CN103261091B

CN103261091B - 三维形状碳纳米管集合体

Info

Publication number: CN103261091B
Application number: CN201180060369.6A
Authority: CN
Inventors: 畠贤治; 丹·N.·弗塔巴
Original assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2017-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-14
Also published as: US10494262B2; CN103261091A; JP2014131960A; JP5540341B2; WO2012081601A1; JPWO2012081601A1; JP5783517B2; EP2653444A1; EP2653444A4; US20180016146A1; US9809457B2; US20130337707A1

Abstract

本发明涉及三维形状碳纳米管集合体，该三维形状碳纳米管集合体具备第一面、第二面和侧面，第一面的碳纳米管的赫尔曼取向因子大于‑0.1且小于0.2，第二面的碳纳米管的赫尔曼取向因子大于‑0.1且小于0.2，侧面的碳纳米管的赫尔曼取向因子具有0.2以上0.99以下的取向度，并且第一面和第二面分别具备至少三条边，且第一面与第二面互相平行地配置，且侧面与第一面和第二面垂直。

Description

三维形状碳纳米管集合体

技术领域

本发明涉及碳纳米管集合而成的碳纳米管集合体。特别涉及具有三维形状的碳纳米管集合体。另外，本发明还涉及使用了三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管成型体、组合物和碳纳米管分散液。

背景技术

仅由碳原子构成的碳纳米管(以下称为CNT)是电特性、导热性、机械性质优异的材料。CNT是重量非常轻且极强韧、并具有优异的弹性/复原性的材料。具有这样优异的性质的CNT作为工业材料，是极富魅力且重要的物质。

通常CNT以集合体的形式合成，因此为了将CNT用于各种用途，需要将合成后的碳纳米管集合体(以下称为CNT集合体)拆散，成型加工成所需形状。但是，CNT彼此间具有强的范德华力，因此容易相互吸附，一旦吸附则不容易拆散。

以往利用超声波等拆散这样具有强范德华力的CNT集合体。专利文献1中公开了将含有碳纳米管的组合物浸泡于液体中，然后，在分别回收较多含有碳纳米管的溶液部和较多含有包含碳纳米管的组合物中所含的碳纳米管以外的成分的溶液部之前，通过进行搅拌处理、超声波处理、离心分离处理，可以使碳纳米管的纯化效率得以提高。

但是，在通过超声波等将CNT集合体拆散了的情况下，由于CNT被切断或者受到损伤，存在无法充分保持CNT原本所具有的特性的问题。相反，如果以不损伤的方式拆散CNT集合体，则CNT发生聚集，存在无法获得稳定的分散液的问题。

关于拆散CNT的技术，也有很多其它报道。例如为了更均匀地拆散CNT，专利文献2公开了将10mg双层CNT集合体、30mg聚苯乙烯磺酸钠和10mL水的混合物用超声波匀浆机处理，接着用20000G进行离心处理，然后取样9mL上清，将此时上清中的、CNT集合体的含量为0.6mg/mL以上的CNT集合体用于透明导电性膜的材料。

另外，专利文献3公开了通过使用非质子类有机分散介质以及全芳族聚酰胺作为聚集抑制剂，来使单层CNT以完全不形成束、或者形成由极少数根形成的束方式存在的稳定的CNT分散液。

但是，即使采用这些方法，仍难以说可得到CNT的损伤非常少、可保持CNT的优异的电特性、导热性、机械性质、且分散性高的、稳定的CNT分散液、成型体，这成为妨碍CNT在各种用途方面的实用化的主要原因。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本特开2005-97029号公报

专利文献1：日本特开2009-149832号公报

专利文献3：日本特开2007-169120号公报

发明内容

(发明所要解决的问题)

难以获得对CNT的损伤非常少的、稳定的CNT分散液、成型体的一个因素是构成拆散前、即合成后的CNT集合体的CNT发生了集束化或发生了聚集，因此不容易将其拆散的缘故。

本发明鉴于上述背景技术而提出，其目的不是如以往技术那样开发拆散CNT的分散技术，而是获得由容易拆散的CNT构成的CNT集合体。

另一课题在于在拆散CNT集合体时，通过获得具备由多个CNT形成的网状体的CNT集合体，容易制造可保持CNT的优异电特性、导热性、机械性质，并且分散性高的、稳定的CNT分散液、CNT成型体。

(解决问题的手段)

本发明的一个实施方式的三维形状碳纳米管集合体是三维形状碳纳米管集合体，上述三维形状碳纳米管集合体具备第一面、第二面以及侧面，上述第一面的碳纳米管的赫尔曼取向因子大于-0.1且小于0.2，上述第二面的碳纳米管的赫尔曼取向因子小于-0.1且小于0.2，上述侧面的碳纳米管的赫尔曼取向因子具有0.2以上0.99以下的取向度，并且上述第一面与上述第二面互相平行地配置，且上述侧面与上述第一面和上述第二面垂直。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，含有上述三维形状CNT集合体的碳纳米管集合体的通过压汞式孔隙度仪测量出的、细孔径在0.1μm以上100μm以下的范围内的微分细孔容积为最大的细孔径为1μm以上50μm以下。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，上述侧面的长度为10μm以上1cm以下。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，含有上述三维形状CNT集合体的碳纳米管集合体的上述微分细孔容积为最大的细孔径下的细孔容积为5mL/g以上。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，上述第一面和/或上述第二面具备碳纳米管的网络。

上述三维形状碳纳米管集合体的上述第一面和上述第二面分别具备至少三条边。

从上述三维形状碳纳米管集合体的上述侧面的最外侧面延伸出多个碳纳米管的束。

含有上述三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管集合体的安息角为40度以上85度以下。

含有上述三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管集合体的堆积密度为0.001g/cm³以上0.19g/cm³以下。

含有上述三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管集合体按照BJH法、由液氮的吸附等温线求出的细孔径的分布极大值为100nm以下。

上述三维形状碳纳米管集合体具备裂槽。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，上述最外第三面具备由碳纳米管集合体形成的碳纳米管分区片。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，上述最外第三面配置多个具备束的碳纳米管分区片而成。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，上述束从在上述侧面上构成的上述碳纳米管分区片剥开并延伸出来。

含有上述三维形状CNT集合体的碳纳米管集合体通过荧光X射线测量出的碳纯度为98％以上。

含有上述三维形状CNT集合体的碳纳米管集合体含有具备800m²/g以上2500m²/g以下的比表面积的碳纳米管。

将含有上述三维形状CNT集合体的碳纳米管集合体以1℃/分钟由200℃升温至400℃时的热重量测量中的减重为10％以下。

构成上述三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管是单层碳纳米管。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，上述碳纳米管的束延伸至相邻的三维形状碳纳米管集合体。

在上述三维形状碳纳米管集合体中，碳纳米管的束的长度为1μm以上1mm以下。

本发明的一个实施方式的碳纳米管集合体具备多个上述三维形状碳纳米管集合体。

本发明的一个实施方式的碳纳米管集合体具备网状体，所述网状体通过对含有上述三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管集合体进行分散处理而得到，并由多个碳纳米管形成。

本发明的一个实施方式的碳纳米管成型体具备上述的具有由多个CNT形成的网状体的碳纳米管集合体。

本发明的一个实施方式的组合物具备上述的具有由多个碳纳米管形成的网状体的碳纳米管集合体。

本发明的一个实施方式的碳纳米管分散液是将上述碳纳米管集合体分散于分散液中而成，上述碳纳米管集合体具备网状体，所述网状体通过对含有上述三维碳纳米管集合体的碳纳米管集合体进行分散处理而得，并由多个碳纳米管形成。

(发明效果)

根据本发明的方法，提供一种由容易拆散的CNT构成的CNT集合体。另外，通过获得具备由多个CNT形成的网状体的CNT集合体，可提供保持CNT的优异的电特性、导热性、机械性质、且分散性高的、稳定的CNT分散液、CNT成型体。

附图说明

图1是本发明的一个实施方式的三维形状CNT集合体100的示意图。

图2是本发明的一个实施方式的三维形状CNT集合体100的扫描电子显微镜(以下称为SEM)图像。

图3是含有本发明的一个实施方式的三维形状CNT集合体100的CNT集合体的SEM图像。

图4(a)是本发明的一个实施方式的三维形状CNT集合体100的示意图，(b)是以往的CNT集合体的示意图。

图5是表示含有本发明的一个实施方式的三维形状CNT集合体100的CNT集合体的松散堆积密度和振实堆积密度的测量方法的图。

图6是表示本发明的一个实施方式的合成装置2000的一个例子的示意图。

图7是表示本发明的一个实施方式的合成装置2000的一个例子的示意图。

图8是本发明的一个实施方式的CNT集合体300所具备的网状体360的SEM图像。

图9是本发明的一个实施方式的CNT集合体300所具备的网状体360的SEM图像。

图10是含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的CNT集合体200的SEM图像。

图11是含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的CNT集合体200的SEM图像。

图12是含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的CNT集合体200的SEM图像。

图13是含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的CNT集合体200的SEM图像。

图14是含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的CNT集合体200的SEM图像。

图15是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的上表面101的SEM图像。

图16是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的上表面101的SEM图像。

图17是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的SEM图像。

图18是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的SEM图像。

图19是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的SEM图像。

图20是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的下表面103的SEM图像。

图21是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的下表面103的SEM图像。

图22是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的下表面103的SEM图像。

图23是本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的下表面103的SEM图像。

图24是从本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图25是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图26是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图27是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图28是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图29是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图30是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图31是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图32是由本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110的SEM图像。

图33是表示通过压汞式孔隙度仪测量的、含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体的CNT集合体200的细孔径、细孔容量的测量结果的图。

图34是表示含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体的CNT集合体200的堆积密度的测量结果的表。

图35是表示含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体的CNT集合体200的安息角的测量结果的图。

图36是表示含有本发明的一个实施例的三维形状CNT集合体的CNT集合体200的堆积密度和安息角的测量结果的表。

具体实施方式

以下参照附图，对本发明的三维形状碳纳米管集合体、使用这种三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管成型体、组合物和碳纳米管分散液进行详细说明。本发明的三维形状碳纳米管集合体、使用这种三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管成型体、组合物和碳纳米管分散液并不解释为限定于以下所示的实施方式和实施例的记载内容。另外，在本实施方式和后述的实施例所参照的附图中，对同一部分或具有同样功能的部分标注同一符号，并省略其重复的说明。

本发明的实施方式的三维形状碳纳米管集合体(以下称为三维形状CNT集合体)不是大的大块状的CNT集合体，而优选为图1和图2所示那样的碎片状、粉体状、颗粒状、薄片状、块状的形态。图1是本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的示意图。另外，图2是本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的SEM图像。另外，在本发明中，将至少一部分含有多个三维形状CNT集合体的集合体称为CNT集合体(图3)。三维形状CNT集合体100是由多个CNT形成的集合体，具备第一面101、第二面103和作为第3面的侧面105。优选第一面101和第二面103分别具有具备至少三条边的平面形状，优选为互相平行地配置的面。另外，优选侧面105是与上表面101和下表面103垂直地配置的面。

优选三维形状CNT集合体100具有从侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110。另外，三维形状CNT集合体100可以在侧面105的最外侧面具备碳纳米管分区片(以下称为CNT分区片)130、裂槽150。

优选三维形状CNT集合体100的相对于上表面101和下表面103的方向的、侧面105的长度为10μm以上1cm以下。

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100具有拥有上述那样的尺寸的所谓的碎片状、粉体状、颗粒状、薄片状、块状的形态，由此容易实施拆散处理。另一方面，比上述尺寸大的三维形状CNT集合体在实施拆散处理时，分散介质等的粘性高，难以拆散。另外，对于比上述尺寸小的三维形状CNT集合体而言，由于三维形状CNT集合体彼此容易聚集，因此变得不容易拆散。在本发明中，通过在拆散的CNT集合体中含有三维形状CNT集合体100，整体上可显示良好的特性。

(上表面的特征)

在本说明书中，第一面即“上表面”和第二面即“下表面”主要是CNT的端部所配置的面，优选本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的上表面101和下表面103具备至少三条边。优选上表面101和下表面103互相对置且平行地配置。在本说明书中，“边”是指上表面101与侧面105交叉的部分。另外，在本说明书中，“圆”可视为具有无限条“边”的形状。还优选上表面和下表面以大致平行的状态配置。这里，大致平行是指上表面与下表面的法线矢量为0度以上30度以下。

另外，优选构成本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的上表面101和下表面103的CNT不具有取向性，即，上表面101和下表面103是无取向的。在本说明书中，无取向、即无取向度是指通过赫尔曼的取向因子(以下称为HOF)评价的取向度大于-0.1且小于0.2，更优选大于-0.75且小于0.15。

为了定量地确定取向的方向，可以将CNT集合体的SEM图像等进行快速傅里叶变换，由所得的FFT图像得到强度分布图，使用该强度分布图计算赫尔曼取向因子(HOF)(0：无取向状态，1：取向状态)。取向的方向是构成CNT集合体的各个CNT的方向矢量的平均。因此，根据CNT集合体的场所、评价取向性的区域的尺寸，取向的方向可能不同。

这里，计算HOF的方法使用以1万倍、5万倍、10万倍的任一倍率，从与上表面101或下表面103垂直的方向观察CNT集合体而得的SEM图像。对SEM图像实施2-D(二维)快速傅里叶计算(FFT)，得到FFT图像。

接着，确定计算HOF的参考方向(φ＝0)。参考(基准)方位以HOF为最大值的方式来规定。具有取向性的CNT集合体的FFT图像呈扁平的椭圆状，椭圆越扁平则取向性越高。椭圆的长轴方向是起因于取向性的CNT的周期性为最大的方向，椭圆的短轴方向是FFT图像的原始图像的视野中的取向的方向。计算HOF的参考方位采取椭圆的长轴方向(或者HOF为最大的方向)。如上表面101那样，取向性低、或者实质上无取向性的情况下，FFT图像为正圆形，不容易确定参考方向(φ＝0)。因此，可在某一任意的方向X、以及X+15度、X+30度、X+45度、X+60度、X+75度下计算赫尔曼因子，以赫尔曼因子最大的方向作为参考方向。

从FFT图像的原点起保持等距离地沿着矢径方向求从参考方向(φ＝0)至φ＝π/2的变换强度，将其作为衍射强度函数I(φ)。距计算衍射强度函数的原点的距离是实际空间的距离对应于100nm时的距离(10×10⁶(m^-1)开始到与实际空间的距离对应于50nm时的频率Hz之间。根据该范围内的至少不同的10个距离求出衍射强度函数I(φ)。以该衍射强度函数作为变量，由至少不同的10个距离计算下记数式1，将由去除了值为最大的两个值和值为最小的两个值的至少六个距离得到的计算值的平均值作为SEM图像的HOF。用至少5张以上的在不同的观察位置取得的SEM图像进行这样的计算，将平均值规定为CNT集合体的HOF。其中，F是HOF，φ是以φ＝0作为参考(基准)方位的方位角(azimuthal angle)，I(φ)是衍射强度函数。在HOF中，对于φ＝0方向，如果是完全取向则F＝1，如果是无取向则F＝0。在HOF为负数的情况下，优选以与φ＝0方向成直角的方向作为参考(基准)方位，重新计算HOF，使HOF为正数。

[数式1]

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的上表面101和下表面103的取向度处于大于-0.1且小于0.2的范围，实质上没有取向度，因此，CNT分区片130容易从三维形状CNT集合体100上剥离，容易拆散。另外，若以裂槽150为起点，在三维形状CNT集合体100中产生龟裂，则CNT集合体容易剥离，容易拆散。

另外，本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的上表面101和下表面103还具备CNT的网络。在本说明书中，“CNT的网络”表示具有微细的细孔(间隙)的CNT(或CNT的束)与CNT(或CNT的束)的如不织布一样的形态。优选CNT的网络是在多个CNT“集合”而成的CNT集合体中，一部分CNT的顶端部具有拥有局部“离散”的状态和“集合”的状态的结构。由于上表面101和/或103具备CNT的网络，因此整体无取向。

另外，本说明书中规定的CNT的网络可以在用倍率5万倍对三维形状CNT集合体100的上表面101进行SEM观察时确认。互相对置的第一面和第二面的CNT的网络中CNT的根数密度、和/或长度有所不同。将网络中CNT的根数密度高、和/或长度长的面规定为第一面(上表面)，将网络中CNT的根数密度低、和/或长度短的面规定为第二面(下表面)。在未在第一面和第二面观察到CNT网络时、和/或CNT的网络中的根数密度和/或长度未见明显不同时，可以将第一面、第二面的任意一者作为上表面、下表面。

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100在上表面101和/或下表面103具备CNT的网络，因此在拆散时CNT不会完全分离散开，而可以作为碎片状的CNT集合体存在。另外，通过在上表面101和/或下表面103具备CNT的网络，在将三维形状CNT集合体100分散于溶剂中时，可以提供后述的发达的网状体。

优选上表面101和下表面103互相平行地配置，在本说明书中，“平行”是指上表面101和下表面103大致平行的状态。这里，大致平行是指上表面与下表面的法线矢量为0度以上30度以下。

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100通过上表面101与下表面103互相平行地配置，来使三维形状CNT集合体中的CNT的长度一致。因此，在将三维形状CNT集合体100分散于溶剂中时，可提供具有均匀的结构的网状体。

(侧面的特征)

在本说明书中，“侧面”是与上表面101和下表面103垂直地配置的面，优选为与CNT集合体的取向方向平行地配置的面。本说明书中，“垂直”、“大致垂直”是指上表面和/或下表面的法线矢量与构成侧面的面的法线矢量的角度为60度以上90度以下。

如上上述，优选上表面101和下表面103具有至少具备三条边的平面状的形状，因此在三维形状CNT集合体100中，侧面105以与多边形的上表面101和下表面103的边数相当的数目存在。然而，由于优选三维形状CNT集合体100在侧面105具备CNT分区片130、裂槽150，因此侧面105并不限定于如上表面101、下表面103那样具有平面状的形状。

另外，形成本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的侧面105的CNT发生取向。即，侧面105发生取向。在本说明书中，HOF大于0.2、更优选大于0.25、进一步优选小于0.3、并为0.99以下时，则规定为发生取向、或者具有取向性。本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的侧面105的HOF为0.2以上。

这里，计算HOF的方法采用对CNT集合体以1万倍、5万倍、10万倍的任一倍率从侧面105的方向(厚度方向)观察而得的SEM图像。CNT集合体的上表面101和下表面103的取向性与整体的取向性不同，因此，优选基于SEM的观察在CNT集合体的侧面105的中心部进行。具体来说，从CNT集合体的侧面105的中心起，在±30％内的区域进行观察。对SEM图像实施2-D快速傅里叶计算(FFT)，得到FFT图像。此后的计算方法已在上面讲述，说明省略。

在本发明中，优选构成三维形状CNT集合体100的CNT的相互作用弱，不发生聚集，本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的侧面105以取向度为0.2以上发生取向，CNT分区片130容易从三维形状CNT集合体100上剥离，容易拆散。另外，若以裂槽150为起点，在三维形状CNT集合体100上产生龟裂，则CNT集合体容易剥离，容易拆散。

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100具有这样的上表面101、下表面103和侧面105，据此若合成的CNT集合体被拆散，则可提供具有均匀的结构的网状体。网状体具有高效率且无衰减地将所供给的电子、声子、力学应力传递至远方的功能。

(CNT的束)

如上上述，优选本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100具有多个从侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110。在本说明书中，“束”是指三维形状CNT集合体100中所含的一根以上的CNT的一部分，特别是CNT的束的一部分从侧面105剥离并延伸出来的结构。“延伸出来”是指CNT的束110的一部分具有取向性，包含在三维形状CNT集合体100中，CNT的束110的另外一部分从三维形状CNT集合体100无取向地伸出的状态。另外，“最外侧面”是指由配置于侧面105的最外侧的CNT形成的面。

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100具有由侧面105的最外侧面延伸出来的CNT的束110，束110延伸至相邻的三维形状CNT集合体，由此，相邻的三维形状CNT集合体彼此难以发生聚集。若三维形状CNT集合体聚集，则难以将三维形状CNT集合体彼此拆散。图4(a)是本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的示意图，图4(b)是以往的CNT集合体的示意图。本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100中，束110延伸至相邻的三维形状CNT集合体，因此，三维形状CNT集合体彼此不直接接触，难以聚集。另一方面，以往的CNT集合体900不具备延伸至侧面的束，因此CNT集合体彼此会直接接触而发生聚集。

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100在侧面105的最外侧面具备多个束110，优选每个三维形状CNT集合体具备三个以上、更优选五个以上、进一步优选十个以上的束。束的个数的优选上限没有特别限定，从制造上的理由考虑，难以制造具有1000个以上束的三维形状CNT集合体100。另外，束110的长度只要是确保不会与相邻的三维形状CNT集合体发生聚集的距离即可，优选以1μm以上，更优选5μm以上、进一步优选以100μm以上的长度延伸出来。优选的长度没有上限，1mm以下的话不会使CNT集合体的堆积密度过低，因此优选。

然而，已知的是，CNT根据构成CNT的石墨烯片的片数分为单层CNT(也表示为SWNT)、双层CNT(也表示为DWNT)和多层CNT(也表示为MWNT)。本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100优选单层CNT、或单层CNT、双层和三层CNT混合存在的CNT。在不损害功能的范围内，也可以含有具有三层以上的层数的CNT。这里，在以单层CNT为主时，优选单层CNT的根数比例相对于双层、三层CNT以及其它CNT为50％以上。在以双层CNT为主时，优选双层CNT的根数比例相对于单层、三层CNT以及其它CNT为50％以上。单层CNT的比表面积大，长度(或者高度)也容易形成得长，因此，在将三维形状CNT集合体100分散于溶剂中时，可以构建发达的网状体，容易呈现CNT原本具有的特性。

(裂槽)

在本说明书中，“裂槽”是指在三维形状CNT集合体100的侧面105产生的龟裂。优选三维形状CNT集合体100具有裂槽。经由裂槽150对置的CNT彼此的相互作用弱，来自外部的力使裂槽150扩展，裂槽扩展而形成为CNT分区片130，CNT集合体容易剥离。因此，本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100容易拆散。

(CNT分区片)

在本说明书中，“分区”是在三维形状CNT集合体100的突出的侧面105的、由CNT集合体形成的凸部。“分区”是CNT集合体从三维形状CNT集合体100上剥落之前的形态。“CNT分区片”是构成分区的CNT集合体。优选三维形状CNT集合体100具有分区和/或CNT分区片。

束110从在侧面105上构成的CNT分区片130处被剥开并延伸出来。在分区中可观察到很多从CNT分区片130延伸出来的束110。当CNT集合体从侧面105上剥离时，侧面105的CNT分区片130中所含的CNT的一部分被剥开，延伸到最外侧面。因此，本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100优选在侧面105的最外侧面具有CNT分区片130，并配置多个具备束110的CNT区分片130。

本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100在侧面105的最外侧面具备CNT分区片130，因此CNT分区片130容易从三维形状CNT集合体100上剥离。因此，三维形状CNT集合体100容易拆散。另外，三维形状CNT集合体100在侧面105的最外侧面配置多个具备束110的CNT分区片130，因此三维形状CNT集合体彼此难以聚集。另一方面，以往的CNT集合体900在侧面不具备CNT分区片，因此不容易拆散，另外，不是配置了多个具备延伸出来的束的CNT分区片的结构，因此CNT集合体彼此会直接接触而发生聚集。

(压汞式孔隙度仪测量的CNT集合体的细孔径、细孔容量)

含有本发明的实施方式的三维形状CNT集合体的集合体200(以下称为CNT集合体200)在通过压汞式孔隙度仪测量出的细孔分布中，细孔径在0.1μm以上100μm以下的范围内的微分细孔容积为最大的细孔径是1μm以上50μm以下，更优选2μm以上40μm以下。另外，本发明的实施方式的CNT集合体200中，微分细孔容积为最大的细孔径下的细孔容积为5mL/g以上，更优选7mL/g以上。

对于CNT集合体200而言，如果使用压汞式孔隙度仪测量细孔径，则可以评价CNT集合体之间的细孔。若细孔径在上述数值范围内，则CNT集合体之间存在适当的间隙，CNT集合体不发生聚集，容易拆散。另一方面，若细孔径比上述数值范围小，则CNT集合体紧贴并聚集，难以拆散。另外，若细孔径比上述数值范围大，则体积过大，难以处理。

(安息角)

在本发明的实施方式的CNT集合体200中，安息角优选为40度以上85度以下，进一步优选为45度以上85度以下，还进一步优选为50度以上85度以下。在本说明书中，安息角通过注入法来测量。注入法是在具有圆盘状的上表面的台上堆积粉体来进行测量的方法，不易受台的材质的影响，堆积成圆锥状的粉体与水平面所成的角容易使用量角器等来测量。另外，也可以使用市售的测量仪测量安息角。

若CNT集合体200的安息角在上述的数值范围内，则CNT集合体之间存在适度的摩擦，因此在实施分散处理时，CNT集合体彼此难以发生聚集。

(堆积密度)

在本发明的实施方式的CNT集合体200中，堆积密度优选0.001g/cm³以上0.19g/cm³以下，进一步优选0.002g/cm³以上0.1g/cm³，还进一步优选0.005g/cm³以上0.08g/cm³以下。CNT集合体的堆积密度的测量可通过两种方法、即松散密度和振实密度来评价。图5是表示松散密度和振实密度的测量方法的图。松散密度是将CNT集合体加入到容器中，剧烈摇动后的堆积密度。振实密度是将CNT集合体加入到容器中，将其从25mm的高处向坚固的表面反复跌落20次后的堆积密度。本说明书中，以振实密度求出CNT集合体的堆积密度。

优选构成CNT集合体200的CNT的相互作用弱，不发生聚集，但若CNT集合体200的堆积密度在上述数值范围内，则构成CNT集合体的CNT的相互作用弱，容易将CNT集合体拆散，另一方面，若堆积密度比上述的数值范围大，则构成CNT集合体的CNT的相互作用过强，CNT集合体难以拆散。

(碳纯度)

本发明的实施方式的CNT集合体200优选碳纯度为98mass％以上和/或金属杂质为1mass％以下。在将含有三维形状CNT集合体100的CNT集合体分散于溶剂中时，杂质会妨碍发达的网状体的形成，阻碍CNT的分散。碳纯度为98mass％以上和/或金属杂质为1mass％以下的CNT在制作稳定的CNT分散液方面是适合的。本发明的CNT集合体的纯度由使用荧光X射线的元素分析结果获得。碳纯度没有上限，从制造上的情况考虑，难以获得99.9999％以上的碳纯度。没有金属杂质的下限，但从制造上的情况考虑，难以使金属杂质为0.0001％以下。

CNT集合体200若存在金属等杂质，则杂质会将CNT彼此粘连，因此CNT集合体会难以拆散。若碳纯度为98％以下和/或金属杂质为1mass％以上，则会妨碍良好的网状体的形成。若纯度在上述的数值范围内，则杂质少，CNT集合体容易拆散。

(比表面积)

在本发明的实施方式的CNT集合体200中，比表面积优选为800m²/g以上2500m²/g以下的比表面积。比表面积是在77K下测量液氮的吸脱附等温线，按照Brunauer-Emmett-Teller的方法由该吸脱附等温线来测量。

若CNT集合体200的比表面积在上述的数值范围内，则在构成CNT集合体的CNT之间存在氮分子扩散、吸附的间隙，因此CNT之间的相互作用不会过强，CNT集合体容易拆散。

(基于BJH法测量细孔径)

在本发明的实施方式的CNT集合体200中，按照BJH法(参照J.Amer.Chem.Soc.杂志,第73卷(1951年),第373页)由液氮的77K下的吸附等温线求出的细孔径的分布极大优选为1nm以上100nm以下、还优选50nm以下、进一步优选30nm以下、还进一步优选25nm以下。BJH法是假定细孔为圆筒状来求出细孔径分布的理论公式。

若CNT集合体200的细孔径在上述数值范围内，则构成CNT集合体的CNT之间具有适当的间隙，CNT之间的相互作用不会过强，容易将CNT集合体拆散。

(热重量测量)

在将本发明的实施方式的CNT集合体200以1℃/分钟升温时的热重量测量(热重法)下，优选200℃至400℃的减重为10％以下，进一步优选5％以下。该减重可以在空气气氛下，通过对CNT集合体进行热分析来测量。将约1mg的试样设置于差示热分析装置中，在空气中，以1℃/分钟的升温速度从室温升温至900℃。200℃至400℃的减重是指此时200℃至400℃之间的减重量相对于从室温至900℃之间的减重量的比例。

通常，CNT以外的非晶碳等碳杂质在400℃以下分解，因此若进行含有碳杂质的CNT集合体的热重量测量，则可观测到200℃至400℃之间的减重。碳杂质越多，则200℃至400℃之间的减重率越高。

若CNT集合体200含有碳杂质，则碳杂质会将CNT彼此粘附，因此难以拆散，CNT集合体的分散性降低。于是，为了获得稳定的CNT分散液，优选碳杂质少的CNT集合体。

(制造方法)

以下对本发明的实施方式的CNT集合体200的制造方法进行说明。作为CNT集合体200的制造方法，只要可得到满足本说明书中规定的条件的CNT集合体即可，没有限定，例如可例举以下的制造方法。

含有本发明的三维形状CNT集合体100的、拆散的CNT集合体200通过对CNT体集合体10进行处理来获得。CNT体集合体10的合成装置的一个例子如图6所示。该合成装置2000具备：合成炉2030，该合成炉2030例如由石英玻璃等形成，容纳具备催化剂层2020的基材2010；气体供给管2040，该气体供给管2040设置于合成炉2030的上壁，与合成炉2030连通；气体排气管2050，该气体排气管2050设置于下游侧的下壁或侧壁，与合成炉2030连通；加热装置2060，该加热装置2060由从外包围合成炉2030而设置的例如电阻发热线圈等形成；用于将炉内温度调节至规定的温度的加热温度调节装置；以及合成炉2030内的加热区域2070，通过加热装置2060和加热温度调节装置而被加热至规定温度。另外，为了使加热体积比排气体积大，还在合成炉2030内的加热区域2070设置有基材支架2080，该基材支架2080用于支撑具备催化剂层2020的基材2010。

在基材支架2080和/或催化剂层2020的上方的加热区域2070内设置有气流形成装置2210，该气流形成装置2210将由气体供给管2040供给的原料气体进行分配/分散，形成向多个方向流动的原料气流。气流形成装置2210在与基材2010的表面大致平行的多个方向形成原料气流。还在气流形成装置2210内设置有多个气体喷出装置2200，该气体喷出装置2200形成相对于基材2010的平面大致垂直的方向的原料气流。气体喷出装置2200设置在与基材2010的表面大致平行的同一面内。

通过使用这样的气流形成装置2210，可以将由气体供给管2040供给的原料气体沿着与基材2010的平面大致平行的平面展开/分散，然后从与基材2010的平面大致垂直的方向与催化剂接触。因此，可以使基材2010上的配置了催化剂的区域的每单位面积的供给量大致均匀地将原料气体与催化剂接触，因此可获得具有均匀的结构和特性的CNT体集合体10，适合制造本发明的容易拆散的CNT集合体200。

在气体喷出装置2200和催化剂层2020之间，为了增加和/或调节停留时间，设置停留时间调节装置2140，该停留时间调节装置2140由有意地增加和/或调节了的加热体积和湍流抑制装置2220构成，该湍流抑制装置2220与气流形成装置2210连接且连通，并由多片具备多个孔的板状的整流板形成。

这样，使原料气体在加热区域2070内加热的加热体积增加，将以往未曾探讨过延长的停留时间朝延长方向调节。由此，原料气体的分解得以促进，使更适合CNT的生长的形式的原料气体与催化剂接触，比以往更高效率地将原料气体转化为CNT，由此可以抑制碳杂质在CNT上的附着，因此适合获得本发明的容易拆散的CNT集合体200。

湍流抑制装置2220抑制停留时间调节装置2140内的原料气体的湍流，使流经停留时间调节装置2140内的原料气体的停留时间大致相等，结果，在使与基材2010上的催化剂接触时的停留时间大致相等方面起到显著的效果。在具有有意增加了的加热体积的加热区域2070内容易产生湍流，如果有湍流，则流经停留时间调节装置2140内的原料气体的停留时间变长但不相等。若使停留时间相等，则适合于抑制碳杂质的产生，因此适合于获得CNT集合体200。

合成装置具备：原料气体钢瓶2090，该原料气体钢瓶2090容纳作为CNT原料的碳化合物；催化剂激活物质钢瓶2100，该催化剂激活物质钢瓶2100容纳催化剂激活物质；气氛气体钢瓶2110，该气氛气体钢瓶2110容纳原料气体、催化剂激活物质的载气；以及用于还原催化剂的还原气体钢瓶2120，还具备可由气体流量装置控制来自这些钢瓶的各种气体的供给量的碳重量流量调节装置2130。

本发明的CNT体集合体10的制造是在基材2010上制造催化剂层，并由该催化剂使多个CNT化学气相生长(合成)。

参照图6和图7来进行说明，首先，在充满了由气体供给管2040供给的气氛气体(例如氦)的合成炉2030内放入基材2010(例如硅晶片)，并将该基材2010放置于基材支架2080上，其中，在该基材2010上，利用另外的工序预先成膜了催化剂层2020(例如氧化铝-铁薄膜)。此时，以使催化剂层2020表面与原料气体的流路大致垂直地相交的方式设置基材2010，由此，原料气体可高效率地供给至催化剂。

另外，将基材2010设置于加热区域2070内，使得排气体积2160比加热体积2150小，由此，可以迅速地将与催化剂层2020接触的原料气体排气。另外，利用停留时间调节装置2140，预先将合成炉2030内的原料气体的停留时间调节为最适合CNT的生长的方式。

接着，进行形成(formation)工序：由气体供给管2040向合成炉2030内供给还原气体(例如氢)，并将合成炉2030内加热至规定的温度(例如750℃)，将这种状态保持所需的时间。利用这种还原气体将催化剂层2020微粒化，并调节为作为CNT的催化剂的最适状态。在形成(formation)工序中，可根据需要添加催化剂激活物质。

接着，使用碳重量流量调节装置2130，使来自气体供给管2040的还原气体和气氛气体的供给根据所需(反应条件)而停止或降低，并由气体供给管2040供给原料气体(例如乙烯)、气氛气体、以及催化剂激活物质(例如水)。由气体供给管2040供给的这些气体形成朝向与基材2010的平面大致平行方向的多个方向的气流，然后从与基材2010的平面大致垂直的方向，以大致均一的量由喷出孔吹向基材2010上的催化剂层2020的表面。

另外，这些气体流经由停留时间调节装置2140增加/调节了的加热体积2150，并经过最佳的停留时间后，使用碳重量流量调节装置2130，以最佳的量与催化剂层2020的表面接触，高速且高收量地、高效率地从附着于基材2010的催化剂微粒生长CNT(生长工序)。另外，通过使用湍流抑制装置2220，这些气体以大致相等的停留时间与基材2010上的催化剂微粒接触。另外，与催化剂层2020接触后，这些气体被迅速地由气体排气管2050排气，碳杂质的发生被抑制到最低限度。碳杂质会使CNT彼此紧粘，因此，若碳杂质多，则三维形状CNT集合体100难以拆散。

CNT的生产结束后，为了抑制残留于合成炉2030内的原料气体、催化剂激活物质、它们的分解产物、或者存在于合成炉2030内的碳杂质等附着于CNT体集合体10，可以只通入气氛气体，抑制杂质与CNT体集合体10的接触(碳杂质附着抑制工序)。

这样，从基材2010上的催化剂层2020同时生长的多个CNT在与催化剂层2020正交的方向上生长并取向，构成高度大致一致的高比表面积、高纯度的CNT体集合体10。按上述方法合成并取向的CNT体集合体10的CNT彼此适当缠绕，在从基材上剥离时，CNT不会散开，而可容易地以适当尺寸的集合体状地剥离。另外，关于CNT体集合体10，由于抑制了碳杂质的发生和附着，在CNT间具有适当的间隙，因此CNT容易拆散，分散性高。另外，CNT的比表面积高。这样的CNT体集合体10适合用于获得CNT集合体200。

接着，采用物理、化学或机械的方法将CNT体集合体10从基板上剥离。剥离方法例如可以采用：使用电场、磁场、离心力和表面张力进行剥离的方法；从基板上机械地直接剥取的方法；采用压力或热从基板上剥离的方法等。使用真空泵吸引CNT体集合体10来从基板上剥取的方法在获得容易拆散、碎片形状的CNT集合体200方面是优选的。

通过分级工序将本发明的实施方式的CNT体集合体10进行分级，获得CNT集合体200。本实施方式的分级工序是通过使CNT集合体200的大小在规定范围，来获得均匀尺寸的CNT集合体200的工序。从合成基板上剥离的CNT体集合体10也包含尺寸大的块状的合成品。这些尺寸大的块状CNT集合体的分散性低，因此会妨碍稳定的分散液的制作。于是，若只将通过了网、过滤器、筛等的、除去了大的块状CNT集合体的CNT集合体200用于以后的工序，则在获得分散性优异的制造物方面是优选的。

这样制造的含有三维形状CNT集合体100的、拆散的CNT集合体200可以获得具备由容易拆散的CNT构成的网状体的CNT集合体。利用，可提供保持CNT的优异的电特性、导热性、机械性质，同时分散性高、稳定的CNT分散液、CNT成型体。

(使用了三维形状CNT集合体的制造物)

通过使用含有本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的CNT集合体，可以制造具有优异的CNT的特性的各种制造物。以下说明制造物的例子。另外，含有本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的CNT集合体也可用于以下制造物以外的制造。

(具备网状体的CNT集合体)

使用含有本发明的实施方式的三维形状CNT集合体100的CNT集合体，可以制造具备网状体360的CNT集合体300。“具备网状体的CNT集合体”是对CNT集合体200实施分散处理得到的CNT的集合体。具备网状体360的CNT 300是容易制造保持CNT的优异的电特性、导热性、机械性质，同时分散性高、稳定的CNT分散液、CNT成型体的集合体。

本说明书中，“网状体”如图8、图9的SEM图像所示，表示具有微细的细孔(间隙)的CNT(或CNT的束)与CNT(或CNT的束)的如不织布的形态的网络结构。具有网状体360的CNT集合体300具有分散介质可容易渗入到CNT之间的间隙，这种间隙存在于CNT之间，因此可认为分散性能优异。另外，优选CNT集合体300具有由取向了的多个CNT形成的干部370。

CNT集合体300可按照以下顺序从CNT分散液中取出。准备含有CNT集合体200的CNT分散液，这种CNT集合体200含有100mg的CNT。在可真空吸引的容器中设置密理博滤纸(密理博公司制造，过滤膜：DURAPORE(注册商标)(0.22μm GV，直径45mm)，用密理博滤纸过滤CNT的分散液。使CNT集合体300堆积在密理博滤纸上，制作70μm左右的厚度的薄膜状的CNT成型体。将堆积在密理博滤纸上的CNT用两片滤纸夹持，在70℃下真空干燥12小时。干燥后，薄膜状的CNT成型体容易从密理博滤纸上剥离，可获得CNT集合体300。

网状体360是所谓的非常发达的、渗透至广阔区域的微细部位的CNT的网络，可提供分散介质等与CNT不同的材料与CNT集合体300可高效率地相互作用的场所。CNT集合体300具有网状体360，据此具有将所供给的电子、声子(phonon)、力学应力高效率且无衰减地传递至远方的功能。即，在制造由将CNT集合体200分散于分散介质中而得到的CNT分散液制造成型体和/或组合物时，电子、声子、力学应力等可以高效率地在CNT之间传递，因此，具有可充分发挥CNT本身所具有的特性的优点。

(CNT分散液)

在本说明书中，“CNT分散液”表示将CNT集合体200分散于分散介质中形成的溶液。“分散”是指目视下CNT集合体200散开于分散介质中的状态。另外，“分离”是表示CNT在分散介质中散开的状态。不论CNT是逐根拆散的状态还是组成束的状态，亦或是各种粗度的束混合存在，只要是散开于分散介质中，均表现为CNT分散。另外，还指目视下CNT集合体与分散介质分开并离开的状态。本实施例的CNT分散液即使放置10天、更优选20天，CNT集合体200与分散介质也不分离。

在本实施例的CNT分散液中，CNT与分散介质的相互作用增加，CNT集合体稳定地分散于分散介质中。本实施例的CNT集合体300具有上述特性和结构，因此具有极稳定地分散于分散介质中这样优异的特征。如后所述，通过实施例1的方法制造的CNT分散液400即使静置保存半年，CNT集合体300也不与分散介质分离，而保持分散。与此相对，比较例1的CNT分散液4000只能保持1～2天左右的分散，CNT集合体就会与分散介质分离。

(分散液的制造方法)

本实施例的CNT分散液400可通过将CNT集合体200分散于分散介质中来制造。可制造本实施例中说明的CNT集合体200，并通过以下的分散工序制造。优选在分散工序之前实施CNT集合体200的干燥工序。特别是在使用疏水性溶剂时，实施干燥工序对提高分散性有利。构成本实施方例的CNT集合体200的CNT具有大的比表面积和适当的细孔径，因此在大气中保存、搬运时容易吸附大气中的水分。这样，在有水分吸附的状态下，由于水的表面张力使CNT彼此粘附，因此CNT集合体200非常难以拆散，妨碍具有优异的分散性的、具有网状体360的CNT集合体300的形成。于是，通过在分散工序前实施CNT集合体200的干燥工序，可以除去CNT集合体200中所含的水分，提高在分散介质中的分散性。本实施例的干燥工序例如可采用加热干燥、真空干燥，优选采用加热真空干燥。

CNT集合体200的分散可以使用搅拌器、匀浆机、胶体磨、流体喷射搅拌机、溶解机(DISSOLVER)、调漆机(paint conditioner)、芒通(Monton)乳化装置、喷射磨、超声波装置等分散装置。还可以采用公知的粉碎化手段、例如球形研磨(球磨机、振荡球磨机、行星式球磨机、珠磨机等)、喷砂研磨、胶体研磨、喷射研磨、辊研磨，还可以使用立式或卧式的搅拌磨(agitator mill)、超微磨碎机(Attritor)、胶体磨机、三辊磨机、砂磨机(Pearl mill)、超磨机(super mill)、叶轮研磨机(impeller)、分散机、KD磨、Dynatron(ダイナトロン)、加压捏合机等分散机。特别优选通过剪切应力使CNT分散的方法。本实施例的CNT集合体300的分散液的分散工序优选使用喷射磨。特别适合采用湿式喷射磨。湿式喷射磨是使溶剂中的混合物为高速流，由以密闭状态配置于耐压容器内的喷嘴压送。在耐压容器内，利用对流间彼此的碰撞、与容器壁的碰撞、高速流产生的湍流、剪切流等使CNT集合体200分散。作为湿式喷射磨，例如使用株式会社常光的纳米级喷射磨(Nano Jet Pal)(JN10、JN100、JN1000)时，本实施例的CNT的分散液400的分散工序中的处理压力优选是10MPa以上150MPa以下的范围内的值。

这样制造的本实施例的CNT分散液400可提供保持CNT的优异的电特性、导热性、机械性质，且分散性高且稳定的具备网状体360的CNT集合体300的分散液。

作为本实施例的CNT的分散介质中使用的溶剂，可以使用亲水性溶剂、疏水性溶剂的任何一种。亲水性溶剂可举出：碳酸酯类(碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基乙酯、碳酸丁烯酯等)、醚类(四氢呋喃等)、酮类(丙酮等)、低级醇类(甲醇、乙醇等)、乙腈等。另外，作为疏水性溶剂可使用：烃类(甲苯、苯、二甲苯、己烷、环己烷等)、含氯烃类(二氯甲烷、氯仿、氯苯等)、醚类(二噁烷、四氢呋喃、甲基溶纤剂等)、醚醇(乙氧基乙醇、甲氧基乙氧基乙醇等)、酯类(乙酸甲酯、乙酸乙酯等)、酮类(环己酮、甲基乙基酮、4-甲基戊烷-2-酮、甲基异丁基酮等)、醇类(异丙醇、苯酚等)、低级羧酸(乙酸等)、胺类(三乙胺、三甲醇胺等)、含氮极性溶剂(N,N-二甲基甲酰胺、硝基甲烷、N-甲基吡咯烷酮等)、硫化合物类(二甲基亚砜等)等。本实施例的CNT分散液400中使用的溶剂优选为CNT的良好溶剂即甲基异丁基酮(以下称为MIBK)。

可以将表面活性剂、各种高分子材料等作为分散剂添加到CNT分散液400中。分散剂发挥使CNT集合体200的分散性能、分散稳定性能等提高的作用。表面活性剂分为离子性表面活性剂和非离子性表面活性剂，本实施例中可以使用任何表面活性剂。表面活性剂例如可举出如下的表面活性剂。上述表面活性剂可以单独使用也可以将两种以上混合使用。

离子性表面活性剂分为阳离子性表面活性剂、双离子性表面活性剂和阴离子性表面活性剂。阳离子性表面活性剂可举出：烷基胺盐、季铵盐等。双离子性表面活性剂有：烷基甜菜碱类表面活性剂、氧化胺类表面活性剂。阴离子性表面活性剂可举出：十二烷基苯磺酸等烷基苯磺酸盐、十二烷基苯基醚磺酸盐等芳族磺酸类表面活性剂、单皂类阴离子性表面活性剂、醚硫酸酯类表面活性剂、磷酸酯类表面活性剂和羧酸类表面活性剂等。其中，从分散性能、分散稳定性能、高浓度化优异考虑，优选含芳环的、即芳族类离子性表面活性剂，特别优选烷基苯磺酸盐、十二烷基苯基醚磺酸盐等芳族类离子性表面活性剂。

非离子性表面活性剂的例子可举出：失水山梨糖醇脂肪酸酯、聚氧乙烯失水山梨糖醇脂肪酸酯等糖酯类表面活性剂，聚氧乙烯树脂酸酯、聚氧乙烯脂肪酸二乙酯等脂肪酸酯类表面活性剂，聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚、聚氧乙烯/聚丙二醇等醚类表面活性剂，聚氧亚烷基辛基苯基醚、聚氧亚烷基壬基苯基醚、聚氧烷基二丁基苯基醚、聚氧烷基苯乙烯基苯基醚、聚氧烷基苄基苯基醚、聚氧烷基二苯基醚、聚氧烷基枯基苯基醚等芳族类非离子性表面活性剂。其中，从分散性能、分散稳定性能、高浓度化优异考虑，优选芳族系非离子性表面活性剂，其中优选聚氧乙烯苯基醚。

(CNT成型体)

在本说明书中，“CNT成型体”表示从CNT分散液中取出具有网状体的CNT集合体，通过成型或加工而被赋型的状态下的所有形式。“成型或加工”表示经过使CNT集合体300的形状发生变化的操作、工序的所有的操作。CNT成型体500的例子可举出：由CNT集合体300形成的丝、小片、颗粒、片材、块等。将它们组合、或者进一步实施成型或加工的结果产物也作为CNT成型体500。通过从上述的分散性高、稳定的本实施例的CNT分散液400中取出CNT集合体300，可以制造具有优异的电特性、导热性、机械性质的CNT成型体500。

(成型方法)

本实施例的成型方法可举出：将含有CNT集合体300的液体通过过滤、蒸发等方法进行脱液，成型为薄膜状、膜状或片材状的方法；或者将含有CNT集合体300的液体加入到模具中，然后使分散介质蒸发的方法。还可以采用将CNT集合体300通过冲压机压缩的方法、用刀具切削或者切断等方法。

另外，通过将CNT分散液400过滤，可以以堆积在滤纸上的、被称为所谓的巴克纸(Bucky paper)的片材的形式获得CNT成型体500。这种薄膜状的CNT成型体500具有优异的导电性，例如可适合作为电容器的电极使用。另外，本实施例的CNT成型体500还可以通过例如旋涂、浸涂、喷雾、涂布、印刷、挤出、流延或注射等方法将CNT分散液400形成在如硅晶片这样的基材上，而作为薄膜状的CNT成型体500利用。

基板是涂布了CNT分散液400的物质、和/或安装有CNT集合体300和/或CNT成型体的物质，不受形状、材质、安装方法所左右。作为形状，例如基板的形状除了平面之外，还可以考虑曲面、柔性的形状，基板的厚度随意。材质例如可考虑各种金属、陶瓷、硅基板、树脂等。另外，无需在基板的整个面覆盖CNT分散液400、和/或CNT集合体300、和/或CNT成型体500。例如可考虑将CNT分散液400、和/或CNT集合体300、和/或CNT成型体500图案化的方式、基板表面部分露出的方式、形成了电子电路的方式等。另外，CNT分散液400、和/或CNT集合体300、和/或CNT成型体500无需直接与基板接触安装，可以以提高导热特性、粘接性等为目的，在与基板之间设置中间层。

(CNT组合物)

在本说明书中，“CNT组合物”表示CNT分散液、和从CNT分散液中取出的CNT集合体、和/或CNT成型体与其它物质分散的状态下的所有形式。含有本实施例的CNT集合体300、和/或CNT成型体500、或CNT分散液400的组合物可以作为导电性非常高、或者强度优异、或者导热性优异、或者导电性高、强度也优异的组合物。这里，“其它物质”例如是树脂、金属、玻璃、离子液体、橡胶等。还可以是粘接剂、水泥、石膏、陶瓷之类的物质。另外，这些物质可以单独使用，也可以将两种以上组合使用。

另外，在本实施例的CNT组合物中，CNT不管是拆散成一根根的状态、或者是成束的状态、或者是各种粗度的束混合存在，只要是散开于上述物质中，均表现为CNT分散。

组合物中的CNT的含量根据上述CNT以外的物质的种类而不同，组合物中优选含有0.01重量％以上20重量％以下、更优选为0.01重量％以上10重量％以下、进一步优选0.01重量％以上5重量％以下，其中更优选0.05重量％以上1重量％以下。根据目的不同，如果过多加入CNT，则CNT组合物的强度可能降低。

作为树脂，只要可以将CNT混合或分散即可，没有特别限定，可以使用天然树脂也可以使用合成树脂。另外，作为合成树脂，热固化性树脂、热可塑性树脂均可优选使用。热可塑性树脂所得的成型体的抗冲击强度优异，并且可进行成型效率高的冲压成型、注射成型，因此优选。

热固化性树脂没有特别限定，例如可以使用不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂、环氧树脂、氰酸酯树脂、苯并噁嗪树脂、酚醛树脂(可溶性酚醛树脂(resol)型)、脲/三聚氰胺树脂、热固化性聚酰亚胺等，或者它们的共聚物、改性物、以及掺混两种以上得到的树脂等。

热可塑性树脂没有特别限定，例如可以使用聚酯、聚烯烃、苯乙烯类树脂、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、多亚甲基甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚苯硫、聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、多芳基化合物、聚醚腈、酚醛(酚醛清漆(novolac)型等)树脂、苯氧基树脂、聚四氟乙烯等氟类树脂、聚苯乙烯类、聚烯烃类、聚氨酯类、聚酯类、聚酰胺类、聚丁二烯类、聚异戊二烯类、氟类等热塑性弹性体、它们的共聚物或改性物、以及将两种以上这些树脂掺混得到的树脂等。

作为金属，只要可以将CNT混合或分散即可，没有特别限定，可以将铝、铜、银、金、铁、镍、锌、铅、锡、钴、铬、钛、钨等单独或复合使用。作为玻璃，只要可以将CNT混合或分散即可，没有特别限定，可举出钠钙玻璃、铅玻璃、硼酸玻璃等。

本实施例的CNT组合物中使用的橡胶成分没有特别限定，可以是天然橡胶和合成橡胶的任意一种。这里，合成橡胶可举出：乳液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶、溶液聚合苯乙烯-丁二烯橡胶、高顺式-1,4-聚丁二烯橡胶、低顺式-1,4-聚丁二烯橡胶、高顺式-1,4-聚异戊二烯橡胶等通用合成橡胶，丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶等二烯类特殊橡胶，乙丙橡胶、丁基橡胶、卤化丁基橡胶、丙烯酸橡胶、氯磺化聚乙烯等烯烃类特殊橡胶，除此之外还可举出：表氯醇橡胶、氟橡胶、多硫化橡胶、聚氨酯橡胶等其它的特殊橡胶。这些橡胶成分中，从成本和性能平衡的观点考虑，优选天然橡胶以及通用合成橡胶。另外，这些橡胶成分可以单独使用一种，也可以制成两种以上的掺混物。

(实施例1)

以下对上述的本发明的CNT分散液400、CNT成型体500的例子进行详细说明。另外，以下的实施例只是一个例子，本发明的CNT分散液400、CNT成型体500并不限于它们。

(CNT体集合体10的制造)

使用图6和图7所示的CNT制造装置2000，采用与实施方式中说明的方法同样的方法制造CNT体集合体10。参照图6、图7进行说明。立式合成炉2030使用圆筒等的石英管(内径80mm)。加热装置2060和加热区域2070的长度为265mm。自中心部的水平位置向下游20mm处设置由石英形成的基材支架2080。基材支架2080设置成水平方向，可以放置平面状的基材2010。

在合成炉2030的上壁设有气体供给管2040，该气体供给管2040由耐热合金形成，沿垂直方向***到设于合成炉2030上壁中心的开口，直径为22mm(内径20mm)；另外，在下壁设有气体排气管2050，该气体排气管2050沿垂直方向***到设于合成炉2030的下壁中心的开口。对从外包围合成炉2030而设置的、由电阻发热线圈形成的加热装置2060、以及设置加热装置2060和加热温度调节装置的、加热至规定温度的合成炉2030内的加热区域2070进行了规定(加热装置2060的全长为265mm，加热区域2070的长度为265mm)。

将气流形成装置2210设置成与气体供给管2040在合成炉2030内的端部连通并连接，上述气流形成装置2210由直径60mm的圆筒状且形成扁平的中空结构的耐热合金Inconel 600形成。气体供给管2040与气流形成装置2210的中心连通并连接。

气流形成装置2210设置于与基材2010的表面大致平行的同一面内，设置成基材2010的中心与气流形成装置2210的中心一致。另外，在气流形成装置2210上设置有气体喷出装置2220，该气体喷出装置2220基于喷出孔径为0.5mm的多个喷出孔。气流形成装置2210为具有中空结构的圆柱状的形状，尺寸是：表面尺寸：60.0mm×16.7mm，气体喷出装置2200的直径：0.5mm，气体喷出装置2200的数目：82个。

气体喷出装置2200的喷出孔设置于面临基材2010的催化剂层2020的位置，将原料气体从与基材2010的平面大致垂直的方向向催化剂喷出。面临的位置是指喷出孔的喷射轴线与基材的法线所形成的角度为0度以上且小于90度。距与气体喷出装置2200对置的催化剂表面的距离为140mm。

这样，从气体供给管2040呈点状地供给给合成炉2030的原料气体被扩散/分配，在与基材2010的平面大致平行面的360度全方向上形成原料气体流之后，所述原料气体从与基材2010的平面大致垂直的方向与基材2010上的催化剂层2020的表面接触。

这里，有意地在气流形成装置2210、气体喷出装置2200与催化剂表面之间设置140mm的距离，使加热体积2150增加，在该加热体积2150的空间中设置停留时间调节装置2140。停留时间调节装置2140具备作为湍流防止装置2200的由耐热合金Inconel600形成的两片整流板，所述整流板的第一层开有八个Φ4mm的孔，第二层开有101个Φ0.5mm的孔，并与气流形成装置2210连接。将气流形成装置2210、气体喷出装置2200与催化剂表面之间的距离140mm定义为停留时间调节装置2140的长度。本装置中，停留时间调节装置2140的长度与相对催化剂表面设置的气流形成装置2210中设有的气体喷出装置2200的距离一致。

碳重量流量调节装置2130将作为CNT的原料的碳化合物的原料气体钢瓶2090、根据需要使用的催化剂激活物质钢瓶2100、作为原料气体或催化剂激活物质的载气的气氛气体钢瓶2110、以及用于还原催化剂的还原气体钢瓶2120分别与气体流量装置连接而构成，各个供给量独立地控制并供给气体供给管2040，由此控制原料气体的供给量。

作为基材2010，使用附有溅射了作为催化剂的Al₂O₃ 30nm、Fe 1.8nm的、厚度500nm的热氧化膜的Si基材(长40mm×宽40mm)。

将基材2010搬入到基板架2080上，上述基板架2080设置于自合成炉2020的加热区域2070的中心的水平位置起向下游20mm处(搬入工序)。基板设置成水平方向。由此，基板上的催化剂与原料气体的流路大致垂直相交，可以将原料气体高效率地供给给催化剂。

接着，导入He：200sccm、H₂：1800sccm的混合气体(总流量：2000sccm)作为还原气体，并使用加热装置2060，以15分钟使炉内压力为1.02×10⁵Pa的合成炉2030内的温度由室温升高至810℃，进一步在保持810℃的状态下对附有催化剂的基材加热3分钟。由此，铁催化剂层被还原，适合单层CNT生长的状态的微粒化得到促进，在氧化铝层上形成很多纳米尺寸的催化剂微粒。

接着，将炉内压力为1.02×10⁵Pa(大气压)的合成炉2030的温度调节为810℃，供给10分钟总流量2000sccm、气氛气体He：总流量比84％(1680sccm)、原料气体C₂H₄：总流量比10％(200sccm)、作为催化剂激活物质的含H₂O的He(相对湿度23％)：总流量比6％(120sccm)，使得碳重量流量为192g/cm²/分钟。炉内停留时间为7秒。

由此，单层CNT从各催化剂微粒处生长，得到取向的CNT集合体。这样，在含有催化剂激活物质并且高碳环境下，可以使CNT从基材2010上生长。

在生长工序后，仅供给3分钟的气氛气体(总流量4000sccm)，排除残留的原料气体、生成的碳杂质、催化剂激活剂(碳杂质附着抑制工序/冲洗工序)。

之后，将基板冷却至400℃以下，然后从合成炉2030内取出基板(冷却/基板取出工序)，由此完成了一系列的CNT体集合体10的制造工序。

(取向的CNT集合体)

同时地从基材2010上的催化剂层2020生长的多个CNT沿着与催化剂层2020正交的方向生长并取向，构成高度大致一致的高比表面积、高纯度的CNT体集合体10。

按照上述方法合成的取向CNT集合体的CNT彼此适当缠绕，在从基材2010上剥离时，CNT不会散开，容易以适当尺寸的集合体状剥离。另外，CNT体集合体10的碳杂质的发生和附着受到抑制，在CNT之间有适当的间隙，因此CNT容易拆散，分散性高。另外，CNT的比表面积高。这样的CNT集合体适合用于获得含有本发明的三维形状CNT集合体100的CNT集合体200。

(含有三维形状CNT集合体100的CNT集合体200的制造)

使用真空泵吸引取向的CNT集合体，从基板上剥离，回收附着于过滤器的CNT集合体。此时，取向的CNT集合体分散，得到块状的含有三维形状CNT集合体100的CNT集合体200。

接着，在网眼尺寸为0.8mm的网的一侧放置CNT集合体200，经由网并用吸尘器吸引，回收通过的CNT集合体，从CNT集合体200中除去尺寸大的块状的CNT集合体，进行分级(分级工序)。

CNT集合体200通过卡尔-费歇反应法(三菱化学Analytech公司制造，电量滴定方式微量水分测量装置CA-200型)来进行了测量。在规定条件(真空下，在200℃下保持1小时)下将CNT集合体200进行干燥，然后在干燥氮气气流中的手套箱内，解除真空，取出约30mg的CNT，将CNT集合体200转移至水分仪的玻璃舟上。将玻璃舟移至气化装置中，在此以150℃加热2分钟，在此期间，气化的水分被氮气运输，通过卡尔-费歇反应法与相邻的碘反应。通过为产生与当时消耗的碘等量的碘所需的电量，来检测水分量。由该方法可知，干燥前的CNT集合体200含有0.8重量％的水分。干燥后的CNT集合体200减少至0.3重量％的水分。

(含有三维形状CNT集合体100的CNT集合体200)

这样制造的含有本实施例的三维形状CNT集合体100的CNT集合体200的SEM图像如图10～图14所示。图10(a)是倍率30倍、图10(b)和图10(c)是倍率50倍、图10(d)是倍率180倍下的CNT集合体200的SEM图像。在图10(a)中观察到的几乎所有的CNT集合体具备：具有至少三条边的第一面(上表面)、与其平行配置的具有至少三条边的第二面(下表面)、以及侧面，并且具备束110、CNT分区片130、裂槽150，确认了通过上述的制造方法可制造本实施例的三维形状CNT集合体100。另外，分别在图10(b)中给出了CNT分区片130、在图10(c)中给出了裂槽150、在图10(d)中给出了束110的观察例。另外，图10(d)表明在最外侧面具备束110的侧面105与上表面101和下表面103垂直。

图11(a)～图11(d)表示可制造侧面105的长度为各种的三维形状CNT集合体100。图11(a)、(b)的三维形状CNT集合体100的长度为450μm～550μm，图11(c)、(d)的三维形状CNT集合体100的长度为250μm。图中的箭头表示三维形状CNT集合体100的侧面105的长度和取向方向。对于本实施例的三维形状CNT集合体100而言，通过调节合成时间，侧面105的长度可以在10μm以上1cm以下的范围内被制造。

图12(a)～图12(d)表示在本实施例的CNT集合体200中存在各种形状的三维形状CNT集合体100。可知三维形状CNT集合体100的侧面105为矩形，与此相对，上表面101和下表面103为具备至少三条边的各种多边形(也包含圆形)。

图13(a)～图13(d)表示本实施例的三维形状CNT集合体100的上表面101和下表面103互相平行配置。图中的线1表示平行线。这是由于通过采用上述制造方法，从基材2010上的催化剂层2020同时生长的多个CNT沿着与催化剂层2020正交的方向生长并取向，可构成高度大致一致的CNT体集合体10，可以作为CNT集合体200的原料使用的缘故。

图14(a)～图14(d)表示本实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105与上表面101和下表面103垂直。另外可知，上表面101和下表面103也与CNT集合体的取向方向垂直。由以上的观察结果可以推断，三维形状CNT集合体100具有CNT集合体容易与取向方向平行地剥离的结构，结果会容易拆散。

(三维形状CNT集合体100的上表面的特征)

图15(a)和图15(b)是从垂直方向观察三维形状CNT集合体100的上表面101的SEM图像。在本实施例的三维形状CNT集合体100的上表面101上可观察到CNT的网络。可知在上表面101中，CNT的顶端部局部离散、集合，形成CNT的网络。

另外，图16(a)和图16(b)是从斜上方观察三维形状CNT集合体100的上表面101的SEM图像。可知三维形状CNT集合体100的上表面101具有平面状的形状，但由于形成CNT的网络，因此微观上存在凹凸。通过在上表面101具备这样的CNT的网络，本实施例的三维形状CNT集合体100在拆散时，CNT不会完全散开，可推断能够以碎片状CNT集合体的形式存在。

(三维形状CNT集合体100的下表面的特征)

图20～图23是本实施例的三维形状CNT集合体100的与上表面101平行配置的下表面103的SEM图像。图20(a)和图20(b)是从垂直方向观察三维形状CNT集合体100的下表面103的SEM图像。另外，图21(a)和图21(b)是从垂直方向对三维形状CNT集合体100的下表面103进行放大并观察的SEM图像。在本实施例的三维形状CNT集合体100的下表面103中可观察到CNT的网络。可知在下表面103中，CNT的顶端部局部离散、集合，形成CNT的网络。在本实施例中，上表面101和下表面103之间的CNT的网络未观察到大的差异，因此可以将任意一面作为上表面(第一面)、下表面(第二面)。

按照说明书上述的方法计算出的上表面101的赫尔曼取向因子为0.05。同样，下表面103的赫尔曼取向因子为0.03。

(三维形状CNT集合体100的侧面的特征)

图17～图19是本实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的SEM图像。可知在侧面105中，三维形状CNT集合体100具有取向性。按照说明书记载的方法计算出的侧面105的赫尔曼取向因子为0.63。

这样可以推断，取向性高的三维形状CNT集合体100中，构成的CNT的相互作用弱，容易从三维形状CNT集合体100上剥离CNT分区片130，容易拆散，若以裂槽150为起点，在三维形状CNT集合体100中产生龟裂，则CNT集合体容易剥离，容易拆散。

另外，图22(a)和图22(b)是从斜上方观察三维形状CNT集合体100的下表面103的SEM图像。三维形状CNT集合体100的下表面103具有平面状的形状，但由于形成CNT的网络，可知微观中存在凹凸。另外，图23(a)是从斜上方观察三维形状CNT集合体100的下表面103的边部的SEM图像，图23(b)是从斜上方观察下表面103的裂槽105的SEM图像。可以推断通过在下表面103具备这样的CNT的网络，本实施例的三维形状CNT集合体100在拆散时，CNT不会完全散开，能够以碎片状的CNT集合体的形式存在。

(束)

图24是从本实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105的最外侧面延伸的CNT的束110的SEM图像。图25是从侧面105延伸的束110的放大图像。观察到束110只存在于侧面105，仅从侧面105剥离。另外，根据图26明确可知，束110的一端存在于侧面105的最外侧面，束110从侧面105延伸出来。

在图27中，可知束110由多个CNT形成。另外，根据图28明确可知，束110的大小、构成束110的CNT的数目多种多样。束110以数十nm至数μm的直径(粗度)延伸出来。

在图29中，箭头表示束110。束110只从侧面105延伸出来，特别地，从CNT分区片130延伸出多个束110。另外，束110具有从如图30(a)所示的数μm的长度至图30(d)所示的与三维形状CNT集合体100的取向方向的长度相当的长度的各种长度。另外，如图31所示，束110的长度在1μm至数500μm的范围内是多种多样的。

另一方面，如图32所示，从一个三维形状CNT集合体100、一个侧面105延伸出来的束110的数目也是多样的。在图32(a)中，从三维形状CNT集合体100的一个侧面105延伸出来的束110约有30根，从三维形状CNT集合体100的所有侧面105延伸出来的束110约有120根。图32(b)中，从三维形状CNT集合体100的一个侧面105延伸出来的束110为26根，从三维形状CNT集合体100的所有侧面105延伸出来的束110为104根。在图32(c)中，从三维形状CNT集合体100的一个侧面105延伸出来的束110为21根，从三维形状CNT集合体100的所有侧面105延伸出来的束110为84根。在图32(d)中，从三维形状CNT集合体100的一个侧面105延伸出来的束110为21根，从三维形状CNT集合体100的所有侧面105延伸出来的束110为84根。

如上所述，可知从本实施例的三维形状CNT集合体100的侧面105延伸的束110是多种多样的，具有容易从三维形状CNT集合体100上剥离的特性。另外，如实施方式所说明的那样，可以推断三维形状CNT集合体100由于具有多个束110，因此具有三维形状CNT集合体彼此难以聚集的特性。

(通过压汞式孔隙度仪测量的CNT集合体的细孔径、细孔容量)

通过压汞式孔隙度仪评价含有本实施例的三维形状CNT集合体的CNT集合体200。图33表示细孔径、细孔容量的测量结果。可知在含有三维形状CNT集合体的CNT集合体200中，细孔径在0.1μm以上100μm以下的范围内的微分细孔容积为最大的细孔径是8μm。另外，在微分细孔容积为最大的细孔径下的细孔容积为17.5mL/g。该测量结果比作为原料的CNT体集合体10的细孔径大很多。因此可以推断，上述数值范围可评价存在于CNT集合体之间的间隙。还可以推断，这样的CNT集合体之间的间隙是由于上述的束110防止CNT集合体彼此的聚集而产生的。

(堆积密度)

对本实施例的CNT集合体200测量堆积密度。本实施例中，堆积密度是测量松散堆积密度和振实堆积密度。使用Unidym公司制造的单层CNT(通称HiPco(一氧化碳高压转化工艺))作为比较例。松散堆积密度的测量是将已知重量的CNT集合体加入到已知底面积的容器中，剧烈摇晃，静置，使CNT集合体沉降，测量高度，通过计算求出体积。振实堆积密度的测量是将测量了松散堆积密度的容器自25mm高度向坚硬的表面反复跌落20次，测量高度，通过计算求出体积。图34表示堆积密度的测量结果。松散堆积密度为0.019g/cm²，振实堆积密度为0.024g/cm²。

可知本实施例的CNT集合体200与比较例相比，堆积密度非偶然性地小。如上所述，可以推断CNT集合体200具备束110，由此在CNT集合体之间存在间隙，防止CNT集合体彼此发生聚集。

(安息角)

对本实施例的CNT集合体200测量安息角。本实施例中，安息角通过注入法测量。另外，安息角还测量了有无漏斗(ストロー)的两种情况。比较例使用HiPco。图35表示安息角的测量结果。

图36是表示CNT集合体200的堆积密度以及安息角的测量结果的表。本实施例的CNT集合体200的安息角为65±10度，很明显与比较例相比具有大的安息角。可以推断对于CNT集合体200而言，由于在CNT集合体之间存在适度的摩擦，因此在拆散进行分散处理时CNT集合体之间难以聚集。

(单层CNT)

用TEM(日本电子公司制造，JEM-2100)对CNT集合体200进行观察。测量倍率为5万倍至50万倍。加速电压为120kV。观察到没有碳杂质附着的单层CNT。另外，单层CNT占100根CNT中的98％以上(98根)，双层占2％。另外，通过使铁催化剂的厚度为2.5nm，也可制造双层CNT为60％、单层CNT为25％、三层CNT为20％、三层以上的CNT为5％的CNT集合体。本发明的效果也是同等的。

(CNT集合体的细孔径、细孔容量)

将约1mg CNT集合体200设置于差示热分析装置(TA仪器公司制造，型号Q5000IR)，在空气中，以1℃/分钟的升温速度由室温升温至900℃。当时的200℃至400℃之间的减重为0.7％。另外，当时的DTA曲线的最大峰值为669℃。

使用BELSORP-MINI(株式会社日本拜尔制造)、在77K下使用液氮来测量了50mg的CNT集合体200的吸脱附等温线(吸附平衡时间为600秒)。根据该吸脱附等温线，按照Brunauer-Emmett-Teller的方法测量比表面积，为1000m²/g。另外，将50mg的CNT集合体200均匀配置于氧化铝制的托盘中，放入马弗炉中。然后以1℃/分钟升温至550℃，在氧气氛下(浓度20％)进行1分钟的热处理，试样的重量为45mg，燃烧了5mg。对于热处理后的试样，与上述同样地测量比表面积，比表面积约为1900m²/g。

利用荧光X射线对CNT集合体200进行元素分析，碳原子为99.96％。通过BJH法求出的细孔径的分布极大值为19nm。

(CNT分散液的制造)

正确称量100mg分级的CNT集合体200，加入到100ml烧瓶中(三颈：真空用，温度调节用)，在真空下达到200℃，然后保持1小时使其干燥。干燥结束后，保持加热/真空处理状态，注入20ml分散介质甲基异丁基酮MIBK(西格玛奥德里奇日本公司制造)，防止CNT集合体200与大气接触(干燥工序)。

进一步追加分散介质甲基异丁基酮MIBK(西格玛奥德里奇日本公司制造)，制成300ml。在该烧杯中加入八角形转子，将烧杯用铝箔封裹，以便使MIBK不挥发，以800RPM、用搅拌机在常温下搅拌24小时。

在分散工序中，使用湿式喷射磨(常光公司制造，纳米级喷射磨(Nano Jet Pal)(注册商标)JN10)，以60MPa的压力使其通过200μm的流路，使CNT集合体200分散于分散介质MIBK中，得到重量浓度为0.033wt％的CNT分散液400。

将上述分散液进一步在常温下用搅拌机搅拌24小时。此时，溶剂烧瓶上不盖盖，使分散介质MIBK挥发，达到150ml左右。此时的CNT的重量浓度为0.075wt％左右(分散工序)。这样就得到了本发明的CNT分散液400。

(具有网状体的CNT集合体)

利用旋涂机(MIKASA SPINCOATER 1H-D7)，将经60MPa处理的、重量浓度为0.075重量％的CNT分散液400非常薄地涂布于硅或玻璃基板上。

首先，准备约1ml要涂布的CNT分散液400。准备涂布试样的基板(采用SEM观察时为硅，采用光学显微镜时为载玻片)。以真空吸引基板并固定。以3000RPM、30秒为旋转条件，将约0.1ml的溶液滴落基板中央，进行旋涂。当基板上的CNT集合体200等存在问题时，改变转速来进行微调。

接着，将制作的试样用扫描式电子显微镜、光学显微镜和激光显微镜进行观察。如图8及图9所示，可知CNT集合体200是具有微细的细孔(间隙)的CNT(或CNT的束)和CNT(或CNT的束)的网络结构，即，具有网状体113。

(CNT分散液的分散稳定性)

CNT分散液400即使静置保存10天以上，目视也未发生CNT集合体200与溶剂的分离，保持了分散。可知本实施例的CNT分散液400具有极高的稳定性。

(CNT集合体的评价和CNT成型体)

另外从上述CNT分散液400中取出CNT集合体200并评价特性，制造了薄膜状的CNT成型体250。在可真空吸引的容器中安装密理博滤纸(密理博公司制造，过滤膜：DURAPORE(注册商标)，0.22μm GV，直径45mm)，将150ml的0.075重量％的CNT分散液400用密理博滤纸进行过滤。使CNT集合体200堆积在密理博滤纸上，制成70μm左右的厚度的薄膜状的CNT成型体250。堆积在密理博滤纸上的CNT用两片滤纸夹持，在70℃下真空干燥12小时。干燥后，薄膜状的CNT成型体250容易从密理博滤纸上剥离，得到目标的CNT成型体。

(CNT成型体的导电性)

CNT成型体250的表面电阻值使用根据JISK7149的四端子四探针法，利用LORESTAEP MCP-T360((株)DIA Instruments制造)进行测量。通过四端子法测量所得的表面电阻值，然后将表面电阻值与成型体的膜厚相乘，计算体积电阻值。由体积电阻值计算CNT成型体的导电性。导电性为83S/cm。

(CNT橡胶组合物)

准备将氟橡胶(大金工业制造，Daiel-G912)溶解于MIBK得到的基质溶液，添加到湿式喷射磨的处理压力为60MPa的CNT分散液100中，充分搅拌，使CNT分散于基质中。在CNT复合材料整体的质量为100质量％的情况下，以使CNT含量为1％的方式，将CNT分散液150ml添加到氟橡胶溶液50ml中，使用搅拌机、在约300rpm的条件下、在室温下搅拌16小时，浓缩至总量为50ml左右。将充分混合后的该溶液流入培养皿等模具中，在室温下干燥12小时，由此使CNT复合材料固化。将固化的CNT复合材料放入80℃的真空干燥炉中进行干燥，除去溶剂。这样就得到了1wt％的CNT橡胶。所得的CNT橡胶的导电性是0.4S/cm，虽然是较少的CNT的添加量，但导电性极高。

(比较例)

将100mg的Unidym公司制造的单层CNT(通称HiPco(一氧化碳高压转化工艺))加入到100ml烧瓶中，在真空下达到200℃并保持1小时，使其干燥。利用SEM观察HiPco单层CNT，是球状的CNT的无取向集合体的形态，未观察到对置的、由平行的无取向的碳纳米管形成的第一面、第二面、与第一面和/或第二面垂直的由取向的碳纳米管形成的侧面。在任何部位都未观察到取向的CNT。同样地，也未观察到从最外侧面延伸出来的束。干燥结束后，保持加热/真空处理状态，注入20ml分散介质甲基异丁基酮MIBK(西格玛奥德里奇日本公司制造)，防止CNT集合体与大气接触(干燥工序)。进一步追加分散介质MIBK(西格玛奥德里奇日本公司制造)，制成300ml。在该烧杯中加入八角形转子，将烧杯用铝箔封裹，使MIBK不挥发，用搅拌机、以800RPM常温搅拌24小时。在分散工序中，使用湿式喷射磨(常光制造，纳米级喷射磨(Nano Jet Pal)(注册商标)JN10)，以20～120MPa的压力使其通过200μm的流路，使CNT集合体分散于MIBK中，得到重量浓度为0.033重量％的CNT分散液1000。将CNT分散液1000进一步在常温下用搅拌机搅拌24小时。此时，溶剂烧瓶上不盖盖，使MIBK挥发，达到150ml左右。此时的CNT的重量浓度为0.075重量％左右(分散工序)。

若静置10天，则CNT集合体与溶剂分离，与本实施例的CNT的分散液400相比，分散稳定性低。

为了使用上述的比较例的CNT分散液1000评价CNT集合体的特性，按照实施例的方法制造了薄膜状的CNT成型体1050。

按照实施例的方法，将CNT成型体1050设置于差示热分析装置(TA仪器公司制造，型号Q5000IR)，在空气中、以1℃/分钟的升温速度由室温升温至900℃。此时的200℃至400℃之间的减重为14％。另外，此时的DTA曲线的最大峰值为484℃。

按照实施例的方法测量比表面积，为600m²/g。

(CNT成型体的导电性)

按照实施例的方法求出CNT成型体1050的导电性，为25S/cm，与实施例比较，其电特性差。按照实施例的方法制造的CNT橡胶组合物的导电性为10^-3S/cm，与实施例比较，其电特性差。

如以上说明的那样，本发明的CNT分散液保持CNT的优异的电特性，同时分散性高，稳定性也高。另外，通过使用分散性高、稳定的本发明的CNT的分散液，可提供具有优异的电特性的CNT成型体。

(附图标记的说明)

1：平行线；10：本发明的CNT体集合体；100：本发明的三维形状CNT集合体；

101：上表面；103：下表面；105：侧面；110：束；130：分区片；

150：裂槽；200：本发明的CNT集合体；300：本发明的CNT集合体；

360：网状体；370：干部；400：本发明的CNT分散液；

500：本发明的CNT成型体；900：以往的CNT集合体；

1000：比较例的CNT分散液；1050：比较例的实施例的CNT成型体；

2000：本发明的合成装置；2010：基材；2020：催化剂层；2030：合成炉；

2040：气体供给管；2050：气体排气管；2060：加热装置；2070：加热区域；

2080：基材支架；2090：原料气体钢瓶；2100：催化剂激活物质钢瓶；

2110：气氛气体钢瓶；2120：还原气体钢瓶；2130：碳重量流量调节装置；

2140：停留时间调节装置；2150：加热体积；2160：排气体积；

2200：气体喷出装置；2210：气流形成装置；2220：湍流抑制装置。

Claims

1.三维形状碳纳米管集合体，

上述三维形状碳纳米管集合体具备第一面、第二面以及侧面，

上述第一面的碳纳米管的赫尔曼取向因子大于-0.1大且小于0.2，

上述第二面的碳纳米管的赫尔曼取向因子大于-0.1大且小于0.2，

上述侧面的碳纳米管的赫尔曼取向因子具有0.2以上0.99以下的取向度，并且

上述第一面与上述第二面互相平行地配置，且上述侧面与上述第一面和上述第二面垂直，

上述三维形状碳纳米管集合体的上述侧面的最外侧面延伸出多个碳纳米管的束，

上述束从构成上述侧面的上述碳纳米管分区片剥开并延伸出来，

上述碳纳米管的束延伸至相邻的三维形状碳纳米管集合体，

上述三维形状碳纳米管集合体具备裂槽，

上述三维形状碳纳米管集合体的上述第一面、上述第二面分别具备至少三条边，

上述三维形状碳纳米管集合体的上述最外侧面具备由碳纳米管集合体构成的碳纳米管分区片，

含有上述三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管集合体的通过压汞式孔隙度仪测量出的、细孔径在0.1μm以上100μm以下的范围内的微分细孔容积为最大的细孔径为1μm以上50μm以下，

含有上述三维形状碳纳米管集合体的碳纳米管集合体的上述微分细孔容积为最大的细孔径下的细孔容积为5mL/g以上。

2.根据权利要求1所述的三维形状碳纳米管集合体，其特征在于，上述三维形状碳纳米管集合体为选自碎片状、粉体状、颗粒状、薄片状、块状中的一种。