JP2010021146A - 線熱源の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の線熱源の製造方法は、線状の支持体を提供するステップと、カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に設置するステップと、二つの電極を提供し、該二つの電極を、間隔を置いて設置し、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続させるステップと、を含む。前記カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に設置するステップにおいて、前記線状の支持体の表面に反射層を形成した後で、前記カーボンナノチューブ構造体を前記反射層の、前記線状の支持体と対向する面とは反対の表面に設置する。
【選択図】図21
Description
図2〜図4を参照すると、本発明の実施例1は、線熱源20を提供する。該線熱源20は、線状の支持体202と、反射層210と、加熱素子204と、保護層208と、二つの電極206とを含む。
(一)端と端が接続されたカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図5に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルム143aを含む。前記カーボンナノチューブフィルム143aは、超配列カーボンナノチューブアレイ(Superaligned array of carbon nanotubes,非特許文献1を参照)から引き出して得られたものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。図6を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム143aは、複数のカーボンナノチューブセグメント143bを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント143bは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント143bは、長さが基本的に同じで、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ145を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント143bにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ145の長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルム143aを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム143aの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム143aの厚さが10マイクロメートル以下である場合、該カーボンナノチューブフィルム143aの透光率が96%以上程度に達するため、透明熱源に用いられることも可能である。一枚の前記カーボンナノチューブフィルム143aの単位面積当たりの熱容量は、1.7×10−6J/cm2・K以下である。
前記カーボンナノチューブ構造体は、図7に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、10ナノメートル〜100マイクロメートルである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記複数のカーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は0マイクロメートル〜5マイクロメートルである。前記距離が0マイクロメートルである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブフィルムにおける各々の前記カーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムの長さと基本的に同じである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、1センチメートル以上であり、1センチメートル〜30センチメートルであることが好ましい。さらに、各々の前記カーボンナノチューブには結節がない。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは10マイクロメートルである。単一の前記カーボンナノチューブ145の長さは10センチメートルである。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、図8又は図9に示される。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。図10及び図11を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、相互に絡み合う。前記カーボンナノチューブフィルムにおいては、前記複数のカーボンナノチューブが均一的に、無規則に分布されるので、該カーボンナノチューブフィルムが等方性を有する。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、10マイクロメートル以上であり、200マイクロメートル〜900マイクロメートルであると好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造で薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で引き合い、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が10マイクロメートル以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、1.0マイクロメートル〜2.0ミリメートルであり、100マイクロメートルであることが好ましい。
前記カーボンナノチューブ構造体は、一つのカーボンナノチューブフィルムのセグメントを含む。前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントにおける全てのカーボンナノチューブは、相互に平行し、所定の方向に沿って並列されている。前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントにおいて、少なくとも一本のカーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントの全長と同じである。従って、前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントの一つの寸法は、前記カーボンナノチューブの長さによって制限されている。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントは、分子間力で結合されている。前記カーボンナノチューブフィルムのセグメントの厚さは、0.5ナノメートル〜100マイクロメートルである。
本実施例は、線熱源を提供する。本実施例の線熱源は、前記実施例1の線熱源20の構造と基本的に同じである。異なる点は、前記加熱素子が少なくとも一本のカーボンナノチューブ線状構造を含むカーボンナノチューブ構造体を含むことである。
図19を参照し、本発明の実施例3による線熱源が提供される。該線熱源は、前記実施例1の線熱源20の構造と基本的に同じである。異なる点は、前記加熱素子が複数のカーボンナノチューブ線状構造を含み、該複数のカーボンナノチューブ線状構造は交叉して配列されていることである。例えば、一部の前記複数のカーボンナノチューブ線状構造は平行に配列され、前記二つの電極206に電気的に接続され、もう一部の前記複数のカーボンナノチューブ線状構造は、前記二つの電極206に電気的に接続された前記カーボンナノチューブ線状構造に対して垂直に配列される。前記カーボンナノチューブ線状構造は、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造(図14に示すように)であり、又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ(図15に示すように)である。
図20を参照し、本発明の実施例4による線熱源が提供される。該線熱源は、前記実施例1の線熱源20の構造と基本的に同じである。異なる点は、前記加熱素子が一本のカーボンナノチューブ線状構造を含み、該カーボンナノチューブ線状構造が前記線状の支持体202に設置された反射層210の表面に巻き付かれ、該カーボンナノチューブ線状構造の両端がそれぞれ、前記二つの電極206に電気的に接続されることである。前記カーボンナノチューブ線状構造は、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造(図14に示すように)であり、又はねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造(図15に示すように)である。また、前記カーボンナノチューブ線状構造は、一本のカーボンナノチューブワイヤだけを含んでもよい。
102、202 支持体
104、204 加熱素子
106、208 保護層
108 固定素子
110、206 電極
210 反射層
143a カーボンナノチューブフィルム
143b カーボンナノチューブセグメント
145 カーボンナノチューブ
160 非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造
170 ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造
161、171 カーボンナノチューブワイヤ
Claims (5)
- 線状の支持体を提供するステップと、
カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に設置するステップと、
二つの電極を提供し、該二つの電極を、間隔を置いて設置し、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続させるステップと、
を含むことを特徴とする線状熱源の製造方法。 - 前記カーボンナノチューブ構造体自体の接着性を利用するか、又は導電接着剤を利用して、前記カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に巻き付けるか、又は被覆することを特徴とする、請求項2に記載の線状熱源の製造方法。
- 前記二つの電極を提供し、該二つの電極を、間隔を置いて設置し、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続させるステップにおいて、該二つの電極を、前記線状の支持体と前記カーボンナノチューブ構造体との間に設置するか、又は前記カーボンナノチューブ構造体の、前記線状の支持体と対向する面とは反対の表面に設置することを特徴とする、請求項1または2に記載の線状熱源の製造方法。
- 前記カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体を前記線状の支持体の表面に設置するステップにおいて、前記線状の支持体の表面に反射層を形成した後で、前記カーボンナノチューブ構造体を前記反射層の、前記線状の支持体と対向する面とは反対の表面に設置することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一項に記載の線状熱源の製造方法。
- 前記二つの電極を提供し、該二つの電極を、間隔を置いて設置し、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続させた後で、前記カーボンナノチューブ構造体の、前記線状の支持体と対向する面とは反対の表面に保護層を形成することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一項に記載の線状熱源の製造方法。
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