WO2017081889A1 - カーボンナノ構造体の製造方法及びカーボンナノ構造体の製造装置 - Google Patents

カーボンナノ構造体の製造方法及びカーボンナノ構造体の製造装置 Download PDF

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carbon nanostructure
base material
carbon
substrate
cleavage
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日方　威
大久保　総一郎
龍資 中井
大輔 谷岡
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住友電気工業株式会社
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    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/127—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by thermal decomposition of hydrocarbon gases or vapours or other carbon-containing compounds in the form of gas or vapour, e.g. carbon monoxide, alcohols
    • D01F9/1273—Alkenes, alkynes
    • D01F9/1275—Acetylene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/127—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by thermal decomposition of hydrocarbon gases or vapours or other carbon-containing compounds in the form of gas or vapour, e.g. carbon monoxide, alcohols
    • D01F9/133—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Definitions

  • the present invention relates to a carbon nanostructure manufacturing method and a carbon nanostructure manufacturing apparatus.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2015-221556 filed on November 11, 2015, and incorporates all the description content described in the above Japanese application.
  • Carbon nanostructures such as linear carbon nanotubes and sheet-like graphene in which carbon atoms are arranged in parallel at nanometer intervals are conventionally known.
  • Such a carbon nanostructure is obtained by a method of growing a carbon nanostructure from a catalyst by supplying a raw material gas containing carbon while heating a fine catalyst such as iron (for example, JP 2005-330175 A). No. publication).
  • the method for producing a carbon nanostructure includes a preparation step of preparing a base material containing a carburizable metal as a main component, and a carbon nanostructure that supplies a carbon-containing gas while heating the base material.
  • a carbon nanostructure manufacturing method comprising a structure growth step, wherein the heated portion of the substrate is gradually cleaved in the carbon nanostructure growth step.
  • a carbon nanostructure manufacturing apparatus includes, as a main component, a sealed container, a gas supply unit that supplies a carbon-containing gas into the sealed container, and a carburizable metal.
  • An apparatus for producing a carbon nanostructure comprising: a heating unit that heats a base material in the sealed container; and a plurality of gripping parts that grip the base material. It is configured to be movable so that it gradually cleaves.
  • FIG. 2 is an example of an observation image by a microscope during a carbon nanostructure growth process in Test Example 1.
  • FIG. 2 is a photograph of a base material after cleavage and obtained carbon nanofilaments in Test Example 1.
  • FIG. 2 is a photograph of a base material after cleavage and obtained carbon nanofilaments in Test Example 1.
  • FIG. 2 is a photograph of a base material after cleavage and obtained carbon nanofilaments in Test Example 1.
  • the present invention has been made based on the above-described circumstances, and a carbon nanostructure manufacturing method and a carbon nanostructure that can stably manufacture a carbon nanostructure in which deformation such as bending is suppressed are provided.
  • the purpose is to provide manufacturing equipment.
  • the carbon nanostructure manufacturing method and the carbon nanostructure manufacturing apparatus according to one embodiment of the present invention can stably manufacture a carbon nanostructure in which deformation such as bending is suppressed.
  • the method for producing a carbon nanostructure includes a preparation step of preparing a base material containing a carburizable metal as a main component, and a carbon nanostructure that supplies a carbon-containing gas while heating the base material.
  • a carbon nanostructure manufacturing method comprising a structure growth step, wherein the heated portion of the substrate is gradually cleaved in the carbon nanostructure growth step.
  • the inventors of the present invention have found that carbon nanostructures can be selectively grown at the cleaved portion by gradually cleaving while supplying a carbon-containing gas while heating a metal substrate capable of carburizing.
  • the present invention has been found and completed. That is, according to the manufacturing method of the carbon nanostructure, the carbon nanostructure can be selectively grown on the portion where the base material is cleaved, so that the carbon nanostructure can be manufactured stably. Further, in the carbon nanostructure manufacturing method, since the carbon nanostructure grows in a state where a certain tension is applied starting from the cleavage portion, deformation such as bending of the carbon nanostructure can be suppressed.
  • the “main component” means a component having the largest content, for example, a component contained in an amount of 50% by mass or more.
  • “gradual cleavage” means that the carbon nanostructure (carbon nanofilament) that grows on the surface of the substrate is cleaved at a rate that does not break.
  • the cleavage in the carbon nanostructure growth process may be due to shearing of the base material.
  • the base material can be relatively easily cleaved and the cleavage rate and the like can be easily adjusted, so that a high-quality carbon nanostructure can be manufactured more stably.
  • the heating in the carbon nanostructure growth step may be performed by laser irradiation to the cleavage portion of the base material.
  • the “cleavage portion” refers to a portion where the cleavage is progressing.
  • the base material can be easily cleaved, so that the carbon nanostructure can be manufactured more stably.
  • the base material in the carbon nanostructure growth step is not oxidized. Since the base material is not oxidized in this way, it is possible to prevent the splitting of the base material from occurring at an unintended position and to grow the carbon nanostructure selectively at the cleavage portion more reliably. .
  • the growth location can be predicted by selectively growing the carbon nanostructure in the cleavage portion, so that observation is easy. Therefore, by providing the step of observing the cleavage portion, it is possible to manufacture a carbon nanostructure with higher quality and more stably.
  • An apparatus for producing a carbon nanostructure includes a sealed container, a gas supply unit that supplies a carbon-containing gas into the sealed container, and a base material mainly composed of a carburizable metal. And a heating unit that heats the inside of the closed container, the carbon nanostructure manufacturing apparatus comprising a plurality of gripping parts that grip the base material, wherein the plurality of gripping parts gradually grip the base material.
  • An apparatus for producing a carbon nanostructure configured to be movable so as to be cleaved.
  • the carbon nanostructure manufacturing apparatus can selectively grow the carbon nanostructure at a portion where the substrate is cleaved, the carbon nanostructure can be manufactured stably. Further, in the carbon nanostructure manufacturing apparatus, since the carbon nanostructure grows starting from the cleavage portion, deformation such as bending of the carbon nanostructure can be suppressed. Furthermore, since the carbon nanostructure manufacturing apparatus does not need to oxidize the base material, the manufacturing cost of the carbon nanostructure can be greatly reduced.
  • the heating source of the heating unit may be a laser.
  • a laser as a heating source and irradiating the cleavage portion of the substrate with laser, the carbon nanostructure can be selectively grown at the cleavage portion more reliably.
  • observation unit for observing the cleavage portion of the base material.
  • the method for producing the carbon nanostructure is as follows: (1) A preparation step of preparing a base material whose main component is a carburizable metal, and (2) a carbon nanostructure growth step of supplying a carbon-containing gas while heating the base material.
  • the carbon nanostructure manufacturing method may further include (3) an observation step of observing a cleavage portion in the carbon nanostructure growth step.
  • the carbon nanostructure manufacturing method can be suitably performed using, for example, the carbon nanostructure manufacturing apparatus of one embodiment of the present invention shown in FIG.
  • the carbon nanostructure manufacturing apparatus shown in FIG. 1 includes a reaction chamber 11 that is a sealed container, a heater 12 that is disposed inside the reaction chamber 11, and a heater 12 that is opposed to the end of the plate-like substrate A.
  • a pair of gripping parts (first gripping block 13a and second gripping block 13b) for gripping the part, a base base 14 for supporting the base material A and a pair of gripping blocks, and a pair of gripping blocks are connected respectively.
  • a pair of drive units 16 connected by a rod 15, a gas supply unit 17 for supplying a carbon-containing gas or the like to the reaction chamber 11, and an exhaust unit 18 for exhausting gas from the reaction chamber 11 are mainly used. Prepare.
  • a laser light oscillator 19 as a heating unit that locally heats the substrate A in the reaction chamber 11, an observation unit 20 that observes a cleavage portion of the substrate A, and a heater 12.
  • the pair of first gripping blocks 13 a and second gripping blocks 13 b are disposed on the upper surface of the base table 14.
  • the strip-shaped substrate A is supported on the base table 14 using a support member (not shown) so that the width direction is the vertical direction (Y direction in the figure).
  • each of the first grip block 13a and the second grip block 13b grips a portion of the same end portion (one end portion) of the belt-like base material A that is separated in the width direction (Y direction in the figure).
  • the first gripping block 13a and the second gripping block 13b gradually apply a shearing force in the thickness direction to the substrate A.
  • the base material A is gradually cleaved in the longitudinal direction starting from the portion gripped by the pair of gripping blocks, and is divided into a plurality of strips (two in FIGS. 1 and 2).
  • the heater 12 is disposed above the base material A in the reaction chamber 11.
  • a heater 12 may be disposed outside the reaction chamber 11.
  • any heating device such as an electric heater can be used.
  • the pair of drive units 16 are connected to the first gripping block 13 a and the second gripping block 13 b that grip the end portion of the substrate A via the pair of connecting rods 15, respectively, and the gripping blocks are parallel to the axis of the connecting rod 15.
  • the base material A is cleaved as described above.
  • the laser beam oscillator 19 is a heating source that locally heats a part of the substrate A, preferably a cleavage part. Specifically, an opening is formed in the upper wall surface of the reaction chamber 11, and a cylindrical laser light introducing portion 19a is connected to the opening. The laser beam oscillated from the laser beam oscillator 19 is applied to the base material A inside the reaction chamber 11 through the laser beam introducing portion 19a.
  • the laser light applied to the substrate A infrared light is preferable, and specifically, laser light having a wavelength of 900 nm to 1000 nm is preferable.
  • the laser irradiation diameter can be, for example, 1 mm or more and 10 mm or less.
  • the observation unit 20 is an apparatus for observing a cleavage portion of the base material A.
  • the observation unit 20 is not particularly limited as long as the growth of the carbon nanostructure can be confirmed.
  • an optical microscope or a thermography can be used.
  • the base material A which has as a main component the metal which can be carburized is prepared.
  • a metal is preferably a metal that forms a solid solution with carbon, but any other metal that can be carburized from the surface may be used.
  • the metal that forms a solid solution with carbon iron, nickel, and cobalt are preferable, and iron is preferable from the viewpoint of cost. Furthermore, pure iron having a purity of 4N or more is preferable among iron.
  • the base material A may contain additives other than the said metal in the range which does not impair the effect of this invention.
  • the shape of the substrate A is not particularly limited as long as it can be sheared, but an elongated plate shape (band shape) is preferable. Moreover, as average thickness of the base material A, it can be 10 micrometers or more and 1 mm or less, for example.
  • the substrate A is not oxidized.
  • the base material A When the base material A is oxidized, the base material A becomes brittle, and there is a possibility that fragmentation occurs at an unintended position.
  • the base material A has a volume increase rate due to oxidation of preferably 15% or less, more preferably 5% or less, and 0% with respect to a base material of the same volume that is not oxidized. More preferably.
  • a cut B for inducing cleavage As shown in FIG. Specifically, a groove-shaped cut B having a depth in the thickness direction along the longitudinal direction of the substrate A may be formed. Since the portion where the thickness is reduced by the cut B is likely to break, the base material A is easily cleaved along the cut B. As a result, it becomes easy to adjust the cleavage position of the substrate A that is the growth starting point of the carbon nanostructure.
  • the average width of the cuts B is not particularly limited, but may be, for example, from 10 ⁇ m to 500 ⁇ m. Moreover, although it does not specifically limit as an average depth of the cut B, For example, it can be 10% or more and 80% or less with respect to the average thickness of the base material A.
  • the average depth of the cuts B means the average value of the maximum depths at any 10 points in the longitudinal direction of the cuts B.
  • the first grip location G1 by the first grip block 13a and the second grip location G2 by the second grip block 13b of the substrate A are separated by the slit C.
  • the slit C is continuous with the notch B, is formed in the longitudinal direction (cleavage direction) of the substrate A, and reaches one end of the substrate A. By this slit C, the end portion of the substrate A is separated into two parts in the width direction. By providing this slit C, the base material A can be more easily cleaved.
  • the heated portion of the substrate A is gradually cleaved while supplying the carbon-containing gas while heating the substrate A.
  • the first grip block 13a that grips the first grip location G1 of the substrate A by the drive unit 16 and the second grip block 13b that grips the second grip location G2 are separated from each other.
  • a tension that gradually shears the base material A in the longitudinal direction is applied to the end of the base material A.
  • the base material A is gradually cleaved in the longitudinal direction.
  • the laser beam oscillated from the laser beam oscillator 19 is irradiated to the cleavage portion of the substrate A to be locally heated.
  • a carbon-containing gas is supplied from the gas supply unit 17 to the substrate A in this state.
  • the first grip block 13a and the second grip block 13b are at the same speed.
  • This step allows the carbon nanostructure to be selectively grown on the portion where the substrate A is cleaved, so that the carbon nanostructure can be stably produced.
  • the carbon nanostructure grows in a state where a certain tension is applied from the cleavage portion, deformation such as bending of the carbon nanostructure can be suppressed.
  • the manufacturing method of the carbon nanostructure since it is not necessary to oxidize the base material, the manufacturing cost of the carbon nanostructure can be greatly reduced.
  • the base material A can be relatively easily cleaved, and the adjustment of the cleaving speed and the like is facilitated, so that a high-quality carbon nanostructure can be manufactured more stably.
  • the base material A can be relatively easily cleaved, and the adjustment of the cleaving speed and the like is facilitated, so that a high-quality carbon nanostructure can be manufactured more stably.
  • the cleavage portion of the substrate A by selectively irradiating the cleavage portion of the substrate A with a laser, growth of the carbon nanostructure other than the cleavage portion can be suppressed, and the carbon nanostructure can be selectively grown at the cleavage portion more reliably. it can. Cleavage can be performed not only when the substrate A reaches a certain temperature, but also during temperature rise and temperature fall.
  • the lower limit is preferably 0.5 ⁇ m / s, more preferably 1 ⁇ m / s.
  • the upper limit of the cleavage rate is preferably 100 ⁇ m / s, and more preferably 10 ⁇ m / s. If the cleavage rate is smaller than the lower limit, the production efficiency of the carbon nanostructure may be lowered, and the production cost may be increased. Conversely, if the cleavage rate exceeds the above upper limit, a long carbon nanostructure may not be obtained.
  • the output of the laser heating can be, for example, 1 W or more and 50 W or less.
  • As carburizing heating time it can be 1 minute or more and 10 hours or less, for example. When the heating time exceeds 10 hours, the metal tends to be deformed by excessive carburization.
  • heating temperature is 800 degreeC or more and 1150 degrees C or less, for example.
  • a reducing gas such as a hydrocarbon gas
  • a mixed gas of acetylene and nitrogen or argon can be used.
  • the concentration of acetylene is low in order to prevent amorphous carbon from adhering to the surface of the carbon nanostructure.
  • the lower limit of the acetylene concentration in the mixed gas is preferably 0.1% by volume, and more preferably 1% by volume.
  • the upper limit of the acetylene concentration is preferably 20% by volume, and more preferably 5% by volume. If the acetylene concentration is smaller than the lower limit, a long carbon nanostructure may not be efficiently obtained. Conversely, if the acetylene concentration exceeds the above upper limit, amorphous carbon may adhere to the surface of the carbon nanostructure and the filament diameter may increase.
  • carbon nanofilaments grow between the end faces of the cleavage portion of the base material A as shown in FIG. Specifically, the carbon nanofilament grows continuously from the end face of the substrate A while carburizing mainly the carved end face. That is, in the present invention, carburization is sequentially advanced from the surface of the substrate A by heating the substrate A and supplying the raw material gas. Next, by cleaving the base material A, carbon nanofilaments connecting the divided end faces grow. By gradually proceeding with this cleavage, the distance between the end surfaces on which the carbon nanofilaments are formed gradually increases, and the carbon nanofilaments grow. In addition, a new end face is formed by cleavage, and a new carbon nanofilament is generated on this end face.
  • the carbon-containing gas may be locally supplied to the cleavage portion of the base A using a supply pipe or the like that supplies the carbon-containing gas in the vicinity of the base A.
  • reaction gas carbon monoxide, carbon dioxide, carbon dioxide, carbon dioxide, carbon dioxide, carbon dioxide, Water, etc.
  • the observation part 20 observes the cleavage part in the carbon nanostructure growth process. Specifically, the growth process of the carbon nanofilament is confirmed, and various conditions such as the cleavage rate, heating temperature, and gas supply amount are adjusted. Thereby, a high quality carbon nanostructure can be manufactured more stably.
  • the shape of the carbon nanostructure obtained by the method for producing the carbon nanostructure is not particularly limited, and may be, for example, a linear shape, a tube shape, or a film shape.
  • the base material may be gradually cleaved by a method other than shearing.
  • shearing it is not necessary to move both of the pair of gripping blocks that grip the end of the base material as in the above-described embodiment, and one gripping block is fixed and only the other gripping block is moved. You may let them.
  • the shearing direction is not limited to the horizontal direction, and for example, the base material may be supported so that the longitudinal direction is the vertical direction, and shearing may be performed in the vertical direction.
  • three or more gripping portions may be prepared, and one base material may be cleaved at a plurality of locations.
  • the substrate may be heated only with a heater instead of a laser. That is, in the carbon nanostructure manufacturing apparatus, the laser oscillator is not an essential component. In the present invention, even when the whole substrate is heated with a heater, the carbon nanostructure can be selectively grown on the cleavage portion. However, in order to selectively grow the carbon nanostructure more reliably, it is preferable to heat only a part of the substrate (cleavage part).
  • the means for heating a part of such a substrate is not limited to a laser. Note that when the substrate is heated with a laser, the heater in the reaction chamber may be omitted.
  • the observation unit can be omitted in the carbon nanostructure manufacturing apparatus.
  • Test Example 1 A strip-shaped pure iron sheet (purity 4N) having an average thickness of 50 ⁇ m, a width of 3 mm, and a length of 15 mm was prepared as a base material, and cuts and slits as shown in FIG. 3 were formed. Next, using the manufacturing apparatus shown in FIG. 1, a pair of gripping portions divided by a slit at one end of the base material was fixed to a gripping block. Next, the substrate was heated with laser light having a wavelength of 940 nm and an irradiation diameter of 1.6 mm while supplying nitrogen gas into the reaction chamber.
  • acetylene having a concentration of 5% by volume of acetylene and a nitrogen-containing gas is supplied, and the substrate is heated to 900 ° C. with the laser light, and a pair of gripped portions of the substrate are pulled away and cut.
  • fiber-like carbon nanofilaments grew in accordance with the enlargement of the cleavage portion, and carbon nanofilaments having a length of about 1 mm were obtained.
  • the growth of the carbon nanofilament mainly occurred at the cleavage part, and the growth state could be easily confirmed with a microscope.
  • FIG. 4 shows an observation image with a microscope.
  • 5 to 7 show photographs of the substrate after shearing and the obtained carbon nanofilament.
  • Test Example 2 Using the same base material and manufacturing apparatus as in Test Example 1, a pair of gripping locations divided by the slits at one end of the base material were each fixed to a gripping block. Next, after the substrate was heated with a laser beam having an irradiation diameter of 5 mm in the air atmosphere, the air was replaced with nitrogen gas. By this operation, the surface of the base material became iron oxide, and the volume increased by about 10% due to expansion. Thereafter, acetylene having a concentration of 5% by volume of acetylene and a nitrogen-containing gas is supplied, and the substrate is heated to 1100 ° C. with the laser light, and a pair of gripped portions of the substrate are pulled away and cut.
  • Test Example 3 A belt-shaped pure iron sheet (purity 4N) having an average thickness of 50 ⁇ m, a width of 3 mm, and a length of 15 mm was prepared as a base material, and this base material was heat-treated (oxidation treatment) at about 900 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere in an electric furnace. . By this operation, the volume of the base material expanded about twice.
  • a manufacturing apparatus having a tension block that pulls both ends of the base material in the opposite direction is used instead of the gripping block of the manufacturing apparatus of Test Example 1, a manufacturing apparatus having a tension block that pulls both ends of the base material in the opposite direction is used. Gas was flowed and oxygen was discharged.
  • acetylene having a concentration of acetylene of 5% by volume and a nitrogen-containing gas were supplied, and the substrate was pulled and divided in the longitudinal direction while heating the substrate to 900 ° C. with the laser light. Due to this division, the base material was greatly deformed, and after many cracks were generated, the base material was broken in the vicinity of the end portion, not in the center of the portion irradiated with the laser. Observation of cracks and judgment surface revealed that only short carbon nanofilaments of about several ⁇ m to 10 ⁇ m were obtained.
  • FIG. 8 shows a photograph of the divided base material and the obtained carbon nanofilament.

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Abstract

本発明の一態様に係るカーボンナノ構造体の製造方法は、浸炭が可能な金属を主成分とする基材を用意する用意工程と、上記基材を加熱しつつ炭素含有ガスを供給するカーボンナノ構造体成長工程とを備えるカーボンナノ構造体の製造方法であって、上記カーボンナノ構造体成長工程で、上記基材の加熱部分を徐々に開裂する。上記カーボンナノ構造体成長工程での開裂が上記基材のせん断によるとよい。上記カーボンナノ構造体成長工程での加熱が上記基材の開裂部分へのレーザー照射によるとよい。上記用意工程で、基材に開裂を誘導する切込を形成するとよい。上記カーボンナノ構造体成長工程における基材が酸化されていないとよい。

Description

カーボンナノ構造体の製造方法及びカーボンナノ構造体の製造装置
　本発明はカーボンナノ構造体の製造方法及びカーボンナノ構造体の製造装置に関する。
　本出願は、２０１５年１１月１１日出願の日本出願第２０１５－２２１５５６号に基づく優先権を主張し、上記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　炭素原子がナノメートルレベル間隔で並列した線状のカーボンナノチューブやシート状のグラフェンといったカーボンナノ構造体が従来知られている。このようなカーボンナノ構造体は、例えば鉄などの微細触媒を加熱しつつ、炭素を含む原料ガスを供給することで触媒からカーボンナノ構造体を成長させる方法により得られる（例えば特開２００５－３３０１７５号公報参照）。
　上記従来の製造方法では、カーボンナノ構造体を構成するカーボンナノフィラメントを成長させる際に触媒からの成長方向の制御が難しく、成長したカーボンナノフィラメントに曲がりが発生し易い。このように曲りが発生すると、カーボンナノフィラメントに例えば五員環や七員環などの構造的な欠陥が生じ、抵抗等が局所的に増加する。また、複数のカーボンナノフィラメントを高密度で束ねることが困難となる。
　そこで、触媒を酸化し、この酸化した触媒を浸炭熱処理しながら分断することで、この分断面間にカーボンナノフィラメントを成長させる方法が提案されている（特開２０１３－２３７５７２号公報参照）。
特開２００５－３３０１７５号公報 特開２０１３－２３７５７２号公報
　本発明の一態様に係るカーボンナノ構造体の製造方法は、浸炭が可能な金属を主成分とする基材を用意する用意工程と、上記基材を加熱しつつ炭素含有ガスを供給するカーボンナノ構造体成長工程とを備えるカーボンナノ構造体の製造方法であって、上記カーボンナノ構造体成長工程で、上記基材の加熱部分を徐々に開裂する。
　また、本発明の別の一態様に係るカーボンナノ構造体の製造装置は、密閉容器と、上記密閉容器内に炭素含有ガスを供給するガス供給部と、浸炭が可能な金属を主成分とする基材を上記密閉容器内で加熱する加熱部とを備えるカーボンナノ構造体の製造装置であって、上記基材を把持する複数の把持部を備え、上記複数の把持部が、上記基材を徐々に開裂するよう移動可能に構成される。
本発明の一実施形態のカーボンナノ構造体の製造装置を示す模式図である。 図１の製造装置の把持ブロックを上方（Ｙ方向）から見た模式図である。 本発明の一実施形態のカーボンナノ構造体の製造方法で用いる基材を示す模式的斜視図である。 試験例１におけるカーボンナノ構造体成長工程中のマイクロスコープによる観察画像の一例である。 試験例１における開裂後の基材と得られたカーボンナノフィラメントの写真である。 試験例１における開裂後の基材と得られたカーボンナノフィラメントの写真である。 試験例１における開裂後の基材と得られたカーボンナノフィラメントの写真である。 試験例３における分断後の基材と得られたカーボンナノフィラメントの写真である。
［本開示が解決しようとする課題］
　上述の酸化触媒の分断面にカーボンナノフィラメントを成長させる方法では、従来の方法に比べ、曲りの少ないカーボンナノフィラメントを得ることができる。しかし、上記従来方法では、触媒の分断個所の制御ができないため、カーボンナノフィラメントの成長起点がランダムになり易く、カーボンナノフィラメントを安定して成長させることが困難である。
　本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、曲り等の変形が抑制されたカーボンナノ構造体を安定して製造可能なカーボンナノ構造体の製造方法及びカーボンナノ構造体の製造装置の提供を目的とする。
［本開示の効果］
　本発明の一態様に係るカーボンナノ構造体の製造方法及びカーボンナノ構造体の製造装置は、曲り等の変形が抑制されたカーボンナノ構造体を安定して製造できる。
［本発明の実施形態の説明］
　本発明の一態様に係るカーボンナノ構造体の製造方法は、浸炭が可能な金属を主成分とする基材を用意する用意工程と、上記基材を加熱しつつ炭素含有ガスを供給するカーボンナノ構造体成長工程とを備えるカーボンナノ構造体の製造方法であって、上記カーボンナノ構造体成長工程で、上記基材の加熱部分を徐々に開裂する。
　本発明者らは、鋭意検討した結果、浸炭が可能な金属基材を加熱しつつ炭素含有ガスを供給しながら徐々に開裂すると、開裂部分に選択的にカーボンナノ構造体を成長させられることを見出だし、本発明を完成させた。つまり、当該カーボンナノ構造体の製造方法によれば、基材を開裂させる部分に選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができるので、カーボンナノ構造体を安定して製造することができる。また、当該カーボンナノ構造体の製造方法では、開裂部分を起点としてカーボンナノ構造体が一定の張力が加えられた状態で成長するため、カーボンナノ構造体の曲り等の変形が抑えられる。さらに、当該カーボンナノ構造体の製造方法では、基材を酸化させる必要がないため、カーボンナノ構造体の製造コストを大きく低減できる。なお、「主成分」とは、含有量の最も多い成分を意味し、例えば５０質量％以上含まれる成分を意味する。また、「徐々に開裂する」とは、基材の表面で成長するカーボンナノ構造体（カーボンナノフィラメント）が分断しない速度で開裂することを意味する。
　上記カーボンナノ構造体成長工程での開裂が上記基材のせん断によるとよい。このようにせん断によれば、基材の開裂を比較的容易に行え、開裂速度等の調整が容易になるため、品質の高いカーボンナノ構造体をより安定して製造できる。
　上記カーボンナノ構造体成長工程での加熱が上記基材の開裂部分へのレーザー照射によるとよい。このように基材の開裂部分にレーザー照射をすることで、開裂部分以外におけるカーボンナノ構造体の成長を抑え、より確実に開裂部分で選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができる。なお、「開裂部分」とは、開裂が進行している部分をいう。
　上記用意工程で、基材に開裂を誘導する切込を形成するとよい。このように基材に切込を形成することで、基材の開裂が容易になるため、カーボンナノ構造体をより安定して製造できる。
　上記カーボンナノ構造体成長工程における基材が酸化されていないとよい。このように基材が酸化されていないことで、基材の分断等が意図せぬ位置で発生することを防止し、より確実に開裂部分で選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができる。
　上記カーボンナノ構造体成長工程での開裂部分を観察する観察工程をさらに備えるとよい。当該カーボンナノ構造体の製造方法では、開裂部分にカーボンナノ構造体が選択的に成長することにより、成長場所の予測ができるため観察が容易である。従って、開裂部分を観察する工程を備えることで、より安定して高品質なカーボンナノ構造体を製造することができる。
　本発明の別の一態様に係るカーボンナノ構造体の製造装置は、密閉容器と、上記密閉容器内に炭素含有ガスを供給するガス供給部と、浸炭が可能な金属を主成分とする基材を上記密閉容器内で加熱する加熱部とを備えるカーボンナノ構造体の製造装置であって、上記基材を把持する複数の把持部を備え、上記複数の把持部が、上記基材を徐々に開裂するよう移動可能に構成されるカーボンナノ構造体の製造装置である。
　当該カーボンナノ構造体の製造装置は、基材を開裂させる部分に選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができるので、カーボンナノ構造体を安定して製造することができる。また、当該カーボンナノ構造体の製造装置では、開裂部分を起点としてカーボンナノ構造体が成長するため、カーボンナノ構造体の曲り等の変形が抑えられる。さらに、当該カーボンナノ構造体の製造装置では、基材を酸化させる必要がないため、カーボンナノ構造体の製造コストを大きく低減できる。
　上記加熱部の加熱源がレーザーであるとよい。このように加熱源としてレーザーを用い基材の開裂部分にレーザー照射をすることで、より確実に開裂部分で選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができる。
　上記基材の開裂部分を観察する観察部をさらに備えるとよい。このように開裂部分用の観察部を備えることで、より安定して高品質なカーボンナノ構造体を製造することができる。
［本発明の実施形態の詳細］
　以下、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ詳説する。
　当該カーボンナノ構造体の製造方法は、
（１）浸炭が可能な金属を主成分とする基材を用意する用意工程、及び
（２）上記基材を加熱しつつ炭素含有ガスを供給するカーボンナノ構造体成長工程
　を備える。
　また、当該カーボンナノ構造体の製造方法は、（３）カーボンナノ構造体成長工程での開裂部分を観察する観察工程をさらに備えてもよい。
　当該カーボンナノ構造体の製造方法は、例えば図１に示す本発明の一実施形態のカーボンナノ構造体の製造装置を用いて好適に行うことができる。
＜カーボンナノ構造体の製造装置＞
　図１に示すカーボンナノ構造体の製造装置は、密閉容器である反応室１１と、反応室１１の内部に配置されたヒーター１２と、ヒーター１２と対向配置され、板状の基材Ａの端部を把持する一対の把持部（第一把持ブロック１３ａ及び第二把持ブロック１３ｂ）と、基材Ａ及び１対の把持ブロックを支持するためのベース台１４と、１対の把持ブロックとそれぞれ連結棒１５により連結された１対の駆動部１６と、反応室１１に炭素含有ガスなどを供給するためのガス供給部１７と、反応室１１からガスを排気するための排気部１８とを主に備える。また、図１の当該製造装置は、反応室１１内で基材Ａを局所的に加熱する加熱部としてのレーザー光発振器１９と、基材Ａの開裂部分を観察する観察部２０と、ヒーター１２、駆動部１６、ガス供給部１７、排気部１８及びレーザー光発振器１９を制御するための制御部２１とをさらに備える。
　反応室１１の内部において、一対の第一把持ブロック１３ａ及び第二把持ブロック１３ｂはベース台１４の上面に配置されている。帯状の基材Ａは、幅方向が鉛直方向（図中Ｙ方向）となるようにベース台１４に支持部材（図示せず）を用いて支持されている。また、第一把持ブロック１３ａ及び第二把持ブロック１３ｂは、それぞれ帯状の基材Ａの同じ端部（一方の端部）の幅方向（図中Ｙ方向）に離間した部分を把持し、図１及び図２に示すように基材Ａの厚さ方向（図中Ｘ方向）に把持した部分を徐々に離間させるように相対的に移動可能に構成されている。つまり、第一把持ブロック１３ａ及び第二把持ブロック１３ｂは、基材Ａに厚さ方向のせん断力を徐々に加える。このせん断により基材Ａは、一対の把持ブロックに把持された部分の間を起点として長手方向に徐々に開裂し、複数（図１及び図２では２本）の帯状体に分断されていく。
　ヒーター１２は、反応室１１内の基材Ａの上方に配置される。なお、反応室１１の壁を石英などの透光性部材により構成する場合、反応室１１の外部にヒーター１２を配置してもよい。ヒーター１２としては、例えば電熱ヒーターなど任意の加熱装置を用いることができる。
　一対の駆動部１６は、基材Ａの端部を把持する第一把持ブロック１３ａ及び第二把持ブロック１３ｂに一対の連結棒１５を介してそれぞれ接続され、把持ブロックを連結棒１５の軸と平行に水平方向に移動させ、基材Ａを上述のように開裂させる。
　レーザー光発振器１９は、基材Ａの一部、好ましくは開裂部分を局所的に加熱する加熱源である。具体的には、反応室１１の上壁面に開口が形成され、この開口に筒状のレーザー光導入部１９ａが接続されている。レーザー光発振器１９から発振されたレーザー光は、レーザー光導入部１９ａを介して、反応室１１の内部の基材Ａに照射される。
　基材Ａに照射するレーザー光としては、赤外線が好ましく、具体的には９００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長のレーザー光が好ましい。レーザー照射径としては、例えば１ｍｍ以上１０ｍｍ以下とできる。
　観察部２０は、基材Ａの開裂部分を観察する装置である。観察部２０としては、カーボンナノ構造体の成長が確認できるものであればよく、例えば光学マイクロスコープやサーモグラフィー等を用いることができる。
（１）用意工程
　本工程では、浸炭が可能な金属を主成分とする基材Ａを用意する。このような金属としては、炭素と固溶体を形成する金属が好ましいが、それ以外でも表面から浸炭可能な金属であればよい。炭素と固溶体を形成する金属として、鉄、ニッケル及びコバルトが好ましく、コストの面から鉄が好ましい。さらに、鉄の中でも純度が４Ｎ以上の純鉄が好ましい。なお、基材Ａは、本発明の効果を損なわない範囲で上記金属以外の添加物等を含んでもよい。
　基材Ａの形状は、せん断可能なものであれば問わないが、細長い板状（帯状）が好ましい。また、基材Ａの平均厚さとしては、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下とできる。
　カーボンナノ構造体の成長個所である開裂場所を制御する観点から、基材Ａは酸化されていないことが好ましい。基材Ａが酸化されていると、基材Ａが脆くなり意図せぬ位置で分断が発生するおそれがある。具体的には、基材Ａは、酸化されていない同体積の基材に対して、酸化による体積増加率が１５％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましく、０％であることがさらに好ましい。
　本工程で、基材Ａに図３に示すような開裂を誘導する切込Ｂを形成するとよい。具体的には、基材Ａの長手方向に沿って厚さ方向に深さを有する溝状の切込Ｂを形成するとよい。切込Ｂにより厚さが減じられた部分は、破断が生じやすくなるため、この切込Ｂに沿って基材Ａが開裂し易くなる。その結果、カーボンナノ構造体の成長起点である基材Ａの開裂位置を調整し易くなる。
　切込Ｂの平均幅としては特に限定されないが、例えば１０μｍ以上５００μｍ以下とすることができる。また、切込Ｂの平均深さとしては特に限定されないが、基材Ａの平均厚さに対して例えば１０％以上８０％以下とすることができる。なお、切込Ｂの平均深さとは、切込Ｂの長手方向の任意の１０点における最大深さの平均値を意味する。
　また、基材Ａの第一把持ブロック１３ａによる第一把持箇所Ｇ１と第二把持ブロック１３ｂによる第二把持箇所Ｇ２とをスリットＣにより分離しておくとよい。スリットＣは、切込Ｂに連続し基材Ａの長手方向（開裂方向）に形成され、基材Ａの一方の端部に到達している。このスリットＣにより基材Ａの端部は幅方向に２つの部分に分離されている。このスリットＣを設けることにより、基材Ａの開裂がより容易に行える。
（２）カーボンナノ構造体成長工程
　本工程では、基材Ａを加熱しつつ炭素含有ガスを供給しながら、基材Ａの加熱部分を徐々に開裂する。具体的には、駆動部１６により基材Ａの第一把持箇所Ｇ１を把持する第一把持ブロック１３ａと、第二把持箇所Ｇ２を把持する第二把持ブロック１３ｂとが離間するようにこれらの把持ブロックを徐々に水平移動させることで、基材Ａを長手方向に徐々にせん断するような張力を基材Ａの端部に付加する。これにより、基材Ａは長手方向に徐々に開裂されていく。このときレーザー光発振器１９から発振されるレーザー光を基材Ａの開裂部分に照射して局所的に加熱する。さらに、この状態の基材Ａにガス供給部１７より炭素含有ガスを供給する。
　なお、第一把持ブロック１３ａと第二把持ブロック１３ｂとは同じ速度で移動させることが好ましい。また、開裂中に、基材Ａの開裂部分がレーザー光の照射位置に存在するように基材Ａを移動させるとよい。このように基材Ａを移動させることで、レーザー光発振器１９を移動させることなく、開裂部分を常に選択的に加熱することができる。
　本工程により、基材Ａを開裂させる部分に選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができるので、カーボンナノ構造体を安定して製造することができる。また、開裂部分を起点としてカーボンナノ構造体が一定の張力が加えられた状態で成長するため、カーボンナノ構造体の曲り等の変形が抑えられる。さらに、当該カーボンナノ構造体の製造方法では、基材を酸化させる必要がないため、カーボンナノ構造体の製造コストを大きく低減できる。
　また、せん断によって基材Ａを開裂することで、基材Ａの開裂を比較的容易に行え、開裂速度等の調整が容易になるため、品質の高いカーボンナノ構造体をより安定して製造できる。さらに、上記基材Ａの開裂部分に選択的にレーザー照射することで、開裂部分以外におけるカーボンナノ構造体の成長を抑え、より確実に開裂部分で選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができる。開裂は、基材Ａが一定温度になった時だけで無く、昇温中や降温中も実施することができる。
　基材Ａの長手方向の開裂速度は、成長させるカーボンナノ構造体のサイズ等によって調整されるが、下限としては、０．５μｍ／ｓが好ましく、１μｍ／ｓがより好ましい。一方、開裂速度の上限としては、１００μｍ／ｓが好ましく、１０μｍ／ｓがより好ましい。開裂速度が上記下限より小さいと、カーボンナノ構造体の製造効率が低下し、製造コストが上昇するおそれがある。逆に、開裂速度が上記上限を超えると、長尺のカーボンナノ構造体が得られないおそれがある。
　上記レーザー加熱の出力としては、例えば１Ｗ以上５０Ｗ以下とすることができる。浸炭加熱時間としては、例えば１分以上１０時間以下とすることができる。加熱時間が１０時間を越えると、過剰浸炭により金属が変形しやすくなる。また、加熱温度は、例えば８００℃以上１１５０℃以下である。さらには、開裂中のカーボンナノ構造体の成長起点の温度が一定になるように、レーザー照射を調整することが好ましい。
　上記炭素含有ガスとしては、炭化水素ガス等の還元性を有するガスが用いられ、例えばアセチレンと窒素又はアルゴンとの混合ガスを用いることができる。アセチレンを含むガスを用いる場合、カーボンナノ構造体の表面にアモルファスカーボンの付着を防止するため、アセチレン濃度は低い方が好ましい。上記混合ガス中のアセチレン濃度の下限としては、０．１体積％が好ましく、１体積％がより好ましい。一方、アセチレン濃度の上限としては、２０体積％が好ましく、５体積％がより好ましい。アセチレン濃度が上記下限より小さいと、長尺のカーボンナノ構造体を効率的に得る事ができなくなるおそれがある。逆に、アセチレン濃度が上記上限を越えると、アモルファスカーボンがカーボンナノ構造体の表面に付着し、フィラメント径が太くなるおそれがある。
　このような作業により、基材Ａの開裂部分の端面間に図４に示すようにカーボンナノフィラメントが成長する。具体的には、基材Ａの開裂端面が主に浸炭しながら、この端面よりカーボンナノフィラメントが連続的に成長する。つまり、本発明では、基材Ａを加熱し、原料ガスを供給することで、基材Ａの表面から順次浸炭を進行させる。次に、基材Ａを開裂することで、分断した端面間を繋ぐカーボンナノフィラメントが成長する。この開裂を徐々に進行させることで、カーボンナノフィラメントが形成された端面間の距離が徐々に広がってカーボンナノフィラメントが成長する。また、開裂により新たな端面が形成され、この端面に新たなカーボンナノフィラメントが生成される。
　なお、図示しない冷却器で基材Ａのカーボンナノフィラメントの成長に寄与しない部分を冷却することが好ましい。さらに、基材Ａの近傍に炭素含有ガスを供給する供給管等を用いて、基材Ａの開裂部分に局所的に炭素含有ガスを供給してもよい。これらにより、カーボンナノ構造体の製造を効率的に行うことができる。
　また、反応室１１内にキャリアガスとして窒素ガス等の不活性ガスを供給することで、カーボンナノ構造体の形成に伴って炭素含有ガスから生成される反応ガス（一酸化炭素、、二酸化炭素、水等）をカーボンナノ構造体に接触させずに反応室１１から排出することができる。
（３）観察工程
　本工程では、観察部２０により、カーボンナノ構造体成長工程での開裂部分を観察する。具体的には、カーボンナノフィラメントの成長過程を確認し、開裂速度、加熱温度、ガス供給量等の諸条件を調整する。これにより、高品質なカーボンナノ構造体をより安定して製造することができる。
　なお、当該カーボンナノ構造体の製造方法で得られるカーボンナノ構造体の形状は特に限定されず、例えば線状、チューブ状、フィルム状等とすることができる。
［その他の実施形態］
　今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
　当該カーボンナノ構造体の製造方法及び製造装置において、せん断以外の方法で基材を徐々に開裂してもよい。また、せん断を行う場合、上述の実施形態のように基材の端部を把持する一対の把持ブロックの両方を移動させる必要はなく、一方の把持ブロックを固定し、他方の把持ブロックのみを移動させてもよい。また、せん断方向は水平方向に限定されるものではなく、例えば基材を長手方向が鉛直方向となるように支持して鉛直方向にせん断を行ってもよい。また、把持部を３以上用意し、一つの基材に対し複数個所で開裂を行ってもよい。
　また、基材の加熱をレーザーではなくヒーターのみで行ってもよい。つまり、当該カーボンナノ構造体の製造装置において、レーザー光発振器は必須の構成要件ではない。本発明では、基材全体をヒーターで加熱しても、開裂部分に選択的にカーボンナノ構造体を成長させることができる。ただし、より確実にカーボンナノ構造体を選択的に成長させるには、基材の一部（開裂部分）のみを加熱することが好ましい。このような基材の一部を加熱する手段は、レーザーに限定されない。なお、基材の加熱をレーザーで行う場合、反応室内のヒーターを省略してもよい。
　また、カーボンナノフィラメントの成長条件がわかっている場合等は、基材の開裂部分の観察は必須ではないので、カーボンナノ構造体の製造装置において観察部を省略することができる。
　以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（試験例１）
　平均厚さ５０μｍ、幅３ｍｍ、長さ１５ｍｍの帯状の純鉄シート（純度４Ｎ）を基材として準備し、図３に示すような切込及びスリットを形成した。次に、図１に示す製造装置を用い、この基材の一方の端部のスリットで分割された１対の把持箇所をそれぞれ把持ブロックに固定した。次に、反応室内に窒素ガスを供給しながら波長９４０ｎｍ、照射径１．６ｍｍのレーザー光で基材を加熱した。その後、アセチレンの濃度が５体積％のアセチレン及び窒素含有ガスを供給し、上記レーザー光で９００℃に基材を加熱しながら、基材の１対の把持箇所を離間する方向に引っ張り、切込に沿って３μｍ／ｓの速度で徐々にせん断した。この基材のせん断面から、開裂部分の拡大に合わせてファイバー状のカーボンナノフィラメントが成長し、約１ｍｍ長のカーボンナノフィラメントが得られた。なお、カーボンナノフィラメントの成長は、主として開裂部分で起こり、マイクロスコープで成長の様子を容易に確認することができた。図４にマイクロスコープでの観察画像を示す。また、図５～７にせん断後の基材と得られたカーボンナノフィラメントとの写真を示す。
（試験例２）
　試験例１と同様の基材と製造装置とを用い、基材の一方の端部のスリットで分割された１対の把持箇所をそれぞれ把持ブロックに固定した。次に、大気雰囲気において照射径５ｍｍのレーザー光で基材を加熱した後に大気を窒素ガスに置換した。この操作により、基材は表面が酸化鉄になり、膨張により体積が約１０％増となった。その後、アセチレンの濃度が５体積％のアセチレン及び窒素含有ガスを供給し、上記レーザー光で１１００℃に基材を加熱しながら、基材の１対の把持箇所を離間する方向に引っ張り、切込に沿って１０μｍ／ｓの速度で徐々にせん断した。この基材のせん断面から、開裂部分の拡大に合わせてファイバー状のカーボンナノフィラメントが成長し、約１ｍｍ長のカーボンナノフィラメントが得られた。
　試験例１と試験例２との比較から、基材を酸化させない方がレーザー光の照射径を小さくでき、加熱温度も低くできる。つまり、より確実に開裂部分で選択的にカーボンナノフィラメントを成長させられる。
（試験例３）
　平均厚さ５０μｍ、幅３ｍｍ、長さ１５ｍｍの帯状の純鉄シート（純度４Ｎ）を基材として準備し、この基材を電気炉で大気雰囲気において約９００℃で１０分間熱処理（酸化処理）した。この操作により、基材の体積が約２倍に膨張した。次に、試験例１の製造装置の把持ブロックの代わりに基材の両端部を反対方向に引張する引張ブロックを有する製造装置を用い、この引張ブロックに基材を固定し、反応室内部に窒素ガスをフローし酸素を排出した。その後、アセチレンの濃度が５体積％のアセチレン及び窒素含有ガスを供給し、上記レーザー光で９００℃に基材を加熱しながら、基材を長手方向に引っ張り分断した。この分断により、基材が大きく変形し、亀裂が多数発生した後、レーザーを照射した部分の中央ではなく端部近傍で基材が破断した。亀裂及び判断面を観察したところ、数μｍ～１０μｍ程度の短いカーボンナノフィラメントしか得られなかった。また、カーボンナノフィラメントの成長を観察しようとしたが、基材の変形が大きく、カーボンナノフィラメントが成長する部位を特定できず、マイクロスコープのピントを合わせることができなかった。図８に分断後の基材と得られたカーボンナノフィラメントとの写真を示す。
１１　反応室
１２　ヒーター
１３ａ、１３ｂ　把持ブロック
１４　ベース台
１５　連結棒
１６　駆動部
１７　ガス供給部
１８　排気部
１９　レーザー光発振器
１９ａ　レーザー光導入部
２０　観察部
２１　制御部
Ａ　基材
Ｂ　切込
Ｃ　スリット
Ｇ１、Ｇ２　把持箇所

Claims (9)

  1. 　浸炭が可能な金属を主成分とする基材を用意する用意工程と、
    　上記基材を加熱しつつ炭素含有ガスを供給するカーボンナノ構造体成長工程と
    　を備えるカーボンナノ構造体の製造方法であって、
    　上記カーボンナノ構造体成長工程で、上記基材の加熱部分を徐々に開裂するカーボンナノ構造体の製造方法。
  2. 　上記カーボンナノ構造体成長工程での開裂が上記基材のせん断による請求項１に記載のカーボンナノ構造体の製造方法。
  3. 　上記カーボンナノ構造体成長工程での加熱が上記基材の開裂部分へのレーザー照射による請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノ構造体の製造方法。
  4. 　上記用意工程で、上記基材に開裂を誘導する切込を形成する請求項１、請求項２又は請求項３に記載のカーボンナノ構造体の製造方法。
  5. 　上記カーボンナノ構造体成長工程における上記基材が酸化されていない請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のカーボンナノ構造体の製造方法。
  6. 　上記カーボンナノ構造体成長工程での上記基材の開裂部分を観察する観察工程をさらに備える請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のカーボンナノ構造体の製造方法。
  7. 　密閉容器と、
    　上記密閉容器内に炭素含有ガスを供給するガス供給部と、
    　浸炭が可能な金属を主成分とする基材を上記密閉容器内で加熱する加熱部と
    　を備えるカーボンナノ構造体の製造装置であって、
    　上記基材を把持する複数の把持部を備え、
    　上記複数の把持部が、上記基材を徐々に開裂するよう移動可能に構成されるカーボンナノ構造体の製造装置。
  8. 　上記加熱部の加熱源がレーザーである請求項７に記載のカーボンナノ構造体の製造装置。
  9. 　上記基材の開裂部分を観察する観察部をさらに備える請求項７又は請求項８に記載のカーボンナノ構造体の製造装置。
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