JP2009057249A - Carbon structure, composite member and its production method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、炭素構造体、複合部材およびその製造方法に関し、より特定的には、カーボンナノチューブを含む炭素構造体、複合部材およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a carbon structure, a composite member, and a manufacturing method thereof, and more specifically to a carbon structure including a carbon nanotube, a composite member, and a manufacturing method thereof.
従来、ケーブルなどの線材の耐磨耗性などを向上させるため、芯線と当該芯線を樹脂層により被覆した線材が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、芯線を被覆する樹脂層の組成を最適化することで、耐磨耗性や機械的特性などを向上させた樹脂層を被覆したケーブルが開示されている。
上述のような従来の線材では、被覆材として樹脂層を用いているため、耐磨耗性という観点から特性の向上に限界があった。たとえば機械装置の可動部に当該線材を配置したときには、可動部の動作の繰返しにより線材の樹脂層からなる被覆材が他の部材との接触などに起因して結果的に磨耗し、線材が損傷するため十分な耐久性を得られなかった。 In the conventional wire as described above, since the resin layer is used as the covering material, there is a limit to the improvement in characteristics from the viewpoint of wear resistance. For example, when the wire is placed on the movable part of a mechanical device, the coating material made of the resin layer of the wire is worn due to contact with other members due to repeated movement of the movable part, resulting in damage to the wire. Therefore, sufficient durability could not be obtained.
また、上述した線材に限らず、相対的に移動可能な部材の間において磨耗を低減することは、機械装置などにおいて耐久性を向上させるために極めて有効である。ここで、耐磨耗性を向上させるために部材の表面に硬質の被膜を形成するなどの手法も考えられるが、このような硬質の被膜を形成するためには溶射など特殊な表面処理加工を必要とし、処理工程が複雑であるという問題があった。さらに、このような硬質の被膜を形成することは上記のようなケーブルなどの可撓性を有する部材には適用が難しかった。 Moreover, not only the wire mentioned above but reducing the wear between the relatively movable members is extremely effective in improving durability in a mechanical device or the like. Here, in order to improve the wear resistance, a method such as forming a hard film on the surface of the member is also conceivable, but in order to form such a hard film, special surface treatment processing such as thermal spraying is performed. There is a problem that the processing process is complicated. Furthermore, it has been difficult to apply such a hard coating to a flexible member such as a cable as described above.
この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、比較的簡単な工程により、従来の樹脂を用いた被覆層より耐磨耗性を向上させた被覆層および当該被覆層を備える複合部材を提供することである。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to improve the wear resistance of a coating layer using a conventional resin by a relatively simple process. And providing a composite member comprising the coating layer.
発明者は、上記のような耐磨耗性を有する被覆層について研究した結果、本発明を完成した。すなわち、炭素からなるファイバー状の繊維であるカーボンナノチューブが、優れた耐磨耗性および潤滑性を有することを発明者は見出し、被覆層を構成する材料としてカーボンナノチューブを利用するという新規な着想を得たのである。具体的には、発明者は、カーボンナノチューブを筒状に成形することで得られる炭素構造体を、ケーブルなどの構造部材の外周面に密着させることで、カーボンナノチューブからなる耐磨耗性の被覆層を形成したのである。このようなカーボンナノチューブを含む被覆層は、可撓性を有すると共に極めて高い耐磨耗性および潤滑性を示し、構造部材の耐磨耗性を向上させることができた。 As a result of studying the coating layer having the above-mentioned abrasion resistance, the inventor completed the present invention. That is, the inventors have found that carbon nanotubes, which are fiber fibers made of carbon, have excellent wear resistance and lubricity, and have a novel idea of using carbon nanotubes as a material constituting the coating layer. I got it. Specifically, the inventor made an abrasion-resistant coating made of carbon nanotubes by closely attaching a carbon structure obtained by forming carbon nanotubes into a cylindrical shape to the outer peripheral surface of a structural member such as a cable. A layer was formed. Such a coating layer containing carbon nanotubes has flexibility and extremely high wear resistance and lubricity, and was able to improve the wear resistance of the structural member.
上記のような知見に基づき、本発明に従った炭素構造体は、貫通穴を有する筒状の炭素構造体であって、複数のカーボンナノチューブを含む側壁を備える。 Based on the above knowledge, the carbon structure according to the present invention is a cylindrical carbon structure having a through hole, and includes a side wall including a plurality of carbon nanotubes.
このようにすれば、炭素構造体の貫通穴にケーブルやパイプなどの構造部材を挿入し、炭素構造体を構造部材の表面に密着させることで、構造部材の表面にカーボンナノチューブを含む被覆層を容易に形成することができる。なお、ここでカーボンナノチューブは、黒鉛（グラファイト）のシートが円筒状に閉じた構造を有するチューブ状の炭素多面体をいう。 In this way, a structural member such as a cable or a pipe is inserted into the through hole of the carbon structure, and the carbon structure is brought into close contact with the surface of the structural member, whereby the coating layer containing carbon nanotubes is formed on the surface of the structural member. It can be formed easily. Here, the carbon nanotube refers to a tubular carbon polyhedron having a structure in which a graphite sheet is closed in a cylindrical shape.
この発明に従った複合部材は、上記炭素構造体と、構造部材とを備える。構造部材は、炭素構造体の貫通穴に挿入され、炭素構造体と密着している。このようにすれば、カーボンナノチューブを含む炭素構造体を構造部材の表面に被覆層として配置するので、被覆層に含まれるカーボンナノチューブの存在に起因して優れた耐磨耗性や潤滑性、熱伝導性を有する複合部材を実現できる。 A composite member according to the present invention includes the carbon structure and a structural member. The structural member is inserted into the through hole of the carbon structure and is in close contact with the carbon structure. In this way, the carbon structure containing carbon nanotubes is disposed as a coating layer on the surface of the structural member, so that excellent wear resistance, lubricity, and heat are attributed to the presence of the carbon nanotubes contained in the coating layer. A composite member having conductivity can be realized.
この発明に従った複合部材の製造方法は、上記複合部材の製造方法であって、炭素構造体を準備する工程と、炭素構造体の貫通穴の内部に構造部材を挿入する工程と、構造部材に炭素構造体を密着させる工程とを備える。このようにすれば、本発明による複合部材を容易に得ることができる。 The method for manufacturing a composite member according to the present invention is a method for manufacturing the above-mentioned composite member, the step of preparing a carbon structure, the step of inserting the structural member into the through hole of the carbon structure, and the structural member And a step of closely adhering the carbon structure. If it does in this way, the composite member by this invention can be obtained easily.
本発明によれば、高い耐磨耗性を有する複合部材を得ることができる。 According to the present invention, a composite member having high wear resistance can be obtained.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
（実施の形態１）
図１は、本発明による炭素構造体の実施の形態１を示す断面模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図１および図２を参照して、本発明による炭素構造体の実施の形態１を説明する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic sectional
図１および図２に示すように、本発明による炭素構造体１は、円筒形状であって、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）によって構成されている。具体的には、炭素構造体１では、複数のカーボンナノチューブ２により側壁が構成されている。当該側壁では、炭素構造体１の中央部に形成された開口部３から外周側へと延びるようにカーボンナノチューブ２が配置されている。炭素構造体１は、その開口部３の近傍においてはカーボンナノチューブ２が密集して配置されている。つまり、炭素構造体１の側壁では、図１に示すように外周側から内周側に向けてカーボンナノチューブ２の密度が徐々に高くなっている。このため、炭素構造体１の中央部に図１および図２に示すような開口部３が存在していても、筒状体としての形態を維持している。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
このような炭素構造体１は、後述するようにその開口部３の内部にケーブルなどの構造部材を配置し、当該構造部材に炭素構造体１を密着させる（たとえばローラなどで押圧する）ことで、構造部材の表面にカーボンナノチューブからなる被覆層を容易に形成することができる。
Such a
図３は、図１および図２に示した炭素構造体の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４〜図６は、図３に示した炭素構造体の製造方法を説明するための模式図である。図３〜図６を参照して、図１および図２に示した炭素構造体の製造方法を説明する。 FIG. 3 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the carbon structure shown in FIGS. 1 and 2. 4-6 is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the carbon structure shown in FIG. With reference to FIGS. 3-6, the manufacturing method of the carbon structure shown in FIG. 1 and FIG. 2 is demonstrated.
まず図３に示すように、下地線材準備工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）においては、図４に示すようにその側面全体にナノ粒子１２が分散配置された下地線材７を準備する。ここで、図４は、下地線材準備工程（Ｓ１０）において準備される下地線材を示す断面模式図である。下地線材７は図４に示すように断面形状が円形状の線材である。下地線材７を構成する材料としては、導電体や絶縁体といった任意の材料を用いることができるが、カーボンナノチューブを製造する際の加熱温度に耐えることが可能な材料を用いることが好ましい。
First, as shown in FIG. 3, a base wire preparation step (S10) is performed. In this step (S10), as shown in FIG. 4, a
また、ナノ粒子１２としては、活性な金属をその材料として用いることができる。そのようなナノ粒子１２を構成する金属としては、たとえばバナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）などを用いることができる。また、このナノ粒子１２を形成する際、下地線材７の表面に予め下地膜を形成しておいてもよい。たとえば、この下地膜を構成する材料としては、アルミナ、シリカ、アルミン酸ナトリウム、ミョウバン、リン酸アルミニウムなどのアルミニウム化合物、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウムなどのカルシウム化合物、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのマグネシウム化合物、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウムなどのアパタイト系の材料を用いることが好ましい。
Moreover, as the
次に、カーボンナノチューブ成長工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、下地線材準備工程（Ｓ１０）において準備された下地線材７の周囲にカーボンナノチューブを形成するための炭素を含む原料ガスを供給するとともに、当該下地線材７および原料ガスを加熱する。このようにすれば、下地線材７の側面に形成されたナノ粒子１２上にそれぞれカーボンナノチューブ２（図１参照）が成長する。この結果、図５および図６に示すような構造を得る。図５は、図３のカーボンナノチューブ成長工程（Ｓ２０）によって得られた構造を説明するための断面模式図である。図６は、図５の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。
Next, a carbon nanotube growth step (S20) is performed. Specifically, while supplying the raw material gas containing carbon for forming a carbon nanotube around the
なお、カーボンナノチューブ２には、黒鉛シートが円筒状に閉じた多層構造を有する多層ナノチューブと、黒鉛シートが円筒状に閉じた単層構造を有する単層ナノチューブとがある。ここで、図１に示した炭素構造体１を構成するカーボンナノチューブ２は、上述した単層ナノチューブがそのほとんどを占めている。
The
次に、図３に示すように、下地線材分離工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、下地線材７とカーボンナノチューブ２との接合部に超音波を印加することにより、カーボンナノチューブ２からなる筒状体から下地線材７を分離する。分離された下地線材７は、図６に示す下地線材７の延在方向に沿ってカーボンナノチューブ２からなる筒状の炭素構造体から引抜かれる。この結果、図１および図２に示すような炭素構造体１を得ることができる。
Next, as shown in FIG. 3, a base wire separating step (S30) is performed. Specifically, the
なお、上述した製造方法において、下地線材７の表面に形成されるナノ粒子１２の粒径はたとえば１００ｎｍ以下、好ましくは１．０ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とする。また、上述したナノ粒子１２の下に下地膜を形成する場合、当該下地膜の厚みとしては２．０ｎｍ以上１００ｎｍ以下といった値を用いることができる。
In the manufacturing method described above, the particle size of the
（実施の形態２）
図７は、本発明による炭素構造体の実施の形態２を示す断面模式図である。図８は、図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。図７および図８を参照して、本発明による炭素構造体の実施の形態２を説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic cross-sectional
図７および図８に示すように、本発明による炭素構造体１は、概略円筒状の形状を有している。具体的には、炭素構造体１は、当該炭素構造体１の延在する軸に沿った方向に延びるように、中心部に開口部３が形成されている。この開口部３の周囲の側壁４はカーボンナノチューブからなる。この側壁４においては、カーボンナノチューブがローラなどの押圧部材によって開口部３の延在方向に沿った方向、あるいは開口部３の延在方向に交差する方向（側壁４の周方向）に倒れて互いに絡み付くことにより、構成されている。
As shown in FIGS. 7 and 8, the
このような炭素構造体１を用いても、図１および図２に示した炭素構造体１と同様に、開口部３の内部にケーブルなどの構造部材を配置し、当該構造部材に炭素構造体１を密着させることで、構造部材の表面にカーボンナノチューブからなる被覆層を容易に形成することができる。また、図７および図８に示した炭素構造体１では、側壁４においてカーボンナノチューブが互いに絡み付いて固定されているので、その形状が壊れにくく、取扱が容易である。
Even when such a
図９は、図７および図８に示した炭素構造体の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１０は、図９に示した炭素構造体の製造方法を説明するための模式図である。図１１は、図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。図９〜図１１を参照して、図７および図８に示した炭素構造体の製造方法を説明する。 FIG. 9 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the carbon structure shown in FIGS. 7 and 8. FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the carbon structure shown in FIG. 11 is a schematic cross-sectional view taken along line XI-XI in FIG. With reference to FIGS. 9-11, the manufacturing method of the carbon structure shown in FIG.7 and FIG.8 is demonstrated.
図９に示すように、まず下地線材準備工程（Ｓ１０）およびカーボンナノチューブ成長工程（Ｓ２０）を、図３に示した炭素構造体の製造方法と同様に実施する。その後、加工工程（Ｓ４０）を実施する。この加工工程（Ｓ４０）においては、具体的には図１０に示すように下地線材７の表面に対してほぼ垂直な方向に延びているカーボンナノチューブ２を、ローラ１１によって押圧する。このとき、ローラ１１は下地線材７の表面に沿った方向にカーボンナノチューブ２を倒すように、当該カーボンナノチューブ２を押圧する。このようなローラ１１による加工を下地線材７の外周面の全周にわたって行なうことにより、図１１に示すように、下地線材７の外周面上には、カーボンナノチューブの延在方向が下地線材７の表面に沿った方向であって下地線材７の延在方向に沿っている、加工されたカーボンナノチューブ層１３が形成される。
As shown in FIG. 9, first, the base wire preparation step (S10) and the carbon nanotube growth step (S20) are carried out in the same manner as the carbon structure manufacturing method shown in FIG. Thereafter, a processing step (S40) is performed. In this processing step (S40), specifically, as shown in FIG. 10, the
その後、図３に示した製造方法と同様に、下地線材分離工程（Ｓ３０）を実施する。この結果、図７および図８に示した炭素構造体を得ることができる。 Thereafter, as in the manufacturing method shown in FIG. 3, a base wire separating step (S30) is performed. As a result, the carbon structure shown in FIGS. 7 and 8 can be obtained.
図１２は、図７および図８に示した本発明による炭素構造体の実施の形態２の変形例を示す断面模式図である。図１２を参照して、本発明による炭素構造体の実施の形態２の変形例を説明する。なお、図１２は図７に対応する。
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing a modification of the second embodiment of the carbon structure according to the present invention shown in FIG. 7 and FIG. With reference to FIG. 12, the modification of
図１２に示した炭素構造体１は、基本的には図７および図８に示した炭素構造体と同様の構造を備えるが、カーボンナノチューブを含む側壁４におけるカーボンナノチューブの延在方向が図７および図８に示した炭素構造体１と異なっている。すなわち、図１２に示した炭素構造体１では、矢印５に示すように側壁４の円周方向に沿った方向（炭素構造体１の延在方向に交差する方向）にカーボンナノチューブが延在するように配置されている。このようにしても、図７および図８に示したカーボンナノチューブを含む炭素構造体による効果と同様の効果を得ることができる。
The
図１２に示した炭素構造体の製造方法は、基本的には図９〜図１１に示した炭素構造体の製造方法と同様であるが、加工工程の内容が異なっている。すなわち、図１２に示した炭素構造体１を製造する場合には、加工工程（Ｓ４０）において、カーボンナノチューブ２を押圧するローラ１１の押圧方向が異なる。つまり、図１２に示した炭素構造体を製造する場合には、ローラ１１が下地線材７（図の側面上を円周方向に周回するように移動しながらカーボンナノチューブ２を押圧する。このようにすれば、カーボンナノチューブ２は下地線材７の側面の周方向に沿って倒れることになる。そして、このように円周方向にカーボンナノチューブが配向している、加工されたカーボンナノチューブ層１３（図１０参照）を形成した後、下地線材分離工程（Ｓ３０）を実施することにより図１２に示した炭素構造体１を得ることができる。
The manufacturing method of the carbon structure shown in FIG. 12 is basically the same as the manufacturing method of the carbon structure shown in FIGS. 9 to 11, but the contents of the processing steps are different. That is, when the
（実施の形態３）
図１３は、本発明による複合部材の実施の形態３を示す断面模式図である。図１４は、図１３の線分ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面模式図である。図１３および図１４を参照して、本発明による複合部材の実施の形態３としての被覆ケーブルを説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 13 is a schematic sectional
図１３および図１４に参照して、本発明による被覆ケーブルは、線材１７と、この線材１７の外周側壁を囲むように配置されたカーボンナノチューブからなる被覆層１４とからなる。線材１７は、その中心軸に沿って延在する導体線１５と、この導体線１５の側面上を覆う絶縁膜１６とからなる。カーボンナノチューブからなる被覆層１４は、絶縁膜１６の外周面を覆うように配置されている。
Referring to FIGS. 13 and 14, the coated cable according to the present invention includes a
このような被覆ケーブルは、被覆層１４がカーボンナノチューブからなるため、優れた耐摩耗性および潤滑性を示す。そのため、機械装置の摺動部や間接部などの可動部に配置されるケーブルとして、図１３および図１４に示すような本発明による被覆ケーブルを用いれば、間接部や摺動部の動きに応じて当該被覆ケーブルが他の部材と接触しても、被覆ケーブルの外周に位置する被覆層１４が破れるといった問題の発生を抑制できる。さらに、カーボンナノチューブからなる被覆層１４は、熱伝導性も優れているため、線材１７において熱が発生した場合でも当該熱を迅速に外部へ放出することができる。
Such a coated cable exhibits excellent wear resistance and lubricity because the
図１５は、図１３および図１４に示した本発明による複合部材としての被覆ケーブルの製造方法を説明するためのフローチャートである。図１６〜図２０は、図１５に示した本発明による被覆ケーブルの製造方法を説明するための模式図である。図１５〜図２０を参照して、図１３および図１４に示した本発明による被覆ケーブルの製造方法を説明する。 FIG. 15 is a flowchart for explaining a method of manufacturing a coated cable as a composite member according to the present invention shown in FIGS. 13 and 14. 16-20 is a schematic diagram for demonstrating the manufacturing method of the covering cable by this invention shown in FIG. With reference to FIGS. 15-20, the manufacturing method of the covered cable by this invention shown to FIG. 13 and FIG. 14 is demonstrated.
まず、図１５に示すように、炭素構造体準備工程（Ｓ１００）を実施する。この工程（Ｓ１００）においては、図３に示した炭素構造体の製造方法によって形成された、図１および図２に示すような炭素構造体１を準備する。
First, as shown in FIG. 15, a carbon structure preparation step (S100) is performed. In this step (S100), a
次に、線材挿入工程（Ｓ１１０）を実施する。具体的には、図１６および図１７に示すように、炭素構造体１の中心軸に沿って形成されている開口部３の内部に線材１７を挿入する。ここで、図１７は、図１６の線分ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面模式図である。
Next, a wire insertion step (S110) is performed. Specifically, as shown in FIGS. 16 and 17, the
次に、加工工程（Ｓ１４０）を実施する。この加工工程（Ｓ１４０）においては、図１８および図１９に示すように、１組のローラ２１を用いてカーボンナノチューブからなる筒状体である炭素構造体を線材１７の外周側壁に密着させる。具体的には、図１８に示すように、１組のローラ２１を用いて、線材１７の外周側面の複数の方向からカーボンナノチューブからなる筒状体である炭素構造体を押え付ける。ここで、図１９は、図１８の線分ＸＩＸ−ＸＩＸにおける断面模式図である。このようにして、図１９に示すように線材１７の外周を被覆するように、加工されたカーボンナノチューブ層１３を形成できる。この加工されたカーボンナノチューブ層１３は、線材１７の外周側面全体にわたって線材１７の表面に密着している。
Next, a processing step (S140) is performed. In this processing step (S140), as shown in FIG. 18 and FIG. 19, a pair of
この後、図１５に示すように、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。この工程（Ｓ１５０）では、図２０に示すように、加工されたカーボンナノチューブ層１３が形成された線材１７を、容器１８に保持される溶液１９中に浸漬する。この結果、加工されたカーボンナノチューブ層１３に溶液が含浸する。その後、溶液１９中から線材１７を取出し、当該線材１７の側面全体に密着している、加工されたカーボンナノチューブ層１３を乾燥させる。この結果、当該加工されたカーボンナノチューブ層１３は固形化し、図１３および図１４に示したカーボンナノチューブからなる被覆層１４となる。
Then, as shown in FIG. 15, a solidification process (S150) is implemented. In this step (S150), as shown in FIG. 20, the
溶液１９としては、水やアルコールなど任意の溶液を用いることができる。また、この溶液１９を保持する容器１８としては、任意の形状および材質の容器を用いることができる。
As the
このような固形化工程（Ｓ１５０）を実施することにより、加工されたカーボンナノチューブ層１３が線材１７の表面により強固に密着する。また、固形化工程（Ｓ１５０）を実施することにより得られる、カーボンナノチューブからなる被覆層１４の厚みも、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する前の加工されたカーボンナノチューブ層１３の厚みよりも薄くなる。すなわち、加工されたカーボンナノチューブ層１３に比べて、被覆層１４の密度を高めることができる。この結果、被覆層１４の強度を向上させることができる。このようにして、図１３および図１４に示した本発明による被覆ケーブルを得ることができる。
By carrying out such a solidification step (S150), the processed
（実施の形態４）
図２１は、本発明による複合部材の実施の形態４を示す斜視模式図である。図２２は、図２１の線分ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩにおける断面模式図である。図２１および図２２を参照して、本発明による複合部材の実施の形態４としての被覆パイプを説明する。
(Embodiment 4)
FIG. 21 is a schematic perspective
図２１および図２２に示すように、被覆パイプは、パイプ２５と、このパイプの外周側壁を覆うように配置されているカーボンナノチューブからなる被覆層１４とを備える。そして、この被覆層１４においては、パイプ２５の外周側面から突出する方向に延びる平板状の形状を有するフィン部２６が形成されている。このフィン部２６は、被覆層１４の対向する部位から外周側に延在するように形成されている。このフィン部２６も、被覆層１４と同様にカーボンナノチューブからなる。
As shown in FIGS. 21 and 22, the coated pipe includes a
このようにすれば、パイプ２５の耐磨耗性を向上させることができるとともに、パイプ２５の内部をたとえば冷却水などが流れる場合に、パイプ２５の側壁および被覆層１４を介してフィン部２６から効率的に熱を放出することができる。これは、被覆層１４およびフィン部２６を構成するカーボンナノチューブが高い熱伝導率を有するためである。この結果、パイプ２５の内部を流通する冷却媒体の温度を効果的に下げることができる。
In this way, the wear resistance of the
次に、図２１および図２２に示した被覆パイプの製造方法を説明する。図２１および図２２に示した被覆パイプの製造方法は、基本的には図１５に示した被覆ケーブルの製造方法と同様であるが、加工工程（Ｓ１４０）によって形成される、加工されたカーボンナノチューブ層１３の形状が異なる。以下、具体的に説明する。
Next, a method for manufacturing the coated pipe shown in FIGS. 21 and 22 will be described. The coated pipe manufacturing method shown in FIG. 21 and FIG. 22 is basically the same as the coated cable manufacturing method shown in FIG. 15, but the processed carbon nanotubes formed by the processing step (S140). The shape of the
図２３は、図２１および図２２に示す被覆パイプの製造方法を説明するための模式図である。図２３は図１９に対応する。図２１および図２２に示す被覆パイプを形成する場合、図１５に示した製造方法と同様に炭素構造体準備工程（Ｓ１００）を実施する。そして、線材挿入工程（Ｓ１１０）と同様に、炭素構造体の開口部にパイプ２５を挿入する工程を実施する。
FIG. 23 is a schematic diagram for explaining a method of manufacturing the coated pipe shown in FIGS. 21 and 22. FIG. 23 corresponds to FIG. When forming the covered pipe shown in FIGS. 21 and 22, the carbon structure preparation step (S100) is performed in the same manner as the manufacturing method shown in FIG. And the process which inserts the
その後、加工工程（Ｓ１４０）を実施するが、この加工工程（Ｓ１４０）においては、１対のローラでパイプ２５を上下方向から挟むようにしてカーボンナノチューブを押圧することにより、図２３に示すような構造を得る。すなわち、パイプ２５を中心として、左右方向に加工されたカーボンナノチューブ層１３が延在するような構造を得る。このように、加工されたカーボンナノチューブ層１３によって、パイプ２５から左右方向に延びるような、平板状の構造を形成した後、図１５に示した製造方法と同様に固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。具体的には、平板状に成形された加工されたカーボンナノチューブ層１３に液体を含浸させ、当該液体を乾燥することによって、加工されたカーボンナノチューブ層１３を固形化する。この結果、図２１および図２２に示すようにカーボンナノチューブからなる被覆層１４およびフィン部２６が形成される。このようにして、図２１および図２２に示す被覆パイプを形成することができる。
Thereafter, a processing step (S140) is carried out. In this processing step (S140), the carbon nanotubes are pressed so as to sandwich the
（実施の形態５）
図２４は、本発明による複合部材の実施の形態５を示す断面模式図である。図２５は、図２４の線分ＸＸＶ−ＸＸＶにおける断面模式図である。図２４および図２５を参照して、本発明による複合部材の実施の形態５としての回転部材を説明する。
(Embodiment 5)
FIG. 24 is a schematic cross-sectional view showing a fifth embodiment of a composite member according to the present invention. 25 is a schematic cross-sectional view taken along line XXV-XXV in FIG. With reference to FIG. 24 and FIG. 25, the rotating member as
図２４および図２５に示した回転部材３９は、中心軸に沿って延びる断面形状が円形状の軸３７と、軸３７の外周表面を覆うように配置されたカーボンナノチューブからなる被覆層１４と、この被覆層１４の外周面上に配置された円筒状の外輪３８とを備える。被覆層１４は、軸３７の外周面に密着している。一方、外輪３８は被覆層１４に接触するとともに、被覆層１４に対して図２４の矢印３６に示す方向に回転可能になっている。ここで、カーボンナノチューブからなる被覆層１４は高強度でありかつ極めて耐磨耗性および潤滑性が優れているため、外輪３８の矢印３６方向における回転をスムーズに行なうことができる。また、通常の潤滑油などを用いていないため、たとえば高温環境下などにおいても外輪３８の回転特性を維持することができる。
The rotating
図２６は、図２４および図２５に示した回転部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２６を参照して、図２４および図２５に示した回転部材の製造方法を説明する。 FIG. 26 is a flowchart for explaining a manufacturing method of the rotating member shown in FIGS. 24 and 25. With reference to FIG. 26, the manufacturing method of the rotating member shown in FIGS. 24 and 25 will be described.
図２６に示すように、回転部材３９の製造方法では、まず炭素構造体準備工程（Ｓ１００）を実施する。この工程（Ｓ１００）においては、図１５に示した被覆ケーブルの製造方法における工程（Ｓ１００）と同様に図１および図２に示したような炭素構造体１を準備する。
As shown in FIG. 26, in the manufacturing method of the rotating
次に、軸挿入工程（Ｓ２１０）を実施する。具体的には、炭素構造体１の中心部に形成された開口部３に軸３７（図２４参照）を挿入配置する。
Next, a shaft insertion step (S210) is performed. Specifically, a shaft 37 (see FIG. 24) is inserted and disposed in the
次に、加工工程（Ｓ１４０）を実施する。この工程（Ｓ１４０）においては、たとえば図１８に示すようなローラ２１を用いて炭素構造体を構成するカーボンナノチューブを押圧することにより、軸３７の表面に炭素構造体を構成するカーボンナノチューブを倒して密着させる。また、このときカーボンナノチューブは、軸３７の外周の周方向に沿って延在した状態となるように、押圧されることが好ましい。
Next, a processing step (S140) is performed. In this step (S140), for example, the carbon nanotubes constituting the carbon structure are pressed on the surface of the
その後、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。この工程（Ｓ１５０）においては、基本的には図１５および図２０を参照して説明した固形化工程（Ｓ１５０）と同様の工程を実施する。この結果、軸３７の外周側面にカーボンナノチューブからなる被覆層１４が配置された構造を得ることができる。
Then, a solidification process (S150) is implemented. In this step (S150), basically the same step as the solidification step (S150) described with reference to FIGS. 15 and 20 is performed. As a result, a structure in which the
次に、外輪設置工程（Ｓ２２０）を実施する。この工程（Ｓ２２０）においては、被覆層１４の外周側に外輪３８（図２４参照）を嵌め込む。言い換えれば、円筒状の外輪３８の内周側の開口部に、被覆層１４が外周に配置された軸３７を挿入する。この結果、図２４および図２５に示す回転部材を得ることができる。
Next, an outer ring installation step (S220) is performed. In this step (S220), the outer ring 38 (see FIG. 24) is fitted on the outer peripheral side of the
（実施の形態６）
図２７は、本発明による複合部材の実施の形態６を示す断面模式図である。図２８は、図２７の線分ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩにおける断面模式図である。図２７〜図２８を参照して、本発明による複合部材の実施の形態６としての直動ガイド部材を説明する。
(Embodiment 6)
FIG. 27 is a schematic sectional view showing Embodiment 6 of a composite member according to the present invention. 28 is a schematic cross-sectional view taken along line XXVIII-XXVIII in FIG. With reference to FIGS. 27-28, the linear motion guide member as Embodiment 6 of the composite member by this invention is demonstrated.
図２７および図２８に示すように、本発明による直動ガイド部材４９は、基本的には図２４および図２５に示した回転部材３９と同様の構造を備えるが、被覆層１４を備える軸３７の外周側に配置されている部材の形状およびその動作が異なっている。すなわち、直動ガイド部材４９においては、被覆層１４が形成された軸３７の外周側面上に接触するように移動体４８が設置されている。移動体４８は、図２７に示すようにその平面形状が四角形状であり、中央部に軸３７を挿入可能な円形状の開口部が形成されている。そして、移動体４８は、図２８の矢印３６に示す方向に（すなわち軸３７の延在方向に沿って）移動可能になっている。
As shown in FIGS. 27 and 28, the linear
この場合も、被覆層１４がカーボンナノチューブからなり極めて耐磨耗性および潤滑性に優れ、また高強度であるため、潤滑油などを用いることなく移動体４８の動作を行なうことができる。このため、潤滑油などの使用が困難な高温環境下においても移動体４８を軸３７に沿って自在に移動させることができる。
Also in this case, since the
図２９は、図２７および図２８に示した直動ガイド部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２９を参照して、図２７および図２８に示した直動ガイド部材の製造方法を説明する。 FIG. 29 is a flowchart for explaining a method of manufacturing the linear guide member shown in FIGS. 27 and 28. With reference to FIG. 29, the manufacturing method of the linear guide member shown to FIG. 27 and FIG. 28 is demonstrated.
図２９に示すように、直動ガイド部材４９の製造方法では、図２６に示した回転部材の製造方法と同様に、炭素構造体準備工程（Ｓ１００）、軸挿入工程（Ｓ２１０）、加工工程（Ｓ１４０）、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。この結果、軸３７の外周側面にカーボンナノチューブからなる被覆層１４が配置された構造を得ることができる。
As shown in FIG. 29, in the manufacturing method of the
次に、移動体設置工程（Ｓ２３０）を実施する。この工程（Ｓ２３０）においては、被覆層１４の外周側に移動体４８（図２７参照）を嵌め込む。言い換えれば、移動体４８の内周側の開口部に、被覆層１４が外周に配置された軸３７を挿入する。この結果、図２７および図２８に示す直動ガイド部材４９を得ることができる。
Next, a moving body installation process (S230) is implemented. In this step (S230), the moving body 48 (see FIG. 27) is fitted on the outer peripheral side of the coating layer. In other words, the
以下、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。本発明に従った炭素構造体１は、貫通穴としての開口部３を有する筒状の炭素構造体１であって、複数のカーボンナノチューブ２を含む側壁を備える。このようにすれば、炭素構造体１の開口部３に構造部材（線材１７やパイプ２５、あるいは軸３７など）を挿入し、炭素構造体１を線材１７やパイプ２５、あるいは軸３７の外周表面に密着させることで、線材１７などの表面にカーボンナノチューブ２を含む被覆層１４を容易に形成することができる。
Hereinafter, although there is a part which overlaps with embodiment mentioned above, the characteristic structure of this invention is enumerated. A
上記炭素構造体１では、図１および図２に示すように、側壁において、複数のカーボンナノチューブ２が開口部３の内部から外部へ向かうように放射状に配置されていてもよい。この場合、線材１７などを炭素構造体１の開口部３に挿入し、炭素構造体１を線材１７などの表面に密着させるときに、カーボンナノチューブ２に対して応力を加える方向を適宜調整することで、カーボンナノチューブ２の延在方向を容易に変更することができる。このため、線材１７などの構造部材の特性（たとえば線材１７において耐磨耗性が要求される表面の部位と接触する他の部材の移動条件（磨耗条件）など）に応じて、被覆層１４となった炭素構造体１におけるカーボンナノチューブ２の延在方向を変更することができる。したがって、被覆層１４が形成された線材１７など（複合部材）の耐磨耗性をより向上させることができる。
In the
上記炭素構造体１では、図７、図８、図１２に示すように、側壁において、複数のカーボンナノチューブが側壁の内周面に沿った方向（図８の矢印５、または図１２の矢印５で示される方向）に延びるように配置されていてもよい。この場合、炭素構造体１の側壁においてカーボンナノチューブ２が側壁内周面に沿った方向に延びるように倒れた状態になるので、複数のカーボンナノチューブが互いに絡み合うようにすることができる。このため、図１に示すように開口部３の内部から外部へ向かうように放射状にカーボンナノチューブ２が配置されている場合より、炭素構造体１の強度を向上させることができる。この結果、炭素構造体１の取扱が容易になる。
In the
この発明に従った複合部材（被覆層１４が形成された線材１７、回転部材３９または直動ガイド部材４９）は、上記炭素構造体１と、構造部材（線材１７、軸３７）とを備える。構造部材（線材１７または軸３７）は、炭素構造体１の開口部３に挿入され、炭素構造体１と密着している。このようにすれば、カーボンナノチューブを含む炭素構造体１を線材１７または軸３７の表面に被覆層１４として配置するので、被覆層１４に含まれるカーボンナノチューブの存在に起因して優れた耐磨耗性や潤滑性、熱伝導性を有する複合部材（被覆層１４が形成された線材１７からなる被覆ケーブル、回転部材３９または直動ガイド部材４９）を実現できる。
A composite member according to the present invention (the
上記複合部材では、図１３、図１４などに示すように、炭素構造体１の側壁において、複数のカーボンナノチューブ２の延在方向は線材１７などが挿入された開口部３の延在方向に沿った方向となっていてもよい。このようにすれば、特に複合部材（たとえば直動ガイド部材４９）の表面と接触する他の部材（たとえば移動体４８）の移動方向（摺動方向）が開口部３の延在方向（軸３７の延在方向）に沿っている場合に、特に優れた耐磨耗性を得ることができる。
In the composite member, as shown in FIGS. 13, 14, etc., the extending direction of the plurality of
上記複合部材では、図２４および図２５に示す回転部材３９のように、炭素構造体の側壁において、複数のカーボンナノチューブの延在方向が側壁の周方向に沿った方向（軸３７の外周の周方向）となっていてもよい。このようにすれば、特に炭素構造体（軸３７の外周に密着された被覆層１４）の表面と接触する他の部材（外輪３８）の移動方向（摺動方向）が側壁の周方向に沿っている場合に、特に優れた耐磨耗性を得ることができる。
In the composite member, as in the rotating
上記複合部材（被覆層１４が形成された線材１７である被覆ケーブル）は、図２１および図２２に示すように、炭素構造体（被覆層１４）の側壁から外周側に向けて突出する、カーボンナノチューブを含むフィン部２６をさらに備えていてもよい。この場合、カーボンナノチューブは耐磨耗性に加えて熱伝導性にも優れているため、被覆層１４およびフィン部２６を、放熱用の部材として利用することができる。
As shown in FIGS. 21 and 22, the composite member (covered cable that is the
上記複合部材（回転部材３９または直動ガイド部材４９）は、図２４、図２５、図２７、図２８に示すように、炭素構造体（被覆層１４）の外周表面と接触するとともに、被覆層１４に対して摺動可能に配置された外周部材（外輪３８または移動体４８）をさらに備えていてもよい。この場合、外輪３８または移動体４８と接触する被覆層１４は上記のように耐磨耗性に優れているため、外輪３８または移動体４８と被覆層１４との間に潤滑油などを配置することなく、外輪３８または移動体４８の移動を滑らかにかつ安定して行なうことができる。このため、潤滑油が使用できないような環境下（たとえば高温雰囲気など）においても、外輪３８または移動体４８の動作を確実に行なうことができる。
As shown in FIGS. 24, 25, 27, and 28, the composite member (the rotating
上記複合部材（回転部材３９）において、図２４および図２５に示すように、構造部材としての軸３７の外形は円柱状であってもよい。被覆層１４は軸３７の円周状の側面に密着している。外輪３８は、軸３７の上記側面に対して円周方向に摺動可能となっている。この場合、軸３７に対して周方向に摺動する（回転する）外輪３８の動作を確実に行なうことができる。
In the composite member (rotating member 39), as shown in FIGS. 24 and 25, the outer shape of the
上記複合部材（直動ガイド部材４９）において、図２７および図２８に示すように、構造部材としての軸３７の外形は棒状である。被覆層１４は軸３７の延在方向に沿った側面に密着してもよい。移動体４８は、軸３７の延在方向に摺動可能となっている。この場合、軸３７の延在方向に摺動する（軸３７の延在方向に沿って移動する）移動体４８の動作を確実に行なうことができる。
In the composite member (linear motion guide member 49), as shown in FIGS. 27 and 28, the outer shape of the
この発明に従った複合部材（被覆ケーブル、回転部材３９または直動ガイド部材４９）の製造方法は、上記複合部材の製造方法であって、炭素構造体１を準備する工程（炭素構造体準備工程（Ｓ１００））と、炭素構造体１の貫通穴（開口部３）の内部に構造部材（線材１７または軸３７）を挿入する工程（線材挿入工程（Ｓ１１０）または軸挿入工程（Ｓ２１０））と、線材１７または軸３７に炭素構造体１を密着させる工程（加工工程（Ｓ１４０））とを備える。このようにすれば、本発明による複合部材（被覆ケーブル、回転部材３９または直動ガイド部材４９）を容易に得ることができる。
The manufacturing method of the composite member (covered cable, rotating
上記複合部材の製造方法は、炭素構造体１の側壁を構成する複数のカーボンナノチューブ２を互いに固着させる工程（固形化工程（Ｓ１５０））をさらに備えていてもよい。この場合、炭素構造体１からなる被覆層１４を構造部材としての線材１７や軸３７により密着させることができる。
The method for manufacturing a composite member may further include a step of fixing a plurality of
上記複合部材の製造方法において、固形化工程（Ｓ１５０）は、図２０に示すように、複数のカーボンナノチューブ２に溶液１９を含浸させたあと、前記溶液１９を乾燥させることにより前記複数のカーボンナノチューブ２を互いに固着させる工程を含んでいてもよい。この場合、比較的簡単な工程で被覆層１４を線材１７などに密着させることができる。
In the composite member manufacturing method, as shown in FIG. 20, the solidifying step (S150) includes impregnating a plurality of
上記複合部材の製造方法において、溶液１９は樹脂を含んでいてもよい。また、当該樹脂は熱伝導性の接着剤であってもよく、熱伝導性のグリスであってもよい。この場合、乾燥した後で互いに固着したカーボンナノチューブ２の間に、上記接着剤やグリスの成分が残存することにより、カーボンナノチューブ２同士の密着性をより高めることができる。また、溶液１９に含まれる樹脂の材質を適宜変更することで、炭素構造体１からなる被覆層１４の特性（たとえば熱伝導特性や強度など）を変更することができる。
In the method for manufacturing the composite member, the
（実施例１）
まず、直径が３ｍｍのアルミナからなる断面形状が円形状の棒を準備した。当該棒の外周側面上にアルミ膜を形成した。そして、当該アルミ膜を陽極酸化することにより、棒の外周側面にナノサイズのピンホールを多数形成した。さらに、当該棒の外周側面上に、鉄を含有する溶液を塗布した。その後、当該棒に対して熱処理を施すことにより、ピンホール内に平均直径が約１ｎｍの鉄からなるナノ粒子を形成した。このようにして、アルミナからなる棒の側面全体に触媒としてのナノ粒子が分散配置された構造を得た。
(Example 1)
First, a rod having a circular cross section made of alumina having a diameter of 3 mm was prepared. An aluminum film was formed on the outer peripheral side surface of the rod. And many nano-sized pinholes were formed in the outer peripheral side surface of the rod by anodizing the aluminum film. Furthermore, the solution containing iron was apply | coated on the outer peripheral side surface of the said stick | rod. Thereafter, the rod was heat-treated to form nanoparticles made of iron having an average diameter of about 1 nm in the pinhole. In this way, a structure was obtained in which nanoparticles as a catalyst were dispersed and arranged on the entire side surface of the rod made of alumina.
次に、反応ガスとして、エチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混合したガスを、当該アルミナからなる棒の外周側面に供給しながら熱処理を行なった。この熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約２ｍｍ程度であった。 Next, heat treatment was performed while supplying, as a reaction gas, a gas obtained by mixing 150 ppm of water with ethylene gas to the outer peripheral side surface of the rod made of alumina. As conditions for this heat treatment, the heating temperature was 750 ° C., and the heating time was about 30 minutes. As a result, single-walled carbon nanotubes could be generated on the entire outer peripheral side surface of the rod made of alumina. The length of the produced carbon nanotube was about 2 mm.
その後、超音波振動をアルミナからなる棒に印加し、形成されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を解消しながら、アルミナ棒をカーボンナノチューブの集合体から引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置されていた部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体である筒状体（炭素構造体）が得られた。 Thereafter, ultrasonic vibration was applied to the rod made of alumina, and the alumina rod was pulled out from the aggregate of carbon nanotubes while breaking the connection between the formed carbon nanotube and the rod made of alumina. As a result, a cylindrical body (carbon structure), which is an aggregate of carbon nanotubes, having an opening formed in the portion where the alumina rod was disposed, was obtained.
次に、このカーボンナノチューブからなる筒状体の開口部に、ポリエチレンを被覆した銅ケーブルを挿入した。そして、ローラによってカーボンナノチューブを当該ケーブルの側面に沿った方向に倒すように、銅ケーブルの外周側から銅ケーブルに向けて押圧した。このようにして、ケーブル表面にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、このケーブルをアルコールに浸漬した後、乾燥させることにより、ケーブル表面におけるカーボンナノチューブを互いに固着させた。このようにして、カーボンナノチューブからなる被覆層を形成した。 Next, a copper cable coated with polyethylene was inserted into the opening of the cylindrical body made of carbon nanotubes. And it pressed toward the copper cable from the outer peripheral side of the copper cable so that a carbon nanotube might be tilted in the direction along the side surface of the said cable with a roller. In this way, carbon nanotubes were brought into close contact with the cable surface. Further, the cable was immersed in alcohol and then dried to fix the carbon nanotubes on the cable surface to each other. In this way, a coating layer made of carbon nanotubes was formed.
このようなカーボンナノチューブからなる被覆層を形成したケーブルを、人型ロボットの関節部近傍であって、摩耗しやすい部分に信号線としてセットした。そして、その関節部を５０００時間開閉駆動させた。このような実験を行なった後においても、カーボンナノチューブからなる被覆は破れることなく、当該ケーブルは健全な状態を維持した。そして、このようにケーブルが健全な状態を維持したことから、当該ロボットの関節部は、実験時間を通して問題なく駆動した。 A cable in which a coating layer made of such carbon nanotubes was formed was set as a signal line in a portion near the joint portion of a humanoid robot and easily worn. Then, the joint portion was driven to open and close for 5000 hours. Even after performing such an experiment, the coating made of carbon nanotubes was not broken, and the cable maintained a healthy state. And since the cable maintained the sound state in this way, the joint portion of the robot was driven without any problem throughout the experiment time.
一方、カーボンナノチューブによる被覆層を形成していないケーブルを、上記した実験に用いた関節部近傍の同じ部分に設置し、同様の試験を行なった。その結果、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成されていないケーブルでは、ポリエチレンからなる被覆が摩耗によって破れ、漏電が発生した。このため、ロボットの関節部は漏電の発生により動作しなくなった。 On the other hand, a cable in which a coating layer of carbon nanotubes was not formed was installed in the same portion near the joint used in the above-described experiment, and the same test was performed. As a result, in the cable in which the coating layer made of carbon nanotubes was not formed, the coating made of polyethylene was broken due to wear, and electric leakage occurred. For this reason, the joint part of the robot stopped working due to the occurrence of electric leakage.
（実施例２）
まず、直径が１０ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。この棒の外周面上に鉄とコバルトとを平均厚みが約１ｎｍになるように成膜した。そして、当該棒に対して熱処理を施すことにより、平均直径が約１ｎｍの鉄からなるナノ粒子をアルミナからなる棒の外周側面上に固着させた。この結果、外周側面全体に触媒としてのナノ粒子が分散配置されたアルミナからなる棒が得られた。
(Example 2)
First, a rod made of alumina having a diameter of 10 mm was prepared. A film of iron and cobalt was formed on the outer peripheral surface of the rod so that the average thickness was about 1 nm. And the nanoparticle which consists of iron whose average diameter is about 1 nm was made to adhere on the outer peripheral side surface of the rod which consists of alumina by heat-processing with respect to the said rod. As a result, a rod made of alumina in which nanoparticles as a catalyst were dispersed and arranged on the entire outer peripheral surface was obtained.
そして、反応ガスとして、エチレンガスに１００ｐｐｍの水を混ぜたガスを、アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を８００℃とし、加熱時間を２０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約５ｍｍ程度であった。 And it heat-processed, supplying the gas which mixed 100 ppm water in ethylene gas to the surface of the rod which consists of aluminas as reaction gas. As the heat treatment conditions, the heating temperature was 800 ° C., and the heating time was about 20 minutes. As a result, single-walled carbon nanotubes could be generated on the entire outer peripheral side surface of the rod made of alumina. The length of the produced carbon nanotube was about 5 mm.
その後、超音波振動をアルミナからなる棒に印加し、生成されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を解消しながらアルミナ棒を引抜いた。このようにして、アルミナ棒が配置された部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体である筒状体（炭素構造体）を得た。 Thereafter, ultrasonic vibration was applied to the rod made of alumina, and the alumina rod was pulled out while eliminating the connection between the generated carbon nanotube and the rod made of alumina. In this way, a cylindrical body (carbon structure), which is an aggregate of carbon nanotubes, having an opening formed in a portion where the alumina rod is disposed, was obtained.
この炭素構造体の開口部に銅製のパイプを挿入した。パイプの外径は１０ｍｍ、内径が９．５ｍｍである。そして、ローラによってカーボンナノチューブを銅製のパイプに対して上下方向から押え付けることにより、当該銅パイプが内部に埋設された、外観形状が平板状の形状のカーボンナノチューブ集合体を得た。さらに、加工されたカーボンナノチューブを、高熱伝導接着剤樹脂を含んだ有機溶剤に浸漬した後乾燥させた。この結果、銅パイプの表面と加工されたカーボンナノチューブとの間、およびカーボンナノチューブ同士を互いに強固に固着させることができた。このようにして、カーボンナノチューブからなる冷却フィンが表面に形成された、カーボンナノチューブからなる被覆を有する銅パイプを得た。 A copper pipe was inserted into the opening of the carbon structure. The outer diameter of the pipe is 10 mm, and the inner diameter is 9.5 mm. Then, the carbon nanotubes were pressed against the copper pipe from above and below by a roller to obtain a carbon nanotube aggregate having a flat outer appearance with the copper pipe embedded therein. Further, the processed carbon nanotubes were immersed in an organic solvent containing a high thermal conductive adhesive resin and then dried. As a result, the surface of the copper pipe and the processed carbon nanotubes and the carbon nanotubes could be firmly fixed to each other. Thus, a copper pipe having a coating made of carbon nanotubes on which cooling fins made of carbon nanotubes were formed was obtained.
このようなカーボンナノチューブからなるフィンが形成された銅パイプについて、フィン部を有さない銅パイプと共に冷却特性を測定する実験を行なった。具体的には、３０℃に加熱された水を、各銅パイプ中にそれぞれ密封し、１０℃に調整した室温中で銅パイプ中の水が１５℃に下がるまでの時間を計測するという条件で実験を行なった。 An experiment was conducted to measure the cooling characteristics of a copper pipe on which fins made of such carbon nanotubes were formed together with a copper pipe having no fin portion. Specifically, the water heated to 30 ° C. is sealed in each copper pipe, and the time until the water in the copper pipe drops to 15 ° C. is measured at room temperature adjusted to 10 ° C. The experiment was conducted.
この結果、カーボンナノチューブからなるフィンを備える銅パイプにおいては、従来の銅パイプのみの場合に比べて冷却に要した時間を４０％短縮することができた。 As a result, in the copper pipe provided with fins made of carbon nanotubes, the time required for cooling could be reduced by 40% compared to the case of the conventional copper pipe alone.
（実施例３）
まず、直径が１０ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。その棒の上に鉄とコバルトとを平均厚みが１ｎｍになるように成膜した。その後、熱処理を行なうことにより、アルミナの外周側面上に平均径が約１ｎｍの鉄からなるナノ粒子を固着させた。このようにして、側面全体に触媒としてのナノ粒子が形成されたアルミナからなる棒を得た。
(Example 3)
First, a rod made of alumina having a diameter of 10 mm was prepared. A film of iron and cobalt was formed on the rod so that the average thickness was 1 nm. Thereafter, heat treatment was performed to fix nanoparticles made of iron having an average diameter of about 1 nm on the outer peripheral side surface of alumina. In this way, a rod made of alumina having nanoparticles as a catalyst formed on the entire side surface was obtained.
そして、反応ガスとして、エチレンガスに１００ｐｐｍの水を混ぜたガスを、アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を８００℃とし、加熱時間を２０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に炭素カーボンナノチューブを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約５ｍｍ程度であった。 And it heat-processed, supplying the gas which mixed 100 ppm water in ethylene gas to the surface of the rod which consists of aluminas as reaction gas. As the heat treatment conditions, the heating temperature was 800 ° C., and the heating time was about 20 minutes. As a result, carbon carbon nanotubes could be generated on the entire outer peripheral side surface of the rod made of alumina. The length of the produced carbon nanotube was about 5 mm.
その後、実施例２と同様に、超音波振動をアルミナからなる棒に印加して、生成したカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を解消しながらアルミナ棒を引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置された部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）を得た。 Thereafter, as in Example 2, ultrasonic vibration was applied to the rod made of alumina, and the alumina rod was pulled out while eliminating the connection between the generated carbon nanotube and the rod made of alumina. As a result, a cylindrical body (carbon structure) made of an aggregate of carbon nanotubes having an opening formed in the portion where the alumina rod was disposed was obtained.
そして、この炭素構造体の開口部に銅パイプを挿入した。さらに、平ローラによってカーボンナノチューブを当該銅パイプの上下方向から押え付けることによって、カーボンナノチューブを平板状の束とし、その平板状の束の中に銅パイプが埋設された状態とした。 And the copper pipe was inserted in the opening part of this carbon structure. Further, the carbon nanotubes were pressed from above and below the copper pipe with a flat roller to form the carbon nanotubes in a flat bundle, and the copper pipe was embedded in the flat bundle.
さらに、平板状に加工されたカーボンナノチューブを、高熱伝導性のグリスを含んだ有機溶剤に浸漬した後、乾燥させた。この結果、銅パイプの表面とカーボンナノチューブとを強固に固着させることができるとともに、銅パイプの表面から外周方向に突出するようなフィン部を形成することができた。このカーボンナノチューブからなるフィン部への銅パイプからの熱伝導は、上述のように高熱伝導性のグリスがカーボンナノチューブに含浸されていることから、単にカーボンナノチューブと銅パイプとを固着した場合よりも良好になっている。 Further, the carbon nanotubes processed into a flat plate shape were dipped in an organic solvent containing highly thermally conductive grease and then dried. As a result, the surface of the copper pipe and the carbon nanotube can be firmly fixed, and a fin portion protruding in the outer peripheral direction from the surface of the copper pipe can be formed. The heat conduction from the copper pipe to the fin portion made of carbon nanotubes is higher than that in the case where the carbon nanotubes and the copper pipe are simply fixed because the carbon nanotubes are impregnated with the high thermal conductivity grease as described above. It is getting better.
そして、このようにして形成したカーボンナノチューブからなる被覆層およびフィンが形成された銅パイプと、このような被覆層を有さない銅パイプとを比較するため、以下のような実験を行なった。具体的には、３０℃に加熱された水を、各銅パイプ中にそれぞれ密封し、１０℃に調整した室温中で銅パイプ中の水が１５℃に下がるまでの時間を計測するという実験を行なった。 In order to compare the copper pipe formed with the carbon nanotube coating layer and fins formed in this way with the copper pipe not having such a coating layer, the following experiment was conducted. Specifically, an experiment was conducted in which water heated to 30 ° C. was sealed in each copper pipe, and the time until the water in the copper pipe dropped to 15 ° C. was measured at room temperature adjusted to 10 ° C. I did it.
この結果、カーボンナノチューブからなる被覆およびフィンが形成された銅パイプを使用した場合、従来のこのような被覆を有さない銅パイプを用いた場合に比べて冷却に要した時間を約３０％短縮することができた。 As a result, when using copper pipes with carbon nanotube coatings and fins, the cooling time is reduced by about 30% compared to conventional copper pipes without such coatings. We were able to.
（実施例４）
直径が３ｍｍのアルミナからなる棒をまず準備した。当該アルミナからなる棒の外周側面にアルミ膜を形成し、当該アルミ膜を陽極酸化することによってアルミナ膜を形成した。その上から、平均厚みが１ｎｍ程度となるように鉄の薄膜を形成した。そして、反応ガスとしてエチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混ぜたガスを、当該アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブの密集した構造（カーボンナノチューブフォレスト）を生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約３ｍｍ程度であった。
Example 4
First, a rod made of alumina having a diameter of 3 mm was prepared. An aluminum film was formed on the outer peripheral side surface of the rod made of alumina, and the aluminum film was anodized to form an alumina film. On top of that, an iron thin film was formed so that the average thickness was about 1 nm. And it heat-processed, supplying the gas which mixed 150 ppm of water into ethylene gas as a reactive gas to the surface of the said rod which consists of said alumina. The heat treatment conditions were a heating temperature of 750 ° C. and a heating time of about 30 minutes. As a result, a dense structure of single-walled carbon nanotubes (carbon nanotube forest) could be generated on the entire outer peripheral side surface of the rod made of alumina. The length of the produced carbon nanotube was about 3 mm.
その後、フッ素系樹脂からなるロールを用いて、アルミナからなる棒の延在方向に沿ってカーボンナノチューブを倒した。そして、加工されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を、当該棒に超音波を印加することによって解消しながら、カーボンナノチューブの集合体から棒を引抜いた。この結果、アルミナからなる棒が配置されていた部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）を得た。 Thereafter, the carbon nanotubes were tilted along the extending direction of the rod made of alumina by using a roll made of a fluororesin. Then, the rod was pulled out from the aggregate of carbon nanotubes while eliminating the connection between the processed carbon nanotube and the rod made of alumina by applying ultrasonic waves to the rod. As a result, a cylindrical body (carbon structure) made of an aggregate of carbon nanotubes, in which an opening was formed in a portion where the rod made of alumina was arranged, was obtained.
そして、この炭素構造体の開口部にステンレスからなる軸を挿入した。さらに、ローラによって炭素構造体（カーボンナノチューブ）を当該ステンレスからなる軸の側面の周方向（回転方向）に沿った方向に押圧することにより、当該軸にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、当該軸をアルコールに浸漬した後乾燥させることによって、軸の外周側面におけるカーボンナノチューブをお互いに固着させた。この結果、軸の外周側面に密着したカーボンナノチューブからなる被覆層を形成することができた。形成されたカーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有密度は約５０％となった。なお、ここで空間占有密度とは、筒状体全体の体積を１００％とした場合の前記筒状体を構成するカーボンナノチューブの体積の比率をいう。 And the axis | shaft which consists of stainless steel was inserted in the opening part of this carbon structure. Furthermore, the carbon nanotubes were brought into close contact with the shaft by pressing the carbon structure (carbon nanotube) with a roller in a direction along the circumferential direction (rotation direction) of the side surface of the shaft made of stainless steel. Further, the shafts were immersed in alcohol and then dried to fix the carbon nanotubes on the outer peripheral side surfaces of the shafts to each other. As a result, a coating layer made of carbon nanotubes adhered to the outer peripheral side surface of the shaft could be formed. The space occupation density of the formed coating layer made of carbon nanotubes was about 50%. Here, the space occupation density refers to the ratio of the volume of the carbon nanotubes constituting the cylindrical body when the volume of the entire cylindrical body is 100%.
さらに、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成された軸の外周に、回転体となる筒状のステンレス筒を配置した。すなわち、ステンレス筒の内周開口部に、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成された軸を挿入した。この結果、カーボンナノチューブからなる被覆の空間占有密度は約３５％となった。そして、温度条件を室温として、このステンレス筒を１００ｒｐｍで回転させたところ、焼付きなどが発生することなく安定して回転させることができた。 Further, a cylindrical stainless steel cylinder serving as a rotating body was disposed on the outer periphery of the shaft on which the coating layer made of carbon nanotubes was formed. That is, a shaft on which a coating layer made of carbon nanotubes was formed was inserted into the inner peripheral opening of the stainless steel tube. As a result, the space occupation density of the coating made of carbon nanotubes was about 35%. And when this temperature tube was made into room temperature and this stainless steel cylinder was rotated at 100 rpm, it was able to be rotated stably without generating seizure.
一方、軸と回転体としてのステンレス筒との間にボールベアリングを挿入し、潤滑剤を特に用いることなく当該回転体であるステンレス筒を１０００ｒｐｍで回転させたところ、すぐに焼付きが発生した。 On the other hand, when a ball bearing was inserted between the shaft and the stainless steel cylinder as the rotating body and the stainless steel cylinder as the rotating body was rotated at 1000 rpm without using any lubricant, seizure occurred immediately.
（実施例５）
まず、直径が５ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。当該アルミナからなる棒の外周側面上に、実施例４などと同様の方法によりアルミナ膜を形成した。さらにその上から、平均厚みが１ｎｍ程度の鉄の薄膜を形成した。そして、反応ガスとして、エチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混ぜたガスを、当該アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブフォレストを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約４ｍｍ程度であった。
(Example 5)
First, a rod made of alumina having a diameter of 5 mm was prepared. An alumina film was formed on the outer peripheral side surface of the rod made of alumina by the same method as in Example 4. Further, an iron thin film having an average thickness of about 1 nm was formed thereon. Then, heat treatment was performed while supplying a gas obtained by mixing 150 ppm of water into ethylene gas to the surface of the rod made of alumina as a reaction gas. The heat treatment conditions were a heating temperature of 750 ° C. and a heating time of about 30 minutes. As a result, a single-walled carbon nanotube forest could be generated on the entire outer peripheral side surface of the rod made of alumina. The length of the produced carbon nanotube was about 4 mm.
その後、フッ素系樹脂からなるロールで押圧することにより、アルミナからなる棒の延在方向に沿ってカーボンナノチューブを倒した。その後、加工されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を、超音波の印加などによって解消しながらカーボンナノチューブの集合体からアルミナ棒を引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置されていた部分に開口部が形成された、加工されたカーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）を得た。得られた炭素構造体では、カーボンナノチューブは炭素構造体の延在方向に沿った方向に倒れて互いに絡み合い固定されている。 Thereafter, the carbon nanotubes were tilted along the extending direction of the rod made of alumina by pressing with a roll made of a fluororesin. Thereafter, the alumina rod was pulled out from the aggregate of carbon nanotubes while eliminating the connection between the processed carbon nanotube and the rod made of alumina by applying ultrasonic waves or the like. As a result, a cylindrical body (carbon structure) made of an aggregate of processed carbon nanotubes having an opening formed in a portion where the alumina rod was disposed was obtained. In the obtained carbon structure, the carbon nanotubes fall in a direction along the extending direction of the carbon structure and are entangled and fixed to each other.
このカーボンナノチューブからなる筒状体の開口部に、ステンレスからなる軸を挿入した。そして、カーボンナノチューブからなる筒状体をステンレスからなる軸に向けてローラで押圧することにより、その軸の側面にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、当該軸をアルコールに浸漬した後乾燥させることにより、軸の外周側面上に配置されたカーボンナノチューブを互いに固着させた。このようにして、軸の外周側面を覆う被覆層を形成した。なお、軸の外周側面に形成されたカーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有密度は約５０％となっていた。 A shaft made of stainless steel was inserted into the opening of the cylindrical body made of carbon nanotubes. And the carbon nanotube was closely_contact | adhered to the side surface of the axis | shaft by pressing the cylindrical body consisting of a carbon nanotube toward the axis | shaft which consists of stainless steel with a roller. Further, the shafts were immersed in alcohol and then dried to fix the carbon nanotubes arranged on the outer peripheral side surfaces of the shafts to each other. Thus, the coating layer which covers the outer peripheral side surface of the shaft was formed. The space occupation density of the coating layer made of carbon nanotubes formed on the outer peripheral side surface of the shaft was about 50%.
さらに、当該軸の外周に、実施例４と同様に回転体（外輪）となる筒状のステンレス筒を配置した。このようにして回転部材を得た。この結果、カーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有密度は約３５％となった。 Further, a cylindrical stainless steel cylinder serving as a rotating body (outer ring) was disposed on the outer periphery of the shaft in the same manner as in Example 4. In this way, a rotating member was obtained. As a result, the space occupation density of the coating layer made of carbon nanotubes was about 35%.
そして、雰囲気温度として５００℃という高温真空雰囲気中で、ステンレス筒を１０００ｒｐｍで回転させた。このような場合でも、カーボンナノチューブからなる被覆層を備えた回転部材においては、焼付きが発生することなく安定してステンレス筒が回転していた。 And the stainless steel cylinder was rotated at 1000 rpm in the high temperature vacuum atmosphere of 500 degreeC as atmospheric temperature. Even in such a case, in the rotating member provided with the coating layer made of carbon nanotubes, the stainless steel tube was stably rotated without causing seizure.
一方、ステンレス筒と軸との間にカーボンナノチューブからなる被覆層に代えたボールベアリングを挿入し、潤滑剤を用いることなく雰囲気温度が５００℃という真空雰囲気中で当該ステンレス筒を回転させた。回転条件としては１０００ｒｐｍとした。この場合、すぐに焼付きが発生し、ステンレス筒は回転しなくなった。 On the other hand, a ball bearing instead of a coating layer made of carbon nanotubes was inserted between the stainless steel cylinder and the shaft, and the stainless steel cylinder was rotated in a vacuum atmosphere at 500 ° C. without using a lubricant. The rotation condition was 1000 rpm. In this case, seizure occurred immediately and the stainless steel cylinder stopped rotating.
（実施例６）
まず、直径が５ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。アルミナ棒の外周側面上に、実施例４と同様にアルミナ膜を形成した。さらにその上から、平均厚みが１ｎｍとなるように鉄の薄膜を形成した。そして、反応ガスとして、エチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混ぜたガスを、アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に炭素カーボンナノチューブフォレストを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約４ｍｍ程度であった。
(Example 6)
First, a rod made of alumina having a diameter of 5 mm was prepared. An alumina film was formed on the outer peripheral side surface of the alumina rod in the same manner as in Example 4. Further, an iron thin film was formed thereon so as to have an average thickness of 1 nm. Then, heat treatment was performed while supplying a gas obtained by mixing 150 ppm of water into ethylene gas to the surface of a rod made of alumina as a reaction gas. The heat treatment conditions were a heating temperature of 750 ° C. and a heating time of about 30 minutes. As a result, a carbon carbon nanotube forest could be generated on the entire outer peripheral side surface of the rod made of alumina. The length of the produced carbon nanotube was about 4 mm.
その後、フッ素系樹脂からなるロールでアルミナからなる棒の長手方向に沿ってカーボンナノチューブフォレストを構成するカーボンナノチューブを倒した。そして、加工されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を、超音波の印加などによって解消しながら、カーボンナノチューブの集合体からアルミナ棒を引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置されていた部分に開口部が形成された、加工されたカーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）が得られた。得られた炭素構造体では、カーボンナノチューブは炭素構造体の延在方向に沿った方向に倒れて互いに絡み合い固定されている。 Then, the carbon nanotube which comprises a carbon nanotube forest was defeated along the longitudinal direction of the stick | rod made from an alumina with the roll which consists of fluorine resin. Then, the alumina rod was pulled out from the aggregate of carbon nanotubes while eliminating the connection between the processed carbon nanotube and the rod made of alumina by applying ultrasonic waves or the like. As a result, a cylindrical body (carbon structure) made of an aggregate of processed carbon nanotubes having an opening formed in a portion where the alumina rod was disposed was obtained. In the obtained carbon structure, the carbon nanotubes fall in a direction along the extending direction of the carbon structure and are entangled and fixed to each other.
そして、このカーボンナノチューブからなる筒状体の開口部に、ステンレスからなる軸を挿入した。さらに、ローラによってカーボンナノチューブをステンレスからなる軸の外周側面の当該軸の延在方向に沿って押圧することにより、当該軸の外周側面にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、当該軸をアルコールに浸漬した後乾燥させることにより、軸の外周側面上におけるカーボンナノチューブを互いに固着させた。このようにして、カーボンナノチューブからなる被覆層が軸の外周側面に形成された。このとき、軸の外周側面に生成したカーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有率は約４０％であった。 And the axis | shaft which consists of stainless steel was inserted in the opening part of the cylindrical body which consists of this carbon nanotube. Furthermore, the carbon nanotubes were brought into close contact with the outer peripheral side surface of the shaft by pressing the carbon nanotubes along the extending direction of the outer peripheral side surface of the shaft made of stainless steel with a roller. Furthermore, the carbon nanotubes on the outer peripheral side surface of the shaft were fixed to each other by immersing the shaft in alcohol and drying it. In this way, a coating layer made of carbon nanotubes was formed on the outer peripheral side surface of the shaft. At this time, the space occupation ratio of the coating layer made of carbon nanotubes formed on the outer peripheral side surface of the shaft was about 40%.
さらに、軸の延在方向（一軸方向）に移動させるため、筒状のステンレス筒を軸の外周を囲むように設置した。すなわち、筒状のステンレス筒の内周開口部に、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成された軸を挿入した。このようにして、直動ガイド部材を準備した。なお、カーボンナノチューブからなる被覆における空間占有密度は約２０％となった。 Furthermore, in order to move the shaft in the extending direction (uniaxial direction), a cylindrical stainless steel tube was installed so as to surround the outer periphery of the shaft. That is, a shaft on which a coating layer made of carbon nanotubes was formed was inserted into the inner peripheral opening of a cylindrical stainless steel tube. In this way, a linear motion guide member was prepared. The space occupation density in the coating made of carbon nanotubes was about 20%.
そして、雰囲気温度を６００℃とした高温真空中で、ステンレス筒を軸の延在方向（一軸方向）に繰返して移動させた。この結果、特に焼付きなどは発生することなく安定してステンレス筒を移動させることができた。 Then, the stainless steel tube was repeatedly moved in the extending direction of the shaft (uniaxial direction) in a high temperature vacuum at an ambient temperature of 600 ° C. As a result, the stainless steel cylinder could be moved stably without causing seizure.
一方、ステンレス筒と軸との間にカーボンナノチューブからなる被覆層に代えてボールベアリングを挿入した直動ガイド部材を準備した。当該直動ガイド部材について、潤滑油などの潤滑剤を用いずに同じ高温真空環境下で繰返しステンレス筒を移動させたところ、焼付きが発生し、ステンレス筒の移動ができなくなった。 On the other hand, a linear guide member was prepared in which a ball bearing was inserted between the stainless steel tube and the shaft instead of the coating layer made of carbon nanotubes. When the stainless steel cylinder was repeatedly moved under the same high-temperature vacuum environment without using a lubricant such as lubricating oil, seizure occurred and the stainless steel cylinder could not be moved.
今回開示された実施の形態および実施例はすべ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した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
本発明は、耐磨耗性や潤滑性、あるいは放熱性が要求されるケーブルやパイプ、その他の可動部材などに有利に適用される。 The present invention is advantageously applied to cables, pipes, and other movable members that require wear resistance, lubricity, or heat dissipation.
１ 炭素構造体、２ カーボンナノチューブ、３ 開口部、４ 側壁、５，３６ 矢印、７ 下地線材、１１，２１ ローラ、１２ ナノ粒子、１３ 加工されたカーボンナノチューブ層、１４ 被覆層、１５ 導体線、１６ 絶縁膜、１７ 線材、１８ 容器、１９ 溶液、２５ パイプ、２６ フィン部、３７ 軸、３８ 外輪、３９ 回転部材、４８ 移動体、４９ 直動ガイド部材。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
複数のカーボンナノチューブを含む側壁を備える、炭素構造体。 A cylindrical carbon structure having a through hole,
A carbon structure comprising a sidewall comprising a plurality of carbon nanotubes.
前記炭素構造体の前記貫通穴に挿入され、前記炭素構造体と密着している構造部材とを備える、複合部材。 The carbon structure;
A composite member comprising: a structural member inserted into the through hole of the carbon structure and in close contact with the carbon structure.
前記炭素構造体は前記構造部材の円周状の側面に密着し、
前記外周部材は、前記構造部材の前記側面に対して円周方向に摺動可能となっている、請求項８に記載の複合部材。 The outer shape of the structural member is cylindrical,
The carbon structure is closely attached to a circumferential side surface of the structural member;
The composite member according to claim 8, wherein the outer peripheral member is slidable in a circumferential direction with respect to the side surface of the structural member.
前記炭素構造体は前記構造部材の延在方向に沿った側面に密着し、
前記外周部材は、前記構造部材の延在方向に摺動可能となっている、請求項８に記載の複合部材。 The outer shape of the structural member is rod-shaped,
The carbon structure is closely attached to a side surface along the extending direction of the structural member,
The composite member according to claim 8, wherein the outer peripheral member is slidable in an extending direction of the structural member.
炭素構造体を準備する工程と、
前記炭素構造体の貫通穴の内部に構造部材を挿入する工程と、
前記構造部材に前記炭素構造体を密着させる工程とを備える、複合部材の製造方法。 It is a manufacturing method of the composite member given in any 1 paragraph of Claims 4-10,
Preparing a carbon structure;
Inserting a structural member inside the through hole of the carbon structure;
And a step of bringing the carbon structure into close contact with the structural member.
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