JP2013047402A - カーボンナノチューブ糸接続体及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】CNT糸接続体9は、接続される両方のCNT糸3からそれぞれ伸びる成長CNT7が、接続相手側のCNT糸3や成長CNT7に絡みつくことにより、CNT糸3同士が接続されている。従って、2本のCNT糸3を1箇所で接続することにより、或いは、多数のCNT糸3を順次接続することにより、例えば数十kmに及ぶような非常に長いCNT糸接続体9を実現すること可能である。また、各CNT糸3から伸びる成長CNT7によって、CNT糸3同士を確実に接続できるので、各CNT糸3の接続の機械的強度が大きく、電気的特性(導電性)も優れている。
【選択図】図3
Description
まず、基板上に、基板に対して垂直方向に配向するCNTを複数形成する。そして、CNTからなる束を基板から順次引き出し、紡ぐことで、CNT糸を製造できる(特許文献1参照)。一方、CNTを合成する炉から直接CNT糸を形成する方法も考案されている(特許文献2参照)。
(6)請求項6の発明は、複数の前記カーボンナノチューブ糸が並列に配置され束ねられて構成されたカーボンナノチューブ糸接続体であって、前記各カーボンナノチューブ糸から成長したカーボンナノチューブによって、前記各カーボンナノチューブ糸同士が接続されていることを特徴とする。
なお、CNT糸からCNTを成長させる方法としては、周知の化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)やレザーアブレーション(laser ablation)など各種の方法を採用できる。
(8)請求項8の発明では、前記触媒を担持させた前記カーボンナノチューブ糸を接続する箇所の周囲を、カバーで覆い、そのカバーの内側にて、前記カーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。
a)まず、本実施例のCNT糸接続体の製造方法について説明する。
縦:8mm×横:2mm×厚さ:1mmのSi基板の片面(面積:16mm2)に、1m2当り、鉄(Fe)0.002モルを真空蒸着法により蒸着させ、活性Si基板を得た。
堆積したCNTは、その一端がSi基板1に固定されており、Si基板1に対して垂直方向に均一に配向している。なお、個々のCNTの直径は約10nmであり、CNTの長さは約300μmであった。
引出されたCNTの束の端部(引出し方向に関して後方の端部)と、Si基板1上で隣接するCNTの束の端部とは、ファンデルワールス力により接続し、結果として、CNTの束が安定して長くつながる。
図2(a)に示す様に、前記(1)で製造したCNT糸3を一対用意し、図2(b)に示す様に、CNT糸3を接続する箇所、具体的には、CNT糸3における軸方向の端部5を触媒を含む溶液(触媒溶液)に漬け、CNT糸3の端部5に、触媒溶液を付着させる(濃い灰色部分に触媒溶液が付着)。
なお、前記触媒溶液としては、アルコール(例えばエタノール)を溶媒とする酢酸鉄(II)の溶液が挙げられ、この場合は、鉄が触媒として作用する。
なお、このCNTを成長させる際には、例えば電気炉内を880℃に加熱し、エチレンガスを30cc/分、水素ガスを70cc/分、アルゴンガスを400cc/分の流通速度で10分間流通させた。
b)次に、本実施例のCNT糸接続体9の構造について説明する。
特に、成長CNT7は、CNT糸3が接触する部分や近接している部分にて、集中的に絡みついている。
上述した様に、本実施例では、接続される両方のCNT糸3からそれぞれ伸びる成長CNT7が、接続相手側のCNT糸3や成長CNT7に絡みつくことにより、CNT糸3同士が接続されている。
本実施例では、図4(a)に示す様に、接続するCNT糸11の端部13に、実施例1と同様にして触媒を担持させ(灰色部分に触媒が付着)、その端部13の軸方向における端面同士を付き合わせて配置する。
本実施例では、図5(a)に示す様に、接続するCNT糸21同士を交差し接触させて配置する。
次に、図5(c)に示す様に、実施例1と同様にして、CVD等によって、各CNT糸21からCNT(成長CNT23)を成長させ、相手側のCNT糸21等に絡みつかせて、CNT糸21同士を接続してCNT糸接続体25を製造する。
本実施例では、図6(a)に示す様に、多数のCNT糸31をメッシュ状に(例えば直交するように)接触させて配置する。
次に、図6(c)に示す様に、実施例1と同様にして、CVD等によって、各CNT糸31からCNT(成長CNT33)を成長させ、相手側のCNT糸31等に絡みつかせて、CNT糸31同士を接続して、メッシュ状のCNT糸接続体35を製造する。
なお、触媒を担持させる場合には、メッシュ状に配置したメッシュ状のCNT糸31の全体を、触媒溶液に浸けてもよい。
本実施例では、図7(a)に示す様に、多数のCNT糸41を束ねて(例えば撚り合わせて)ワイヤ43を作製する。
次に、図7(b)に示す様に、実施例1と同様にして、CVD等によって、各CNT糸41からCNT(成長CNT45)を成長させ、接触している又は近くにある(1又は複数の)相手側のCNT糸41等に絡みつかせて、CNT糸41同士を接続して、ワイヤ状のCNT糸接続体47を製造する。
本実施例では、図8(a)に示す様に、接続するCNT糸51の端部53に、実施例1と同様にして触媒を担持させ(灰色部分に触媒が付着)、その端部53同士を、軸方向を揃えて並列に重ね合わせて配置する。
図示しないが、本実施例では、カーボンナノチューブ糸同士を接続する箇所及びその近傍に、触媒を含む溶液を付着させ、その後、触媒をカーボンナノチューブ糸同士が接触する箇所に近づけるように移動させる。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
(2)CNT糸を製造する方法としては、従来の各種の方法(例えば特許技術1、2等の技術)を採用できる。
5、13、53・・端部
7、15、23、33、45、57・・成長カーボンナノチューブ(成長CNT)
9、17、25、35、47、59・・カーボンナノチューブ糸接続体(CNT糸接続体)
43・・ワイヤ
55・・カバー
Claims (9)
- 複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ糸同士が接続されたカーボンナノチューブ糸接続体であって、
前記各カーボンナノチューブ糸から成長したカーボンナノチューブが、互いの接続相手側の前記カーボンナノチューブ糸及び/又は前記成長したカーボンナノチューブに絡みつくことにより、
前記カーボンナノチューブ糸同士が接続されていることを特徴とするカーボンナノチューブ糸接続体。 - 前記接続されるカーボンナノチューブ糸同士は、軸方向を揃えて該軸方向における端部を並列に重ね合わせて配置されており、この重ね合わせて配置された箇所において、前記互いのカーボンナノチューブ糸から成長したカーボンナノチューブによって、前記カーボンナノチューブ糸同士が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ糸接続体。
- 前記接続されたカーボンナノチューブ糸同士は、軸方向を揃えて該軸方向における先端面を付き合わされて配置されており、この付き合わされた箇所の周囲において、前記互いのカーボンナノチューブ糸から成長したカーボンナノチューブによって、前記カーボンナノチューブ糸同士が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ糸接続体。
- 前記接続されたカーボンナノチューブ糸同士は、交差するように配置されており、この交差する箇所において、前記互いのカーボンナノチューブ糸から成長したカーボンナノチューブによって、前記カーボンナノチューブ糸同士が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ糸接続体。
- 多数の前記カーボンナノチューブ糸が、交差してメッシュ状に配置されており、この交差する箇所において、前記互いのカーボンナノチューブ糸から成長したカーボンナノチューブによって、前記カーボンナノチューブ糸同士が接続されたことを特徴とする請求項4に記載のカーボンナノチューブ糸接続体。
- 複数の前記カーボンナノチューブ糸が並列に配置され束ねられて構成されたカーボンナノチューブ糸接続体であって、
前記各カーボンナノチューブ糸から成長したカーボンナノチューブによって、前記各カーボンナノチューブ糸同士が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のカーボンナノチューブ糸接続体。 - 複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ糸同士が接続されたカーボンナノチューブ糸接続体を製造するカーボンナノチューブ糸接続体の製造方法であって、
前記カーボンナノチューブ糸同士を接続する箇所に、前記カーボンナノチューブを成長させる触媒を担持させる第1工程と、
前記接続するカーボンナノチューブ糸同士を接触又は近接して配置する第2工程と、
前記カーボンナノチューブ糸を接続する箇所のカーボンナノチューブを成長させ、該カーボンナノチューブを接続相手に絡みつかせて、前記カーボンナノチューブ糸同士を接続する第3工程と、
を有することを特徴とするカーボンナノチューブ糸接続体の製造方法。 - 前記触媒を担持させた前記カーボンナノチューブ糸を接続する箇所の周囲を、カバーで覆い、そのカバーの内側にて、前記カーボンナノチューブを成長させることを特徴とする請求項7に記載のカーボンナノチューブ糸接続体の製造方法。
- 前記カーボンナノチューブ糸同士を接続する箇所及びその近傍に、触媒を含む溶液を付着させ、その後、前記触媒を前記カーボンナノチューブ糸同士が接触する箇所に近づけるように移動させることを特徴とする請求項7又は8に記載のカーボンナノチューブ糸接続体の製造方法。
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