JP2003206118A - Nano-carbon material and electron emission source - Google Patents

Nano-carbon material and electron emission source

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JP2003206118A
JP2003206118A JP2002040793A JP2002040793A JP2003206118A JP 2003206118 A JP2003206118 A JP 2003206118A JP 2002040793 A JP2002040793 A JP 2002040793A JP 2002040793 A JP2002040793 A JP 2002040793A JP 2003206118 A JP2003206118 A JP 2003206118A
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carbon
peripheral portion
outermost peripheral
end portions
nanocarbon material
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Toshiyuki Tsuboi
利行 坪井
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Futaba Corp
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/158—Carbon nanotubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nano-carbon material having high activity. <P>SOLUTION: The linear nano-carbon material has a plurality of graphene layers 202-205 wound in piles in such a way that a plurality of dead ends 206-209 having activity are exposed at the outermost periphery. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素によって構成
され直径がナノメータ（ｎｍ）オーダの大きさの構造
（ナノ構造）を有し、線状あるいは粒状に構成された炭
素物質（ナノ炭素物質）に関する。また、本発明は、電
界の作用によって電子を放出する電子放出源に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a linear or granular carbon material (nanocarbon material) having a structure (nanostructure) composed of carbon and having a diameter on the order of nanometer (nm). Regarding The present invention also relates to an electron emission source that emits electrons by the action of an electric field.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来から、直径がナノオーダで線状に構
成されたナノ炭素物質としてカーボンナノチューブやナ
ノグラファイバ等が知られ又、直径がナノオーダで粒状
のナノ炭素物質としてナノパーティクル等が知られてい
る。これらのナノ炭素物質は、ゴムやプラスチック等の
高分子材料の強度を向上するための用途として、又、電
子放出源への応用等、種々の用途への応用が研究されて
いる。2. Description of the Related Art Conventionally, carbon nanotubes, nanogra fibers, and the like have been known as nanocarbon substances linearly formed with a diameter of nanoorder, and nanoparticles have been known as a nanocarbon substance with a diameter of nanoorder and granular. ing. These nanocarbon materials have been studied for various applications such as application for improving the strength of polymer materials such as rubber and plastic, and application for electron emission sources.

【０００３】カーボンナノチューブには、多層カーボン
ナノチューブ（ＭＷＮＴ）と単層カーボンナノチューブ
（ＳＷＮＴ）があることが知られている。多層カーボン
ナノチューブは、断面が同心円状に配設された複数の炭
素層によって構成された多層構造となっている。一方、
単層カーボンナノチューブは、断面が円形の単層の炭素
層によって構成された単層構造となっている。また、断
面が渦巻き状に巻回された単層の炭素層によって構成さ
れた単層渦巻き構造のナノ炭素物質があることが知られ
ている。It is known that carbon nanotubes include multi-wall carbon nanotubes (MWNT) and single-wall carbon nanotubes (SWNT). The multi-walled carbon nanotube has a multi-layered structure composed of a plurality of carbon layers arranged concentrically in cross section. on the other hand,
The single-walled carbon nanotube has a single-walled structure composed of a single-walled carbon layer having a circular cross section. Further, it is known that there is a nanocarbon substance having a single-layer spiral structure composed of a single-layer carbon layer whose cross section is spirally wound.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】多層カーボンナノチュ
ーブは、複数のカーボン層が円筒状に閉じた構成である
ため、化学的活性が乏しいという性質を有しており、し
たがって、ゴムやプラスチック等の高分子材料に混入し
た場合、高分子材料と一体化し難く、高分子材料の強度
を向上させることは困難である。Since the multi-wall carbon nanotube has a structure in which a plurality of carbon layers are closed in a cylindrical shape, it has a property of poor chemical activity. When mixed with a molecular material, it is difficult to integrate with the polymeric material, and it is difficult to improve the strength of the polymeric material.

【０００５】また、多層カーボンナノチューブは、針状
結晶と称されるように構造が直線的で硬く、また、隣接
する炭素層間の相互作用が強くて層間スライドが起こり
難いため、硬くて折れて曲がるという性質を有してい
る。したがって、この点からも、高分子材料と一体化し
難く、高分子材料の強度を向上させることは困難であ
る。尚、多層カーボンナノチューブは、複数の炭素層が
同心円構造に形成されているため、面内導電性に乏しい
という性質を有している。Further, the multi-walled carbon nanotube has a linear structure and is hard as is called an acicular crystal, and since the interaction between adjacent carbon layers is strong so that interlayer slide is hard to occur, it is hard and bends. It has the property of Therefore, also from this point, it is difficult to be integrated with the polymer material, and it is difficult to improve the strength of the polymer material. The multi-walled carbon nanotube has a property of poor in-plane conductivity because a plurality of carbon layers are formed in a concentric structure.

【０００６】また、単層カーボンナノチューブは、単一
の炭素層が断面円形状に閉じた構成となっているため、
活性が乏しいという性質を有している。また、単層カー
ボンナノチューブは、同心円状の単一の炭素層によって
形成されているため構造が曲線的で柔らかいという性質
を有しているが、その反面、単一の炭素層によって形成
されているため強度が弱いという性質を有している。し
たがって、ゴムやプラスチック等の高分子材料に混入し
た場合、高分子材料の強度を向上させることは困難であ
る。また、単層渦巻き構造のナノ炭素物質は、炭素層の
終端部が一つしか最外周部に露出していないため、活性
が小さいという性質を有している。したがって、ゴムや
プラスチック等の高分子材料に混入した場合、高分子材
料の強度を向上させることは不十分である。Further, since the single-walled carbon nanotube has a structure in which a single carbon layer is closed in a circular cross section,
It has a property of poor activity. Further, since the single-walled carbon nanotube has a characteristic that the structure is curvilinear and soft because it is formed by a single concentric carbon layer, on the other hand, it is formed by a single carbon layer. Therefore, it has a property of weak strength. Therefore, when mixed with a polymer material such as rubber or plastic, it is difficult to improve the strength of the polymer material. In addition, the nanocarbon substance having a single-layer spiral structure has a property that its activity is small because only one end portion of the carbon layer is exposed at the outermost peripheral portion. Therefore, when mixed with a polymer material such as rubber or plastic, it is insufficient to improve the strength of the polymer material.

【０００７】一方、カーボンナノチューブは電子放出源
への応用が研究されているが、より低い電圧で駆動可能
で、電子放出特性に優れた電子放出源が望まれている。
また、従来のナノパーティクルについても、炭素層が閉
じた構造になっているため、活性が乏しく、ゴムやプラ
スチック等の高分子材料に混入した場合、高分子材料の
強度を向上させることは困難である。On the other hand, application of carbon nanotubes to an electron emission source has been studied, but an electron emission source which can be driven at a lower voltage and has excellent electron emission characteristics is desired.
Also, conventional nanoparticles also have a structure in which the carbon layer is closed, so the activity is poor, and it is difficult to improve the strength of the polymer material when mixed with polymer materials such as rubber and plastic. is there.

【０００８】本発明は、自由度が大きく活性の大きいナ
ノ炭素物質を提供することを課題としている。また、本
発明は、高分子材料の強度を大きくすることが可能なナ
ノ炭素物質を提供することを課題としている。また、本
発明は、低電圧駆動が可能で、電子放出特性に優れた電
子放出源を提供することを課題としている。An object of the present invention is to provide a nanocarbon material having a high degree of freedom and a high activity. Another object of the present invention is to provide a nanocarbon material that can increase the strength of a polymer material. Another object of the present invention is to provide an electron emission source that can be driven at a low voltage and has excellent electron emission characteristics.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、重ねて
巻回された複数のグラフェン層を有し、少なくとも２つ
の前記グラフェン層の終端部が最外周部に露出して成る
ことを特徴とするナノ炭素物質が提供される。活性を有
する少なくとも２つの終端部が最外周部に露出してい
る。According to the present invention, there are provided a plurality of graphene layers that are wound in an overlapping manner, and at least two end portions of the graphene layers are exposed at an outermost peripheral portion. A nanocarbon material is provided. At least two active end portions are exposed at the outermost peripheral portion.

【００１０】ここで、前記各グラフェン層は渦巻き状に
巻回されているように構成してもよい。また、前記各グ
ラフェン層は多角形状に巻回されているように構成して
もよい。また、前記最外周部に露出した終端部は、前記
最外周部において相互に異なる場所に位置するように構
成してもよい。また、前記最外周部に露出した終端部
は、前記最外周部において等間隔に位置するように構成
してもよい。また、前記最外周部に露出した終端部は、
前記最外周部において同一場所に位置するように構成し
てもよい。Here, the graphene layers may be spirally wound. Further, each graphene layer may be configured to be wound in a polygonal shape. Further, the end portions exposed at the outermost peripheral portion may be located at different positions in the outermost peripheral portion. Further, the end portions exposed at the outermost peripheral portion may be arranged at equal intervals in the outermost peripheral portion. Further, the terminal end exposed on the outermost peripheral portion is
You may comprise so that it may be located in the same place in the said outermost peripheral part.

【００１１】また、本発明によれば、カソード導体とゲ
ート電極間にエミッタを配設し、前記カソード導体とゲ
ート電極間に電圧を印加することにより前記エミッタか
ら電子を放出する電子放出源において、前記エミッタ
は、請求項１乃至６のいずれか一に記載のナノ炭素物質
を有することを特徴とする電子放出源が提供される。カ
ソード導体とゲート電極間に電圧を印加することによ
り、ナノ炭素物質から電子が放出される。Further, according to the present invention, in an electron emission source in which an emitter is arranged between a cathode conductor and a gate electrode and a voltage is applied between the cathode conductor and the gate electrode to emit electrons from the emitter, An electron emission source is provided, wherein the emitter comprises the nanocarbon material according to any one of claims 1 to 6. Electrons are emitted from the nanocarbon material by applying a voltage between the cathode conductor and the gate electrode.

【００１２】[0012]

【発明の実施の形態】図１は、本発明の実施の形態に係
るナノ炭素物質の製造に使用する製造装置の概略図であ
り、アーク放電法によって前記ナノ炭素物質を製造する
装置の例を示している。図１において、１は炭素電極、
２は冷却管、３は煤回収用フィルタ、４は直流電力及び
交流電力のいずれも出力可能な放電用電源装置、５は放
電用電源装置４の出力波形を観察するためのデジタルオ
シロスコープ、６はロータリーポンプ、７は真空バル
ブ、８はのぞき窓、９はガス導入口、１０は気密用オー
リング、１１は位置制御装置、１２は電磁弁、１３はチ
ャンバである。1 is a schematic view of a manufacturing apparatus used for manufacturing a nanocarbon material according to an embodiment of the present invention, and an example of an apparatus for manufacturing the nanocarbon material by an arc discharge method. Shows. In FIG. 1, 1 is a carbon electrode,
Reference numeral 2 is a cooling pipe, 3 is a soot recovery filter, 4 is a discharge power supply device capable of outputting both DC power and AC power, 5 is a digital oscilloscope for observing the output waveform of the discharge power supply device 4, and 6 is A rotary pump, 7 is a vacuum valve, 8 is a viewing window, 9 is a gas inlet, 10 is an airtight O-ring, 11 is a position control device, 12 is a solenoid valve, and 13 is a chamber.

【００１３】チャンバ１３内には、１対の炭素電極１、
１が対向して配設され、各炭素電極１、１は一方が陽
極、他方が陰極として機能し、１対の位置制御装置１
１、１１によって、所定の一定距離に保たれるように移
動制御される。チャンバ１３内は所定のガスで一定圧力
に維持される。チャンバ１３内を所定のガスで所定の一
定圧力にする方法としては、チャンバ１３内を所定圧力
のガスで満たした状態で前記ガスの供給を停止し、チャ
ンバ１３を閉じた状態にして前記状態を維持するクロー
ズドシステムと、チャンバ１３内に常時ガスを供給する
と共に排気を行うことによってチャンバ１３内を所定の
ガス圧に維持するオープンシステムがあり、いずれのシ
ステムも使用可能である。In the chamber 13, a pair of carbon electrodes 1,
1 are arranged so as to face each other, and one of the carbon electrodes 1, 1 functions as an anode and the other functions as a cathode, and a pair of position control devices 1
The movement control is performed by the elements 1 and 11 so as to be maintained at a predetermined constant distance. The inside of the chamber 13 is maintained at a constant pressure with a predetermined gas. As a method of maintaining a predetermined constant pressure in the chamber 13 with a predetermined gas, the supply of the gas is stopped in a state where the chamber 13 is filled with a gas having a predetermined pressure, and the chamber 13 is closed to change the state. There are a closed system for maintaining and a open system for maintaining a predetermined gas pressure in the chamber 13 by constantly supplying gas into the chamber 13 and exhausting the gas, and any system can be used.

【００１４】クローズドシステムの場合には、先ずロー
タリーポンプ６でチャンバ１３内を真空にし、破線矢印
で示すようにガス導入口９からチャンバ１３内にガスを
供給して一定の圧力にした後、真空バルブ７を閉じてチ
ャンバ１３内をガスで所定の圧力に維持する。また、オ
ープンシステムの場合には、先ずロータリーポンプ６で
チャンバ１３内を真空にし、破線矢印で示すようにガス
導入口９からチャンバ１３内にガスを供給すると共に、
ロータリーポンプ６でガスを排気することによって、チ
ャンバ１３内をガスで所定の圧力に維持する。In the case of the closed system, first, the inside of the chamber 13 is evacuated by the rotary pump 6, and the gas is supplied from the gas inlet 9 into the chamber 13 as shown by the arrow of a broken line so that the chamber 13 has a constant pressure. The valve 7 is closed to maintain a predetermined pressure in the chamber 13 with gas. Further, in the case of the open system, first, the inside of the chamber 13 is evacuated by the rotary pump 6, and the gas is supplied into the chamber 13 from the gas inlet 9 as shown by the broken line arrow.
By exhausting the gas with the rotary pump 6, the inside of the chamber 13 is maintained at a predetermined pressure with the gas.

【００１５】本実施の形態に係るナノ炭素物質を製造す
る場合、過剰熱の発生を極力抑え、陽極の炭素電極１が
かろうじて蒸発するような条件で製造する。雰囲気ガス
として酸素等を用いて３０〜５０Ｔｏｒｒの低圧雰囲気
とし、１００〜１２０Ａ／ｃｍ２の低電流放電を行うこ
とが好ましい。この条件では、ナノ炭素物質が断面円形
状に閉じにくいため、複数のグラフェン層が中心部を中
心として巻回されると共に前記グラフェン層中の少なく
とも２つの終端部が開いた構造のナノ炭素物質を生成す
ることができる。尚、陽極炭素材料としては、放電時
に、未分解のナノサイズグラファイト小片が生じるよう
な材料が好ましい。When the nanocarbon material according to the present embodiment is manufactured, the generation of excess heat is suppressed as much as possible, and the carbon electrode 1 of the anode is barely evaporated. It is preferable to use oxygen or the like as an atmosphere gas to form a low pressure atmosphere of 30 to 50 Torr and perform low current discharge of 100 to 120 A / cm 2 . Under this condition, since the nanocarbon material is hard to be closed in a circular cross-section, a plurality of graphene layers are wound around the central portion and a nanocarbon material having at least two end portions in the graphene layer is opened. Can be generated. As the anodic carbon material, a material that produces undecomposed nano-sized graphite particles upon discharge is preferable.

【００１６】以下、前記製造装置を用いて、本実施の形
態に係るナノ炭素物質を製造する方法について説明す
る。本実施の形態に係るナノ炭素物質を製造する場合、
先ず、クローズドシステム又はオープンシステムによ
り、ガス導入口９から供給する所定のガスによってチャ
ンバ１３内を所定の圧力に維持する。ガスとしてはあら
ゆる種類のガスが使用可能であるが、特に、酸素、一酸
化炭素、二酸化炭素、窒素が好ましい。また、ガスの圧
力としては、５〜５０Ｔｏｒｒの範囲が使用可能である
が、３０〜５０Ｔｏｒｒの圧力が特に好ましい。Hereinafter, a method of manufacturing the nanocarbon material according to this embodiment using the manufacturing apparatus will be described. When manufacturing the nanocarbon material according to the present embodiment,
First, the inside of the chamber 13 is maintained at a predetermined pressure by a predetermined gas supplied from the gas inlet 9 by a closed system or an open system. Any kind of gas can be used as the gas, but oxygen, carbon monoxide, carbon dioxide and nitrogen are particularly preferable. The gas pressure may be in the range of 5 to 50 Torr, but is preferably 30 to 50 Torr.

【００１７】この状態で、１対の位置制御装置１１、１
１によって１対の炭素電極１、１を所定の一定距離に維
持しながら、放電用電源装置４から直流電流を流すこと
によってアーク放電を生じさせる。放電電流としては、
前述したように直流１００Ａ／ｃｍ２〜１２０Ａ／ｃｍ
２の範囲の電流が適している。尚、アーク放電を生じさ
せる方式として、交流アーク放電方式、パルスを供給す
るパルスアーク放電方式等も使用できる。In this state, the pair of position control devices 11, 1
While maintaining the pair of carbon electrodes 1 and 1 at a predetermined constant distance by 1, the arc power discharge 4 causes a direct current to flow, thereby causing an arc discharge. As the discharge current,
As described above, direct current 100 A / cm 2 to 120 A / cm
A current in the range of 2 is suitable. As a method for generating arc discharge, an AC arc discharge method, a pulse arc discharge method for supplying a pulse, or the like can be used.

【００１８】前記アーク放電により、陽極の炭素電極１
がかろうじて蒸発するように加熱させて、前記陽極を構
成する炭素物質を蒸発させる。陰極に生成する陰極堆積
物には、生成した多量のナノ炭素物質が含まれている。
尚、アーク放電によって生成した煤は、フィルタ３で回
収する。ガスの供給方法としては、前述したようにクロ
ーズドシステムとオープンシステムのいずれの方法も使
用することができるが、前記ガスとして酸素を用いたオ
ープンシステムの場合、炭素電極１、１が燃焼し、炭素
電極１、１の径が縮小して電流密度が大きくなるため、
製造条件の適正な制御が困難になる場合がある。By the arc discharge, an anode carbon electrode 1
The carbon material forming the anode is evaporated by heating so that the carbon material barely evaporates. The cathode deposit formed on the cathode contains a large amount of the produced nanocarbon material.
The soot generated by the arc discharge is collected by the filter 3. As a gas supply method, either a closed system method or an open system method can be used as described above. However, in the case of the open system using oxygen as the gas, the carbon electrodes 1 and 1 burn to generate carbon. Since the diameters of the electrodes 1 and 1 are reduced and the current density is increased,
Proper control of manufacturing conditions may be difficult.

【００１９】したがって、炭素電極１、１近傍にガス導
入用のノズル（図示せず）を設け、前記ノズルから酸素
を直接炭素電極１、１に吹き付けると共に、ロータリポ
ンプ６で酸素を排気することにより、チャンバ１３内を
酸素で所定の圧力に維持するようにする。これにより、
炭素電極１、１の燃焼が抑制され、適正な条件で容易に
ナノ炭素物質を製造することが可能になる。前記製造方
法によって製造した陰極堆積物中には、図２に示すよう
な断面構造のナノ炭素物質が含まれている。Therefore, a nozzle (not shown) for introducing gas is provided in the vicinity of the carbon electrodes 1 and 1, and oxygen is directly blown from the nozzle to the carbon electrodes 1 and 1, and oxygen is exhausted by the rotary pump 6. , The inside of the chamber 13 is maintained with oxygen at a predetermined pressure. This allows
Combustion of the carbon electrodes 1 and 1 is suppressed, and the nanocarbon material can be easily produced under appropriate conditions. The cathode deposit manufactured by the above manufacturing method contains a nanocarbon material having a cross-sectional structure as shown in FIG.

【００２０】図２（ａ）は本発明の第１の実施の形態に
係るナノ炭素物質の断面図で、全体が線状に構成される
と共に、重ねて巻回された複数のグラフェン層を有し、
少なくとも２つの前記グラフェン層の終端部が最外周部
に露出した構造のナノ炭素物質を示している。即ち、図
２（ａ）において、線状に構成されたナノ炭素物質は、
単層の炭素層によって構成された渦巻き構造の中心部２
０１、中心部２０１を中心として渦巻き状に巻かれた複
数（図２（ａ）では４層）のグラフェン層２０２〜２０
５を有する構造となっている。渦巻き状のグラフェン層
２０２〜２０５の終端部の中の少なくとも２つ（本第１
の実施の形態では全て）の終端部２０６〜２０９は、最
外周部に露出する構造となっている。FIG. 2 (a) is a cross-sectional view of the nanocarbon material according to the first embodiment of the present invention, which has a linear structure as a whole and has a plurality of graphene layers wound in layers. Then
The nano carbon material has a structure in which at least two end portions of the graphene layers are exposed at the outermost periphery. That is, in FIG. 2 (a), the linear nanocarbon material is
Center part 2 of a spiral structure composed of a single carbon layer
01, a plurality of (4 layers in FIG. 2A) graphene layers 202 to 20 spirally wound around the central portion 201
It has a structure having 5. At least two of the end portions of the spiral graphene layers 202 to 205 (the first first
In this embodiment, all of the end portions 206 to 209 are exposed to the outermost peripheral portion.

【００２１】また、各グラフェン層２０２〜２０５の終
端部２０６〜２０９は、最外周部において相互に異なる
場所に位置する構造となっており、図２（ａ）では等間
隔に位置する構造となっている。各グラフェン層２０２
〜２０５は、中心部２０１及び渦巻き状グラフェン層２
０２〜２０５のいずれかから枝分かれした構造となって
いる。終端部２０６〜２０９は化学的な活性を有する部
分であり、最外周部において露出した複数の終端部２０
６〜２０９を有するため、活性が大きいという特性を有
している。また、複数の終端部２０６〜２０９は最外周
部において等間隔に位置しているため、活性が均一にな
るという特性を有している。Further, the end portions 206 to 209 of the graphene layers 202 to 205 are located at different positions in the outermost peripheral portion, and are located at equal intervals in FIG. 2 (a). ing. Each graphene layer 202
To 205 are the central portion 201 and the spiral graphene layer 2
The structure is branched from any of 02 to 205. The end portions 206 to 209 are portions having a chemical activity, and the plurality of end portions 20 exposed at the outermost peripheral portion.
Since it has 6 to 209, it has a property of high activity. Moreover, since the plurality of terminal end portions 206 to 209 are located at equal intervals in the outermost peripheral portion, they have a characteristic that the activity becomes uniform.

【００２２】図２（ｂ）は本発明の第２の実施の形態に
係るナノ炭素物質の断面図で、全体が線状に構成される
と共に、重ねて巻回された複数のグラフェン層を有し、
少なくとも２つの前記グラフェン層の終端部が最外周部
に露出した構造のナノ炭素物質を示している。即ち、図
２（ｂ）において、線状に構成されたナノ炭素物質は、
単層の炭素層又は多層の炭素層によって構成された円筒
構造の中心部２１０、中心部２１０を中心として渦巻き
状に巻かれた複数（図２（ｂ）では４層）のグラフェン
層２１１〜２１４を有する構造となっている。渦巻き状
のグラフェン層２１１〜２１４の終端部の中の少なくと
も２つ（本第２の実施の形態では全て）の終端部２１５
〜２１８は、最外周部に露出する構造となっている。FIG. 2B is a cross-sectional view of the nanocarbon material according to the second embodiment of the present invention, which has a linear structure as a whole and has a plurality of graphene layers wound in layers. Then
The nano carbon material has a structure in which at least two end portions of the graphene layers are exposed at the outermost periphery. That is, in FIG. 2 (b), the linear carbon nanomaterials are
A central portion 210 of a cylindrical structure composed of a single-layer carbon layer or a multi-layer carbon layer, and a plurality (4 layers in FIG. 2B) of graphene layers 211 to 214 spirally wound around the central portion 210. It has a structure having. At least two (all in the second embodiment) end portions 215 of the end portions of the spiral graphene layers 211 to 214.
Nos. 218 to 218 have a structure exposed at the outermost peripheral portion.

【００２３】また、各グラフェン層２１１〜２１４の終
端部２１５〜２１８は、最外周部において相互に異なる
場所に位置する構造となっており、図２（ｂ）では等間
隔に位置する構造となっている。各グラフェン層２１１
〜２１４は、中心部２１０及び渦巻き状グラフェン層２
１１〜２１４のいずれかから枝分かれした構造となって
いる。終端部２１５〜２１８は化学的な活性を有する部
分であり、最外周部において露出した複数の終端部２１
５〜２１８を有するため、活性が大きいという特性を有
している。また、複数の終端部２１５〜２１８は最外周
部において等間隔に位置しているため、活性が均一にな
るという特性を有している。Further, the end portions 215 to 218 of the graphene layers 211 to 214 are arranged at different positions in the outermost peripheral portion, and are arranged at equal intervals in FIG. 2B. ing. Each graphene layer 211
To 214 are the central portion 210 and the spiral graphene layer 2
It has a structure branched from any of 11 to 214. The end portions 215 to 218 are portions having chemical activity, and the plurality of end portions 21 exposed at the outermost peripheral portion.
Since it has 5 to 218, it has a property of high activity. Further, since the plurality of end portions 215 to 218 are located at equal intervals in the outermost peripheral portion, they have a characteristic that the activity becomes uniform.

【００２４】図２（ｃ）は本発明の第３の実施の形態に
係るナノ炭素物質の断面図で、全体が線状に構成される
と共に、重ねて巻回された複数のグラフェン層を有し、
少なくとも２つの前記グラフェン層の終端部が最外周部
に露出した構造のナノ炭素物質を示している。また、露
出した前記グラフェン層の終端部が最外周部において同
一場所に整列した構造のナノ炭素物質を示している。FIG. 2 (c) is a cross-sectional view of a nanocarbon material according to a third embodiment of the present invention, which has a linear structure as a whole and has a plurality of graphene layers wound in layers. Then
The nano carbon material has a structure in which at least two end portions of the graphene layers are exposed at the outermost periphery. In addition, the exposed end portion of the graphene layer is a nano-carbon material having a structure in which it is aligned at the same position in the outermost peripheral portion.

【００２５】図２（ｃ）において、線状に構成されたナ
ノ炭素物質は、単層の炭素層によって構成された渦巻き
構造の中心部２２０（若しくは、単層の炭素層又は多層
の炭素層によって構成された円筒構造の中心部２２
０）、中心部２２０を中心として渦巻き状に巻回された
複数（本第３の実施の形態では４層）のグラフェン層２
２１〜２２４を有する構造となっている。各渦巻き状の
グラフェン層２２１〜２２４の終端部２２５の中の少な
くとも２つ（本第３の実施の形態では全て）は、最外周
部に露出する構造となっている。In FIG. 2 (c), the linear nano-carbon material is the central portion 220 (or the single-layer carbon layer or the multi-layer carbon layer) of the spiral structure composed of the single-layer carbon layer. Central part 22 of the constructed cylindrical structure
0), a plurality (4 layers in the third embodiment) of graphene layers 2 spirally wound around the central portion 220
The structure has 21 to 224. At least two (all in the third embodiment) of the end portions 225 of the spiral graphene layers 221 to 224 are exposed to the outermost peripheral portion.

【００２６】また、露出したグラフェン層２２１〜２２
４の各終端部２２５は、最外周部において同一場所に整
列した構造となっている。グラフェン層２２１〜２２４
の各終端部２２５は、相互結合力が強いため、相互に位
置ずれすることなく同一場所に整列している。各終端部
２２５と本体部分との間の間隙２２６は大きいため、水
素の貯蔵等に適している。また、化学的な活性を有する
複数の終端部２２５が同一位置に集中しているため、特
定部位に、より大きな活性が得られるという特性を有し
ている。In addition, the exposed graphene layers 221 to 22
The respective end portions 225 of No. 4 are arranged in the same place in the outermost peripheral portion. Graphene layers 221 to 224
Since the respective end portions 225 of No. 2 have a strong mutual coupling force, they are aligned in the same place without being displaced from each other. Since the gap 226 between each terminal end 225 and the main body is large, it is suitable for storing hydrogen or the like. In addition, since the plurality of end portions 225 having chemical activity are concentrated at the same position, it has a characteristic that a larger activity can be obtained at a specific portion.

【００２７】図２（ｄ）は本発明の第４の実施の形態に
係るナノ炭素物質の断面図で、全体が粒状に構成される
と共に、重ねて巻回された複数のグラフェン層を有し、
少なくとも２つの前記グラフェン層の終端部が最外周部
に露出した構造のナノパーティクルの例を示している。
露出した前記グラフェン層の終端部は、前記第３の実施
の形態と同様に、最外周部において同一場所に整列した
構造となっている。FIG. 2D is a cross-sectional view of the nanocarbon material according to the fourth embodiment of the present invention. The nanocarbon material has a granular structure as a whole and has a plurality of graphene layers wound in layers. ,
An example of nanoparticles having a structure in which at least two end portions of the graphene layers are exposed at the outermost peripheral portion is shown.
The exposed end portion of the graphene layer has a structure in which it is aligned at the same position in the outermost peripheral portion, as in the third embodiment.

【００２８】図２（ｄ）において、本第４の実施の形態
に係るナノパーティクルは、単層の炭素によって構成さ
れた渦巻き構造の中心部２３０（若しくは、単層の炭素
層又は多層の炭素層によって構成された円筒構造又は円
構造の中心部２３０）、中心部２３０を中心として、重
ねて多角形状（図２（ｄ）では六角形状）に巻回された
複数（本第４の実施の形態では４層）のグラフェン層２
３１〜２３４を有する構造となっている。多角形状の各
グラフェン層２３１〜２３４の終端部２３５の中の少な
くとも２つ（本第４の実施の形態では全て）は、最外周
部に露出する構造となっている。In FIG. 2D, the nanoparticles according to the fourth embodiment are the central portion 230 (or a single-layer carbon layer or a multi-layer carbon layer) of a spiral structure composed of single-layer carbon. The central portion 230 of the cylindrical structure or the circular structure constituted by the above), and a plurality (the fourth embodiment of the present invention) wound around the central portion 230 in a polygonal shape (hexagonal shape in FIG. 2D). Then 4 layers of graphene layer 2
The structure has 31 to 234. At least two (all in the fourth embodiment) of the end portions 235 of each of the polygonal graphene layers 231 to 234 are exposed to the outermost peripheral portion.

【００２９】また、露出したグラフェン層２３１〜２３
４の各終端部２３５は、最外周部において同一場所に整
列した構造となっている。グラフェン層２３１〜２３４
の各終端部２３５は、相互結合力が強いため、相互に位
置ずれすることなく同一場所に整列している。各終端部
２３５と本体部分間の間隙２３６は大きいため、水素の
貯蔵等に適している。また、活性を有する複数の終端部
２３５が同一場所に集中しているため、特定部位におい
て、より大きな活性が得られるという特性を有してい
る。尚、図２（ｂ）乃至図２（ｄ）で中心部に円筒構造
等を有する場合、更にその内側に重ねて巻回された複数
のグラフェン層又は重ねずに巻回された単層のグラフェ
ン層若しくはそれらと単層又は多層のグラフェン層によ
って構成された円筒構造の組み合わせ等を、少なくとも
一つ含んでいてもよい。In addition, the exposed graphene layers 231 to 23
Each of the end portions 235 of No. 4 has a structure aligned in the same place in the outermost peripheral portion. Graphene layers 231-234
Since the respective end portions 235 of No. 3 have a strong mutual coupling force, they are aligned in the same place without being displaced from each other. Since the gap 236 between each terminal portion 235 and the main body portion is large, it is suitable for storing hydrogen or the like. In addition, since the plurality of active end portions 235 are concentrated in the same place, there is a characteristic that greater activity can be obtained at a specific portion. 2 (b) to 2 (d), in the case of having a cylindrical structure or the like in the central portion, a plurality of graphene layers wound further on the inner side or a single layer of graphene wound without being stacked It may include at least one layer or a combination thereof and a cylindrical structure constituted by a single-layer or multi-layer graphene layer.

【００３０】以上のように、本発明に実施の形態に係る
ナノ炭素物質は、炭素によって構成され直径がナノメー
タ（ｎｍ）オーダの大きさの構造（ナノ構造）を有し、
線状あるいは粒状に構成された炭素物質（ナノ炭素物
質）において、少なくともその外周部には重ねて巻回さ
れた複数のグラフェン層を有し、少なくとも２つの前記
グラフェン層の終端部が最外周部に露出して成ることを
特徴としている。As described above, the nanocarbon material according to the embodiment of the present invention has a structure (nanostructure) composed of carbon and having a diameter on the order of nanometer (nm).
A linear or granular carbon material (nanocarbon material) has a plurality of graphene layers wound at least on the outer peripheral portion thereof, and at least two end portions of the graphene layers are outermost peripheral portions. It is characterized by being exposed to.

【００３１】したがって、最外層に化学的に活性な終端
部を複数有しているため、化学的に活性である。例え
ば、前記各炭素物質をすり鉢にて粉砕すれば粘性を持ち
又、それを１２５μｍのふるいにかけた後に瓶に詰めて
振れば、直ちに凝集して大きな塊になる。これらの特徴
は、化学的に活性であることを示している。また、前記
最外周部に露出した各終端部は、前記最外周部において
等間隔に位置することを特徴としている。したがって、
活性が均一になるという特性を有している。尚、ここ
で、「等間隔」には、略等間隔も含まれる。Therefore, since the outermost layer has a plurality of chemically active end portions, it is chemically active. For example, if each of the carbon substances is crushed in a mortar, it becomes viscous, and if it is sieved in a 125 μm sieve and then packed in a bottle and shaken, it immediately aggregates into a large lump. These characteristics indicate that it is chemically active. Further, each of the end portions exposed at the outermost peripheral portion is characterized by being located at equal intervals in the outermost peripheral portion. Therefore,
It has the characteristic of uniform activity. Note that, here, the “equal intervals” also include substantially equal intervals.

【００３２】また、前記最外周部に露出した各終端部
は、前記最外周部において同一場所に位置することを特
徴としている。化学的な活性を有する複数の終端部が同
一場所に集中しているため、特定部位に、より大きな活
性が得られるという特性を有している。尚、ここで、
「同一場所」には、略同一場所も含まれる。Further, the end portions exposed at the outermost peripheral portion are located at the same place on the outermost peripheral portion. Since a plurality of end portions having chemical activity are concentrated in the same place, it has a characteristic that a larger activity can be obtained at a specific site. In addition, here
The “same place” also includes substantially the same place.

【００３３】従来、カーボンナノチューブの応用例に、
超高強度材料への応用が知られているが、閉じた構造を
もつカーボンナノチューブでは、表面が滑らかであるの
で、母体とのなじみ（濡れ性）に劣り、抜け落ちやすく
母体自体が割れやすくなるという欠点がある。しかしな
がら、本実施の形態に係るナノ炭素物質は、化学的に活
性な表面を持つために、濡れ性が良く、母体となじみや
すい。また、内径が小さいので、中まで詰まっている。
さらに、柔軟性を持っているので、母材の変形にあわせ
て変形し易い。したがって、母体の強度を増すことがで
きる。また、前記炭素物質は柔軟性を持っているので、
母体の弾力性を向上させる効果も期待できる。よって、
多層のグラフェン層を巻回した構造の炭素物質を樹脂や
ゴム等の高分子材料にへ添加した製品は、寿命、弾力
性、導電性において優れることが予想される。Conventionally, as an application example of carbon nanotubes,
It is known to be applied to ultra-high-strength materials, but carbon nanotubes with a closed structure have a smooth surface, which makes them inferior in compatibility (wettability) with the mother body and easily slips out, causing the mother body to crack easily. There are drawbacks. However, since the nanocarbon material according to the present embodiment has a chemically active surface, it has good wettability and is easily compatible with the matrix. Also, since the inner diameter is small, it is packed inside.
Furthermore, since it has flexibility, it is easily deformed according to the deformation of the base material. Therefore, the strength of the mother body can be increased. In addition, since the carbon material has flexibility,
The effect of improving the elasticity of the mother's body can also be expected. Therefore,
A product obtained by adding a carbon material having a structure in which multiple graphene layers are wound to a polymer material such as resin or rubber is expected to have excellent life, elasticity, and conductivity.

【００３４】タイヤにはカーボンブラックが相当量使用
されているが、その一部あるいは全部を前記ナノ炭素物
質に置き換えることにより、粘性向上によるロードグリ
ップの向上、磨耗損失の抑制等の特性向上が期待でき
る。特に、自動車レースで使用される場合において、従
来のタイヤに比べて高速走行が可能になるばかりでな
く、タイヤの交換回数を減少させることもでき、有利な
レース展開が可能になる。Although a considerable amount of carbon black is used in tires, by replacing a part or all of the carbon black with the nanocarbon material, it is expected that the road grip will be improved by improving the viscosity and the wear loss will be suppressed. it can. In particular, when used in an automobile race, not only can the vehicle run at a higher speed than with conventional tires, but also the number of tire replacements can be reduced, enabling advantageous race development.

【００３５】また、卓球用ラケットのラバーに使用する
ことにより、弾力性が向上するので、早い球を打ち返せ
る。さらに、スピンがかけやすくなり、大きな変化をボ
ールに加えやすくなる。また、化学的に活性であるとい
うことは、化学修飾し易く、バイオテクノロジやナノマ
シン等への応用に有利である。Further, since the elasticity is improved by using the rubber for the table tennis racket, the ball can be quickly hit back. In addition, it is easy to spin and it is easy to make a big change to the ball. Further, being chemically active is easy to chemically modify, which is advantageous for application to biotechnology, nanomachines, and the like.

【００３６】尚、前記実施の形態では、線状のナノ炭素
物質は断面が渦巻き状に巻回されたものの例をあげた
が、断面が多角形状に巻回されたナノ炭素物質も前記同
様の製造方法によって得られる。また、ナノパーティク
ルについては断面が多角形状に巻回されたものの例をあ
げたが、断面が渦巻き状に巻回されたナノ炭素物質も前
記同様の製造方法によって得られる。In the above-described embodiment, the linear nanocarbon material has an example in which the cross section is spirally wound, but a nanocarbon material having a polygonal cross section is also the same as above. Obtained by the manufacturing method. Further, as the nanoparticles, an example in which the cross section is wound in a polygonal shape has been given, but a nano carbon substance having a spiral cross section can be obtained by the same manufacturing method as described above.

【００３７】また、複数の終端部からは化学修飾により
電子放出を容易に行うことが可能である。したがって、
カソード導体とゲート電極間にエミッタを配設し、前記
カソード導体とゲート電極間に電圧を印加することによ
り前記エミッタから電子を放出する電子放出源におい
て、前記エミッタは、前記実施の形態に係るナノ炭素物
質を有するように構成することができる。これにより、
前記カソード導体とゲート電極間に電圧を印加すること
により、低電圧駆動で、前記ナノ炭素物質から電子を放
出させることができる。Further, it is possible to easily emit electrons from a plurality of end portions by chemical modification. Therefore,
In an electron emission source in which an emitter is arranged between a cathode conductor and a gate electrode and a voltage is applied between the cathode conductor and the gate electrode, the emitter emits electrons, and the emitter is the nano-particle according to the embodiment. It can be configured to have a carbonaceous material. This allows
By applying a voltage between the cathode conductor and the gate electrode, it is possible to emit electrons from the nanocarbon material by low voltage driving.

【００３８】[0038]

【実施例】次に、本発明のナノ炭素物質の実施例につい
て説明する。第１の実施例は、図１に示した装置を用い
て、ガスとして酸素を使用したクローズドシステムによ
って製造したナノ炭素物質の例である。直径１３ｍｍ長
さ７５ｍｍの純粋炭素電極１、１を対向させ、真空引き
を行い、チャンバ１３内に３０〜４０Ｔｏｒｒの酸素を
充満させ、直流電流１９０Ａ、直流電圧２０Ｖ、放電間
距離１〜３ｍｍでアーク放電させた。生じた陰極堆積物
のコア部分を取り出すと針状の塊が見られ、これをエポ
キシ樹脂で固めて輪切りにし、ＴＥＭ（透過電子顕微
鏡）観察を行った。EXAMPLES Next, examples of the nanocarbon material of the present invention will be described. The first example is an example of a nanocarbon material manufactured by a closed system using oxygen as a gas using the apparatus shown in FIG. The pure carbon electrodes 1 and 1 having a diameter of 13 mm and a length of 75 mm are opposed to each other, a vacuum is drawn to fill the chamber 13 with oxygen of 30 to 40 Torr, and a DC current of 190 A, a DC voltage of 20 V, and a discharge distance of 1 to 3 mm are used for arcing. It was discharged. When the core portion of the produced cathode deposit was taken out, needle-like lumps were observed, which were solidified with epoxy resin and cut into slices, which were then observed with a TEM (transmission electron microscope).

【００３９】図３は、このようにして得られた線状のナ
ノ炭素物質の断面を示すＴＥＭ写真であり、図２（ａ）
に示した炭素物質に対応する炭素物質のＴＥＭ写真であ
る。図３に示すように、全体的に断面楕円形の多層渦巻
き状構造が確認できる。グラフェン層の最内層（中心
部）は一層、外側に行くにつれて枝分かれし、層数が増
え多層渦巻き構造となる。各グラフェン層の終端部は、
各層毎に異なる場所に位置し、活性な終端部が等間隔に
分散した構造となっている。図４は、前記の如くして得
られた線状のナノ炭素物質の先端部分を示すＴＥＭ写真
である。図４に示すように、ナノ炭素物質には炭素物質
の小片が付着しており、活性であることを示している。FIG. 3 is a TEM photograph showing a cross section of the linear nanocarbon material thus obtained, and FIG.
3 is a TEM photograph of a carbon substance corresponding to the carbon substance shown in FIG. As shown in FIG. 3, a multilayer spiral structure having an elliptical cross section as a whole can be confirmed. The innermost layer (center part) of the graphene layer is further branched toward the outer side, and the number of layers increases to form a multilayer spiral structure. The end of each graphene layer is
Each layer is located in a different place and has active end portions dispersed at equal intervals. FIG. 4 is a TEM photograph showing the tip of the linear nanocarbon material obtained as described above. As shown in FIG. 4, small pieces of carbon material are attached to the nanocarbon material, indicating that it is active.

【００４０】第２の実施例は、前記第１の実施例と同一
の条件で製造したナノパーティクルの例である。図５
は、該ナノパーティクルの断面を示すＴＥＭ写真であ
り、図２（ｄ）に対応するナノ炭素物質のＴＥＭ写真で
ある。図５に示すように、全体的に断面多角形状の多層
渦巻き構造が確認できる。外側に行くほど層数は増し、
最内層（中心部）が２層、最外層が１３層程度、最外層
では複数の終端部が同一場所に位置している。比較的大
きな隙間が確認でき、水素貯蔵等の応用が考えられる。The second embodiment is an example of nanoparticles produced under the same conditions as in the first embodiment. Figure 5
2A is a TEM photograph showing a cross section of the nanoparticles, and is a TEM photograph of a nanocarbon material corresponding to FIG. As shown in FIG. 5, a multilayer spiral structure having a polygonal cross section as a whole can be confirmed. The number of layers increases toward the outside,
The innermost layer (center part) has two layers, the outermost layer has about 13 layers, and a plurality of end parts are located at the same place in the outermost layer. A relatively large gap can be confirmed, and applications such as hydrogen storage can be considered.

【００４１】図６は、前記第１の実施例に係るナノ炭素
物質をエミッタとして使用した電界電子放出源の電圧−
電流密度特性を示す図である。図６において、曲線６０
１は前記第１の実施例に係るナノ炭素物質を使用した電
子放出源の特性を示しており、一方、曲線６０２、６０
３は従来の多層カーボンナノチューブをエミッタとして
使用した電子放出源の特性を示している。図６に示すよ
うに、前記第１の実施例に係るナノ炭素物質を使用した
電子放出源は、従来の多層カーボンナノチューブをエミ
ッタとして使用した電子放出源に比べて、低電圧での駆
動が可能であり、良好な電子放出特性が得られる。FIG. 6 shows the voltage of a field electron emission source using the nanocarbon material according to the first embodiment as an emitter.
It is a figure which shows a current density characteristic. In FIG. 6, the curve 60
1 shows the characteristics of the electron emission source using the nanocarbon material according to the first embodiment, while the curves 602 and 60 are shown.
3 shows the characteristics of an electron emission source using a conventional multi-walled carbon nanotube as an emitter. As shown in FIG. 6, the electron emission source using the nanocarbon material according to the first embodiment can be driven at a lower voltage than an electron emission source using a conventional multi-walled carbon nanotube as an emitter. Therefore, good electron emission characteristics can be obtained.

【００４２】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、活性の大きいナノ炭素
物質を提供することが可能である。また、本発明によれ
ば、高分子材料の強度を大きくすることが可能なナノ炭
素物質を提供することが可能である。また、本発明によ
れば、低電圧駆動が可能で、電子放出特性に優れた電子
放出源を提供することが可能である。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to provide a highly active nanocarbon material. Further, according to the present invention, it is possible to provide a nanocarbon substance capable of increasing the strength of a polymer material. Further, according to the present invention, it is possible to provide an electron emission source which can be driven at a low voltage and has excellent electron emission characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図１】 本発明の実施の形態に係るナノ炭素物質を製
造するための製造装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic view of a manufacturing apparatus for manufacturing a nanocarbon material according to an embodiment of the present invention.

【図２】 本発明の実施の形態に係るナノ炭素物質を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a nanocarbon material according to an embodiment of the present invention.

【図３】 本発明の実施の形態に係るナノ炭素物質のＴ
ＥＭ写真である。FIG. 3 shows T of a nanocarbon material according to an embodiment of the present invention.
It is an EM photograph.

【図４】 本発明の実施の形態に係るナノ炭素物質のＴ
ＥＭ写真である。FIG. 4 is a graph showing T of the nanocarbon material according to the embodiment of the present invention.
It is an EM photograph.

【図５】 本発明の実施の形態に係るナノ炭素物質のＴ
ＥＭ写真である。FIG. 5 shows T of a nanocarbon material according to an embodiment of the present invention.
It is an EM photograph.

【図６】 本発明の実施の形態に係る電子放出源の特性
図である。FIG. 6 is a characteristic diagram of an electron emission source according to an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１・・・炭素電極 ２・・・冷却管 ３・・・煤回収用フィルタ ４・・・放電用電源 ５・・・デジタルオシロスコープ ６・・・ロータリーポンプ ７・・・真空バルブ ８・・・のぞき窓 ９・・・ガス導入口 １０・・・気密用オーリング １１・・・位置制御装置 １２・・・電磁弁 １３・・・チャンバ ２０１、２１０、２２０、２３０・・・中心部 ２０２〜２０５、２１１〜２１４、２２１〜２２４、２
３１〜２３４・・・グラフェン層 ２０６〜２０９、２１５〜２１８、２２５、２３５・・
・終端部 ２２６、２３６・・・間隙1 ... Carbon electrode 2 ... Cooling pipe 3 ... Soot recovery filter 4 ... Discharge power source 5 ... Digital oscilloscope 6 ... Rotary pump 7 ... Vacuum valve 8 ... Peep Window 9 ... Gas inlet 10 ... Airtight O-ring 11 ... Position control device 12 ... Electromagnetic valve 13 ... Chambers 201, 210, 220, 230 ... Center parts 202 to 205, 211-214, 221-224, 2
31-234 ... Graphene layers 206-209, 215-218, 225, 235 ...
.Terminal portions 226, 236 ... Gap

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 重ねて巻回された複数のグラフェン層を
有し、少なくとも２つの前記グラフェン層の終端部が最
外周部に露出して成ることを特徴とするナノ炭素物質。1. A nano-carbon material, comprising a plurality of graphene layers wound in an overlapping manner, wherein at least two end portions of the graphene layers are exposed at an outermost peripheral portion. 【請求項２】 前記各グラフェン層は渦巻き状に巻回さ
れていることを特徴とする請求項１記載のナノ炭素物
質。2. The nanocarbon material according to claim 1, wherein each of the graphene layers is spirally wound. 【請求項３】 前記各グラフェン層は多角形状に巻回さ
れていることを特徴とする請求項１記載のナノ炭素物
質。3. The nanocarbon material according to claim 1, wherein each graphene layer is wound in a polygonal shape. 【請求項４】 前記最外周部に露出した終端部は、前記
最外周部において相互に異なる場所に位置することを特
徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載のナノ炭素
物質。4. The nanocarbon material according to claim 1, wherein the end portions exposed at the outermost peripheral portion are located at different positions in the outermost peripheral portion. 【請求項５】 前記最外周部に露出した終端部は、前記
最外周部において等間隔に位置することを特徴とする請
求項４記載のナノ炭素物質。5. The nanocarbon material according to claim 4, wherein the end portions exposed at the outermost peripheral portion are located at equal intervals in the outermost peripheral portion. 【請求項６】 前記最外周部に露出した終端部は、前記
最外周部において同一場所に位置することを特徴とする
請求項１乃至３のいずれか一に記載のナノ炭素物質。6. The nanocarbon material according to claim 1, wherein the end portions exposed on the outermost peripheral portion are located at the same place on the outermost peripheral portion. 【請求項７】 カソード導体とゲート電極間にエミッタ
を配設し、前記カソード導体とゲート電極間に電圧を印
加することにより前記エミッタから電子を放出する電子
放出源において、前記エミッタは、請求項１乃至６のい
ずれか一に記載のナノ炭素物質を有することを特徴とす
る電子放出源。7. An electron emission source, in which an emitter is disposed between a cathode conductor and a gate electrode, and an electron is emitted from the emitter by applying a voltage between the cathode conductor and the gate electrode, the emitter is an emitter. An electron emission source comprising the nanocarbon material according to any one of 1 to 6.
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