WO2014033934A1 - Tubular graphene laminate, and method for producing tubular graphene laminate - Google Patents

Tubular graphene laminate, and method for producing tubular graphene laminate Download PDF

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正治 長谷川
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Abstract

Provided are: a tubular graphene laminate which contains a graphene layer and is easy to handle; and a method for producing the tubular graphene laminate. The tubular graphene laminate (1'A to F) comprises: a graphene film (2) to which a carbon atom is bound via a covalent bond; an adhesive layer (3D or 3E) having physical adhesion force; and a tubular support layer (4A or 4B) having predetermined strength. The graphene film (2) is arranged along the inside surface side of the tubular support layer (4A) and the outer surface side of the tubular support layer (4B). In this manner, the graphene film (2) can be formed into a tubular shape.

Description

管状グラフェン積層体および管状グラフェン積層体の製造方法Tubular graphene laminate and method for producing tubular graphene laminate
 本発明は、グラフェン膜を管状に形成した管状グラフェン積層体および管状グラフェン積層体の製造方法に関する。 The present invention relates to a tubular graphene laminate in which a graphene film is formed in a tubular shape, and a method for producing a tubular graphene laminate.
 近年、グラフェンに関する研究が活発に行われており、ここ数年で大面積グラフェンの製造技術は飛躍的に発展している。グラフェンは、炭素原子が層またはシート状に構成されているものであり、電気的、機械的及び化学的な安定性を備えており、かつ優れた導電性を有しているので、電子回路の基本要素として注目されている。また、グラフェンは、六角網平面を形成する炭素原子の構造により気体などの分子が吸着しやすいことが判明している。これは、グラフェンの炭素原子と他の分子との間にファンデルワールス力が働くことによるものであり、その力は化学結合の数十分の1程度であるが、六角網目構造で並ぶ個々の炭素原子の力を積算するとかなりの圧力となるため、この吸着機能を利用することが期待されている。さらに、グラフェンは、不透過性の性質を備えていることからガスバリアとしての機能を有する。 In recent years, research on graphene has been actively conducted, and the technology for manufacturing large-area graphene has been dramatically developed in recent years. Graphene is composed of carbon atoms in layers or sheets, has electrical, mechanical and chemical stability, and has excellent electrical conductivity. It is attracting attention as a basic element. Graphene has been found to be easily adsorbed by molecules such as gas due to the structure of carbon atoms forming a hexagonal plane. This is due to the van der Waals force acting between the carbon atom of graphene and other molecules, and the force is about a few tenths of a chemical bond. It is expected that this adsorption function will be used because the pressure of carbon atoms is a considerable pressure when integrated. Further, graphene has a function as a gas barrier because it has impermeable properties.
 このようなグラフェンの従来の製造方法としては、疎水性を有する金属触媒層が形成されたシリコンウエハに、親水性を有する酸化層を形成し、化学気相蒸着法を用いて、グラフェン層を金属触媒層の上面に膜状に成長させて形成しているものがある(例えば、特許文献1参照)。 As a conventional method for manufacturing such graphene, a hydrophilic oxide layer is formed on a silicon wafer on which a hydrophobic metal catalyst layer is formed, and the graphene layer is formed into a metal by using chemical vapor deposition. Some of them are formed in a film shape on the upper surface of the catalyst layer (see, for example, Patent Document 1).
特開2011-063506号公報(段落0032~0040、図1)Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-063506 (paragraphs 0032 to 0040, FIG. 1)
 上記特許文献1に示されるように、グラフェンの形状としては、シート状の構成が知られているが、シート状以外の他の形状にすることも望まれている。しかしながら、シート状のグラフェンを他の形状に変形すると、変形の際にグラフェンが剥がれたり、傷ついたりするため、シート状の形状を変形することは困難である。 As shown in Patent Document 1, a sheet-like configuration is known as the shape of graphene, but it is also desired to use a shape other than the sheet shape. However, if the sheet-like graphene is deformed to another shape, the graphene is peeled off or damaged during the deformation, so that it is difficult to deform the sheet-like shape.
 本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、グラフェン膜を取り扱いやすくするために、管状に形成した管状グラフェン積層体および管状グラフェン積層体の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made paying attention to such problems, and aims to provide a tubular graphene laminate formed into a tubular shape and a method for producing the tubular graphene laminate in order to facilitate the handling of the graphene film. To do.
 前記課題を解決するために、本発明の管状グラフェン積層体は、
 炭素原子が共有結合されたグラフェン膜と、
 所定の強度を備える管状の支持層と、
 を備え、
 前記管状の支持層の内面側または外面側に沿って前記グラフェン膜を配置させることで、当該グラフェン膜を管状に形成させることを特徴とする管状グラフェン積層体。
 この特徴によれば、所定の強度を備える管状の支持層の内面側または外面側に沿って炭素原子が共有結合されたグラフェン膜を配置させるので、グラフェン膜を管状に形成させることができ、また、支持層が所定の強度を備えることで、管状グラフェン積層体を取り扱いやすくすることができる。ここで、管状とは、中空の細長い構造であり、パイプ状の構成で円筒状や中空の角柱状の形状とすることができる。管状グラフェン積層体を構成することで、例えば、パイプ、フレキシブルチューブ(ホース)や、均熱棒、生体用の人工血管、人工心臓などに利用できる。この場合、グラフェン膜の不透過性の性質により、バリア性を備えるとともに、耐腐食性、耐薬品性、防汚性を備えた管状グラフェン積層体による製品を構成することができる。
In order to solve the above problems, the tubular graphene laminate of the present invention is
A graphene film in which carbon atoms are covalently bonded;
A tubular support layer having a predetermined strength;
With
A tubular graphene laminate, wherein the graphene film is formed in a tubular shape by disposing the graphene film along an inner surface side or an outer surface side of the tubular support layer.
According to this feature, since the graphene film in which carbon atoms are covalently bonded is disposed along the inner surface side or outer surface side of the tubular support layer having a predetermined strength, the graphene film can be formed into a tubular shape, and By providing the support layer with a predetermined strength, the tubular graphene laminate can be easily handled. Here, the term “tubular” refers to a hollow, elongated structure that can be formed into a cylindrical or hollow prismatic shape with a pipe-like configuration. By constituting the tubular graphene laminate, it can be used for, for example, a pipe, a flexible tube (hose), a soaking bar, an artificial blood vessel for a living body, an artificial heart, and the like. In this case, a product made of a tubular graphene laminate having barrier properties and corrosion resistance, chemical resistance, and antifouling properties can be formed due to the impermeable nature of the graphene film.
 本発明の管状グラフェン積層体において、
 前記グラフェン膜と前記支持層とは、それぞれ多孔が形成され、
 前記グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔が形成されていることを特徴とする。
 この特徴によれば、多孔が形成されたグラフェン膜と支持層とを備えて、グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔を形成させることで、管状グラフェン積層体をフィルタとして利用することができる。例えば、管状グラフェン積層体の内部に海水をいれ、逆浸透膜法により淡水にするなどの用途に利用することができる。また、生体膜(内蔵、血管などなど)やメンブレンフィルターに用いることができる。
In the tubular graphene laminate of the present invention,
The graphene film and the support layer are each formed with a porosity,
Through holes are formed in the graphene film and the support layer by overlapping the porosity of the graphene film and the porosity of the support layer.
According to this feature, a graphene film having a porosity and a support layer are provided, and a through hole is formed in the graphene film and the support layer by overlapping the porosity of the graphene film and the porosity of the support layer. Thus, the tubular graphene laminate can be used as a filter. For example, it can be used for applications such as putting seawater into the tubular graphene laminate and making it fresh water by a reverse osmosis membrane method. It can also be used for biological membranes (built-in, blood vessels, etc.) and membrane filters.
 本発明の管状グラフェン積層体において、
 前記グラフェン膜と前記支持層とは、それぞれ多孔が形成され、
 前記支持層の多孔の口径は、前記グラフェン膜の多孔の口径より大きく設定されることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔が形成されていることを特徴とする。
 この特徴によれば、多孔が形成されたグラフェン膜と支持層とを備えて、支持層の多孔の口径は、前記グラフェン膜の多孔の口径より大きく設定されることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔が形成させることができることで、管状グラフェン積層体をフィルタとして利用することができる。
In the tubular graphene laminate of the present invention,
The graphene film and the support layer are each formed with a porosity,
The porous diameter of the support layer is set to be larger than the porous diameter of the graphene film, whereby through holes are formed in the graphene film and the support layer.
According to this feature, the graphene film and the support layer are provided with a pore, and the pore diameter of the support layer is set larger than the pore diameter of the graphene film, so that the graphene film and the support A through-hole can be formed in the layer, so that the tubular graphene laminate can be used as a filter.
 本発明の管状グラフェン積層体において、
 前記グラフェン膜と前記管状の支持層との間に、物理的粘着力を備え、多孔が形成された粘着層を備え、
 前記グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔と前記粘着層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜、前記支持層及び前記粘着層に貫通孔が形成されていることを特徴とする。
 この特徴によれば、支持層とグラフェン膜との接着・密着が悪い場合に、粘着層を備えることで、支持層とグラフェン膜とを粘着層を介して安定させて張り合わせることができる。例えば、支持層の表面がざらざらしているような材質の場合、グラフェン膜のファンデルワールス力だけでは吸着しにくいことがあるが粘着層を備えることで、支持層とグラフェン膜とを粘着層を介して安定させて張り合わせることができる。また、多孔が形成された粘着層として、グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔と前記粘着層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜、前記支持層及び前記粘着層に貫通孔を形成させることができ、この管状グラフェン積層体をフィルタとして利用することができる。
In the tubular graphene laminate of the present invention,
Between the graphene film and the tubular support layer, provided with a physical adhesive force, comprising an adhesive layer in which a pore is formed,
Through holes are formed in the graphene film, the support layer, and the adhesive layer by overlapping the porosity of the graphene film, the porosity of the support layer, and the porosity of the adhesive layer.
According to this feature, when the adhesion / adhesion between the support layer and the graphene film is poor, by providing the adhesive layer, the support layer and the graphene film can be stably bonded to each other via the adhesive layer. For example, when the surface of the support layer is rough, it may be difficult to adsorb only by van der Waals force of the graphene film, but by providing an adhesive layer, the support layer and the graphene film are attached to the adhesive layer. And can be pasted together stably. In addition, as the pressure-sensitive adhesive layer in which the pores are formed, the graphene film, the support layer, and the pressure-sensitive adhesive layer overlap so that a through-hole is formed in the graphene film, the support layer, and the pressure-sensitive adhesive layer. This tubular graphene laminate can be used as a filter.
 本発明の管状グラフェン積層体において、
 前記グラフェン膜と前記管状の支持層との間に、物理的粘着力を備え、多孔が形成された粘着層を備え、
 前記支持層の多孔の口径及び前記粘着層の多孔の口径は、前記グラフェン膜の多孔の口径より大きく設定されることで、前記グラフェン膜、前記支持層及び前記粘着層に貫通孔が形成されていることを特徴とする。
 この特徴によれば、支持層とグラフェン膜との接着・密着が悪い場合に、粘着層を備えることで、支持層とグラフェン膜とを粘着層を介して安定させて張り合わせることができる。また、多孔が形成された粘着層として、前記支持層の多孔の口径及び前記粘着層の多孔の口径は、前記グラフェン膜の多孔の口径より大きく設定されることで、前記グラフェン膜、前記支持層及び前記粘着層に貫通孔を形成させることができ、この管状グラフェン積層体をフィルタとして利用することができる。
In the tubular graphene laminate of the present invention,
Between the graphene film and the tubular support layer, provided with a physical adhesive force, comprising an adhesive layer in which a pore is formed,
The pore diameter of the support layer and the pore diameter of the adhesive layer are set larger than the pore diameter of the graphene film, so that through holes are formed in the graphene film, the support layer, and the adhesive layer. It is characterized by being.
According to this feature, when the adhesion / adhesion between the support layer and the graphene film is poor, by providing the adhesive layer, the support layer and the graphene film can be stably bonded to each other via the adhesive layer. Further, as the pressure-sensitive adhesive layer in which the pores are formed, the pore diameter of the support layer and the pore diameter of the pressure-sensitive adhesive layer are set larger than the pore diameter of the graphene film, whereby the graphene film and the support layer And a through-hole can be formed in the said adhesion layer, and this tubular graphene laminated body can be utilized as a filter.
 本発明の管状グラフェン積層体において、
 所定の強度を備える管状の第2支持層を備え、
 前記第2支持層と、前記管状の支持層とで前記グラフェン膜を挟み込むように配置させることを特徴とする。
 この特徴によれば、前記第2支持層と、前記管状の支持層とで前記グラフェン膜を挟み込むため、グラフェン膜の両側に支持層と第2支持層とが配置されるため、より安定し、取り扱いやすい管状グラフェン積層体を構成できる。
In the tubular graphene laminate of the present invention,
A tubular second support layer having a predetermined strength;
The graphene film is disposed so as to be sandwiched between the second support layer and the tubular support layer.
According to this feature, since the graphene film is sandwiched between the second support layer and the tubular support layer, the support layer and the second support layer are disposed on both sides of the graphene film, so that it is more stable, An easy-to-handle tubular graphene laminate can be constructed.
 また、本発明の管状グラフェン積層体の製造方法は、
 所定の強度を備える管状の支持層の内面側または外面側に沿って、炭素原子が共有結合されたグラフェン膜を管状に形成させる管状グラフェン積層体の製造方法であって、
 管状の金属基材を保持し、当該管状の金属基材の内面側または外面側に沿ってグラフェンを成膜することで、当該グラフェン膜を管状に形成する成膜工程と、
 前記成膜工程で成膜されたグラフェン膜側に沿って所定の強度を備える支持層をコーティングする支持層形成工程と、
 前記支持層形成工程により形成された支持層を保持し、前記管状の金属基材を溶かす金属溶融工程と、
 を備えることを特徴とする。
 この特徴によれば、成膜工程で、管状の金属基材を保持し、当該管状の金属基材の内面側または外面側に沿ってグラフェンを成膜することで、当該グラフェン膜を管状に形成し、支持層形成工程で、前記成膜工程で成膜されたグラフェン膜側に沿って所定の強度を備える支持層をコーティングし、金属溶融工程で、前記支持層形成工程により形成された支持層を保持し、前記管状の金属基材を溶かすことで、所定の強度を備える管状の支持層の内面側または外面側に沿って炭素原子が共有結合されたグラフェン膜を配置させた管状グラフェン積層体の製造することができる。また、管状グラフェン積層体のグラフェン膜を製膜させる際には、管状の金属基材の例えば端部等を保持しておくことで、当該管状の金属基材の内面側または外面側の全体に沿ってグラフェンを成膜させることができる。また、金属溶融工程の際には、管状の金属基材を溶かすため、前記支持層形成工程により形成された支持層を保持しておくことで、管状グラフェン積層体のグラフェン膜を傷つけずに金属基材を溶かすことができる。
In addition, the method for producing the tubular graphene laminate of the present invention includes:
A method for producing a tubular graphene laminate in which a graphene film in which carbon atoms are covalently bonded is formed in a tubular shape along an inner surface side or an outer surface side of a tubular support layer having a predetermined strength,
A film forming step of forming the graphene film into a tubular shape by holding the tubular metal substrate and forming a graphene film along the inner surface side or the outer surface side of the tubular metal substrate;
A support layer forming step of coating a support layer having a predetermined strength along the graphene film side formed in the film forming step;
A metal melting step for holding the support layer formed by the support layer forming step and melting the tubular metal substrate;
It is characterized by providing.
According to this feature, the graphene film is formed into a tubular shape by holding the tubular metal substrate and forming the graphene film along the inner surface or the outer surface of the tubular metal substrate in the film forming step. Then, in the support layer forming step, a support layer having a predetermined strength is coated along the graphene film side formed in the film forming step, and the support layer formed by the support layer forming step in the metal melting step Graphene laminate in which a graphene film in which carbon atoms are covalently bonded is arranged along the inner surface side or outer surface side of a tubular support layer having a predetermined strength by holding the tubular metal substrate Can be manufactured. Further, when forming the graphene film of the tubular graphene laminate, by holding, for example, the end of the tubular metal substrate, the entire inner surface or outer surface side of the tubular metal substrate. A graphene film can be deposited along the film. Further, in the metal melting step, in order to melt the tubular metal substrate, the support layer formed in the support layer forming step is retained, so that the metal is not damaged without damaging the graphene film of the tubular graphene laminate. The substrate can be melted.
 本発明の管状グラフェン積層体の製造方法において、
 前記管状の金属基材の端部に栓をして、当該管状の金属基材の内面側への前記成膜工程を施さないようにする栓工程を備えることを特徴とする。
 この特徴によれば、栓工程で、前記管状の金属基材の端部に栓をして、当該管状の金属基材の内面側への前記成膜工程を施さないようにするため、成膜工程により、管状の金属基材の外面側にのみグラフェンを成膜させることができる。
In the method for producing a tubular graphene laminate of the present invention,
A plug step is provided in which an end of the tubular metal substrate is plugged so that the film forming step is not performed on the inner surface side of the tubular metal substrate.
According to this feature, in the plugging process, the end of the tubular metal substrate is plugged so that the film forming process on the inner surface side of the tubular metal substrate is not performed. By the process, the graphene film can be formed only on the outer surface side of the tubular metal substrate.
 本発明の管状グラフェン積層体の製造方法において、
 前記成膜工程の際に、前記グラフェンを多孔に形成し、
 前記支持層形成工程の際に、前記支持層を多孔に形成し、前記グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔を形成させることを特徴とする。
 この特徴によれば、多孔が形成されたグラフェン膜と支持層とすることができ、グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔を形成させることができ、管状グラフェン積層体をフィルタとして利用することができる。
In the method for producing a tubular graphene laminate of the present invention,
During the film forming step, the graphene is formed to be porous,
In the support layer forming step, the support layer is formed to be porous, and the pores of the graphene film and the support layer overlap to form through holes in the graphene film and the support layer. Features.
According to this feature, the graphene film and the support layer can be formed as a porous layer, and the through hole is formed in the graphene film and the support layer by overlapping the porosity of the graphene film and the support layer. Tubular graphene laminate can be used as a filter.
 本発明の管状グラフェン積層体の製造方法において、
 前記支持層形成工程の前に、前記成膜工程で成膜されたグラフェン膜側に多孔が形成された粘着層を形成し、前記グラフェン膜の多孔と前記粘着層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜及び前記粘着層に貫通孔を形成させる粘着層形成工程を備えることを特徴とする。
 この特徴によれば、支持層とグラフェン膜との接着・密着が悪い場合に、粘着層を備えることで、支持層とグラフェン膜とを粘着層を介して安定させて張り合わせることができる。例えば、支持層の表面がざらざらしているような材質の場合、グラフェン膜のファンデルワールス力だけでは吸着しにくいことがあるが粘着層を備えることで、支持層とグラフェン膜とを粘着層を介して安定させて張り合わせることができる。また、多孔が形成された粘着層とすることで、管状グラフェン積層体をフィルタとして利用することができる。
In the method for producing a tubular graphene laminate of the present invention,
Before the support layer forming step, forming a pressure-sensitive adhesive layer on the graphene film side formed in the film-forming step, the pores of the graphene film and the pores of the pressure-sensitive adhesive layer overlap, An adhesive layer forming step of forming through holes in the graphene film and the adhesive layer is provided.
According to this feature, when the adhesion / adhesion between the support layer and the graphene film is poor, by providing the adhesive layer, the support layer and the graphene film can be stably bonded to each other via the adhesive layer. For example, when the surface of the support layer is rough, it may be difficult to adsorb only by van der Waals force of the graphene film, but by providing an adhesive layer, the support layer and the graphene film are attached to the adhesive layer. And can be pasted together stably. Moreover, the tubular graphene laminated body can be utilized as a filter by setting it as the adhesion layer in which the porosity was formed.
 本発明の管状グラフェン積層体の製造方法において、
 前記金属溶融工程後に、前記管状の金属基材が溶かされた側の前記グラフェン膜に沿って所定の強度を備える第2支持層をコーティングする第2支持層形成工程を備えることを特徴とする。
 この特徴によれば、第2支持層と、前記管状の支持層とで前記グラフェン膜を挟み込むため、グラフェン膜の両側に支持層と第2支持層とが配置されるため、より安定し、取り扱いやすい管状グラフェン積層体を構成できる。
In the method for producing a tubular graphene laminate of the present invention,
After the metal melting step, a second support layer forming step of coating a second support layer having a predetermined strength along the graphene film on the side where the tubular metal substrate is melted is provided.
According to this feature, since the graphene film is sandwiched between the second support layer and the tubular support layer, the support layer and the second support layer are disposed on both sides of the graphene film. An easy tubular graphene laminate can be constructed.
実施例における管状グラフェン積層体の断面図(a)~(f)である。1 is a cross-sectional view (a) to (f) of a tubular graphene laminate in an example. FIG. 実施例における管状グラフェン積層体の製造工程を示す説明図(a)~(e)である。It is explanatory drawing (a)-(e) which shows the manufacturing process of the tubular graphene laminated body in an Example. 実施例における管状グラフェン積層体の他の製造工程を示す説明図(a)~(e)である。It is explanatory drawing (a)-(e) which shows the other manufacturing process of the tubular graphene laminated body in an Example. 実施例における管状グラフェン積層体の使用例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the usage example of the tubular graphene laminated body in an Example. 実施例における管状グラフェン積層体の支持層の表面と、グラフェン膜の表面と、それらを重ね合わせた場合の模式図である。It is a schematic diagram at the time of superposing | stacking the surface of the support layer of the tubular graphene laminated body in an Example, the surface of a graphene film | membrane, and them. 実施例における管状グラフェン積層体の粘着層の表面と、支持層の表面と、グラフェン膜の表面と、それらを重ね合わせた場合の模式図である。It is a schematic diagram at the time of laminating | stacking the surface of the adhesion layer of the tubular graphene laminated body in an Example, the surface of a support layer, the surface of a graphene film | membrane.
 本発明に係る管状グラフェン積層体及び管状グラフェン積層体の製造方法を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。 DETAILED DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments of a tubular graphene laminate and a method for producing a tubular graphene laminate according to the present invention will be described below based on examples.
 まず、実施例で利用する管状グラフェン積層体の構成につき、図1を参照して説明する。 First, the configuration of the tubular graphene laminate used in the examples will be described with reference to FIG.
 図1は、実施例における管状グラフェン積層体の管状の円形の断面図と長手方向の断面図をそれぞれ示し、図1(a)は支持層4Aの内面側に沿ってグラフェン膜2を配置させた管状グラフェン積層体1’Aの断面図を示し、図1(b)は支持層4Aの内面側に沿ってグラフェン膜2を配置させ、支持層4Aとグラフェン膜2との間に粘着層3Dを配置させた管状グラフェン積層体1’Bの断面図を示し、図1(c)は支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させた管状グラフェン積層体1’Cの断面図を示し、図1(d)は支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させ、支持層4Bとグラフェン膜2との間に粘着層3Eを配置させた管状グラフェン積層体1’Dの断面図を示し、図1(e)は支持層4Aの内面側に沿ってグラフェン膜2を配置させるとともに、支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させることで、支持層4Aと支持層4Bとでグラフェン膜2を挟み込むように配置させた管状グラフェン積層体1’Eの断面図を示し、図1(f)は支持層4Aの内面側に沿ってグラフェン膜2を配置させるとともに、支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させることで支持層4Aと支持層4Bとでグラフェン膜2を挟み込みさらに、支持層4Aとグラフェン膜2との間に粘着層3Dを配置させ、支持層4Bとグラフェン膜2との間に粘着層3Eを配置させた管状グラフェン積層体1’Fの断面図を示している。 FIG. 1 shows a tubular circular sectional view and a longitudinal sectional view of a tubular graphene laminate in an example, and FIG. 1A shows a graphene film 2 disposed along the inner surface side of a support layer 4A. A cross-sectional view of the tubular graphene laminate 1′A is shown, and FIG. 1B is a graphene film 2 disposed along the inner surface side of the support layer 4A, and an adhesive layer 3D is provided between the support layer 4A and the graphene film 2. FIG. 1C shows a cross-sectional view of the tubular graphene laminate 1′C in which the graphene film 2 is arranged along the outer surface side of the support layer 4B. 1D shows a cross section of a tubular graphene laminate 1′D in which the graphene film 2 is disposed along the outer surface side of the support layer 4B, and the adhesive layer 3E is disposed between the support layer 4B and the graphene film 2. FIG. 1 (e) shows the inner side of the support layer 4A. The graphene film 2 is disposed, and the graphene film 2 is disposed along the outer surface side of the support layer 4B so that the graphene film 2 is sandwiched between the support layer 4A and the support layer 4B. FIG. 1F shows a cross-sectional view of the body 1′E, in which the graphene film 2 is arranged along the inner surface side of the support layer 4A and the graphene film 2 is arranged along the outer surface side of the support layer 4B. The graphene film 2 is sandwiched between the support layer 4A and the support layer 4B, the adhesive layer 3D is disposed between the support layer 4A and the graphene film 2, and the adhesive layer 3E is disposed between the support layer 4B and the graphene film 2. Sectional drawing of tubular graphene laminated body 1'F made to show was shown.
 図1(a)~(f)において、管状グラフェン積層体1’A~Fは、炭素原子が共有結合された少なくとも一層のグラフェン膜2と、所定の強度を備える管状の支持層4Aまたは4Bと、を少なくとも備え、支持層4Aまたは4Bの内面側または外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させることで、当該グラフェン膜2を管状に形成させている。また、支持層4Aまたは4Bが所定の強度を備えることで、管状グラフェン積層体を取り扱いやすくすることができる。ここで、管状とは、中空の細長い構造をいい、円筒状や中空の角柱状の形状とすることができ、管状の円形部分の直径や長手方向の長さは、後述する製造方法に利用する金属基板の直径と長手方向の長さを任意に設定することで設定でき、例えば、管状の円形部分の直径は数μm~数十cmまで、長手方向の長さは数μm~数mまで、任意に設定することができる。なお、本実施例における管状グラフェン積層体1’A~Fは、炭素原子が規則的に配列したグラフェンシートを丸めた中空の円筒状の物質であるカーボンナノチューブとは異なるものであり、カーボンナノチューブの外径はnmオーダーで、長さは通常0.5~数10μmの微小な物質であるのに対して、本実施例における管状グラフェン積層体1’A~Fは、支持層を備えることで安定して取扱いやすく、またその大きさもカーボンナノチューブより大きく設定することができ、またグラフェンの特性を備えるものである。 1A to 1F, the tubular graphene laminates 1′A to F include at least one graphene film 2 in which carbon atoms are covalently bonded, and a tubular support layer 4A or 4B having a predetermined strength. The graphene film 2 is formed in a tubular shape by disposing the graphene film 2 along the inner surface or the outer surface of the support layer 4A or 4B. Further, the support layer 4A or 4B has a predetermined strength, so that the tubular graphene laminate can be easily handled. Here, the term “tubular” refers to a hollow elongated structure, which can be a cylindrical shape or a hollow prismatic shape, and the diameter and the length in the longitudinal direction of the tubular circular portion are used in a manufacturing method described later. It can be set by arbitrarily setting the diameter of the metal substrate and the length in the longitudinal direction. For example, the diameter of the tubular circular portion is from several μm to several tens of cm, the length in the longitudinal direction is from several μm to several m, It can be set arbitrarily. Note that the tubular graphene laminates 1′A to F in this example are different from carbon nanotubes, which are hollow cylindrical materials obtained by rolling a graphene sheet in which carbon atoms are regularly arranged. While the outer diameter is on the order of nm and the length is usually a minute substance of 0.5 to several tens of μm, the tubular graphene laminates 1′A to F in this example are stable by including a support layer. It is easy to handle, its size can be set larger than that of carbon nanotubes, and it has the characteristics of graphene.
 本実施例において、支持層4Aまたは4Bとしては、例えば、樹脂組成物、ガラス、金属、セラミックスなどの所定の強度を備える素材を利用することができる。樹脂組成物としては、ナイロン、ポリウレタン、ポリアセタール、ポリカーボネート、フッ化ビニリデン、ポリエチレン、ABS樹脂、塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、合成ゴム、PDMS、その他のいずれかを含有し、一種類または複数から構成される。また、支持層4Aまたは4Bとして、可撓性または弾性を備える変形自在な素材を用いることで、管状グラフェン積層体1’を変形させることができる。また、支持層4Aまたは4Bとしては、熱硬化性、熱可塑性、熱収縮性、生分解性、水溶性のいずれかを少なくとも備えるようにしてもよい。 In the present embodiment, as the support layer 4A or 4B, for example, a material having a predetermined strength such as a resin composition, glass, metal, or ceramic can be used. The resin composition contains nylon, polyurethane, polyacetal, polycarbonate, vinylidene fluoride, polyethylene, ABS resin, vinyl chloride, polytetrafluoroethylene, synthetic rubber, PDMS, etc., and is composed of one or more types Is done. Moreover, the tubular graphene laminated body 1 ′ can be deformed by using a deformable material having flexibility or elasticity as the support layer 4 </ b> A or 4 </ b> B. Further, the support layer 4A or 4B may be provided with at least one of thermosetting, thermoplasticity, heat shrinkability, biodegradability, and water solubility.
 図1(a)において、管状グラフェン積層体1’Aは、支持層4Aの内面側に沿ってグラフェン膜2を配置させており、支持層4Aとグラフェン膜2との二層で構成されている。管状グラフェン積層体1’Aは、外周側が支持層4Aのため、管状グラフェン積層体1’Aを把持しやすくなっている。 In FIG. 1A, the tubular graphene laminate 1′A has a graphene film 2 disposed along the inner surface side of the support layer 4A, and is composed of two layers of the support layer 4A and the graphene film 2. . The tubular graphene laminate 1'A has a support layer 4A on the outer peripheral side, so that the tubular graphene laminate 1'A can be easily held.
 また、図1(c)において、管状グラフェン積層体1’Cは、支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させており、支持層4Bとグラフェン膜2との二層で構成されている。管状グラフェン積層体1’Cは、内周側が支持層4Bのため、空洞160の部分を把持することで、管状グラフェン積層体1’Cを把持できる。 Moreover, in FIG.1 (c), tubular graphene laminated body 1'C has arrange | positioned the graphene film | membrane 2 along the outer surface side of the support layer 4B, and is comprised by the two layers of the support layer 4B and the graphene film | membrane 2. ing. Since the tubular graphene laminate 1 ′ C has the support layer 4 </ b> B on the inner peripheral side, the tubular graphene laminate 1 ′ C can be grasped by grasping the cavity 160.
 また、図1(e)において、管状グラフェン積層体1’Eは、支持層4Aの内面側であって、支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させることで、支持層4Aと支持層4Bとでグラフェン膜2を挟み込むように配置させ、支持層4Aとグラフェン膜2と支持層4Bとの三層で構成されている。管状グラフェン積層体1’Eは、外周側が支持層4Aで、内周側が支持層4Bのため、グラフェン膜2に傷がつきにくく、より把持しやすくなっている。 Moreover, in FIG.1 (e), tubular graphene laminated body 1'E is the inner surface side of support layer 4A, Comprising: Support layer 4A is arrange | positioned by arrange | positioning the graphene film 2 along the outer surface side of support layer 4B. The graphene film 2 is disposed so as to be sandwiched between the support layer 4B, and the support layer 4B includes three layers of the support layer 4A, the graphene film 2, and the support layer 4B. The tubular graphene laminate 1'E has a support layer 4A on the outer peripheral side and a support layer 4B on the inner peripheral side, so that the graphene film 2 is less likely to be scratched and easier to grip.
 さらに、所定の強度を備える管状の支持層4Aまたは4Bとグラフェン膜2との間に、粘着層3Dまたは3Eを配置させるようにしてもよい。この場合の構成を、図1(b)、図1(d)、図1(f)にそれぞれ示している。この構成においては、管状グラフェン積層体1’は、支持層4Aまたは4Bの内面側または外面側に粘着層3Dまたは3Eが形成され、さらに粘着層3Dまたは3Eの内面側または外面側にグラフェン膜2が形成されることにより、三層または五層に積層されている。粘着層3Dまたは3Eは、グラフェン膜2の炭素原子と他の分子との間に働くファンデルワールス力よりも大きい物理的粘着力を備えている。すなわち、グラフェン膜2が支持層4Aまたは4Bに対して吸着する吸着力よりも大きい物理的粘着力を備えることにより、グラフェン膜2と支持層4Aまたは4Bとを物理的に粘着させている。粘着層3Dまたは3Eが配置されることで、支持層とグラフェン膜とを粘着層を介して安定させて張り合わせることができる。例えば、支持層の表面がざらざらしているような材質の場合、グラフェン膜のファンデルワールス力だけでは吸着しにくいことがあるが粘着層を備えることで、支持層とグラフェン膜とを粘着層を介して安定させて張り合わせることができる。 Furthermore, an adhesive layer 3D or 3E may be disposed between the tubular support layer 4A or 4B having a predetermined strength and the graphene film 2. The configuration in this case is shown in FIGS. 1B, 1D, and 1F, respectively. In this configuration, the tubular graphene laminate 1 ′ has an adhesive layer 3D or 3E formed on the inner surface side or outer surface side of the support layer 4A or 4B, and further a graphene film 2 on the inner surface side or outer surface side of the adhesive layer 3D or 3E. Is formed, it is laminated in three or five layers. The adhesive layer 3D or 3E has a physical adhesive force larger than the van der Waals force acting between the carbon atom of the graphene film 2 and other molecules. That is, the graphene film 2 and the support layer 4A or 4B are physically adhered by providing the physical adhesive force larger than the adsorption force that the graphene film 2 adsorbs to the support layer 4A or 4B. By disposing the adhesive layer 3D or 3E, the support layer and the graphene film can be stably bonded to each other via the adhesive layer. For example, when the surface of the support layer is rough, it may be difficult to adsorb only by van der Waals force of the graphene film, but by providing an adhesive layer, the support layer and the graphene film are attached to the adhesive layer. And can be pasted together stably.
 本実施例において、粘着層3Dまたは3Eとしては、少なくとも、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系、シアノアクリレート系、ポリウレタン系、アクリル樹脂系などの粘着剤のいずれかを含有し、一種類または複数から構成される樹脂組成物を利用できる。 In this embodiment, the pressure- sensitive adhesive layer 3D or 3E contains at least one of pressure-sensitive adhesives such as urea resin, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, cyanoacrylate, polyurethane, and acrylic resin. And the resin composition comprised from 1 type or multiple can be utilized.
 図1(b)において、管状グラフェン積層体1’Bは、支持層4Aの内面側に沿ってグラフェン膜2を配置させ、支持層4Aとグラフェン膜2との間に粘着層3Dを配置させており、支持層4Aと粘着層3Dとグラフェン膜2との三層で構成されている。管状グラフェン積層体1’Bは、外周側が支持層4Aのため、管状グラフェン積層体1’Bを把持しやすくなっているとともに、支持層とグラフェン膜とを粘着層3Dを介して安定させて張り合わせることができる。 In FIG. 1B, the tubular graphene laminate 1′B has a graphene film 2 disposed along the inner surface side of the support layer 4A, and an adhesive layer 3D disposed between the support layer 4A and the graphene film 2. The support layer 4 </ b> A, the adhesive layer 3 </ b> D, and the graphene film 2 are composed of three layers. The tubular graphene laminate 1′B has a support layer 4A on the outer peripheral side, so that the tubular graphene laminate 1′B can be easily held, and the support layer and the graphene film are stably bonded to each other via the adhesive layer 3D. Can.
 また、図1(d)において、管状グラフェン積層体1’Dは、支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させ、支持層4Bとグラフェン膜2との間に粘着層3Eを配置させており、支持層4Bと粘着層3Eとグラフェン膜2との三層で構成されている。管状グラフェン積層体1’Dは、内周側が支持層4Bのため、空洞160の部分を把持することで、管状グラフェン積層体1’Dを把持できるとともに、支持層4Bとグラフェン膜2とを粘着層3Eを介して安定させて張り合わせることができる。 In FIG. 1D, the tubular graphene laminate 1′D has a graphene film 2 disposed along the outer surface side of the support layer 4B, and an adhesive layer 3E disposed between the support layer 4B and the graphene film 2. The support layer 4 </ b> B, the adhesive layer 3 </ b> E, and the graphene film 2 are composed of three layers. Since the tubular graphene laminate 1′D has the support layer 4B on the inner peripheral side, the tubular graphene laminate 1′D can be grasped by holding the portion of the cavity 160, and the support layer 4B and the graphene film 2 are adhered to each other. It can be bonded stably through the layer 3E.
 図1(f)において、管状グラフェン積層体1’Fは、支持層4Aの内面側に沿ってグラフェン膜2を配置させるとともに、支持層4Bの外面側に沿ってグラフェン膜2を配置させることで支持層4Aと支持層4Bとでグラフェン膜2を挟み込みさらに、支持層4Aとグラフェン膜2との間に粘着層3Dを配置させ、支持層4Bとグラフェン膜2との間に粘着層3Eを配置させており、支持層4Aと粘着層3Dグラフェン膜2と粘着層3Eと支持層4Bとの五層で構成されている。管状グラフェン積層体1’Fは、外周側が支持層4Aで、内周側が支持層4Bのため、グラフェン膜2に傷がつきにくく、より把持しやすくなっているとともに、支持層4Aと支持層4Bとグラフェン膜2とを粘着層3D、3Eを介して安定させて張り合わせることができる。 In FIG.1 (f), tubular graphene laminated body 1'F arrange | positions the graphene film 2 along the inner surface side of the support layer 4A, and arrange | positions the graphene film 2 along the outer surface side of the support layer 4B. The graphene film 2 is sandwiched between the support layer 4A and the support layer 4B, the adhesive layer 3D is disposed between the support layer 4A and the graphene film 2, and the adhesive layer 3E is disposed between the support layer 4B and the graphene film 2. The support layer 4A, the adhesive layer 3D, the graphene film 2, the adhesive layer 3E, and the support layer 4B are configured by five layers. The tubular graphene laminate 1′F has a support layer 4A on the outer peripheral side and a support layer 4B on the inner peripheral side, so that the graphene film 2 is less likely to be scratched and easier to grip, and the support layer 4A and the support layer 4B And the graphene film 2 can be stably bonded to each other through the adhesive layers 3D and 3E.
 これらの管状グラフェン積層体1’A~Fは、例えば、パイプ、フレキシブルチューブ(ホース)や、均熱棒、生体用の人工血管、人工心臓などに利用できる。この場合、グラフェン膜の不透過性の性質により、バリア性を備えるとともに、耐腐食性、耐薬品性、防汚性を備えた管状グラフェン積層体による製品を構成することができる。 These tubular graphene laminates 1'A to F can be used for, for example, pipes, flexible tubes (hoses), soaking bars, artificial blood vessels for living bodies, artificial hearts, and the like. In this case, a product made of a tubular graphene laminate having barrier properties and corrosion resistance, chemical resistance, and antifouling properties can be formed due to the impermeable nature of the graphene film.
 さらに、本実施例においては、管状グラフェン積層体1’A~Fのグラフェン膜2を多孔状のグラフェン膜を成膜することで、多孔に形成させることができる。なお、グラフェン膜に形成される孔は、炭素原子が結合されてできる六角形格子構造による構成される部分の空間とは異なり、物理的に形成された孔をいい、具体的には、グラフェンの炭素間結合距離の約0.142nmの六角形格子構造より大きなサイズをいう。多孔状のグラフェン膜を成膜する方法としては、成膜時に無機物のガスをドーピングすることで、多孔状に形成できる。この場合、無機物のガスの粒径により、孔の口径は0.3nm~数十μm程度に設定することができる。また、孔の形成は、成膜時に無機物のガスをドーピングする以外にも、グラフェン膜2の成膜後に、パラジウムなどの金属原子を付加することで、その金属原子が付着した部分のグラフェン膜2に穴があいていき、穴の端部から金属原子を取り除くと、穴の拡大は止まり、貫通した孔を形成することができる。これにより、例えば、グラフェン膜2の孔の口径を数nm~数百μmとしておくことができる。また、孔のサイズは、全て同じとしてもよいし、異なるサイズにしてもよい。 Furthermore, in this embodiment, the graphene film 2 of the tubular graphene laminates 1'A to F can be made porous by forming a porous graphene film. Note that the hole formed in the graphene film is a physically formed hole unlike the space formed by the hexagonal lattice structure formed by bonding carbon atoms, specifically, the graphene film The size is larger than the hexagonal lattice structure having a carbon-carbon bond distance of about 0.142 nm. As a method for forming a porous graphene film, it can be formed into a porous shape by doping an inorganic gas at the time of film formation. In this case, the pore diameter can be set to about 0.3 nm to several tens of μm depending on the particle size of the inorganic gas. In addition to doping the inorganic gas at the time of film formation, the hole is formed by adding a metal atom such as palladium after the graphene film 2 is formed, so that the graphene film 2 in the portion to which the metal atom is attached When holes are formed in the holes and metal atoms are removed from the end portions of the holes, the expansion of the holes stops and a through hole can be formed. Thereby, for example, the pore diameter of the graphene film 2 can be set to several nm to several hundred μm. Further, the sizes of the holes may be the same or different sizes.
 また、支持層4Aまたは4Bと、粘着層3Dまたは3Eとを、多孔質としておくことで、グラフェン膜2、支持層4Aまたは4B及び粘着層3Dまたは3Eに貫通孔が形成され、管状グラフェン積層体1’A~Fをフィルタとして利用することができる。この場合、グラフェン膜の表面積に対する多孔による孔の総面積の割合(以下、グラフェン膜2の開口率という)より、支持層4Aまたは4Bの表面積に対する多孔による孔の総面積の割合(以下、支持層4Aまたは4Bの開口率という)をより大きくしておくことで、グラフェン膜2の孔部分が支持層4Aまたは4Bの孔部分に重なり貫通する部分を形成することができる。粘着層3Dまたは3Eの表面積に対する多孔による孔の総面積の割合(以下、粘着層3Dまたは3Eの開口率という)についても、同様に、グラフェン膜の開口率より、大きくしておくことでグラフェン膜2の孔部分が支持層4Aまたは4Bの孔部分に重なり貫通する部分を形成することができる。例えば、グラフェン膜2の表面積を30mmとし、グラフェン膜2の孔の口径を1nmとして孔の部分の総面積の合計を0.3mmとした場合、グラフェン膜の開口率=0.3/30=1/100となり、支持層4Aまたは4Bの表面積を30mmとし、支持層4Aまたは4Bの孔の口径を20nmとして孔の部分の総面積の合計を0.6mmとして、支持層4Aまたは4Bの開口率=0.6/30=1/50としておく。また、粘着層3Dまたは3Eの開口率は、これらの中間値となるようしておけばよい。例えば、粘着層3Dまたは3Eの表面積を30mmとし、粘着層3Dまたは3Eの孔の口径を10nmとして、孔の部分の総面積の合計を0.45mmとして、粘着層3Dまたは3Eの開口率=0.45/30=3/200としておく。また、孔の口径の関係は、グラフェン膜2の孔の口径≦支持層3Dまたは3Eの孔の口径≒粘着層3Dまたは3Eの孔の口径となるように設定しておく。グラフェン膜2の孔の口径に対して、支持層3Dまたは3Eの孔の口径は、最大でも1,000,000倍程度までとしておくことで、支持層3Dまたは3Eにより、グラフェン膜2が破れないように支えることができる。これにより、グラフェン膜2の孔部分が、支持層4Aまたは4Bの孔部分と、粘着層3Dまたは3Eの孔部分に重なり貫通する部分を形成することができる。例えば、支持層4Aまたは4Bの表面と、グラフェン膜2の表面と、それらを重ね合わせた場合の模式図を図5に示す。この場合、支持層4Aまたは4Bの素材をPP(ポリプロピレン)やPE(ポリエチレン)の多孔質体とし、孔4Kの口径を約10μmとし、開口率を約50%、支持層の厚みを1μm~10μmとしている。また、グラフェン膜2の孔2Kの口径を約1nmとし、開口率を約30%、膜厚を約0.3nmの単分子膜としている。図5に示すように、管状グラフェン積層体1’A、1’Cは、グラフェン膜2の孔2Kの部分と、支持層4Aまたは4Bの孔4Kの部分とが重なることで、貫通する孔を形成することができる。また、支持層4Aまたは4Bの孔4Kの口径が、グラフェン膜2の孔2Kの口径より、大きく設定されているので、グラフェン膜2及び支持層4Aまたは4Bに貫通孔を形成させることができる。また、三層の場合には、例えば、粘着層3Dまたは3Eの表面と、支持層4Aまたは4Bの表面と、グラフェン膜2の表面と、それらを重ね合わせた場合の模式図を図6に示す。この場合、支持層4Aまたは4Bとグラフェン膜2については、図5に示す上述した構成と同じ構成とする。粘着層3Dまたは3Eは、エポキシ樹脂が液状の時に発泡剤やバブリングを施すことで多孔状にした粘着剤を用い、孔3Kの口径を約10μmとし、開口率を約50%、厚みを1μm~10μmとしている。図6に示すように、管状グラフェン積層体1’B、1’Dは、グラフェン膜2の孔2Kの部分と、支持層4Aまたは4Bの孔4Kの部分と、粘着層3Dまたは3Eの孔3Eの部分とが重なることで、貫通する孔を形成することができる。また、支持層4Aまたは4Bの孔4Kの口径及び粘着層3Dまたは3Eの孔の口径が、グラフェン膜2の孔2Kの口径より、大きく設定されているので、グラフェン膜2、粘着層3Dまたは3E、及び、支持層4Aまたは4Bに貫通孔を形成させることができる。また、支持層の孔の口径に対して支持層の厚みが1倍以上になってしまうと、フィルタとして利用するときに流体物が通り抜けるまでに高い圧力を要し、一方で、支持層の孔の口径が大きすぎると、グラフェン膜を支持できなくなる恐れがあるため、口径に対して厚みを1倍以下としておくことで、高い圧力をかけなくても、フィルタとして利用することができる。同様に、グラフェン膜2、粘着層3Dまたは3Eのそれぞれにおける口径に対する厚みの割合も1倍以下としておくことで、高い圧力をかけなくても、フィルタとして利用することができる。さらに、粘着層3Dまたは3Eの孔の口径より、支持層4Aまたは4Bの孔の口径を、大きくしてもよい。 Further, by making the support layer 4A or 4B and the adhesive layer 3D or 3E porous, through-holes are formed in the graphene film 2, the support layer 4A or 4B, and the adhesive layer 3D or 3E, and the tubular graphene laminate 1′A to F can be used as filters. In this case, the ratio of the total area of pores to the surface area of the support layer 4A or 4B (hereinafter referred to as support layer) from the ratio of the total area of pores to the surface area of the graphene film (hereinafter referred to as the aperture ratio of the graphene film 2). By increasing the aperture ratio of 4A or 4B), a portion where the hole portion of the graphene film 2 overlaps and penetrates the hole portion of the support layer 4A or 4B can be formed. Similarly, the ratio of the total area of pores due to the porosity to the surface area of the adhesive layer 3D or 3E (hereinafter referred to as the opening ratio of the adhesive layer 3D or 3E) is also made larger than the opening ratio of the graphene film, thereby making the graphene film A portion in which the two hole portions overlap and penetrate through the hole portions of the support layer 4A or 4B can be formed. For example, when the surface area of the graphene film 2 is 30 mm 2 , the hole diameter of the graphene film 2 is 1 nm, and the total total area of the hole portions is 0.3 mm 2 , the aperture ratio of the graphene film = 0.3 / 30 = 1/100, the surface area of the support layer 4A or 4B is 30 mm 2 , the diameter of the holes of the support layer 4A or 4B is 20 nm, and the total area of the holes is 0.6 mm 2. Opening ratio = 0.6 / 30 = 1/50. Moreover, what is necessary is just to make it the opening ratio of the adhesion layer 3D or 3E become these intermediate values. For example, the adhesive layer 3D or 3E has a surface area of 30 mm 2 , the pore diameter of the adhesive layer 3D or 3E is 10 nm, and the total total area of the holes is 0.45 mm 2. = 0.45 / 30 = 3/200. In addition, the relationship between the hole diameters is set so that the hole diameter of the graphene film 2 ≦ the hole diameter of the support layer 3D or 3E≈the hole diameter of the adhesive layer 3D or 3E. By setting the diameter of the hole of the support layer 3D or 3E to about 1,000,000 times at most with respect to the diameter of the hole of the graphene film 2, the support layer 3D or 3E does not break the graphene film 2 Can be supported. Thereby, the hole part of the graphene film 2 can form the part which overlaps and penetrates the hole part of the support layer 4A or 4B and the hole part of the adhesion layer 3D or 3E. For example, FIG. 5 shows a schematic diagram of the surface of the support layer 4A or 4B, the surface of the graphene film 2, and the case where they are superimposed. In this case, the support layer 4A or 4B is made of a porous material such as PP (polypropylene) or PE (polyethylene), the diameter of the hole 4K is about 10 μm, the opening ratio is about 50%, and the thickness of the support layer is 1 μm to 10 μm. It is said. Further, the diameter of the hole 2K of the graphene film 2 is about 1 nm, the aperture ratio is about 30%, and the film thickness is about 0.3 nm. As shown in FIG. 5, the tubular graphene laminates 1 ′ A and 1 ′ C have holes penetrating by overlapping the hole 2 </ b> K portion of the graphene film 2 and the hole 4 </ b> K portion of the support layer 4 </ b> A or 4 </ b> B. Can be formed. Moreover, since the diameter of the hole 4K of the support layer 4A or 4B is set larger than the diameter of the hole 2K of the graphene film 2, a through-hole can be formed in the graphene film 2 and the support layer 4A or 4B. In the case of three layers, for example, the surface of the pressure- sensitive adhesive layer 3D or 3E, the surface of the support layer 4A or 4B, the surface of the graphene film 2, and a schematic diagram when they are superimposed are shown in FIG. . In this case, the support layer 4A or 4B and the graphene film 2 have the same configuration as that described above shown in FIG. The pressure- sensitive adhesive layer 3D or 3E uses a pressure-sensitive adhesive made porous by bubbling or bubbling when the epoxy resin is in a liquid state. The diameter of the hole 3K is about 10 μm, the opening ratio is about 50%, and the thickness is 1 μm to 10 μm. As shown in FIG. 6, the tubular graphene laminates 1′B and 1′D include a hole 2K portion of the graphene film 2, a hole 4K portion of the support layer 4A or 4B, and a hole 3E of the adhesive layer 3D or 3E. When this part overlaps, a through-hole can be formed. Further, since the diameter of the hole 4K of the support layer 4A or 4B and the diameter of the hole of the adhesive layer 3D or 3E are set larger than the diameter of the hole 2K of the graphene film 2, the graphene film 2, the adhesive layer 3D or 3E And a through-hole can be formed in support layer 4A or 4B. Further, if the thickness of the support layer becomes more than 1 times the diameter of the hole of the support layer, a high pressure is required until the fluid passes through when using as a filter. If the aperture is too large, the graphene film may not be supported. Therefore, by setting the thickness to 1 times or less of the aperture, it can be used as a filter without applying high pressure. Similarly, by setting the ratio of the thickness to the diameter of each of the graphene film 2 and the adhesive layer 3D or 3E to be 1 or less, it can be used as a filter without applying high pressure. Furthermore, the diameter of the hole of the support layer 4A or 4B may be larger than the diameter of the hole of the adhesive layer 3D or 3E.
 孔を形成する場合、支持層4Aまたは4Bは、多孔質の素材を利用することができ、例えば、多孔質セラミック、金属、シリコン、酢酸セルロース、芳香族ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリスルホン、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、PDMS、その他高分子系樹脂で構成される樹脂組成物、不織布、グラスファイバー等の繊維素材を利用することができる。また、粘着層3Dまたは3Eについては、少なくとも、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、エポキシ樹脂系、シアノアクリレート系、ポリウレタン系、アクリル系、などの粘着剤のいずれかを含有し、一種類または複数から構成される樹脂組成物を利用して、多孔質になる粘着剤を利用できる。図1(a)~(f)に示す管状グラフェン積層体1’A~Fのグラフェン膜2、支持層4Aまたは4B、粘着層3Dまたは3Eのそれぞれを多孔状に形成することで、フィルタやメンブレン、浄化膜(逆浸透膜)、生体膜(人工皮膚、消化器官等)として使用することができる。 When forming the pores, the support layer 4A or 4B can use a porous material, for example, porous ceramic, metal, silicon, cellulose acetate, aromatic polyamide, polyvinyl alcohol, polysulfone, polyvinylidene fluoride, Fiber materials such as polyethylene, polyacrylonitrile, polypropylene, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, PDMS, and other resin compositions composed of polymer resins, nonwoven fabrics, and glass fibers can be used. The adhesive layer 3D or 3E contains at least one of a pressure-sensitive adhesive such as urea resin, melamine resin, phenol resin, epoxy resin, cyanoacrylate, polyurethane, and acrylic. A porous adhesive can be used by using a resin composition composed of one kind or plural kinds. By forming each of the graphene film 2, the support layer 4A or 4B, and the adhesive layer 3D or 3E of the tubular graphene laminates 1′A to F shown in FIGS. 1A to 1F in a porous shape, a filter or a membrane It can be used as a purification membrane (reverse osmosis membrane) or a biological membrane (artificial skin, digestive organ, etc.).
 つぎに、本実施例における管状グラフェン積層体の製造工程の一例を図2および図3を参照して説明する。図2に、グラフェン膜2の外側に支持層4Aを備える場合の管状グラフェン積層体1’A、管状グラフェン積層体1’B、管状グラフェン積層体1’E、管状グラフェン積層体1’Fの製造工程を示し、図3に、グラフェン膜2の内側に支持層4Bを備える場合の管状グラフェン積層体1’C、管状グラフェン積層体1’Dの製造工程を示す。 Next, an example of the manufacturing process of the tubular graphene laminate in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows the production of a tubular graphene laminate 1′A, a tubular graphene laminate 1′B, a tubular graphene laminate 1′E, and a tubular graphene laminate 1′F when the support layer 4A is provided outside the graphene film 2. FIG. 3 shows a process, and FIG. 3 shows a manufacturing process of the tubular graphene laminated body 1′C and the tubular graphene laminated body 1′D when the support layer 4B is provided inside the graphene film 2.
 まず、図2を参照して管状グラフェン積層体の製造工程を説明する。図2(a)に示すように、触媒としての金属基板7(例えば銅Cu、ニッケルNi、アルミニウムAL、鉄Fe、コバルトCo等)を円筒状に形成したものを用意し、保持装置162の保持部163A及び163Bにより管状の金属基板7の端部の部分を保持しておく。円筒状の金属基板7の外側表面へグラフェン膜2を成膜させる場合、保持部163A及び163Bによる保持は、その成膜に邪魔にならないように、金属基板7の円筒状の端部を保持しておく。 First, the manufacturing process of the tubular graphene laminate will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 2A, a metal substrate 7 as a catalyst (for example, copper Cu, nickel Ni, aluminum AL, iron Fe, cobalt Co, etc.) formed in a cylindrical shape is prepared, and the holding device 162 is held. The end portion of the tubular metal substrate 7 is held by the portions 163A and 163B. When the graphene film 2 is formed on the outer surface of the cylindrical metal substrate 7, the holding by the holding portions 163A and 163B holds the cylindrical end of the metal substrate 7 so as not to interfere with the film formation. Keep it.
 つぎに、図2(b)に示すように、金属基板7の円筒の内側にグラフェンを成膜しないように、金属基板7の円筒状の両端に栓161をする。この際、保持装置162により栓161をするようにしてもよい。 Next, as shown in FIG. 2B, plugs 161 are provided at both ends of the cylindrical shape of the metal substrate 7 so as not to form a graphene film inside the cylinder of the metal substrate 7. At this time, the stopper 161 may be plugged by the holding device 162.
 つぎに、図2(c)に示すように、金属基板7の円筒の外側に化学気相蒸着(CVD)装置で、単層で単分子または多層のグラフェン膜2を成膜する。また、グラフェン膜2を多孔状にする場合、成膜時に無機物のガスをドーピングすることで、多孔状に形成できる。この場合の孔の口径制御を行う方法としては、ヘリウムイオン衝撃や化学的エッチング、自己組織化システムなどを利用できる。この場合、多孔状にする場合も、単層で単分子のグラフェン膜2としてもよいし、多層グラフェン膜を成膜してもよい。 Next, as shown in FIG. 2C, a single-layer or multi-layer graphene film 2 is formed on the outside of the cylinder of the metal substrate 7 by a chemical vapor deposition (CVD) apparatus. Further, when the graphene film 2 is made porous, it can be made porous by doping with an inorganic gas at the time of film formation. In this case, helium ion bombardment, chemical etching, a self-organizing system, or the like can be used as a method for controlling the hole diameter. In this case, even when it is made porous, a monolayer monomolecular graphene film 2 or a multilayer graphene film may be formed.
 つぎに、図2(d)に示すように、グラフェン膜2の外側表面に支持層4Aをコーティングする。グラフェン膜2を多孔状にする場合には、支持層4Aも多孔質の素材を利用してコーティングする。または、グラフェン膜2に多孔が形成されていない場合にも支持層4Aを、多孔質の素材としてもよい。支持層4Aの形成後に、保持部164A及び164Bにより、支持層4Aの端部を保持し、保持部163A及び163Bによる金属基板7の保持は、解除しておく。また、金属基板7の円筒状の両端にした栓161を外しておく。 Next, as shown in FIG. 2 (d), a support layer 4 A is coated on the outer surface of the graphene film 2. When the graphene film 2 is made porous, the support layer 4A is also coated using a porous material. Alternatively, the support layer 4A may be made of a porous material even when the graphene film 2 is not porous. After the support layer 4A is formed, the end portions of the support layer 4A are held by the holding portions 164A and 164B, and the holding of the metal substrate 7 by the holding portions 163A and 163B is released. Further, the plugs 161 at the cylindrical ends of the metal substrate 7 are removed.
 つぎに、図2(e)に示すように、金属基板7の円筒内にエッチング液を入れ、金属基材7を溶かし、グラフェン膜2と支持層4Aのみにする。この場合、エッチング液を満した水槽に浸漬させるようにしてもよい。これにより、図1(a)に示すように、支持層4Aとグラフェン膜2との二層で構成された管状グラフェン積層体1’Aを製造することができる。この場合、管状グラフェン積層体1’Aは、支持層4Aとグラフェン膜2とに孔の形成されていないものと、支持層4Aとグラフェン膜2とに多孔が形成されたものとどちらも形成できる。 Next, as shown in FIG. 2 (e), an etching solution is put into the cylinder of the metal substrate 7 to melt the metal base material 7, so that only the graphene film 2 and the support layer 4 A are obtained. In this case, it may be immersed in a water tank filled with an etching solution. Thereby, as shown to Fig.1 (a), tubular graphene laminated body 1'A comprised by 2 layers of support layer 4A and the graphene film | membrane 2 can be manufactured. In this case, the tubular graphene laminated body 1′A can be formed with either the support layer 4A and the graphene film 2 in which no hole is formed, or the support layer 4A and the graphene film 2 in which a hole is formed. .
 また、粘着層3Dを備える場合には、上述した図2(c)に示すグラフェン膜2の成膜後、粘着層3Dをグラフェン膜2の外側表面に塗布してから、図2(d)に示すように、支持層4Aのコーティングを行う。また、粘着層3Dに多孔を形成する場合、塗布する粘着剤を多孔質のものを利用すればよい。これにより、図1(b)に示すように、支持層4Aと粘着層3Dとグラフェン膜2との三層で構成された管状グラフェン積層体1’Bを製造することができる。この場合、管状グラフェン積層体1’Bは、支持層4Aと粘着層3Dとグラフェン膜2とに孔の形成されていないものと、支持層4Aと粘着層3Dとグラフェン膜2とに多孔が形成されたものとどちらも形成できる。 When the adhesive layer 3D is provided, the adhesive layer 3D is applied to the outer surface of the graphene film 2 after the formation of the graphene film 2 shown in FIG. As shown, the support layer 4A is coated. Moreover, what is necessary is just to utilize the porous thing for the adhesive to apply | coat, when forming porosity in adhesion layer 3D. Thereby, as shown in FIG.1 (b), tubular graphene laminated body 1'B comprised by three layers of support layer 4A, adhesion layer 3D, and the graphene film | membrane 2 can be manufactured. In this case, the tubular graphene laminate 1′B is porous in the support layer 4A, the pressure-sensitive adhesive layer 3D, and the graphene film 2, and in the support layer 4A, the pressure-sensitive adhesive layer 3D, and the graphene film 2. Both can be formed.
 さらに、図2(e)に示す金属基板7のエッチング後に、グラフェン膜2の内側表面に支持層4Bをコーティングすることで、支持層4Aと支持層4Bとでグラフェン膜2を挟み込むように配置させることができる。グラフェン膜2を多孔状にする場合には、支持層4Bも多孔質の素材を利用してコーティングする。これにより、図1(e)に示すような、支持層4Aとグラフェン膜2と支持層4Bとの三層で構成された管状グラフェン積層体1’Eを製造することができる。 Further, after the etching of the metal substrate 7 shown in FIG. 2E, the support layer 4B is coated on the inner surface of the graphene film 2, so that the graphene film 2 is sandwiched between the support layer 4A and the support layer 4B. be able to. When the graphene film 2 is made porous, the support layer 4B is also coated using a porous material. Thereby, as shown in FIG. 1E, a tubular graphene laminate 1'E composed of three layers of the support layer 4A, the graphene film 2, and the support layer 4B can be manufactured.
 また、粘着層3Eを備える場合には、図2(e)に示す金属基板7のエッチング後に、粘着層3Eをグラフェン膜2の内側表面に塗布してから、上述した支持層4Bのコーティングを行う。また、粘着層3Eに多孔を形成する場合、塗布する粘着剤を多孔質のものを利用すればよい。これにより、図1(f)に示すような、支持層4Aと粘着層3Dとグラフェン膜2と粘着層3Eと支持層4Bとの五層で構成された管状グラフェン積層体1’Fを製造することができる。 When the adhesive layer 3E is provided, after the metal substrate 7 shown in FIG. 2 (e) is etched, the adhesive layer 3E is applied to the inner surface of the graphene film 2 and then the support layer 4B is coated. . Moreover, what is necessary is just to utilize the porous thing for the adhesive to apply | coat, when forming porosity in the adhesion layer 3E. Thereby, as shown in FIG. 1 (f), a tubular graphene laminate 1′F composed of five layers of the support layer 4A, the adhesive layer 3D, the graphene film 2, the adhesive layer 3E, and the support layer 4B is manufactured. be able to.
 つぎに、図3を参照し、グラフェン膜2の内側に支持層4Bを備える場合の管状グラフェン積層体1’C、管状グラフェン積層体1’Dの製造工程を説明する。図3(a)に示すように、触媒としての金属基板7(例えば銅Cu、ニッケルNi、アルミニウムAL、鉄Fe、コバルトCo等)を円筒状に形成したものを用意し、保持装置162の保持部163A及び163Bにより管状の金属基板7の端部の部分を保持しておく。円筒状の金属基板7の内側表面へグラフェン膜2を成膜させる場合、保持部163A及び163Bによる保持は、その成膜に邪魔にならないように、金属基板7の円筒状の端部を保持しておく。 Next, a manufacturing process of the tubular graphene laminate 1 ′ C and the tubular graphene laminate 1 ′ D when the support layer 4 </ b> B is provided inside the graphene film 2 will be described with reference to FIG. 3. As shown in FIG. 3A, a metal substrate 7 as a catalyst (for example, copper Cu, nickel Ni, aluminum AL, iron Fe, cobalt Co, etc.) formed in a cylindrical shape is prepared, and the holding device 162 is held. The end portion of the tubular metal substrate 7 is held by the portions 163A and 163B. When the graphene film 2 is formed on the inner surface of the cylindrical metal substrate 7, the holding by the holding portions 163A and 163B holds the cylindrical end of the metal substrate 7 so as not to interfere with the film formation. Keep it.
 つぎに、図3(b)に示すように、金属基板7の円筒の外側と内側の両側に化学気相蒸着(CVD)装置で、単層で単分子または多層のグラフェン膜2を成膜する。また、グラフェン膜2を多孔状にする場合、成膜時に無機物のガスをドーピングすることで、多孔状に形成できる。この場合の孔の口径制御を行う方法としては、ヘリウムイオン衝撃や化学的エッチング、自己組織化システムなどを利用できる。この場合、多孔状にする場合も、単層で単分子のグラフェン膜2としてもよいし、多層グラフェン膜を成膜してもよい。 Next, as shown in FIG. 3B, a single-layer or single-layer or multi-layer graphene film 2 is formed on both the outside and inside of the cylinder of the metal substrate 7 by a chemical vapor deposition (CVD) apparatus. . Further, when the graphene film 2 is made porous, it can be made porous by doping with an inorganic gas at the time of film formation. In this case, helium ion bombardment, chemical etching, a self-organizing system, or the like can be used as a method for controlling the hole diameter. In this case, even when it is made porous, a monolayer monomolecular graphene film 2 or a multilayer graphene film may be formed.
 つぎに、図3(c)に示すように、金属基板7の円筒の内側のグラフェンを破損しないようにするために、金属基板7の円筒状の両端に栓161をする。この際、保持装置162により栓161をするようにしてもよい。栓161をした後、金属基板7の円筒の外側のグラフェンを機械的またはプラズマエッチングなどで、除去する。 Next, as shown in FIG. 3C, plugs 161 are provided at both ends of the cylindrical shape of the metal substrate 7 so as not to damage the graphene inside the cylindrical shape of the metal substrate 7. At this time, the stopper 161 may be plugged by the holding device 162. After plugging 161, the graphene outside the cylinder of the metal substrate 7 is removed by mechanical or plasma etching.
 つぎに、図3(d)に示すように、グラフェン膜2の内側表面に支持層4Bをコーティングする。グラフェン膜2を多孔状にする場合には、支持層4Bも多孔質の素材を利用してコーティングする。または、グラフェン膜2に多孔が形成されていない場合にも支持層4Bを、多孔質の素材としてもよい。支持層4Bの形成後に、保持部164A及び164Bにより、支持層4Bの端部を保持し、保持部163A及び163Bによる金属基板7の保持は、解除しておく。また、金属基板7の円筒状の両端にした栓161を外しておく。 Next, as shown in FIG. 3 (d), a support layer 4 </ b> B is coated on the inner surface of the graphene film 2. When the graphene film 2 is made porous, the support layer 4B is also coated using a porous material. Alternatively, even when the graphene film 2 is not porous, the support layer 4B may be made of a porous material. After the support layer 4B is formed, the end portions of the support layer 4B are held by the holding portions 164A and 164B, and the holding of the metal substrate 7 by the holding portions 163A and 163B is released. Further, the plugs 161 at the cylindrical ends of the metal substrate 7 are removed.
 つぎに、図3(e)に示すように、金属基板7の円筒の外側にエッチング液を流し、金属基材7を溶かし、グラフェン膜2と支持層4Bのみにする。この場合、エッチング液を満した水槽に浸漬させるようにしてもよい。これにより、図1(c)に示すように、支持層4Bとグラフェン膜2との二層で構成された管状グラフェン積層体1’Cを製造することができる。この場合、管状グラフェン積層体1’Cは、支持層4Bとグラフェン膜2とに孔の形成されていないものと、支持層4Bとグラフェン膜2とに多孔が形成されたものとどちらも形成できる。 Next, as shown in FIG. 3 (e), an etching solution is flowed outside the cylinder of the metal substrate 7 to melt the metal substrate 7, so that only the graphene film 2 and the support layer 4 </ b> B are obtained. In this case, it may be immersed in a water tank filled with an etching solution. Thereby, as shown in FIG.1 (c), tubular graphene laminated body 1'C comprised by two layers of the support layer 4B and the graphene film | membrane 2 can be manufactured. In this case, the tubular graphene laminated body 1′C can be formed either with the support layer 4B and the graphene film 2 having no holes or with the support layer 4B and the graphene film 2 having pores. .
 また、粘着層3Eを備える場合には、上述した図3(c)に示す円筒の外側のグラフェン膜2の除去後、粘着層3Eをグラフェン膜2の内側表面に塗布してから、図3(d)に示すように、支持層4Bのコーティングを行う。また、粘着層3Eに多孔を形成する場合、塗布する粘着剤を多孔質のものを利用すればよい。これにより、図1(d)に示すように、支持層4Bと粘着層3Eとグラフェン膜2との三層で構成された管状グラフェン積層体1’Dを製造することができる。この場合、管状グラフェン積層体1’Dは、支持層4Bと粘着層3Eとグラフェン膜2とに孔の形成されていないものと、支持層4Bと粘着層3Eとグラフェン膜2とに多孔が形成されたものとどちらも形成できる。 When the adhesive layer 3E is provided, after removing the graphene film 2 outside the cylinder shown in FIG. 3 (c), the adhesive layer 3E is applied to the inner surface of the graphene film 2, and then FIG. As shown in d), the support layer 4B is coated. Moreover, what is necessary is just to utilize the porous thing for the adhesive to apply | coat, when forming porosity in the adhesion layer 3E. Thereby, as shown in FIG.1 (d), tubular graphene laminated body 1'D comprised by the three layers of the support layer 4B, the adhesion layer 3E, and the graphene film | membrane 2 can be manufactured. In this case, the tubular graphene laminate 1′D is porous in the support layer 4B, the adhesion layer 3E, and the graphene film 2, and in the support layer 4B, the adhesion layer 3E, and the graphene film 2. Both can be formed.
 以上、図2及び図3を参照して説明したように、管状グラフェン積層体1’A~Fを製造することができる。この場合、金属基板を円筒状に形成しておくことで、グラフェン膜2を管状に形成することができ、さらにその内側または外側に支持層をコーティングすることでグラフェン膜を管状に維持することができる。上記製造に際しては、金属基板7のエッチング工程を1本のみで行っている場合を例にしているが、複数本束ねて同時にエッチングを行ってもよい。また、図2(b)において栓161を金属基板7の円筒状の両端に施すことで、不要な位置にグラフェン膜2を成膜しないようにできる。また、保持装置162により金属基板7の円筒状の端部または支持層4Aの端部を保持しておき、管状部分を保持していないので、グラフェン膜2を管状に均一に成膜することができる。 As described above with reference to FIG. 2 and FIG. 3, the tubular graphene laminates 1'A to F can be manufactured. In this case, the graphene film 2 can be formed in a tubular shape by forming the metal substrate in a cylindrical shape, and the graphene film can be maintained in a tubular shape by coating a support layer on the inside or the outside thereof. it can. In the above manufacturing, the case where the etching process of the metal substrate 7 is performed by only one is taken as an example. However, a plurality of etching processes may be performed simultaneously by bundling a plurality of metal substrates. Further, in FIG. 2B, the plugs 161 are provided on both ends of the cylindrical shape of the metal substrate 7, so that the graphene film 2 is not formed at unnecessary positions. In addition, since the holding device 162 holds the cylindrical end portion of the metal substrate 7 or the end portion of the support layer 4A and does not hold the tubular portion, the graphene film 2 can be uniformly formed into a tubular shape. it can.
 上述した実施例管状グラフェン積層体1’A~Fは、様々な用途で利用できるが、特に、グラフェン膜2によるガスバリア性の機能を利用して、耐腐食性、耐薬品性、防汚性を備えた管状グラフェン積層体とすることで、例えば、パイプ、フレキシブルチューブ(ホース)や、均熱棒、生体用の人工血管、人工心臓などに利用できる。また、管状グラフェン積層体1’A~Fのグラフェン膜2、支持層4Aまたは4B、粘着層3Dまたは3Eのそれぞれを多孔状に形成することで、フィルタやメンブレン、浄化膜(逆浸透膜)、生体膜(人工皮膚、消化器官等)として使用することができる。生体用とする場合、支持層4Aまたは4Bは、セラミックス、PDMS等の生体内に入れても問題の無い素材とする。パイプやフレキシブルチューブ(ホース)として利用する場合、グラフェン膜2により耐腐食性、耐薬品性、防汚性を備えるので、薬品、溶剤、油、食品、粉体、水、純水等を管状の内部に流すことができる。 The tubular graphene laminates 1′A to F of the embodiment described above can be used for various applications, and in particular, by utilizing the gas barrier function of the graphene film 2, the corrosion resistance, chemical resistance, and antifouling properties are improved. By using the provided tubular graphene laminate, it can be used for, for example, pipes, flexible tubes (hoses), soaking rods, living artificial blood vessels, artificial hearts, and the like. Further, by forming each of the graphene film 2, the support layer 4A or 4B, and the adhesion layer 3D or 3E of the tubular graphene laminate 1′A to F in a porous shape, a filter, a membrane, a purification membrane (reverse osmosis membrane), It can be used as a biological membrane (artificial skin, digestive organ, etc.). In the case of use for a living body, the support layer 4A or 4B is made of a material that does not cause a problem even when placed in a living body such as ceramics or PDMS. When used as a pipe or flexible tube (hose), the graphene film 2 provides corrosion resistance, chemical resistance, and antifouling properties, so that chemicals, solvents, oils, foods, powders, water, pure water, etc. are tubular. Can flow inside.
 管状グラフェン積層体1’A~Fのグラフェン膜2、支持層4Aまたは4B、粘着層3Dまたは3Eのそれぞれを多孔状に形成した場合の使用例を図4に示す。図4は、管状グラフェン積層体1’A~Fの管状内部に海水をいれることで、逆浸透膜法により海水を淡水化する場合の使用例を示している。 FIG. 4 shows an example of use when the graphene film 2, the support layer 4A or 4B, and the adhesive layer 3D or 3E of the tubular graphene laminates 1'A to F are formed in a porous shape. FIG. 4 shows an example of use when seawater is desalinated by the reverse osmosis membrane method by placing seawater inside the tubular graphene laminates 1'A to F.
 図4において、浄化フィルタ154は、その内部に、管状グラフェン積層体1’A~Fのいずれかを1本または複数本まとめて管状グラフェン積層体群150として配置し、管状グラフェン積層体群150の一方の端部を海水流入口とし、他方の端部を海水流出口としておく。海水を入れたタンク157または海から直接ポンプ153により海水152を浄化フィルタ154の海水流入口より流入させ、管状グラフェン積層体群150の管状の内部に海水を注入することで、海水を淡水化させて、タンク156に淡水155を貯水することができる。この場合、浄化フィルタ154の他方の端部の海水流出口からポンプ153で海水をくみ上げることで塩分が濃縮された海水を外部151に排出する。この場合、管状グラフェン積層体群150の孔の口径を、塩素イオンやナトリウムイオンもグラフェン膜を通り抜けてしまわないように、ちょうど1nm程度とすることで、水分子だけがグラフェン膜を透過し、塩素イオンとナトリウムイオンは透過しないようにできる。逆浸透膜法による脱塩は、膜厚が厚いと、水を通過させるのに高い水圧をかけなければならないという問題があるが、本実施例における管状グラフェン積層体1’A~Fを利用すれば、膜厚を極薄とすることができるので、弱い水圧で水を透過させられるため、エネルギー消費が少なく、処理速度も高速にできる。 In FIG. 4, the purification filter 154 includes one or more of the tubular graphene laminates 1′A to F arranged as a tubular graphene laminate group 150 in the inside thereof. One end is used as a seawater inlet, and the other end is used as a seawater outlet. Seawater 152 is introduced from the tank 157 containing the seawater or directly from the sea through the seawater inlet of the purification filter 154 by the pump 153, and the seawater is injected into the tubular shape of the tubular graphene laminate group 150, thereby desalinating the seawater. Thus, the fresh water 155 can be stored in the tank 156. In this case, seawater enriched with salt is discharged to the outside 151 by pumping up seawater with the pump 153 from the seawater outlet at the other end of the purification filter 154. In this case, the pore diameter of the tubular graphene laminate group 150 is set to about 1 nm so that chlorine ions and sodium ions do not pass through the graphene film, so that only water molecules permeate the graphene film, and chlorine Ions and sodium ions can be prevented from permeating. Desalination by the reverse osmosis membrane method has a problem that if the film thickness is large, high water pressure must be applied to allow water to pass through. However, the tubular graphene laminates 1′A to F in this embodiment are used. In this case, since the film thickness can be made extremely thin, water can be permeated at a low water pressure, so that energy consumption is small and the processing speed can be increased.
 以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。 Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and modifications and additions within the scope of the present invention are included in the present invention. It is.
 上述した実施例における支持層4Aまたは4Bと粘着層3Dまたは3Eとの材質や機能の組み合わせは、自由に設定することができる。また、支持層4Aまたは4B、粘着層3Dまたは3Eを生分解性の機能を備えるようにしておくことで、使用後に、微生物などによって分解させることができ、自然環境への負担を少なくすることができる。 The combination of materials and functions of the support layer 4A or 4B and the adhesive layer 3D or 3E in the above-described embodiment can be freely set. Further, by providing the support layer 4A or 4B and the adhesive layer 3D or 3E with a biodegradable function, the support layer 4A or 4B and the adhesive layer 3D or 3E can be decomposed by microorganisms after use, thereby reducing the burden on the natural environment. it can.
 上述した実施例における管状グラフェン積層体1’A~Fの端面は、底抜けの筒状に構成しているが、端部を覆うような面(蓋面/底面)を備えていてもよい。 The end faces of the tubular graphene laminates 1'A to F in the above-described embodiments are formed in a bottomed cylindrical shape, but may have a face (cover face / bottom face) that covers the end.
 上述した実施例において、グラフェン膜を成膜する場合に、CVD法により製膜しているが、熱CVDによる成膜方法や、プラズマCVDによる成膜方法を利用してもよい。 In the above-described embodiments, when the graphene film is formed, the film is formed by the CVD method, but a film forming method by thermal CVD or a film forming method by plasma CVD may be used.
1’A~F    管状グラフェン積層体
2        グラフェン膜
3D、3E    粘着層
2K、3K、4K 孔
4A、4B    支持層
150      管状グラフェン積層体群
151      外部
152      海水
153      ポンプ
154      浄化フィルタ
155      淡水
156、157  タンク
160      空洞
162      保持装置
163A、163B、164A、164B       保持部
1′A to F Tubular graphene laminate 2 Graphene films 3D, 3E Adhesive layers 2K, 3K, 4K Holes 4A, 4B Support layer 150 Tubular graphene laminate group 151 External 152 Seawater 153 Pump 154 Purification filter 155 Fresh water 156, 157 Tank 160 Cavity 162 Holding Device 163A, 163B, 164A, 164B Holding Unit

Claims (11)

  1.  炭素原子が共有結合されたグラフェン膜と、
     所定の強度を備える管状の支持層と、
     を備え、
     前記管状の支持層の内面側または外面側に沿って前記グラフェン膜を配置させることで、当該グラフェン膜を管状に形成させることを特徴とする管状グラフェン積層体。
    A graphene film in which carbon atoms are covalently bonded;
    A tubular support layer having a predetermined strength;
    With
    A tubular graphene laminate, wherein the graphene film is formed in a tubular shape by disposing the graphene film along an inner surface side or an outer surface side of the tubular support layer.
  2.  前記グラフェン膜と前記支持層とは、それぞれ多孔が形成され、
     前記グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の管状グラフェン積層体。
    The graphene film and the support layer are each formed with a porosity,
    2. The tubular graphene laminate according to claim 1, wherein through holes are formed in the graphene film and the support layer by overlapping the porosity of the graphene film and the porosity of the support layer.
  3.  前記グラフェン膜と前記支持層とは、それぞれ多孔が形成され、
     前記支持層の多孔の口径は、前記グラフェン膜の多孔の口径より大きく設定されることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の管状グラフェン積層体。
    The graphene film and the support layer are each formed with a porosity,
    The porous diameter of the support layer is set to be larger than the porous diameter of the graphene film so that through holes are formed in the graphene film and the support layer. The tubular graphene laminate according to the description.
  4.  前記グラフェン膜と前記管状の支持層との間に、物理的粘着力を備え、多孔が形成された粘着層を備え、
     前記グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔と前記粘着層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜、前記支持層及び前記粘着層に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項2または3に記載の管状グラフェン積層体。
    Between the graphene film and the tubular support layer, provided with a physical adhesive force, comprising an adhesive layer in which a pore is formed,
    The through hole is formed in the graphene film, the support layer, and the adhesive layer by overlapping the porosity of the graphene film, the porosity of the support layer, and the porosity of the adhesive layer. Or the tubular graphene laminate according to 3.
  5.  前記グラフェン膜と前記管状の支持層との間に、物理的粘着力を備え、多孔が形成された粘着層を備え、
     前記支持層の多孔の口径及び前記粘着層の多孔の口径は、前記グラフェン膜の多孔の口径より大きく設定されることで、前記グラフェン膜、前記支持層及び前記粘着層に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の管状グラフェン積層体。
    Between the graphene film and the tubular support layer, provided with a physical adhesive force, comprising an adhesive layer in which a pore is formed,
    The pore diameter of the support layer and the pore diameter of the adhesive layer are set larger than the pore diameter of the graphene film, so that through holes are formed in the graphene film, the support layer, and the adhesive layer. The tubular graphene laminate according to any one of claims 2 to 4, wherein the tubular graphene laminate is provided.
  6.  所定の強度を備える管状の第2支持層を備え、
     前記第2支持層と、前記管状の支持層とで前記グラフェン膜を挟み込むように配置させることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の管状グラフェン積層体。
    A tubular second support layer having a predetermined strength;
    6. The tubular graphene laminate according to claim 1, wherein the graphene film is disposed so as to be sandwiched between the second support layer and the tubular support layer.
  7.  所定の強度を備える管状の支持層の内面側または外面側に沿って、炭素原子が共有結合されたグラフェン膜を管状に形成させる管状グラフェン積層体の製造方法であって、
     管状の金属基材を保持し、当該管状の金属基材の内面側または外面側に沿ってグラフェンを成膜することで、当該グラフェン膜を管状に形成する成膜工程と、
     前記成膜工程で成膜されたグラフェン膜側に沿って所定の強度を備える支持層をコーティングする支持層形成工程と、
     前記支持層形成工程により形成された支持層を保持し、前記管状の金属基材を溶かす金属溶融工程と、
     を備えることを特徴とする管状グラフェン積層体の製造方法。
    A method for producing a tubular graphene laminate in which a graphene film in which carbon atoms are covalently bonded is formed in a tubular shape along an inner surface side or an outer surface side of a tubular support layer having a predetermined strength,
    A film forming step of forming the graphene film into a tubular shape by holding the tubular metal substrate and forming a graphene film along the inner surface side or the outer surface side of the tubular metal substrate;
    A support layer forming step of coating a support layer having a predetermined strength along the graphene film side formed in the film forming step;
    A metal melting step for holding the support layer formed by the support layer forming step and melting the tubular metal substrate;
    A method for producing a tubular graphene laminate, comprising:
  8.  前記管状の金属基材の端部に栓をして、当該管状の金属基材の内面側への前記成膜工程を施さないようにする栓工程を備えることを特徴とする請求項7に記載の管状グラフェン積層体の製造方法。 The end of the tubular metal base is plugged so as to prevent the film forming process from being performed on the inner surface side of the tubular metal base. Manufacturing method for tubular graphene laminates.
  9.  前記成膜工程の際に、前記グラフェンを多孔に形成し、
     前記支持層形成工程の際に、前記支持層を多孔に形成し、前記グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜及び前記支持層に貫通孔を形成させることを特徴とする請求項7または8に記載の管状グラフェン積層体の製造方法。
    During the film forming step, the graphene is formed to be porous,
    In the support layer forming step, the support layer is formed to be porous, and the pores of the graphene film and the support layer overlap to form through holes in the graphene film and the support layer. The method for producing a tubular graphene laminate according to claim 7 or 8, characterized in that:
  10.  前記支持層形成工程前に、前記成膜工程で成膜されたグラフェン膜側に多孔が形成された粘着層を形成し、前記グラフェン膜の多孔と前記支持層の多孔と前記粘着層の多孔とが重なることで、前記グラフェン膜、前記支持層及び前記粘着層に貫通孔を形成させる粘着層形成工程を備えることを特徴とする請求項9に記載の管状グラフェン積層体の製造方法。 Before the support layer forming step, an adhesive layer having a pore formed on the graphene film side formed in the film forming step is formed, and the porosity of the graphene film, the porosity of the support layer, and the porosity of the adhesive layer The manufacturing method of the tubular graphene laminated body of Claim 9 provided with the adhesion layer formation process which forms a through-hole in the said graphene film | membrane, the said support layer, and the said adhesion layer by overlapping.
  11.  前記金属溶融工程後に、前記管状の金属基材が溶かされた側の前記グラフェン膜に沿って所定の強度を備える第2支持層をコーティングする第2支持層形成工程を備えることを特徴とする請求項7ないし10のいずれかに記載の管状グラフェン積層体の製造方法。 A second support layer forming step of coating a second support layer having a predetermined strength along the graphene film on the side where the tubular metal base material is melted after the metal melting step. Item 11. A method for producing a tubular graphene laminate according to any one of Items 7 to 10.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107448731A (en) * 2017-08-01 2017-12-08 辛宇 A kind of Wen's pipe connected pipe method of inhibiting corrosion

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002020821A (en) * 2000-07-05 2002-01-23 Sanso Arc Kogyo Kk Pipe for introducing gas into molten metal and its manufacturing method
JP2007278358A (en) * 2006-04-04 2007-10-25 Bridgestone Corp Fluid transporting tube and its manufacturing method
JP2012025004A (en) * 2010-07-22 2012-02-09 Seiko Epson Corp Base material with graphene sheet and method for producing graphene sheet

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002020821A (en) * 2000-07-05 2002-01-23 Sanso Arc Kogyo Kk Pipe for introducing gas into molten metal and its manufacturing method
JP2007278358A (en) * 2006-04-04 2007-10-25 Bridgestone Corp Fluid transporting tube and its manufacturing method
JP2012025004A (en) * 2010-07-22 2012-02-09 Seiko Epson Corp Base material with graphene sheet and method for producing graphene sheet

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107448731A (en) * 2017-08-01 2017-12-08 辛宇 A kind of Wen's pipe connected pipe method of inhibiting corrosion
CN107448731B (en) * 2017-08-01 2019-03-12 辛宇 A kind of Wen's pipe connected pipe method of inhibiting corrosion

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