JP2011500978A - カーボンファイバおよびフィルムならびにその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は2007年10月11日に出願された米国特許仮出願第60/979,146号の利益を主張し、その全体が引用によりここに援用される。
本発明は空軍の科学研究所による契約番号FA9550−07−1−0233を基に米国政府の支援によって行なわれた。米国政府は本発明において特定の権利を有する。
本発明の種々の実施の形態は一般にカーボンファイバおよびフィルムに関し、より特定的にはアクリロニトリル含有ポリマーからなるカーボンファイバおよびフィルムならびにカーボンファイバおよびフィルムを製造する方法に関する。
アクリロニトリルを含むポリマーは繊維、カーペット、およびカーボンファイバの用途において、ファイバとして用いられる、重要な商用ポリマーである。ポリアクリロニトリルコポリマーから作られるアクリル繊維は現在カーボンファイバの主要な前駆体であるが、一つの理由としてポリアクリロニトリル系カーボンファイバは優れた引張りおよび圧縮特性を示すからである。
複数の図面において同じ参照符号は同様の部分を示す図面を参照して、本発明の具体的実施の形態を詳細に説明する。本明細書において、種々のコンポーネントは特定の値またはパラメータを有して示されるが、これらの項目は例示的なものである。具体的実施の形態は、匹敵するパラメータ、サイズ、範囲、および/または値で実施できるので、本発明の種々の局面および概念を限定するものではない。「第1」、「第2」や「一次」、「二次」などの用語は順位、分量、程度を示すのではなく、要素を互いに区別するために用いられている。さらに、a、an、およびtheは数量を限定するものではなく、対象項目について「少なくとも1つ」の意味を持つ。
本実施例では、小径ポリアクリロニトリル(PAN)およびPAN/炭素ナノチューブ(CNT)複合体であって約99重量パーセントのPANおよび約1重量パーセントのCNT(99/1)を有するファイバは、海−島二成分断面ジオメトリおよびゲル紡糸を用いて処理された。海成分ポリマーは安定化の際に完全な熱分解によって取除かれ、島成分は安定化および炭化され、約1マイクロメートル(μm)以下の有効直径を有するPANおよびPAN/CNT系カーボンファイバがもたらされた。本実施例でより詳細に説明されるように、本方法によって処理されたPAN/CNT(99/1)系カーボンファイバは約4.5GPa(2.5N/tex)の引張強度および約463GPa(257N/tex)の引張係数を示したが、同様の条件で処理された比較PAN系カーボンファイバの値は約3.2GPa(1.8N/tex)および約337GPa(187N/tex)であった。この小径カーボンファイバの特性は、より大きい直径(たとえば約6μm以上)のPANおよびPAN/CNT系カーボンファイバとも比較された。
Claims (189)
- カーボンファイバを製造する方法であって、
一次成分および二次成分を含む二成分ポリマーファイバを形成するために、二成分押出装置によって一次成分の溶液および二次成分の溶液を押出すステップと、
延伸された二成分ポリマーファイバを形成するために二成分ポリマーファイバを延伸するステップとを含み、
一次成分はアクリロニトリル含有ポリマーを含む、方法。 - 延伸された二成分ポリマーファイバを安定化するステップをさらに含む、請求項1に記載の方法。
- 延伸または安定化された二成分ポリマーファイバにおいて一次成分を二次成分から分離するステップをさらに含む、請求項1および2のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマーファイバの一次成分を炭化するステップをさらに含む、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマーファイバの炭化された一次成分をグラファイト化するステップをさらに含む、請求項1から4のいずれかに記載の方法。
- 押出すステップはゲル押出を含む、請求項1に記載の方法。
- 押出すステップは溶液押出を含む、請求項1に記載の方法。
- 延伸された二成分ポリマーファイバは、約100ナノメートルから約1ミリメートルの平均直径を有する、請求項1に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマーファイバを引張りを受けた状態で安定化することを含む、請求項2に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマーファイバを酸化環境で安定化することを含む、請求項2に記載の方法。
- 安定化するステップは、延伸されたポリマーファイバを約36時間以下で約200℃から約400℃で安定化することを含む、請求項2に記載の方法。
- 分離するステップは、二次成分を延伸または安定化された二成分ポリマーファイバから溶解し、延伸または安定化された二成分ポリマーファイバを超音波処理して一次成分と二次成分との間の界面相互作用を減らし、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマーファイバから溶融し、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマーファイバから燃焼させる、または前記の少なくとも2つを含む組合せを含む、請求項3に記載の方法。
- 分離するステップおよび安定化するステップは同時に起こる、請求項3に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマーファイバを引張りを受けた状態で炭化することを含む、請求項4に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマーファイバを不活性環境で炭化することを含む、請求項4に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマーファイバを約2時間以下で約500℃から約1800℃で炭化することを含む、請求項4に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーファイバを引張りを受けた状態でグラファイト化することを含む、請求項5に記載の方法。
- グラファイト化するステップは窒素を含有しない不活性環境において炭化ポリマーファイバをグラファイト化することを含む、請求項5に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーファイバを約1時間以下で約1800℃から約2800℃でグラファイト化することを含む、請求項5に記載の方法。
- カーボンファイバは約10ナノメートルから約10マイクロメートルの平均直径を有する、請求項1に記載の方法。
- 請求項1から20のいずれかに記載の方法によって製造されたカーボンファイバ。
- カーボンファイバを製造する方法であって、
炭素ナノチューブ(CNT)をアクリロニトリル含有ポリマーと接触させて一次成分溶液を形成するステップと、
一次成分溶液および二次成分溶液を押出して、一次成分および二次成分を含む二成分ポリマー−CNTファイバ前駆体を形成するステップと、
延伸された二成分ポリマー−CNTファイバを形成するために、二成分ポリマー−CNTファイバ前駆体を延伸するステップとを含む、方法。 - 延伸された二成分ポリマー−CNTファイバを安定化するステップをさらに含む、請求項22に記載の方法。
- 延伸または安定化された二成分ポリマー−CNTファイバにおいて一次成分を二次成分から分離するステップをさらに含む、請求項1から23のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−CNTファイバの一次成分を炭化するステップをさらに含む、請求項1から24のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−CNTファイバの炭化一次成分をグラファイト化するステップをさらに含む、請求項1から25のいずれかに記載の方法。
- CNTは単層ナノチューブ、二層ナノチューブ、三層ナノチューブ、または前記のうちの2種類以上のCNTからなる組合せを含む、請求項22に記載の方法。
- CNTは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均直径を有する、請求項22に記載の方法。
- CNTは約10ナノメートル以下の平均直径を有する、請求項22に記載の方法。
- CNTは約10ナノメートル以上の平均長さを有する、請求項22に記載の方法。
- CNTは、二成分ポリマー−CNTファイバ前駆体の合計重量において、約0.001重量パーセントから約40重量パーセントの二成分ポリマー−CNTファイバ前駆体を含む、請求項22に記載の方法。
- 延伸されたポリマー−CNTファイバは約100ナノメートルから約1ミリメートルの平均直径を有する、請求項22に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−CNTファイバを引張りを受けた状態で安定化することを含む、請求項23に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−CNTファイバを酸化環境で安定化することを含む、請求項23に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−CNTファイバを約36時間以下で約200℃から約400℃で安定化することを含む、請求項23に記載の方法。
- 分離するステップは、二次成分を延伸または安定化された二成分ポリマー−CNTファイバから溶解し、延伸または安定化された二成分ポリマー−CNTファイバを超音波処理して一次成分と二次成分との間の界面相互作用を減らし、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−CNTファイバから溶融し、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−CNTファイバから燃焼させる、または前記のうちの少なくとも2つを含む組合せを含む、請求項24に記載の方法。
- 分離するステップおよび安定化するステップは同時に起こる、請求項24に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマーCNTファイバを引張りを受けた状態で炭化することを含む、請求項25に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−CNTファイバを不活性環境で炭化することを含む、請求項25に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−CNTファイバを約2時間以下で約500℃から約1800℃で炭化することを含む、請求項25に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーファイバを引張りを受けた状態でグラファイト化することを含む、請求項26に記載の方法。
- グラファイト化するステップは窒素を含有しない不活性環境において炭化ポリマー−CNTファイバをグラファイト化することを含む、請求項26に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーCNTファイバを約1時間以下で約1800℃から約2800℃でグラファイト化することを含む、請求項26に記載の方法。
- カーボンファイバは約10ナノメートルから約10マイクロメートルの平均直径を有する、請求項22に記載の方法。
- CNTは、カーボンファイバの合計重量において、約0.001重量パーセントから約80重量パーセントのカーボンファイバを含む、請求項22に記載の方法。
- カーボンファイバにあるCNTは剥離される、請求項22に記載の方法。
- カーボンファイバは、各CNTの壁から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、請求項22に記載の方法。
- 結晶化されたグラファイト領域は各CNTの壁から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項47に記載の方法。
- カーボンファイバはCNTを含まないカーボンファイバよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項22に記載の方法。
- 押出すステップはゲル押出を含む、請求項22に記載の方法。
- 押出すステップは溶液押出を含む、請求項22に記載の方法。
- カーボンファイバはCNTを含まずに製造されたカーボンファイバよりも少なくとも0.5GPa高い引張り強度を有する、請求項22に記載の方法。
- カーボンファイバはCNTを含まずに製造されたカーボンファイバよりも少なくとも50GPa高い引張り係数を有する、請求項22に記載の方法。
- カーボンフィルムを製造する方法であって、
炭素ナノチューブ(CNT)をアクリロニトリル含有ポリマーと接触させて一次成分溶液を形成するステップと、
一次成分溶液および二次成分溶液を押出して、一次成分および二次成分を含む二成分ポリマー−CNTフィルム前駆体を形成するステップと、
延伸された二成分ポリマー−CNTフィルムを形成するために、二成分ポリマー−CNTフィルム前駆体を延伸するステップとを含む、方法。 - 延伸された二成分ポリマー−CNTフィルムを安定化するステップをさらに含む、請求項54に記載の方法。
- 延伸または安定化された二成分ポリマー−CNTフィルムにおいて一次成分を二次成分から分離するステップをさらに含む、請求項1から55のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−CNTフィルムの一次成分を炭化するステップをさらに含む、請求項1から56のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−CNTフィルムの炭化一次成分をグラファイト化するステップをさらに含む、請求項1から57のいずれかに記載の方法。
- CNTは単層ナノチューブ、二層ナノチューブ、三層ナノチューブ、または前記のうちの2種類以上のCNTからなる組合せを含む、請求項54に記載の方法。
- CNTは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均直径を有する、請求項54に記載の方法。
- CNTは約10ナノメートル以下の平均直径を有する、請求項54に記載の方法。
- CNTは約10ナノメートル以上の平均長さを有する、請求項54に記載の方法。
- CNTは、二成分ポリマー−CNTフィルム前駆体の合計重量において、約0.001重量パーセントから約40重量パーセントの二成分ポリマー−CNTフィルム前駆体を含む、請求項54に記載の方法。
- 延伸されたポリマー−CNTフィルムは約50ナノメートルから約50マイクロメートルの平均厚さを有する、請求項54に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−CNTフィルムを引張りを受けた状態で安定化することを含む、請求項55に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−CNTフィルムを酸化環境で安定化することを含む、請求項55に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−CNTフィルムを約36時間以下で約200℃から約400℃で安定化することを含む、請求項55に記載の方法。
- 分離するステップは、二次成分を延伸または安定化された二成分ポリマー−CNTフィルムから溶解し、延伸または安定化された二成分ポリマー−CNTフィルムを超音波処理して一次成分と二次成分との間の界面相互作用を減らし、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−CNTフィルムから溶融し、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−CNTフィルムから燃焼させる、または前記のうちの少なくとも2つを含む組合せを含む、請求項56に記載の方法。
- 分離するステップおよび安定化するステップは同時に起こる、請求項56に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマーCNTフィルムを引張りを受けた状態で炭化することを含む、請求項57に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−CNTフィルムを不活性環境で炭化することを含む、請求項57に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−CNTフィルムを約2時間以下で約500℃から約1800℃で炭化することを含む、請求項57に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーフィルムを引張りを受けた状態でグラファイト化することを含む、請求項58に記載の方法。
- グラファイト化するステップは窒素を含有しない不活性環境において炭化ポリマー−CNTフィルムをグラファイト化することを含む、請求項58に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーCNTフィルムを約1時間以下で約1800℃から約2800℃でグラファイト化することを含む、請求項58に記載の方法。
- カーボンフィルムは約25ナノメートルから約25マイクロメートルの平均厚さを有する、請求項54に記載の方法。
- CNTは、カーボンフィルムの合計重量において、約0.001重量パーセントから約80重量パーセントのカーボンフィルムを含む、請求項54に記載の方法。
- カーボンフィルムにあるCNTは剥離される、請求項54に記載の方法。
- カーボンフィルムは、各CNTの壁から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、請求項54に記載の方法。
- 結晶化されたグラファイト領域は各CNTの壁から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項80に記載の方法。
- カーボンフィルムはCNTを含まないカーボンフィルムよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項54に記載の方法。
- 押出すステップはゲル押出を含む、請求項54に記載の方法。
- 押出すステップは溶液押出を含む、請求項54に記載の方法。
- カーボンフィルムはCNTを含まずに製造されたカーボンフィルムよりも少なくとも0.5GPa高い引張り強度を有する、請求項54に記載の方法。
- カーボンフィルムはCNTを含まずに製造されたカーボンフィルムよりも少なくとも50GPa高い引張り係数を有する、請求項54に記載の方法。
- カーボンファイバを製造する方法であって、
グラファイトシートをアクリロニトリル含有ポリマーと接触させて一次成分溶液を形成するステップと、
一次成分溶液および二次成分溶液を押出して、一次成分および二次成分を含む二成分ポリマー−グラファイトシートファイバ前駆体を形成するステップと、
延伸されたポリマー−グラファイトシートファイバを形成するために、二成分ポリマー−グラファイトシートファイバ前駆体を延伸するステップとを含む、方法。 - 延伸された二成分ポリマー−グラファイトシートファイバを安定化するステップをさらに含む、請求項86に記載の方法。
- 延伸または安定化された二成分ポリマー−グラファイトシートファイバにおいて一次成分を二次成分から分離するステップをさらに含む、請求項1から87のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−グラファイトシートファイバの一次成分を炭化するステップをさらに含む、請求項1から88のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−グラファイトシートファイバの炭化一次成分をグラファイト化するステップをさらに含む、請求項1から89のいずれかに記載の方法。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約100ナノメートルの平均幅を有する、請求項86に記載の方法。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均厚さを有する、請求項86に記載の方法。
- グラファイトシートは約10ナノメートル以下の平均幅を有する、請求項86に記載の方法。
- グラファイトシートは約10ナノメートル以上の平均長さを有する、請求項86に記載の方法。
- グラファイトシートは、二成分ポリマー−グラファイトシートファイバ前駆体の合計重量において、約0.001重量パーセントから約40重量パーセントの二成分ポリマー−グラファイトシートファイバ前駆体を含む、請求項86に記載の方法。
- 延伸されたポリマー−グラファイトシートファイバは約100ナノメートルから約1ミリメートルの平均直径を有する、請求項86に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−グラファイトシートファイバを引張りを受けた状態で安定化することを含む、請求項87に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−グラファイトシートファイバを酸化環境で安定化することを含む、請求項87に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−グラファイトシートファイバを約36時間以下で約200℃から約400℃で安定化することを含む、請求項87に記載の方法。
- 分離するステップは、二次成分を延伸または安定化された二成分ポリマー−グラファイトシートファイバから溶解し、延伸または安定化された二成分ポリマー−グラファイトシートファイバを超音波処理して一次成分と二次成分との間の界面相互作用を減らし、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−グラファイトシートファイバから溶融し、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−グラファイトシートファイバから燃焼させる、または前記のうちの少なくとも2つを含む組合せを含む、請求項88に記載の方法。
- 分離するステップおよび安定化するステップは同時に起こる、請求項88に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマーグラファイトシートファイバを引張りを受けた状態で炭化することを含む、請求項89に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−グラファイトシートファイバを不活性環境で炭化することを含む、請求項89に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−グラファイトシートファイバを約2時間以下で約500℃から約1800℃で炭化することを含む、請求項89に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーグラファイトシートファイバを引張りを受けた状態でグラファイト化することを含む、請求項90に記載の方法。
- グラファイト化するステップは窒素を含有しない不活性環境において炭化ポリマー−グラファイトシートファイバをグラファイト化することを含む、請求項90に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマーグラファイトシートファイバを約1時間以下で約1800℃から約2800℃でグラファイト化することを含む、請求項90に記載の方法。
- カーボンファイバは約10ナノメートルから約10マイクロメートルの平均直径を有する、請求項86に記載の方法。
- グラファイトシートは、カーボンファイバの合計重量において、約0.001重量パーセントから約80重量パーセントのカーボンファイバを含む、請求項86に記載の方法。
- カーボンファイバにあるグラファイトシートは剥離される、請求項86に記載の方法。
- カーボンファイバは、各グラファイトシートの面から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、請求項86に記載の方法。
- 結晶化されたグラファイト領域は各グラファイトシートの面から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項111に記載の方法。
- カーボンファイバはグラファイトシートを含まないカーボンファイバよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項86に記載の方法。
- 押出すステップはゲル押出を含む、請求項86に記載の方法。
- 押出すステップは溶液押出を含む、請求項86に記載の方法。
- カーボンファイバはグラファイトシートを含まずに製造されたカーボンファイバよりも少なくとも0.5GPa高い引張り強度を有する、請求項86に記載の方法。
- カーボンファイバはグラファイトシートを含まずに製造されたカーボンファイバよりも少なくとも50GPa高い引張り係数を有する、請求項86に記載の方法。
- カーボンフィルムを製造する方法であって、
グラファイトシートをアクリロニトリル含有ポリマーと接触させて一次成分溶液を形成するステップと、
一次成分溶液および二次成分溶液を押出して、一次成分および二次成分を含む二成分ポリマー−グラファイトシートフィルム前駆体を形成するステップと、
延伸された二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムを形成するために、二成分ポリマー−グラファイトシートフィルム前駆体を延伸するステップとを含む、方法。 - 延伸された二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムを安定化するステップをさらに含む、請求項118に記載の方法。
- 延伸または安定化された二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムにおいて一次成分を二次成分から分離するステップをさらに含む、請求項1から119のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムの一次成分を炭化するステップをさらに含む、請求項1から120のいずれかに記載の方法。
- 二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムの炭化一次成分をグラファイト化するステップをさらに含む、請求項1から121のいずれかに記載の方法。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約100ナノメートルの平均幅を有する、請求項118に記載の方法。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均厚さを有する、請求項118に記載の方法。
- グラファイトシートは約10ナノメートル以下の平均幅を有する、請求項118に記載の方法。
- グラファイトシートは約10ナノメートル以上の平均長さを有する、請求項118に記載の方法。
- グラファイトシートは、二成分ポリマー−グラファイトシートフィルム前駆体の合計重量において、約0.001重量パーセントから約40重量パーセントの二成分ポリマー−グラファイトシートフィルム前駆体を含む、請求項118に記載の方法。
- 延伸されたポリマー−グラファイトシートフィルムは約50ナノメートルから約50マイクロメートルの平均厚さを有する、請求項118に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−グラファイトシートフィルムを引張りを受けた状態で安定化することを含む、請求項119に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−グラファイトシートフィルムを酸化環境で安定化することを含む、請求項119に記載の方法。
- 安定化するステップは延伸されたポリマー−グラファイトシートフィルムを約36時間以下で約200℃から約400℃で安定化することを含む、請求項119に記載の方法。
- 分離するステップは、二次成分を延伸または安定化された二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムから溶解し、延伸または安定化された二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムを超音波処理して一次成分と二次成分との間の界面相互作用を減らし、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムから溶融し、加熱して第2の成分を延伸または安定化した二成分ポリマー−グラファイトシートフィルムから燃焼させる、または前記のうちの少なくとも2つを含む組合せを含む、請求項120に記載の方法。
- 分離するステップおよび安定化するステップは同時に起こる、請求項120に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマーグラファイトシートフィルムを引張りを受けた状態で炭化することを含む、請求項121に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−グラファイトシートフィルムを不活性環境で炭化することを含む、請求項121に記載の方法。
- 炭化するステップは安定化されたポリマー−グラファイトシートフィルムを約2時間以下で約500℃から約1800℃で炭化することを含む、請求項121に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマー−グラファイトシートファイバを引張りを受けた状態でグラファイト化することを含む、請求項122に記載の方法。
- グラファイト化するステップは窒素を含有しない不活性環境において炭化ポリマー−グラファイトシートフィルムをグラファイト化することを含む、請求項122に記載の方法。
- グラファイト化するステップは炭化ポリマー−グラファイトシートフィルムを約1時間以下で約1800℃から約2800℃でグラファイト化することを含む、請求項122に記載の方法。
- カーボンフィルムは約25ナノメートルから約25マイクロメートルの平均厚さを有する、請求項118に記載の方法。
- グラファイトシートは、カーボンフィルムの合計重量において、約0.001重量パーセントから約80重量パーセントのカーボンフィルムを含む、請求項118に記載の方法。
- カーボンフィルムにあるグラファイトシートは剥離される、請求項118に記載の方法。
- カーボンフィルムは、各グラファイトシートの面から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、請求項118に記載の方法。
- 結晶化されたグラファイト領域は各グラファイトシートの面から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項143に記載の方法。
- カーボンフィルムはグラファイトシートを含まないカーボンフィルムよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項118に記載の方法。
- 押出すステップはゲル押出を含む、請求項118に記載の方法。
- 押出すステップは溶液押出を含む、請求項118に記載の方法。
- カーボンフィルムはグラファイトシートを含まずに製造されたカーボンフィルムよりも少なくとも0.5GPa高い引張り強度を有する、請求項118に記載の方法。
- カーボンフィルムはグラファイトシートを含まずに製造されたカーボンフィルムよりも少なくとも50GPa高い引張り係数を有する、請求項118に記載の方法。
- 炭素ナノチューブ(CNT)およびアクリロニトリル含有ポリマーからなるカーボンファイバであって、カーボンファイバは
約10ナノメートルから約10マイクロメートルの平均直径を有し、
各CNTの壁から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、カーボンファイバ。 - 結晶化されたグラファイト領域は各CNTの壁から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバの平均直径は約500ナノメートル以下である、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- CNTは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均直径を有する、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- CNTは約10ナノメートル以下の平均直径を有する、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバにあるCNTは剥離される、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバはCNTを含まないカーボンファイバよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバはCNTを含まずに形成されたカーボンファイバよりも少なくとも約0.65GPa高い引張り強度を有する、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバはCNTを含まずに形成されたカーボンファイバよりも少なくとも約75GPa高い引張り係数を有する、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバは光学的に透過性を有する、請求項150に記載のカーボンファイバ。
- 炭素ナノチューブ(CNT)およびアクリロニトリル含有ポリマーからなるカーボンフィルムであって、カーボンフィルムは
約25ナノメートルから約25マイクロメートルの平均厚さを有し、
各CNTの壁から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、カーボンフィルム。 - 結晶化されたグラファイト領域は各CNTの壁から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムの平均厚さは約1マイクロメートル以下である、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- CNTは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均直径を有する、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- CNTは約10ナノメートル以下の平均直径を有する、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムにあるCNTは剥離される、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムはCNTを含まないカーボンフィルムよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムはCNTを含まずに形成されたカーボンフィルムよりも少なくとも約0.65GPa高い引張り強度を有する、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムはCNTを含まずに形成されたカーボンフィルムよりも少なくとも約75GPa高い引張り係数を有する、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムは光学的に透過性を有する、請求項160に記載のカーボンフィルム。
- グラファイトシートおよびアクリロニトリル含有ポリマーからなるカーボンファイバであって、カーボンファイバは
約10ナノメートルから約10マイクロメートルの平均直径を有し、
各グラファイトシートの面から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、カーボンファイバ。 - 結晶化されたグラファイト領域は各グラファイトシートの面から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバの平均直径は約500ナノメートル以下である、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約100ナノメートルの平均幅を有する、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均厚さを有する、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバにあるグラファイトシートは剥離される、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバはグラファイトシートを含まないカーボンファイバよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバはグラファイトシートを含まずに形成されたカーボンファイバよりも少なくとも約0.65GPa高い引張り強度を有する、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバはグラファイトシートを含まずに形成されたカーボンファイバよりも少なくとも約75GPa高い引張り係数を有する、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- カーボンファイバは光学的に透過性を有する、請求項170に記載のカーボンファイバ。
- グラファイトシートおよびアクリロニトリル含有ポリマーからなるカーボンフィルムであって、カーボンフィルムは
約25ナノメートルから約25マイクロメートルの平均厚さを有し、
各グラファイトシートの壁から約0.34ナノメートルから約50ナノメートル半径方向に延在する結晶化されたグラファイト領域を含む、カーボンフィルム。 - 結晶化されたグラファイト領域は各グラファイトシートの面から少なくとも約2ナノメートル半径方向に延在する、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムの平均厚さは約1マイクロメートル以下である、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約100ナノメートルの平均幅を有する、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- グラファイトシートは約0.5ナノメートルから約25ナノメートルの平均厚さを有する、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムにあるグラファイトシートは剥離される、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムはグラファイトシートを含まないカーボンフィルムよりも少なくとも25%高い導電率を有する、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムはグラファイトシートを含まずに形成されたカーボンフィルムよりも少なくとも約0.65GPa高い引張り強度を有する、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムはグラファイトシートを含まずに形成されたカーボンフィルムよりも少なくとも約75GPa高い引張り係数を有する、請求項180に記載のカーボンフィルム。
- カーボンフィルムは光学的に透過性を有する、請求項180に記載のカーボンフィルム。
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