JP2017171546A - Carbon nanotube wire and carbon nanotube wire-connected structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数のカーボンナノチューブを束ねてなるカーボンナノチューブ束の複数を撚り合わせてなるカーボンナノチューブ線材、及びカーボンナノチューブ線材と該線材の長手方向端部に接続される端子とを備えるカーボンナノチューブ線材接続構造体に関する。 The present invention relates to a carbon nanotube wire connection comprising a carbon nanotube wire formed by twisting a plurality of carbon nanotube bundles formed by bundling a plurality of carbon nanotubes, and a carbon nanotube wire and a terminal connected to a longitudinal end portion of the wire. Concerning the structure.
従来、自動車や産業機器などの様々な分野における電力線や信号線として、一又は複数の線材からなる芯線と、該芯線を被覆する絶縁被覆とからなる電線が用いられている。芯線を構成する線材の材料としては、通常、電気特性の観点から銅又は銅合金が使用されるが、近年、軽量化の観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が提案されている。例えば、アルミニウムの比重は銅の比重の約１／３、アルミニウムの導電率は銅の導電率の約２／３（純銅を１００％ＩＡＣＳの基準とした場合、純アルミニウムは約６６％ＩＡＣＳ）であり、アルミニウム線材に、銅線材と同じ電流を流すためには、アルミニウム線材の断面積を、銅の線材の断面積の約１．５倍と大きくする必要があるが、そのように断面積を大きくしたアルミニウム線材を用いたとしても、アルミニウム線材の質量は、純銅の線材の質量の半分程度であることから、アルミニウム線材を使用することは、軽量化の観点から有利である。 Conventionally, as power lines and signal lines in various fields such as automobiles and industrial equipment, electric wires composed of a core wire made of one or a plurality of wires and an insulating coating covering the core wire have been used. As the material of the wire constituting the core wire, copper or a copper alloy is usually used from the viewpoint of electrical characteristics, but in recent years, aluminum or an aluminum alloy has been proposed from the viewpoint of weight reduction. For example, the specific gravity of aluminum is about 1/3 of the specific gravity of copper, and the electrical conductivity of aluminum is about 2/3 of the electrical conductivity of copper (pure aluminum is about 66% IACS when pure copper is used as the standard of 100% IACS). Yes, to allow the same current to flow through the aluminum wire as the copper wire, the cross-sectional area of the aluminum wire must be about 1.5 times the cross-sectional area of the copper wire. Even if a large aluminum wire is used, the mass of the aluminum wire is about half of the mass of the pure copper wire, so the use of the aluminum wire is advantageous from the viewpoint of weight reduction.
上記のような背景のもと、昨今では、自動車、産業機器等の高性能化・高機能化が進められており、これに伴い、各種電気機器、制御機器などの配設数が増加するとともに、これら機器に使用される電気配線体の配線数も増加する傾向にある。また、その一方で、環境対応のために自動車等の移動体の燃費を向上させるため、線材の軽量化が強く望まれている。 Based on the above background, in recent years, higher performance and higher functionality of automobiles, industrial equipment, etc. are being promoted, and with this increase in the number of various electrical equipment, control equipment, etc. There is also a tendency for the number of wirings of electrical wiring bodies used in these devices to increase. On the other hand, in order to improve the fuel efficiency of moving bodies such as automobiles for environmental reasons, it is strongly desired to reduce the weight of wires.
こうした更なる軽量化を達成するための新たな手段の一つとして、カーボンナノチューブを線材として活用する技術が新たに提案されている。カーボンナノチューブは、六角形格子の網目構造を有する筒状体の単層、あるいは略同軸で配された多層で構成される３次元網目構造体であり、軽量であると共に、導電性、電流容量、弾性、機械的強度等の特性に優れるため、電力線や信号線に使用されている金属に代替する材料として注目されている。 As one of new means for achieving such further weight reduction, a technique for utilizing carbon nanotubes as a wire has been newly proposed. The carbon nanotube is a single layer of a cylindrical body having a hexagonal lattice network structure, or a three-dimensional network structure composed of multiple layers arranged substantially coaxially, and is lightweight and has conductivity, current capacity, Because of its excellent properties such as elasticity and mechanical strength, it has attracted attention as a material that can replace metals used in power lines and signal lines.
カーボンナノチューブの比重は、銅の比重の約１／５（アルミニウムの約１／２）であり、また、カーボンナノチューブ単体は、銅（抵抗率１．６８×１０−６Ω・ｃｍ）よりも高導電性を示す。したがって理論的には、複数のカーボンナノチューブを撚り合わせてカーボンナノチューブ集合体を形成すれば、更なる軽量化、高導電率の実現が可能となる。しかしながら、ｎｍ単位のカーボンナノチューブを撚り合わせて、μｍ〜ｍｍ単位のカーボンナノチューブ線材を作製した場合、構成単位となる１本当たりの外径が非常に小さいため、カーボンナノチューブ間の接触抵抗や内部欠陥形成が要因となり、線材全体の抵抗値が増大してしまうという問題があることから、カーボンナノチューブをそのまま線材として使用することが困難であった。また、カーボンナノチューブ線材に端子を接続してカーボンナノチューブ線材接続構造体を作製する場合、車両などの移動体用の接続構造体に求められる電気的特性、機械的強度を実現するために、カーボンナノチューブ線材と端子との接合部における導電性、強度等を確保する必要があった。 The specific gravity of the carbon nanotube is about 1/5 of the specific gravity of copper (about 1/2 of aluminum), and the single carbon nanotube is higher than copper (resistivity 1.68 × 10 −6 Ω · cm). Shows conductivity. Therefore, theoretically, if a carbon nanotube aggregate is formed by twisting a plurality of carbon nanotubes, further weight reduction and high electrical conductivity can be realized. However, when carbon nanotube wires in the unit of μm to mm are produced by twisting carbon nanotubes in nm units, the outer diameter per one constituting unit is very small. Due to the problem that the resistance value of the entire wire is increased due to the formation, it is difficult to use the carbon nanotube as a wire as it is. In addition, when a carbon nanotube wire connecting structure is produced by connecting a terminal to a carbon nanotube wire, the carbon nanotube is used to realize the electrical characteristics and mechanical strength required for a connecting structure for a moving body such as a vehicle. It was necessary to ensure conductivity, strength, and the like at the joint between the wire and the terminal.
そこで、カーボンナノチューブ撚線（線材）の端部でＣＶＤ（chemical vapor Deposition）等によってＣＮＴを成長させ、当該端部から伸びた成長ＣＮＴを他のカーボンナノチューブ撚線或いはその成長ＣＮＴと接続することにより、カーボンナノチューブ撚線同士の接続強度や電気的特性を実現することが可能な製造方法が提案されている（特許文献１）。 Therefore, by growing CNT at the end of the carbon nanotube stranded wire (wire) by CVD (chemical vapor deposition) or the like, and connecting the grown CNT extending from the end with another carbon nanotube stranded wire or the grown CNT A manufacturing method capable of realizing connection strength and electrical characteristics between carbon nanotube stranded wires has been proposed (Patent Document 1).
しかしながら、上記特許文献では、複数のカーボンナノチューブを撚り合わせてなるカーボンナノチューブ線材の端部同士を、成長ＣＮＴを介して接続することが開示されているにすぎず、カーボンナノチューブ線材と端子との接合部における導電性、強度については開示されていない。特に、カーボンナノチューブ線材（炭素）と金属製端子（銅等）は異種材料であり、接合部に異種材料の界面が形成されることから、カーボンナノチューブ線材に金属製端子を接合し難いという問題がある。 However, in the above-mentioned patent document, it is only disclosed that ends of the carbon nanotube wire formed by twisting a plurality of carbon nanotubes are connected to each other through the grown CNT, and the bonding between the carbon nanotube wire and the terminal is disclosed. The electrical conductivity and strength of the part are not disclosed. In particular, the carbon nanotube wire (carbon) and the metal terminal (copper, etc.) are different materials, and the interface of the different materials is formed at the joint, which makes it difficult to join the metal terminal to the carbon nanotube wire. is there.
本発明の目的は、カーボンナノチューブ線材と端子との界面接続における導電性の低下を抑制して、端子との接合部における良好な導電性及び強度を実現することができるカーボンナノチューブ線材、及びカーボンナノチューブ接続構造体を提供することにある。 An object of the present invention is to suppress a decrease in conductivity at the interface connection between a carbon nanotube wire and a terminal, and to realize good conductivity and strength at a joint portion with the terminal, and a carbon nanotube It is to provide a connection structure.
上記目的を達成するために、本発明に係るカーボンナノチューブ線材は、１層以上の層構造を有する複数のカーボンナノチューブを撚り合わせてなるカーボンナノチューブ線材であって、前記カーボンナノチューブ線材の長手方向端部に接続される端子との接合部に設けられ、前記カーボンナノチューブと前記端子との間に介在する金属ナノ粒子を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a carbon nanotube wire according to the present invention is a carbon nanotube wire obtained by twisting together a plurality of carbon nanotubes having a layer structure of one or more layers, and the longitudinal end portion of the carbon nanotube wire It is provided in the junction part with the terminal connected to, The metal nanoparticle interposed between the said carbon nanotube and the said terminal is provided, It is characterized by the above-mentioned.
また、前記カーボンナノチューブ線材は、前記カーボンナノチューブ線材の長手方向に亘って含有された金属部材を有し、前記カーボンナノチューブ線材における、カーボンナノチューブに対する前記金属ナノ粒子の金属含有量が、前記カーボンナノチューブに対する前記金属部材の金属含有量よりも大きい。 In addition, the carbon nanotube wire has a metal member contained in the longitudinal direction of the carbon nanotube wire, and the metal content of the metal nanoparticles with respect to the carbon nanotube in the carbon nanotube wire is relative to the carbon nanotube. It is larger than the metal content of the metal member.
前記カーボンナノチューブ線材は、前記カーボンナノチューブ間に介在する他の金属ナノ粒子を更に備える。 The carbon nanotube wire further includes other metal nanoparticles interposed between the carbon nanotubes.
前記カーボンナノチューブは、前記層構造における１つの層を規定する炭素原子の規則格子配列内に形成された開口部を有し、前記金属ナノ粒子が、前記開口部内に配置されると共に、当該開口部を画定する複数の炭素原子と結合している。 The carbon nanotube has an opening formed in an ordered lattice arrangement of carbon atoms defining one layer in the layer structure, and the metal nanoparticles are disposed in the opening, and the opening Are bonded to a plurality of carbon atoms defining
前記開口部は、前記規則格子配列の格子欠陥に由来する。 The opening is derived from a lattice defect of the regular lattice arrangement.
また、前記金属ナノ粒子又は前記他の金属ナノ粒子は、前記カーボンナノチューブと接合される多孔質の接合部位を構成する。 Further, the metal nanoparticles or the other metal nanoparticles constitute a porous bonding site to be bonded to the carbon nanotube.
また、前記接合部位の空隙率が、５〜４０％であるのが好ましい。 Moreover, it is preferable that the porosity of the said joining site | part is 5 to 40%.
前記金属ナノ粒子又は前記他の金属ナノ粒子は、前記カーボンナノチューブの長手方向に沿って、２００ｎｍ〜６００ｎｍの間隔で設けられるのが好ましい。 The metal nanoparticles or the other metal nanoparticles are preferably provided at intervals of 200 nm to 600 nm along the longitudinal direction of the carbon nanotube.
前記金属ナノ粒子又は前記他の金属ナノ粒子は、銅又は銅合金からなるのが好ましい。 The metal nanoparticles or the other metal nanoparticles are preferably made of copper or a copper alloy.
前記カーボンナノチューブ線材に、異種元素がドープされているのが好ましい。 The carbon nanotube wire is preferably doped with a different element.
前記カーボンナノチューブが、２層〜４層のうちのいずれかの層構造を有するのが好ましい。 It is preferable that the carbon nanotube has a layer structure of any one of 2 to 4 layers.
上記目的を達成するために、本発明に係る複数のカーボンナノチューブ束を撚り合わせてなるカーボンナノチューブ線材と、前記カーボンナノチューブ線材に接続される端子とを備えるカーボンナノチューブ線材接続構造体であって、前記カーボンナノチューブ線材の長手方向端部に接続される端子との接合部に設けられ、前記カーボンナノチューブと前記端子との間に介在する金属ナノ粒子を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a carbon nanotube wire connecting structure comprising a carbon nanotube wire obtained by twisting a plurality of carbon nanotube bundles according to the present invention, and a terminal connected to the carbon nanotube wire, It is provided in the junction part with the terminal connected to the longitudinal direction edge part of a carbon nanotube wire, It comprises the metal nanoparticle interposed between the said carbon nanotube and the said terminal, It is characterized by the above-mentioned.
前記接合部において、前記カーボンナノチューブ線材の前記長手方向端部が、前記金属ナノ粒子を介して前記端子に圧着されている。 In the joint portion, the end portion in the longitudinal direction of the carbon nanotube wire is pressure-bonded to the terminal via the metal nanoparticles.
本発明によれば、金属ナノ粒子が、カーボンナノチューブ線材の長手方向端部に接続される端子との接合部に設けられ、且つカーボンナノチューブと端子との間に介在するので、カーボンナノチューブ線材の長手方向端部と端子とを金属ナノ粒子で連結することができ、カーボンナノチューブ線材が、当該金属ナノ粒子を介して端子と良好に接合される。したがって、カーボンナノチューブ線材と端子との界面接続における導電性の低下を抑制して、端子との接合部における良好な導電性及び強度を実現することができる。 According to the present invention, since the metal nanoparticles are provided at the junction with the terminal connected to the longitudinal end of the carbon nanotube wire and are interposed between the carbon nanotube and the terminal, the length of the carbon nanotube wire A direction edge part and a terminal can be connected with a metal nanoparticle, and a carbon nanotube wire is satisfactorily joined to a terminal via the metal nanoparticle. Therefore, it is possible to suppress the decrease in conductivity at the interface connection between the carbon nanotube wire and the terminal, and to realize good conductivity and strength at the joint portion with the terminal.
また、カーボンナノチューブ間に介在する他の金属ナノ粒子を更に備えるので、カーボンナノチューブ間における径方向の導電性が向上し、カーボンナノチューブが本来有する軸方向への良好な導電性に加えて、径方向への良好な導電性を実現することができ、カーボンナノチューブ間の良好な導電性を実現することができる。 In addition, since other metal nanoparticles interposed between the carbon nanotubes are further provided, the radial conductivity between the carbon nanotubes is improved, and in addition to the good conductivity in the axial direction inherent to the carbon nanotubes, the radial direction Good electrical conductivity can be realized, and good electrical conductivity between the carbon nanotubes can be realized.
更に、カーボンナノチューブは、層構造における１つの層を規定する炭素原子の規則格子配列内に形成された開口部を有しており、金属ナノ粒子が、開口部内に配置されると共に、当該開口部を画定複数の炭素原子と結合しているので、カーボンナノチューブと金属ナノ粒子とが良好に接合され、カーボンナノチューブと金属ナノ粒子との間で良好な導電性及び強度を実現することができる。 Further, the carbon nanotube has an opening formed in an ordered lattice arrangement of carbon atoms defining one layer in the layer structure, and the metal nanoparticles are disposed in the opening, and the opening Are bonded to a plurality of carbon atoms, so that the carbon nanotube and the metal nanoparticle are satisfactorily bonded to each other, and good electrical conductivity and strength can be realized between the carbon nanotube and the metal nanoparticle.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
＜カーボンナノチューブ線材接続構造体の構成＞
図１は、本実施形態に係るカーボンナノチューブ線材接続構造体の構成を概略的に示す図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は圧着前の状態を示す斜視図、（ｃ）は、カーボンナノチューブ線材と端子との接合部の線Ｉ−Ｉに沿う断面図を示す。なお、図１におけるカーボンナノチューブ線材接続構造体は、その一例を示すものであり、本発明に係る各構成の形状、寸法等は、図１のものに限られないものとする。
<Configuration of carbon nanotube wire connecting structure>
FIG. 1 is a diagram schematically showing a configuration of a carbon nanotube wire connecting structure according to the present embodiment, where (a) is a perspective view, (b) is a perspective view showing a state before crimping, and (c) is a perspective view. Sectional drawing which follows the line II of the junction part of a carbon nanotube wire rod and a terminal is shown. Note that the carbon nanotube wire connecting structure in FIG. 1 is an example, and the shape, dimensions, and the like of each component according to the present invention are not limited to those in FIG.
図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ線材接続構造体１（以下、ＣＮＴ線材接続構造体という）は、複数のカーボンナノチューブ束１１Ａ−１（以下、ＣＮＴ束という）を撚り合わせてなるカーボンナノチューブ線材１１（以下、ＣＮＴ線材という）と、ＣＮＴ線材１１に接続される端子２０とを備える。本実施形態では、ＣＮＴ電線１０が、ＣＮＴ線材１１と、該ＣＮＴ線材を被覆する絶縁被覆１２とを有しており、ＣＮＴ電線１０の端部に端子２０が取り付けられている。 As shown in FIGS. 1A and 1B, a carbon nanotube wire connecting structure 1 (hereinafter referred to as a CNT wire connecting structure) twists a plurality of carbon nanotube bundles 11A-1 (hereinafter referred to as CNT bundles). A combined carbon nanotube wire 11 (hereinafter referred to as a CNT wire) and a terminal 20 connected to the CNT wire 11 are provided. In the present embodiment, the CNT electric wire 10 includes a CNT wire 11 and an insulating coating 12 that covers the CNT wire, and a terminal 20 is attached to an end of the CNT electric wire 10.
（端子の構成）
端子２０は、不図示の外部端子と電気的に接続されるコネクタ部２１と、該コネクタ部と連結され且つＣＮＴ電線１０と圧着される電線圧着部２２と、コネクタ部２１と電線圧着部２２とを連結するトランジション部２３とを有する。この端子２０は、金属基体からなり、この金属基体を金属材料（銅、アルミニウム、鉄、またはこれらを主成分とする合金等）からなる母材のみで構成するか、或いは導電性と強度を確保するために母材上に金属を主成分とするめっき層を設けて構成することができる。
(Terminal configuration)
The terminal 20 includes a connector portion 21 that is electrically connected to an external terminal (not shown), a wire crimping portion 22 that is connected to the connector portion and is crimped to the CNT electric wire 10, and the connector portion 21 and the wire crimping portion 22. And a transition part 23 for connecting the two. The terminal 20 is made of a metal substrate, and the metal substrate is composed only of a base material made of a metal material (copper, aluminum, iron, or an alloy containing these as a main component), or ensures conductivity and strength. For this purpose, a plating layer mainly composed of metal can be provided on the base material.
めっき層は、母材の一部あるいは全部に適宜設けられるものであり、接点特性や耐環境性の観点からすずや銀、金等の貴金属が好ましい。めっき層は１層以上あっても良く、例えば鉄（Ｆｅ）やニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）またはこれらを主成分とする合金等の下地をさらに設けてもよい。このめっき層の厚さは、母材の保護及びコスト等を考慮し、合計で０．３μｍ〜３．０μｍである。めっき層が母材の一部に設けられる場合、当該めっき層は、ストライプやスポットなどの形状で形成される。カーボンナノチューブに対する１層目のめっきは、カーボンナノチューブとの密着力に優れた金属、２層目以上は電気伝導の優れた金属であることが好ましい。 The plating layer is appropriately provided on a part or the whole of the base material, and a noble metal such as tin, silver, or gold is preferable from the viewpoint of contact characteristics and environmental resistance. There may be one or more plating layers, and for example, a base such as iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), or an alloy containing these as a main component may be further provided. The thickness of the plating layer is 0.3 μm to 3.0 μm in total in consideration of protection of the base material and cost. When the plating layer is provided on a part of the base material, the plating layer is formed in a shape such as a stripe or a spot. The first layer plating on the carbon nanotubes is preferably a metal having excellent adhesion to the carbon nanotubes, and the second layer or more is a metal having excellent electrical conductivity.
コネクタ部２１は、雄型圧着端子等の挿入タブの挿入を許容するボックス部であり、挿入タブを収容するための収容口２１ａを有している。本実施形態ではコネクタ部２１が雌型端子であるが、雄型端子等の他の形状であってもよい。 The connector portion 21 is a box portion that allows insertion of an insertion tab such as a male crimp terminal, and has an accommodation port 21a for accommodating the insertion tab. In the present embodiment, the connector portion 21 is a female terminal, but may have other shapes such as a male terminal.
トランジション部２３は、コネクタ部２１と電線圧着部２２の橋渡しとなる部分であり、幅方向断面略コの字型に形成されている。トランジション部２３は立体的に形成されていても、平面的に形成されていてもよいが、端子長手方向の曲げに対する機械的強度の観点からは、長手方向の断面２次モーメントが大きくなるように設計するのが好ましい。 The transition portion 23 is a portion that serves as a bridge between the connector portion 21 and the wire crimping portion 22, and is formed in a substantially U-shaped cross section in the width direction. The transition portion 23 may be three-dimensionally or planarly formed, but from the viewpoint of mechanical strength against bending in the longitudinal direction of the terminal, the secondary moment in the longitudinal direction is increased. It is preferable to design.
電線圧着部２２は、トランジション部２３を介してコネクタ部２１に連結された線材圧着部２２Ａと、線材圧着部２２Ａと長手方向（図中のＸ方向）に沿って並べて設けられ、線材圧着部２２Ａのトランジション部２３とは反対側に配置された被覆圧着部２２Ｂとを有しており、これらが上記金属基体にて一体成形されている。電線圧着部２２の内側面２２ａには、複数の突起あるいはセレーションなどで形成される凹凸部２４が設けられている。 The wire crimping part 22 is provided side by side along the wire crimping part 22A connected to the connector part 21 via the transition part 23, the wire crimping part 22A and the longitudinal direction (X direction in the figure), and the wire crimping part 22A. And a cover crimping portion 22B disposed on the opposite side of the transition portion 23, and these are integrally molded with the metal substrate. The inner surface 22a of the wire crimping portion 22 is provided with an uneven portion 24 formed by a plurality of protrusions or serrations.
圧着前の線材圧着部２２Ａは、図１（ｂ）に示すように、幅方向断面略Ｕ型に形成された部位であり、バレル底部２２Ａ−１と、その幅方向（図中のＹ方向）に関してその両側から斜め外側上方に延出する一対のバレル片２２Ａ−２，２２Ａ−２とで構成されている。圧着前の被覆圧着部２２Ｂも、線材圧着部２２Ａと同様、幅方向断面略Ｕ型に形成された部位であり、バレル底部２２Ｂ−１と、幅方向Ｙに関してその両側から斜め外側上方に延出する一対のバレル片２２Ｂ−２，２２Ｂ−２とで構成されている。一対のバレル片２２Ａ−２，２２Ａ−２及び一対のバレル片２２Ｂ−２，２２Ｂ−２は、それぞれ内側に折り曲げて加締められており、線材圧着部２２ＡがＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに、被覆圧着部２２Ｂが絶縁被覆１２にそれぞれ接合されている。 As shown in FIG. 1B, the wire crimping portion 22A before crimping is a portion formed in a substantially U-shaped cross section in the width direction, and the barrel bottom portion 22A-1 and its width direction (Y direction in the figure). Is formed of a pair of barrel pieces 22A-2 and 22A-2 extending obliquely upward from both sides. Similarly to the wire crimping portion 22A, the coated crimping portion 22B before crimping is a portion formed in a substantially U-shaped cross section in the width direction, and extends obliquely outward and upward from both sides of the barrel bottom portion 22B-1 and the width direction Y. And a pair of barrel pieces 22B-2 and 22B-2. The pair of barrel pieces 22A-2, 22A-2 and the pair of barrel pieces 22B-2, 22B-2 are respectively bent and crimped inside, and the wire crimping portion 22A is the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11. In addition, the coating crimping portions 22B are joined to the insulating coating 12, respectively.
接合部３０は、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと、線材圧着部２２Ａのバレル底部２２Ａ−１及び一対のバレル片２２Ａ−２，２２Ａ−２とが圧着された部位であり、この接合部３０において、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａが所定金属含有部材１１−２を介して端子２０に圧着されている。 The joining portion 30 is a portion where the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11, the barrel bottom 22A-1 of the wire crimping portion 22A, and the pair of barrel pieces 22A-2 and 22A-2 are crimped, and this joining portion. In FIG. 30, a longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 is crimped to the terminal 20 via a predetermined metal-containing member 11-2.
（ＣＮＴ線材及びＣＮＴの構成）
ＣＮＴ線材１１は、１層以上の層構造を有するＣＮＴの複数が束ねられてなるＣＮＴ複合体１１Ａ同士を撚り合わせて構成されている。ＣＮＴ線材１１の外径は、０．０１〜１ｍｍである。
すなわち、ＣＮＴ線材１１は、複数のＣＮＴが纏められた束状体となっており、これら複数のＣＮＴの軸方向がほぼ揃って配されている。ＣＮＴ線材１１は、異種元素がドープされたＣＮＴ束１１Ａ−１の複数を撚り合わせて構成されてもよい。
(Configuration of CNT wire and CNT)
The CNT wire 11 is formed by twisting together CNT composites 11A formed by bundling a plurality of CNTs having a layer structure of one or more layers. The outer diameter of the CNT wire 11 is 0.01 to 1 mm.
That is, the CNT wire 11 is a bundle in which a plurality of CNTs are gathered, and the axial directions of the plurality of CNTs are substantially aligned. The CNT wire 11 may be configured by twisting a plurality of CNT bundles 11A-1 doped with different elements.
図２は、図１（ｂ）のＣＮＴ複合体１１Ａの詳細構成を示す模式図である。なお、本発明におけるＣＮＴ複合体の各構成要素は、図２の形状、寸法のものに限られない。
同図に示すように、ＣＮＴ複合体１１Ａは、２層の層構造を有する複数のＣＮＴ１１Ａ’,１１Ａ’,・・・が束ねられてなるＣＮＴ束１１Ａ−１（ＣＮＴ集合体ともいう）を有している。そして、複数のＣＮＴ１１Ａ’,１１Ａ’,・・の最外層間に、ＣＮＴ束１１Ａ−１の長手方向に沿って複数の空隙部１１Ｂが形成されており、この複数の空隙部１１Ｂには金属ナノ粒子１１Ａ−２（他の金属ナノ粒子）が配置されている。また、ＣＮＴ線材１１の外周部に配置されたＣＮＴ複合体１１Ａを構成するＣＮＴ１１Ａ’,１１Ａ’の外周部に、金属ナノ粒子１１Ａ−２が配置されている。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a detailed configuration of the CNT composite 11A of FIG. In addition, each component of the CNT composite in the present invention is not limited to the shape and size shown in FIG.
As shown in the figure, the CNT composite 11A has a CNT bundle 11A-1 (also referred to as a CNT aggregate) in which a plurality of CNTs 11A ′, 11A ′,... Having a two-layer structure are bundled. doing. A plurality of voids 11B are formed along the longitudinal direction of the CNT bundle 11A-1 between the outermost layers of the plurality of CNTs 11A ′, 11A ′,. Particles 11A-2 (other metal nanoparticles) are arranged. In addition, metal nanoparticles 11A-2 are arranged on the outer periphery of CNTs 11A ′ and 11A ′ constituting the CNT composite 11A arranged on the outer periphery of the CNT wire 11.
すなわち本実施形態では、ＣＮＴ線材１１は、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに接続される端子２０との接合部３０に設けられ（図１（ｃ））、且つＣＮＴ束１１Ａ−１（ＣＮＴ１１Ａ’）と端子２０との間に介在する金属ナノ粒子１１Ａ−２を備える。なお、金属ナノ粒子１１Ａ−２は微小であるため、図１（ｃ）では金属ナノ粒子１１Ａ−２を図示していないが、実際には図２に示すように、各ＣＮＴ複合体１１Ａを構成するＣＮＴ１１Ａ’間、及び該ＣＮＴ複合体１１Ａの外周に、金属ナノ粒子１１Ａ−２が配置されている。 That is, in this embodiment, the CNT wire 11 is provided at the joint 30 with the terminal 20 connected to the longitudinal end 11a of the CNT wire 11 (FIG. 1C), and the CNT bundle 11A-1 (CNT11A ') And the metal nanoparticles 11A-2 interposed between the terminals 20. Since the metal nanoparticles 11A-2 are very small, the metal nanoparticles 11A-2 are not shown in FIG. 1 (c), but actually each CNT composite 11A is configured as shown in FIG. The metal nanoparticles 11A-2 are arranged between the CNTs 11A ′ and the outer periphery of the CNT composite 11A.
ＣＮＴ線材１１を構成するＣＮＴは、単層構造又は複層構造を有する筒状体であり、それぞれＳＷＮＴ（single-walled nanotube）、ＭＷＮＴ（multi-walled nanotube）と呼ばれる。例えば、２層構造を有するＣＮＴは、六角形格子の網目構造を有する２つの筒状体が略同軸で配された３次元網目構造体となっており、ＤＷＮＴ（Double-walled nanotube）と呼ばれる。構成単位である六角形格子は、その頂点に炭素原子が配された六員環であり、他の六員環と隣接してこれらが連続的に結合している。 The CNTs constituting the CNT wire 11 are cylindrical bodies having a single-layer structure or a multi-layer structure, and are called SWNT (single-walled nanotube) and MWNT (multi-walled nanotube), respectively. For example, a CNT having a two-layer structure has a three-dimensional network structure in which two cylindrical bodies having a hexagonal lattice network structure are arranged substantially coaxially, and is called DWNT (Double-walled nanotube). The hexagonal lattice, which is a structural unit, is a six-membered ring in which a carbon atom is arranged at the apex, and these are continuously bonded adjacent to another six-membered ring.
ＣＮＴの性質は、上記のような筒状体のカイラリティ（chirality）に依存する。カイラリティは、アームチェア型、ジグザグ型、及びそれ以外のカイラル型に大別され、アームチェア型は金属性、カイラル型は半導体性、ジグザグ型はその中間の挙動を示す。よってＣＮＴの導電性はいずれのカイラリティを有するかによって大きく異なり、ＣＮＴ集合体の導電性を向上させるには、金属性の挙動を示すアームチェア型のＣＮＴの割合を増大させることが重要とされてきた。一方、半導体性を有するカイラル型のＣＮＴに電子供与性もしくは電子受容性を持つ物質（異種元素）をドープすることにより、金属的挙動を示すことが分かっている。また、一般的な金属では、異種元素をドープすることによって金属内部での伝導電子の散乱が起こって導電性が低下するが、これと同様に、金属性ＣＮＴに異種元素をドープした場合には、導電性の低下を引き起こす。 The nature of CNT depends on the chirality of the cylindrical body as described above. Chirality is broadly divided into armchair type, zigzag type, and other chiral types. Armchair type is metallic, chiral type is semiconducting, and zigzag type shows intermediate behavior. Therefore, the conductivity of CNTs varies greatly depending on which chirality is present, and in order to improve the conductivity of CNT aggregates, it has been important to increase the proportion of armchair CNTs that exhibit metallic behavior. It was. On the other hand, it has been found that doping a chiral CNT having semiconducting properties with a substance (heterogeneous element) having an electron donating property or an electron accepting property exhibits a metallic behavior. In addition, in general metals, doping of different elements causes scattering of conduction electrons inside the metal, resulting in a decrease in conductivity. Similarly, when metallic CNTs are doped with different elements. , Causing a decrease in conductivity.
このように、金属性ＣＮＴ及び半導体性ＣＮＴへのドーピング効果は、導電性の観点からはトレードオフの関係にあると言えることから、理論的には金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴとを別個に作製し、半導体性ＣＮＴにのみドーピング処理を施した後、これらを組み合わせることが望ましい。しかし、現状の製法技術では金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴとを選択的に作り分けることは困難であり、金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴが混在した状態で作製される。このため、金属性ＣＮＴと半導体性ＣＮＴの混合物からなるＣＮＴ線材の導電性を向上させるには、異種元素・分子によるドーピング処理が効果的となるＣＮＴ構造を選択することが好ましい。 Thus, since the doping effect on metallic CNT and semiconducting CNT can be said to have a trade-off relationship from the viewpoint of conductivity, theoretically, metallic CNT and semiconducting CNT are produced separately. In addition, it is desirable to combine these after performing doping treatment only on the semiconducting CNTs. However, it is difficult to selectively produce metallic CNT and semiconducting CNT selectively with the current manufacturing technique, and the metallic CNT and semiconducting CNT are produced in a mixed state. For this reason, in order to improve the electrical conductivity of the CNT wire made of a mixture of metallic CNT and semiconducting CNT, it is preferable to select a CNT structure in which the doping treatment with different elements / molecules is effective.
本実施形態では、ＣＮＴ線材１１を構成するＣＮＴは、２層〜４層のうちのいずれかの層構造を有するのが好ましい。また、複数のＣＮＴの集合体で構成されるＣＮＴ束１１Ａ−１において、複数のＣＮＴの個数に対する、２層構造又は３層構造を有するＣＮＴの個数の和の比率が５０％以上であるのが好ましく、７５％以上であるのがより好ましい。すなわち、一のＣＮＴ束を構成する全ＣＮＴの総数をＮTOTAL、上記全ＣＮＴのうち２層構造を有するＣＮＴ（２）の数の和をＮCNT(2)、上記全ＣＮＴのうち３層構造を有するＣＮＴ（３）の数の和をＮCNT(3)としたとき、下記式（１）で表すことができる。
（ＮCNT(2)＋ＮCNT(3)）／ＮTOTAL×１００（％）≧５０（％） ・・・（１）
In the present embodiment, the CNT constituting the CNT wire 11 preferably has a layer structure of any of two to four layers. Further, in the CNT bundle 11A-1 composed of a plurality of CNT aggregates, the ratio of the sum of the number of CNTs having a two-layer structure or a three-layer structure to the number of the plurality of CNTs is 50% or more. Preferably, it is 75% or more. That is, the total number of all CNTs constituting one CNT bundle is N TOTAL , the sum of the number of CNTs (2) having a two-layer structure among all the CNTs is N CNT (2) , and the three-layer structure among all the CNTs When the sum of the number of CNTs (3) having N is N CNT (3) , it can be represented by the following formula (1).
(N CNT (2) + N CNT (3) ) / N TOTAL × 100 (%) ≧ 50 (%) (1)
２層構造又は３層構造のような層数が少ないＣＮＴは、それより層数の多いＣＮＴよりも比較的導電性が高い。また、ドーパントは、ＣＮＴの最内層の内部、もしくは複数のＣＮＴで形成されるＣＮＴ間の隙間に導入される。ＣＮＴの層間距離はグラファイトの層間距離である０．３３５ｎｍと同等であり、多層ＣＮＴの場合その層間にドーパントが入り込むことはサイズ的に困難である。このことからドーピング効果はＣＮＴの内部および外部にドーパントが導入されることで発現するが、多層ＣＮＴの場合は最外層および最内層に接していない内部に位置するチューブのドープ効果が発現しにくくなる。以上のような理由により、複層構造のＣＮＴにそれぞれドーピング処理を施した際には、２層構造又は３層構造を有するＣＮＴでのドーピング効果が最も高い。また、ドーパントは、強い求電子性もしくは求核性を示す、反応性の高い試薬であることが多い。単層構造のＣＮＴは多層よりも剛性が弱く、耐薬品性に劣るためにドーピング処理を施すと、ＣＮＴ自体の構造が破壊されてしまうことがある。よって本発明ではＣＮＴ集合体に含まれる２層構造又は３層構造を有するＣＮＴの個数に着目する。また、２層又は３層構造のＣＮＴの個数の和の比率が５０％未満であると、単層構造或いは４層以上の複層構造を有するＣＮＴの比率が高くなり、ＣＮＴ集合体全体としてドーピング効果が小さくなり、高導電率が得にくくなる。よって、２層又は３層構造のＣＮＴの個数の和の比率を上記範囲内の値とする。 A CNT with a small number of layers such as a two-layer structure or a three-layer structure has a relatively higher conductivity than a CNT with a larger number of layers. In addition, the dopant is introduced into the innermost layer of the CNT or in a gap between the CNTs formed by a plurality of CNTs. The interlayer distance of CNT is equivalent to 0.335 nm which is the interlayer distance of graphite, and in the case of multilayer CNT, it is difficult in terms of size for the dopant to enter the interlayer. From this, the doping effect is manifested by introducing dopants inside and outside the CNT, but in the case of multi-walled CNT, the doping effect of the tube located inside the outermost layer and the innermost layer that is not in contact with the innermost layer becomes difficult to manifest. . For the reasons described above, when doping treatment is performed on CNTs having a multi-layer structure, the doping effect of CNTs having a two-layer structure or a three-layer structure is the highest. In addition, the dopant is often a highly reactive reagent that exhibits strong electrophilicity or nucleophilicity. CNTs having a single-layer structure are less rigid than multilayers and have poor chemical resistance. Therefore, when a doping process is performed, the structure of the CNTs itself may be destroyed. Therefore, the present invention focuses on the number of CNTs having a two-layer structure or a three-layer structure included in the CNT aggregate. In addition, when the ratio of the sum of the number of CNTs having a two-layer structure or a three-layer structure is less than 50%, the ratio of CNTs having a single-layer structure or a multi-layer structure of four or more layers increases, and the CNT aggregate as a whole is doped. The effect is reduced and high conductivity is difficult to obtain. Therefore, the ratio of the sum of the number of CNTs having a two-layer or three-layer structure is set to a value within the above range.
ＣＮＴにドープされるドーパントは、導電性が向上すれば特に限定はないが、例えば硝酸、硫酸、ヨウ素、臭素、カリウム、ナトリウム、ホウ素及び窒素からなる群から選択される１つ以上の異種元素もしくは分子である。 The dopant doped in CNT is not particularly limited as long as the conductivity is improved. For example, one or more different elements selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, iodine, bromine, potassium, sodium, boron, and nitrogen or Is a molecule.
また、ＣＮＴ束１１Ａ−１を構成するＣＮＴの最外層の外径は５．０ｎｍ以下であるのが好ましい。ＣＮＴ束１１Ａ−１を構成するＣＮＴの最外層の外径が５．０ｎｍを超えると、ＣＮＴ間および最内層の隙間に起因する空孔率が大きくなり、導電性が低下してしまうため、好ましくない。したがって、ＣＮＴ束１１Ａ−１を構成するＣＮＴの最外層の外径を５．０ｎｍ以下とする。 Moreover, it is preferable that the outer diameter of the outermost layer of CNT constituting the CNT bundle 11A-1 is 5.0 nm or less. If the outer diameter of the outermost layer of the CNT constituting the CNT bundle 11A-1 exceeds 5.0 nm, the porosity due to the gap between the CNTs and the innermost layer is increased, and the conductivity is decreased. Absent. Therefore, the outer diameter of the outermost layer of the CNT constituting the CNT bundle 11A-1 is set to 5.0 nm or less.
ＣＮＴ線材１１は、線材全体の強度及び導電性の観点から、当該線材に分散配置された他の金属部材を有していてもよい。他の金属部材は、例えば長尺状の線材或いは粒子であり、このような形状を有する他の金属部材がＣＮＴに混合されている。上記他の金属部材の金属は、例えば銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金を主成分とする材料である。 The CNT wire 11 may have other metal members dispersedly arranged on the wire from the viewpoint of the strength and conductivity of the entire wire. The other metal member is, for example, a long wire or particle, and the other metal member having such a shape is mixed with the CNT. The metal of said other metal member is a material which has copper, copper alloy, aluminum, and aluminum alloy as a main component, for example.
本発明における金属ナノ粒子１１Ａ−２は、上述のように、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに配置されるものであり、且つＣＮＴの長手方向に沿って２００ｎｍ〜６００ｎｍの間隔で設けられている。ＣＮＴの格子欠陥が、ＣＮＴの長手方向に沿って２００ｎｍ〜６００ｎｍの間隔で生じるため、複数の金属ナノ粒子１１Ａ−２が上記間隔で成長する。このように、金属ナノ粒子１１Ａ−２は、ＣＮＴ線材１１の長手方向全体に亘って含有される上記他の金属部材とは異なる。本発明のＣＮＴ線材１１の接合部３０におけるＣＮＴ線材１１に対する金属ナノ粒子１１−２の含有量は、７５〜２００ｗｔ％が好ましく、より好ましくは８０〜２００ｗｔ％である。上記含有量が７５ｗｔ％以下であると端子を圧着した際に導電性を維持することができない可能性が高い。また、ＣＮＴ線材１１におけるＣＮＴ１１Ａ’に対する上記金属ナノ粒子１１Ａ−２の金属含有量は、当該ＣＮＴに対する上記他の金属部材の金属含有量よりも大きい。尚、本発明のＣＮＴ線材１１は、炭素（Ｃ）を主成分とする線材であり、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属を主成分とする線材と異なることは言うまでもない。 As described above, the metal nanoparticles 11A-2 in the present invention are arranged at the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11, and are provided at intervals of 200 nm to 600 nm along the longitudinal direction of the CNT. Yes. Since lattice defects of CNT occur at intervals of 200 nm to 600 nm along the longitudinal direction of CNT, a plurality of metal nanoparticles 11A-2 grow at the above intervals. Thus, the metal nanoparticles 11A-2 are different from the other metal members contained throughout the longitudinal direction of the CNT wire 11. As for content of the metal nanoparticle 11-2 with respect to the CNT wire 11 in the junction part 30 of the CNT wire 11 of this invention, 75-200 wt% is preferable, More preferably, it is 80-200 wt%. When the content is 75 wt% or less, there is a high possibility that the conductivity cannot be maintained when the terminal is crimped. Further, the metal content of the metal nanoparticles 11A-2 relative to the CNT 11A 'in the CNT wire 11 is larger than the metal content of the other metal member relative to the CNT. Note that the CNT wire 11 of the present invention is a wire mainly composed of carbon (C), and needless to say, is different from a wire mainly composed of metal such as copper, copper alloy, aluminum, and aluminum alloy.
図３は、図２のＣＮＴ１１Ａ’間に介在する金属ナノ粒子１１Ａ−２の一例を示す電子顕微鏡画像であり、図４は、図２のＣＮＴ１１Ａ’間に介在する金属ナノ粒子１１Ａ−２の一例を示す模式断面図である。
同図に示すように、金属ナノ粒子１１Ａ−２は、一方のＣＮＴ１１Ａ’を構成する筒状体Ｔ１（内層）及び筒状体Ｔ２（最外層）と結合し（図４）、且つ他方のＣＮＴ１１Ａ’ 筒状体Ｔ１及び筒状体Ｔ２と結合している。金属ナノ粒子１１Ａ−２は、ＣＮＴ１１Ａ’の筒状体Ｔ１，Ｔ２の双方と結合してもよいし、最外層である筒状体Ｔ２とのみ結合していてもよい。
3 is an electron microscope image showing an example of the metal nanoparticles 11A-2 interposed between the CNTs 11A ′ of FIG. 2, and FIG. 4 is an example of the metal nanoparticles 11A-2 interposed between the CNTs 11A ′ of FIG. It is a schematic cross section which shows.
As shown in the figure, the metal nanoparticles 11A-2 are combined with the cylindrical body T1 (inner layer) and the cylindrical body T2 (outermost layer) constituting one CNT 11A ′ (FIG. 4) and the other CNT 11A. 'It couple | bonds with the cylindrical body T1 and the cylindrical body T2. The metal nanoparticles 11A-2 may be bonded to both the cylindrical bodies T1 and T2 of the CNT 11A ′, or may be bonded only to the cylindrical body T2 that is the outermost layer.
ＣＮＴ１１Ａ’は、その層構造における１つの層を規定する炭素原子の規則格子配列内に形成された開口部５０を有している。この開口部５０は、上記規則格子配列の格子欠陥に由来して形成されるものである。開口部５０は、例えば、化学的、機械的に安定なｓｐ２結合を有する六員環からなる規則格子配列中に形成されている五員環や七員環などの格子欠陥を、酸処理などで除去することにより得られる。 The CNT 11A ′ has openings 50 formed in an ordered lattice arrangement of carbon atoms that define one layer in its layer structure. The openings 50 are formed from the lattice defects of the regular lattice arrangement. The opening 50 is formed by, for example, treating a lattice defect such as a five-membered ring or a seven-membered ring formed in a regular lattice arrangement formed of a six-membered ring having a chemically and mechanically stable sp 2 bond with an acid treatment or the like. It can be obtained by removing with
金属ナノ粒子１１Ａ−２は、開口部５０内に配置されると共に、当該開口部を画定する複数の炭素原子１３と結合している（図３）。この金属ナノ粒子１１Ａ−２は、開口部５０を画定する複数の炭素原子１３或いはその近傍を基準として核形成し、ＣＮＴ１１Ａ’の径方向に結晶成長することによって形成されると推察される。これにより、金属ナノ粒子１１Ａ−２はＣＮＴ１１Ａ’と格子整合している。また、隣接配置された２つのＣＮＴ１１Ａ’間において、対向するように形成された２つの開口部５０が存在する場合、これら２つの開口部５０から互いに接近するように結晶成長し、これらの結晶粒が結合することで、２つのＣＮＴ１１Ａ’間に金属ナノ粒子１１Ａ−２が配置される。 The metal nanoparticles 11A-2 are disposed in the opening 50 and are bonded to a plurality of carbon atoms 13 that define the opening (FIG. 3). The metal nanoparticles 11A-2 are presumed to be formed by nucleating with a plurality of carbon atoms 13 defining the opening 50 or the vicinity thereof as a reference and crystal growth in the radial direction of the CNT 11A '. Thereby, the metal nanoparticles 11A-2 are lattice-matched with the CNTs 11A '. In addition, when there are two openings 50 formed so as to face each other between two adjacent CNTs 11A ′, crystals grow from these two openings 50 so as to approach each other, and these crystal grains , Metal nanoparticles 11A-2 are arranged between the two CNTs 11A ′.
また、金属ナノ粒子１１Ａ−２は、ＣＮＴ１１Ａ’と接合される多孔質の接合部位を構成するのが好ましい。金属ナノ粒子１１Ａ−２で構成される接合部位が多孔質である場合、上記接合部位の空隙率が、５〜４０％であるのが好ましい。なお、上記空隙率の測定はＣＮＴを除外した、金属からなる接合部位に対して行ったものである。空隙率が５％以上であると、接合部位が膨張・収縮に追従できるため接合がより強固になり、４０％以下であると、粗大なボイドの発生が抑えられ接合性が良好となる。上記接合部位における空隙の平均空孔径は１０ｎｍ〜３００ｎｍであることが好ましい。また、接合部位を形成するＣＮＴと金属ナノ粒子との分布は、ＣＮＴ間に金属ナノ粒子が連続的に入り組んでいる構造が好ましい。導電性の確保と端子と圧着などで接合した場合の接合強度の確保が高いレベルで実現できるためである。ＣＮＴ金属ナノ粒子１１Ａ−２の平均粒子径は、例えば５００ｎｍ以下であり、好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍである。 Moreover, it is preferable that the metal nanoparticle 11A-2 constitutes a porous bonding site to be bonded to the CNT 11A ′. When the joining site composed of the metal nanoparticles 11A-2 is porous, the porosity of the joining site is preferably 5 to 40%. In addition, the measurement of the said porosity was performed with respect to the joining part which consists of metals except CNT. If the porosity is 5% or more, the joining portion can follow expansion / contraction, so that the joining becomes stronger. If it is 40% or less, the generation of coarse voids is suppressed and the joining property is improved. It is preferable that the average void | hole diameter of the space | gap in the said junction part is 10 nm-300 nm. In addition, the distribution of CNTs and metal nanoparticles that form a bonding site is preferably a structure in which metal nanoparticles are continuously intertwined between CNTs. This is because ensuring the electrical conductivity and securing the joining strength when the terminals are joined by crimping can be realized at a high level. The average particle diameter of the CNT metal nanoparticles 11A-2 is, for example, 500 nm or less, and preferably 10 nm to 300 nm.
また、金属ナノ粒子１１Ａ−２は、Ｃｕ（銅）、Ｍｎ（モリブデン）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｎｉ（ニッケル）及びＣｕ（銅）からなる群から選択される少なくとも１つの材料からなり、特に、導電性の観点からＣｕ又はＣｕ合金からなるのが好ましい。 Further, the metal nanoparticles 11A-2 are at least one material selected from the group consisting of Cu (copper), Mn (molybdenum), Fe (iron), Co (cobalt), Ni (nickel), and Cu (copper). In particular, from the viewpoint of conductivity, it is preferably made of Cu or a Cu alloy.
＜カーボンナノチューブ線材接続構造体の製造方法＞
図５（ａ）〜（ｄ）は、図１のカーボンナノチューブ線材接続構造体１の製造方法の一例を示す図である。
先ず、ＣＮＴ電線１０の絶縁被覆１２の一部を剥いで、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａを露出させたものを準備する（図５（ａ））。次いで、露出したＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに酸処理を施す（図５（ｂ））。例えば、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａを、７０〜８０℃に熱した濃塩酸に３０分程度浸漬する。これにより、図６（ａ）に示すように、ＣＮＴ１１Ａ’において、炭素原子の規則格子配列内に存在する五員環５０Ａ’及び七員環５０Ｂ’等の格子欠陥が酸処理により破壊され、この格子欠陥に相当する部分に開口部５０が形成される。開口部５０は、規則格子配列の一部である複数の炭素原子１３に取り囲まれており、これら複数の炭素原子１３が当該開口部５０を画定している。
<Method for producing carbon nanotube wire connecting structure>
5A to 5D are views showing an example of a method for manufacturing the carbon nanotube wire connecting structure 1 shown in FIG.
First, a part of the insulating coating 12 of the CNT electric wire 10 is peeled off to expose the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 (FIG. 5A). Next, an acid treatment is performed on the exposed end portion 11a of the CNT wire 11 (FIG. 5B). For example, the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 is immersed in concentrated hydrochloric acid heated to 70 to 80 ° C. for about 30 minutes. Thereby, as shown in FIG. 6A, in CNT11A ′, lattice defects such as the five-membered ring 50A ′ and the seven-membered ring 50B ′ existing in the regular lattice arrangement of carbon atoms are destroyed by the acid treatment, Openings 50 are formed in portions corresponding to lattice defects. The opening 50 is surrounded by a plurality of carbon atoms 13 that are part of the ordered lattice arrangement, and the plurality of carbon atoms 13 define the opening 50.
上記酸処理前或いは酸処理後に、超音波発生装置を用いて、露出したＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに超音波を付与し、当該長手方向端部１１ａを粗化してもよい。この粗化処理は、超音波以外に、レーザ或いはブラストを用いて行ってもよい。これにより、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに、複数の延出部からなる凹凸部（粗化部）が形成される。複数の延出部あるいは凹凸部の長手方向長さは、端子２０との接続部の長さに因って決定される。 Before or after the acid treatment, ultrasonic waves may be applied to the exposed longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 to roughen the longitudinal end portion 11a using an ultrasonic generator. This roughening treatment may be performed using laser or blasting in addition to ultrasonic waves. Thereby, the uneven | corrugated | grooved part (roughening part) which consists of a some extension part in the longitudinal direction edge part 11a of the CNT wire 11 is formed. The length in the longitudinal direction of the plurality of extending portions or uneven portions is determined based on the length of the connection portion with the terminal 20.
次に、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに金属ナノ粒子形成処理を施す。例えば、水酸化ナトリウム水溶液に酸処理を施したＣＮＴを投入し、更に硝酸銅を同溶液に投入する。この溶液を予め３０℃以下に保った状態でヒドラジンを投入する。水溶液内では、銅イオン、ヒドラジン、水酸化ナトリウムが反応し、銅が還元される。還元された銅は、ＣＮＴの格子欠陥部分を起点として結晶成長する。これにより、ＣＮＴ１１Ａ’開口部５０を閉塞し（図６（ｂ））、且つＣＮＴ１１Ａ’の径方向に延出した結晶粒が形成され、ＣＮＴ１１Ａ’の外周面に金属ナノ粒子１１Ａ−２が形成される。また、隣接或いは近接するＣＮＴ１１Ａ’において、対向するように設けられた２つの開口部でそれぞれ成長した結晶粒が互いに結合することで、隣接するＣＮＴ１１Ａ’間に金属ナノ粒子１１Ａ−２が形成され、金属ナノ粒子１１Ａ−２を介してＣＮＴ１１Ａ’間の電子伝導パスが形成される。 Next, the metal nanoparticle formation process is performed to the longitudinal direction end part 11a of the CNT wire 11. For example, CNT that has been subjected to acid treatment is added to an aqueous sodium hydroxide solution, and copper nitrate is further added to the solution. Hydrazine is added while keeping this solution at 30 ° C. or lower in advance. In the aqueous solution, copper ions, hydrazine, and sodium hydroxide react to reduce copper. The reduced copper crystal grows starting from the lattice defect portion of the CNT. Thereby, the CNT 11A ′ opening 50 is closed (FIG. 6B), and crystal grains extending in the radial direction of the CNT 11A ′ are formed, and the metal nanoparticles 11A-2 are formed on the outer peripheral surface of the CNT 11A ′. The Further, in adjacent or adjacent CNTs 11A ′, crystal grains grown in two openings provided to face each other are bonded to each other, thereby forming metal nanoparticles 11A-2 between adjacent CNTs 11A ′. An electron conduction path between the CNTs 11A ′ is formed through the metal nanoparticles 11A-2.
次に、図５（ｃ）において、銅または銅合金の金属基体からなる板材を圧延して、所定厚さの板材を作製する。このとき、必要に応じて、母材からなる板材全体或いは板材の一部にめっき層を設けて金属部材を形成し、また、繰り返し形状の構成単位となる各板状部位における圧着部用板状体の表面に凹凸部を形成する。その後、この金属基体からなる板材を、プレス加工（１次プレス）にて、複数の圧着端子が平面展開した状態となるように、繰り返し形状で打ち抜く。その後、繰り返し形状の構成単位となる各板状部位に曲げ加工を施して（２次プレス）、コネクタ部２１、トランジション部２３及び線材圧着部２２を有する端子２０を形成する。 Next, in FIG.5 (c), the board | plate material which consists of a copper or copper alloy metal base | substrate is rolled, and the board | plate material of predetermined thickness is produced. At this time, if necessary, a metal layer is formed by providing a plating layer on the whole plate material or a part of the plate material, and the plate shape for the crimping portion in each plate-shaped portion that becomes a repetitive unit. An uneven portion is formed on the surface of the body. Thereafter, the plate material made of the metal substrate is punched out in a repetitive shape by pressing (primary pressing) so that a plurality of crimp terminals are in a flattened state. Thereafter, bending is performed on each plate-like portion serving as a repetitive unit (secondary press) to form the terminal 20 having the connector portion 21, the transition portion 23, and the wire crimping portion 22.
次いで、上記のように作製された端子２０をＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと圧着し、ＣＮＴ線材接続構造体１を形成する（図５（ｄ））。このとき、線材圧着部２２Ａのバレル底部２２Ａ−１にＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａを載置すると共に、被覆圧着部２２Ｂのバレル底部２２Ｂ−１に絶縁被覆１２を載置して、一対のバレル片２２Ａ−２，２２Ａ−２及び一対のバレル片２２Ｂ−２，２２Ｂ−２をそれぞれ内側に折り曲げて加締める。これにより、線材圧着部２２ＡがＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに、被覆圧着部２２Ｂが絶縁被覆１２にそれぞれ接合され、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと線材圧着部２２Ａとの接合部３０が形成される。そして、接合部３０において、ＣＮＴ１１Ａ’の金属ナノ粒子１１Ａ−２が線材圧着部２２Ａと接合され、金属ナノ粒子１１Ａ−２を介してＣＮＴ１１Ａ’と線材圧着部２２Ａとの電子伝導パスが形成される。 Next, the terminal 20 produced as described above is pressure-bonded to the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 to form the CNT wire connection structure 1 (FIG. 5D). At this time, the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 is placed on the barrel bottom portion 22A-1 of the wire crimping portion 22A, and the insulating coating 12 is placed on the barrel bottom portion 22B-1 of the covering crimping portion 22B. The barrel pieces 22A-2 and 22A-2 and the pair of barrel pieces 22B-2 and 22B-2 are bent inward and crimped. Thereby, the wire crimping portion 22A is joined to the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11, and the coating crimping portion 22B is joined to the insulating coating 12, respectively, and the joining portion between the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 and the wire crimping portion 22A. 30 is formed. And in the junction part 30, the metal nanoparticle 11A-2 of CNT11A 'is joined with the wire crimping | compression-bonding part 22A, and the electronic conduction path of CNT11A' and wire crimping | compression-bonding part 22A is formed through the metal nanoparticle 11A-2. .
上記圧着前に、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに導電性材料を含有する流動性部材を塗布して、固化或いは硬化させてもよい。例えば、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａをめっき処理して、当該長手方向端部１１ａに１又は複数のめっき層を設けてもよい。このめっき処理により、長手方向端部１１ａの金属ナノ粒子１１Ａ−２が低温でもめっきと強固に接合される。また、めっき層は、ＣＮＴ線材１１と比較して端子２０に対する濡れ性が良好であるため、めっき層がより強固に端子２０に接合される。 Before the crimping, a fluid member containing a conductive material may be applied to the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 to be solidified or cured. For example, the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 may be plated to provide one or more plating layers on the longitudinal end portion 11a. By this plating treatment, the metal nanoparticles 11A-2 at the longitudinal ends 11a are firmly bonded to the plating even at a low temperature. Further, since the plating layer has better wettability with respect to the terminal 20 as compared with the CNT wire 11, the plating layer is more firmly bonded to the terminal 20.
上記流動性部材は、例えばめっき又は導電性接着剤である。上記めっきは、例えばはんだめっき、銅めっき、ニッケルめっき、ニッケル−亜鉛合金めっき、パラジウムめっき、コバルトめっき、錫めっき又は銀めっきである。上記導電性接着剤は、例えば導電性材料からなるフィラーが充填されたエポキシ系などの導電性樹脂である。 The fluid member is, for example, plating or a conductive adhesive. The plating is, for example, solder plating, copper plating, nickel plating, nickel-zinc alloy plating, palladium plating, cobalt plating, tin plating, or silver plating. The conductive adhesive is, for example, an epoxy-based conductive resin filled with a filler made of a conductive material.
図７（ａ）〜（ｄ）は、図１のＣＮＴ線材接続構造体１の変形例及びその製造方法を示す図である。図１のＣＮＴ線材接続構造体１は、ＣＮＴ線材１１といわゆるオープンバレル型の端子２０との接続構造を有するが、これに限らず、ＣＮＴ線材１１とクローズドバレル型の端子との接続構造を有していてもよい。 7A to 7D are views showing a modification of the CNT wire connecting structure 1 in FIG. 1 and a method for manufacturing the same. The CNT wire connection structure 1 in FIG. 1 has a connection structure between the CNT wire 11 and a so-called open barrel type terminal 20, but is not limited thereto, and has a connection structure between the CNT wire 11 and a closed barrel type terminal. You may do it.
具体的には、端子６０は、不図示の外部端子と電気的に接続されるコネクタ部２１と、該コネクタ部とトランジション部２３を介して設けられ、ＣＮＴ電線１０と圧着される電線圧着部６１とを備える（図７（ａ））。電線圧着部６１は、トランジション部２３側が閉塞された形状（片端閉塞形状）を有する筒部材であって、ＣＮＴ電線１０の絶縁被覆１２と圧着される被覆圧着部６１Ａと、電線挿入口６２側からトランジション部２３側に向かって縮径する縮径部６１Ｂと、ＣＮＴ線材１１と圧着される線材圧着部６１Ｃと、挿入口６２側からトランジション部２３側に向かって更に縮径し、その端部が溶接により閉塞される縮径部６１Ｄとを有している。コネクタ部２１及びトランジション部２３の構成は、図１の端子２０と同じであるので、その説明を省略する。 Specifically, the terminal 60 is provided via a connector portion 21 electrically connected to an external terminal (not shown), and the connector portion and the transition portion 23, and a wire crimping portion 61 that is crimped to the CNT electric wire 10. (FIG. 7A). The wire crimping portion 61 is a cylindrical member having a shape (one-end closed shape) in which the transition portion 23 side is closed, and from the side of the wire insertion port 62 and a covering crimping portion 61A to be crimped to the insulating coating 12 of the CNT electric wire 10. The diameter-reduced part 61B that is reduced in diameter toward the transition part 23 side, the wire-material crimping part 61C that is crimped to the CNT wire 11, and the diameter is further reduced from the insertion port 62 side toward the transition part 23 side. And a reduced diameter portion 61D closed by welding. Since the structure of the connector part 21 and the transition part 23 is the same as the terminal 20 of FIG. 1, the description is abbreviate | omitted.
この電線圧着部６１は、例えば平面展開した金属基体を立体的にプレス加工すると共に、断面が略Ｃ字型となる筒状体を形成し、この筒状体の開放部分（突き合わせ部）をレーザ溶接することにより形成される。筒状体のレーザ溶接は、該筒状体の長手方向（Ｘ方向）に沿って行われるため、その長手方向と略同一の方向に帯状溶接部（溶接ビード）が形成され、これにより電線圧着部６１が形成される。また、電線圧着部６１を形成した後、電線圧着部６１のトランジション部２３側の端部がレーザ溶接によって封止されるのが好ましい。この封止溶接は、圧着端子の長手方向に対して垂直な方向（Ｙ方向）に沿って行われる。この封止溶接により、トランジション部２３側からの水分等の浸入が防止される。また、線材圧着部６１Ｃの内周面６１ａには、複数の突起或いはセレーション等で形成される凹凸部６３が設けられてもよい（図４（ｂ））。 For example, the wire crimping portion 61 three-dimensionally presses a flatly developed metal base and forms a cylindrical body having a substantially C-shaped cross section. The open portion (butting portion) of the cylindrical body is formed by a laser. It is formed by welding. Laser welding of the tubular body is performed along the longitudinal direction (X direction) of the tubular body, so that a belt-like welded portion (weld bead) is formed in the substantially same direction as the longitudinal direction, thereby crimping the wire. Part 61 is formed. Moreover, after forming the wire crimping part 61, it is preferable that the edge part by the side of the transition part 23 of the wire crimping part 61 is sealed by laser welding. This sealing welding is performed along a direction (Y direction) perpendicular to the longitudinal direction of the crimp terminal. By this sealing welding, intrusion of moisture and the like from the transition part 23 side is prevented. Further, an uneven portion 63 formed by a plurality of protrusions or serrations may be provided on the inner peripheral surface 61a of the wire crimping portion 61C (FIG. 4B).
端子６０を用いてＣＮＴ線材接続構造体１Ａを作製する場合にも、図５の場合と同様にして、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに酸処理を施して各ＣＮＴに開口部５０を形成し（図６（ａ）参照）、その後、金属ナノ粒子形成処理を施して開口部５０に金属ナノ粒子１１Ａ−２を形成する（図６（ｂ）参照）。これにより、各ＣＮＴ１１Ａ’の外周部に金属ナノ粒子が形成されると共に、複数のＣＮＴ１１Ａ’を連結する金属ナノ粒子が形成される。 Also in the case of producing the CNT wire connecting structure 1A using the terminal 60, as in the case of FIG. 5, the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 is subjected to acid treatment to form the opening 50 in each CNT. Then (see FIG. 6A), after that, a metal nanoparticle formation process is performed to form the metal nanoparticles 11A-2 in the opening 50 (see FIG. 6B). As a result, metal nanoparticles are formed on the outer periphery of each CNT 11A ′, and metal nanoparticles that connect a plurality of CNTs 11A ′ are formed.
その後、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａを電線圧着部６１内に挿入し（図７（ｃ））、線材圧着部６１ＣにＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａを載置すると共に、被覆圧着部６１Ａに絶縁被覆１２を載置する。そして、電線圧着部６１を加締めて、電線圧着部６１をＣＮＴ線材１１と圧着する（図７（ｄ））。これにより、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと端子６０の線材圧着部６１Ｃとの接合部６６が形成され、この接合部６６において、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと線材圧着部６１Ｃとの間に金属ナノ粒子１１Ａ−２が形成される。 Thereafter, the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 is inserted into the electric wire crimping portion 61 (FIG. 7 (c)), and the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 is placed on the wire crimping portion 61C and is covered and crimped. The insulating coating 12 is placed on the part 61A. And the electric wire crimping part 61 is crimped, and the electric wire crimping part 61 is crimped | bonded with the CNT wire 11 (FIG.7 (d)). Thereby, the joining part 66 of the longitudinal direction end part 11a of the CNT wire 11 and the wire crimping part 61C of the terminal 60 is formed, and in this joining part 66, the longitudinal direction end part 11a of the CNT wire 11 and the wire crimping part 61C Between these, metal nanoparticles 11A-2 are formed.
上述したように、本実施形態によれば、金属ナノ粒子１１Ａ−２が、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに接続される端子２０との接合部３０に設けられ、且つＣＮＴ１１Ａ’と端子２０との間に介在するので、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと端子２０とを金属ナノ粒子１１Ａ−２で連結することができ、ＣＮＴ線材１１が、当該金属ナノ粒子１１Ａ−２を介して端子２０と良好に接合される。したがって、ＣＮＴ線材１１と端子２０との界面接続における導電性の低下を抑制して、端子２０との接合部３０における良好な導電性及び強度を実現することができる。 As described above, according to the present embodiment, the metal nanoparticles 11A-2 are provided at the joint 30 with the terminal 20 connected to the longitudinal end 11a of the CNT wire 11, and the CNT 11A 'and the terminal 20 are provided. Therefore, the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 and the terminal 20 can be connected by the metal nanoparticles 11A-2, and the CNT wire 11 is connected via the metal nanoparticles 11A-2. Good connection with the terminal 20. Therefore, it is possible to suppress a decrease in conductivity at the interface connection between the CNT wire 11 and the terminal 20 and to realize good conductivity and strength at the joint portion 30 with the terminal 20.
また、ＣＮＴ１１Ａ’間に介在する金属ナノ粒子１１Ａ−２を更に備えるので、ＣＮＴ１１Ａ’間における径方向の導電性が向上し、ＣＮＴ１１Ａ’が本来有する軸方向への良好な導電性に加えて、径方向への良好な導電性を実現することができ、ＣＮＴ１１Ａ’間の良好な導電性を実現することができる。 Moreover, since the metal nanoparticles 11A-2 interposed between the CNTs 11A ′ are further provided, the electrical conductivity in the radial direction between the CNTs 11A ′ is improved, and in addition to the good electrical conductivity in the axial direction that the CNTs 11A ′ originally have, Good conductivity in the direction can be realized, and good conductivity between the CNTs 11A ′ can be realized.
更に、ＣＮＴ１１Ａ’は、層構造における１つの層を規定する炭素原子の規則格子配列内に形成された開口部５０を有しており、金属ナノ粒子１１Ａ−２が、開口部５０内に配置されると共に、当該開口部５０を画定する複数の炭素原子１３と結合しているので、ＣＮＴ１１Ａ’と金属ナノ粒子１１Ａ−２とが良好に接合され、ＣＮＴ１１Ａ’と金属ナノ粒子１１Ａ−２との間で良好な導電性及び強度を実現することができる。 Furthermore, the CNT 11A ′ has an opening 50 formed in an ordered lattice arrangement of carbon atoms defining one layer in the layer structure, and the metal nanoparticles 11A-2 are arranged in the opening 50. In addition, since it is bonded to the plurality of carbon atoms 13 that define the opening 50, the CNT 11A ′ and the metal nanoparticles 11A-2 are well bonded, and the CNT 11A ′ and the metal nanoparticles 11A-2 Good electrical conductivity and strength can be realized.
以上、本発明の実施形態に係るＣＮＴ接続構造体およびその製造方法について述べたが、本発明は記述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形および変更が可能である。 Although the CNT connection structure and the manufacturing method thereof according to the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the described embodiments, and various modifications and changes can be made based on the technical idea of the present invention. Is possible.
上記実施形態では、ＣＮＴ線材接続構造体は、ＣＮＴ電線１０とオープンバレル型の端子２０との接続構造、或いはＣＮＴ電線１０とクローズドバレル型の端子６０との接続構造を有しているが、ＣＮＴ電線と他の形状の端子との接続構造を有していてもよい。
例えば、図８（ａ）において、ＣＮＴ線材接続構造体１Ｂの端子７０は、不図示の外部端子と電気的に接続されるコネクタ部２１と、該コネクタ部とトランジション部２３を介して設けられ、ＣＮＴ電線１０と圧着される電線圧着部７１とを備えている。
In the above embodiment, the CNT wire connecting structure has a connection structure between the CNT electric wire 10 and the open barrel type terminal 20 or a connection structure between the CNT electric wire 10 and the closed barrel type terminal 60. You may have the connection structure of an electric wire and the terminal of another shape.
For example, in FIG. 8A, the terminal 70 of the CNT wire connecting structure 1B is provided via a connector part 21 electrically connected to an external terminal (not shown), the connector part and the transition part 23, A CNT wire 10 and a wire crimping portion 71 to be crimped are provided.
圧着前の電線圧着部７１は、図８（ｂ）に示すように、長手方向に関してその両端が開放した形状（両端開放形状）を有する筒部材であって、トランジション部２３を介してコネクタ部２１に連結され且つＣＮＴ線材１１と圧着される線材圧着部７１Ａと、線材圧着部７１Ａのトランジション部２３とは反対側に配置され、絶縁被覆１２と圧着される被覆圧着部７１Ｂとを有しており、これらが金属基体にて一体成形されている。電線圧着部７１は、被覆圧着部７１Ｂの長手方向端部に電線挿入口７２を有すると共に、線材圧着部７１Ａの長手方向端部に開口７３を有している。コネクタ部２１及びトランジション部２３の構成は、図１の端子２０と基本的に同じであるので、その説明を省略する。 As shown in FIG. 8B, the wire crimping portion 71 before crimping is a cylindrical member having a shape in which both ends thereof are open in the longitudinal direction (both ends open shape), and the connector portion 21 via the transition portion 23. And a wire crimping portion 71A that is crimped to the CNT wire 11, and a coating crimping portion 71B that is disposed on the opposite side of the transition crimping portion 23 of the wire crimping portion 71A and that is crimped to the insulating coating 12. These are integrally formed of a metal substrate. The electric wire crimping portion 71 has an electric wire insertion port 72 at the longitudinal end portion of the covering crimping portion 71B and an opening 73 at the longitudinal end portion of the wire crimping portion 71A. Since the structure of the connector part 21 and the transition part 23 is fundamentally the same as the terminal 20 of FIG. 1, the description is abbreviate | omitted.
端子７０を用いてＣＮＴ線材接続構造体１Ｂを作製する場合にも、上記と同様に、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａに酸処理を施して各ＣＮＴに開口部５０を形成し（図６（ａ）参照）、その後、金属ナノ粒子形成処理を施して開口部５０に金属ナノ粒子１１Ａ−２を形成する（図６（ｂ）参照）。 Also when the CNT wire connecting structure 1B is manufactured using the terminals 70, as in the above, the longitudinal ends 11a of the CNT wire 11 are subjected to acid treatment to form openings 50 in the respective CNTs (FIG. 6). Thereafter, a metal nanoparticle formation process is performed to form metal nanoparticles 11A-2 in the opening 50 (see FIG. 6B).
そして、電線挿入口７２からＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａを挿入し、線材圧着部７１ＡにＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａを載置すると共に、被覆圧着部７１Ｂに絶縁被覆１２を載置する（図８（ｂ））。そして、電線圧着部７１を加締めて、電線圧着部６１をＣＮＴ線材１１と圧着し（図８（ａ））、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと端子７０の線材圧着部７１Ａとの接合部７５を形成する。本接続構造体によっても、ＣＮＴ線材１１の長手方向端部１１ａと線材圧着部７１Ａとの間に金属ナノ粒子１１Ａ−２を介在させることができる。 Then, the longitudinal end 11a of the CNT wire 11 is inserted from the wire insertion port 72, the longitudinal end 11a of the CNT wire 11 is placed on the wire crimping portion 71A, and the insulating coating 12 is placed on the covering crimping portion 71B. (FIG. 8B). Then, the wire crimping portion 71 is crimped, and the wire crimping portion 61 is crimped to the CNT wire 11 (FIG. 8A), and the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 and the wire crimping portion 71A of the terminal 70 are joined. A portion 75 is formed. Also with this connection structure, the metal nanoparticles 11A-2 can be interposed between the longitudinal end portion 11a of the CNT wire 11 and the wire crimping portion 71A.
また、図１のＣＮＴ線材接続構造体１では、端子のコネクタ部が雌型端子であるが、コネクタ部の細部形状は、特に限定されず、外部端子と係止あるいは嵌合して電気的に接続し得るものであれば、他の形状を有していてもよい。例えば図９に示すように、丸型端子８０は、電線圧着部２２と平板状のトランジション部８１を介して一体接続され、中央の孔８２にボルト等が挿通されて他の部材に固定されるリング部８３を有していてもよい。
また、他の変形例として、ＣＮＴ線材接続構造体が、雌型端子のコネクタ部に代えて、雄型端子のコネクタ部を有していてもよく、雄型端子が、例えば長尺状の接続部（挿入タブ）であってもよい。
Further, in the CNT wire connecting structure 1 in FIG. 1, the connector portion of the terminal is a female terminal, but the detailed shape of the connector portion is not particularly limited, and is electrically engaged with or engaged with an external terminal. As long as it can be connected, it may have another shape. For example, as shown in FIG. 9, the round terminal 80 is integrally connected to the wire crimping portion 22 via the flat plate-like transition portion 81, and a bolt or the like is inserted through the central hole 82 and fixed to another member. You may have the ring part 83. FIG.
As another modification, the CNT wire connecting structure may have a male terminal connector instead of the female terminal connector, and the male terminal is, for example, a long connection. Part (insert tab).
１ ＣＮＴ線材接続構造体
１Ａ ＣＮＴ線材接続構造体
１Ｂ ＣＮＴ線材接続構造体
１１ ＣＮＴ線材
１１Ａ ＣＮＴ複合体
１１Ａ−１ ＣＮＴ束
１１Ａ−２ 金属ナノ粒子
１１Ａ’ ＣＮＴ
１１Ｂ 空隙部
１１ａ 長手方向端部
１２ 絶縁被覆
１３ 炭素原子
２０ 端子
２１ コネクタ部
２２ 電線圧着部
２２Ａ 線材圧着部
２２Ａ−１ バレル底部
２２Ａ−２，２２Ａ−２ 一対のバレル片
２２Ｂ 被覆圧着部
２２Ｂ−１ バレル底部
２２Ｂ−２，２２Ｂ−２一対のバレル片
２２ａ 内側面
２３ トランジション部
２４ 凹凸部
３０ 接合部
５０ 開口部
５０Ａ’ 五員環
５０Ｂ’ 七員環
６０ 端子
６１ 電線圧着部
６１Ａ 被覆圧着部
６１Ｂ 縮径部
６１Ｃ 線材圧着部
６１Ｄ 縮径部
６１ａ 内周面
６２ 電線挿入口
６３ 凹凸部
６６ 接合部
７０ 端子
７１ 電線圧着部
７１Ａ 線材圧着部
７１Ｂ 被覆圧着部
７２ 電線挿入口
７５ 接合部
８０ 丸形端子
８１ トランジション部
８２ 孔
８３ リング部
Ｔ１ 筒状体
Ｔ２ 筒状体
1 CNT Wire Connection Structure 1A CNT Wire Connection Structure 1B CNT Wire Connection Structure 11 CNT Wire 11A CNT Composite 11A-1 CNT Bundle 11A-2 Metal Nanoparticle 11A ′ CNT
11B Cavity portion 11a Longitudinal end portion 12 Insulation coating 13 Carbon atom 20 Terminal 21 Connector portion 22 Wire crimping portion 22A Wire rod crimping portion 22A-1 Barrel bottom portion 22A-2, 22A-2 A pair of barrel pieces 22B Coating crimping portion 22B-1 Barrel bottom part 22B-2, 22B-2 A pair of barrel pieces 22a Inner side surface 23 Transition part 24 Concavity and convexity part 30 Joint part 50 Opening part 50A 'Five-membered ring 50B' Seven-membered ring 60 Terminal 61 Electric wire crimping part 61A Covering crimping part 61B Diameter portion 61C Wire material crimping portion 61D Reduced diameter portion 61a Inner circumferential surface 62 Electric wire insertion port 63 Uneven portion 66 Joining portion 70 Terminal 71 Wire crimping portion 71A Wire material crimping portion 71B Covering crimping portion 72 Electric wire insertion port 75 Joining portion 80 Round terminal 81 Transition part 82 Hole 83 Ring part T1 Tubular body T2 Tubular body
Claims (13)
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向端部に接続される端子との接合部に設けられ、前記カーボンナノチューブと前記端子との間に介在する金属ナノ粒子を備えることを特徴とするカーボンナノチューブ線材。 A carbon nanotube wire formed by twisting a plurality of carbon nanotubes having a layer structure of one or more layers,
A carbon nanotube wire comprising metal nanoparticles provided at a joint portion with a terminal connected to a longitudinal end portion of the carbon nanotube wire, and interposed between the carbon nanotube and the terminal.
前記カーボンナノチューブ線材における、カーボンナノチューブに対する前記金属ナノ粒子の金属含有量が、前記カーボンナノチューブに対する前記金属部材の金属含有量よりも大きいことを特徴とする、請求項１記載のカーボンナノチューブ線材。 Having a metal member contained over the longitudinal direction of the carbon nanotube wire,
2. The carbon nanotube wire according to claim 1, wherein a metal content of the metal nanoparticles with respect to the carbon nanotube in the carbon nanotube wire is larger than a metal content of the metal member with respect to the carbon nanotube.
前記金属ナノ粒子が、前記開口部内に配置されると共に、当該開口部を画定する複数の炭素原子と結合していることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ線材。 The carbon nanotubes have openings formed in an ordered lattice arrangement of carbon atoms defining one layer in the layer structure;
The carbon according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal nanoparticles are disposed in the opening and are bonded to a plurality of carbon atoms defining the opening. Nanotube wire.
前記カーボンナノチューブ線材の長手方向端部に接続される端子との接合部に設けられ、前記カーボンナノチューブと前記端子との間に介在する金属ナノ粒子を備えることを特徴とする、カーボンナノチューブ線材接続構造体。 A carbon nanotube wire connecting structure comprising a carbon nanotube wire formed by twisting a plurality of carbon nanotube bundles, and a terminal connected to the carbon nanotube wire,
A carbon nanotube wire connecting structure comprising metal nanoparticles provided at a joint with a terminal connected to a longitudinal end of the carbon nanotube wire, and interposed between the carbon nanotube and the terminal body.
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