JP2863828B2 - カーボンウイスカー及びその製造方法 - Google Patents
カーボンウイスカー及びその製造方法Info
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- JP2863828B2 JP2863828B2 JP8000994A JP99496A JP2863828B2 JP 2863828 B2 JP2863828 B2 JP 2863828B2 JP 8000994 A JP8000994 A JP 8000994A JP 99496 A JP99496 A JP 99496A JP 2863828 B2 JP2863828 B2 JP 2863828B2
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- whiskers
- whisker
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はカーボンウイスカー
及びその製造方法に関するものである。
及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】２つの黒鉛電極間にアーク放電を行うと
きに、その陰極堆積物中にカーボンウイスカーが生成す
ることは知られている。このようにして得られるカーボ
ンウイスカーは、その直径が０．１μｍより小さいもの
であり、通常、カーボンナノチューブと呼ばれている。
しかしながら、このようなカーボンナノチューブは、超
微粒子であることから、工業製品としては取扱い性の悪
いものであった。
きに、その陰極堆積物中にカーボンウイスカーが生成す
ることは知られている。このようにして得られるカーボ
ンウイスカーは、その直径が０．１μｍより小さいもの
であり、通常、カーボンナノチューブと呼ばれている。
しかしながら、このようなカーボンナノチューブは、超
微粒子であることから、工業製品としては取扱い性の悪
いものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、その直径が
マイクロメートルオーダの工業製品として取扱いの容易
なカーボンウイスカー及びその製造方法を提供すること
をその課題とする。
マイクロメートルオーダの工業製品として取扱いの容易
なカーボンウイスカー及びその製造方法を提供すること
をその課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、パラジウムに代表
される水素吸蔵性金属と黒鉛からなる陽極と、耐熱性の
任意の陰極との間に、ヘリウムに代表される不活性ガス
中でアーク放電をさせるときには、陰極上にその直径が
マイクロメートルオーダのカーボンウイスカーを含む堆
積物が生成することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明によれば、カーボンウイスカーからな
り、該ウイスカーの直径が０．１〜１０μｍであること
を特徴とするカーボンウイスカーが提供される。また、
本発明によれば、黒鉛と水素吸蔵性金属からなる陽極と
耐熱性の任意の陰極との間に、不活性ガス中でアーク放
電をさせて陰極上にカーボンウイスカーを含む炭素堆積
物を生成させることを特徴とする前記カーボンウイスカ
ーの製造方法が提供される。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、パラジウムに代表
される水素吸蔵性金属と黒鉛からなる陽極と、耐熱性の
任意の陰極との間に、ヘリウムに代表される不活性ガス
中でアーク放電をさせるときには、陰極上にその直径が
マイクロメートルオーダのカーボンウイスカーを含む堆
積物が生成することを見出し、本発明を完成するに至っ
た。即ち、本発明によれば、カーボンウイスカーからな
り、該ウイスカーの直径が０．１〜１０μｍであること
を特徴とするカーボンウイスカーが提供される。また、
本発明によれば、黒鉛と水素吸蔵性金属からなる陽極と
耐熱性の任意の陰極との間に、不活性ガス中でアーク放
電をさせて陰極上にカーボンウイスカーを含む炭素堆積
物を生成させることを特徴とする前記カーボンウイスカ
ーの製造方法が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明のカーボンウイスカーは、
従来のカーボンナノチューブの場合と同様に、アーク放
電装置を用いて製造される。陽極としては、黒鉛と水素
吸蔵性金属からなるものが用いられる。この場合、水素
吸蔵性金属は、黒鉛中に挿入又は混入してもよく、ま
た、黒鉛に併置してもよい。陰極としては、耐熱性加電
導性の任意の材質の棒またはブロックが用いられる。陽
極棒の横断面における、黒鉛が占める断面積Ｓ1に対す
る水素吸蔵性金属が占める断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は
０．０１〜０．９、好ましくは０．１〜０．２である。
黒鉛棒の直径は特に制限されないが、通常、１〜５０ｍ
ｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍである。また、両電極間
の距離は、０．５〜５０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍで
ある。水素吸蔵性金属としては、パラジウムの他、白
金、イリジウム等の従来公知のもの、特に、白金族金属
が用いられる。本発明のカーボンウイスカーの作製条件
を示すと、放電電流密度（直流）：１０〜１０００Ａ／
ｃｍ2、好ましくは１００〜２００Ａ／ｃｍ2、放電電
圧：１０〜１００Ｖ、好ましくは１５〜２５Ｖ、不活性
ガス雰囲気圧：１〜１０００Ｔｏｒｒ、好ましくは１０
〜１００Ｔｏｒｒである。前記のようなアーク放電によ
り、陰極上にカーボンウイスカーを含む炭素堆積物が形
成されるが、カーボンウイスカーはその炭素堆積物の表
面層から空間に斜めに直線的に突出するように生成す
る。このカーボンウイスカーは、炭素を主成分とするも
ので、外見的には細長い直線的な形状を示し、その直径
は０．１〜１０μｍであり、その平均直径は約１μｍ程
度である。また、その長さは１０〜１０００μｍ、特
に、２０〜２００μｍであり、その平均長さは約８０〜
１００μｍ程度である。
従来のカーボンナノチューブの場合と同様に、アーク放
電装置を用いて製造される。陽極としては、黒鉛と水素
吸蔵性金属からなるものが用いられる。この場合、水素
吸蔵性金属は、黒鉛中に挿入又は混入してもよく、ま
た、黒鉛に併置してもよい。陰極としては、耐熱性加電
導性の任意の材質の棒またはブロックが用いられる。陽
極棒の横断面における、黒鉛が占める断面積Ｓ1に対す
る水素吸蔵性金属が占める断面積Ｓ2の比Ｓ2／Ｓ1は
０．０１〜０．９、好ましくは０．１〜０．２である。
黒鉛棒の直径は特に制限されないが、通常、１〜５０ｍ
ｍ、好ましくは１０〜２０ｍｍである。また、両電極間
の距離は、０．５〜５０ｍｍ、好ましくは１〜５ｍｍで
ある。水素吸蔵性金属としては、パラジウムの他、白
金、イリジウム等の従来公知のもの、特に、白金族金属
が用いられる。本発明のカーボンウイスカーの作製条件
を示すと、放電電流密度（直流）：１０〜１０００Ａ／
ｃｍ2、好ましくは１００〜２００Ａ／ｃｍ2、放電電
圧：１０〜１００Ｖ、好ましくは１５〜２５Ｖ、不活性
ガス雰囲気圧：１〜１０００Ｔｏｒｒ、好ましくは１０
〜１００Ｔｏｒｒである。前記のようなアーク放電によ
り、陰極上にカーボンウイスカーを含む炭素堆積物が形
成されるが、カーボンウイスカーはその炭素堆積物の表
面層から空間に斜めに直線的に突出するように生成す
る。このカーボンウイスカーは、炭素を主成分とするも
ので、外見的には細長い直線的な形状を示し、その直径
は０．１〜１０μｍであり、その平均直径は約１μｍ程
度である。また、その長さは１０〜１０００μｍ、特
に、２０〜２００μｍであり、その平均長さは約８０〜
１００μｍ程度である。
【０００６】本発明で製造されるカーボンウイスカー
は、多数のコーン（中空円錘体形状）が円柱状に積層し
た構造を持っている。コーンの頂点は閉じておらず、こ
のカーボンウイスカー内部には空隙もしくは陽極に使用
した金属の粒子が存在する。頂角が小さなコーンから構
成されるカーボンウイスカーでは、空隙が連続し中空構
造、即ち、パイプ形状になっている。そして、大部分の
カーボンウイスカーは、円柱状積層構造体の外周表面を
別のカーボン層が外層として被覆している。この外層の
厚さは個々のカーボンウイスカーでほぼ一定で、０．１
〜４μｍ程度である。この外層の表面はなめらかであ
る。
は、多数のコーン（中空円錘体形状）が円柱状に積層し
た構造を持っている。コーンの頂点は閉じておらず、こ
のカーボンウイスカー内部には空隙もしくは陽極に使用
した金属の粒子が存在する。頂角が小さなコーンから構
成されるカーボンウイスカーでは、空隙が連続し中空構
造、即ち、パイプ形状になっている。そして、大部分の
カーボンウイスカーは、円柱状積層構造体の外周表面を
別のカーボン層が外層として被覆している。この外層の
厚さは個々のカーボンウイスカーでほぼ一定で、０．１
〜４μｍ程度である。この外層の表面はなめらかであ
る。
【０００７】
【実施例】次に本発明を実施例により詳述する。 実施例 アーク放電炉としては、電極が水平載置の真空冶金
（株）製のＡＣ−３型を用いた。また、その陽極として
は、直径１５ｍｍの黒鉛棒の中心部に、直径５ｍｍの純
パラジウム金属棒を挿入した構造の円柱状炭素電極を用
い、陰極としては、放電部が平面の黒鉛ブロック（縦：
４０ｍｍ、横：８０ｍｍ、高さ：８５ｍｍ）を用いた。
また、アーク放電は、ヘリウムガスの流通下で行い、そ
の具体的条件を示すと以下の通りである。 （１）放電電流（直流）：３００Ａ （２）放電電圧 ：１９Ｖ （３）Ｈｅ圧力 ：５０Ｔｏｒｒ （４）Ｈｅ流量 ：５．０ＳＬＭ 前記条件で２５分間アーク放電を行ったところ、陰極上
にカーボンウイスカーを含む炭素堆積物が形成された。
カーボンウイスカーは、その炭素堆積物の表面層から空
間に直線的に斜め方向に突出し、それらウイスカーの間
には介在物がなく、容易に回収することができた。ま
た、その大きさによる機械的ふるい分けも容易であっ
た。このように得られたカーボンウイスカーは、外見的
には直線状の円柱形状を示し、内部構造的には、積層コ
ーン構造単独のものと積層コーン構造をカーボン外層が
被覆した二重構造の２種類の構造が認められた。積層コ
ーン構造は、多数の中空コーンの積層構造、即ち、第１
のコーンのその中空内に第２のコーンをその先端から挿
入した構造を有し、全体が円柱状に形成されたものであ
る。多くのコーンの頂点は開いていて、このカーボンウ
イスカー内部には空隙もしくはパラジウムの粒子が存在
した。コーン頂角の小さなカーボンウイスカーでは、空
隙が連続し中空構造、即ち、パイプ形状になっていた。
一方、２重構造のものは、前記積層コーン構造の円柱体
の外周表面に、別のカーボン層が外層として形成された
ものである。このものは、その外層の形成により、非常
に滑らかな表面を有するものである。前記カーボンウイ
スカーの直径は、約０．３〜２μｍの範囲に分布し、そ
の平均直径は約１μｍであった。また、カーボンウイス
カーの大半は３０〜１００μｍの長さを有し、その平均
長さは約８０μｍであった。前記２重構造のカーボンウ
イスカーの生成割合は、全カーボンウイスカーに対し、
約９５重量％であった。
（株）製のＡＣ−３型を用いた。また、その陽極として
は、直径１５ｍｍの黒鉛棒の中心部に、直径５ｍｍの純
パラジウム金属棒を挿入した構造の円柱状炭素電極を用
い、陰極としては、放電部が平面の黒鉛ブロック（縦：
４０ｍｍ、横：８０ｍｍ、高さ：８５ｍｍ）を用いた。
また、アーク放電は、ヘリウムガスの流通下で行い、そ
の具体的条件を示すと以下の通りである。 （１）放電電流（直流）：３００Ａ （２）放電電圧 ：１９Ｖ （３）Ｈｅ圧力 ：５０Ｔｏｒｒ （４）Ｈｅ流量 ：５．０ＳＬＭ 前記条件で２５分間アーク放電を行ったところ、陰極上
にカーボンウイスカーを含む炭素堆積物が形成された。
カーボンウイスカーは、その炭素堆積物の表面層から空
間に直線的に斜め方向に突出し、それらウイスカーの間
には介在物がなく、容易に回収することができた。ま
た、その大きさによる機械的ふるい分けも容易であっ
た。このように得られたカーボンウイスカーは、外見的
には直線状の円柱形状を示し、内部構造的には、積層コ
ーン構造単独のものと積層コーン構造をカーボン外層が
被覆した二重構造の２種類の構造が認められた。積層コ
ーン構造は、多数の中空コーンの積層構造、即ち、第１
のコーンのその中空内に第２のコーンをその先端から挿
入した構造を有し、全体が円柱状に形成されたものであ
る。多くのコーンの頂点は開いていて、このカーボンウ
イスカー内部には空隙もしくはパラジウムの粒子が存在
した。コーン頂角の小さなカーボンウイスカーでは、空
隙が連続し中空構造、即ち、パイプ形状になっていた。
一方、２重構造のものは、前記積層コーン構造の円柱体
の外周表面に、別のカーボン層が外層として形成された
ものである。このものは、その外層の形成により、非常
に滑らかな表面を有するものである。前記カーボンウイ
スカーの直径は、約０．３〜２μｍの範囲に分布し、そ
の平均直径は約１μｍであった。また、カーボンウイス
カーの大半は３０〜１００μｍの長さを有し、その平均
長さは約８０μｍであった。前記２重構造のカーボンウ
イスカーの生成割合は、全カーボンウイスカーに対し、
約９５重量％であった。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、従来のカーボンナノチ
ューブよりも大きな直径を有するカーボンウイスカーを
容易に得ることができる。本発明のカーボンウイスカー
は、その直径がマイクロメートルのオーダであることか
ら、工業製品として容易に取扱うことができ、各種の用
途、例えば、マイクロマシンの滑り軸や回転軸として有
利に用いることができる。
ューブよりも大きな直径を有するカーボンウイスカーを
容易に得ることができる。本発明のカーボンウイスカー
は、その直径がマイクロメートルのオーダであることか
ら、工業製品として容易に取扱うことができ、各種の用
途、例えば、マイクロマシンの滑り軸や回転軸として有
利に用いることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 湯村 守雄 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 内田 邦夫 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 栗木 安則 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (72)発明者 伊ヶ崎 文和 茨城県つくば市東１丁目１番 工業技術 院物質工学工業技術研究所内 (56)参考文献 特開 平１−101373（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−197325（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 C01B 31/02 101
Claims (2)
- 【請求項１】 コーンカップが円柱状に積層した中空構
造を有する直径が０．１μｍ〜１０μｍであることを特
徴とするカーボンウイスカー。 - 【請求項２】 黒鉛と水素吸蔵性金属からなる陽極と任
意の陰極との間に、不活性ガス中でアーク放電をさせて
陰極上にカーボンウイスカーを含む炭素堆積物を生成さ
せることを特徴とするカーボンウイスカーの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000994A JP2863828B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | カーボンウイスカー及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8000994A JP2863828B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | カーボンウイスカー及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09188600A JPH09188600A (ja) | 1997-07-22 |
| JP2863828B2 true JP2863828B2 (ja) | 1999-03-03 |
Family
ID=11489159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8000994A Expired - Lifetime JP2863828B2 (ja) | 1996-01-08 | 1996-01-08 | カーボンウイスカー及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2863828B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3658342B2 (ja) | 2000-05-30 | 2005-06-08 | キヤノン株式会社 | 電子放出素子、電子源及び画像形成装置、並びにテレビジョン放送表示装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01101373A (ja) * | 1987-10-13 | 1989-04-19 | Daiso Co Ltd | 導電性組成物 |
| JP2699852B2 (ja) * | 1993-12-28 | 1998-01-19 | 日本電気株式会社 | 単層カーボンナノチューブの製造法 |
-
1996
- 1996-01-08 JP JP8000994A patent/JP2863828B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09188600A (ja) | 1997-07-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| S533 | Written request for registration of change of name |
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| R350 | Written notification of registration of transfer |
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