JP2016188159A - Production method of carbon nanofiber nonwoven fabric, carbon nanofiber nonwoven fabric, and carbon nanofiber - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon nanofiber nonwoven fabric with which an electric double layer capacitor with high capacity can be fabricated, and to provide a production method of a carbon nanofiber fabric with which the nonwoven fabric can be produced.SOLUTION: A production method of a carbon nanofiber nonwoven fabric includes: a fabrication step of an immiscible polymer solution to fabricate the immiscible polymer solution 100 in a condition in which a phase 102 including PAN forms a discontinuous phase and a phase 104 including PMMA forms a continuous phase; a fabrication step of a composite nanofiber nonwoven fabric to fabricate "the composite nanofiber nonwoven fabric composed of an assembly of composite nanofibers 126 which is formed by arranging a plurality of nanofiber cores 124 composed of PAN, in the inside of a nanofiber shell 122 composed of PMMA, in a state of being extended along a length direction the nanofiber shell" from the immiscible polymer solution by an electrospinning method; and a fabrication step of the carbon nanofiber 146 nonwoven fabric to heat-decompose PMMA and carbonize PAN by subjecting the composite nanofiber nonwoven fabric to heat treatment for carbonizing PAN.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、カーボンナノファイバー不織布の製造方法、カーボンナノファイバー不織布及びカーボンナノファイバーに関する。   The present invention relates to a method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric, a carbon nanofiber nonwoven fabric, and a carbon nanofiber.

近年、地球温暖化に伴い、自然エネルギー（太陽光、風力、潮力等）を電気的エネルギーとして貯蔵する要請から、キャパシタや蓄電池等の蓄電デバイスへの期待が高まっている。蓄電デバイスの一つである電気二重層キャパシタは、急速大電流の充放電が可能である、半永久的に充放電が可能である、発火事故が起き難いといった優れた特徴を備えていることから、パーソナルコンピューターや電気自動車等に応用され、次世代の蓄電デバイスとして注目されている。ただ、電気二重層キャパシタは、現状において蓄電池等の二次電池に比してエネルギー密度が低いという課題がある。現在、多くの研究者らは、上記優れた特性を損なうことなく、また、小型軽量化も図りつつも、いかにキャパシタのエネルギー密度を高めるか（高容量化するか）という課題に取り組んでいる。   In recent years, with global warming, expectations for power storage devices such as capacitors and storage batteries have increased due to demands for storing natural energy (sunlight, wind power, tidal power, etc.) as electrical energy. The electric double layer capacitor, which is one of the electricity storage devices, has excellent features such as being able to charge and discharge at a large current rapidly, being able to charge and discharge semipermanently, and being unlikely to cause an ignition accident. It is applied to personal computers and electric vehicles, and is attracting attention as a next-generation power storage device. However, the electric double layer capacitor has a problem that its energy density is lower than that of a secondary battery such as a storage battery at present. At present, many researchers are tackling the problem of how to increase the energy density of capacitors without increasing the above-mentioned excellent characteristics and while reducing the size and weight.

図２０は、電気二重層キャパシタ８００の原理を説明するために示す模式図である。
電気二重層キャパシタの原理は、図２０に示すように、電極表面８１０と電解液８２０との界面で電気二重層を形成し、当該電気二重層を介して充電時には電極表面８１０にイオンを吸着させ放電時には電極表面からイオンを脱着させることで充放電を実現するというものである。したがって、エネルギー密度を高め（高容量化）かつ小型軽量化を図るためには、電極８１２に用いる炭素材料８１４の単位体積当たりの表面積（体積比表面積。以下、単に比表面積という場合もある。）の向上が重要となる。 FIG. 20 is a schematic diagram for explaining the principle of the electric double layer capacitor 800.
As shown in FIG. 20, the principle of the electric double layer capacitor is to form an electric double layer at the interface between the electrode surface 810 and the electrolytic solution 820, and to adsorb ions to the electrode surface 810 through the electric double layer during charging. Charge and discharge are realized by desorbing ions from the electrode surface during discharge. Therefore, in order to increase the energy density (increase the capacity) and reduce the size and weight, the surface area per unit volume of the carbon material 814 used for the electrode 812 (volume specific surface area; hereinafter may be simply referred to as specific surface area). Improvement is important.

図２１は、背景技術の電気二重層キャパシタ８００向けの炭素材料８１４及び電極８１２を作製する過程を説明するために示す図である。
電気二重層キャパシタに用いる炭素材料として、従来より、賦活処理、粉砕工程等の方策を施すことにより比表面積を向上させたカーボンナノファイバー（以下、単にＣＮＦという場合もある。）が用いられてきた。しかし、賦活処理を施したＣＮＦは収縮によって体積が小さくなっていることや、また、粉砕工程（図２１（ａ）参照。）を施したＣＮＦは最終的にはバインダー（接着剤）を用いて金属の集電体８１６に塗布する必要があることから（図２１（ｂ）参照。）、これらの方策による材料は、不織布のまま使用することができないという問題があった。そこで、昨今、電気二重層キャパシタに用いる炭素材料として、エレクトロスピニング法により作製したカーボンナノファイバーを集成させたカーボンナノファイバー不織布を導入する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。 FIG. 21 is a view for explaining a process of manufacturing the carbon material 814 and the electrode 812 for the electric double layer capacitor 800 of the background art.
As a carbon material used for an electric double layer capacitor, carbon nanofibers (hereinafter sometimes simply referred to as CNF) whose specific surface area has been improved by taking measures such as activation treatment and pulverization have been used. . However, the volume of the CNF subjected to the activation treatment is reduced due to shrinkage, and the CNF subjected to the pulverization step (see FIG. 21A) finally uses a binder (adhesive). Since it is necessary to apply to the metal current collector 816 (see FIG. 21B), there is a problem that the material by these measures cannot be used as a nonwoven fabric. Therefore, recently, as a carbon material used for the electric double layer capacitor, a technique of introducing a carbon nanofiber nonwoven fabric in which carbon nanofibers produced by an electrospinning method are assembled has been proposed (for example, see Patent Document 1).

図２２は、従来のカーボンナノファイバー不織布の製造方法に係る各工程で得られる処理対象を説明するために示す図である。図２２（ａ）は非混和性ポリマー溶液９００を模式的に示す図であり、図２２（ｂ）は複合ナノファイバー９２６を模式的に示す図であり、図２２（ｃ）はカーボンナノファイバー９４６を模式的に示す図である。図２３は、従来のカーボンナノファイバー不織布に含まれるカーボンナノファイバーを説明するために示す図である。   Drawing 22 is a figure shown in order to explain the treating object obtained at each process concerning the manufacturing method of the conventional carbon nanofiber nonwoven fabric. FIG. 22 (a) is a diagram schematically showing an immiscible polymer solution 900, FIG. 22 (b) is a diagram schematically showing a composite nanofiber 926, and FIG. 22 (c) is a carbon nanofiber 946. FIG. FIG. 23 is a diagram for explaining carbon nanofibers contained in a conventional carbon nanofiber nonwoven fabric.

従来のカーボンナノファイバー不織布の製造方法は、ポリアクリロニトリル（以下、単にＰＡＮということもある。）９０２を含む相が連続相となりポリメチルメタクリレート（以下、単にＰＭＭＡということもある。）９０４を含む相が不連続相となる非混和性ポリマー溶液９００を作製する非混和性ポリマー溶液作製工程（図２２（ａ）参照。）と、エレクトロスピニング法により、非混和性ポリマー溶液９００から「ＰＡＮからなるナノファイバーシェル９２２の内部に、ＰＭＭＡからなる複数のナノファイバーコア９２４がナノファイバーシェル９２２の長手方向に沿って延在して配列した複合ナノファイバー９２６の集合体からなる複合ナノファイバー不織布９２０」を作製する複合ナノファイバー不織布作製工程（図２２（ｂ）参照。）と、ＰＡＮを炭化させるための熱処理を複合ナノファイバー不織布に施すことにより、ＰＡＮを炭化させるとともにＰＭＭＡを熱分解させて、ＰＡＮ由来のカーボン９４２からなるカーボンナノファイバー不織布９４０を作製するカーボンナノファイバー不織布作製工程（図２２（ｃ）参照。）とをこの順序で実施するというものである。   In a conventional method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric, a phase containing polyacrylonitrile (hereinafter sometimes simply referred to as PAN) 902 becomes a continuous phase and a phase containing polymethyl methacrylate (hereinafter sometimes simply referred to as PMMA) 904. The immiscible polymer solution production step (see FIG. 22 (a)) for producing the immiscible polymer solution 900 in which a discontinuous phase becomes a discontinuous phase and the electrospinning method, from the immiscible polymer solution 900, the A composite nanofiber nonwoven fabric 920 ”made of an assembly of composite nanofibers 926 in which a plurality of nanofiber cores 924 made of PMMA extends and is arranged along the longitudinal direction of the nanofiber shell 922 inside the fiber shell 922 is manufactured. To make composite nanofiber nonwoven fabric (FIG. 22B) Carbon) to produce a carbon nanofiber nonwoven fabric 940 made of PAN-derived carbon 942 by carbonizing PAN and thermally decomposing PMMA by subjecting the composite nanofiber nonwoven fabric to a heat treatment for carbonizing PAN. The nanofiber nonwoven fabric production process (see FIG. 22C) is performed in this order.

上記した従来のカーボンナノファイバー不織布の製造方法によれば、図２２（ｂ）に示すように、複合ナノファイバー不織布作製工程においては、エレクトロスピニング法により非混和性ポリマーを繊維化する過程で、連続相をなすＰＡＮ及び不連続相をなすＰＭＭＡが引き延ばされる結果、「ＰＡＮからなるナノファイバーシェル９２２の内部に、ＰＭＭＡからなる複数のナノファイバーコア９２４がナノファイバーシェル９２２の長手方向に沿って延在して配列した複合ナノファイバー９２６の集合体からなる複合ナノファイバー不織布９２０を作製することができる。その結果、その後のカーボンナノファイバー不織布作製工程においては、ＰＡＮが炭化する一方でＰＭＭＡが熱分解して消失することにより、カーボンナノファイバーの表面又は内部にＰＭＭＡ由来の空孔９４８が中空状に多数形成され、比表面積が大きいカーボンナノファイバー不織布９４０を製造することができる（図２２（ｃ）参照。）。   According to the above-described conventional method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric, as shown in FIG. 22 (b), in the composite nanofiber nonwoven fabric production process, a continuous process is performed in the process of fiberizing an immiscible polymer by electrospinning. As a result of stretching the PAN forming the phase and the PMMA forming the discontinuous phase, “a plurality of nanofiber cores 924 made of PMMA extend along the longitudinal direction of the nanofiber shell 922 inside the nanofiber shell 922 made of PAN. It is possible to produce a composite nanofiber nonwoven fabric 920 composed of an assembly of existing and arranged composite nanofibers 926. As a result, in the subsequent carbon nanofiber nonwoven fabric production process, PAN is carbonized while PMMA is thermally decomposed. Carbon nanofiber by disappearing Holes 948 from PMMA surface or inside are formed a large number in a hollow shape, it is possible to produce a carbon nanofiber nonwoven fabric 940 has a large specific surface area (see FIG. 22 (c).).

韓国公開特許第２０１０−００１３８４５号公報Korean Published Patent No. 2010-0013845

しかしながら、キャパシタの分野では常に、従来よりも大容量のキャパシタが求められており、電気二重層キャパシタの分野でも例外ではない。   However, in the capacitor field, a capacitor having a larger capacity than before is always required, and the electric double layer capacitor field is no exception.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来よりも大容量の電気二重層キャパシタを製作することができるカーボンナノファイバー不織布の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、従来よりも大容量の電気二重層キャパシタを実現できるカーボンナノファイバー不織布及びカーボンナノファイバーを提供することを目的とする。   Then, this invention was made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric which can manufacture an electric double layer capacitor of larger capacity than before. Moreover, an object of this invention is to provide the carbon nanofiber nonwoven fabric and carbon nanofiber which can implement | achieve an electrical double layer capacitor of a larger capacity than before.

ところで、従来においては、ＣＮＦ９４６の比表面積を大きくするために、いかに空孔９４８の表面積を増やすか、空孔９４８の数を増やすかというアプローチでの研究がなされていた（図２２（ｃ）、図２３等参照。）。
本発明の発明者らは鋭意研究を重ねた結果、発想を転換し、連続相（海）と不連続相（島）の構成材料を逆転させた非混和性ポリマーを導入し、中空構造を追求するのではなく極細のカーボンナノファイバーを追求するアプローチをとることで、比表面積が大きい有用なカーボンナノファイバー不織布を得ることができる製造方法に想到した。本発明は、非混和性ポリマー溶液を適切に調整し、それに適したエレクトロスピニング及び熱処理を行うことで、非常に有用な極細のＣＮＦの集合体からなるカーボンナノファイバー不織布を得るというものである。本発明は、以下の要素からなる。 By the way, in the past, in order to increase the specific surface area of CNF946, research has been made on the approach of increasing the surface area of the holes 948 or increasing the number of the holes 948 (FIG. 22 (c), (See FIG. 23 etc.)
The inventors of the present invention have intensively studied and changed the way of thinking and introduced a non-miscible polymer in which the constituent materials of the continuous phase (sea) and discontinuous phase (island) are reversed to pursue a hollow structure. Instead, we have come up with a manufacturing method that can obtain a useful carbon nanofiber nonwoven fabric with a large specific surface area by taking the approach of pursuing ultrafine carbon nanofibers. The present invention provides a carbon nanofiber nonwoven fabric composed of very useful aggregates of CNF by appropriately adjusting an immiscible polymer solution and performing electrospinning and heat treatment suitable for the solution. The present invention comprises the following elements.

［１］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法は、非酸化性雰囲気における熱処理により炭化可能な第１ポリマーと、前記第１ポリマーとは混ざり合わない性質を有し、かつ、前記第１ポリマーを炭化させるための熱処理により熱分解する第２ポリマーとが溶媒に溶解され、前記第１ポリマーを含む相が不連続相となり前記第２ポリマーを含む相が連続相となる非混和性ポリマー溶液を作製する非混和性ポリマー溶液作製工程と、エレクトロスピニング法により、前記非混和性ポリマー溶液から「前記第２ポリマーからなるナノファイバーシェルの内部に、前記第１ポリマーからなる複数のナノファイバーコアが前記ナノファイバーシェルの長手方向に沿って延在して配列した複合ナノファイバーの集合体からなる複合ナノファイバー不織布」を作製する複合ナノファイバー不織布作製工程と、前記第１ポリマーを炭化させるための熱処理を前記複合ナノファイバー不織布に施すことにより、前記第２ポリマーを熱分解させるとともに前記第１ポリマーを炭化させて、前記第１ポリマー由来のカーボンからなるカーボンナノファイバー不織布を作製するカーボンナノファイバー不織布作製工程とを含むことを特徴とする。 [1] The method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention has a property that the first polymer that can be carbonized by heat treatment in a non-oxidizing atmosphere and the first polymer do not mix with each other, and the first polymer An immiscible polymer solution in which a second polymer that is thermally decomposed by heat treatment for carbonizing is dissolved in a solvent, a phase containing the first polymer becomes a discontinuous phase, and a phase containing the second polymer becomes a continuous phase The immiscible polymer solution preparation step to be prepared and the electrospinning method, from the immiscible polymer solution, "in the nanofiber shell made of the second polymer, the plurality of nanofiber cores made of the first polymer are Composite nanofibre consisting of an assembly of composite nanofibers extending along the longitudinal direction of the nanofiber shell The composite nanofiber nonwoven fabric preparation step for producing a “nonwoven fabric” and a heat treatment for carbonizing the first polymer are applied to the composite nanofiber nonwoven fabric to thermally decompose the second polymer and carbonize the first polymer. And a carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step of preparing a carbon nanofiber nonwoven fabric made of carbon derived from the first polymer.

［２］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、前記第１ポリマーは、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、フェノール樹脂、ピッチ類、セルロース系ポリマー、ポリイミド又はポリベンジルイミダゾールからなり、前記第２ポリマーは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなることが好ましい。 [2] In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, the first polymer is composed of polyacrylonitrile (PAN), phenol resin, pitches, cellulosic polymer, polyimide or polybenzylimidazole, and the second polymer. Is preferably made of polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL) or polyvinyl alcohol (PVA).

［３］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、前記非混和性ポリマー溶液作製工程においては、ＰＡＮ及びＰＭＭＡの合計重量に対するＰＡＮの重量の比率が１５％〜３５％の範囲内となる条件で非混和性ポリマー溶液を作製することが好ましい。 [3] In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, in the immiscible polymer solution preparation step, the ratio of the weight of PAN to the total weight of PAN and PMMA is in the range of 15% to 35%. It is preferable to prepare an immiscible polymer solution under conditions.

［４］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、前記非混和性ポリマー溶液作製工程においては、前記不連続相をなす液滴の平均直径が３０μｍ〜５００μｍの範囲内にある非混和性ポリマー溶液を作製し、前記複合ナノファイバー不織布作製工程においては、前記ナノファバーシェルの平均直径が６０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内にあり、前記ナノファイバーコアの平均直径が１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にある複合ナノファイバー不織布を作製し、前記カーボンナノファイバー不織布作製工程においては、前記カーボンナノファイバーの平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバー不織布を作製することが好ましい。 [4] In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, in the immiscible polymer solution preparation step, an immiscible polymer in which the average diameter of the droplets forming the discontinuous phase is in the range of 30 μm to 500 μm. A solution is prepared, and in the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step, an average diameter of the nanofabric shell is in a range of 60 nm to 2000 nm, and an average diameter of the nanofiber core is in a range of 10 nm to 200 nm. A nanofiber nonwoven fabric is produced, and in the carbon nanofiber nonwoven fabric production step, it is preferable to produce a carbon nanofiber nonwoven fabric having an average diameter of the carbon nanofibers in the range of 5 nm to 100 nm.

［５］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、前記複合ナノファイバー不織布作製工程と前記カーボンナノファイバー不織布作製工程との間に、前記複合ナノファイバー不織布を２００℃〜４００℃の範囲内にある温度で加熱して繊維構造を安定化させる繊維構造安定化処理工程をさらに含むことが好ましい。 [5] In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, the composite nanofiber nonwoven fabric is placed in a range of 200 ° C to 400 ° C between the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step and the carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step. It is preferable to further include a fiber structure stabilization treatment step of stabilizing the fiber structure by heating at a certain temperature.

［６］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、前記複合ナノファイバー不織布作製工程においては、ケラチンを主成分とする動物組織から水により溶出可能な成分及び有機溶媒により溶出可能な成分を取り除くことによって得られる動物組織加工物からなるナノ粒子を前記非混和性ポリマー溶液に分散させた非混和性ポリマー溶液から前記複合ナノファイバー不織布を作製することが好ましい。 [6] In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, in the composite nanofiber nonwoven fabric production step, a component that can be eluted with water from an animal tissue containing keratin as a main component and a component that can be eluted with an organic solvent. It is preferable that the composite nanofiber nonwoven fabric is produced from an immiscible polymer solution in which nanoparticles composed of processed animal tissue obtained by removal are dispersed in the immiscible polymer solution.

［７］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、前記ナノ粒子の平均直径は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。 [7] In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, the average diameter of the nanoparticles is preferably in the range of 5 nm to 100 nm.

［８］本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、前記動物組織は、人間の頭髪であることが好ましい。 [8] In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, the animal tissue is preferably human hair.

［９］本発明のカーボンナノファイバー不織布は、本発明の（上記［１］〜［８］のいずれかに記載の）カーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布であって、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバーの集合体からなることを特徴とする。 [9] The carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is a carbon nanofiber nonwoven fabric produced by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric (described in any one of [1] to [8] above) of the present invention, It consists of the aggregate | assembly of the carbon nanofiber which has an average diameter in the range of 5-100 nm.

［１０］本発明のカーボンナノファイバー不織布は、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバーの集合体からなることを特徴とする。 [10] The carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is characterized by comprising an aggregate of carbon nanofibers having an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm.

［１１］本発明のカーボンナノファイバー不織布は、本発明の（上記［６］〜［８］のいずれかに記載の）カーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布であって、前記カーボンナノファイバー不織布を構成するカーボンナノファイバーは、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあり、かつ、表面又は内部に平均内径が１ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にある空孔が存在することが好ましい。 [11] The carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is a carbon nanofiber nonwoven fabric produced by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric (described in any one of [6] to [8] above) of the present invention, The carbon nanofibers constituting the carbon nanofiber nonwoven fabric preferably have pores having an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm and an average inner diameter in the range of 1 nm to 60 nm on the surface or inside. .

［１２］本発明のカーボンナノファイバー不織布は、前記カーボンナノファイバー不織布を構成するカーボンナノファイバーは、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあり、かつ、表面又は内部に平均内径が１ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にある空孔が存在することが好ましい。 [12] The carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is such that the carbon nanofibers constituting the carbon nanofiber nonwoven fabric have an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm and an average inner diameter of 1 nm to 60 nm on the surface or inside. Preferably there are vacancies in the range.

［１３］本発明のカーボンナノファイバー不織布においては、前記空孔は前記カーボンナノファイバーの外側の空間と連通していることが好ましい。 [13] In the carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, it is preferable that the pores communicate with a space outside the carbon nanofiber.

［１４］本発明のカーボンナノファイバー不織布においては、前記空孔の内壁には、ヘテロ原子種が付着していることが好ましい。 [14] In the carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, it is preferable that heteroatom species adhere to the inner walls of the pores.

［１５］本発明のカーボンナノファイバーは、本発明の（上記［１］〜［８］のいずれかに記載の）カーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布を、空気を遮断した状態で２８００〜３０００℃の範囲内にある温度で加熱し黒鉛化させたものであることを特徴とする。 [15] The carbon nanofiber of the present invention blocks air from the carbon nanofiber nonwoven fabric produced by the carbon nanofiber nonwoven fabric production method of the present invention (described in any one of [1] to [8] above). It is characterized by being graphitized by heating at a temperature in the range of 2800 to 3000 ° C.

（１）本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法によれば、連続相（海）と不連続相（島）の構成材料を従来技術と逆転させかつ適切に調整した非混和性ポリマーを導入することにより、比表面積が大きい極細のカーボンナノファイバーの集合体からなる有用なカーボンナノファイバー不織布を得ることができる。これを用いることにより従来よりも大きな表面積をもつカーボン電極を製作することができ、大容量の電気二重層キャパシタを製作することができる。 (1) According to the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, an immiscible polymer in which the constituent materials of the continuous phase (sea) and the discontinuous phase (island) are reversed from the prior art and appropriately adjusted is introduced. By this, the useful carbon nanofiber nonwoven fabric which consists of an aggregate | assembly of a very fine carbon nanofiber with a large specific surface area can be obtained. By using this, it is possible to manufacture a carbon electrode having a larger surface area than in the past, and it is possible to manufacture a large-capacity electric double layer capacitor.

（２）本発明のカーボンナノファイバー不織布（上記［９］又は［１０］に記載のカーボンナノファイバー不織布）は、平均直径が極めて小さい極細のカーボンナノファイバーを備え、そのような極細のカーボンナノファイバーが数多く含まれる集合体であることから、比表面積が大きくなっている。このような本発明のカーボンナノファイバー不織布を用いれば、従来よりも大きな表面積をもつカーボン電極を実現することができ、大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる (2) The carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention (the carbon nanofiber nonwoven fabric described in [9] or [10] above) includes ultrafine carbon nanofibers having an extremely small average diameter, and such ultrafine carbon nanofibers. The specific surface area is large because it is an aggregate containing a large number of. By using such a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, it is possible to realize a carbon electrode having a larger surface area than before and to realize a large capacity electric double layer capacitor.

（３）本発明のカーボンナノファイバー不織布（上記［１１］又は［１２］に記載のカーボンナノファイバー不織布）は、カーボンナノファイバーが極細であることだけでなく、当該カーボンナノファイバーのそれぞれに動物組織由来のナノ粒子により形成された空孔が存在するという特徴も有する。個々のカーボンナノファイバーの外周側の面積に、更に当該空孔の面積が加わるため、より大きな比表面積をもつカーボンナノファイバー不織布となる。このような本発明のカーボンナノファイバー不織布を用いれば、従来よりも更に大きな表面積をもつカーボン電極を実現することができ、より大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる。 (3) The carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention (the carbon nanofiber nonwoven fabric described in [11] or [12] above) has not only the ultrafine carbon nanofibers, but also animal tissue in each of the carbon nanofibers. There is also a feature that there are vacancies formed by the derived nanoparticles. Since the area of the pores is further added to the area on the outer peripheral side of each carbon nanofiber, the carbon nanofiber nonwoven fabric has a larger specific surface area. By using such a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, a carbon electrode having a larger surface area than that of the conventional one can be realized, and a larger capacity electric double layer capacitor can be realized.

（４）本発明のカーボンナノファイバーは、従来よりも比表面積が大きい極細のカーボンナノファイバーであるため、これを用いることにより従来よりも大きな表面積をもつカーボン電極を製作することができ、大容量の電気二重層キャパシタを製作することができる。 (4) Since the carbon nanofiber of the present invention is an ultrafine carbon nanofiber having a larger specific surface area than before, a carbon electrode having a larger surface area than before can be produced by using this carbon nanofiber, and has a large capacity. The electric double layer capacitor can be manufactured.

カーボンナノファイバー不織布の製造方法を説明するために示すフローチャートである。It is a flowchart shown in order to demonstrate the manufacturing method of a carbon nanofiber nonwoven fabric. カーボンナノファイバー不織布の製造方法の各工程で得られる処理対象を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the process target obtained at each process of the manufacturing method of a carbon nanofiber nonwoven fabric. 非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０を説明するために模式的に示す図である。It is a figure typically shown in order to demonstrate immiscible polymer solution preparation process S10. 非混和性ポリマー溶液１００の一例を光学顕微鏡によって観察した写真である。It is the photograph which observed the example of the immiscible polymer solution 100 with the optical microscope. 複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２を実施するためのエレクトロスピニング装置５２０を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the electrospinning apparatus 520 for implementing composite nanofiber nonwoven fabric production process S12. エレクトロスピニングを説明するために模式的に示す図である。It is a figure typically shown in order to demonstrate electrospinning. 複合ナノファイバー不織布１２０の一例を電界放射型走査電子顕微鏡によって観察した写真である。It is the photograph which observed one example of the composite nanofiber nonwoven fabric 120 with the field emission scanning electron microscope. カーボンナノファイバー不織布１４０の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the carbon nanofiber nonwoven fabric 140. カーボンナノファイバー不織布１４０の柔軟性を説明するために示す写真である。6 is a photograph shown to explain the flexibility of the carbon nanofiber nonwoven fabric 140. 実施形態２の非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０を説明するために模式的に示す図である。It is a figure typically shown in order to demonstrate immiscible polymer solution preparation process S10 of Embodiment 2. FIG. 実施形態２の各工程で得られる処理対象を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the process target obtained at each process of Embodiment 2. FIG. 実施形態のカーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４によって作成されたカーボンナノファイバー１４６を説明するために模式的に示す図であり、図１１（ｃ）において記号Ｚで示した部分を拡大して模式的に示した図である。It is a figure shown typically in order to explain carbon nanofiber 146 created by carbon nanofiber nonwoven fabric production process S14 of an embodiment, and expands the portion shown by symbol Z in Drawing 11 (c), and is typically FIG. 実施形態２において動物組織１１０（人間の頭髪）から動物組織加工物１１４（ナノ粒子１１６）を得る過程を説明するために示す写真である。6 is a photograph for explaining a process of obtaining a processed animal tissue product 114 (nanoparticles 116) from an animal tissue 110 (human hair) in Embodiment 2. 実験例で使用するエレクトロスピニング装置５５０を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the electrospinning apparatus 550 used by an experiment example. 実験例で用いた非混和性ポリマー溶液１００ａの一例を光学顕微鏡によって観察した写真である。It is the photograph which observed the example of the immiscible polymer solution 100a used in the experiment example with the optical microscope. 実験例の繊維構造安定化処理工程Ｓ１３の温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the temperature profile of the fiber structure stabilization process process S13 of an experiment example. 実験例における熱処理の温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the temperature profile of the heat processing in an experiment example. 比較例３で作成したカーボンナノファイバー不織布を示す図である。It is a figure which shows the carbon nanofiber nonwoven fabric created in the comparative example 3. FIG. 実施例及び比較例２のそれぞれにより作製したカーボンナノファイバー不織布を比較説明するために示す図である。It is a figure shown in order to compare and explain the carbon nanofiber nonwoven fabric produced by each of the Example and the comparative example 2. 背景技術の電気二重層キャパシタ８００の原理を説明するために模式的に示す図である。It is a figure typically shown in order to demonstrate the principle of the electric double layer capacitor 800 of background art. 背景技術の電気二重層キャパシタ８００向けの炭素材料８１４及び電極８１２を作製する過程を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the process of producing the carbon material 814 and the electrode 812 for the electric double layer capacitor 800 of background art. 従来のカーボンナノファイバー不織布の製造方法に係る各工程で得られる処理対象を説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the process target obtained at each process which concerns on the manufacturing method of the conventional carbon nanofiber nonwoven fabric. 従来のカーボンナノファイバー不織布に含まれるカーボンナノファイバーを説明するために示す図である。It is a figure shown in order to demonstrate the carbon nanofiber contained in the conventional carbon nanofiber nonwoven fabric.

以下、本発明に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法、カーボンナノファイバー不織布及びカーボンナノファイバーを図に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
なお、図面における模式図については、各構成要素の寸法、構成要素間の比率等は必ずしも実際のものを厳密に反映したものではない。 Hereinafter, the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric according to the present invention, the carbon nanofiber nonwoven fabric, and the carbon nanofiber will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
Note that, in the schematic diagrams in the drawings, the dimensions of each component, the ratio between the components, and the like do not necessarily accurately reflect actual ones.

［実施形態１］
１．実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法
図１は、カーボンナノファイバー不織布の製造方法を説明するために示すフローチャートである。図２は、カーボンナノファイバー不織布の製造方法の各工程で得られる処理対象を説明するために示す図である。図２（ａ）は非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０で作成された非混和性ポリマー溶液１００を模式的に示す図であり、図２（ｂ）は複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２によって作成された複合ナノファイバー１２６を模式的に示す図であり、図２（ｃ）はカーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４によって作成されたカーボンナノファイバー１４６を模式的に示す図である。図３は、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０を説明するために模式的に示す図である。図４は、非混和性ポリマー溶液１００の一例を光学顕微鏡によって観察した写真である。 [Embodiment 1]
1. Manufacturing Method of Carbon Nanofiber Nonwoven Fabric According to Embodiment 1 FIG. 1 is a flowchart shown for explaining a manufacturing method of a carbon nanofiber nonwoven fabric. Drawing 2 is a figure shown in order to explain the treating object obtained at each process of the manufacturing method of a carbon nanofiber nonwoven fabric. FIG. 2 (a) is a diagram schematically showing the immiscible polymer solution 100 prepared in the immiscible polymer solution preparation step S10, and FIG. 2 (b) is prepared in the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step S12. It is a figure which shows the composite nanofiber 126 typically, and FIG.2 (c) is a figure which shows typically the carbon nanofiber 146 produced by carbon nanofiber nonwoven fabric production process S14. FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the immiscible polymer solution preparation step S10. FIG. 4 is a photograph of an example of the immiscible polymer solution 100 observed with an optical microscope.

図５は、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２を実施するためのエレクトロスピニング装置５２０を説明するために示す図である。図６は、エレクトロスピニングを説明するために模式的に示す図である。図７は、複合ナノファイバー不織布１２０の一例を電界放射型走査電子顕微鏡によって観察した写真である。図８は、カーボンナノファイバー不織布１４０の一例を示す図であり、図８（ａ）〜（ｃ）は電界放射型走査電子顕微鏡によって観察した写真であり、図８（ｄ）は模式的に示す図である。図９は、カーボンナノファイバー不織布１４０の柔軟性を説明するために示す写真である。   FIG. 5 is a diagram for explaining an electrospinning apparatus 520 for performing the composite nanofiber nonwoven fabric production step S12. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating electrospinning. FIG. 7 is a photograph of an example of the composite nanofiber nonwoven fabric 120 observed with a field emission scanning electron microscope. FIG. 8 is a view showing an example of the carbon nanofiber nonwoven fabric 140. FIGS. 8A to 8C are photographs observed with a field emission scanning electron microscope, and FIG. 8D is schematically shown. FIG. FIG. 9 is a photograph shown to explain the flexibility of the carbon nanofiber nonwoven fabric 140.

実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法は、図１に示すように、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２、及び、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４をこの順序で含む。
以下に、実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法を各工程に沿って説明する。 As shown in FIG. 1, the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1 includes the immiscible polymer solution production step S10, the composite nanofiber nonwoven fabric production step S12, and the carbon nanofiber nonwoven fabric production step S14 in this order. Including.
Below, the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric which concerns on Embodiment 1 is demonstrated along each process.

（１）非混和性ポリマー溶液作製工程
非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０は、非酸化性雰囲気における熱処理により炭化可能な第１ポリマーと、第１ポリマーとは混ざり合わない性質を有し、かつ、第１ポリマーを炭化させるための熱処理により熱分解する第２ポリマーとが溶媒に溶解され、第１ポリマーを含む相が不連続相となり第２ポリマーを含む相が連続相となる非混和性ポリマー溶液を作製する工程である（図２（ａ）参照。）。 (1) Immiscible polymer solution preparation step The immiscible polymer solution preparation step S10 has a property that the first polymer that can be carbonized by heat treatment in a non-oxidizing atmosphere and the first polymer do not mix, and An immiscible polymer solution in which a second polymer that is thermally decomposed by heat treatment for carbonizing the first polymer is dissolved in a solvent, and a phase containing the first polymer becomes a discontinuous phase and a phase containing the second polymer becomes a continuous phase (See FIG. 2A).

まず、第１ポリマーとして非酸化性雰囲気における熱処理により炭化可能な材料を選定し、一方、第２ポリマーとして、第１ポリマーとは混ざり合わない性質を有しており、かつ、第１ポリマーを炭化させるための所定の熱処理を行ったときに、第２ポリマー自身は熱分解するような材料を選定する。それぞれの材料は、本発明の作用効果を奏するものであれば如何なるものでもよいが、例えば、第１ポリマーとしては、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、フェノール樹脂、ピッチ類、セルロース系ポリマー、ポリイミド、ポリベンジルイミダゾール等を好適に用いることができる。第２ポリマーとしては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を好適に用いることができる。   First, a material that can be carbonized by heat treatment in a non-oxidizing atmosphere is selected as the first polymer, while the second polymer has a property that does not mix with the first polymer, and the first polymer is carbonized. A material is selected such that the second polymer itself is thermally decomposed when a predetermined heat treatment is performed. Each material may be any material as long as it exhibits the effects of the present invention. Examples of the first polymer include polyacrylonitrile (PAN), phenol resin, pitches, cellulose polymer, polyimide, polybenzyl. Imidazole and the like can be preferably used. As the second polymer, polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinyl pyrrolidone (PVP), polylactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), polyvinyl alcohol (PVA) and the like can be suitably used.

実施形態１においては、第１ポリマーはＰＡＮからなり、第２ポリマーがＰＭＭＡからなることがより好ましい。ＰＡＮ及びＰＭＭＡは、比較的入手しやすく、特性も安定し、取扱いも知られているため、実用的にカーボンナノファイバー不織布の製造を実施することができる。   In Embodiment 1, it is more preferable that the first polymer is made of PAN and the second polymer is made of PMMA. Since PAN and PMMA are relatively easily available, have stable characteristics, and are known to be handled, carbon nanofiber nonwoven fabrics can be practically produced.

次に、このように選定した第１ポリマー１０２及び第２ポリマー１０４を、容器５１０に準備した溶媒１０６に投入して撹拌して、第１ポリマー及び第２ポリマーを溶解する。その結果、第１ポリマー１０２を含む相が不連続相（いわゆる島）となり、第２ポリマー１０４を含む相が連続相（いわゆる海）となった非混和性ポリマー溶液１００を得ることができる（図３参照。）。   Next, the first polymer 102 and the second polymer 104 selected in this way are put into the solvent 106 prepared in the container 510 and stirred to dissolve the first polymer and the second polymer. As a result, it is possible to obtain an immiscible polymer solution 100 in which the phase containing the first polymer 102 becomes a discontinuous phase (so-called island) and the phase containing the second polymer 104 becomes a continuous phase (so-called sea) (FIG. 3).

ところで、このような海島構造を発生させるに当たり重要なパラメーターは（ここでは他のパラメーターは一定と仮定して説明する。）、先ず、表面張力である。表面張力は、液体が表面をできるだけ小さくしようとする力とも言えるため、表面張力が大きい方が島成分になり易く、小さい方が海成分になり易い。したがって、島にしたい第１ポリマーとしては、相対的に表面張力が大きい材料を選定し、海にしたい第２ポリマーとしては、相対的に表面張力が小さい材料を選定することが一般的に好ましい。
次に重要なパラメーターは、材料の混合比である。量が少ない方の材料が島成分となれば、量が多い方の材料と触れ合う表面積が小さくて済むため、溶液状態が安定する。そのため、量が少ない方の材料が島成分となり易く、量が多い方の材料が海成分になり易いということになる。したがって、島にしたい第１ポリマーを相対的に少ない量とし、海にしたい第２ポリマーを相対的に多い量とすることが一般的に好ましい。
同じく重要なパラメーターは材料の分子量である。分子量が小さければ、より小さな液滴ができやすいため海成分になり易く、逆に分子量が大きければ島成分になり易い。したがって、島にしたい第１ポリマーとして相対的に大きな分子量の材料を選定し、海にしたい第２ポリマーとして相対的に小さな分子量の材料を選定するのが、一般的に好ましい。
本発明では、少なくともこれら３つのパラメーターを所与の範囲で制御して、第１ポリマーを含む相が不連続相（島）となり、第２ポリマーを含む相が連続相（海）となる非混和性ポリマー溶液１００を作製する。 By the way, an important parameter for generating such a sea-island structure (here, other parameters are assumed to be constant) is first surface tension. Since the surface tension can also be said to be a force by which the liquid tries to make the surface as small as possible, the larger surface tension tends to be an island component, and the smaller one tends to be a sea component. Therefore, it is generally preferable to select a material having a relatively large surface tension as the first polymer desired to be an island, and to select a material having a relatively small surface tension as the second polymer desired to be the sea.
The next important parameter is the mixing ratio of the materials. If the material with the smaller amount becomes an island component, the surface area in contact with the material with the larger amount is small, so the solution state is stabilized. Therefore, the material with a smaller amount is likely to be an island component, and the material with a larger amount is likely to be a sea component. Therefore, it is generally preferred to have a relatively small amount of the first polymer that is to be islanded and a relatively large amount of the second polymer that is to be sead.
An equally important parameter is the molecular weight of the material. If the molecular weight is small, smaller droplets are likely to be formed, which tends to be a sea component. Conversely, if the molecular weight is large, it is likely to be an island component. Therefore, it is generally preferred to select a relatively high molecular weight material as the first polymer to be islanded and a relatively low molecular weight material as the second polymer to be sead.
In the present invention, at least these three parameters are controlled within a given range so that the phase containing the first polymer becomes a discontinuous phase (island) and the phase containing the second polymer becomes a continuous phase (sea). A conductive polymer solution 100 is prepared.

例えば、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０においては、第１ポリマー１０２としてのＰＡＮ及び第２ポリマー１０４としてのＰＭＭＡの合計重量に対するＰＡＮの重量の比率が１５％〜３５％の範囲内となる条件で非混和性ポリマー溶液１００を作製することが好ましい。この条件で混合することにより、連続相（海）と不連続相（島）からなる海島構造を呈した非混和性ポリマー溶液１００を安定的に得ることができる（図４参照。）。   For example, in the immiscible polymer solution preparation step S10, the ratio of the weight of PAN to the total weight of PAN as the first polymer 102 and PMMA as the second polymer 104 is within a range of 15% to 35%. Preferably, the immiscible polymer solution 100 is made. By mixing under these conditions, an immiscible polymer solution 100 having a sea-island structure composed of a continuous phase (sea) and a discontinuous phase (island) can be stably obtained (see FIG. 4).

また、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０において作成する非混和性ポリマー溶液１００は、不連続相（島）１０３をなす液滴の平均直径が３０μｍ〜５００μｍの範囲内にある状態の溶液を作製することが好ましい（図４参照。）。この条件で不連続相（島）１０３の作成を制御することにより、後工程の複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２において期待する形状及び寸法のナノファイバーコアを形成することができ、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４を経て所期の極細構造の表面積の大きなカーボンナノファイバーの集合体からなるカーボンナノファイバー不織布を得ることができる。   In addition, the immiscible polymer solution 100 created in the immiscible polymer solution production step S10 produces a solution in which the average diameter of the droplets forming the discontinuous phase (island) 103 is in the range of 30 μm to 500 μm. It is preferable (see FIG. 4). By controlling the creation of the discontinuous phase (island) 103 under these conditions, a nanofiber core having the shape and dimensions expected in the composite nanofiber nonwoven fabric production step S12 in the subsequent step can be formed, and the carbon nanofiber nonwoven fabric is produced. A carbon nanofiber nonwoven fabric composed of an aggregate of carbon nanofibers having a desired ultrafine structure and a large surface area can be obtained through step S14.

（２）複合ナノファイバー不織布作製工程
複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２は、エレクトロスピニング法により、非混和性ポリマー溶液１００から「第２ポリマーからなるナノファイバーシェルの内部に、第１ポリマーからなる複数のナノファイバーコアがナノファイバーシェルの長手方向に沿って延在して配列した複合ナノファイバーの集合体からなる複合ナノファイバー不織布１２０」を作製する工程である（図２（ｂ）参照。）。 (2) Composite nanofiber nonwoven fabric production step The composite nanofiber nonwoven fabric production step S12 is performed by electrospinning from the immiscible polymer solution 100 "inside the nanofiber shell composed of the second polymer, a plurality of the first polymer composed of the first polymer. This is a step of producing a composite nanofiber nonwoven fabric 120 ”composed of an assembly of composite nanofibers in which nanofiber cores extend along the longitudinal direction of the nanofiber shell (see FIG. 2B).

複合ナノファイバー不織布作製工程で使用するエレクトロスピニング装置５２０は、図５に示すように、ポリマー溶液を収納するタンク５２２、ポリマー溶液を吐出するノズル５２４、ポリマー溶液をタンク５２２からノズル５２４へ流通させる経路となる流通パイプ５２６、コレクタ５２８、ノズル５２４とコレクタ５２８との間に高電圧を印加する電源装置５３０等から構成されている。エレクトロスピニングの原理等は他の文献に譲る。なおエレクトロスピニング装置は、図５に示す態様に限定されるものではない。   As shown in FIG. 5, the electrospinning device 520 used in the composite nanofiber nonwoven fabric production process includes a tank 522 for storing the polymer solution, a nozzle 524 for discharging the polymer solution, and a route for distributing the polymer solution from the tank 522 to the nozzle 524. A distribution pipe 526, a collector 528, a power supply device 530 for applying a high voltage between the nozzle 524 and the collector 528, and the like. The principle of electrospinning is left to other literature. Note that the electrospinning apparatus is not limited to the embodiment shown in FIG.

まず、コレクタ５２８とノズル５２４との間を、数ｃｍ〜２０ｃｍ程度の間隔を保ち、５ｋＶ〜８０ｋＶ程度の電圧を印加する。電圧印加によって帯電された非混和性ポリマー溶液は、ノズル５２４から吐出され、クーロン力によりコレクタ５２８側（実施形態１の例では長尺シート５３２側）に引き寄せられて***しつつ延伸される（図６で示した符号Ｃ〜Ｅ参照。）。   First, a voltage of about 5 kV to 80 kV is applied between the collector 528 and the nozzle 524 while maintaining an interval of about several cm to 20 cm. The immiscible polymer solution charged by voltage application is discharged from the nozzle 524, drawn to the collector 528 side (long sheet 532 side in the example of Embodiment 1) by the Coulomb force, and stretched while being split (FIG. (See symbols C to E shown in FIG. 6).

特に本発明においては、事前に非混和性ポリマー溶液１００を海島構造として作製してあるため、吐出された溶液のうち、海となっている部分（第２ポリマー）は延伸されてナノファイバーシェル１２２として形成されるが、それと同時に、島となっている部分（第１ポリマー）も併せて延伸されてナノファイバーコア１２４として形成される。こうして「第２ポリマー１０４からなるナノファイバーシェル１２２の内部に、第１ポリマー１０２からなる複数のナノファイバーコア１２４がナノファイバーシェル１２２の長手方向に沿って延在して配列した複合ナノファイバー１２６」が形作られる（図２（ｂ）参照。）。そのような複合ナノファイバー１２６を、コレクタ５２８側（実施形態１の例では長尺シート５３２側）に付着させつつランダムに重なるように堆積させる（図２（ｂ）、図６の符号Ｅ及び図７参照。）。その後、当該堆積させた複合ナノファイバー１２６の集合体を、長尺シート５３２から剥がして（長尺シート５３２が後述する熱処理を実施することにより熱分解し消失するものである場合には、剥がさずそのままにしておいても良い）、最終的に「複合ナノファイバー１２６の集合体からなる複合ナノファイバー不織布１２０」を得ることができる。   In particular, in the present invention, since the immiscible polymer solution 100 is prepared in advance as a sea-island structure, the portion of the discharged solution that is the sea (second polymer) is stretched to be nanofiber shell 122. At the same time, the island portion (first polymer) is also stretched to form the nanofiber core 124. Thus, “a composite nanofiber 126 in which a plurality of nanofiber cores 124 made of the first polymer 102 extend along the longitudinal direction of the nanofiber shell 122 inside the nanofiber shell 122 made of the second polymer 104”. Is formed (see FIG. 2 (b)). Such composite nanofibers 126 are deposited on the collector 528 side (the long sheet 532 side in the example of Embodiment 1) while being randomly deposited (FIG. 2 (b), symbol E and FIG. 6). 7). Thereafter, the aggregate of the deposited composite nanofibers 126 is peeled off from the long sheet 532 (if the long sheet 532 is thermally decomposed and disappears by performing a heat treatment to be described later, it is not peeled off. Finally, “a composite nanofiber nonwoven fabric 120 made of an assembly of composite nanofibers 126” can be obtained.

（３）カーボンナノファイバー不織布作製工程
カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４は、第１ポリマー１０２を炭化させるための熱処理を上記の複合ナノファイバー不織布１２０に施すことにより、第２ポリマー１０４を熱分解させるとともに第１ポリマー１０２を炭化させて、第１ポリマー由来のカーボンからなるカーボンナノファイバー不織布を作製する工程である（図２（ｃ）参照。）。 (3) Carbon nanofiber nonwoven fabric production process The carbon nanofiber nonwoven fabric production process S14 thermally decomposes the second polymer 104 by applying heat treatment for carbonizing the first polymer 102 to the composite nanofiber nonwoven fabric 120. This is a step of carbonizing the first polymer 102 to produce a carbon nanofiber nonwoven fabric made of carbon derived from the first polymer (see FIG. 2C).

カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４は、図示しない電気炉等を使って実施をする。具体的には、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２で作製した複合ナノファイバー不織布を電気炉内に導入し、電気炉を、窒素等の非酸化性雰囲気で満たし、第１ポリマーを炭化させるための温度プロファイル（第１ポリマー及び第２ポリマーの材料によるが、上限温度を概ね数百℃〜千℃と設定する）で運転して複合ナノファイバー不織布に熱処理を施す。本発明では、非混和性ポリマー溶液を作製する際に、第２ポリマーとして第１ポリマーを炭化させるための熱処理を加えると熱分解する特性をもつ材料を予め選定してあるため、上記条件を満たす温度プロファイルで電気炉を運転すると、第２ポリマーは熱分解することになる。   Carbon nanofiber nonwoven fabric production process S14 is implemented using the electric furnace etc. which are not illustrated. Specifically, the temperature for introducing the composite nanofiber nonwoven fabric produced in the composite nanofiber nonwoven fabric production step S12 into an electric furnace, filling the electric furnace with a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen, and carbonizing the first polymer. The composite nanofiber nonwoven fabric is subjected to heat treatment by operating with a profile (depending on the materials of the first polymer and the second polymer, but the upper limit temperature is generally set to several hundred to 1000 ° C.). In the present invention, when the immiscible polymer solution is prepared, a material having a property of thermally decomposing when a heat treatment for carbonizing the first polymer is added as the second polymer is selected in advance. When the electric furnace is operated with the temperature profile, the second polymer will be thermally decomposed.

かかる熱処理を施すと、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２で作成されたナノファイバーシェル１２２（第２ポリマー１０４）は熱分解されて消失し、ナノファイバーコア１２４（第１ポリマー１０２）のみが炭化されて残留し、図２（ｃ）の模式図で示すように、それまでナノファイバーコア１２４（第１ポリマー１０２）だった部分が極細の第１ポリマー由来のカーボン１４４として形作られる。こうして、最終的には極細の第１ポリマー由来のカーボン１４４が多数含まれたカーボンナノファイバー不織布１４０を得ることができる（図８参照。）。   When such heat treatment is performed, the nanofiber shell 122 (second polymer 104) created in the composite nanofiber nonwoven fabric production step S12 is thermally decomposed and disappears, and only the nanofiber core 124 (first polymer 102) is carbonized. As shown in the schematic diagram of FIG. 2 (c), the portion that has been the nanofiber core 124 (the first polymer 102) until then is formed as carbon 144 derived from an extremely fine first polymer. Thus, finally, a carbon nanofiber nonwoven fabric 140 containing a large number of carbons 144 derived from the very fine first polymer can be obtained (see FIG. 8).

なお、所期のカーボンナノファイバー不織布１４０を得るためには、加熱する温度、時間、昇温速度等を適宜調整して行うが、本発明のカーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４において第１ポリマー１０２を炭化させるための熱処理は、第１ポリマーを８００℃〜１０００℃の範囲内の温度で加熱する熱処理であることが好ましい。   In order to obtain the desired carbon nanofiber nonwoven fabric 140, the heating temperature, time, heating rate, etc. are adjusted as appropriate. In the carbon nanofiber nonwoven fabric production step S14 of the present invention, the first polymer 102 is added. The heat treatment for carbonizing is preferably a heat treatment in which the first polymer is heated at a temperature in the range of 800 ° C to 1000 ° C.

以上の工程を実施することにより、実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布１４０を製造することができる。   By performing the above steps, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 according to Embodiment 1 can be manufactured.

なお、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２においては、ナノファイバーシェル１２２の平均直径が６０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内にあり、ナノファイバーコア１２４の平均直径が１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にある複合ナノファイバー不織布１２０を作製し、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４においては、カーボンナノファイバー１４６の平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバー不織布１４０を作製することが好ましい（図８及び図１９参照。）。
上記の直径とすることによりエレクトロスピニング、熱処理等を効率的に実施することができ、かつ良好な品質のカーボンナノファイバー不織布を得ることができ、実用上も有用なカーボンナノファイバー不織布の製造方法を実施することができる。 In addition, in composite nanofiber nonwoven fabric preparation process S12, the average diameter of the nanofiber shell 122 exists in the range of 60 nm-2000 nm, and the average diameter of the nanofiber core 124 exists in the range of 10 nm-200 nm. In the carbon nanofiber nonwoven fabric production step S14, it is preferable to produce the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 in which the average diameter of the carbon nanofibers 146 is in the range of 5 nm to 100 nm (see FIGS. 8 and 19). .
By using the above diameter, it is possible to efficiently carry out electrospinning, heat treatment, etc., and obtain a carbon nanofiber nonwoven fabric of good quality, and a practically useful method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric. Can be implemented.

（４）繊維構造安定化処理工程
本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２とカーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４との間に、複合ナノファイバー不織布を２００℃〜４００℃の範囲内にある温度で加熱して繊維構造を安定化させる繊維構造安定化処理工程Ｓ１３（図示しない。）をさらに含むことが好ましい。 (4) Fiber structure stabilization treatment process In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, the composite nanofiber nonwoven fabric is placed between 200 ° C and between the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step S12 and the carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step S14. It is preferable to further include a fiber structure stabilization treatment step S13 (not shown) for stabilizing the fiber structure by heating at a temperature in the range of 400 ° C.

繊維構造安定化処理工程Ｓ１３を実施することにより、処理対象である複合ナノファイバー不織布の繊維構造を、熱や炎に強い構造に変えて安定化させることができ、後に実施される熱処理（いわゆる炭化処理）において必要以上に処理対象が焼失することなく、所期の表面積の大きなカーボンナノファイバー不織布を得ることができる。   By carrying out the fiber structure stabilization treatment step S13, the fiber structure of the composite nanofiber nonwoven fabric to be treated can be stabilized by changing it to a structure resistant to heat and flame, and a heat treatment performed later (so-called carbonization). It is possible to obtain a carbon nanofiber nonwoven fabric having a desired large surface area without causing the treatment target to burn out more than necessary in the treatment.

２．実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布
実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布は、上記した非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２、及び、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４をこの順序で実施して製造されたカーボンナノファイバー不織布１４０であって、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバー１４６の集合体からなっている。 2. Carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1 The carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1 includes the above-described immiscible polymer solution preparation step S10, composite nanofiber nonwoven fabric preparation step S12, and carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step S14. It is the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 manufactured by carrying out in order, Comprising: It consists of the aggregate | assembly of the carbon nanofiber 146 which has an average diameter in the range of 5-100 nm.

また、実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布１４０は、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバー１４６の集合体からなる。   Moreover, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 which concerns on Embodiment 1 consists of an aggregate | assembly of the carbon nanofiber 146 which has an average diameter in the range of 5 nm-100 nm.

３．実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法及びカーボンナノファイバー不織布の効果 3. Method for producing carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1 and effect of carbon nanofiber nonwoven fabric

実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法によって得られるカーボンナノファイバー不織布は、平均直径が極めて小さいカーボンナノファイバーを備え、そのような極細のカーボンナノファイバーが数多く含まれる集合体であることから、比表面積が大きくなっている。このような本発明のカーボンナノファイバー不織布を用いれば、従来よりも大きな表面積をもつカーボン電極を実現することができ、大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる。   The carbon nanofiber nonwoven fabric obtained by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1 includes carbon nanofibers having an extremely small average diameter, and is an aggregate including many such ultrafine carbon nanofibers. The specific surface area is large. By using such a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention, a carbon electrode having a larger surface area than that of the conventional one can be realized, and a large capacity electric double layer capacitor can be realized.

より詳しく説明すると、本発明のカーボンナノファイバー不織布１４０は、平均直径が極めて小さいＣＮＦ１４６を備えている。これは、従来のＣＮＦ９４６の直径がナノファイバーシェル１２２に対応する部分となっているのに対し、本発明のＣＮＦ１４６の直径はナノファイバーコア１２４（非混和性ポリマー溶液の不連続相（島）だった部分）に対応する部分であることからも理解できる（実験例で得た図１９（ｄ）〜（ｆ）及び図１９（ａ）〜（ｃ）も参照。）。
本発明は、このような極細のＣＮＦ１４６が数多く含まれる集合体によりカーボンナノファイバー不織布１４０が構成されているため（図８及び図１９参照）、仮に従来技術においてＣＮＦ９４６の中空部分（空孔９４８）の表面積を考慮したとしても、本発明のカーボンナノファイバー不織布１４０の方がなお大きな比表面積となっている。これを用いれば当然に従来よりも大きな表面積をもつカーボン電極を実現することができ、大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる。 More specifically, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 of the present invention includes CNF146 having an extremely small average diameter. This is because the diameter of the conventional CNF946 corresponds to the nanofiber shell 122, whereas the diameter of the CNF146 of the present invention is the nanofiber core 124 (discontinuous phase (island) of the immiscible polymer solution). It can also be understood from the part corresponding to the part (see also FIGS. 19D to 19F and FIGS. 19A to 19C obtained in the experimental example).
In the present invention, since the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 is configured by an assembly including a large number of such ultrafine CNF146 (see FIGS. 8 and 19), the hollow portion (hole 948) of CNF946 is temporarily assumed in the prior art. Even if the surface area of the carbon nanofiber is considered, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 of the present invention still has a larger specific surface area. If this is used, naturally a carbon electrode having a larger surface area than that of the conventional one can be realized, and a large-capacity electric double layer capacitor can be realized.

また、本発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法により得られるカーボンナノファイバー不織布は、上記したとおり比表面積が十分に大きなもののため、電気二重層キャパシタの電極を作製する際には、賦活処理、粉砕、バインダーを用いた集電体への塗布等、従来、比表面積を大きくする目的で実施していたこれらの工程を実施することなしに、本願発明のカーボンナノファイバー不織布をそのまま集電体に貼り合せて電極を作製することができる。よって、簡易にかつ高い生産性の下で大容量の電気二重層キャパシタを作製することができる。   In addition, since the carbon nanofiber nonwoven fabric obtained by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention has a sufficiently large specific surface area as described above, activation treatment, pulverization are performed when an electrode of an electric double layer capacitor is produced. The carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is directly applied to the current collector without performing these steps, which have been conventionally performed for the purpose of increasing the specific surface area, such as application to a current collector using a binder. In addition, an electrode can be manufactured. Therefore, a large-capacity electric double layer capacitor can be manufactured easily and with high productivity.

さらに、本発明のカーボンナノファイバー不織布は、従来よりも極細なカーボンナノファイバーからなるので、従来のカーボンナノファイバー不織布よりも柔軟性に富んでいる。例えば、図９に示すように、カーボンナノファイバー不織布１４０の一端と他端をピンセット５９０でつまんで合わせることができる程度にまで柔軟性を備えている。このように変形・加工が容易であるから、本発明のカーボンナノファイバー不織布は各種製品への応用に当たり設計の自由度が高い。
すなわち、従来のカーボンナノファイバー不織布は、構成要素のカーボンナノファイバーの直径が比較的太く、かつ、内部（コア）には長手方向に空孔が形成されていることから、却って剛性が高まってしまい柔軟な取り扱いができない構造となっている（図２２（ｃ）、図２３及び図１９（ｅ）〜（ｆ）参照。）。このため、柔軟性のあるシート、不織布等を作製しようとする場合には、従来のカーボンナノファイバー不織布をそのまま用いて作成することは困難であり、上述したような粉砕、バインダーとの混成及び塗布といった更なる工程が必要となる場合がある（図２１参照。）。一方、本願発明のカーボンナノファイバー不織布の製造方法で製造されたカーボンナノファイバー不織布は、極めて柔軟性に富むため、出来上がった後に改めて粉砕、バインダーとの混成、塗布といった工程は不要となり、そのまま用いることができる。 Furthermore, since the carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is made of carbon nanofibers that are finer than conventional ones, it is more flexible than conventional carbon nanofiber nonwoven fabrics. For example, as shown in FIG. 9, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 is flexible enough to pinch and match one end and the other end with tweezers 590. Thus, since deformation and processing are easy, the carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention has a high degree of design freedom when applied to various products.
That is, the conventional carbon nanofiber nonwoven fabric has a relatively large diameter carbon nanofiber, and the inside (core) has pores formed in the longitudinal direction. It has a structure that cannot be handled flexibly (see FIGS. 22C, 23, and 19E to 19F). For this reason, when it is intended to produce a flexible sheet, a nonwoven fabric, etc., it is difficult to create a conventional carbon nanofiber nonwoven fabric as it is, and pulverization, mixing with a binder and coating as described above. There is a case where an additional process is required (see FIG. 21). On the other hand, since the carbon nanofiber nonwoven fabric produced by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is extremely flexible, steps such as pulverization, mixing with a binder, and coating are not necessary after completion, and the carbon nanofiber nonwoven fabric should be used as it is. Can do.

４．実施形態１に係るカーボンナノファイバー
上記では、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２、繊維構造安定化処理工程Ｓ１３、及び、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４により製造されたカーボンナノファイバー不織布をそのまま用いて電気二重層キャパシタ等の各種製品に応用する例を述べたが、これに限定されるものではない。
例えば、上記した実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布を、空気を遮断した状態又は真空の状態で２８００〜３０００℃の範囲内にある温度で加熱し黒鉛化させたカーボンナノファイバーを得て、それを各種製品に応用することもできる。
具体的には、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４により得たカーボンナノファイバー不織布１４０を、空気を遮断した状態又は真空の状態で２８００〜３０００℃の範囲内にある温度で加熱して黒鉛化させカーボンナノファイバーを作製する（図示しない黒鉛化工程Ｓ１５）。その上で、例えば図２１で示すように、作製したカーボンナノファイバーを、粉砕し、バインダー（接着剤）と混成して、金属の集電体に塗布することにより電気二重層キャパシタを作製することもできる。
このように作成される電気二重層キャパシタは、従来と同様の工程（粉砕、バインダーとの混成及び塗布）は必要になるものの、それに用いられる素のカーボンナノファイバー（更に遡ればカーボンナノファイバー不織布１４０）が大きな比表面積を有するため、従来よりも大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる。 4). Carbon Nanofiber According to Embodiment 1 In the above, carbon produced by the immiscible polymer solution preparation step S10, the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step S12, the fiber structure stabilization treatment step S13, and the carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step S14 Although the example which uses a nanofiber nonwoven fabric as it is and applied to various products, such as an electric double layer capacitor, was described, It is not limited to this.
For example, the carbon nanofiber nonwoven fabric manufactured by the method for manufacturing the carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1 described above is heated at a temperature in the range of 2800 to 3000 ° C. in a state where air is shut off or in a vacuum state. Carbon nanofibers can be obtained and applied to various products.
Specifically, carbon nanofiber nonwoven fabric 140 obtained in carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step S14 is graphitized by heating at a temperature in the range of 2800 to 3000 ° C. in a state where air is shut off or in a vacuum state. Nanofibers are prepared (graphitization step S15 not shown). Then, as shown in FIG. 21, for example, the produced carbon nanofiber is pulverized, mixed with a binder (adhesive), and applied to a metal current collector to produce an electric double layer capacitor. You can also.
The electric double layer capacitor thus produced requires the same steps as before (pulverization, mixing with a binder and coating), but the raw carbon nanofibers used in the process (further retrospectively, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140). ) Has a large specific surface area, it is possible to realize an electric double layer capacitor having a larger capacity than before.

［実施形態２］
実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法は、基本的には実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法と同様の構成を有するが、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０及び複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２の内容が実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法とは異なる。すなわち、実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、図１０に示すように、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２において、ケラチンを主成分とする動物組織１１０から水により溶出可能な成分及び有機溶媒により溶出可能な成分を取り除くことによって得られる動物組織加工物１１４からなるナノ粒子１１６を実施形態１に係る非混和性ポリマー溶液１００に対し分散させた非混和性ポリマー溶液２００から複合ナノファイバー不織布を作製する。 [Embodiment 2]
The method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 2 has basically the same configuration as the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1, but the immiscible polymer solution production step S10 and the composite nanofiber The content of the nonwoven fabric production step S12 is different from the method for producing the carbon nanofiber nonwoven fabric according to the first embodiment. That is, in the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 2, in the composite nanofiber nonwoven fabric production step S12, as shown in FIG. 10, components that can be eluted with water from the animal tissue 110 containing keratin as a main component and Composite nanofibers from immiscible polymer solution 200 in which nanoparticles 116 made of animal tissue processed product 114 obtained by removing components that can be eluted with an organic solvent are dispersed in immiscible polymer solution 100 according to embodiment 1. A non-woven fabric is produced.

１．実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法
図１０は、実施形態２の非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０を説明するために模式的に示す図である。図１１は、実施形態２の各工程で得られる処理対象を説明するために示す図である。図１１（ａ）は非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０で作成された非混和性ポリマー溶液２００を模式的に示す図であり、図１１（ｂ）は複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２によって作成された複合ナノファイバー１２６を模式的に示す図であり、図１１（ｃ）はカーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４によって作成されたカーボンナノファイバー１４６を模式的に示す図である。図１２は、実施形態のカーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４によって作成されたカーボンナノファイバー１４６を説明するために模式的に示す図であり、図１１（ｃ）において記号Ｚで示した部分を拡大して模式的に示した図である。図１３は、実施形態２において動物組織１１０（人間の頭髪）から動物組織加工物１１４（ナノ粒子１１６）を得る過程を説明するために示す写真である。 1. Manufacturing Method of Carbon Nanofiber Nonwoven Fabric According to Embodiment 2 FIG. 10 is a diagram schematically illustrating the immiscible polymer solution production step S10 of Embodiment 2. FIG. 11 is a diagram for explaining the processing target obtained in each step of the second embodiment. FIG. 11 (a) is a diagram schematically showing the immiscible polymer solution 200 prepared in the immiscible polymer solution preparation step S10, and FIG. 11 (b) is prepared in the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step S12. It is a figure which shows the composite nanofiber 126 typically, and FIG.11 (c) is a figure which shows typically the carbon nanofiber 146 produced by carbon nanofiber nonwoven fabric production process S14. FIG. 12 is a diagram schematically illustrating the carbon nanofibers 146 created by the carbon nanofiber nonwoven fabric production step S14 of the embodiment, and a portion indicated by a symbol Z in FIG. 11C is enlarged. FIG. FIG. 13 is a photograph for explaining the process of obtaining the processed animal tissue 114 (nanoparticle 116) from the animal tissue 110 (human hair) in the second embodiment.

以下、実施形態１との差分を中心に実施形態２を説明する。
（１）動物組織加工物の分散について
実施形態２では第１ポリマー及び第２ポリマーの他に、動物組織加工物１１４からなるナノ粒子１１６も添加して非混和性ポリマー溶液２００を作製する。撹拌後には、ナノ粒子１１６が第１ポリマーを含む不連続相（島）と、及び、第２ポリマーを含む連続相（海）とのそれぞれに分散されるように非混和性ポリマー溶液２００を作製する（図１０参照。）。
そして、実施形態１と同様に複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２（エレクトロスピニング）を経る。その後、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４（熱処理）においては、第１ポリマー２０２（島）に分散されたナノ粒子１１６は燃焼し、燃焼に伴う副生ガスが発生して、これにより第１ポリマー由来のカーボン１４４の表面又は内部に空孔１４８を形成させることができる（図１１及び図１２参照。）。
このように実施形態２では、動物組織由来のナノ粒子１１６を分散させることで更に微細な空孔１４８を形成させることができ、より大きな比表面積をもつカーボンナノファイバー不織布１４０を得ることができる。 Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment.
(1) Dispersion of processed animal tissue In Embodiment 2, in addition to the first polymer and the second polymer, nanoparticles 116 made of the processed animal tissue 114 are also added to prepare the immiscible polymer solution 200. After the stirring, the immiscible polymer solution 200 is prepared so that the nanoparticles 116 are dispersed in the discontinuous phase (island) containing the first polymer and the continuous phase (sea) containing the second polymer, respectively. (See FIG. 10).
And similarly to Embodiment 1, it passes through composite nanofiber nonwoven fabric preparation process S12 (electrospinning). Thereafter, in the carbon nanofiber nonwoven fabric production step S14 (heat treatment), the nanoparticles 116 dispersed in the first polymer 202 (island) are combusted, and a by-product gas accompanying the combustion is generated, thereby causing the first polymer to be derived. Holes 148 can be formed on the surface or inside of the carbon 144 (see FIGS. 11 and 12).
As described above, in the second embodiment, finer pores 148 can be formed by dispersing the nanoparticles 116 derived from animal tissue, and the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 having a larger specific surface area can be obtained.

（２）ヘテロ原子種による効果について
ところで、動物組織由来のナノ粒子１１６は焼成することにより残炭率の向上及び組成物である窒素、硫黄、リン、ホウ素、酸素等のヘテロ原子種の残留を期待することができる。そこで、実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法においては、空孔１４８の内壁１４９には、ヘテロ原子種が付着していることが好ましい。空孔１４８の内壁１４９にヘテロ原子種を付着させることにより、内壁１４９ひいてはカーボンナノファイバー１４６の表面濡れ性を高めることができる。このようなカーボンナノファイバー１４６を含むカーボンナノファイバー不織布１４０を電気二重層キャパシタに用いると、高められた表面濡れ性により、電解液を炭素材料の界面により強く導くことができ、疑似容量性挙動を効果的に引き出すことができる。こうして、より高性能な電気二重層キャパシタを得ることができる。 (2) Effect of heteroatom species By the way, the nano-particles 116 derived from animal tissues are baked to improve the residual carbon ratio and to retain the heteroatom species such as nitrogen, sulfur, phosphorus, boron, oxygen, etc., which are the compositions. You can expect. Therefore, in the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 2, it is preferable that a heteroatom species is attached to the inner wall 149 of the hole 148. By attaching a heteroatom species to the inner wall 149 of the hole 148, the surface wettability of the inner wall 149 and thus the carbon nanofiber 146 can be increased. When the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 including the carbon nanofiber 146 is used for the electric double layer capacitor, the electrolyte can be more strongly guided to the interface of the carbon material due to the enhanced surface wettability, and the pseudocapacitive behavior is exhibited. It can be pulled out effectively. Thus, a higher performance electric double layer capacitor can be obtained.

（３）人間の頭髪を用いることについて
また、実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、動物組織１１０は、本発明の作用効果を奏するものであれば如何なるものでもよいが、人間の頭髪であることがより好ましい。動物組織１１０として人間の頭髪を用いれば、理髪店等において大量に発生し、焼却処分等されている人間の頭髪を有効利用することができ、製造コストを低くし、かつ、環境負荷も低減することができる。 (3) Regarding the use of human hair, and in the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 2, any animal tissue 110 may be used as long as it exhibits the effects of the present invention. More preferred is hair. If human hair is used as the animal tissue 110, it is possible to effectively use human hair that is generated in large quantities in barbers and incinerated, thereby reducing manufacturing costs and reducing environmental impact. be able to.

（４）人間の頭髪を用いた動物組織加工物の作製
以下、図１３を参照しながら、動物組織１１０（人間の頭髪）から動物組織加工物１１４（ナノ粒子１１６）を得る過程を説明する。 (4) Production of processed animal tissue using human hair Hereinafter, a process of obtaining processed animal tissue 114 (nanoparticles 116) from animal tissue 110 (human hair) will be described with reference to FIG.

まず、ケラチンを主成分とする動物組織１１０である人間の頭髪を準備する（図１３（ａ）参照。）。次に、０．２〜０．５ｃｍ程度の細かさになるように、ハサミを用いて頭髪を切断した中間物質１１２を得る（図１３（ｂ）参照。）。その後、中間物質１１２をボールミル（図示せず。）に投入してボールミリング法によって粉砕する。粉末化した頭髪を、蒸留水等に浸し、その後クロロホルム等の有機溶剤に頭髪を浸し、その後も洗浄等必要な処理を施しつつ、粉末化した頭髪から水により溶出可能な成分及び有機溶媒により溶出可能な成分を取り除く。そして、動物組織加工物１１４を濾過及び遠心分離で採取する。以上のような過程を経て人間の頭髪を用いた動物組織加工物１１４（ナノ粒子１１６）（図１３（ｃ）参照。）を得ることができる。   First, human hair, which is an animal tissue 110 mainly composed of keratin, is prepared (see FIG. 13A). Next, an intermediate substance 112 is obtained by cutting the hair with scissors so as to have a fineness of about 0.2 to 0.5 cm (see FIG. 13B). Thereafter, the intermediate substance 112 is put into a ball mill (not shown) and pulverized by a ball milling method. The powdered hair is soaked in distilled water, etc., and then the hair is soaked in an organic solvent such as chloroform. After that, the powdered hair is eluted with a component and organic solvent that can be eluted with water while performing necessary treatments such as washing. Remove possible ingredients. Then, the animal tissue processed product 114 is collected by filtration and centrifugation. Through the above process, the processed animal tissue 114 (nanoparticle 116) (see FIG. 13C) using human hair can be obtained.

なお、動物組織加工物１１４（ナノ粒子１１６）はできるだけ細かいものが好ましいため、例えば上記ではボールミリング法によって頭髪を粉砕したが、この他に又はこれと併せて、メカニカル・アロイング法によって粉砕してもよい。また、細かい動物組織加工物１１４（ナノ粒子１１６）のみを本発明に用いるため、上記過程の最終段階で、更に分離を行い細かい動物組織加工物１１４（ナノ粒子１１６）のみを選別するようにしてもよい。   Since the animal tissue processed product 114 (nanoparticles 116) is preferably as fine as possible, for example, in the above, the hair was pulverized by the ball milling method, but in addition to or in combination with this, the hair was pulverized by the mechanical alloying method. Also good. In addition, since only the fine animal tissue processed product 114 (nanoparticles 116) is used in the present invention, further separation is performed at the final stage of the above process to select only the fine animal tissue processed product 114 (nanoparticles 116). Also good.

２．空孔形成の制御
空孔１４８の構造及び第１ポリマー由来のカーボン１４４内の空孔１４８の分布は、添加するナノ粒子１１６の構造、寸法、添加量等を調整することにより制御することができる。 2. Control of formation of vacancies The structure of the vacancies 148 and the distribution of the vacancies 148 in the carbon 144 derived from the first polymer can be controlled by adjusting the structure, size, addition amount, etc. of the nanoparticles 116 to be added. .

実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０の段階で準備する動物組織１１０由来のナノ粒子１１６の直径は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。製造条件に適合するものであればこの範囲に限定されるものではないが、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるより細かなナノ粒子を用いることで、より細かな空孔を形成することができる。   In the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 2, the diameter of the nanoparticle 116 derived from the animal tissue 110 prepared in the stage of the immiscible polymer solution preparation step S10 is preferably in the range of 5 nm to 100 nm. . Although it is not limited to this range as long as it conforms to the manufacturing conditions, finer pores can be formed by using finer nanoparticles having an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm. Can do.

また、実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法によって製造されたカーボンナノファイバー不織布は、カーボンナノファイバー不織布１４０を構成するカーボンナノファイバー１４６は、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあり、かつ、表面又は内部に平均内径が１ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にある空孔１４８が存在することが好ましい。   Moreover, the carbon nanofiber nonwoven fabric manufactured by the carbon nanofiber nonwoven fabric manufacturing method according to Embodiment 2 has a carbon nanofiber 146 constituting the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 having an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm, And it is preferable that the void | hole 148 which has an average internal diameter in the range of 1 nm-60 nm exists in the surface or the inside.

また、実施形態２のカーボンナノファイバー不織布は、カーボンナノファイバー不織布１４０を構成するカーボンナノファイバー１４６は、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあり、かつ、表面又は内部に平均内径が１ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にある空孔１４８が存在することが好ましい。   Moreover, the carbon nanofiber nonwoven fabric of Embodiment 2 is such that the carbon nanofiber 146 constituting the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 has an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm, and an average inner diameter of 1 nm to 60 nm on the surface or inside. It is preferable that the void | hole 148 exists in the range of these.

また、実施形態２のカーボンナノファイバー不織布において、空孔１４８はカーボンナノファイバー１４６の外側１４７の空間と連通していることが好ましい（図１２参照。）。空孔が外側の空間と連通していることで（図１２で示した連通部Ｂを参照。）、カーボンナノファイバー１４６の表面積をより大きくすることができる。   Moreover, in the carbon nanofiber nonwoven fabric of Embodiment 2, it is preferable that the void | hole 148 is connected with the space of the outer side 147 of the carbon nanofiber 146 (refer FIG. 12). The surface area of the carbon nanofiber 146 can be further increased because the holes communicate with the outer space (see the communication portion B shown in FIG. 12).

なお、工程を追加することにより、実施形態１と同様に、実施形態２によるカーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布を黒鉛化させてカーボンナノファイバーを得ることもできる。   In addition, by adding a process, similarly to Embodiment 1, the carbon nanofiber nonwoven fabric manufactured by the carbon nanofiber nonwoven fabric manufacturing method according to Embodiment 2 can be graphitized to obtain carbon nanofibers.

３．実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法、カーボンナノファイバー不織布及びカーボンナノファイバーの効果
以上述べたように、実施形態２のカーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布１４０及び黒鉛化工程Ｓ１５を経たカーボンナノファイバーは、カーボンナノファイバー１４６が極細であることだけでなく、当該カーボンナノファイバー１４６のそれぞれに動物組織由来のナノ粒子１１６により形成された空孔１４８が存在するという特徴も備える。個々のカーボンナノファイバー１４６の外周側の面積に、更に当該空孔１４８の面積が加わるため、より大きな比表面積をもつカーボンナノファイバー不織布１４０となる。このような実施形態２のカーボンナノファイバー不織布又は黒鉛化工程Ｓ１５を経たカーボンナノファイバーを用いれば、従来よりも更に大きな表面積をもつ炭素材料（電極材料）を実現することができ、より大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる。 3. Effect of Carbon Nanofiber Nonwoven Fabric, Carbon Nanofiber Nonwoven Fabric, and Carbon Nanofiber Effect According to Embodiment 2 As described above, carbon nanofiber nonwoven fabric 140 manufactured by the method of manufacturing carbon nanofiber nonwoven fabric of Embodiment 2 and The carbon nanofibers that have undergone the graphitization step S15 are not only that the carbon nanofibers 146 are extremely fine, but also that there are pores 148 formed by the animal tissue-derived nanoparticles 116 in each of the carbon nanofibers 146. Also has features. Since the area of the air holes 148 is further added to the area on the outer peripheral side of each carbon nanofiber 146, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 having a larger specific surface area is obtained. By using the carbon nanofiber nonwoven fabric of the second embodiment or the carbon nanofiber that has undergone the graphitization step S15, a carbon material (electrode material) having a larger surface area than the conventional one can be realized, and a larger capacity can be realized. An electric double layer capacitor can be realized.

なお、実施形態２に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法、カーボンナノファイバー不織布及びカーボンナノファイバーは、動物組織加工物１１４からなるナノ粒子１１６及びそれによる空孔１４８の構成以外は、実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法、カーボンナノファイバー不織布及びカーボンナノファイバーと同様の構成を有するため、実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法、カーボンナノファイバー不織布及びカーボンナノファイバーが有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。   In addition, the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 2, the carbon nanofiber nonwoven fabric, and the carbon nanofiber are the same as those in Embodiment 1 except for the configuration of the nanoparticles 116 made of the animal tissue processed product 114 and the pores 148 thereby. Since the carbon nanofiber nonwoven fabric manufacturing method, the carbon nanofiber nonwoven fabric, and the carbon nanofiber have the same configuration, the carbon nanofiber nonwoven fabric manufacturing method, the carbon nanofiber nonwoven fabric, and the carbon nanofiber according to the first embodiment are effective. Of which, it has the relevant effect.

［実験例］
実施形態１に係るカーボンナノファイバー不織布の製造方法に沿って、カーボンナノファイバー不織布を実際に製造し評価を行った。以下その実験例を説明する。
１．試料の調整
溶媒としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（以下、ＤＭＦという。）を用いた。
溶質としては、第１ポリマーとしてポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）を、第２ポリマーとしてポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いた。 [Experimental example]
A carbon nanofiber nonwoven fabric was actually produced and evaluated in accordance with the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to Embodiment 1. The experimental example will be described below.
1. Preparation of sample N, N-dimethylformamide (hereinafter referred to as DMF) was used as a solvent.
As the solute, polyacrylonitrile (PAN) was used as the first polymer, and polymethyl methacrylate (PMMA) was used as the second polymer.

２．実験装置
容器としてはビーカーを使用した（図示しない。）。非混和性ポリマー溶液作製工程で使用する撹拌装置は、容器内の撹拌子５１２（図３等参照。）を回転させて撹拌する通常のマグネティック・スターラーを使用した（図示しない。）。
エレクトロスピニング装置としては、図１４で示すエレクトロスピニング装置５５０を使用した。エレクトロスピニング装置５５０は、ポリマー溶液を収納するタンクに相当するシリンジ５５２、ノズル５５４、ドラム型の回転コレクタ５５８、電源装置５６０等を備える。
電気炉は、任意にガスが導入でき、時間軸に対して温度を制御できる通常のものを使用した（図示しない。）。 2. Experimental apparatus A beaker was used as a container (not shown). The stirrer used in the immiscible polymer solution preparation step used a normal magnetic stirrer (not shown) that rotates and stirs the stirrer 512 (see FIG. 3 etc.) in the container.
As the electrospinning apparatus, the electrospinning apparatus 550 shown in FIG. 14 was used. The electrospinning device 550 includes a syringe 552 corresponding to a tank for storing a polymer solution, a nozzle 554, a drum-type rotary collector 558, a power supply device 560, and the like.
As the electric furnace, an ordinary furnace capable of arbitrarily introducing gas and controlling the temperature with respect to the time axis was used (not shown).

３．カーボンナノファイバー不織布の製造
（１）非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０
実施形態１に沿って、容器に準備したＤＭＦに所定の比率（下記）によるＰＡＮ及びＰＭＭＡを投入し撹拌した。
効果の確認を行うため、ＰＡＮとＰＭＭＡとの混合比率を、１０：０（比較例１）、７：３（比較例２）、５：５（比較例３）及び３：７（実施例）の非混和性ポリマー溶液をそれぞれ作製した（表１参照。）。混合比率以外の条件、例えば濃度等については、非混和性ポリマーの粘度、ターゲットとする平均繊維径、エレクトロスピニングの安定性等を考慮して最適化した値を設定した。
3. Production of carbon nanofiber nonwoven fabric (1) Immiscible polymer solution preparation step S10
According to Embodiment 1, PAN and PMMA at a predetermined ratio (below) were added to DMF prepared in a container and stirred.
In order to confirm the effect, the mixing ratio of PAN and PMMA was changed to 10: 0 (Comparative Example 1), 7: 3 (Comparative Example 2), 5: 5 (Comparative Example 3), and 3: 7 (Example). Each of the immiscible polymer solutions was prepared (see Table 1). For conditions other than the mixing ratio, such as concentration, optimized values were set in consideration of the viscosity of the immiscible polymer, the target average fiber diameter, the electrospinning stability, and the like.

（２）相状態の観察
上記した４種類の混合比による試料について、非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０を終えた段階の溶液の相状態（海島構造）をそれぞれ観察した。
観察の結果、表２で報告したとおり、混合比率が７：３（比較例２）及び５：５（比較例３）の非混和性ポリマー溶液は、ＰＡＮを含む相は連続相（海）となりＰＭＭＡを含む相は不連続相（島）となった（図１５も併せて参照。）。
一方、混合比率が３：７（実施例）とした場合には、図４に示す非混和性ポリマー溶液が観察され、所期の「ＰＡＮと、ＰＭＭＡとが溶媒に溶解され、ＰＡＮを含む相が不連続相（島）となりＰＭＭＡを含む相が連続相（海）となる非混和性ポリマー溶液」を好適に得ることができることを確認した。
(2) Observation of phase state About the sample by said 4 types of mixing ratios, the phase state (sea-island structure) of the solution of the stage which finished immiscible polymer solution preparation process S10 was observed, respectively.
As a result of observation, as reported in Table 2, in the immiscible polymer solution having a mixing ratio of 7: 3 (Comparative Example 2) and 5: 5 (Comparative Example 3), the phase containing PAN becomes a continuous phase (sea). The phase containing PMMA became a discontinuous phase (island) (see also FIG. 15).
On the other hand, when the mixing ratio was 3: 7 (Example), the immiscible polymer solution shown in FIG. 4 was observed, and the desired “PAN and PMMA were dissolved in the solvent and the phase containing PAN was present. It was confirmed that an immiscible polymer solution in which the phase containing PMMA becomes a discontinuous phase (island) and the phase containing PMMA becomes a continuous phase (sea) can be suitably obtained.

（３）複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２
図１４で示すエレクトロスピニング装置５５０のシリンジ５５２に溶液を収納し、ノズル５５４と回転コレクタ５５８との距離ｄを１５ｃｍと設定し、ノズル５５４と回転コレクタ５５８との間に９ｋＶの電圧を印加してエレクトロスピニングを行った。
エレクトロスピニングは、ＰＡＮとＰＭＭＡとの混合比率が互いに異なる４種類の溶液（比較例２〜３、実施例では非混和性ポリマー溶液）について実施した。その結果、混合比３：７（実施例）の溶液については図７に示す構造の複合ナノファイバー不織布を得た（比較例１〜３に係る不織布の図は本願では特段示さない。）。 (3) Composite nanofiber nonwoven fabric production step S12
The solution is stored in the syringe 552 of the electrospinning device 550 shown in FIG. 14, the distance d between the nozzle 554 and the rotating collector 558 is set to 15 cm, and a voltage of 9 kV is applied between the nozzle 554 and the rotating collector 558. Electrospinning was performed.
The electrospinning was performed on four types of solutions (Comparative Examples 2-3, non-miscible polymer solutions in the examples) having different mixing ratios of PAN and PMMA. As a result, a composite nanofiber nonwoven fabric having the structure shown in FIG. 7 was obtained for the solution having a mixing ratio of 3: 7 (Example) (the drawings of the nonwoven fabrics according to Comparative Examples 1 to 3 are not particularly shown in the present application).

（４）カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４
４種類の溶液によるそれぞれの不織布及び複合ナノファイバー不織布について、電気炉に投入し、全ての水準に対して同じ雰囲気ガス、同じ温度プロファイルを用いて焼成を行った。
繊維構造安定化処理工程（いわゆる安定化処理）においては、空気雰囲気中において、昇温速度を毎分１℃とした上で３００℃にて１時間焼成した（図１６参照。）。熱処理（いわゆる炭化処理）においては、窒素雰囲気中において、昇温速度を毎分５℃とした上で９００℃にて１時間焼成した（図１７参照。）。 (4) Carbon nanofiber nonwoven fabric production process S14
About each nonwoven fabric and composite nanofiber nonwoven fabric by 4 types of solutions, it put into the electric furnace and baked using the same atmospheric gas and the same temperature profile with respect to all the levels.
In the fiber structure stabilization treatment step (so-called stabilization treatment), the temperature was raised at a rate of 1 ° C. per minute in an air atmosphere and fired at 300 ° C. for 1 hour (see FIG. 16). In the heat treatment (so-called carbonization treatment), the temperature was raised at 900 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere at a rate of temperature rise of 5 ° C. per minute (see FIG. 17).

４．評価
図１８は、比較例３で作成したカーボンナノファイバー不織布を示す図である。図は電界放射型走査電子顕微鏡によって観察した写真である。図１９は、実施例及び比較例２のそれぞれにより作製したカーボンナノファイバー不織布を比較説明するために示す図である。図１９（ａ）〜（ｃ）は実施例により作製したカーボンナノファイバー不織布を示す図であり、（ｄ）〜（ｆ）は比較例２により作製したカーボンナノファイバー不織布を示す図である。図１９（ａ）及び図１９（ｄ）は電界放射型走査電子顕微鏡によって観察した写真であり、図１９（ｂ）及び図１９（ｅ）は透過型電子顕微鏡によって観察した写真である。図１９（ｃ）及び図１９（ｆ）は模式的に示す図である。 4). Evaluation FIG. 18 is a view showing the carbon nanofiber nonwoven fabric prepared in Comparative Example 3. The figure is a photograph observed with a field emission scanning electron microscope. FIG. 19 is a figure shown in order to compare and explain the carbon nanofiber nonwoven fabric produced by each of Example and Comparative Example 2. 19 (a) to 19 (c) are diagrams showing the carbon nanofiber nonwoven fabric produced by Examples, and (d) to (f) are diagrams showing the carbon nanofiber nonwoven fabric produced by Comparative Example 2. FIG. 19 (a) and 19 (d) are photographs observed with a field emission scanning electron microscope, and FIGS. 19 (b) and 19 (e) are photographs observed with a transmission electron microscope. FIG. 19 (c) and FIG. 19 (f) are diagrams schematically.

カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４を終えた各試料のカーボンナノファイバー不織布について外観観察を行った。
ＰＡＮとＰＭＭＡとの混合比率が７：３（比較例２）の場合には、カーボンナノファイバー不織布は図１９（ｄ）〜（ｆ）に示す通りの構造となり、５：５（比較例３）の場合には図１８（ａ）〜（ｄ）に示す通りの構造となった。いずれの場合も、カーボンナノファイバー９４６は、ナノファイバーシェル９２２に対応する部分が炭化して残留し（９４２）、その内部に中空状の空孔９４８が形成された構造となっている。カーボンナノファイバー９４６の平均直径は約２００ｎｍであり、比較的大きい径のファイバーとなった。
一方、ＰＡＮとＰＭＭＡとの混合比率が３：７（実施例）の場合には、図８（ａ）〜（ｄ）及び図１９（ａ）〜（ｃ）に示す通りの構造となった。非混和性ポリマー溶液の島部分（ＰＡＮ）が延伸して形成されたカーボンコアの部分が炭化してカーボンナノファイバー１４６が形成された。カーボンナノファイバー１４６の平均直径は５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあり、良好に極細に作製された。カーボンナノファイバー不織布１４０には、上記したカーボンナノファイバー１４６が数多く含まれることが確認され、従来よりも大きな比表面積をもつカーボンナノファイバー不織布であることを確認した。 Appearance observation was performed about the carbon nanofiber nonwoven fabric of each sample which finished carbon nanofiber nonwoven fabric production process S14.
When the mixing ratio of PAN and PMMA is 7: 3 (Comparative Example 2), the carbon nanofiber nonwoven fabric has a structure as shown in FIGS. 19D to 19F, and 5: 5 (Comparative Example 3). In this case, the structure shown in FIGS. 18 (a) to 18 (d) was obtained. In either case, the carbon nanofiber 946 has a structure in which a portion corresponding to the nanofiber shell 922 is carbonized and remains (942), and a hollow hole 948 is formed therein. The average diameter of the carbon nanofiber 946 was about 200 nm, and the fiber had a relatively large diameter.
On the other hand, when the mixing ratio of PAN and PMMA was 3: 7 (Example), the structure was as shown in FIGS. 8A to 8D and FIGS. 19A to 19C. The carbon nanofiber 146 was formed by carbonizing the carbon core portion formed by stretching the island portion (PAN) of the immiscible polymer solution. The average diameter of the carbon nanofibers 146 was in the range of 5 nm to 100 nm, and the carbon nanofibers 146 were manufactured finely and satisfactorily. The carbon nanofiber nonwoven fabric 140 was confirmed to contain many carbon nanofibers 146 described above, and was confirmed to be a carbon nanofiber nonwoven fabric having a larger specific surface area than before.

以上のとおり、ＰＡＮ及びＰＭＭＡの合計重量に対するＰＡＮの重量の比率が１５％〜３５％の範囲内、さらに好ましくは３０％となる条件で混合して非混和性ポリマー溶液を作製すると、所期の相構造（海島構造）の溶液となり、大きな表面積をもつ優れた極細のカーボンナノファイバーを含むカーボンナノファイバー不織布を得られることが明らかになった。   As described above, when the ratio of the weight of PAN to the total weight of PAN and PMMA is within a range of 15% to 35%, and more preferably 30%, an immiscible polymer solution is prepared. It became clear that a carbon nanofiber nonwoven fabric containing an excellent ultrafine carbon nanofiber having a large surface area can be obtained as a solution having a phase structure (sea-island structure).

以上、本発明を上記の各実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではない。その趣旨を逸脱しない範囲において種々の様態において実施することが可能であり、例えば、次のような変形や派生も可能である。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on said each embodiment, this invention is not limited to each said embodiment. The present invention can be implemented in various modes without departing from the spirit thereof, and for example, the following modifications and derivations are possible.

（１）上記各実施形態及び各実験例において記載した構成要素等（動物組織、動物組織加工物、金属ナノ粒子等）の大きさ及び形状、用いる試薬、用いる溶媒、反応物及び生成物等は例示又は具体例であり、本発明の効果を損なわない範囲において変更することが可能である。 (1) Size and shape of constituent elements (animal tissue, processed animal tissue, metal nanoparticles, etc.) described in the above embodiments and experimental examples, reagents used, solvents used, reactants, products, etc. This is an exemplification or a specific example, and can be changed within a range not impairing the effect of the present invention.

（２）上記実施形態１〜２においては、本発明で得られたカーボンナノファイバー不織布１４０をそのまま用いて集電体に貼り合せて電極を作製し電気二重層キャパシタを作製する例を示したが、それに限定されるものではない。例えば、得られたカーボンナノファイバー不織布１４０を、粉砕し、バインダー（接着剤）と混成して、金属の集電体に塗布することにより電気二重層キャパシタを作製することもできる。
このように作成される電気二重層キャパシタは、従来と同様の工程（粉砕、バインダーとの混成及び塗布）は必要になるものの、それに用いられる素のカーボンナノファイバー不織布１４０が大きな比表面積を有するため、従来よりも大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる。 (2) In Embodiments 1 and 2 described above, the carbon nanofiber nonwoven fabric 140 obtained in the present invention is used as it is and bonded to a current collector to produce an electrode to produce an electric double layer capacitor. It is not limited to that. For example, the electric carbon nanofiber nonwoven fabric 140 obtained may be pulverized, mixed with a binder (adhesive), and applied to a metal current collector to produce an electric double layer capacitor.
The electric double layer capacitor thus prepared requires the same steps as before (pulverization, mixing with a binder and coating), but the raw carbon nanofiber nonwoven fabric 140 used for it has a large specific surface area. Thus, an electric double layer capacitor having a larger capacity than the conventional one can be realized.

（３）上記実施形態２においては、空孔１４８の内壁１４９にヘテロ原子種を付着させる方法として、動物組織加工物１１４によるナノ粒子１１６を非混和性ポリマー溶液に分散させた上で実施形態２に係る非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２及びカーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４を実施する方法を述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、何等かの方法で空孔１４８を形成してカーボンナノファイバー不織布を得た後、何等かの処理方法で別途、空孔１４８にヘテロ原子種を付着させてよい。このような方法とすることによっても、カーボンナノファイバー１４６の表面濡れ性を高めることが可能となる。 (3) In the second embodiment, as a method for attaching heteroatomic species to the inner wall 149 of the void 148, the nanoparticle 116 by the animal tissue processed product 114 is dispersed in the immiscible polymer solution, and then the second embodiment. Although the method of carrying out the immiscible polymer solution preparation step S10, the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step S12, and the carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step S14 according to the present invention has been described, the present invention is not limited thereto. For example, after forming the hole 148 by any method to obtain a carbon nanofiber nonwoven fabric, a heteroatom species may be separately attached to the hole 148 by any treatment method. Even with this method, the surface wettability of the carbon nanofiber 146 can be improved.

（４）上記実施形態２においては、実施形態１に係る各工程（非混和性ポリマー溶液作製工程Ｓ１０、複合ナノファイバー不織布作製工程Ｓ１２、及び、カーボンナノファイバー不織布作製工程Ｓ１４）を前提として、動物組織加工物１１４からなるナノ粒子１１６を添加する例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、背景技術のカーボンナノファイバーや、特許文献１に示す従来技術のカーボンナノファイバーを前提に、動物組織加工物１１４からなるナノ粒子１１６を添加することも可能である。添加したナノ粒子１１６により、カーボンナノファイバーには実施形態２と同様の空孔を多数構成することができるため、背景技術や従来技術よりも比表面積が大きいカーボンナノファイバーを得ることができる。これらを用いれば、従来よりも大容量の電気二重層キャパシタを実現することができる。 (4) In the second embodiment, animals are premised on the steps (immiscible polymer solution preparation step S10, composite nanofiber nonwoven fabric preparation step S12, and carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step S14) according to the first embodiment. Although the example which adds the nanoparticle 116 which consists of the tissue processed material 114 was shown, it is not limited to this. For example, on the premise of the carbon nanofiber of the background art or the carbon nanofiber of the prior art shown in Patent Document 1, it is also possible to add the nanoparticles 116 made of the animal tissue processed product 114. Since the added nanoparticle 116 can form a large number of pores in the carbon nanofiber as in the second embodiment, it is possible to obtain a carbon nanofiber having a specific surface area larger than that of the background art or the conventional technique. If these are used, an electric double layer capacitor having a larger capacity than the conventional one can be realized.

（５）また、実施形態１〜２では本発明のカーボンナノファイバー不織布を適用する製品として、電気二重層キャパシタを例に説明をしたが、本発明はこれに限定されるものではない。比表面積の大きなカーボンを必要とする製品であれば、他の製品（例えば、二次電池等の蓄電デバイス、液体・気体等吸着させる応用製品など）にも適用することが可能である。 (5) In Embodiments 1 and 2, an electric double layer capacitor has been described as an example of a product to which the carbon nanofiber nonwoven fabric of the present invention is applied, but the present invention is not limited to this. As long as the product requires carbon having a large specific surface area, it can be applied to other products (for example, power storage devices such as secondary batteries, applied products that adsorb liquids, gases, etc.).

１００，１００ａ，２００，９００…非混和性ポリマー溶液、１０２…第１ポリマー、１０４…第２ポリマー、１０６…溶媒、１１０…動物組織、１１２…中間物質、１１４…動物組織加工物、１１６…ナノ粒子、１２０…複合ナノファイバー不織布、１２２…ナノファイバーシェル、１２４…ナノファイバーコア、１２６，９２６…複合ナノファイバー、１４０…カーボンナノファイバー不織布、１４４…第１ポリマー由来のカーボン、１４６，９４６…カーボンナノファイバー、１４７…カーボンナノファイバーの外側、１４８，９４８…空孔、Ｂ…連通部、１４９…内壁、２０２…ナノ粒子１１６が分散された第１ポリマー、２０４…ナノ粒子１１６が分散された第２ポリマー、５１０…容器、５１２…撹拌子、５２０，５５０…エレクトロスピニング装置、ｄ…距離、５２２…タンク、５２４，５５４…ノズル、５２６…流通パイプ、５２８…コレクタ、５３０，５６０…電源装置、５５２…シリンジ、５５８…回転コレクタ、５９０…ピンセット、８００…電気二重層キャパシタ、８１０…電極表面、８１２…電極、８１５…炭素材料、８２０…電解液、９２０…複合ナノファイバー不織布、９２２…ナノファイバーシェル、９２４…ナノファイバーコア、９４０…カーボンナノファイバー不織布、９４２…カーボン 100, 100a, 200, 900 ... immiscible polymer solution, 102 ... first polymer, 104 ... second polymer, 106 ... solvent, 110 ... animal tissue, 112 ... intermediate substance, 114 ... processed animal tissue, 116 ... nano Particles, 120 ... composite nanofiber nonwoven fabric, 122 ... nanofiber shell, 124 ... nanofiber core, 126,926 ... composite nanofiber, 140 ... carbon nanofiber nonwoven fabric, 144 ... carbon derived from the first polymer, 146,946 ... carbon Nanofiber, 147 ... outside of carbon nanofiber, 148, 948 ... pore, B ... communication part, 149 ... inner wall, 202 ... first polymer in which nanoparticles 116 are dispersed, 204 ... first polymer in which nanoparticles 116 are dispersed 2 polymer, 510 ... container, 512 ... stir bar, 520, 550 ... ELE Trospinning device, d ... distance, 522 ... tank, 524, 554 ... nozzle, 526 ... distribution pipe, 528 ... collector, 530, 560 ... power supply, 552 ... syringe, 558 ... rotating collector, 590 ... tweezers, 800 ... electricity Double layer capacitor, 810 ... electrode surface, 812 ... electrode, 815 ... carbon material, 820 ... electrolyte, 920 ... composite nanofiber nonwoven fabric, 922 ... nanofiber shell, 924 ... nanofiber core, 940 ... carbon nanofiber nonwoven fabric, 942 …carbon

Claims (15)

非酸化性雰囲気における熱処理により炭化可能な第１ポリマーと、前記第１ポリマーとは混ざり合わない性質を有し、かつ、前記第１ポリマーを炭化させるための熱処理により熱分解する第２ポリマーとが溶媒に溶解され、前記第１ポリマーを含む相が不連続相となり前記第２ポリマーを含む相が連続相となる非混和性ポリマー溶液を作製する非混和性ポリマー溶液作製工程と、
エレクトロスピニング法により、前記非混和性ポリマー溶液から「前記第２ポリマーからなるナノファイバーシェルの内部に、前記第１ポリマーからなる複数のナノファイバーコアが前記ナノファイバーシェルの長手方向に沿って延在して配列した複合ナノファイバーの集合体からなる複合ナノファイバー不織布」を作製する複合ナノファイバー不織布作製工程と、
前記第１ポリマーを炭化させるための熱処理を前記複合ナノファイバー不織布に施すことにより、前記第２ポリマーを熱分解させるとともに前記第１ポリマーを炭化させて、前記第１ポリマー由来のカーボンからなるカーボンナノファイバー不織布を作製するカーボンナノファイバー不織布作製工程とを含むカーボンナノファイバー不織布の製造方法。 A first polymer that can be carbonized by heat treatment in a non-oxidizing atmosphere and a second polymer that has a property that does not mix with the first polymer and that thermally decomposes by heat treatment for carbonizing the first polymer. An immiscible polymer solution preparation step of preparing an immiscible polymer solution which is dissolved in a solvent and the phase containing the first polymer becomes a discontinuous phase and the phase containing the second polymer becomes a continuous phase;
By electrospinning, a plurality of nanofiber cores made of the first polymer extend along the longitudinal direction of the nanofiber shell from the immiscible polymer solution to the inside of the nanofiber shell made of the second polymer. A composite nanofiber nonwoven fabric production process for producing a composite nanofiber nonwoven fabric comprising an assembly of composite nanofibers arranged in a
The composite nanofiber nonwoven fabric is subjected to a heat treatment for carbonizing the first polymer, whereby the second polymer is pyrolyzed and the first polymer is carbonized to form carbon nano-carbon composed of carbon derived from the first polymer. The manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric including the carbon nanofiber nonwoven fabric preparation process which produces a fiber nonwoven fabric. 請求項１に記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、
前記第１ポリマーは、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、フェノール樹脂、ピッチ類、セルロース系ポリマー、ポリイミド又はポリベンジルイミダゾールからなり、前記第２ポリマーは、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）又はポリビニルアルコール（ＰＶＡ）からなることを特徴とするカーボンナノファイバー不織布の製造方法。 In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric of Claim 1,
The first polymer is made of polyacrylonitrile (PAN), phenol resin, pitches, cellulosic polymer, polyimide or polybenzylimidazole, and the second polymer is polymethyl methacrylate (PMMA), polyvinylpyrrolidone (PVP), poly A method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric comprising lactic acid (PLA), polycaprolactone (PCL), or polyvinyl alcohol (PVA). 請求項２に記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、
前記非混和性ポリマー溶液作製工程においては、ＰＡＮ及びＰＭＭＡの合計重量に対するＰＡＮの重量の比率が１５％〜３５％の範囲内となる条件で非混和性ポリマー溶液を作製することを特徴とするカーボンナノファイバー不織布の製造方法。 In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric according to claim 2,
In the immiscible polymer solution preparation step, the immiscible polymer solution is prepared under the condition that the ratio of the weight of PAN to the total weight of PAN and PMMA is in the range of 15% to 35%. Manufacturing method of nanofiber nonwoven fabric. 請求項１〜３のいずれかに記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、
前記非混和性ポリマー溶液作製工程においては、前記不連続相をなす液滴の平均直径が３０μｍ〜５００μｍの範囲内にある非混和性ポリマー溶液を作製し、
前記複合ナノファイバー不織布作製工程においては、前記ナノファバーシェルの平均直径が６０ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲内にあり、前記ナノファイバーコアの平均直径が１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内にある複合ナノファイバー不織布を作製し、
前記カーボンナノファイバー不織布作製工程においては、前記カーボンナノファイバーの平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバー不織布を作製することを特徴とするカーボンナノファイバーの製造方法。 In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric in any one of Claims 1-3,
In the immiscible polymer solution preparation step, an immiscible polymer solution having an average diameter of the droplets forming the discontinuous phase in the range of 30 μm to 500 μm is prepared,
In the composite nanofiber nonwoven fabric production step, a composite nanofiber nonwoven fabric in which the average diameter of the nanofabric shell is in the range of 60 nm to 2000 nm and the average diameter of the nanofiber core is in the range of 10 nm to 200 nm is prepared. And
In the said carbon nanofiber nonwoven fabric preparation process, the carbon nanofiber nonwoven fabric in which the average diameter of the said carbon nanofiber exists in the range of 5-100 nm is produced. 請求項１〜４のいずれかに記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、
前記複合ナノファイバー不織布作製工程と前記カーボンナノファイバー不織布作製工程との間に、前記複合ナノファイバー不織布を２００℃〜４００℃の範囲内にある温度で加熱して繊維構造を安定化させる繊維構造安定化処理工程をさらに含むことを特徴とするカーボンナノファイバー不織布の製造方法。 In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric in any one of Claims 1-4,
Stabilization of the fiber structure by heating the composite nanofiber nonwoven fabric at a temperature in the range of 200 ° C. to 400 ° C. between the composite nanofiber nonwoven fabric preparation step and the carbon nanofiber nonwoven fabric preparation step. The manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric characterized by further including a chemical conversion treatment process. 請求項１〜５のいずれかに記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、
前記複合ナノファイバー不織布作製工程においては、ケラチンを主成分とする動物組織から水により溶出可能な成分及び有機溶媒により溶出可能な成分を取り除くことによって得られる動物組織加工物からなるナノ粒子を前記非混和性ポリマー溶液に分散させた非混和性ポリマー溶液から前記複合ナノファイバー不織布を作製することを特徴とするカーボンナノファイバー不織布の製造方法。 In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric in any one of Claims 1-5,
In the composite nanofiber nonwoven fabric production step, nanoparticles composed of processed animal tissue obtained by removing a component that can be eluted with water and a component that can be eluted with an organic solvent from an animal tissue containing keratin as a main component, A method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric, comprising producing the composite nanofiber nonwoven fabric from an immiscible polymer solution dispersed in a miscible polymer solution. 請求項６に記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、
前記ナノ粒子の平均直径は、１ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にあることを特徴とするカーボンナノファイバー不織布の製造方法。 In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric according to claim 6,
The average diameter of the said nanoparticle exists in the range of 1 nm-60 nm, The manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric characterized by the above-mentioned. 請求項６又は７に記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法において、
前記動物組織は、人間の頭髪であることを特徴とするカーボンナノファイバー不織布の製造方法。 In the manufacturing method of the carbon nanofiber nonwoven fabric according to claim 6 or 7,
The method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric, wherein the animal tissue is human hair. 請求項１〜８のいずれかに記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布であって、
平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバーの集合体からなることを特徴とするカーボンナノファイバー不織布。 A carbon nanofiber nonwoven fabric produced by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to any one of claims 1 to 8,
A carbon nanofiber nonwoven fabric comprising an aggregate of carbon nanofibers having an average diameter in a range of 5 nm to 100 nm. カーボンナノファイバー不織布であって、
平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるカーボンナノファイバーの集合体からなることを特徴とするカーボンナノファイバー不織布。 A carbon nanofiber nonwoven fabric,
A carbon nanofiber nonwoven fabric comprising an aggregate of carbon nanofibers having an average diameter in a range of 5 nm to 100 nm. 請求項６〜８のいずれかに記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造されたカーボンナノファイバー不織布であって、
前記カーボンナノファイバー不織布を構成するカーボンナノファイバーは、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあり、かつ、表面又は内部に平均内径が１ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にある空孔が存在するカーボンナノファイバー不織布。 A carbon nanofiber nonwoven fabric produced by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to any one of claims 6 to 8,
The carbon nanofibers constituting the carbon nanofiber nonwoven fabric are carbon nanofibers having an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm and pores having an average inner diameter in the range of 1 nm to 60 nm on the surface or inside. Non-woven fabric. カーボンナノファイバー不織布であって、
前記カーボンナノファイバー不織布を構成するカーボンナノファイバーは、平均直径が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあり、かつ、表面又は内部に平均内径が１ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内にある空孔が存在するカーボンナノファイバー不織布。 A carbon nanofiber nonwoven fabric,
The carbon nanofibers constituting the carbon nanofiber nonwoven fabric are carbon nanofibers having an average diameter in the range of 5 nm to 100 nm and pores having an average inner diameter in the range of 1 nm to 60 nm on the surface or inside. Non-woven fabric. 請求項１１又は１２に記載のカーボンナノファイバー不織布において、
前記空孔は前記カーボンナノファイバーの外側の空間と連通していることを特徴とするカーボンナノファイバー不織布。 In the carbon nanofiber nonwoven fabric according to claim 11 or 12,
The carbon nanofiber nonwoven fabric, wherein the pores communicate with a space outside the carbon nanofiber. 請求項１１〜１３のいずれかに記載のカーボンナノファイバー不織布において、
前記空孔の内壁には、ヘテロ原子種が付着していることを特徴とするカーボンナノファイバー不織布。 In the carbon nanofiber nonwoven fabric according to any one of claims 11 to 13,
A carbon nanofiber nonwoven fabric, wherein heteroatomic species are attached to the inner walls of the pores. 請求項１〜８のいずれかに記載のカーボンナノファイバー不織布の製造方法により製造された前記カーボンナノファイバー不織布を、空気を遮断した状態で２８００〜３０００℃の範囲内にある温度で加熱し黒鉛化させたカーボンナノファイバー。   The carbon nanofiber nonwoven fabric produced by the method for producing a carbon nanofiber nonwoven fabric according to any one of claims 1 to 8, is graphitized by heating at a temperature in the range of 2800 to 3000 ° C in a state of blocking air. Carbon nanofiber.
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