JP2012035345A - Carbon nanotube device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はカーボンナノチューブデバイスに関する。 The present invention relates to a carbon nanotube device.
特許文献１には、基板のうち互いに背向する上面および下面に、カーボンナノチューブをそれぞれ形成させた構造をもつキャパシタが開示されている。このものによれば、基板の上面に形成されたカーボンナノチューブの長さと、基板の下面に形成されたカーボンナノチューブの長さとは同じとされている。 Patent Document 1 discloses a capacitor having a structure in which carbon nanotubes are respectively formed on an upper surface and a lower surface of a substrate facing each other. According to this, the length of the carbon nanotube formed on the upper surface of the substrate is the same as the length of the carbon nanotube formed on the lower surface of the substrate.
特許文献２には、反応室に基板を設定する設置部と、設置部に設置された基板に上方に間隔を隔てて対面するパイプ状の１本のガス供給管とが設けられたカーボンナノチューブ製造装置が開示されている。このものによれば、ガス供給管は曲成されている。ガス供給管の周壁には、複数の吹出口が形成されている。このものによれば、反応ガスをガス供給管の複数の吹出口から基板に向けて吹き出す際に、各吹出口から基板のカーボンナノチューブ形成面までの距離を１００ミリメートル以下に設定している。 Patent Document 2 discloses a carbon nanotube manufacturing method in which an installation unit for setting a substrate in a reaction chamber, and a pipe-shaped gas supply pipe facing the substrate installed in the installation unit with an interval upward are provided. An apparatus is disclosed. According to this, the gas supply pipe is bent. A plurality of air outlets are formed in the peripheral wall of the gas supply pipe. According to this, when the reaction gas is blown out from the plurality of blowout ports of the gas supply pipe toward the substrate, the distance from each blowout port to the carbon nanotube formation surface of the substrate is set to 100 mm or less.
特許文献３には、反応室に設置された平板状の基板の上面および下面とほぼ平行な方向に沿って反応ガスを供給し、基板の上面および下面にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ製造装置が開示されている。 Patent Document 3 discloses a carbon nanotube production apparatus that supplies a reaction gas along a direction substantially parallel to an upper surface and a lower surface of a flat substrate installed in a reaction chamber, and forms carbon nanotubes on the upper and lower surfaces of the substrate. It is disclosed.
特許文献１によれば、基板には第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブが互いに背向するように形成されている。第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブについて、長さ等の性状は基本的には互いに同じである。 According to Patent Document 1, the first carbon nanotube and the second carbon nanotube are formed on the substrate so as to face each other. About the 1st carbon nanotube and the 2nd carbon nanotube, properties, such as length, are fundamentally the same mutually.
本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブを搭載し、特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and provides a novel carbon nanotube device that is equipped with a first carbon nanotube and a second carbon nanotube having different properties and is advantageous for hybridizing characteristics. Is an issue.
本発明に係るカーボンナノチューブデバイスは、第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面をもつ物体と、物体の第１カーボンナノチューブ形成面に形成された第１カーボンナノチューブと、物体の第２カーボンナノチューブ形成面に形成され第１カーボンナノチューブに対して性状が相違する第２カーボンナノチューブとを備えるカーボンナノチューブ素子を具備することを特徴とする。 The carbon nanotube device according to the present invention includes an object having a first carbon nanotube formation surface and a second carbon nanotube formation surface, a first carbon nanotube formed on the first carbon nanotube formation surface of the object, and a second carbon of the object. A carbon nanotube element comprising a second carbon nanotube formed on a nanotube forming surface and having a property different from that of the first carbon nanotube is provided.
ここで、性状とは物理的性状および化学的性状を意味する。カーボンナノチューブ（CNT）の長さ、径、本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの少なくとも１つのうちの少なくとも１つとすることができる。本発明に係るカーボンナノチューブデバイスは、第１カーボンナノチューブによる性能と、第２カーボンナノチューブによる性能とを併有することができる。デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利となる。本発明に係るカーボンナノチューブデバイスは、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、燃料電池、リチウム電池、太陽電池等のエネルギーデバイスに適用できる。 Here, the properties mean physical properties and chemical properties. The length, diameter, number, number of layers, crystallinity, defect amount, functional group species, functional group amount, density, weight, distribution, etc. of the carbon nanotube (CNT) may be at least one. it can. The carbon nanotube device according to the present invention can have both the performance of the first carbon nanotube and the performance of the second carbon nanotube. This is advantageous for hybridizing device characteristics. The carbon nanotube device according to the present invention can be applied to energy devices such as an electric double layer capacitor, a lithium ion capacitor, a fuel cell, a lithium cell, and a solar cell.
本発明によれば、互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブを搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the 1st carbon nanotube and 2nd carbon nanotube from which a property mutually differs are mounted, and the novel carbon nanotube device advantageous to hybridizing the characteristic of a device can be provided.
以下、本発明の各実施形態を説明する。 Hereinafter, each embodiment of the present invention will be described.
（実施形態１） 概略説明
実施形態１に係るカーボンナノチューブデバイスは、カーボンナノチューブ素子を有する。カーボンナノチューブ素子は、互いに背向する第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面をもつ物体と、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面に形成された第１カーボンナノチューブと、物体の第２カーボンナノチューブ形成面に形成された第２カーボンナノチューブとを備える。第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブは、物理的性質（形状、寸法も含む）、化学的性質等において互いに性状が相違する。ここで、性状とは、カーボンナノチューブの長さ、径（太さ）、単位面積あたり本数、総本数、カーボンナノチューブの層数（カーボンナノチューブは１層の筒構造、２層等の複層筒構造などがある）、結晶性（Ｇ/Ｄ比：ラマン分光分析のＧバンドとＤバンドの比）、欠陥量、官能基種、官能基量、密度（カーボンナノチューブ群としての密度）、重量、分布等のうちの少なくとも１つのうちの少なくとも１つとすることができる。カーボンナノチューブの長さが長いと、一般的には電極表面積が大きく、担持性が良い。カーボンナノチューブの径が太いと、一般的には担持性が良い。カーボンナノチューブの径が細いと、一般的には、電解液の含浸性が高くなり、電解液に含まれるイオン伝導性が高くなる。カーボンナノチューブの本数が多いと、一般的には、電極表面積が大きく、担持性が良い。カーボンナノチューブの本数が少ないと、隣接するカーボンナノチューブ間の隙間が大きくなり、一般的には、電解液の含浸性が高くなり、電解液に含まれるイオン伝導性が高くなる。カーボンナノチューブの結晶性が低いと、グラフェンシートの欠損部により、担持性が良くなる。カーボンナノチューブの結晶性が高いと、グラフェンシートが良好となり、導電性が高くなる。カーボンナノチューブの密度が高いと、一般的には電極表面積が大きく、担持性が良い。カーボンナノチューブの密度が低いと、一般的には、電解液の含浸性が高くなり、電解液に含まれるイオン伝導性が高くなる。カーボンナノチューブの重量が大きいと、担持性が高い。カーボンナノチューブの分布は担持性に影響を与える。
(Embodiment 1) General description The carbon nanotube device which concerns on Embodiment 1 has a carbon nanotube element. The carbon nanotube element includes an object having a first carbon nanotube formation surface and a second carbon nanotube formation surface facing each other, a first carbon nanotube formed on the first carbon nanotube formation surface of the object 1, and a second object of the object. A second carbon nanotube formed on the carbon nanotube formation surface. The first carbon nanotube and the second carbon nanotube are different from each other in physical properties (including shape and dimensions), chemical properties, and the like. Here, the properties are the length, diameter (thickness) of carbon nanotubes, the number per unit area, the total number, the number of layers of carbon nanotubes (carbon nanotubes are a single-layer cylindrical structure, a multi-layer cylindrical structure such as two layers) Crystallinity (G / D ratio: ratio of G and D bands in Raman spectroscopy), defect amount, functional group type, functional group amount, density (density as a group of carbon nanotubes), weight, distribution At least one of at least one of the. When the length of the carbon nanotube is long, the electrode surface area is generally large and the supportability is good. If the diameter of the carbon nanotube is large, the supportability is generally good. When the diameter of the carbon nanotube is small, generally, the impregnation property of the electrolytic solution is high, and the ionic conductivity contained in the electrolytic solution is high. If the number of carbon nanotubes is large, the electrode surface area is generally large and the supportability is good. When the number of carbon nanotubes is small, the gap between adjacent carbon nanotubes is large, and generally, the impregnation property of the electrolytic solution is high, and the ionic conductivity contained in the electrolytic solution is high. When the crystallinity of the carbon nanotube is low, the supportability is improved due to the defective portion of the graphene sheet. When the crystallinity of the carbon nanotube is high, the graphene sheet is good and the conductivity is high. If the density of carbon nanotubes is high, the electrode surface area is generally large and the supportability is good. When the density of the carbon nanotube is low, generally, the impregnation property of the electrolytic solution is high, and the ionic conductivity contained in the electrolytic solution is high. When the weight of the carbon nanotube is large, the supportability is high. The distribution of carbon nanotubes affects the supportability.
ここで担持性が良いとは、カーボンナノチューブに粒子等の機能材を付着させやすいということを意味する。例えば、Ｌｉイオンキャパシタの場合、チタン酸リチウム粒子（電位制御粒子）の良好な担持性により負極電位を下げ、容量性能を増加させる。高分子型燃料電池の場合、白金粒子（触媒粒子）の良好な担持性により電極での酸化反応、もしくは還元反応を促進させ、出力性能を増加させる。 Here, good support means that functional materials such as particles are easily attached to the carbon nanotubes. For example, in the case of a Li ion capacitor, the negative electrode potential is lowered and the capacity performance is increased due to good supportability of lithium titanate particles (potential control particles). In the case of a polymer type fuel cell, an excellent reaction of platinum particles (catalyst particles) facilitates an oxidation reaction or a reduction reaction at an electrode and increases output performance.
このように第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブとで性状を変更させるためには、基板等の物体の表面粗さ、物体の第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面に担持される触媒担持量、触媒組成、触媒密度、反応ガスの単位時間当たりの流量、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とにおける反応ガスの流量比、流速、反応ガス種、反応ガスの温度、反応ガスの流れ方向、反応ガス導入口のサイズ・ピッチ、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とにおける温度、加熱源の出力等の要因のうちの少なくとも１つを変更させることが好ましい。 In order to change the properties between the first carbon nanotube and the second carbon nanotube in this way, the surface roughness of the object such as the substrate, the first carbon nanotube formation surface and the second carbon nanotube formation surface of the object are supported. Catalyst loading, catalyst composition, catalyst density, flow rate of reaction gas per unit time, flow rate ratio of reaction gas between first carbon nanotube formation surface and second carbon nanotube formation surface, flow rate, reaction gas species, reaction gas temperature Changing at least one of factors such as the flow direction of the reaction gas, the size / pitch of the reaction gas inlet, the temperature at the first and second carbon nanotube formation surfaces, and the output of the heating source Is preferred.
例えば図１３，図１４、図１６に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子の第１カーボンナノチューブ同士が対向すると共に、隣接するカーボンナノチューブ素子の第２カーボンナノチューブ同士が対向する対称的配置として、複数のカーボンナノチューブ素子は並設されることができる。 For example, as shown in FIGS. 13, 14, and 16, the first carbon nanotubes of the adjacent carbon nanotube elements are opposed to each other, and the second carbon nanotubes of the adjacent carbon nanotube elements are opposed to each other. These carbon nanotube elements can be juxtaposed.
また図１５、図１７に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子の第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブが対向する非対称的配置として、複数のカーボンナノチューブ素子は並設されることができる。デバイスが電気部品または電子部品である場合には、物体は導電性を有することが好ましく、銅、銅合金、鉄、鉄合金（ステンレス鋼も含む）、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金が例示される。デバイスが電気部品でない場合には、導電性を有しない場合でも良い。このカーボンナノチューブデバイスとしては、キャパシタに限らず、燃料電池、リチウム電池、太陽電池、金属−空気電池等のデバイスについても適用できる。本実施形態によれば、互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブおよび第２カーボンナノチューブを搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することができる。 As shown in FIGS. 15 and 17, a plurality of carbon nanotube elements can be arranged in parallel as an asymmetrical arrangement in which the first carbon nanotubes and the second carbon nanotubes of the adjacent carbon nanotube elements face each other. When the device is an electrical component or an electronic component, the object is preferably conductive, and examples include copper, copper alloy, iron, iron alloy (including stainless steel), titanium, titanium alloy, aluminum, and aluminum alloy. Is done. If the device is not an electrical component, it may not be conductive. This carbon nanotube device is not limited to a capacitor but can be applied to devices such as a fuel cell, a lithium cell, a solar cell, and a metal-air cell. According to the present embodiment, it is possible to provide a novel carbon nanotube device that is equipped with the first carbon nanotube and the second carbon nanotube having different properties and is advantageous for hybridizing the characteristics of the device.
（実施形態２） 長さの異なるCNTの並列接続
図１３および図１４は、実施形態２に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。カーボンナノチューブデバイスは、電荷を蓄電するキャパシタを構成しており、複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を組み付けて構成されている。図１４に示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は、（ｉ）互いに背向する平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２をもつ物体１と、（ｉｉ）物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に立設されるように第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に延びるように形成された第１カーボンナノチューブ１０１と、（ｉｉｉ）物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に立設されるように第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に延びるように形成された第２カーボンナノチューブ１０２とを備える。このようなカーボンナノチューブ素子１０８は、電解液２０５と共に筐体２００に密閉されている。電解液２０５としては、キャパシタで用いられる公知の電解液を採用できる。
(Embodiment 2) Parallel connection of CNTs having different lengths FIGS. 13 and 14 show a carbon nanotube device according to Embodiment 2. FIG. The carbon nanotube device constitutes a capacitor for storing electric charge, and is constructed by assembling a plurality of carbon nanotube elements 108. As shown in FIG. 14, the carbon nanotube element 108 includes (i) an object 1 having a flat first carbon nanotube forming surface 11 and a second carbon nanotube forming surface 12 facing each other, and (ii) a first of the object 1. A first carbon nanotube 101 formed so as to extend substantially perpendicular to the first carbon nanotube formation surface 11 so as to be erected on the one carbon nanotube formation surface 11, and (iii) a second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. And a second carbon nanotube 102 formed so as to extend substantially perpendicular to the second carbon nanotube formation surface 12. Such a carbon nanotube element 108 is hermetically sealed in the casing 200 together with the electrolytic solution 205. As the electrolytic solution 205, a known electrolytic solution used in capacitors can be employed.
物体１は板状をなしており、鉄、鉄合金、銅、銅合金等の導電性金属で形成されており、導電性を有する。第１カーボンナノチューブ１０１（CNT）および第２カーボンナノチューブ１０２（CNT）は基本的には同じ性状である。但し、第１カーボンナノチューブ１０１の長さは、第２カーボンナノチューブ１０２の長さよりも長い。長さが長い第１カーボンナノチューブ１０１は、表面積が大きく、担持量も大きい。長さが短い第２カーボンナノチューブ１０２は、イオン伝導度を向上した電極を実現できる。 The object 1 has a plate shape and is made of a conductive metal such as iron, iron alloy, copper, or copper alloy, and has conductivity. The first carbon nanotube 101 (CNT) and the second carbon nanotube 102 (CNT) have basically the same properties. However, the length of the first carbon nanotube 101 is longer than the length of the second carbon nanotube 102. The long first carbon nanotubes 101 have a large surface area and a large carrying amount. The second carbon nanotube 102 having a short length can realize an electrode with improved ion conductivity.
図１３に示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は複数個並設されている。図１３に示すカーボンナノチューブ素子１０８は、共通の物体１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を正極側とする複数個の正極用カーボンナノチューブ素子１０８ｐと、共通の物体１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を負極側とする複数個の負極用カーボンナノチューブ素子１０８ｎとで構成されている。図１３に示すように、複数個の正極用カーボンナノチューブ素子１０８ｐの物体１同士は、第１電気的導通路１ｆにより電気的に接続されている。複数個の負極用カーボンナノチューブ素子１０８ｎの物体１同士は、第２電気的導通路１ｓにより電気的に接続されている。 As shown in FIG. 13, a plurality of carbon nanotube elements 108 are arranged in parallel. The carbon nanotube element 108 shown in FIG. 13 includes a plurality of positive electrode carbon nanotube elements 108p formed on the common object 1 and having the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102 on the positive electrode side. The first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102 thus formed are composed of a plurality of negative electrode carbon nanotube elements 108n having a negative electrode side. As shown in FIG. 13, the objects 1 of the plurality of positive electrode carbon nanotube elements 108p are electrically connected to each other through a first electrical conduction path 1f. The objects 1 of the plurality of carbon nanotube elements 108n for negative electrodes are electrically connected to each other by the second electrical conduction path 1s.
本実施形態によれば、図１３に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８は、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２がセパレータ３００ｆ，３００ｓを介して互いに対称的配置とされている。従って、図１３に示すように、素子の並設方向（矢印ＥＡ方向）において、第１カーボンナノチューブ１０１，第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ１０２，第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１、第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ１０２、第２カーボンナノチューブ１０２……の順に配置されている。 According to the present embodiment, as shown in FIG. 13, in the adjacent carbon nanotube elements 108, the first carbon nanotubes 101 and the second carbon nanotubes 102 are arranged symmetrically with respect to each other via the separators 300f and 300s. Therefore, as shown in FIG. 13, the first carbon nanotube 101, the first carbon nanotube 101, the second carbon nanotube 102, the second carbon nanotube 102, and the first carbon nanotube 101 in the direction in which the elements are arranged side by side (arrow EA direction). , First carbon nanotube 101, second carbon nanotube 102, second carbon nanotube 102,...
図１３に示すように、第１カーボンナノチューブ１０１の長さは、第２カーボンナノチューブ１０２の長さよりも長くされている。長さが長い第１カーボンナノチューブ１０１同士は、第１セパレータ３００ｆを介して互いに対向しており、表面積が大きいため、高容量単セルを構成する。これに対して、長さが短い第２カーボンナノチューブ１０２同士は、第２セパレータ３００ｓを介して互いに対向しており、電気抵抗が低いため、高出力単セルを構成する。セパレータ３００ｆ，３００ｓは、電解液に溶解する陰イオンおよび陽イオンの透過性を有すると共に、高い電気絶縁性をもつ。 As shown in FIG. 13, the length of the first carbon nanotube 101 is longer than the length of the second carbon nanotube 102. The first carbon nanotubes 101 having a long length are opposed to each other via the first separator 300f and have a large surface area, and thus constitute a high-capacity single cell. On the other hand, the second carbon nanotubes 102 having a short length are opposed to each other via the second separator 300s and have a low electric resistance, and thus constitute a high-output single cell. Separator 300f, 300s has the permeability | transmittance of the anion and cation which melt | dissolve in electrolyte solution, and has high electrical insulation.
このような本実施形態によれば、短いＣＮＴ（低抵抗）による高出力単セルと、長いＣＮＴ（高表面積）による高容量単セルを並列積層させるため、セルレベルで出力機能と容量機能とをハイブリッド化させることができる。即ち、図１４に示すように、高出力機能を有するカーボンナノチューブ素子１０８と、高容量機能をもつカーボンナノチューブ素子１０８とをハイブリッド化させることができる。このように本実施形態によれば、互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することができる。通常負荷時は高容量セルから放電し、高負荷時は高出力セルから放電することが好ましい。なお、本実施形態によれば、物体１の面方向に対してほぼ垂直方向に沿って反応ガスを流す方法で第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を形成しても良い。あるいは、物体１の面方向に沿って反応ガスを流す方法で第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を形成しても良い。 According to the present embodiment, a high-output single cell with short CNT (low resistance) and a high-capacity single cell with long CNT (high surface area) are stacked in parallel. It can be hybridized. That is, as shown in FIG. 14, the carbon nanotube element 108 having a high output function and the carbon nanotube element 108 having a high capacity function can be hybridized. As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a novel carbon nanotube device that is equipped with the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102 having different properties and is advantageous for hybridizing the device characteristics. it can. It is preferable to discharge from a high-capacity cell during normal load, and to discharge from a high-power cell during high load. Note that, according to the present embodiment, the first carbon nanotubes 101 and the second carbon nanotubes 102 may be formed by a method in which a reaction gas flows along a direction substantially perpendicular to the surface direction of the object 1. Alternatively, the first carbon nanotubes 101 and the second carbon nanotubes 102 may be formed by a method in which a reactive gas flows along the surface direction of the object 1.
（実施形態３） 結晶性の異なるCNTの直列接続
図１５（Ａ）（Ｂ）は、実施形態３に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。カーボンナノチューブデバイスは、電荷を蓄電するキャパシタを構成しており、複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を組み付けて構成されている。図１５に示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は、（ｉ）互いに背向する平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２をもつ物体１と、（ｉｉ）物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に立設されるように第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に延びるように形成された第１カーボンナノチューブ１０１と、（ｉｉｉ）物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に立設されるように第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に延びるように形成された形成された第２カーボンナノチューブ１０２とを備える。図１５に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８については、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２は、図略のセパレータを介して、互いに非対称的配置として配置されている。従って、図１５に示すように、素子１０８の並設方向（矢印ＥＡ方向）において、第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１，第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１，第２カーボンナノチューブ１０２、第１カーボンナノチューブ１０１の順に配置されている。図１５（Ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は複数個並設されている。図１５（Ｂ）に示すカーボンナノチューブ素子１０８は、共通の物体１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１を負極とし、第２カーボンナノチューブ１０２を正極とする。複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を筐体２００の内部で直列接続することにより高い起電力を取り出すことが可能である。
Embodiment 3 Series Connection of CNTs with Different Crystallinity FIGS. 15A and 15B show a carbon nanotube device according to Embodiment 3. FIG. The carbon nanotube device constitutes a capacitor for storing electric charge, and is constructed by assembling a plurality of carbon nanotube elements 108. As shown in FIG. 15, the carbon nanotube element 108 includes (i) an object 1 having a flat first carbon nanotube forming surface 11 and a second carbon nanotube forming surface 12 facing each other, and (ii) a first of the object 1. A first carbon nanotube 101 formed so as to extend substantially perpendicular to the first carbon nanotube formation surface 11 so as to be erected on the one carbon nanotube formation surface 11, and (iii) a second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. And the second carbon nanotube 102 formed so as to extend substantially perpendicular to the second carbon nanotube formation surface 12. As shown in FIG. 15, in the adjacent carbon nanotube elements 108, the first carbon nanotubes 101 and the second carbon nanotubes 102 are arranged in an asymmetric arrangement with respect to each other via a separator (not shown). Therefore, as shown in FIG. 15, in the direction in which the elements 108 are arranged side by side (in the direction of arrow EA), the second carbon nanotube 102, the first carbon nanotube 101, the second carbon nanotube 102, the first carbon nanotube 101, and the second carbon nanotube. 102 and the first carbon nanotubes 101 are arranged in this order. As shown in FIG. 15B, a plurality of carbon nanotube elements 108 are arranged in parallel. In the carbon nanotube element 108 shown in FIG. 15B, the first carbon nanotube 101 formed on the common object 1 is a negative electrode, and the second carbon nanotube 102 is a positive electrode. A high electromotive force can be taken out by connecting a plurality of carbon nanotube elements 108 in series inside the housing 200.
物体１は基板を形成する板状をなしており、鉄、鉄合金、銅、銅合金、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の導電性金属で形成されており、導電性を示す。第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２は基本的には同じ性状である。但し、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低い。このように第１カーボンナノチューブ１０１は、低結晶性をもつ。低結晶性の方が、カーボンナノチューブを構成する筒形状のグラフェンシートの欠損部が多く、電位制御粒子の担持性が高いと考えられる。高結晶性の方が、カーボンナノチューブを構成する筒形状のグラフェンシートの欠損部が少なく、高い導電性が得られる。このように本実施形態によれば、高結晶性のＣＮＴ正極（導電性狙い）と低結晶性ＣＮＴ負極とを片面づつ形成させることにより、高出力および高容量化を両立させることができる。特にリチウムイオンキャパシタに適用した場合には、長いＣＮＴ正極（導電性狙い）と低結晶性ＣＮＴ負極とを片面づつ形成させることにより、高出力および高容量化を両立させることができる。更に本製造形態により同時形成することにより生産性を向上させることが可能になる。本実施形態によれば、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低いが、逆にしても良い。図１５において、筐体２００，電解液２０５として図略されている。 The object 1 has a plate shape that forms a substrate, and is formed of a conductive metal such as iron, iron alloy, copper, copper alloy, titanium, titanium alloy, aluminum, or aluminum alloy, and exhibits conductivity. The first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102 have basically the same properties. However, the crystallinity of the first carbon nanotube 101 is lower than the crystallinity of the second carbon nanotube 102. Thus, the first carbon nanotube 101 has low crystallinity. It is considered that the low crystallinity has more defects in the cylindrical graphene sheet constituting the carbon nanotubes, and the potential-controlling particles are more supported. Higher crystallinity has fewer defects in the cylindrical graphene sheet constituting the carbon nanotube, and higher conductivity is obtained. As described above, according to the present embodiment, by forming the high crystalline CNT positive electrode (a conductive target) and the low crystalline CNT negative electrode one by one, it is possible to achieve both high output and high capacity. In particular, when applied to a lithium ion capacitor, it is possible to achieve both high output and high capacity by forming a long CNT positive electrode (a conductive target) and a low crystalline CNT negative electrode one by one. Furthermore, it becomes possible to improve productivity by forming simultaneously by this manufacturing form. According to this embodiment, the crystallinity of the first carbon nanotube 101 is lower than the crystallinity of the second carbon nanotube 102, but may be reversed. In FIG. 15, the casing 200 and the electrolyte solution 205 are not shown.
（実施形態４） 結晶性の異なるCNTの並列接続
図１６は、実施形態４に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。カーボンナノチューブデバイスは、電荷を蓄電するキャパシタを構成しており、複数個のカーボンナノチューブ素子１０８を組み付けて構成されている。図１６に示すように、カーボンナノチューブ素子１０８は、（ｉ）互いに背向する平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２をもつ物体１と、（ｉｉ）物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に立設されるように第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に延びるように形成された第１カーボンナノチューブ１０１と、（ｉｉｉ）物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に立設されるように第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に延びるように形成された形成された第２カーボンナノチューブ１０２とを備える。
Embodiment 4 Parallel Connection of CNTs with Different Crystallinity FIG. 16 shows a carbon nanotube device according to Embodiment 4. The carbon nanotube device constitutes a capacitor for storing electric charge, and is constructed by assembling a plurality of carbon nanotube elements 108. As shown in FIG. 16, the carbon nanotube element 108 includes (i) an object 1 having a flat first carbon nanotube formation surface 11 and a second carbon nanotube formation surface 12 facing each other, and (ii) a first of the object 1. A first carbon nanotube 101 formed so as to extend substantially perpendicular to the first carbon nanotube formation surface 11 so as to be erected on the one carbon nanotube formation surface 11, and (iii) a second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. And the second carbon nanotube 102 formed so as to extend substantially perpendicular to the second carbon nanotube formation surface 12.
本実施形態では、図１６に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８について、低結晶性の第１カーボンナノチューブ１０１および高結晶性の第２カーボンナノチューブ１０２は、図略のセパレータを介して、互いに対称的配置として配置されている。従って、図１６に示すように、素子１０８の並設方向（矢印ＥＡ方向）において、第２カーボンナノチューブ１０２，第１カーボンナノチューブ１０１，第１カーボンナノチューブ１０１，第２カーボンナノチューブ１０２，第２カーボンナノチューブ１０２……の順に配置されている。低結晶性の第１カーボンナノチューブ１０１は一般的に表面積が大きい。これに対して、高結晶性の第２カーボンナノチューブ１０２は良好な筒状のグラフェンシートを形成するため、相対的に導電性良い。このため、図１６に示すように、低結晶性の第１カーボンナノチューブ１０１同士とが向き合い、高結晶性の第２カーボンナノチューブ１０２同士とが向き合うように積層し、並列接続することで高出力機能と高容量機能をハイブリット化させることができる。このように本実施形態によれば、結晶性において互いに性状が異なる第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２を搭載し、デバイスの特性をハイブリッド化させるのに有利な新規なカーボンナノチューブデバイスを提供することができる。本実施形態によれば、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低いが、逆にしても良い。図１６において、筐体２００，電解液２０５として図略されている。 In the present embodiment, as shown in FIG. 16, for the adjacent carbon nanotube elements 108, the low-crystalline first carbon nanotube 101 and the high-crystalline second carbon nanotube 102 are mutually connected via a separator (not shown). Arranged as a symmetrical arrangement. Accordingly, as shown in FIG. 16, in the direction in which the elements 108 are arranged side by side (in the direction of arrow EA), the second carbon nanotube 102, the first carbon nanotube 101, the first carbon nanotube 101, the second carbon nanotube 102, and the second carbon nanotube. 102 are arranged in this order. The low-crystalline first carbon nanotube 101 generally has a large surface area. On the other hand, the highly crystalline second carbon nanotube 102 forms a good cylindrical graphene sheet and thus has relatively good conductivity. For this reason, as shown in FIG. 16, the low-crystallinity first carbon nanotubes 101 face each other and the high-crystallinity second carbon nanotubes 102 face each other, and are connected in parallel to provide a high output function. And high capacity functions can be hybridized. As described above, according to the present embodiment, the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102 having different properties in terms of crystallinity are mounted, and a novel carbon nanotube device advantageous for hybridizing the device characteristics is provided. can do. According to this embodiment, the crystallinity of the first carbon nanotube 101 is lower than the crystallinity of the second carbon nanotube 102, but may be reversed. In FIG. 16, the casing 200 and the electrolyte solution 205 are not shown.
（実施形態５） 太さの異なるCNTの直列接続
図１７は、実施形態５に係るカーボンナノチューブデバイスを示す。太い第１カーボンナノチューブ１０１は、一般的に担持性が良いので、チタン酸リチウム粒子等の粒子を担持することで負極として機能し易い。これに対して、細い第２カーボンナノチューブ１０２は、相対的に電解液の含浸性が良くイオン伝導の優れた正極として使用可能である。図１７に示すように、太い第１カーボンナノチューブ１０１と細い第２カーボンナノチューブ１０２とが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。
Embodiment 5 Series Connection of CNTs with Different Thicknesses FIG. 17 shows a carbon nanotube device according to Embodiment 5. Since the thick first carbon nanotubes 101 generally have good supportability, they can easily function as a negative electrode by supporting particles such as lithium titanate particles. On the other hand, the thin second carbon nanotube 102 can be used as a positive electrode having relatively good electrolyte impregnation properties and excellent ion conduction. As shown in FIG. 17, a capacitor having a high electromotive force can be manufactured with high productivity by stacking so that the thick first carbon nanotubes 101 and the thin second carbon nanotubes 102 face each other and connecting them in series.
図１７に示すように、隣接するカーボンナノチューブ素子１０８について、太い第１カーボンナノチューブ１０１および細い第２カーボンナノチューブ１０２は、図略のセパレータを介して、互いに対称的配置として配置されている。従って、図１７に示すように、素子１０８の並設方向（矢印ＥＡ方向）において、細い第２カーボンナノチューブ１０２，太い第１カーボンナノチューブ１０１，細い第２カーボンナノチューブ１０２，太い第１カーボンナノチューブ１０１，細い第２カーボンナノチューブ１０２……の順に配置されている。本実施形態によれば、第１カーボンナノチューブ１０１の結晶性は、第２カーボンナノチューブ１０２の結晶性よりも低いが、逆にしても良い。図１６において、筐体２００，電解液２０５として図略されている。 As shown in FIG. 17, with respect to the adjacent carbon nanotube elements 108, the thick first carbon nanotubes 101 and the thin second carbon nanotubes 102 are arranged symmetrically with respect to each other via a separator (not shown). Accordingly, as shown in FIG. 17, in the direction in which the elements 108 are arranged side by side (in the direction of arrow EA), the thin second carbon nanotube 102, the thick first carbon nanotube 101, the thin second carbon nanotube 102, the thick first carbon nanotube 101, The thin second carbon nanotubes 102 are arranged in this order. According to this embodiment, the crystallinity of the first carbon nanotube 101 is lower than the crystallinity of the second carbon nanotube 102, but may be reversed. In FIG. 16, the casing 200 and the electrolyte solution 205 are not shown.
（製造方法の例示）
上記した性状の異なるカーボンナノチューブをもつカーボンナノチューブ素子１０８を形成するにあたり、次の製造方法が例示できる。
(Exemplary manufacturing method)
In forming the carbon nanotube element 108 having carbon nanotubes having different properties as described above, the following manufacturing method can be exemplified.
（ｉ）カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ物体（物体）を用意すると共に、物体を収容するための反応室と、反応室に収容される物体のカーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されたガス供給室と、ガス供給室と反応室とを連通させると共にガス供給室の反応ガスを反応室に吹き出す複数の吹出口とを有するガス通路形成部材と、物体のカーボンナノチューブ形成面、ガス通路形成部材、反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを用意する準備工程を実施する。次に、（ｉｉ）物体のカーボンナノチューブ形成面、ガス通路形成部材、反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させた状態で、反応ガスを前記ガス供給室に供給することにより、反応室内の物体のカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して交差する方向に沿って、ガス供給室の反応ガスを吹出口から物体のカーボンナノチューブ形成面に向けて吹き出し、物体のカーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程を実施する。この製造方法において、好ましくは、反応ガスの吹き出しの際に、各吹出口から物体の共通のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌを１００として相対表示するとき、各吹出口にわたり７５〜１２５の範囲内に設定され、各吹出口から物体のカーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌが均衡化されている。この場合、第１カーボンナノチューブの全体のばらつきが低減される。同様に第２カーボンナノチューブのばらつきが低減される。 (I) Prepare an object (object) having a carbon nanotube formation surface for forming carbon nanotubes, and provide a gap between the reaction chamber for accommodating the object and the carbon nanotube formation surface of the object accommodated in the reaction chamber. A plurality of gas supply chambers extending along the surface direction in which the carbon nanotube forming surface extends while facing each other, and the gas supply chamber and the reaction chamber communicate with each other and a plurality of reaction gases in the gas supply chamber are blown out to the reaction chamber A preparatory process for preparing a gas passage forming member having a gas outlet and a carbon nanotube forming surface of the object, a gas passage forming member, and a heating source for heating at least one of the reaction gases to the carbon nanotube forming temperature. To do. Next, (ii) by supplying the reaction gas to the gas supply chamber in a state where at least one of the carbon nanotube formation surface of the object, the gas passage forming member, and the reaction gas is heated to the carbon nanotube formation temperature. The object carbon in the reaction chamber is blown out from the outlet toward the carbon nanotube formation surface of the object along the direction intersecting the surface direction in which the carbon nanotube formation surface of the object extends. A carbon nanotube formation step of forming carbon nanotubes on the nanotube formation surface is performed. In this production method, preferably, when the reactive gas is blown out, when the shortest distance L from each blowout port to the common carbon nanotube formation surface of the object is displayed as 100, relative to each other, the range of 75 to 125 over each blowout port. The shortest distance L from each outlet to the carbon nanotube formation surface of the object is balanced. In this case, the overall variation of the first carbon nanotubes is reduced. Similarly, the variation of the second carbon nanotubes is reduced.
好ましくは、物体のカーボンナノチューブ形成面は、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、第１カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第１操作と、第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２操作とを独立に制御する。この場合、第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御すれば、第１カーボンナノチューブ形成面に第１操作で形成されるカーボンナノチューブの性状と、第２カーボンナノチューブ形成面に第２操作で形成されるカーボンナノチューブの性状とを変更させることができる。また、第１操作および第２操作は同時に実施されることが生産上好ましいが、時間的に重複しないように時間的にずらして実施してもよい。更には、第１操作および第２操作は、時間的に一部重複させつつ時間をずらして実施しても良い。 Preferably, the carbon nanotube formation surface of the object has a first carbon nanotube formation surface and a second carbon nanotube formation surface, a first operation for forming the carbon nanotube on the first carbon nanotube formation surface, The second operation of forming carbon nanotubes on the carbon nanotube formation surface is controlled independently. In this case, if the first operation and the second operation are controlled independently, the properties of the carbon nanotube formed on the first carbon nanotube formation surface by the first operation and the second operation on the second carbon nanotube formation surface are formed. The properties of the carbon nanotubes to be changed can be changed. In addition, it is preferable in production that the first operation and the second operation are performed at the same time. However, the first operation and the second operation may be performed while being shifted in time so as not to overlap in time. Furthermore, the first operation and the second operation may be performed while shifting the time while partially overlapping in time.
好ましくは、複数の吹出口の中心線から物体に向けて延びる延長線は、物体のカーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して所定角度（図４に示すθ１，θ２に相当、θ１，θ２＝７０〜１１０°）以内で交差するように設定されている。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面において第１カーボンナノチューブの全体のばらつきが低減される。第２カーボンナノチューブ形成面において第２カーボンナノチューブの全体のばらつきが低減される。 Preferably, the extension line extending from the center line of the plurality of outlets toward the object has a predetermined angle (corresponding to θ1, θ2 shown in FIG. 4, θ1, (θ2 = 70 to 110 °). In this case, the entire variation of the first carbon nanotubes on the first carbon nanotube formation surface is reduced. The variation of the whole of the second carbon nanotube is reduced on the second carbon nanotube formation surface.
好ましくは、（ａ）物体のカーボンナノチューブ形成面は、互いに異なる位置（例えば、物体を基板とした場合の表面、裏面、あるいは側面）に設けられた第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、（ｂ）対面壁は、物体の第１カーボンナノチューブ形成面に第１間隔を隔てて対面する第１対面壁と、物体の第２カーボンナノチューブ形成面に第２間隔を隔てて対面する第２対面壁とを有しており、（ｃ）吹出口は、第１対面壁に形成された第１吹出口と、第２対面壁に形成された第２吹出口とを有しており、（ｄ）ガス供給室は、第１ガス供給源に繋がると共に第１吹出口に連通する第１ガス供給室と、第２ガス供給源に繋がると共に第２吹出口に連通する第２ガス供給室とを有しており、（ｅ）加熱源は、第１カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第１反応ガス、物体の第１カーボンナノチューブ形成面、第１ガス供給室のうちの少なくとも一つを第１カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第１加熱源と、第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２反応ガス、物体の第２カーボンナノチューブ形成面、第２ガス供給室のうちの少なくとも一つを第２カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第２加熱源とを有する。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第１操作と、第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２操作とを独立に制御することができる。この場合、第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御すれば、第１カーボンナノチューブ形成面に第１操作で形成されるカーボンナノチューブの性状と、第２カーボンナノチューブ形成面に第２操作で形成されるカーボンナノチューブの性状とを容易に変更させることもできる。第１操作および第２操作は前述したように時間的に同時に行っても良いし、時間的にずらして行っても良い。 Preferably, (a) the carbon nanotube formation surface of the object is formed with a first carbon nanotube formation surface and a second carbon nanotube formation surface provided at different positions (for example, the front surface, the back surface, or the side surface when the object is a substrate). (B) the facing wall has a first spacing wall facing the first carbon nanotube forming surface of the object with a first spacing, and a second spacing on the second carbon nanotube forming surface of the object. And (c) the air outlet is a first air outlet formed in the first face wall, and a second air outlet formed in the second face wall. (D) the gas supply chamber is connected to the first gas supply source and communicates with the first air outlet, and is connected to the second gas supply source and communicates with the second air outlet. A second gas supply chamber that performs (e The heating source heats at least one of the first reaction gas for forming carbon nanotubes on the first carbon nanotube formation surface, the first carbon nanotube formation surface of the object, and the first gas supply chamber to the first carbon nanotube formation temperature. Forming at least one of a first heating source to be generated, a second reaction gas for forming carbon nanotubes on the second carbon nanotube formation surface, a second carbon nanotube formation surface of the object, and a second gas supply chamber. A second heating source for heating to a temperature. In this case, the first operation for forming the carbon nanotubes on the first carbon nanotube formation surface and the second operation for forming the carbon nanotubes on the second carbon nanotube formation surface can be controlled independently. In this case, if the first operation and the second operation are controlled independently, the properties of the carbon nanotube formed on the first carbon nanotube formation surface by the first operation and the second operation on the second carbon nanotube formation surface are formed. The properties of the carbon nanotubes can be easily changed. As described above, the first operation and the second operation may be performed simultaneously in time, or may be performed while being shifted in time.
好ましくは、カーボンナノチューブを形成するにあたり、物体の一端側を一対の第１設置部で挟むと共に、物体の他端側を一対の第２設置部で挟むことができる。そして第１設置部と第２設置部とを物体の面方向に沿って相対的に離間させる方向に変位させることにより、物体の面方向に張力を与え、物体の過剰な撓み変形が抑制される。この場合、単位時間あたりについて、第１吹出口から吹き出される第１反応ガスの単位時間あたり流量と、第２吹出口から吹き出される第２反応ガスの単位時間あたりの流量とが同等でないときであっても、物体のカーボンナノチューブ形成面が物体の厚み方向に変位することが抑制される。このように物体の面方向に張力を与えつつ、カーボンナノチューブを物体に形成することもできる。好ましくは、ガス通路形成部材のガス排出通路の出口は、物体の側端面に対面する位置に配置されている。この場合、物体のカーボンナノチューブ形成面に接触した反応ガスは、カーボンナノチューブを形成させた後に速やかに、ガス排出通路から排出させることができる。このためカーボンナノチューブを形成した後の反応済みガスが反応室に残留することが抑制される。この場合、良好なカーボンナノチューブの形成に貢献できる。 Preferably, in forming the carbon nanotube, one end side of the object can be sandwiched between the pair of first installation portions, and the other end side of the object can be sandwiched between the pair of second installation portions. Then, by displacing the first installation part and the second installation part in a direction in which the first installation part and the second installation part are relatively separated from each other along the surface direction of the object, tension is applied to the surface direction of the object, and excessive bending deformation of the object is suppressed. . In this case, when the flow rate per unit time of the first reaction gas blown out from the first outlet is not equal to the flow rate per unit time of the second reaction gas blown out from the second outlet, per unit time. Even so, displacement of the carbon nanotube formation surface of the object in the thickness direction of the object is suppressed. In this way, carbon nanotubes can be formed on an object while applying tension in the surface direction of the object. Preferably, the outlet of the gas discharge passage of the gas passage forming member is disposed at a position facing the side end surface of the object. In this case, the reaction gas contacting the carbon nanotube formation surface of the object can be quickly discharged from the gas discharge passage after forming the carbon nanotube. For this reason, it is suppressed that the reacted gas after forming the carbon nanotube remains in the reaction chamber. In this case, it can contribute to formation of a favorable carbon nanotube.
カーボンナノチューブ形成反応においては、炭素源およびプロセス条件は特に限定されるものではない。カーボンナノチューブを形成させる炭素を供給させる炭素源として、アルカン、アルケン、アルキン等の脂肪族炭化水素、アルコール、エーチル等の脂肪族化合物、芳香族炭化水素等の芳香族化合物が例示される。従って、炭素源として、アルコール系の原料ガス、炭化水素系の原料ガスを用いるＣＶＤ法（熱ＣＶＤ，プラズマＣＶＤ、リモートプラズマＣＶＤ法等）が例示される。アルコール系の原料ガスとしては、メチルアルコール、エチルアルコール、プロパノール、ブタノール、ペンタノール、ヘキサノール等のガスが例示される。更に炭化水素系の原料ガスとしてはメタンガス、エタンガス、アセチレンガス、プロパンガス等が例示される。 In the carbon nanotube formation reaction, the carbon source and process conditions are not particularly limited. Examples of the carbon source for supplying carbon for forming carbon nanotubes include aliphatic hydrocarbons such as alkanes, alkenes, and alkynes, aliphatic compounds such as alcohols and ethyls, and aromatic compounds such as aromatic hydrocarbons. Therefore, a CVD method (thermal CVD, plasma CVD, remote plasma CVD method, etc.) using an alcohol-based source gas or a hydrocarbon-based source gas is exemplified as the carbon source. Examples of the alcohol-based source gas include gases such as methyl alcohol, ethyl alcohol, propanol, butanol, pentanol, and hexanol. Further, examples of the hydrocarbon-based source gas include methane gas, ethane gas, acetylene gas, and propane gas.
（製造形態１）
図１〜図４は製造形態１を示す。カーボンナノチューブを形成するための物体１（物体）は、互いに背向する第１カーボンナノチューブ形成面１１と，第１カーボンナノチューブ形成面１２とをもつ。カーボンナノチューブ製造装置は、第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブを形成し、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブを形成する。ここで、図１〜図３に示すように、物体１は平らな基板状をなしており、互いに背向する２次元的に延設された平坦な第１カーボンナノチューブ形成面１１と、２次元的に並設された平坦な第２カーボンナノチューブ形成面１２とを有する。物体１の材質は特に限定されず、シリコン、金属等が例示される。金属としては、鉄、チタン、銅、アルミニウム、鉄合金（ステンレスを含む）、チタン合金、銅合金、アルミニウム合金等が例示される。図３から理解できるように、第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２は、２次元方向に延びる平坦状とされており、一方向であるＸ方向（長手方向）と、これに交差（直交）する他方向であるＹ方向（幅方向）とに延びる。
(Manufacturing form 1)
1 to 4 show the first manufacturing mode. An object 1 (object) for forming a carbon nanotube has a first carbon nanotube formation surface 11 and a first carbon nanotube formation surface 12 facing each other. The carbon nanotube manufacturing apparatus forms first carbon nanotubes on the first carbon nanotube forming surface 11 and forms second carbon nanotubes on the second carbon nanotube forming surface 12. Here, as shown in FIGS. 1 to 3, the object 1 has a flat substrate shape, and a two-dimensional flat first carbon nanotube formation surface 11 extending two-dimensionally facing away from each other. And a flat second carbon nanotube forming surface 12 arranged side by side. The material of the object 1 is not particularly limited, and examples thereof include silicon and metal. Examples of the metal include iron, titanium, copper, aluminum, iron alloys (including stainless steel), titanium alloys, copper alloys, and aluminum alloys. As can be understood from FIG. 3, the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 have a flat shape extending in a two-dimensional direction, and the X direction (longitudinal direction), which is one direction, It extends in the Y direction (width direction), which is the other direction that intersects (orthogonally).
物体１のカーボンナノチューブ形成面１１，１２には、触媒が存在していることが好ましい。触媒としては、通常、遷移金属が用いられる。特に、Ｖ〜ＶＩＩＩ族の金属が好ましい。カーボンナノチューブ集合体の密度の目標値等に応じて、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、銅、クロム、バナジウム、ニッケルバナジウム、チタン、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、銀、金、これらの合金が例示される。触媒はＡ−Ｂ系の合金であることが好ましい。ここで、Ａは鉄、コバルト、ニッケルのうちの少なくとも１種であり、Ｂはチタン、バナジウム、ジルコニウム、ニオブ、ハフニウム、タンタルのうちの少なくとも１種であることが好ましい。この場合、鉄−チタン系合金、鉄−バナジウム系合金のうちの少なくとも１種を含むことが好ましい。更に、コバルト−チタン系合金、コバルト−バナジウム系合金、ニッケル−チタン系合金、ニッケル−バナジウム系合金、鉄−ジルコニウム系合金、鉄−ニオブ系合金が挙げられる。鉄−チタン系合金の場合には、質量比でチタンが１０％以上、３０％以上、５０％以上、７０％以上（残部は鉄）、９０％以下が例示される。鉄−バナジウム系合金の場合には、質量比でバナジウムが１０％以上、３０％以上、５０％以上、７０％以上（残部は鉄）、９０％以下が例示される。 A catalyst is preferably present on the carbon nanotube forming surfaces 11 and 12 of the object 1. As the catalyst, a transition metal is usually used. In particular, metals of Group V to VIII are preferable. Depending on the target value of the density of the carbon nanotube aggregate, for example, iron, nickel, cobalt, molybdenum, copper, chromium, vanadium, nickel vanadium, titanium, platinum, palladium, rhodium, ruthenium, silver, gold, and alloys thereof Is exemplified. The catalyst is preferably an AB type alloy. Here, A is preferably at least one of iron, cobalt, and nickel, and B is preferably at least one of titanium, vanadium, zirconium, niobium, hafnium, and tantalum. In this case, it is preferable to include at least one of an iron-titanium alloy and an iron-vanadium alloy. Furthermore, a cobalt-titanium alloy, a cobalt-vanadium alloy, a nickel-titanium alloy, a nickel-vanadium alloy, an iron-zirconium alloy, and an iron-niobium alloy can be used. In the case of an iron-titanium alloy, titanium is 10% or more, 30% or more, 50% or more, 70% or more (the balance is iron), and 90% or less by mass ratio. In the case of an iron-vanadium alloy, vanadium is 10% or more, 30% or more, 50% or more, 70% or more (the balance is iron), and 90% or less by mass ratio.
図１に示す装置本体２はカーボンナノチューブ製造装置の物体をなす。反応ガスを供給するガス通路形成部材３が装置本体２に設けられている。図１および図２に示すように、ガス通路形成部材３は、物体１を収容する容積を有する反応室３０と、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１間隔Ｅ１（最短間隔）を隔てて対面する第１対面壁３１と、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２間隔Ｅ２を隔てて対面する第２対面壁３２とを有する。Ｅ１＝Ｅ２、または、Ｅ１≒Ｅ２（例えばＥ１／Ｅ２＝０．８５〜１．１５）とされていることができる。但し、場合によっては、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２について、性状を変化させる場合には、Ｅ１＜Ｅ２としても良いし、Ｅ１＞Ｅ２としても良い。 The apparatus main body 2 shown in FIG. 1 forms an object of a carbon nanotube manufacturing apparatus. A gas passage forming member 3 for supplying a reaction gas is provided in the apparatus main body 2. As shown in FIGS. 1 and 2, the gas passage forming member 3 has a first interval E1 (shortest interval) between the reaction chamber 30 having a volume for accommodating the object 1 and the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1. It has the 1st facing wall 31 which faces mutually, and the 2nd facing wall 32 which faces the 2nd carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 with the 2nd space | interval E2. E1 = E2 or E1≈E2 (for example, E1 / E2 = 0.85-1.15). However, in some cases, when the properties of the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102 are changed, E1 <E2 or E1> E2 may be satisfied.
図１および図２に示すように、第１対面壁３１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ平行とされており、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する第１面方向（矢印Ｓ１方向）に沿って二次元的に延設されており、前記したＸ方向およびＹ方向に延設されている。この場合、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成する第１カーボンナノチューブ１０１の全体についてばらつきを抑制させるのに有利である。第２対面壁３２は、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ平行とされており、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２が延設する面方向（矢印Ｓ２方向）に沿って二次元的に延設されており、前記したＸ方向およびＹ方向に延設されている。この場合、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成する第１カーボンナノチューブ１０１の全体についてばらつきを低減させるのに有利である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the first facing wall 31 is substantially parallel to the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1, and the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 extends. It extends two-dimensionally along one surface direction (arrow S1 direction), and extends in the X direction and the Y direction described above. In this case, it is advantageous for suppressing variations in the entire first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1. The second facing wall 32 is substantially parallel to the second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1, and the second facing wall 32 extends along the surface direction (arrow S <b> 2 direction) in which the second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1 extends. It extends in a dimension and extends in the X direction and the Y direction described above. In this case, it is advantageous to reduce the variation of the entire first carbon nanotube 101 formed on the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1.
図１および図２に示すように、ガス通路形成部材３は、第１対面壁３１にこれを厚み方向に貫通するように形成された複数の第１吹出口４１と、第２対面壁３２にこれを厚み方向に貫通するように形成された複数の第２吹出口４２と、第１対面壁３１を用いて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する第１面方向（Ｓ１方向）に沿って延設され且つ第１吹出口４１に連通する第１ガス供給室５１と、第２対面壁３２を用いて物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２が延設する第２面方向（Ｓ２方向）に沿って延設され且つ第２吹出口４２に連通する第２ガス供給室５２と、反応室３０にこれの第１出口３８を介して連通する第１ガス排出通路３３（図２参照）と、反応室３０にこれの第２吹出口３９を介して連通する第２ガス排出通路３４（図２参照）を有する。第１吹出口４１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向する。第２吹出口４２は、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に対向する。 As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the gas passage forming member 3 is formed on the first facing wall 31 on the second facing wall 32 and the plurality of first air outlets 41 formed so as to penetrate the first facing wall 31 in the thickness direction. A first surface direction (S1 direction) in which the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 extends using a plurality of second air outlets 42 formed so as to penetrate through the first air outlet wall 42 and the first facing wall 31. ) And the second surface direction in which the second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1 extends using the first gas supply chamber 51 communicating with the first air outlet 41 and the second facing wall 32. A second gas supply chamber 52 extending along the (S2 direction) and communicating with the second outlet 42, and a first gas discharge passage 33 communicating with the reaction chamber 30 via the first outlet 38 (see FIG. 2), and the reaction chamber 30 communicated via the second outlet 39. Gas discharge passage 34 has a (see FIG. 2). The first outlet 41 faces the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1. The second air outlet 42 faces the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1.
図２に示すように、第１ガス供給室５１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向するように形成され、箱状通路とされており、物体１の幅寸法Ｄ２よりも大きな幅寸法Ｄ２０をもつ。第２ガス供給室５２は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向するように形成され、箱状通路とされており、物体１の幅寸法Ｄ２よりも大きな幅寸法Ｄ２０をもつ。図２に示すように、箱状通路は２次元方向（Ｘ方向，Ｙ方向）に延設された偏平な箱状通路とされている。第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１反応ガスをできだけ均一に吹き付け、第１カーボンナノチューブ１０１をできるだけ均一に形成するためである。また、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２反応ガスをできるだけ均一に吹き付け、第２カーボンナノチューブ１０２をできるだけ均一に形成するためである。なお、第１ガス供給室５１の流路横断面積をＳＡ１とし、第２ガス供給室５２の流路横断面積をＳＡ２とするとき、ＳＡ１＝ＳＢ２，ＳＡ１≒ＳＢ２にできる。場合によっては、第１カーボンナノチューブと第２カーボンナノチューブとにおける性状を変更させるため、ＳＡ１／ＳＢ２＝＝０．８〜１．２の範囲、または、０．９〜１．１の範囲にできる。但し、これに限定されない。本製造形態では図２に示すように、第１ガス供給室５１は物体１の上側に、第２ガス供給室５２は物体１の下側に配置されている。 As shown in FIG. 2, the first gas supply chamber 51 is formed to face the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 and is a box-shaped passage, and is larger than the width dimension D2 of the object 1. It has a width dimension D20. The second gas supply chamber 52 is formed so as to face the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 and is a box-shaped passage, and has a width dimension D20 larger than the width dimension D2 of the object 1. As shown in FIG. 2, the box-shaped passage is a flat box-shaped passage extending in a two-dimensional direction (X direction, Y direction). This is because the first reaction gas is sprayed as uniformly as possible on the first carbon nanotube formation surface 11 to form the first carbon nanotube 101 as uniformly as possible. Further, the second reactive gas is sprayed as uniformly as possible on the second carbon nanotube forming surface 12 to form the second carbon nanotube 102 as uniformly as possible. Note that SA1 = SB2 and SA1≈SB2 when the cross-sectional area of the first gas supply chamber 51 is SA1 and the cross-sectional area of the second gas supply chamber 52 is SA2. In some cases, in order to change the properties of the first carbon nanotube and the second carbon nanotube, SA1 / SB2 == 0.8 to 1.2, or 0.9 to 1.1. However, it is not limited to this. In this manufacturing mode, as shown in FIG. 2, the first gas supply chamber 51 is disposed above the object 1, and the second gas supply chamber 52 is disposed below the object 1.
複数の第１吹出口４１は、千鳥配列でほぼ均等間隔で第１対面壁３１のほぼ全面（周縁部を除く）に形成されていることが好ましい。この場合、第１反応ガスをできるだけ均一に吹き付けることができ、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつき低減に貢献できる。なお千鳥配列に限定されるものではなく、第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつき低減に貢献できる限り、要するに、複数の第１吹出口４１が第１対面壁３１において散乱状に形成されていれば良い。同様に、複数の第２吹出口４２が千鳥配列でほぼ均等間隔で第２対面壁３２に形成されていることが好ましい。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２のばらつき低減に貢献できる。なお千鳥配列に限定されるものではない。図４から理解できるように、第１吹出口４１は、物体１のサイズ等にもよるが、内径ＤＷ１（例えば０．２〜８ミリメートル，０．３〜５ミリメートル）の円形状の孔で形成できる。最も隣接する第１吹出口４１の中心軸線Ｐ１間のピッチをＰＡ１とし、第１吹出口４１の内径をＤＷ１とすると、ピッチＰＡ１＝ＤＷ１×α１にできる。α１としては２〜５０の範囲内、３〜２５の範囲内が例示される。但しこれに限定されるものではない。第２吹出口４２の内径ＤＷ２についても、第２吹出口４２の中心軸線Ｐ２間のピッチＰＡ２についても同様である。また、大面積の物体の面内に均一に原料ガスを導入するために、ガス供給の遠い位置ほどピッチを小さくしたり、孔径を大きくしても良い。 The plurality of first air outlets 41 are preferably formed on the substantially entire surface (excluding the peripheral portion) of the first facing wall 31 at a substantially equal interval in a staggered arrangement. In this case, the first reactive gas can be sprayed as evenly as possible, which can contribute to the reduction in the overall variation of the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11. In addition, the arrangement is not limited to the staggered arrangement, and as long as the first carbon nanotubes 101 can contribute to the reduction of the overall variation of the first carbon nanotubes 101, the plurality of first air outlets 41 may be formed in the first facing wall 31 in a scattered manner. good. Similarly, it is preferable that the plurality of second air outlets 42 are formed in the second facing wall 32 at a substantially equal interval in a staggered arrangement. In this case, it is possible to contribute to a reduction in variation of the second carbon nanotubes 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12. It is not limited to the staggered arrangement. As can be understood from FIG. 4, the first air outlet 41 is formed by a circular hole having an inner diameter DW1 (for example, 0.2 to 8 mm, 0.3 to 5 mm), depending on the size of the object 1 and the like. it can. If the pitch between the central axes P1 of the first air outlets 41 adjacent to each other is PA1, and the inner diameter of the first air outlet 41 is DW1, the pitch PA1 = DW1 × α1 can be obtained. Examples of α1 include a range of 2 to 50 and a range of 3 to 25. However, it is not limited to this. The same applies to the inner diameter DW2 of the second outlet 42 and the pitch PA2 between the central axes P2 of the second outlet 42. Further, in order to introduce the source gas uniformly into the surface of a large-area object, the pitch may be reduced or the hole diameter may be increased as the gas supply is further away.
本製造形態によれば、物体１の厚みを示す断面図である図４から理解できるように、複数の第１吹出口４１の中心軸線Ｐ１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に向けて延びる延長線ＰＫ１は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する面方向（Ｓ１方向）に対して第１所定角度θ１（θ１＝７０〜１１０°）以内で、具体的にθ１＝８５〜９５°以内で交差するように設定されていることが好ましい。また図４に示すように、複数の第２吹出口４２の中心軸線Ｐ２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に向けて延びる延長線ＰＫ２は、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２が延設する面方向（Ｓ２方向）に対して第２所定角度θ２（θ２＝７０〜１１０°）以内で、具体的にθ２＝８５〜９５°以内で交差するように設定されていることが好ましい。良好なカーボンナノチューブを形成させるためには、θ１およびθ２は８８〜９２°、特に９０°としても良い。 According to this manufacturing mode, as can be understood from FIG. 4, which is a cross-sectional view showing the thickness of the object 1, the central axis P <b> 1 of the plurality of first outlets 41 toward the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1. The extending extension line PK1 is within a first predetermined angle θ1 (θ1 = 70 to 110 °) with respect to the surface direction (S1 direction) in which the first carbon nanotube forming surface 11 of the object 1 extends, and specifically θ1 = It is preferable to set so as to intersect within 85 to 95 °. Further, as shown in FIG. 4, an extension line PK2 extending from the central axis P2 of the plurality of second outlets 42 toward the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 indicates that the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 is It is preferably set so as to intersect within the second predetermined angle θ2 (θ2 = 70 to 110 °), specifically within θ2 = 85 to 95 ° with respect to the extending surface direction (S2 direction). . In order to form a good carbon nanotube, θ1 and θ2 may be 88 to 92 °, particularly 90 °.
図２に示すように、ガス通路形成部材３において、第１対面壁３１および第２対面壁３２は、第１副壁６１および第２副壁６２で互いに連設されている。反応室３０の第１出口３８は、物体１の一方の側端面１４に接近しつつ対向するように第１副壁６１に形成されている。反応室３０の第２出口３９は、物体１の他方の側端面１５に接近しつつ対向するように第２副壁６２に形成されている。図２に示すように、物体１の厚みＴＡが比較的厚いときには、第１出口３８と側端面１４との距離をＭ１とし、第２出口３９と側端面１５との距離をＭ２とし、物体１の厚みをＴＡとするとき、Ｍ１は（０．３〜７）×ＴＡ、または、（０．５〜５）×ＴＡとすることが例示される。但しこれに限定されるものではない。第１副壁６１の厚みをＴＥとするときには、Ｍ１は（０．３〜７）×ＴＥ、または、（０．５〜５）×ＴＥとすることが例示される。但しこれに限定されるものではない。このように、第１出口３８は物体１の側端面１４に対面しつつ近づいている。このためカーボンナノチューブ１０１，１０２を形成させた反応ガスを第１出口３８から速やかに第１ガス排出通路３３に排出させるのに有利である。同様に、Ｍ２は（０．３〜５）×ＴＡ、または、（０．５〜２）×ＴＡとすることが例示される。この場合、第２出口３９は物体１の側端面１５に対面しつつ近づいている。このためカーボンナノチューブ１０１，１０２を形成させた反応ガスを第２吹出口３９から速やかに第２ガス排出通路３４に排出させるのに有利である。ここで、第１カーボンナノチューブ１０１と第２カーボンナノチューブ１０２とについて、Ｍ１＝Ｍ２、または、Ｍ１≒Ｍ２でも良いし、Ｍ１＜Ｍ２、Ｍ１＞Ｍ２でも良い。図２に示すように、第１ガス排出通路３３は、第１副壁６１と、第１副壁６１よりも外側の第１側壁６３とを利用して形成されているおり、図示しないドレン側に繋がる。第２ガス排出通路３４は、第２副壁６２と、第２副壁６２よりも外側の第２側壁６４とを利用して形成されており、ドレン側に繋がる。 As shown in FIG. 2, in the gas passage forming member 3, the first facing wall 31 and the second facing wall 32 are connected to each other by a first subwall 61 and a second subwall 62. The first outlet 38 of the reaction chamber 30 is formed in the first subwall 61 so as to face the one end face 14 of the object 1 while approaching. The second outlet 39 of the reaction chamber 30 is formed in the second subwall 62 so as to face the other side end face 15 of the object 1 while approaching. As shown in FIG. 2, when the thickness TA of the object 1 is relatively thick, the distance between the first outlet 38 and the side end face 14 is M1, the distance between the second outlet 39 and the side end face 15 is M2, and the object 1 When the thickness of TA is TA, M1 is exemplified by (0.3-7) × TA or (0.5-5) × TA. However, it is not limited to this. When the thickness of the first sub-wall 61 is TE, M1 is exemplified as (0.3-7) × TE or (0.5-5) × TE. However, it is not limited to this. In this way, the first outlet 38 approaches the side end surface 14 of the object 1 while facing it. Therefore, it is advantageous to quickly discharge the reaction gas in which the carbon nanotubes 101 and 102 are formed from the first outlet 38 to the first gas discharge passage 33. Similarly, M2 is exemplified as (0.3-5) × TA or (0.5-2) × TA. In this case, the second outlet 39 is approaching while facing the side end face 15 of the object 1. For this reason, it is advantageous to quickly discharge the reaction gas in which the carbon nanotubes 101 and 102 are formed from the second outlet 39 to the second gas discharge passage 34. Here, regarding the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102, M1 = M2 or M1≈M2 may be satisfied, or M1 <M2 and M1> M2 may be satisfied. As shown in FIG. 2, the first gas discharge passage 33 is formed using a first sub wall 61 and a first side wall 63 outside the first sub wall 61, and is not shown on the drain side. It leads to. The second gas discharge passage 34 is formed using the second subwall 62 and the second side wall 64 outside the second subwall 62 and is connected to the drain side.
さらに、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１、ガス通路形成部材３、第１ガス供給室５１の第１反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度（例えば４００〜１０００℃程度、５５０〜７００℃）に加熱させるための第１加熱源７１が、装置本体２に設けられている。物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２、ガス通路形成部材３、第２ガス供給室５２の第２反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させるための第２加熱源７２が、装置本体２に設けられている。加熱源７１，７２は、ガス供給室５１，５２の外側に配置されているため、ガス供給室５１，５２の全体、通路形成部材３の全体を加熱させるにも有利である。 Further, at least one of the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1, the gas passage formation member 3, and the first reaction gas in the first gas supply chamber 51 is used as a carbon nanotube formation temperature (for example, about 400 to 1000 ° C., 550 A first heating source 71 for heating to ˜700 ° C. is provided in the apparatus main body 2. A second heating source 72 for heating at least one of the second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1, the gas passage forming member 3, and the second reaction gas in the second gas supply chamber 52 to a carbon nanotube forming temperature; Is provided in the apparatus main body 2. Since the heating sources 71 and 72 are disposed outside the gas supply chambers 51 and 52, it is advantageous for heating the entire gas supply chambers 51 and 52 and the entire passage forming member 3.
第１加熱源７１は、第１ガス供給室５１の外側（上側）に配置されており、近赤外線を放出するランプヒータで形成されていることが好ましい。第２加熱源７２は、第２ガス供給室５２の外側（上側）に配置されており、近赤外線を放出するランプヒータで形成されていることが好ましい。加熱源７１，７２は通路形成部材３自体も、通路形成部材３内の反応ガスも加熱できる。なお、通路形成部材３の全体は、近赤外線を透過できる材料（例えば石英ガラス）で形成されていることが好ましい。この場合、第１加熱源７１および第２加熱源７２は、反応室３０内の物体１をカーボンナノチューブ形成温度に加熱できる。加熱源７１，７２はカバー部材７５で外側から覆われている。第１加熱源７１および第２加熱源７２は制御装置により互いに独立して制御できることが好ましい。この場合、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１の温度Ｔ１と、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２の温度Ｔ２とを独立させて制御するのに有利である。なお、物体１が鉄または鉄合金等の導電性および透磁性を有する場合には、第１加熱源７１および第２加熱源７２としては、電磁誘導で物体１を加熱させる誘導加熱方式としても良い。誘導加熱の場合には、第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の表面を表皮効果により集中的に早期に加熱できる。さらには他の加熱方式としても良い。図１に示すように、第１ガス供給室５１は、第１反応ガスおよび第１キャリヤガスを供給できる第１供給通路８１を介して繋がる。第１供給通路８１には、第１反応ガス用の第１供給バルブ８１ａ，第１キャリヤガス用の第１供給バルブ８１ｃが設けられている。第２ガス供給室５２は、第２反応ガスおよび第２キャリヤガスを供給できる第２供給通路８２を介して繋がる。第２供給通路８２には、第２反応ガス用の第２供給バルブ８２ａ，第２キャリヤガス用の第２供給バルブ８２ｃが設けられている。第１供給通路８１および第２供給通路８２には、供給する各ガスの流量を計測する流量計を設けることが好ましい。 The first heating source 71 is preferably disposed on the outside (upper side) of the first gas supply chamber 51 and is formed of a lamp heater that emits near infrared rays. The second heating source 72 is preferably disposed on the outer side (upper side) of the second gas supply chamber 52 and is formed of a lamp heater that emits near infrared rays. The heating sources 71 and 72 can heat the passage forming member 3 itself and the reaction gas in the passage forming member 3. In addition, it is preferable that the whole channel | path formation member 3 is formed with the material (for example, quartz glass) which can permeate | transmit near infrared rays. In this case, the first heating source 71 and the second heating source 72 can heat the object 1 in the reaction chamber 30 to the carbon nanotube formation temperature. The heat sources 71 and 72 are covered with a cover member 75 from the outside. It is preferable that the first heating source 71 and the second heating source 72 can be controlled independently from each other by the control device. In this case, it is advantageous to independently control the temperature T1 of the first carbon nanotube forming surface 11 of the object 1 and the temperature T2 of the second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1. When the object 1 has conductivity and permeability such as iron or an iron alloy, the first heating source 71 and the second heating source 72 may be an induction heating method in which the object 1 is heated by electromagnetic induction. . In the case of induction heating, the surfaces of the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 can be intensively and quickly heated by the skin effect. Furthermore, other heating methods may be used. As shown in FIG. 1, the first gas supply chamber 51 is connected via a first supply passage 81 that can supply the first reaction gas and the first carrier gas. The first supply passage 81 is provided with a first supply valve 81a for the first reactive gas and a first supply valve 81c for the first carrier gas. The second gas supply chamber 52 is connected via a second supply passage 82 that can supply the second reaction gas and the second carrier gas. The second supply passage 82 is provided with a second supply valve 82a for the second reaction gas and a second supply valve 82c for the second carrier gas. The first supply passage 81 and the second supply passage 82 are preferably provided with a flow meter for measuring the flow rate of each gas to be supplied.
さて、カーボンナノチューブ形成工程について説明する。まず、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２にそれぞれ触媒を担持させておくことが好ましい。触媒は、蒸着、スパッタリング、ディッピング等に、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成できる。その後、カーボンナノチューブ形成工程を実施する。すなわち、図１および図２に示すように、設置部１８を介して物体１を反応室３０に設置する。設置部１８は固定式でも良いし、搬送ローラでも良い。固定式であれば、物体１を固定した状態でカーボンナノチューブを形成する。搬送ローラであれば、物体１を搬送方向に連続的に搬送させつつ、カーボンナノチューブ１１，１２を連続的に形成でき、生産性を向上できる。カーボンナノチューブ形成工程では、反応室３０を真空引きしておく。さらに、第１加熱源７１および第２加熱源７２をオンさせて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２を所定温度（例えば３００〜６００℃）に昇温させておく。この状態で、第１供給通路８１からキャリヤガス（アルゴンガスまたは窒素ガス）を第１ガス供給室５１および第１吹出口４１を介して反応室３０に供給する共に、第２供給通路８２からキャリヤガスを第２ガス供給室５２および第２吹出口４２を介して反応室３０に供給し、反応室３０の圧力を調整する。その後、第１反応ガスを第１供給通路８１から第１ガス供給室５１に供給すると共に、第２供給通路８２から第２反応ガスを第２ガス供給室５２に供給させる。第１ガス供給室５１に供給された第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に向けてこれに衝突するように吹き出される。第２ガス供給室５２に供給された第２反応ガスは、複数の第２吹出口４２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に向けてこれに衝突するように吹き出される。なお第１反応ガスおよび第２反応ガスは同量および同種にできる。 Now, the carbon nanotube formation process will be described. First, it is preferable that a catalyst is supported on each of the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. The catalyst can be formed on the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 by vapor deposition, sputtering, dipping, or the like. Thereafter, a carbon nanotube formation step is performed. That is, as shown in FIGS. 1 and 2, the object 1 is installed in the reaction chamber 30 via the installation unit 18. The installation unit 18 may be a fixed type or a conveyance roller. If fixed, the carbon nanotubes are formed with the object 1 fixed. With the transport roller, the carbon nanotubes 11 and 12 can be continuously formed while continuously transporting the object 1 in the transport direction, and productivity can be improved. In the carbon nanotube formation step, the reaction chamber 30 is evacuated. Further, the first heating source 71 and the second heating source 72 are turned on to raise the temperature of the first carbon nanotube forming surface 11 and the second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1 to a predetermined temperature (for example, 300 to 600 ° C.). deep. In this state, a carrier gas (argon gas or nitrogen gas) is supplied from the first supply passage 81 to the reaction chamber 30 via the first gas supply chamber 51 and the first outlet 41 and the carrier gas is supplied from the second supply passage 82. Gas is supplied to the reaction chamber 30 through the second gas supply chamber 52 and the second outlet 42, and the pressure in the reaction chamber 30 is adjusted. Thereafter, the first reaction gas is supplied from the first supply passage 81 to the first gas supply chamber 51, and the second reaction gas is supplied from the second supply passage 82 to the second gas supply chamber 52. The first reaction gas supplied to the first gas supply chamber 51 is blown out from the plurality of first blowout ports 41 toward the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 so as to collide with the first reaction gas. The second reactive gas supplied to the second gas supply chamber 52 is blown out from the plurality of second outlets 42 toward the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 so as to collide with the second reactive gas. The first reaction gas and the second reaction gas can be the same amount and the same type.
上記したカーボンナノチューブ形成工程が実施されると、図２から理解できるように、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブ１０１が形成されると共に、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブ１０２が形成される。第１カーボンナノチューブ１０１は、基本的には、第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直方向に成長する。第２カーボンナノチューブ１０２は、基本的には、第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直方向に成長する。第１反応ガスの吹き出しの際に、各第１吹出口４１から物体１の共通の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１(図４参照)を１００として相対表示するとき、各第１吹出口４１について、７５〜１２５の範囲内に設定されている。具体的には、各第１吹出口４１にわたり９０〜１１０の範囲内（特に９５〜１０５の範囲内，１００）に設定されていることが好ましい。このため各第１吹出口４１について、第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１ができるだけ均衡化されている。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面１１において第１カーボンナノチューブ１０１が良好に形成される。同様に、第２反応ガスの吹き出しの際に、各第２吹出口４２から物体１の共通の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２（図４参照）を１００として相対表示するとき、各第２吹出口４２について、７５〜１２５の範囲内に設定されている。具体的には、各第２吹出口４２にわたり９０〜１１０の範囲内（特に９５〜１０５の範囲内）に設定されていることが好ましい。このため各第２吹出口４２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２ができるだけ均衡化されている。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２において第２カーボンナノチューブ１０２が良好に形成される。 When the above-described carbon nanotube formation step is performed, as can be understood from FIG. 2, the first carbon nanotube 101 is formed on the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 and the second carbon nanotube formation of the object 1 is formed. Second carbon nanotubes 102 are formed on the surface 12. The first carbon nanotubes 101 basically grow in a direction substantially perpendicular to the first carbon nanotube formation surface 11. The second carbon nanotubes 102 basically grow in a direction substantially perpendicular to the second carbon nanotube formation surface 12. When the first reactive gas is blown out, when the shortest distance L1 (see FIG. 4) from each first outlet 41 to the common first carbon nanotube forming surface 11 of the object 1 is set as 100, each first display is performed. About the blower outlet 41, it is set in the range of 75-125. Specifically, it is preferable to set within the range of 90 to 110 (particularly within the range of 95 to 105, 100) over each first outlet 41. Therefore, for each first air outlet 41, the shortest distance L1 from the first air outlet 41 to the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 is balanced as much as possible. In this case, the first carbon nanotubes 101 are favorably formed on the first carbon nanotube formation surface 11. Similarly, when the second reactive gas is blown out, when the relative distance is displayed assuming that the shortest distance L2 (see FIG. 4) from each second outlet 42 to the common second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1 is 100, About each 2nd blower outlet 42, it sets in the range of 75-125. Specifically, it is preferable to set within the range of 90 to 110 (particularly within the range of 95 to 105) over each second outlet 42. For this reason, the shortest distance L2 from each 2nd blower outlet 42 to the 2nd carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 is balanced as much as possible. In this case, the second carbon nanotubes 102 are favorably formed on the second carbon nanotube formation surface 12.
上記した本製造形態によれば、第１反応ガスおよび第２反応ガスの単位時間あたりの流量は基本的には相違されている。このため、第１カーボンナノチューブ１０１と第２カーボンナノチューブ１０２とについて、性状（例えば長さ、径、本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、分布等のうちの少なくとも１つ）の差を増加できる。この場合、加熱源７１，７２の出力も相違させることができる。更に、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２の性状を変更させるためには、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２に担持される触媒についても、その担持量、担持密度および組成を基本的には変更させることができる。担持密度とは、カーボンナノチューブ形成面の単位面積あたりの触媒重量を意味する。本製造形態によれば、カーボンナノチューブ形成工程においては、図１に示すように、第１ガス供給室５１については、互いに逆方向（矢印Ｗ１０，Ｗ１１方向）から第１反応ガスを第１ガス供給室５１に供給することにしている。これにより物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１のばらつき低減に貢献できる。また図１に示すように、第２ガス供給室５２についても、互いに逆方向（矢印Ｗ２０，Ｗ２１方向）から第２反応ガスを第２ガス供給室５２に供給することにしている。これにより物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成されるカーボンナノチューブのばらつき低減に貢献できる。なお、第１カーボンナノチューブ１０１および第２カーボンナノチューブ１０２の形成が終了すると、反応室３０から物体１を取り出す。 According to the production mode described above, the flow rates per unit time of the first reaction gas and the second reaction gas are basically different. Therefore, for the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102, among the properties (for example, length, diameter, number, number of layers, crystallinity, defect amount, functional group species, functional group amount, density, distribution, etc.) At least one). In this case, the outputs of the heating sources 71 and 72 can also be made different. Further, in order to change the properties of the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102, the catalyst supported on the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 is also supported. The amount, loading density and composition can basically be varied. The supported density means the catalyst weight per unit area of the carbon nanotube formation surface. According to this production mode, in the carbon nanotube formation step, as shown in FIG. 1, the first gas supply chamber 51 is supplied with the first reaction gas from the opposite directions (arrows W10 and W11 directions). The room 51 is supplied. As a result, it is possible to contribute to reducing variations in the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1. As shown in FIG. 1, also for the second gas supply chamber 52, the second reaction gas is supplied to the second gas supply chamber 52 from opposite directions (arrows W20 and W21 directions). Thereby, it is possible to contribute to a reduction in variation of the carbon nanotubes formed on the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. When the formation of the first carbon nanotube 101 and the second carbon nanotube 102 is completed, the object 1 is taken out from the reaction chamber 30.
以上説明したように本製造形態によれば、第１反応ガスに基づいて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブ１０１を形成する第１操作と、第２反応ガスに基づいて物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブ１０２を形成する第２操作とをそれぞれ独立に制御することができる。具体的には、バルブ８１ａ，８２ａを互いに独立に制御できる。バルブ８１ｃ，８２ｃを互いに独立に制御できる。加熱源７１，７２による加熱温度を互いに独立して制御できる。このように第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御すれば、第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１操作で形成される第１カーボンナノチューブ１０１の性状と、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２操作で形成される第２カーボンナノチューブ１０２の性状とを変更させることができる。また、加熱源７１，７２の出力も独立に制御することができる。 As described above, according to the present manufacturing mode, based on the first operation for forming the first carbon nanotube 101 on the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 based on the first reaction gas, and on the second reaction gas. The second operation of forming the second carbon nanotube 102 on the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 can be controlled independently. Specifically, the valves 81a and 82a can be controlled independently of each other. The valves 81c and 82c can be controlled independently of each other. The heating temperatures by the heating sources 71 and 72 can be controlled independently of each other. If the first operation and the second operation are independently controlled in this way, the properties of the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 by the first operation and the second carbon nanotube formation surface 12 are controlled. The property of the second carbon nanotube 102 formed by the second operation can be changed. Moreover, the output of the heating sources 71 and 72 can also be controlled independently.
本製造形態によれば、図２から理解できるように、ガス通路形成部材３の反応室３０の第１出口３８は物体１の側端面１４に対面する位置に配置されている。第１出口３９は物体１の側端面１５に対面する位置に配置されている。この場合、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に接触した第１反応ガスについては、第１カーボンナノチューブ形成面１１において第１カーボンナノチューブ１０１を形成させた後に速やかに、矢印Ｎ１，Ｎ２方向に向けて、第１出口３８および第２出口３９から、ガス排出通路３３，３４に排出させることができる。このため第１カーボンナノチューブ１０１を形成した後の反応済みガスが反応室３０に残留することが抑制される。この場合、良好な第１カーボンナノチューブ１０１の形成に貢献できる。同様に、物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に衝突して接触した第２反応ガスについても、第２カーボンナノチューブ形成面１２において第２カーボンナノチューブ１０２を形成させた後に速やかに、矢印Ｎ１，Ｎ２方向に向けて、第１出口３８および第２出口３９からガス排出通路３３，３４に排出させることができる。このため第２カーボンナノチューブ１０２を形成した後の反応済みガスが反応室３０に残留することが抑制される。この場合、良好な第２カーボンナノチューブ１０２の形成に貢献できる。 According to this manufacturing mode, as can be understood from FIG. 2, the first outlet 38 of the reaction chamber 30 of the gas passage forming member 3 is disposed at a position facing the side end face 14 of the object 1. The first outlet 39 is disposed at a position facing the side end surface 15 of the object 1. In this case, with respect to the first reaction gas that has contacted the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1, the first carbon nanotube 101 is formed on the first carbon nanotube formation surface 11 and immediately in the directions of the arrows N 1 and N 2. The gas can be discharged from the first outlet 38 and the second outlet 39 to the gas discharge passages 33 and 34. For this reason, it is suppressed that the reacted gas after forming the first carbon nanotube 101 remains in the reaction chamber 30. In this case, it can contribute to the formation of a good first carbon nanotube 101. Similarly, with respect to the second reaction gas that collides with and contacts the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1, after the second carbon nanotube 102 is formed on the second carbon nanotube formation surface 12, the arrows N1, The gas can be discharged from the first outlet 38 and the second outlet 39 to the gas discharge passages 33 and 34 in the N2 direction. For this reason, it is suppressed that the reacted gas after forming the second carbon nanotube 102 remains in the reaction chamber 30. In this case, it can contribute to the formation of a favorable second carbon nanotube 102.
（製造形態２）
本製造形態は前記した製造形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。第１反応ガスに基づいて物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１カーボンナノチューブ１０１を形成する第１操作と、第２反応ガスに基づいて物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２カーボンナノチューブ１０２を形成する第２操作とをそれぞれ独立に制御する。第１操作および第２操作をそれぞれ独立で制御する。これにより、第１カーボンナノチューブ形成面１１に第１操作で形成される第１カーボンナノチューブ１０１の性状と、第２カーボンナノチューブ形成面１２に第２操作で形成される第２カーボンナノチューブ１０２の性状とを変更させる。カーボンナノチューブ形成工程において、独立制御としては、（ａ）第１反応ガスの単位時間あたりの供給流量Ｖ１と第２反応ガスの単位時間あたりの供給流量Ｖ２とを変える形態、（ｂ）第１加熱源７１および第２加熱源７２の出力を変えて、第１カーボンナノチューブ形成面１１の温度Ｔ１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の温度Ｔ２とを変える形態、（ｃ）第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２における触媒担持量および／または触媒組成を変える形態、（ｅ）第１反応ガスおよび第２反応ガスの組成を変える形態等が例示される。
(Manufacturing form 2)
This manufacturing mode basically has the same configuration and the same function and effect as the manufacturing modes 1 and 2 described above. Hereinafter, the description will focus on the different parts. A first operation for forming the first carbon nanotube 101 on the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 based on the first reaction gas, and a second operation on the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 based on the second reaction gas. The second operation for forming the two-carbon nanotubes 102 is independently controlled. The first operation and the second operation are controlled independently. Thereby, the property of the first carbon nanotube 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 by the first operation and the property of the second carbon nanotube 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12 by the second operation To change. In the carbon nanotube formation step, the independent control includes (a) a mode in which the supply flow rate V1 per unit time of the first reaction gas and the supply flow rate V2 per unit time of the second reaction gas are changed, and (b) the first heating. The output of the source 71 and the second heating source 72 is changed to change the temperature T1 of the first carbon nanotube formation surface 11 and the temperature T2 of the second carbon nanotube formation surface 12, (c) the first carbon nanotube formation surface 11 Examples are a mode in which the catalyst loading and / or catalyst composition on the second carbon nanotube formation surface 12 is changed, and (e) a mode in which the composition of the first reaction gas and the second reaction gas is changed.
従って、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の長さを相対的に長くにでき、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２の長さを相対的に短くできる。逆に、第１カーボンナノチューブ１０１の長さを第２カーボンナノチューブ１０２の長さよりも短く、第２カーボンナノチューブ１０２の長さを第１カーボンナノチューブ１０１よりも相対的に長くしても良い。あるいは、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の密度を第２カーボンナノチューブ１０２の密度よりも相対的に高くでき、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２の密度を第１カーボンナノチューブ１０１の密度よりも相対的に低くすることもできる。逆でも良い。なお、キャパシタ電極に適用される場合には、カーボンナノチューブが長い場合には、表面積が増加し、高い蓄電容量を期待できる。カーボンナノチューブが短い場合には、応答性の向上を期待できる。なお、物体１の材質はシリコンでも良いし、金属でも良い。金属としては、鉄、チタン、銅、アルミニウム、鉄合金（ステンレスを含む）、チタン合金、銅合金、アルミニウム合金等が例示される。物体１の材質に応じて、第１操作および第２操作を互いに操作内容を変更するように実施できる。
（実施例１） 流量独立制御
実施例１は図１〜図４に示すカーボンナノチューブ製造装置を用いて実施した。
Accordingly, the length of the first carbon nanotube 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 can be made relatively long, and the length of the second carbon nanotube 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12 can be made relatively. Can be shortened. Conversely, the length of the first carbon nanotube 101 may be shorter than the length of the second carbon nanotube 102, and the length of the second carbon nanotube 102 may be relatively longer than the first carbon nanotube 101. Alternatively, the density of the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 can be relatively higher than the density of the second carbon nanotubes 102, and the second carbon formed on the second carbon nanotube formation surface 12 can be obtained. The density of the nanotubes 102 can be relatively lower than the density of the first carbon nanotubes 101. The reverse is also acceptable. When applied to a capacitor electrode, when the carbon nanotube is long, the surface area increases and a high storage capacity can be expected. When the carbon nanotube is short, an improvement in responsiveness can be expected. The material of the object 1 may be silicon or metal. Examples of the metal include iron, titanium, copper, aluminum, iron alloys (including stainless steel), titanium alloys, copper alloys, and aluminum alloys. Depending on the material of the object 1, the first operation and the second operation can be performed so as to change the operation contents.
(Example 1) Flow independent control Example 1 was implemented using the carbon nanotube manufacturing apparatus shown in FIGS.
（物体１）実施例１では、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２について、その長さを異ならせた。物体１としては、０．５ミリメートルのシリコン基板を用いた。シリコン基板は研磨されていた。シリコン基板の第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ形成面１２について、表面粗さはＲａ５ナノメートルであった。 (Object 1) In Example 1, the lengths of the first carbon nanotube 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 Made different. As the object 1, a 0.5 mm silicon substrate was used. The silicon substrate was polished. About the 1st carbon nanotube 101 of the silicon substrate, and the 2nd carbon nanotube formation surface 12, the surface roughness was Ra5 nanometer.
（前処理）第１段階として、物体１の表面を撥水処理した。処理液は、トルエンにヘキサオルガノシラザンを５体積％の濃度で配合したものとした。この処理液に物体１を３０分間浸漬させた。その後、処理液から物体１を引き上げ、自然乾燥させた。第２段階として、ディップコート法により、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２に、コーティング液を塗布し、鉄−チタン合金の薄膜を３０ナノメートル形成した。触媒は島状となっていると考えられる。コーティング液は、ヘキサン中に鉄−チタン合金の粒子（質量比でＦｅ：８０％、Ｔｉ：２０％）を分散させ、可視光度計（ＷＰＡ社製、ＣＯ７５００）にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３となるように濃度調整した液とした。ディップコート法では、大気中において、常温下で、浸漬した後、３ミリメートル／分間の速度で引き上げた。引き上げ後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発した。 (Pretreatment) As a first step, the surface of the object 1 was subjected to water repellent treatment. The treatment liquid was a mixture of toluene and hexaorganosilazan at a concentration of 5% by volume. The object 1 was immersed in this treatment solution for 30 minutes. Thereafter, the object 1 was pulled up from the treatment liquid and naturally dried. As a second step, a coating solution was applied to the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 by a dip coating method to form an iron-titanium alloy thin film of 30 nm. The catalyst is considered to be island-shaped. The coating solution was obtained by dispersing iron-titanium alloy particles (mass ratio of Fe: 80%, Ti: 20%) in hexane, and measuring conditions at a wavelength of 680 nanometers using a visible photometer (WPA, CO7500). The solution was adjusted in concentration so that the absorbance was 0.3. In the dip coating method, after dipping in the atmosphere at room temperature, the film was pulled up at a rate of 3 mm / min. After pulling up, hexane evaporated quickly by natural drying.
（ＣＮＴ形成）図１〜図４に示す構造をもつ熱ＣＶＤ装置で形成されたカーボンナノチューブ製造装置にてカーボンナノチューブを形成した。予め、反応室３０を１０Ｐａに真空引きしておくこの反応室３０にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ／分間を物体１の両面から導入し、且つ、反応室３０の圧力を１×１０５Ｐａに調整した。物体１の表面温度を６００℃に昇温させた後、炭素源となる反応ガス（アセチレンガス）を物体１の両面から６分間導入した。この場合、上側の第１ガス供給室５１については４００ｃｃ／分とし、下側の第２ガス供給室５２については１０００ｃｃ／分とし、６分間導入した。これによりカーボンナノチューブを物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の双方に形成した。図６は形成されたカーボンナノチューブを示す。第１カーボンナノチューブ１０１の長さは約５４μｍであり、第２カーボンナノチューブ１０２は約１８４μｍであった。 (CNT formation) Carbon nanotubes were formed by a carbon nanotube production apparatus formed by a thermal CVD apparatus having the structure shown in FIGS. The reaction chamber 30 is evacuated in advance to 10 Pa. Nitrogen gas of 5000 cc / min is introduced from both sides of the object 1 into the reaction chamber 30 and the pressure in the reaction chamber 30 is adjusted to 1 × 10 5 Pa. did. After the surface temperature of the object 1 was raised to 600 ° C., a reaction gas (acetylene gas) serving as a carbon source was introduced from both sides of the object 1 for 6 minutes. In this case, the upper first gas supply chamber 51 was set to 400 cc / min, and the lower second gas supply chamber 52 was set to 1000 cc / min and introduced for 6 minutes. Thus, carbon nanotubes were formed on both the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. FIG. 6 shows the formed carbon nanotube. The length of the first carbon nanotube 101 was about 54 μm, and the second carbon nanotube 102 was about 184 μm.
（比較例１）
（ＣＮＴ形成）図１〜図４に示す構造をもつ熱ＣＶＤ装置で形成されたカーボンナノチューブ製造装置にてカーボンナノチューブを形成した。予め、反応室３０を１０Ｐａに真空引きしておくこの反応室３０にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ／分間を物体１の両面から導入し、且つ、反応室３０の圧力を１×１０５Ｐａに調整した。物体１の表面温度を６００℃に昇温させた後、炭素源となる反応ガス（アセチレンガス）を物体１の両面から６分間導入した。この場合、両面とも１０００ｃｃ／分とし、６分間導入した。これによりカーボンナノチューブを物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の双方に形成した。図５は形成されたカーボンナノチューブを示す。反応ガスの流量がほぼ同一であるため、第１カーボンナノチューブ１０１の長さは約９４μｍであり、第２カーボンナノチューブ１０２は約９４μｍであった。
(Comparative Example 1)
(CNT formation) Carbon nanotubes were formed by a carbon nanotube production apparatus formed by a thermal CVD apparatus having the structure shown in FIGS. The reaction chamber 30 is evacuated in advance to 10 Pa. Nitrogen gas of 5000 cc / min is introduced from both sides of the object 1 into the reaction chamber 30 and the pressure in the reaction chamber 30 is adjusted to 1 × 10 5 Pa. did. After the surface temperature of the object 1 was raised to 600 ° C., a reaction gas (acetylene gas) serving as a carbon source was introduced from both sides of the object 1 for 6 minutes. In this case, both sides were set to 1000 cc / min and introduced for 6 minutes. Thus, carbon nanotubes were formed on both the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. FIG. 5 shows the formed carbon nanotubes. Since the flow rates of the reaction gases were almost the same, the length of the first carbon nanotube 101 was about 94 μm, and the second carbon nanotube 102 was about 94 μm.
（実施例２）
（物体１）実施例３では、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２について、その長さを異ならせた。物体１は厚さ０．５ミリメートのシリコン基板とした。上面である第１カーボンナノチューブ形成面１１の表面粗さはＲａ５ナノメートルとした。下面である第２カーボンナノチューブ形成面１２の表面粗さはＲａ１００ナノメートルとし、第１カーボンナノチューブ形成面１１よりも粗い面とした。
(Example 2)
(Object 1) In Example 3, the lengths of the first carbon nanotube 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 Made different. The object 1 was a silicon substrate having a thickness of 0.5 mm. The surface roughness of the first carbon nanotube formation surface 11 which is the upper surface was Ra 5 nanometers. The surface roughness of the second carbon nanotube formation surface 12 as the lower surface was Ra 100 nanometers, which was rougher than the first carbon nanotube formation surface 11.
（前処理）実施例１と同様とした。
（ＣＮＴ形成）比較例１と同様とした。カーボンナノチューブを物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２の双方に形成した。図７は実施例２について形成されたカーボンナノチューブを示す。カーボンナノチューブの長さについては、上面である第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成された第１カーボンナノチューブ１０１は約７２μｍであった。下面である第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成された第２カーボンナノチューブ１０２は約１４４μｍであった
(実施例１Ｂ)
本実施例は、物体の第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面において、互いに結晶性が異なるカーボンナノチューブを形成する。
(Pretreatment) Same as Example 1.
(CNT formation) Same as Comparative Example 1. Carbon nanotubes were formed on both the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. FIG. 7 shows the carbon nanotubes formed for Example 2. Regarding the length of the carbon nanotube, the first carbon nanotube 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 which is the upper surface was about 72 μm. The second carbon nanotube 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12 which is the lower surface was about 144 μm.
(Example 1B)
In this embodiment, carbon nanotubes having different crystallinity are formed on the first carbon nanotube formation surface and the second carbon nanotube formation surface of the object.
（物体１） 物体１として、厚さ０．５mmのシリコン基板を使用する。基板両面とも研磨されており、表面粗さはRa５ナノメートルとする。 (Object 1) As the object 1, a silicon substrate having a thickness of 0.5 mm is used. Both sides of the substrate are polished and the surface roughness is Ra 5 nanometers.
（前処理） 第１段階として、物体１の表面を撥水処理する。処理液はトルエン中にヘキサオルガノシラザンを５ｖol%の濃度で配合したものであり、これに物体１を３０分浸漬させる。その後、引上げ、自然乾燥させる。第２段階としてディップコート法にて、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面および第２カーボンナノチューブ形成面の両面に、Fe-Ti合金薄膜を３０ナノメートル形成する。コーティング液は、ヘキサン中にFe-Ti合金粒子（Fe80%-Ti20%）を分散させ、可視光度計(WPA社製CO7500)にて、波長６８０ナノメートルの測定条件で、吸光度が０．３になるように濃度調整する。ディップコートは、大気中、常温下で３mm/minの速度で引き上げる。引き上げ後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。 (Pretreatment) As a first step, the surface of the object 1 is subjected to water repellent treatment. The treatment liquid is a mixture of hexaorganosilazan in toluene at a concentration of 5 vol%, and the object 1 is immersed in this for 30 minutes. Then, it is pulled up and allowed to air dry. As a second step, an Fe—Ti alloy thin film of 30 nm is formed on both the first carbon nanotube formation surface and the second carbon nanotube formation surface of the object 1 by dip coating. The coating solution is obtained by dispersing Fe-Ti alloy particles (Fe80% -Ti20%) in hexane and using a visible light photometer (CO7500 manufactured by WPA) with an absorbance of 0.3 under the measurement conditions of a wavelength of 680 nanometers. Adjust the density so that Dip coat is pulled up at a speed of 3 mm / min in the atmosphere at room temperature. After pulling up, hexane evaporates quickly by natural drying.
（CNT形成） 前述の図１〜図４に示すような構造をもつ熱ＣＶＤ装置にてカーボンナノチューブを形成する。この場合、あらかじめ１０Ｐａに真空引きされた反応容器中にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ/分を両面から導入し、かつ、反応容器内の圧力を１×１０５Ｐａに調整する。物体１の片面側のヒーター温度を低温（６００℃）に設定する。もう一方の面側のヒーター温度を高温（７５０℃）に設定する。昇温後、炭素源となる原料ガスとして、アセチレンガス１０００ｃｃ/分を物体１の両面から６分間導入し、カーボンナノチューブを形成させる。低温側の面のカーボンナノチューブはアモルファスカーボンが付着し、結晶性が低い。一方、高温側の面のカーボンナノチューブは結晶性が高い。この場合、低結晶性のカーボンナノチューブは一般的に担持性が良いので、チタン酸リチウム粒子を担持することで負極として機能させ易い。これに対して、高結晶性のカーボンナノチューブは、良好なグラフェンシートを形成しており、相対的に導電性や耐久性の高い正極として使用可能である。図１５に示すように、高結晶性のカーボンナノチューブと低結晶性カーボンナノチューブとが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。カーボンナノチューブを形成するときにおける温度に限らず、カーボンナノチューブを形成させるガス流量等でも制御可能と考えられる。 (CNT formation) Carbon nanotubes are formed by a thermal CVD apparatus having the structure shown in FIGS. In this case, 5000 cc / min of nitrogen gas is introduced from both sides as a carrier gas into a reaction vessel that has been evacuated to 10 Pa in advance, and the pressure in the reaction vessel is adjusted to 1 × 10 5 Pa. The heater temperature on one side of the object 1 is set to a low temperature (600 ° C.). The heater temperature on the other side is set to a high temperature (750 ° C.). After the temperature increase, 1000 cc / min of acetylene gas is introduced from both sides of the object 1 as a source gas to be a carbon source for 6 minutes to form carbon nanotubes. The carbon nanotubes on the low temperature side have amorphous carbon attached and have low crystallinity. On the other hand, the carbon nanotubes on the high temperature side have high crystallinity. In this case, since the low crystalline carbon nanotubes generally have good supportability, it is easy to function as a negative electrode by supporting lithium titanate particles. On the other hand, the highly crystalline carbon nanotube forms a good graphene sheet and can be used as a positive electrode having relatively high conductivity and durability. As shown in FIG. 15, a high-electromotive force capacitor can be manufactured with high productivity by stacking high-crystalline carbon nanotubes and low-crystalline carbon nanotubes facing each other and connecting them in series. It can be controlled not only by the temperature at which the carbon nanotubes are formed, but also by the gas flow rate at which the carbon nanotubes are formed.
(実施例２Ｂ)
本実施例は、物体の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２において、互いに結晶性が異なるカーボンナノチューブを形成する。
(Example 2B)
In this embodiment, carbon nanotubes having different crystallinity are formed on the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object.
（物体）（前処理）（CNT形成）は、実施例１Ｂと全て同じとする。低結晶性のカーボンナノチューブは一般的に表面積が高い。これに対して、高結晶性のカーボンナノチューブは相対的に導電性良い。このため、低結晶性のカーボンナノチューブ同士と、低結晶性カーボンナノチューブ同士とが向き合うように積層し、並列接続することで高出力機能と高容量機能をハイブリット化させることができる。 (Object) (Pretreatment) (CNT formation) are all the same as in Example 1B. Low crystalline carbon nanotubes generally have a high surface area. In contrast, highly crystalline carbon nanotubes have relatively good conductivity. For this reason, a high output function and a high capacity | capacitance function can be hybridized by laminating | stacking so that low crystalline carbon nanotubes may face each other and low crystalline carbon nanotubes, and connecting in parallel.
(実施例３Ｂ)
本実施例は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２において、互いに太さが異なるカーボンナノチューブを形成する。
(Example 3B)
In this embodiment, carbon nanotubes having different thicknesses are formed on the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1.
（物体１） 物体１として、厚さ０．５mmのシリコン基板を使用する。基板の両面とも研磨されており、表面粗さはRa５ナノメートルとする。 (Object 1) As the object 1, a silicon substrate having a thickness of 0.5 mm is used. Both surfaces of the substrate are polished and the surface roughness is Ra 5 nanometers.
<前処理> 第１段階として基板表面を撥水処理する。処理液はトルエン中にヘキサオルガノシラザンを５ｖol%の濃度で配合したものであり、これに基板を３０分浸漬させた後、引上げ、自然乾燥させる。第２段階として、スピンコート法にてシリコン基板の両面にFe薄膜を約１０ナノメートル形成する。コーティング液は、ヘキサン中にFe粒子（Fe100%）を分散させ、可視光度計(WPA社製CO7500)にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３になるように濃度調整する。スピンコートは大気中、約５０００ｒｐｍで約３０秒回転させる。回転後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。第３段階として、基板の第２カーボンナノチューブ形成面１２（基板の第１カーボンナノチューブ形成面１１の反対側の面）にスピンコート法にてシリコン基板両面にFe薄膜を１０ナノメートル形成する。コーティング液はヘキサン中にFe-Ti合金薄膜を約３０ナノメートル形成する。コーティング液はヘキサン中にFe-Ti合金粒子（Fe80%-Ti20%）を分散させ、可視光度計(WPA社製CO7500)にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３になるように濃度調整する。スピンコートは大気中、約５０００ｒｐｍで約３０秒回転させる。回転後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。 <Pretreatment> As a first step, the substrate surface is subjected to water repellent treatment. The treatment liquid is a mixture of hexaorganosilazane in toluene at a concentration of 5 vol%, and the substrate is immersed in this for 30 minutes, then pulled up and air-dried. As a second stage, an Fe thin film is formed to about 10 nanometers on both sides of the silicon substrate by spin coating. The coating solution is prepared by dispersing Fe particles (Fe 100%) in hexane and adjusting the concentration so that the absorbance is 0.3 under a measurement condition of a wavelength of 680 nanometers using a visible photometer (CO7500 manufactured by WPA). The spin coat is rotated in the atmosphere at about 5000 rpm for about 30 seconds. After rotation, hexane evaporates quickly by natural drying. As a third step, an Fe thin film of 10 nm is formed on both sides of the silicon substrate by spin coating on the second carbon nanotube formation surface 12 of the substrate (the surface opposite to the first carbon nanotube formation surface 11 of the substrate). The coating solution forms a Fe—Ti alloy thin film of about 30 nanometers in hexane. The coating solution is made by dispersing Fe-Ti alloy particles (Fe80% -Ti20%) in hexane, and using a visible light meter (WPA CO7500) to measure the absorbance at a wavelength of 680 nanometers so that the absorbance is 0.3. Adjust the density. The spin coat is rotated in the atmosphere at about 5000 rpm for about 30 seconds. After rotation, hexane evaporates quickly by natural drying.
<CNT形成> 前述の図１〜図４に示す構造をもつ熱ＣＶＤ装置にてカーボンナノチューブを形成する。この場合、あらかじめ１０Ｐａに真空引きされた反応容器中にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ/分を基板の両面に導入し、かつ反応容器内の圧力を１×１０５Ｐａに調整する。基板の表面温度を６００℃に昇温後、炭素源となる原料ガスとしてアセチレンガス１０００ｃｃ/分を両面から６分間導入し、カーボンナノチューブを形成させる。 <CNT Formation> Carbon nanotubes are formed by a thermal CVD apparatus having the structure shown in FIGS. In this case, a nitrogen gas of 5000 cc / min is introduced into both sides of the substrate as a carrier gas in a reaction vessel that has been previously evacuated to 10 Pa, and the pressure in the reaction vessel is adjusted to 1 × 10 5 Pa. After raising the surface temperature of the substrate to 600 ° C., 1000 cc / min of acetylene gas as a source gas to be a carbon source is introduced from both sides for 6 minutes to form carbon nanotubes.
Fe触媒が形成される面に形成されるカーボンナノチューブの径は、１５ナノメートルと太い。これに対して、FeTi触媒が形成される面に形成されるカーボンナノチューブの径は８ナノメートルと細い。図１７に示すように、太いカーボンナノチューブは、一般的に担持性が良いので、チタン酸リチウム粒子を担持することで負極として機能し易い。これに対して、細いカーボンナノチューブは、相対的に電解液の含浸性が良くイオン伝導の優れた正極として使用可能である。
太いカーボンナノチューブと細いカーボンナノチューブとが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。
The diameter of the carbon nanotube formed on the surface on which the Fe catalyst is formed is as thick as 15 nanometers. On the other hand, the diameter of the carbon nanotube formed on the surface on which the FeTi catalyst is formed is as thin as 8 nanometers. As shown in FIG. 17, thick carbon nanotubes generally have good supportability, and thus easily function as a negative electrode by supporting lithium titanate particles. On the other hand, the thin carbon nanotube can be used as a positive electrode having a relatively good electrolyte impregnation property and excellent ion conduction.
By stacking thick carbon nanotubes and thin carbon nanotubes facing each other and connecting them in series, a high electromotive force capacitor can be manufactured with high productivity.
(実施例４Ｂ)
本実施例は、物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１および第２カーボンナノチューブ形成面１２において、互いに本数が異なるカーボンナノチューブを形成する。
(Example 4B)
In this embodiment, carbon nanotubes having different numbers are formed on the first carbon nanotube forming surface 11 and the second carbon nanotube forming surface 12 of the object 1.
（基板） 物体１として、厚さ０．５mmのシリコン基板を使用する。基板の両面とも研磨されており、表面粗さはRa５ナノメートルとする。 (Substrate) As the object 1, a silicon substrate having a thickness of 0.5 mm is used. Both surfaces of the substrate are polished and the surface roughness is Ra 5 nanometers.
<前処理> 第１段階として基板の表面を撥水処理する。処理液はトルエン中にヘキサオルガノシラザンを５ｖol%の濃度で配合したものであり、これに基板を３０分浸漬させた後、引上げ、自然乾燥させる。第２段階としてディップコート法にてシリコン基板両面にFe-Ti合金薄膜を３０ナノメートル形成する。コーティング液はヘキサン中 にFe-Ti合金粒子（Fe80%-Ti20%）を分散させ、可視光度計(WPA社製CO7500)にて波長６８０ナノメートルの測定条件で吸光度が０．３になるように濃度調整する。ディップコートは大気中、常温下で３mm/min.の速度で引き上げる。引き上げ後、自然乾燥にて速やかにヘキサンが蒸発する。 <Pretreatment> As a first step, the surface of the substrate is subjected to water repellent treatment. The treatment liquid is a mixture of hexaorganosilazane in toluene at a concentration of 5 vol%, and the substrate is immersed in this for 30 minutes, then pulled up and air-dried. As a second step, an Fe—Ti alloy thin film is formed to 30 nm on both sides of the silicon substrate by dip coating. The coating solution is made by dispersing Fe-Ti alloy particles (Fe80% -Ti20%) in hexane and using a visible photometer (CO7500 manufactured by WPA) so that the absorbance is 0.3 under the measurement condition of wavelength 680 nanometers. Adjust the density. The dip coat is pulled up at a speed of 3 mm / min. After pulling up, hexane evaporates quickly by natural drying.
<CNT形成> 前述の図１〜図４に示す基本構造をもち、片面の開口数を少なく（もしくは開口径を小さく）した熱ＣＶＤ装置にてカーボンナノチューブを形成する。あらかじめ１０Ｐａに真空引きされた反応容器中にキャリヤガスとして窒素ガス５０００ｃｃ/分を基板の両面から導入し、かつ圧力を１×１０５Ｐａに調整する。基板表面温度を６００℃に昇温後、炭素源となる原料ガスとしてアセチレンガス１０００ｃｃ/分を両面から６分間導入し、カーボンナノチューブを形成させる。開口数の少ない面は触媒への原料ガスの到達頻度が少なく、カーボンナノチューブの本数が少なくなる。本数の多いカーボンナノチューブが形成されている側は、一般的に担持性が良いので（担持用の足場が多いから）、チタン酸リチウム粒子等の粒子を担持することで負極として機能させ易い。これに対して、本数の少ないカーボンナノチューブは、隣接するカーボンナノチューブ間の隙間が確保されるため、電解液の含浸性が良く、イオン伝導の優れた正極として使用可能である。本数の多いカーボンナノチューブ面と本数の少ないカーボンナノチューブ面とが向き合うように積層し、直列接続することで高い起電力のキャパシタを高い生産性で製造できる。温度に限らず、基板の表面粗さ、触媒径、触媒活性度、ガス流量等でも制御可能と考える。 <CNT Formation> Carbon nanotubes are formed by a thermal CVD apparatus having the basic structure shown in FIGS. 1 to 4 and having a small number of openings on one side (or a small opening diameter). Nitrogen gas of 5000 cc / min is introduced from both sides of the substrate as a carrier gas into a reaction vessel previously evacuated to 10 Pa, and the pressure is adjusted to 1 × 10 5 Pa. After raising the substrate surface temperature to 600 ° C., 1000 cc / min of acetylene gas is introduced as a carbon source material gas from both sides for 6 minutes to form carbon nanotubes. A surface with a small numerical aperture has a low frequency of arrival of the raw material gas to the catalyst, and the number of carbon nanotubes is reduced. The side on which a large number of carbon nanotubes are formed generally has good supportability (since there are many scaffolds for supporting), and therefore, it is easy to function as a negative electrode by supporting particles such as lithium titanate particles. On the other hand, the carbon nanotubes with a small number can secure a gap between adjacent carbon nanotubes, and thus can be used as a positive electrode having good electrolyte impregnation properties and excellent ion conduction. Capacitors with high electromotive force can be manufactured with high productivity by stacking the carbon nanotube surfaces with a large number and the carbon nanotube surfaces with a small number facing each other and connecting them in series. It can be controlled not only by temperature but also by substrate surface roughness, catalyst diameter, catalyst activity, gas flow rate, and the like.
（その他）上記した実施例は、第１カーボンナノチューブと第２カーボンナノチューブとで１因子（長さ、結晶性、本数のいずれか）が異なる例である。しかし、カーボンナノチューブの長さ、径、本数、層数、結晶性、欠陥量、官能基種、官能基量、密度、重量、分布等のうちの複数の因子が異なることにしても良いものである。 (Others) The above-described embodiment is an example in which one factor (either length, crystallinity, or number) is different between the first carbon nanotube and the second carbon nanotube. However, the carbon nanotube length, diameter, number, number of layers, crystallinity, defect amount, functional group species, functional group amount, density, weight, distribution, etc. may be different. is there.
（製造形態３）
図８は製造形態３を示す。本製造形態は前記した製造形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。図８に示すように、第１ガス供給室５１の一端５１ｅ側には供給通路８１０が設けられ、第１反応ガス用の供給バルブ８１０ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８１０ｃが設けられている。図８に示すように、第１ガス供給室５１の他端側５１ｆには供給通路８１１が設けられ、第１反応ガス用の供給バルブ８１１ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８１１ｃが設けられている。第１ガス供給室５１に第１反応ガスを供給するとき、第１ガス供給室５１の一端５１ｅ側と他端５１ｆ側とにおいて、単位時間あたりのガス流量を制御できる。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面１１について、一端５１ｅ側と他端５１ｆ側とにおいて、第１カーボンナノチューブ１１の性状を変更させることを期待できる。
(Manufacturing form 3)
FIG. 8 shows Production Mode 3. This manufacturing mode basically has the same configuration and the same function and effect as the manufacturing modes 1 and 2 described above. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 8, a supply passage 810 is provided on one end 51e side of the first gas supply chamber 51, and a supply valve 810a for the first reactive gas and a supply valve 810c for the carrier gas are provided. As shown in FIG. 8, a supply passage 811 is provided at the other end 51f of the first gas supply chamber 51, and a supply valve 811a for the first reactive gas and a supply valve 811c for the carrier gas are provided. When the first reactive gas is supplied to the first gas supply chamber 51, the gas flow rate per unit time can be controlled on the one end 51e side and the other end 51f side of the first gas supply chamber 51. In this case, with respect to the first carbon nanotube formation surface 11, it can be expected that the properties of the first carbon nanotube 11 are changed on the one end 51e side and the other end 51f side.
図８に示すように、第２ガス供給室５２の一端５２ｅ側には供給通路８２０が設けられ、第２反応ガス用の供給バルブ８２０ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８２０ｃが設けられている。第２ガス供給室５２の他端５２ｆ側には供給通路８２２が設けられ、第２反応ガス用の供給バルブ８２２ａ，キャリヤガス用の供給バルブ８２２ｃが設けられている。第２ガス供給室５２に第２反応ガスを供給するとき、第２ガス供給室５２の一端５２ｅ側と他端５２ｆ側とにおいて、単位時間あたりのガス流量を制御できる。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２について、一端５２ｅ側と他端５２ｆ側とにおいて、第２カーボンナノチューブ１２の性状を変更させることを期待できる。 As shown in FIG. 8, a supply passage 820 is provided on the one end 52e side of the second gas supply chamber 52, and a supply valve 820a for the second reactive gas and a supply valve 820c for the carrier gas are provided. A supply passage 822 is provided on the other end 52f side of the second gas supply chamber 52, and a supply valve 822a for the second reactive gas and a supply valve 822c for the carrier gas are provided. When the second reaction gas is supplied to the second gas supply chamber 52, the gas flow rate per unit time can be controlled on the one end 52e side and the other end 52f side of the second gas supply chamber 52. In this case, with respect to the second carbon nanotube formation surface 12, it can be expected that the properties of the second carbon nanotube 12 are changed between the one end 52e side and the other end 52f side.
（製造形態４）
図９は製造形態４を示す。本製造形態は前記した製造形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。図９に示すように、第１ガス供給室５１および第２ガス供給室５２は横方向（水平方向）に沿って延設されている。第１反応ガスは、第１ガス供給室５１に矢印Ｗ１方向（一方向，図８において右方）に向けて供給される。その第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から下方向に沿って物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に衝突するように吹き出される。第２は反応ガスは第２ガス供給室５２に矢印Ｗ２方向（一方向図８において左方）に供給される。その第２反応ガスは、複数の第２吹出口４２から上方向に沿って物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ垂直に衝突するように吹き出される。この場合、第１ガス供給室５１から第１吹出口４１を介して反応室３０に供給された第１反応ガスを考慮すると、第１反応ガスが第１ガス供給室５１において図９の矢印Ｗ１方向に向かうとき、第１反応ガスの流量は、第１ガス供給室５１の上流領域５１ｕから下流領域５１ｄに向かうにつれて次第に減少する。従って、第１吹出口４１の個数が同一であれば、複数の第１吹出口４１の内径は、第１ガス供給室５１の下流領域５１ｄでは上流領域５１ｕよりも相対的に増加している。あるいは、各第１吹出口４１の内径が同一であれば、単位面積あたり、複数の第１吹出口４１の個数は、第１ガス供給室５１の下流領域５１ｄでは上流領域５１ｕよりも増加している。その理由としては、第１ガス供給室５１の第１反応ガスを反応室３０に吹き込むとき、吹き込む流量のばらつきを低減させるためである。このような本製造形態によれば、第１カーボンナノチューブ形成面１１において形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつきを低減させるのに有利である。
(Manufacturing form 4)
FIG. 9 shows a production mode 4. This manufacturing mode basically has the same configuration and the same function and effect as the manufacturing modes 1 and 2 described above. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 9, the first gas supply chamber 51 and the second gas supply chamber 52 extend along the horizontal direction (horizontal direction). The first reactive gas is supplied to the first gas supply chamber 51 in the direction of arrow W1 (one direction, rightward in FIG. 8). The first reaction gas is blown out from the plurality of first blowout ports 41 so as to collide with the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 substantially vertically along the downward direction. Second, the reaction gas is supplied to the second gas supply chamber 52 in the direction of arrow W2 (leftward in the one-way diagram 8). The second reaction gas is blown out from the plurality of second outlets 42 so as to collide substantially vertically with the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1. In this case, in consideration of the first reaction gas supplied from the first gas supply chamber 51 to the reaction chamber 30 via the first outlet 41, the first reaction gas is fed into the first gas supply chamber 51 by the arrow W1 in FIG. When moving in the direction, the flow rate of the first reaction gas gradually decreases from the upstream region 51u of the first gas supply chamber 51 toward the downstream region 51d. Therefore, if the number of the 1st blower outlets 41 is the same, the internal diameter of the some 1st blower outlet 41 is increasing relatively in the downstream area | region 51d of the 1st gas supply chamber 51 rather than the upstream area | region 51u. Or if the internal diameter of each 1st blower outlet 41 is the same, the number of the several 1st blower outlets 41 per unit area will increase rather than the upstream area | region 51u in the downstream area | region 51d of the 1st gas supply chamber 51. Yes. The reason for this is to reduce variation in the flow rate of the first reaction gas in the first gas supply chamber 51 when it is blown into the reaction chamber 30. Such a manufacturing mode is advantageous in reducing the overall variation of the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11.
第２吹出口４２についても同様である。すなわち、第２反応ガスが第２ガス供給室５２において図９の矢印Ｗ２方向に向かうにつれて、第２反応ガスの流量は、第２ガス供給室５２の上流領域５２ｕから下流領域５２ｄに向かうにつれて次第に減少する。従って、第２吹出口４２の個数が同一であれば、複数の第２吹出口４２の内径は、第２ガス供給室５２の下流領域５２ｄでは上流領域５２ｕよりも相対的に増加している。あるいは、各第２吹出口４２の内径が同一であれば、単位面積あたり、複数の第２吹出口４２の個数は、第２ガス供給室５２の下流領域５２ｄでは上流領域５２ｕよりも相対的に増加している。その理由としては、第２ガス供給室５２の第２反応ガスを反応室３０に吹き込むとき、吹き込む流量のばらつきを低減させるためである。このような本製造形態によれば、第２カーボンナノチューブ形成面１２において形成される第２カーボンナノチューブ１０２の全体のばらつきを低減させるのに有利である。 The same applies to the second outlet 42. That is, as the second reactive gas moves in the direction of arrow W2 in FIG. 9 in the second gas supply chamber 52, the flow rate of the second reactive gas gradually increases from the upstream region 52u of the second gas supply chamber 52 toward the downstream region 52d. Decrease. Therefore, if the number of the second outlets 42 is the same, the inner diameters of the plurality of second outlets 42 are relatively increased in the downstream region 52d of the second gas supply chamber 52 than in the upstream region 52u. Or if the internal diameter of each 2nd blower outlet 42 is the same, the number of the some 2nd blower outlets 42 per unit area will be relatively in the downstream area | region 52d of the 2nd gas supply chamber 52 rather than the upstream area | region 52u. It has increased. This is because when the second reaction gas in the second gas supply chamber 52 is blown into the reaction chamber 30, variation in flow rate of the blown gas is reduced. According to such a manufacturing mode as described above, it is advantageous to reduce the overall variation of the second carbon nanotubes 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12.
（製造形態５）
図１０は製造形態５を示す。本製造形態は前記した製造形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。以下、相違する部分を中心として説明する。図１０に示すように、第１ガス供給室５１および第２ガス供給室５２は、互いに対向する箱状通路とされつつも、縦方向（高さ方向，矢印Ｈ方向）に沿って延設されている。物体１は縦方向に沿って配置されており、上部１ｕ，下部１ｄをもつ。カーボンナノチューブ形成面１１，１２は高さ方向（矢印Ｈ方向）に沿って延設されている。第１ガス供給室５１に供給された第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から横方向に沿って物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ８５〜９５℃の角度で衝突するように吹き出される。第２ガス供給室５２に供給された第２反応ガスは、複数の第２吹出口４２から横方向に沿って物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２にほぼ８５〜９５°の角度で衝突するように吹き出される。本製造形態によれば、上側の設置部１８ｃと下側の設置部１８ａ間における距離が長いときであっても、あるいは、物体１の厚みＴＡが薄いときであっても、物体１のうち設置部１８ａ，１８ｃ間の部位１ｍが重力により下方に垂下することが抑制される。さらに、物体１の一端側を設置部１８ｃ，１８ｃで挟むと共に、物体１の他端側を設置部１８ａ，１８ａで挟む。そして設置部１８ｃ，１８ｃと設置部１８ａ，１８ａとを物体１の面方向Ｓ１，Ｓ２方向に沿って相対的に離間させる方向に変位させる。これにより物体１の面方向Ｓ１，Ｓ２方向に張力を与え、物体１の部位１ｍの撓み変形を抑制できる。この場合、間隔Ｅ１，Ｅ２を目標値に維持できる。なお、単位時間あたりについて、第１吹出口４１から吹き出される第１反応ガスの流量と、第２吹出口４２から吹き出される第１反応ガスの流量とを同等にすれば、物体１のカーボンナノチューブ形成面１１，１２に差圧が作用することが抑制される。ひいては、差圧により物体１の部位１ｍが物体１の厚み方向に変位することが抑制される。この場合、カーボンナノチューブ１０１の性状の安定化に貢献できる。同様に第２カーボンナノチューブ１０２の性状の安定化に貢献できる。
(Manufacturing form 5)
FIG. 10 shows a production form 5. This manufacturing mode basically has the same configuration and the same function and effect as the manufacturing modes 1 and 2 described above. Hereinafter, the description will focus on the different parts. As shown in FIG. 10, the first gas supply chamber 51 and the second gas supply chamber 52 are extended along the vertical direction (height direction, arrow H direction) while being box-shaped passages facing each other. ing. The object 1 is arranged along the vertical direction and has an upper part 1u and a lower part 1d. The carbon nanotube formation surfaces 11 and 12 extend along the height direction (arrow H direction). The first reaction gas supplied to the first gas supply chamber 51 collides with the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 at an angle of approximately 85 to 95 ° C. along the lateral direction from the plurality of first outlets 41. To be blown out. The second reaction gas supplied to the second gas supply chamber 52 collides with the second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 at an angle of approximately 85 to 95 ° along the lateral direction from the plurality of second outlets 42. To be blown out. According to this manufacturing mode, even when the distance between the upper installation portion 18c and the lower installation portion 18a is long or when the thickness TA of the object 1 is thin, the installation of the object 1 is performed. It is suppressed that the site | part 1m between the parts 18a and 18c hangs down by gravity. Further, one end side of the object 1 is sandwiched between the installation portions 18c and 18c, and the other end side of the object 1 is sandwiched between the installation portions 18a and 18a. Then, the installation parts 18c and 18c and the installation parts 18a and 18a are displaced in a direction in which they are relatively separated along the surface directions S1 and S2 of the object 1. Thereby, tension is given to the surface directions S1 and S2 of the object 1, and the bending deformation of the part 1m of the object 1 can be suppressed. In this case, the intervals E1 and E2 can be maintained at the target values. If the flow rate of the first reactive gas blown from the first blower outlet 41 and the flow rate of the first reactive gas blown from the second blower outlet 42 are made equal per unit time, the carbon of the object 1 It is possible to suppress the differential pressure from acting on the nanotube formation surfaces 11 and 12. As a result, the displacement of the part 1m of the object 1 in the thickness direction of the object 1 due to the differential pressure is suppressed. In this case, it can contribute to the stabilization of the properties of the carbon nanotube 101. Similarly, it can contribute to stabilization of the properties of the second carbon nanotubes 102.
（製造形態６）
図１１は製造形態６を示す。本製造形態は前記した製造形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。図１１に示すように、第１対面壁３１および第１ガス供給室５１は、板状の物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１の面方向に沿って二次元的に横方向に沿って延設されている。横方向に延びる第１対面壁３１を利用して形成されている第１ガス供給室５１は、板状の物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１の面方向に沿って二次元的に横方向に沿って延設されている。このような第１ガス供給室５１は、第１カーボンナノチューブ形成面１１に対向する偏平な箱状通路とされている。第１吹出口４１は、第１対面壁３１のほぼ全域に散点状にほぼ均等間隔で形成されている。第１ガス供給室５１に供給された第１反応ガスは、複数の第１吹出口４１から下方向に沿って物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にほぼ垂直に衝突するように吹き出される。第２ガス供給室５２は形成されていないため、物体１のうち主として第１カーボンナノチューブ形成面１１にカーボンナノチューブが形成される。すなわち、反応ガスを第１ガス供給室５１に供給することにより、反応室３０内の物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１が延設する面方向に対して交差する方向（第１カーボンナノチューブ形成面１１に対してほぼ垂直方向）に沿って、第１ガス供給室５１の反応ガスを第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１に向けて衝突させるように吹き出す。これにより物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１にカーボンナノチューブを形成する。
(Manufacturing form 6)
FIG. 11 shows a production form 6. This manufacturing mode basically has the same configuration and the same function and effect as the manufacturing modes 1 and 2 described above. As shown in FIG. 11, the first facing wall 31 and the first gas supply chamber 51 extend two-dimensionally along the lateral direction along the surface direction of the first carbon nanotube formation surface 11 of the plate-like object 1. It is installed. The first gas supply chamber 51 formed using the first facing wall 31 extending in the lateral direction is two-dimensionally laterally along the surface direction of the first carbon nanotube formation surface 11 of the plate-like object 1. It is extended along. The first gas supply chamber 51 is a flat box-shaped passage that faces the first carbon nanotube formation surface 11. The 1st blower outlet 41 is formed in the substantially whole area of the 1st facing wall 31 in the shape of a dot at substantially equal intervals. The first reactive gas supplied to the first gas supply chamber 51 is blown out from the plurality of first outlets 41 so as to collide with the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 substantially vertically along the downward direction. . Since the second gas supply chamber 52 is not formed, carbon nanotubes are formed mainly on the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1. That is, by supplying the reaction gas to the first gas supply chamber 51, a direction intersecting the surface direction in which the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 in the reaction chamber 30 extends (the first carbon nanotube formation). The reaction gas in the first gas supply chamber 51 is blown out so as to collide from the first outlet 41 toward the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 along the direction substantially perpendicular to the surface 11. Thereby, carbon nanotubes are formed on the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1.
本製造形態においても、反応ガスの吹き出しの際に、各第１吹出口４１から物体１の同一の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１を１００として相対表示するとき、各第１吹出口４１にわたり、９０〜１１０の範囲内（特に９５〜１０５の範囲内、具体的に１００）に設定されている。よって、各第１吹出口４１について、各第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌが均衡化されている。従って、第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつき低減に貢献できる。なお、図１１から理解できるように、物体１のうち第１カーボンナノチューブ形成面１１と反対側の表面１２ｘには、反応ガスが直接的には吹き付けられない。このため、反応ガスの供給が制約され、表面１２ｘにカーボンナノチューブは生成されるものの、その生成は制約される。 Also in this production mode, when the reactive gas is blown out, when the shortest distance L1 from each first blow-out port 41 to the same first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 is displayed as 100, each first blow-off is performed. Over the outlet 41, it is set within the range of 90 to 110 (particularly within the range of 95 to 105, specifically 100). Therefore, for each first air outlet 41, the shortest distance L from each first air outlet 41 to the first carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 is balanced. Therefore, it is possible to contribute to the reduction of the overall variation of the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11. As can be understood from FIG. 11, the reaction gas is not directly sprayed on the surface 12 x of the object 1 opposite to the first carbon nanotube formation surface 11. For this reason, supply of the reaction gas is restricted, and although carbon nanotubes are generated on the surface 12x, the generation thereof is restricted.
（製造形態７）
図１２は製造形態７を示す。本製造形態は前記した製造形態１，２と基本的には同様の構成、同様の作用効果を示す。図１２に示すように、第１反応ガスの吹き出しの際に、各第１吹出口４１から物体１の同一の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１とする。最短距離Ｌ１を１００として相対表示するとき、各第１吹出口４１にわたり、９０〜１１０の範囲内（特に９５〜１０５の範囲内，１００）に設定されている。このため各第１吹出口４１から物体１の第１カーボンナノチューブ形成面１１までの最短距離Ｌ１が均衡化されている。この場合、第１カーボンナノチューブ形成面１１において形成される第１カーボンナノチューブ１０１の全体のばらつきが抑制される。同様に、第２反応ガスの吹き出しの際に、各第２吹出口４２から物体１の同一の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２とする。最短距離Ｌ２を１００として相対表示するとき、各第２吹出口４２にわたり７５〜１２５の範囲内に設定されていることが好ましい。具体的には、各第２吹出口４２にわたり、９０〜１１０の範囲内（特に９５〜１０５の範囲内）に設定されている。このため各第２吹出口４２から物体１の第２カーボンナノチューブ形成面１２までの最短距離Ｌ２が均衡化されている。この場合、第２カーボンナノチューブ形成面１２において形成される第２カーボンナノチューブ１０２の全体のばらつきが抑制される。
(Manufacturing form 7)
FIG. 12 shows a production form 7. This manufacturing mode basically has the same configuration and the same function and effect as the manufacturing modes 1 and 2 described above. As shown in FIG. 12, when the first reactive gas is blown out, the shortest distance L1 from each first outlet 41 to the same first carbon nanotube forming surface 11 of the object 1 is set. When the relative display is performed with the shortest distance L1 as 100, the first air outlet 41 is set within a range of 90 to 110 (particularly, within a range of 95 to 105, 100). For this reason, the shortest distance L1 from each 1st blower outlet 41 to the 1st carbon nanotube formation surface 11 of the object 1 is balanced. In this case, the variation in the whole of the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 is suppressed. Similarly, when the second reactant gas is blown out, the shortest distance L2 from each second outlet 42 to the same second carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 is set. When the relative display is performed with the shortest distance L2 being 100, it is preferable that the distance is set within a range of 75 to 125 over the second air outlets 42. Specifically, it is set within a range of 90 to 110 (particularly within a range of 95 to 105) over each second outlet 42. For this reason, the shortest distance L2 from each 2nd blower outlet 42 to the 2nd carbon nanotube formation surface 12 of the object 1 is balanced. In this case, the variation in the whole of the second carbon nanotubes 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12 is suppressed.
本製造形態によれば、図１２に示すように、最短距離Ｌ１＜最短距離Ｌ２とされている。従って、間隔Ｅ１＜間隔Ｅ２とされている。第１カーボンナノチューブ形成面１１に形成される第１カーボンナノチューブ１０１と、第２カーボンナノチューブ形成面１２に形成される第２カーボンナノチューブ１０２との性状を変えるのに貢献できる。なお最短距離Ｌ１＞最短距離Ｌ２としても良い。 According to this manufacturing mode, as shown in FIG. 12, the shortest distance L1 <the shortest distance L2. Therefore, the interval E1 <the interval E2. This can contribute to changing the properties of the first carbon nanotubes 101 formed on the first carbon nanotube formation surface 11 and the second carbon nanotubes 102 formed on the second carbon nanotube formation surface 12. The shortest distance L1 may be greater than the shortest distance L2.
（その他）本発明は上記し且つ図面に示した製造形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。本明細書の記載から次の技術的思想が把握できる。 (Others) The present invention is not limited to the manufacturing modes described above and shown in the drawings, and can be implemented with appropriate modifications without departing from the scope of the invention. The following technical idea can be understood from the description of this specification.
［付記項１］（ｉ）カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ物体を用意すると共に、前記物体を収容するための反応室と、前記反応室に収容される前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設されたガス供給室と、前記ガス供給室と前記反応室とを連通させると共に前記ガス供給室の反応ガスを前記反応室に吹き出す複数の吹出口とを有するガス通路形成部材と、前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面、前記ガス通路形成部材、前記反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを用意する準備工程と、（ｉｉ）前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面、前記ガス通路形成部材、前記反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させた状態で、前記反応ガスを前記ガス供給室に供給することにより、前記反応室内の前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して交差する方向に沿って、前記ガス供給室の前記反応ガスを前記吹出口から前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面に向けて吹き出し、前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成するカーボンナノチューブ形成工程とを実施するカーボンナノチューブ製造方法。 [Additional Item 1] (i) An object having a carbon nanotube formation surface for forming carbon nanotubes is prepared, a reaction chamber for accommodating the object, and the carbon of the object accommodated in the reaction chamber A gas supply chamber extending along a surface direction in which the carbon nanotube formation surface extends while facing the nanotube formation surface with a space therebetween, and the gas supply chamber and the reaction chamber communicate with each other and the gas supply A gas passage forming member having a plurality of outlets for blowing the reaction gas of the chamber into the reaction chamber; and at least one of the carbon nanotube formation surface of the object, the gas passage formation member, and the reaction gas. A preparation step of preparing a heating source for heating to a forming temperature; (ii) the carbon nanotube forming surface of the object; Forming the carbon nanotubes of the object in the reaction chamber by supplying the reaction gas to the gas supply chamber in a state where at least one of the passage forming member and the reaction gas is heated to a carbon nanotube formation temperature The reaction gas in the gas supply chamber is blown out from the outlet toward the carbon nanotube formation surface of the object along the direction intersecting the surface direction in which the surface extends, and the carbon nanotube formation of the object is performed. And a carbon nanotube forming step of forming the carbon nanotube on the surface.
［付記項２］
付記項１において、前記反応ガスの吹き出しの際に、各前記吹出口から前記物体の同一の前記カーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌを１００として相対表示するとき、各前記吹出口にわたり７５〜１２５の範囲内に設定され、各前記吹出口から前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面までの最短距離Ｌが各前記吹出口について均衡化されていることを特徴とするカーボンナノチューブ製造方法。
[Additional Item 2]
In Additional Item 1, when the reactive gas is blown out, when the shortest distance L from each blowing outlet to the same carbon nanotube formation surface of the object is relatively displayed as 100, 75 to 125 over each of the blowing outlets. The carbon nanotube manufacturing method is characterized in that the shortest distance L from each outlet to the carbon nanotube formation surface of the object is balanced for each outlet.
［付記項３］付記求項１または２において、前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面は、第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、前記第１カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成する第１操作と、前記第２カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成する第２操作とを独立に制御するカーボンナノチューブ製造方法。 [Additional Item 3] In Additional Item 1 or 2, the carbon nanotube formation surface of the object includes a first carbon nanotube formation surface and a second carbon nanotube formation surface, and the first carbon nanotube formation surface. The carbon nanotube manufacturing method which controls independently the 1st operation which forms the said carbon nanotube, and the 2nd operation which forms the said carbon nanotube in the said 2nd carbon nanotube formation surface.
［付記項４］カーボンナノチューブを形成するためのカーボンナノチューブ形成面をもつ物体にカーボンナノチューブを製造するカーボンナノチューブ製造装置であって、（ｉ）装置本体と、（ｉｉ）前記装置本体に設けられ、前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面に間隔を隔てて対面しつつ前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設された対面壁と、前記対面壁にこれを貫通するように形成された複数の吹出口と、前記対面壁を用いて前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に沿って延設され且つ前記吹出口に連通するガス供給室と、前記反応室に連通するガス排出通路とを有するガス通路形成部材と、（ｉｉｉ）前記装置本体に設けられ、前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面、前記ガス通路形成部材、前記反応ガスのうちの少なくとも一つをカーボンナノチューブ形成温度に加熱させる加熱源とを具備するカーボンナノチューブ製造装置。 [Additional Item 4] A carbon nanotube production apparatus for producing a carbon nanotube on an object having a carbon nanotube formation surface for forming a carbon nanotube, comprising: (i) an apparatus main body; and (ii) provided in the apparatus main body, A facing wall extending along a surface direction in which the carbon nanotube forming surface of the object extends while facing the carbon nanotube forming surface of the object with a space therebetween, and penetrating through the facing wall A plurality of air outlets formed in the surface, a gas supply chamber extending along a surface direction in which the carbon nanotube forming surface of the object extends using the facing wall, and communicating with the air outlet, and the reaction A gas passage forming member having a gas discharge passage communicating with the chamber; and (iii) the carbon nanochu of the object provided in the apparatus main body. Forming surface, said gas passage forming member, at least one of carbon nanotube manufacturing apparatus comprising a heating source for heating the carbon nanotube formation temperature of the reaction gas.
［付記項５］付記項４において、各前記吹出口の中心線から前記物体に向けて延びる延長線は、前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面が延設する面方向に対して所定角度θ（θ＝７０〜１１０°）以内で交差するように設定されているカーボンナノチューブ製造装置。
［付記項６］付記項４または５において、前記物体の前記カーボンナノチューブ形成面は、互いに異なる位置に設けられた第１カーボンナノチューブ形成面と第２カーボンナノチューブ形成面とを有しており、前記対面壁は、前記物体の前記第１カーボンナノチューブ形成面に第１間隔を隔てて対面する第１対面壁と、前記物体の前記第２カーボンナノチューブ形成面に第２間隔を隔てて対面する第２対面壁とを有しており、前記吹出口は、前記第１対面壁に形成された第１吹出口と、前記第２対面壁に形成された第２吹出口とを有しており、
前記ガス供給室は、第１ガス供給通路に繋がると共に前記第１吹出口に連通する第１ガス供給室と、第２ガス供給通路に繋がると共に前記第２吹出口に連通する第２ガス供給室とを有しており、
前記加熱源は、前記第１カーボンナノチューブ形成面に前記カーボンナノチューブを形成する第１反応ガス、前記物体の前記第１カーボンナノチューブ形成面、前記第１ガス供給室のうちの少なくとも一つを第１カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第１加熱源と、前記第２カーボンナノチューブ形成面にカーボンナノチューブを形成する第２反応ガス、前記物体の第２カーボンナノチューブ形成面、前記第２ガス供給室のうちの少なくとも一つを第２カーボンナノチューブ形成温度に加熱させる第２加熱源とを具備するカーボンナノチューブ製造装置。
[Additional Item 5] In Additional Item 4, an extension line extending from the center line of each of the outlets toward the object has a predetermined angle θ (θ with respect to a surface direction in which the carbon nanotube formation surface of the object extends. = 70 to 110 °) Carbon nanotube production apparatus set so as to intersect.
[Additional Item 6] In Additional Item 4 or 5, the carbon nanotube formation surface of the object includes a first carbon nanotube formation surface and a second carbon nanotube formation surface provided at different positions, and The facing wall has a first facing wall that faces the first carbon nanotube forming surface of the object with a first interval, and a second wall that faces the second carbon nanotube forming surface of the object with a second interval. The air outlet has a first air outlet formed in the first face wall and a second air outlet formed in the second face wall,
The gas supply chamber is connected to the first gas supply passage and communicates with the first outlet, and the second gas supply chamber is connected to the second gas supply passage and communicates with the second outlet. And
The heating source includes at least one of a first reaction gas for forming the carbon nanotubes on the first carbon nanotube formation surface, the first carbon nanotube formation surface of the object, and the first gas supply chamber. A first heating source that is heated to a carbon nanotube formation temperature, a second reaction gas that forms carbon nanotubes on the second carbon nanotube formation surface, a second carbon nanotube formation surface of the object, and a second gas supply chamber A carbon nanotube manufacturing apparatus comprising: a second heating source that heats at least one to a second carbon nanotube formation temperature.
［付記項７］付記項４〜６のうちの一項において、前記ガス通路形成部材の前記反応室の出口は、前記物体の側端面に対面する位置に配置されているカーボンナノチューブ製造装置。 [Additional Item 7] The carbon nanotube manufacturing apparatus according to any one of Additional Items 4 to 6, wherein an outlet of the reaction chamber of the gas passage forming member is disposed at a position facing a side end surface of the object.
１は物体、１１は第１カーボンナノチューブ形成面、１２は第２カーボンナノチューブ形成面、１０１は第１カーボンナノチューブ、１０２は第２カーボンナノチューブ、１０８はカーボンナノチューブ素子、１４は側端面、１５は側端面、２は装置本体、３は通路形成部材、３０は反応室、３１は第１対面壁、３２は第２対面壁、３３は第１ガス排出通路、３４は第２ガス排出通路、３８は第１出口、３９は第２出口、４１は第１吹出口、４２は第２吹出口、５１は第１ガス供給室、５２は第２ガス供給室、７１は第１加熱源、７２は第２加熱源、８１は第１供給通路、８２は第２供給通路を示す。 1 is an object, 11 is a first carbon nanotube formation surface, 12 is a second carbon nanotube formation surface, 101 is a first carbon nanotube, 102 is a second carbon nanotube, 108 is a carbon nanotube element, 14 is a side end surface, and 15 is a side surface End surface, 2 is an apparatus main body, 3 is a passage forming member, 30 is a reaction chamber, 31 is a first facing wall, 32 is a second facing wall, 33 is a first gas discharge passage, 34 is a second gas discharge passage, and 38 is The first outlet, 39 is the second outlet, 41 is the first outlet, 42 is the second outlet, 51 is the first gas supply chamber, 52 is the second gas supply chamber, 71 is the first heating source, 72 is the first outlet 2 heating sources, 81 is a first supply passage, and 82 is a second supply passage.
Claims (4)
前記物体の前記第１カーボンナノチューブ形成面に形成された第１カーボンナノチューブと、
前記物体の前記第２カーボンナノチューブ形成面に形成され前記第１カーボンナノチューブに対して性状が相違する第２カーボンナノチューブとを備えるカーボンナノチューブ素子を具備することを特徴とするカーボンナノチューブデバイス。 An object having a first carbon nanotube formation surface and a second carbon nanotube formation surface;
First carbon nanotubes formed on the first carbon nanotube formation surface of the object;
A carbon nanotube device comprising: a carbon nanotube element including a second carbon nanotube formed on the surface of the object on which the second carbon nanotube is formed and having a property different from that of the first carbon nanotube.
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| JP2007525021A (en) * | 2003-11-19 | 2007-08-30 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Gas distribution shower head featuring exhaust aperture |
| JP2007048907A (en) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | National Institute For Materials Science | Electric double layer capacitor electrode and capacitor using same |
| JP2010527302A (en) * | 2007-05-17 | 2010-08-12 | ザ・ボーイング・カンパニー | Nanotube reinforced interlayer for composite structures |
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