルの測定条件で、吸光度が０．３になるように濃度調整する。ディップコートは、大気中、常温下で３ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げる。引き上げ後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。

　（ＣＮＴ形成）　前述の図１~図４に示すような構造をもつ熱ＣＶＤ装置にてカーボンナノチューブを形成する。この場合、あらかじめ１０Ｐａに真空引きされた反応容器中にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ／分を両面から導入し、かつ、反応容器内の圧力を１×１０^５Ｐａに調整する。物体１の片面側のヒーター温度を低温（６００℃）に設定する。もう一方の面側のヒーター温度を高温（７５０℃）に設定する。昇温後、炭素源となる原料ガスとして、アセチレンガス１０００ｃｃ／分を物体１の両面から６分間導入し、カーボンナノチューブを形成させる。物体１の温度が低温側の面のカーボンナノチューブはアモルファスカーボンが付着し、結晶性が低い。一方、物体１の温度が高温側の面のカーボンナノチューブは結晶性が高い。この場合、低結晶性のカーボンナノチューブについては、グラフェンシートに欠損部（本来的に存在しているはずの炭素原子が存在していない部位）が多いため、一般的に、物質に対する担持性が良いので、チタン酸リチウム粒子を担持することで負極として機能させ易い。

　これに対して、高結晶性のカーボンナノチューブは、良好なグラフェンシートを形成しており、相対的に導電性や耐久性の高い正極として使用可能である。図１５Ａ，図１５Ｂに示すように、高結晶性のカーボンナノチューブと低結晶性カーボンナノチューブとが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。カーボンナノチューブを形成するときにおける温度に限らず、カーボンナノチューブを形成させるガス流量等でも制御可能と考えられる。

　（実施例２Ｂ）
　本実施例は、物体の表面温度を変えて物体の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２において、互いに結晶性が異なるカーボンナノチューブを形成する。
　（物体）（前処理）（ＣＮＴ形成）は、実施例１Ｂと全て同じとする。低結晶性のカーボンナノチューブは一般的に表面積が高い。これに対して、高結晶性のカーボンナノチューブは相対的に導電性良い。このため、低結晶性のカーボンナノチューブ同士と、低結晶性カーボンナノチューブ同士とが向き合うように積層し、並列接続することで高出力機能と高容量機能をハイブリット化させることができる。

　（実施例３Ｂ）
　本実施例は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２において、互いに太さが異なるカーボンナノチューブを形成する。
　（物体１）　物体１として、厚さ０．５ｍｍのシリコン基板を使用する。基板の両面とも研磨されており、表面粗さはＲａ５ナノメートルとする。
　〈前処理〉　第１段階として基板表面を撥水処理する。処理液はトルエン中にヘキサオルガノシラザンを５ｖｏｌ％の濃度で配合したものであり、これに基板を３０分浸漬させた後、引上げ、自然乾燥させる。第２段階として、スピンコート法にてシリコン基板の両面にＦｅ薄膜を約１０ナノメートル形成する。コーティング液は、ヘキサン中にＦｅ粒子（Ｆｅ１００％）を分散させ、可視光度計（ＷＰＡ社製ＣＯ７５００）にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３になるように濃度調整する。スピンコートは大気中、約５０００ｒｐｍで約３０秒回転させる。回転後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。第３段階として、基板の第２カーボンナノチューブ形成面１２（基板の第１カーボンナノチューブ形成面１１の反対側の面）にスピンコート法にてシリコン基板両面にＦｅ薄膜を１０ナノメートル形成する。コーティング液はヘキサン中にＦｅ−Ｔｉ合金薄膜を約３０ナノメートル形成する。コーティング液はヘキサン中にＦｅ−Ｔｉ合金粒子（Ｆｅ８０％−Ｔｉ２０％）を分散させ、可視光度計（ＷＰＡ社製ＣＯ７５００）にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３になるように濃度調整する。スピンコートは大気中、約５０００ｒｐｍで約３０秒回転させる。回転後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。

　〈ＣＮＴ形成〉　前述の図１~図４に示す構造をもつ熱ＣＶＤ装置にてカーボンナノチューブを形成する。この場合、あらかじめ１０Ｐａに真空引きされた反応容器中にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ／分を基板の両面に導入し、かつ反応容器内の圧力を１×１０^５Ｐａに調整する。基板の表面温度を６００℃に昇温後、炭素源となる原料ガスとしてアセチレンガス１０００ｃｃ／分を両面から６分間導入し、カーボンナノチューブを形成させる。

　Ｆｅ触媒が形成される面に形成されるカーボンナノチューブの径は、１５ナノメートルと太い。これに対して、ＦｅＴｉ触媒が形成される面に形成されるカーボンナノチューブの径は８ナノメートルと細い。図１７に示すように、直径が大きくて太いカーボンナノチューブは、一般的に担持性が良いので、チタン酸リチウム粒子を担持することで負極として機能し易い。これに対して、直径が小さくて細いカーボンナノチューブは、相対的に電解液の含浸性が良くイオン伝導の優れた正極として使用可能である。太いカーボンナノチューブと細いカーボンナノチューブとが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。

　（実施例４Ｂ）
　本実施例は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２において、単位面積あたり互いに本数が異なるカーボンナノチューブを形成する。
　（基板）　物体１として、厚さ０．５ｍｍのシリコン基板を使用する。基板の両面とも研磨されており、表面粗さはＲａ５ナノメートルとする。
　〈前処理〉　第１段階として基板の表面を撥水処理する。処理液はトルエン中にヘキサオルガノシラザンを５ｖｏｌ％の濃度で配合したものであり、これに基板を３０分浸漬させた後、引上げ、自然乾燥させる。第２段階としてディップコート法にてシリコン基板両面にＦｅ−Ｔｉ合金薄膜を３０ナノメートル形成する。コーティング液はヘキサン中　にＦｅ−Ｔｉ合金粒子（Ｆｅ８０％−Ｔｉ２０％）を分散させ、可視光度計（ＷＰＡ社製ＣＯ７５００）にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３になるように濃度調整する。ディップコートは大気中、常温下で３ｍｍ／ｍｉｎ．の速度で引き上げる。引き上げ後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。

　〈ＣＮＴ形成〉　前述の図１~図４に示す基本構造をもち、物体１に向けて反応ガスを吹き出す吹出口４１，４２の開口数を少なく（もしくは吹出口４１，４２の開口径を小さく）した熱ＣＶＤ装置にてカーボンナノチューブを形成する。あらかじめ１０Ｐａに真空引きされた反応容器中にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ／分を基板の両面から導入し、かつ圧力を１×１０^５Ｐａに調整する。基板表面温度を６００℃に昇温後、炭素源となる原料ガスとしてアセチレンガス１０００ｃｃ／分を両面から６分間導入し、カーボンナノチューブを形成させる。吹出口４１，４２の開口数の少ない面は触媒への原料ガスの到達頻度が少なく、単位面積あたりのカーボンナノチューブの本数が少なくなる。単位面積あたりの本数の多いカーボンナノチューブが形成されている側は、一般的に担持性が良いので（担持用の足場が多いから）、チタン酸リチウム粒子等の粒子を担持することで負極として機能させ易い。

　これに対して、単位面積あたりの本数の少ないカーボンナノチューブは、隣接するカーボンナノチューブ間の隙間が確保されるため、電解液の含浸性が良く、イオン伝導の優れた正極として使用可能である。単位面積あたり本数の多いカーボンナノチューブ面と本数の少ないカーボンナノチューブ面とが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。温度に限らず、基板の表面粗さ、触媒径、触媒活性度、ガス流量等でも制御可能と考える。

　（その他）上記した実施例は、第１カーボンナノチューブと第２カーボンナノチューブとで１因子（長さ、結晶性、本数のいずれか）が異なる例である。しかし、カーボンナノチューブの長さ、径、本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの複数の因子が異なることにしても良いものである。

　（製造形態３）
　図８は製造形態３を示す。本製造形態は前記した製造形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。図８に示すように、第１ガス供給室５１の一端５１ｅ側には供給通路８１０が設けられ、第１反応ガス用の供給バルブ８１０ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８１０ｃが設けられている。図８に示すように、第１ガス供給室５１の他端側５１ｆには供給通路８１１が設けられ、第１反応ガス用の供給バルブ８１１ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８１１ｃが設けられている。第１ガス供給室５１に第１反応ガスを供給するとき、第１ガス供給室５１の一端５１ｅ側と他端５１ｆ側とにおいて、単位時間あたりのガス流量を制御できる。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面１１について、一端５１ｅ側と他端５１ｆ側とにおいて、第１カーボンナノチューブ１１の性状（カーボンナノチューブの長さ、径、本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの少なくとも１つ）を変更させることを期待できる。

　図８に示すように、第２ガス供給室５２の一端５２ｅ側には供給通路８２０が設けられ、第２反応ガス用の供給バルブ８２０ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８２０ｃが設けられている。第２ガス供給室５２の他端５２ｆ側には供給通路８２２が設けられ、第２反応ガス用の供給バルブ８２２ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８２２ｃが設けられている。第２ガス供給室５２に第２反応ガスを供給するとき、第２ガス供給室５２の一端５２ｅ側と他端５２ｆ側とにおいて、単位時間あたりのガス流量を制御できる。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２について、一端５２ｅ側と他端５２ｆ側とにおいて、第２カーボンナノチューブ１２の性状を変更させることを期待できる。

　（製造形態４）
　図９は製造形態４を示す。本製造形態は前記した製造形態１~３と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。図９に示すように、第１ガス供給室５１および第２ガス供給室５２は横方向（水平方向）に沿って延設されている。第１反応ガスは、第１ガス供給室５１に矢印Ｗ１方向（一方向，図９において右方）に向けて供給される。その第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から下方向に沿って物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に衝突するように吹き出される。第２反応ガスは第２ガス供給室５２に矢印Ｗ２方向（一方向，図９において右方）に供給される。その第２反応ガスは、複数の第２吹出口４２から上方向に沿って物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に衝突するように吹き出される。

　この場合、第１ガス供給室５１から第１吹出口４１を介して反応室３０に供給された第１反応ガスを考慮すると、第１反応ガスが第１ガス供給室５１において図９の矢印Ｗ１方向に向かうとき、第１反応ガスの流量は、第１ガス供給室５１の上流領域５１ｕから下流領域５１ｄに向かうにつれて次第に減少する。従って、第１吹出口４１の個数が同一であれば、複数の第１吹出口４１の内径は、第１ガス供給室５１の下流領域５１ｄでは上流領域５１ｕよりも相対的に増加している。あるいは、各第１吹出口４１の内径が同一であれば、単位面積あたり、複数の第１吹出口４１の個数は、第１ガス供給室５１の下流領域５１ｄでは上流領域５１ｕよりも増加している。その理由としては、第１ガス供給室５１の第１反応ガスを反応室３０に吹き込むとき、吹き込む流量のばらつきを低減させるためである。このような本製造形態によれば、第１カーボンナノチューブ形成面１１において形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつきを低減させるのに有利である。

　第２吹出口４２についても同様である。すなわち、第２反応ガスが第２ガス供給室５２において図９の矢印Ｗ２方向に向かうにつれて、第２反応ガスの流量は、第２ガス供給室５２の上流領域５２ｕから下流領域５２ｄに向かうにつれて次第に減少する。従って、第２吹出口４２の個数が同一であれば、複数の第２吹出口４２の内径は、第２ガス供給室５２の下流領域５２ｄでは上流領域５２ｕよりも相対的に増加している。あるいは、各第２吹出口４２の内径が同一であれば、単位面積あたり、複数の第２吹出口４２の個数は、第２ガス供給室５２の下流領域５２ｄでは上流領域５２ｕよりも相対的に増加している。その理由としては、第２ガス供給室５２の第２反応ガスを反応室３０に吹き込むとき、吹き込む流量のばらつきを低減させるためである。このような本製造形態によれば、第２カーボンナノチューブ形成面１２において形成される第２カーボンナノチューブ１０２の全体のばらつきを低減させるのに有利である。

　（製造形態５）
　図１０は製造形態５を示す。本製造形態は前記した製造形態１~４と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。図１０に示すように、第１ガス供給室５１および第２ガス供給室５２は、互いに対向する箱状通路とされつつも、縦方向（高さ方向，矢印Ｈ方向）に沿って延設されている。物体１は縦方向に沿って配置されており、上部１ｕ，下部１ｄをもつ。カーボンナノチューブ形成面１１，１２は高さ方向（矢印Ｈ方向）に沿って延設されている。第１ガス供給室５１に供給された第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から横方向に沿って物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ８５~９５°の角度、好ましくは９０°で衝突するように吹き出される。第２ガス供給室５２に供給された第２反応ガスは、複数の第２吹出口４２から横方向に沿って物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ８５~９５°の角度、好ましくは９０°で衝突するように吹き出される。

　本製造形態によれば、上側の設置部１８ｃと下側の設置部１８ａ間における距離が長いときであっても、あるいは、物体１の厚みＴＡが薄いときであっても、あるいは、物体１の剛性が低いときであっても、物体１のうち設置部１８ａ，１８ｃ間の部位１ｍが重力により下方に垂下することが抑制される。さらに、物体１の一端側を設置部１８ｃ，１８ｃで挟むと共に、物体１の他端側を設置部１８ａ，１８ａで挟む。そして設置部１８ｃ，１８ｃと設置部１８ａ，１８ａとを物体１の面方向Ｓ１，Ｓ２方向に沿って相対的に離間させる方向に変位させる。これにより物体１の面方向Ｓ１，Ｓ２方向に張力を与え、物体１の部位１ｍの撓み変形を抑制できる。この場合、間隔Ｅ１，Ｅ２を目標値に維持できる。なお、単位時間あたりについて、第１吹出口４１から吹き出される第１反応ガスの流量と、第２吹出口４２から吹き出される第１反応ガスの流量とを同等にすれば、物体１のカーボンナノチューブ形成面１１，１２に差圧が作用することが抑制される。ひいては、差圧により物体１の部位１ｍが物体１の厚み方向に変位することが抑制される。この場合、カーボンナノチューブ１０１の性状の安定化に貢献できる。同様に第２カーボンナノチューブ１０２の性状の安定化に貢献できる。

　（製造形態６）
　図１１は製造形態６を示す。本製造形態は前記した製造形態１~５と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。図１１に示すように、第１対面壁３１および第１ガス供給室５１は、板状の物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１の面方向に沿って二次元的に横方向に沿って延設されている。横方向に延びる第１対面壁３１を利用して形成されている第１ガス供給室５１は、板状の物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１の面方向に沿って二次元的に横方向に沿って延設されている。このような第１ガス供給室５１は、第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向する偏平な箱状通路とされている。第１吹出口４１は、第１対面壁３１のほぼ全域に散点状にほぼ均等間隔で形成されている。第１ガス供給室５１に供給された第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から下方向に沿って物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に衝突するように吹き出される。第２ガス供給室５２は形成されていないため、物体１のうち主として第１カーボンナノチューブ形成面１１にカーボンナノチューブが形成される。

　すなわち、反応ガスを第１ガス供給室５１に供給することにより、反応室３０内の物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する面方向に対して交差する方向（第１カーボンナノチューブ形成面１１に対してほぼ垂直方向）に沿って、第１ガス供給室５１の反応ガスを第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に向けて衝突させるように吹き出す。これにより物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にカーボンナノチューブを形成する。

　本製造形態においても、反応ガスの吹き出しの際に、各第１吹出口４１から物体１の同一の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１を１００として相対表示するとき、各第１吹出口４１にわたり、９０~１１０の範囲内（特に９５~１０５の範囲内、具体的に１００）に設定されている。よって、各第１吹出口４１について、各第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌが均衡化されている。従って、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつき低減に貢献できる。なお、図１１から理解できるように、物体１のうち第１カーボンナノチューブ形成面１１と反対側の表面１２ｘには、反応ガスが直接的には吹き付けられないため、反応ガスの供給が制約され、表面１２ｘにカーボンナノチューブは生成されるものの、性状が異なる。

　（製造形態７）
　図１２は製造形態７を示す。本製造形態は前記した製造形態１~６と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。図１２に示すように、第１反応ガスの吹き出しの際に、各第１吹出口４１から物体１の同一の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１とする。最短距離Ｌ１を１００として相対表示するとき、各第１吹出口４１にわたり、９０~１１０の範囲内（特に９５~１０５の範囲内，１００）に設定されている。このため各第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１が均衡化されている。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面１１において形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつきが抑制される。

　同様に、第２反応ガスの吹き出しの際に、各第２吹出口４２から物体１の同一の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２とする。最短距離Ｌ２を１００として相対表示するとき、各第２吹出口４２にわたり７５~１２５の範囲内に設定されていることが好ましい。具体的には、各第２吹出口４２にわたり、９０~１１０の範囲内（特に９５~１０５の範囲内）に設定されている。このため各第２吹出口４２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２が均衡化されている。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２において形成される第２カーボンナノチューブ１０２の全体のばらつきが抑制される。

　本製造形態によれば、図１２に示すように、最短距離Ｌ１＜最短距離Ｌ２とされている。従って、間隔Ｅ１＜間隔Ｅ２とされている。第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１と、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２との性状を変えるのに貢献できる。なお最短距離Ｌ１＞最短距離Ｌ２としても良い。

　（その他）本発明は上記し且つ図面に示した製造形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。本明細書の記載から次の技術的思想が把握できる。触媒粒子のサイズが大きい方が、多層カーボンナノチューブの層数は増加する。基体の表面に担持されている触媒粒子のサイズにもよるが、多層カーボンナノチューブは１０層以上、２０層以上、３０層以上、４０層以上、５０層以上にできる。従って第１カーボンナノチューブ形成面１１と第２カーボンナノチューブ形成面１２とにおいて、担持させる触媒粒子のサイズを変更させれば、第１カーボンナノチューブ１０１と第２カーボンナノチューブ１０２との層数を変更できる。

Claims

　第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面をもつ物体と、
　前記物体の前記第１カーボンナノチューブ形成面に形成された第１カーボンナノチューブと、
　前記物体の前記第２カーボンナノチューブ形成面に形成され前記第１カーボンナノチューブに対して性状が相違する第２カーボンナノチューブとを備えるカーボンナノチューブ素子を、
　具備するカーボンナノチューブデバイス。
請求項１において、前記性状は、前記カーボンナノチューブの長さ、径、単位面積あたりの本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの少なくとも１つであるカーボンナノチューブデバイス。
請求項１または２において、複数の前記カーボンナノチューブ素子が並設されており、
　隣接する前記カーボンナノチューブ素子の前記第１カーボンナノチューブ同士が互いに対向すると共に、隣接する前記カーボンナノチューブ素子の前記第２カーボンナノチューブ同士が互いに対向するように配置されているカーボンナノチューブデバイス。
請求項１または２において、複数の前記カーボンナノチューブ素子が並設されており、
　互いに隣接する前記カーボンナノチューブ素子の前記第１カーボンナノチューブおよび前記第２カーボンナノチューブが互いに対向するように配置されているカーボンナノチューブデバイス。
　（ｉ）カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ対象物を用意すると共に、
　前記対象物を収容するための反応室と、前記反応室に収容される前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されたガス供給室と、前記ガス供給室と前記反応室とを連通させると共に前記ガス供給室の反応ガスを前記反応室に吹き出す複数の吹出口とを有するガス通路形成部材と、前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面、前記ガス通路形成部材、前記反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを用意する準備工程と、
　（ｉｉ）前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面、前記ガス通路形成部材、前記反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させた状態で、
　前記反応ガスを前記ガス供給室に供給することにより、前記反応室内の前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して交差する方向に沿って、前記ガス供給室の前記反応ガスを前記吹出口から前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面に向けて吹き出し、前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程とを実施するカーボンナノチューブ製造方法。
　請求項５において、前記反応ガスの吹き出しの際に、前記吹出口から前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌを１００として相対表示するとき、各前記吹出口にわたり最短距離Ｌは７５~１２５の範囲内に設定され、各前記吹出口から前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌが各前記吹出口について均衡化されているカーボンナノチューブ製造方法。
　請求項５または６において、前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面は、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、前記第１カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成する第１操作と、前記第２カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成する第２操作とを独立に制御するカーボンナノチューブ製造方法。
　カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ対象物にカーボンナノチューブを製造するカーボンナノチューブ製造装置であって、
　（ｉ）基体と、
　（ｉｉ）前記基体に設けられ、前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設された対面壁と、前記対面壁にこれを貫通するように形成された複数の吹出口と、前記対面壁を用いて前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設され且つ前記吹出口に連通するガス供給室と、前記反応室に連通するガス排出通路とを有するガス通路形成部材と、
　（ｉｉｉ）前記基体に設けられ、前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面、前記ガス通路形成部材、前記反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを具備するカーボンナノチューブ製造装置。
　請求項８において、各前記吹出口の中心線から前記対象物に向けて延びる延長線は、前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して所定角度θ（θ＝７０~１１０°）以内で交差するように設定されているカーボンナノチューブ製造装置。
　請求項８または９において、前記対象物の前記カーボンナノチューブ形成面は、互いに異なる位置に設けられた第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、
　前記対面壁は、前記対象物の前記第１カーボンナノチューブ形成面に第１間隔を隔てて対面する第１対面壁と、前記対象物の前記第２カーボンナノチューブ形成面に第２間隔を隔てて対面する第２対面壁とを有しており、
　前記吹出口は、前記第１対面壁に形成された第１吹出口と、前記第２対面壁に形成された第２吹出口とを有しており、
　前記ガス供給室は、第１ガス供給通路に繋がると共に前記第１吹出口に連通する第１ガス供給室と、第２ガス供給通路に繋がると共に前記第２吹出口に連通する第２ガス供給室とを有しており、
　前記加熱源は、前記第１カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成する第１反応ガス、前記対象物の前記第１カーボンナノチューブ形成面、前記第１ガス供給室のうちの少なくとも一つを第１カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第１加熱源と、前記第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２反応ガス、前記対象物の第２カーボンナノチューブ形成面、前記第２ガス供給室のうちの少なくとも一つを第２カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第２加熱源とを具備するカーボンナノチューブ製造装置。
　請求項８~１０のうちの一項において、前記ガス通路形成部材の前記反応室の出口は、前記対象物の側端面に対面する位置に配置されているカーボンナノチューブ製造装置。