JP7470554B2 - Connection structure and method for manufacturing the same - Google Patents
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Description
本発明は、接続構造体及び接続構造体の製造方法に関し、特に、複数のカーボンナノチューブ素線が撚り合わされたカーボンナノチューブ撚り線と、当該カーボンナノチューブ撚り線を挟持する接続部材との接続構造体及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a connection structure and a method for manufacturing the connection structure, and in particular to a connection structure including a carbon nanotube stranded wire in which multiple carbon nanotube strands are twisted together and a connection member that holds the carbon nanotube stranded wire, and a method for manufacturing the connection structure.
自動車、産業機器などの様々な分野における電力線又は信号線を他の部材に接続するために、導体が端子等の接続部材に接続された端子付き電線が用いられている。導体を構成する線材の材料として、通常、電気特性の観点から銅又は銅合金等の金属線が使用されている。 In order to connect power lines or signal lines to other components in various fields such as automobiles and industrial equipment, terminal-equipped electric wires are used, in which a conductor is connected to a connecting member such as a terminal. Metal wires such as copper or copper alloys are usually used as the material for the wire that constitutes the conductor from the viewpoint of electrical properties.
一方、近年の自動車の軽量化、車内スペースの拡大、信号線の増加等に伴い、電線の軽量化が求められている。電線の軽量化の１つに、導体としてカーボンナノチューブを用いる技術が知られている。カーボンナノチューブは、様々な特性を有する素材であり、多くの分野への応用が期待されている。例えば、カーボンナノチューブは、軽量であると共に、導電性、熱伝導性、機械的強度等の諸特性に優れるため、線材の材料として有望視されている。 On the other hand, in recent years, there has been a demand for lighter electric wires due to the weight reduction of automobiles, the expansion of interior space, and the increase in signal lines. One known method for reducing the weight of electric wires is to use carbon nanotubes as conductors. Carbon nanotubes are a material with various properties, and are expected to be applied in many fields. For example, carbon nanotubes are lightweight and have excellent properties such as electrical conductivity, thermal conductivity, and mechanical strength, making them a promising material for wires.
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。よって、理論的には、複数のカーボンナノチューブを束ねてカーボンナノチューブ線材を形成すれば、更なる軽量化、高導電率の実現が可能となる。 The specific gravity of carbon nanotubes is about 1/5 that of copper (about 1/2 that of aluminum), and each carbon nanotube has a higher electrical conductivity than copper (resistivity 1.68×10 −6 Ω·cm). Therefore, theoretically, if multiple carbon nanotubes are bundled together to form a carbon nanotube wire, it will be possible to achieve further weight reduction and high electrical conductivity.
また、カーボンナノチューブ線材に端子等の部材を接続して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いて一定の導電性、密着性、強度等を確保する必要がある。 In addition, when connecting components such as terminals to carbon nanotube wire to create a connection structure, it is necessary to ensure a certain level of conductivity, adhesion, strength, etc. at the joint between the carbon nanotube wire and the terminal in order to achieve the electrical characteristics and mechanical strength required of a connection structure for a moving object such as a vehicle.
このような接合部に要求される特性を確保する技術の一例として、特許文献１には、カーボンナノチューブ導体を金属製の端子に圧着接合させた接続構造体が開示されている。特許文献２には、カーボンナノチューブ導体の外表面をカーボンナノチューブよりも電気伝導性が高い金属材料でコーティングし、このカーボンナノチューブ導体を電気端子に圧着させた電線アセンブリが開示されている。 As an example of a technology for ensuring the characteristics required for such joints, Patent Document 1 discloses a connection structure in which a carbon nanotube conductor is crimped and joined to a metal terminal. Patent Document 2 discloses an electric wire assembly in which the outer surface of a carbon nanotube conductor is coated with a metal material that has a higher electrical conductivity than carbon nanotubes, and the carbon nanotube conductor is crimped to an electrical terminal.
しかしながら、カーボンナノチューブ素線は繊維状の軟らかい素線であるため、カーボンナノチューブ線材を端子等の部材に接続する場合、端子からカーボンナノチューブ素線のはみ出しが起こりやすく、端子との組み付けが煩わしくなる問題がある。また、カーボンナノチューブ素線の組み付け不良が生じて、導電性の低下を招くおそれがある。そのため、接続部における素線のはみ出しを防止し、導電性を確保できる接続構造体及びその製造方法の開発が望まれる。 However, because carbon nanotube wires are soft, fibrous wires, when connecting the carbon nanotube wires to components such as terminals, the carbon nanotube wires are prone to protruding from the terminals, making assembly to the terminals cumbersome. There is also a risk of poor assembly of the carbon nanotube wires, leading to reduced electrical conductivity. For this reason, there is a need to develop a connection structure and a manufacturing method thereof that can prevent the wires from protruding from the connection and ensure electrical conductivity.
本発明は、接続部における組み付け不良を抑制し、導電性が良好な接続構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a connection structure that suppresses assembly failures at the connection and has good electrical conductivity, and a method for manufacturing the same.
本発明の要旨構成は、以下の通りである。
［１］ 複数のカーボンナノチューブ素線が撚り合わされたカーボンナノチューブ撚り線と、前記カーボンナノチューブ撚り線を挟持する接続部材とを備える接続構造体であって、
前記カーボンナノチューブ素線の密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であり、
前記カーボンナノチューブ撚り線の撚り度が３０Ｔ／ｍ以上であり、
前記カーボンナノチューブ撚り線の熱膨張係数が－０．０５×１０－５／Ｋ以下であり、且つ、
前記接続部材の熱膨張係数が０／Ｋより大きいことを特徴とする接続構造体。
［２］ 前記カーボンナノチューブ撚り線の熱膨張係数が－０．０８×１０－５／Ｋ以下である、［１］に記載の接続構造体。
［３］ 前記接続部材が前記カーボンナノチューブ撚り線を挿入する開口部を有し、
前記開口部の円相当直径に対する前記カーボンナノチューブ撚り線の円相当直径の比が１以上である、［１］又は［２］に記載の接続構造体。
［４］ 前記接続部材が端子である、［１］乃至［３］までのいずれか１つに記載の接続構造体。
［５］ ０．８ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する複数のカーボンナノチューブ素線を撚り合わせて、－０．０５×１０－５／Ｋ以下の熱膨張係数及び３０Ｔ／ｍ以上の撚り度を有するカーボンナノチューブ撚り線を準備する工程と、
熱膨張係数が０／Ｋより大きい接続部材を加熱して膨張させる工程と、
膨張した前記接続部材の開口部に前記カーボンナノチューブ撚り線を挿入する工程と、
前記カーボンナノチューブ撚り線が挿入された前記接続部材を収縮させる工程と、
を含むことを特徴とする接続構造体の製造方法。
The gist and configuration of the present invention are as follows.
[1] A connection structure including a carbon nanotube strand in which a plurality of carbon nanotube strands are stranded together, and a connection member that sandwiches the carbon nanotube strand,
The density of the carbon nanotube strand is 0.8 g/cm3 or more ,
The twist degree of the carbon nanotube strand is 30 T/m or more;
The thermal expansion coefficient of the stranded carbon nanotube wire is −0.05×10 −5 /K or less, and
A connection structure, characterized in that the thermal expansion coefficient of the connection member is greater than 0/K.
[2] The connection structure according to [1], wherein the thermal expansion coefficient of the stranded carbon nanotube wire is −0.08×10 −5 /K or less.
[3] The connection member has an opening into which the stranded carbon nanotube wire is inserted,
The connection structure according to [1] or [2], wherein a ratio of a circular equivalent diameter of the stranded carbon nanotube wire to a circular equivalent diameter of the opening is 1 or more.
[4] The connection structure according to any one of [1] to [3], wherein the connection member is a terminal.
[5] A step of twisting a plurality of carbon nanotube strands having a density of 0.8 g/cm 3 or more to prepare a carbon nanotube strand having a thermal expansion coefficient of −0.05×10 −5 /K or less and a twisting degree of 30 T/m or more;
A step of heating and expanding a connection member having a thermal expansion coefficient greater than 0/K;
inserting the stranded carbon nanotube wire into the opening of the expanded connection member;
contracting the connection member into which the stranded carbon nanotube wire is inserted;
A method for manufacturing a connection structure comprising the steps of:
本発明の接続構造体の態様によれば、複数のカーボンナノチューブ素線が撚り合わされたカーボンナノチューブ撚り線と、前記カーボンナノチューブ撚り線を挟持する接続部材とを備え、カーボンナノチューブ素線の密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であり、カーボンナノチューブ撚り線の撚り度が３０Ｔ／ｍ以上であり、カーボンナノチューブ撚り線の熱膨張係数が－０．０５×１０－５／Ｋ以下であり、且つ、接続部材の熱膨張係数が０／Ｋより大きいことにより、カーボンナノチューブ素線のはみ出しが低減し、接続部における組み付け効率が向上する。また、繊維状のカーボンナノチューブ素線の毛羽立ちが低減し、カーボンナノチューブ撚り線の締まりが向上するため、接続部において導電性が確保しやすい。したがって、接続部における組み付け不良が抑制され、導電性が良好な接続構造体を提供することができる。 According to an aspect of the connection structure of the present invention, the connection structure includes a stranded carbon nanotube wire in which a plurality of carbon nanotube strands are stranded together, and a connection member that sandwiches the stranded carbon nanotube wire, and the density of the carbon nanotube strands is 0.8 g/ cm3 or more, the twisting degree of the stranded carbon nanotube wire is 30 T/m or more, the thermal expansion coefficient of the stranded carbon nanotube wire is -0.05 x 10 -5 /K or less, and the thermal expansion coefficient of the connection member is greater than 0/K. This reduces the protrusion of the carbon nanotube strands and improves the assembly efficiency at the connection. In addition, fluffing of the fibrous carbon nanotube strands is reduced and the tightness of the stranded carbon nanotube wire is improved, making it easier to ensure conductivity at the connection. Therefore, a connection structure that suppresses assembly failures at the connection and has good conductivity can be provided.
本発明の接続構造体の態様によれば、カーボンナノチューブ撚り線の熱膨張係数が－０．０８×１０－５／Ｋ以下であることにより、接続部における組み付け不良をより改善することができる。 According to an aspect of the connection structure of the present invention, the thermal expansion coefficient of the stranded carbon nanotube wires is −0.08×10 −5 /K or less, so that assembly defects at the connection portion can be further improved.
本発明の接続構造体の態様によれば、接続部材が前記カーボンナノチューブ撚り線を挿入する開口部を有し、開口部の円相当直径に対するカーボンナノチューブ撚り線の円相当直径の比が１以上であることにより、導電性をより向上させることができる。 According to an embodiment of the connection structure of the present invention, the connection member has an opening into which the stranded carbon nanotube wire is inserted, and the ratio of the equivalent circle diameter of the opening to the equivalent circle diameter of the stranded carbon nanotube wire is 1 or more, thereby further improving the conductivity.
本発明の接続構造体の製造方法の態様によれば、０．８ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する複数のカーボンナノチューブ素線を撚り合わせて、－０．０５×１０－５／Ｋ以下の熱膨張係数及び３０Ｔ／ｍ以上の撚り度を有するカーボンナノチューブ撚り線を準備する工程と、熱膨張係数が０／Ｋより大きい接続部材を加熱して膨張させる工程と、膨張した接続部材の開口部にカーボンナノチューブ撚り線を挿入する工程と、カーボンナノチューブ撚り線が挿入された接続部材を収縮させる工程と、を含むことにより、接続部におけるカーボンナノチューブ素線のはみ出しが抑制される。したがって、接続部における組み付け不良が抑制され、導電性の確保が容易な接続構造体の製造方法を提供することができる。 According to an aspect of the method for manufacturing a connection structure of the present invention, the method includes the steps of twisting together a plurality of carbon nanotube strands having a density of 0.8 g/cm3 or more to prepare a stranded carbon nanotube wire having a thermal expansion coefficient of -0.05 x 10 -5 /K or less and a twisting degree of 30 T/m or more, heating a connection member having a thermal expansion coefficient greater than 0/K to expand it, inserting the stranded carbon nanotube wire into an opening of the expanded connection member, and contracting the connection member with the stranded carbon nanotube wire inserted therein, thereby preventing the carbon nanotube wires from protruding from the connection portion. Thus, a method for manufacturing a connection structure can be provided that prevents assembly defects at the connection portion and makes it easy to ensure conductivity.
以下、本発明の実施形態に係る接続構造体及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。 The connection structure and the manufacturing method thereof according to the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
＜接続構造体＞
図１は、実施形態に係る接続構造体の一例を示す概略模式図である。図１に示すように、接続構造体１は、カーボンナノチューブ撚り線（以下、「ＣＮＴ撚り線」ということがある。）１０と、ＣＮＴ撚り線１０を挟持する接続部材２０とを備えている。接続部材２０はＣＮＴ撚り線１０を挿入するための開口部２１を有しており、ＣＮＴ撚り線１０は開口部２１を介して接続部材２０に挟持されている。尚、図１における接続構造体１において、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。
<Connection structure>
Fig. 1 is a schematic diagram showing an example of a connection structure according to an embodiment. As shown in Fig. 1, the connection structure 1 includes a carbon nanotube stranded wire (hereinafter, sometimes referred to as a "CNT stranded wire") 10 and a connection member 20 that sandwiches the CNT stranded wire 10. The connection member 20 has an opening 21 for inserting the CNT stranded wire 10, and the CNT stranded wire 10 is sandwiched by the connection member 20 via the opening 21. It should be noted that the shape, dimensions, etc. of each component in the connection structure 1 in Fig. 1 are not limited to those in Fig. 1.
［ＣＮＴ撚り線］
ＣＮＴ撚り線１０は、複数のカーボンナノチューブ素線（以下、「ＣＮＴ素線」ということがある。）１１が撚り合わされて形成されている。ＣＮＴの線材を撚り線の形態とすることで、線材を太線化することができ、強度が向上する。ＣＮＴ撚り線１０では、互いに隣接する各ＣＮＴ素線１１が直接接触している。また、ＣＮＴ素線１１は長手方向の導電性に優れている。そのため、ＣＮＴ撚り線１０は、全体で優れた導電性を発揮する。ＣＮＴ撚り線１０の円相当直径は、特に限定されないが、例えば０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。尚、円相当直径は、断面観察から断面積を算出し、これと同じ面積となる円の直径を算出することにより求められる。
[CNT strand]
The CNT stranded wire 10 is formed by twisting together a plurality of carbon nanotube strands (hereinafter, sometimes referred to as "CNT strands") 11. By forming the CNT wire into a twisted wire, the wire can be made thicker and its strength is improved. In the CNT stranded wire 10, adjacent CNT strands 11 are in direct contact with each other. In addition, the CNT strands 11 have excellent electrical conductivity in the longitudinal direction. Therefore, the CNT stranded wire 10 exhibits excellent electrical conductivity as a whole. The circle equivalent diameter of the CNT stranded wire 10 is not particularly limited, but is, for example, 0.1 mm or more and 10 mm or less. The circle equivalent diameter can be obtained by calculating the cross-sectional area from cross-sectional observation and calculating the diameter of a circle having the same area.
ＣＮＴ撚り線１０には、異種元素がドープされていてもよい。この場合、ＣＮＴ撚り線１０は、ＣＮＴ素線１１に異種元素がドープされたカーボンナノチューブ複合体の複数が撚り合わされて形成されてもよい。異種元素のドーピングにより、ＣＮＴ撚り線１０の導電性を向上させることができる。異種元素として、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つ以上の元素又は分子が挙げられる。 The CNT strand 10 may be doped with a different element. In this case, the CNT strand 10 may be formed by twisting together a plurality of carbon nanotube composites in which the CNT strands 11 are doped with a different element. Doping with a different element can improve the electrical conductivity of the CNT strand 10. Examples of the different element include one or more elements or molecules selected from the group consisting of nitric acid, sulfuric acid, iodine, bromine, potassium, sodium, boron, and nitrogen.
ＣＮＴ撚り線１０は、複数のＣＮＴ素線１１を束ねて一端を固定した状態で、もう一端を所定の回数ひねることで、撚り線として形成することができる。ＣＮＴ撚り線１０の撚り度は、複数のＣＮＴ素線１１を撚り合わせた際のＣＮＴ撚り線１０の単位長さ当たりの巻き数で表される。すなわち、撚り度は、複数のＣＮＴ素線１１のひねった回数（Ｔ）をＣＮＴ撚り線１０の長さ（ｍ）で除した値（単位：Ｔ／ｍ）で表すことができる。ＣＮＴ撚り線１０の撚り度は３０Ｔ／ｍ以上であり、５０Ｔ／ｍ以上であることが好ましく、１００Ｔ／ｍ以上であることがより好ましい。ＣＮＴ撚り線１０の撚り度が３０Ｔ／ｍ以上であることにより、ＣＮＴ素線１１同士がより密着してＣＮＴ素線１１のはみ出しが抑制され、生産効率が向上する。そのため、接続部における組み付け不良が改善され、組み付け不良に起因する導電性の低下を抑制することができる。また、ＣＮＴ撚り線１０の撚り度を高くする程、組み付け不良をより改善できる傾向がある。尚、複数のＣＮＴ素線１１を過剰に撚り合わせることによるＣＮＴ素線１１の断線を防止するため、撚り度の上限は、３０００Ｔ／ｍ以下であることが好ましく、１０００Ｔ／ｍ以下であることがより好ましく、４００Ｔ／ｍ以下であることがさらに好ましい。 The CNT strand 10 can be formed as a strand by bundling a plurality of CNT strands 11, fixing one end of the strand, and twisting the other end a predetermined number of times. The twist degree of the CNT strand 10 is expressed as the number of turns per unit length of the CNT strand 10 when the plurality of CNT strands 11 are twisted together. In other words, the twist degree can be expressed as the value (unit: T/m) obtained by dividing the number of twists (T) of the plurality of CNT strands 11 by the length (m) of the CNT strand 10. The twist degree of the CNT strand 10 is 30 T/m or more, preferably 50 T/m or more, and more preferably 100 T/m or more. By having a twist degree of the CNT strand 10 of 30 T/m or more, the CNT strands 11 are more closely attached to each other, suppressing the protrusion of the CNT strands 11, and improving production efficiency. Therefore, assembly defects at the connection parts are improved, and the decrease in conductivity due to assembly defects can be suppressed. Furthermore, the higher the twisting degree of the CNT stranded wire 10, the more likely it is that assembly defects can be improved. In order to prevent breakage of the CNT strands 11 due to excessive twisting of multiple CNT strands 11, the upper limit of the twisting degree is preferably 3000 T/m or less, more preferably 1000 T/m or less, and even more preferably 400 T/m or less.
ＣＮＴ撚り線１０の熱膨張係数は－０．０５×１０－５／Ｋ以下であり、－０．０８×１０－５／Ｋ以下であることが好ましい。ＣＮＴ撚り線１０の熱膨張係数が－０．０５×１０－５／Ｋ以下であることにより、接続部において繊維状のＣＮＴ素線１１の毛羽立ちが低減し、ＣＮＴ撚り線１０の締まりが向上する。これにより、接続部における組み付け効率が向上し、導電性を確保しやすくなる。また、ＣＮＴ撚り線１０の熱膨張係数が－０．０８×１０－５／Ｋ以下であることにより、接続部における組み付け不良をより改善することができる。 The thermal expansion coefficient of the CNT stranded wire 10 is -0.05 x 10 -5 /K or less, and preferably -0.08 x 10 -5 /K or less. When the thermal expansion coefficient of the CNT stranded wire 10 is -0.05 x 10 -5 /K or less, fluffing of the fibrous CNT element wires 11 at the connection portion is reduced, and the tightness of the CNT stranded wire 10 is improved. This improves the assembly efficiency at the connection portion, making it easier to ensure conductivity. Furthermore, when the thermal expansion coefficient of the CNT stranded wire 10 is -0.08 x 10 -5 /K or less, assembly defects at the connection portion can be further improved.
ＣＮＴ素線１１は、１層以上の層構造を有する長尺なカーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ということがある。）の束であり、複数のＣＮＴが纏められて構成されている。ＣＮＴの長手方向がＣＮＴ素線１１の長手方向を形成している。ここで、ＣＮＴ撚り線１０はＣＮＴの割合が９０質量％以上のＣＮＴ線材を意味する。尚、ＣＮＴ撚り線におけるＣＮＴ割合の算定においては、メッキとドーパントは除かれる。ＣＮＴ素線１１の長手方向が、ＣＮＴ撚り線１０の長手方向を形成しているため、ＣＮＴ素線１１は線状となっている。 The CNT strand 11 is a bundle of long carbon nanotubes (hereinafter sometimes referred to as "CNTs") having a layered structure of one or more layers, and is composed of multiple CNTs bundled together. The longitudinal direction of the CNTs forms the longitudinal direction of the CNT strand 11. Here, the CNT strand 10 refers to a CNT wire material in which the CNT ratio is 90 mass% or more. Note that plating and dopants are excluded when calculating the CNT ratio in the CNT strand. Since the longitudinal direction of the CNT strand 11 forms the longitudinal direction of the CNT strand 10, the CNT strand 11 is linear.
ＣＮＴ素線１１の本数は、１０本以上１０００本以下であることが好ましく、５０本以上３００本以下であることがより好ましく、１００本以上２００本以下であることがさらに好ましい。ＣＮＴ素線１１の本数が多い程、ＣＮＴ撚り線１０の強度を向上させることができる。そのため、強度の向上と生産性のバランスの観点から、複数のＣＮＴ素線１１の本数は１０本以上１０００本以下であることが好ましい。 The number of CNT strands 11 is preferably 10 to 1000, more preferably 50 to 300, and even more preferably 100 to 200. The greater the number of CNT strands 11, the greater the strength of the CNT strand 10. Therefore, from the viewpoint of the balance between improving strength and productivity, the number of multiple CNT strands 11 is preferably 10 to 1000.
ＣＮＴ素線１１の密度は、０．８ｇ／ｃｍ３以上であり、１．０ｇ／ｃｍ３以上であることが好ましく、１．３ｇ／ｃｍ３以上であることがより好ましい。ＣＮＴ素線１１の密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であることにより、ＣＮＴ素線１１同士が密着しやすくなり、ＣＮＴ素線１１のはみ出しが抑制され、生産効率が向上する。そのため、接続部における組み付け不良が改善され、組み付け不良に起因する導電性の低下を抑制することができる。また、ＣＮＴ素線１１の密度が高い程、ＣＮＴ撚り線１０の強度をより向上させることができる。 The density of the CNT wires 11 is 0.8 g/ cm3 or more, preferably 1.0 g/ cm3 or more, and more preferably 1.3 g/ cm3 or more. When the density of the CNT wires 11 is 0.8 g/ cm3 or more, the CNT wires 11 are easily adhered to each other, protrusion of the CNT wires 11 is suppressed, and production efficiency is improved. Therefore, assembly failure at the connection part is improved, and a decrease in conductivity due to assembly failure can be suppressed. Furthermore, the higher the density of the CNT wires 11, the more the strength of the CNT stranded wire 10 can be improved.
ＣＮＴ素線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 strand 11 are cylindrical bodies having a single-layer structure or a multi-layer structure, and are called SWNTs (single-walled nanotubes) and MWNTs (multi-walled nanotubes), respectively. For example, a CNT with a two-layer structure is a three-dimensional mesh structure in which two cylindrical bodies having a hexagonal lattice mesh structure are arranged approximately coaxially, and is called a DWNT (double-walled nanotube). The hexagonal lattice, which is the structural unit, is a six-membered ring with carbon atoms at its vertices, and these are adjacent to other six-membered rings and are continuously bonded to each other.
ＣＮＴの性質は、上記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る。 The properties of CNT depend on the chirality of the cylindrical body. Chirality is broadly classified into armchair type, zigzag type, and other chiral types, with armchair types exhibiting metallic properties, chiral types exhibiting semiconducting properties, and zigzag types exhibiting intermediate behavior. Therefore, the electrical conductivity of CNTs varies greatly depending on which chirality they have.
［接続部材］
接続部材２０は、ＣＮＴ撚り線１０と電気的に接続している。ＣＮＴ撚り線１０が接続部材２０の開口部２１の内部に挿入され、接続部材２０が収縮することによりＣＮＴ撚り線１０が接続部材２０に挟持される。これにより、接続部材２０とＣＮＴ撚り線１０とが組み付けられた接続部（図示せず）が形成される。接続部材２０は高温下（例えば２００℃）で膨張する筒状体であり、冷却により膨張した接続部材２０が収縮する。すなわち、接続部材２０は熱膨張性を示す材料で形成されており、０／Ｋより大きい熱膨張係数を有する。また、ＣＮＴ撚り線１０と電気的に接続するため、接続部材２０は導電性を有する金属部材であることが好ましい。導電性が高い金属部材の材料として、例えば、銅、アルミニウム、スズ、鉛、鉄、亜鉛、ニッケル、タンタル、パラジウム、金及び銀からなる群から選択される金属、又はその合金が挙げられる。これらの特性を満たす接続部材２０として、端子が好ましく、筒状端子がより好ましい。
[Connection member]
The connection member 20 is electrically connected to the CNT stranded wire 10. The CNT stranded wire 10 is inserted into the opening 21 of the connection member 20, and the connection member 20 contracts to sandwich the CNT stranded wire 10 between them. This forms a connection part (not shown) in which the connection member 20 and the CNT stranded wire 10 are assembled. The connection member 20 is a cylindrical body that expands at high temperatures (e.g., 200°C), and the expanded connection member 20 contracts upon cooling. That is, the connection member 20 is formed of a material that exhibits thermal expansion and has a thermal expansion coefficient greater than 0/K. In addition, in order to electrically connect to the CNT stranded wire 10, the connection member 20 is preferably a metal member having electrical conductivity. Examples of materials for metal members having high electrical conductivity include metals selected from the group consisting of copper, aluminum, tin, lead, iron, zinc, nickel, tantalum, palladium, gold, and silver, or alloys thereof. As the connection member 20 that satisfies these characteristics, a terminal is preferable, and a cylindrical terminal is more preferable.
＜開口部の円相当直径に対するＣＮＴ撚り線の円相当直径の比＞
本実施形態に係る接続構造体１において、接続部材２０が有する開口部２１の円相当直径に対するＣＮＴ撚り線１０の円相当直径の比が０．９以上であることが好ましく、１以上であることがより好ましく、１．０５以上あることがさらに好ましい。これにより、接続部材２０の熱膨張性を利用してＣＮＴ撚り線１０と接続部材２０との接続がより強固になり、導電性をより確保しやすくなる。特に、接続部材２０が有する開口部２１の円相当直径に対するＣＮＴ撚り線１０の円相当直径の比が１．０５以上あることにより、導電性がより向上する。尚、膨張した接続部材２０の開口部２１にＣＮＴ撚り線１０を挿入しやすくするため、開口部２１の円相当直径に対するＣＮＴ撚り線１０の円相当直径の比の上限は１．２以下であることが好ましい。
<Ratio of equivalent circular diameter of CNT strand to equivalent circular diameter of opening>
In the connection structure 1 according to the present embodiment, the ratio of the circle-equivalent diameter of the CNT strand 10 to the circle-equivalent diameter of the opening 21 of the connection member 20 is preferably 0.9 or more, more preferably 1 or more, and even more preferably 1.05 or more. This makes the connection between the CNT strand 10 and the connection member 20 stronger by utilizing the thermal expansion of the connection member 20, and makes it easier to ensure electrical conductivity. In particular, the ratio of the circle-equivalent diameter of the CNT strand 10 to the circle-equivalent diameter of the opening 21 of the connection member 20 is 1.05 or more, which further improves electrical conductivity. Note that, in order to make it easier to insert the CNT strand 10 into the opening 21 of the expanded connection member 20, the upper limit of the ratio of the circle-equivalent diameter of the CNT strand 10 to the circle-equivalent diameter of the opening 21 is preferably 1.2 or less.
開口部２１の円相当直径の範囲は、例えば、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。尚、開口部２１の円相当直径は、開口部２１の開口部分の面積と同じ面積の円の直径であり、開口部分の面積は、例えば、マイクロスコープによる開口部の観察画像から測定される。 The range of the circle-equivalent diameter of the opening 21 is preferably, for example, 0.1 mm or more and 10 mm or less. The circle-equivalent diameter of the opening 21 is the diameter of a circle having the same area as the area of the opening portion of the opening 21, and the area of the opening portion is measured, for example, from an observation image of the opening using a microscope.
＜接続構造体の製造方法＞
図２は、本実施形態に係る接続構造体の製造方法の一例を示すフローチャートである。図２に示されるように、本実施形態係る接続構造体の製造方法は、０．８ｇ／ｃｍ３以上の密度を有する複数のカーボンナノチューブ素線を撚り合わせて、－０．０５×１０－５／Ｋ以下の熱膨張係数及び３０Ｔ／ｍ以上の撚り度を有するカーボンナノチューブ撚り線を準備する工程（ステップＳ１）と、熱膨張係数が０／Ｋより大きい接続部材を加熱して膨張させる工程（ステップＳ２）と、膨張した接続部材の開口部にカーボンナノチューブ撚り線を挿入する工程（ステップＳ３）と、カーボンナノチューブ撚り線が挿入された接続部材を収縮させる工程（ステップＳ４）と、を含んでいる。
<Method of Manufacturing Connection Structure>
Fig. 2 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a connection structure according to this embodiment. As shown in Fig. 2, the method for manufacturing a connection structure according to this embodiment includes a step (step S1) of twisting together a plurality of carbon nanotube wires having a density of 0.8 g/cm3 or more to prepare a stranded carbon nanotube wire having a thermal expansion coefficient of -0.05 x 10-5 /K or less and a twisting degree of 30 T/m or more, a step (step S2) of heating a connection member having a thermal expansion coefficient greater than 0/K to expand it, a step (step S3) of inserting the stranded carbon nanotube wire into an opening of the expanded connection member, and a step (step S4) of contracting the connection member into which the stranded carbon nanotube wire has been inserted.
（ステップＳ１）
まず、ＣＮＴを作製し、得られた複数のＣＮＴからＣＮＴ素線を作製する。次いで、得られた複数のＣＮＴ素線を撚り合わせてＣＮＴ撚り線を作製する。ＣＮＴは、例えば、浮遊触媒法（特許第5819888号）、基板法（特許第5590603号）等の方法で作製することができる。また、ＣＮＴ素線は、例えば、乾式紡糸（特許第5819888号、特許第5990202号、特許第5350635号）、湿式紡糸（特許第5135620号、特許第5131571号、特許第5288359号）、液晶紡糸（特表2014-530964）等の方法で作製することができる。
(Step S1)
First, CNTs are produced, and a CNT strand is produced from the obtained CNTs. Next, the obtained CNT strands are twisted together to produce a CNT strand. CNTs can be produced by, for example, a floating catalyst method (Patent No. 5819888), a substrate method (Patent No. 5590603), or the like. In addition, CNT strands can be produced by, for example, dry spinning (Patent No. 5819888, Patent No. 5990202, Patent No. 5350635), wet spinning (Patent No. 5135620, Patent No. 5131571, Patent No. 5288359), liquid crystal spinning (Patent Publication No. 2014-530964), or the like.
例えば、ＣＮＴ素線の密度は、湿式紡糸、液晶紡糸におけるカーボンナノチューブ分散液の濃度で調整することができ、ＣＮＴ撚り線の熱膨張係数は、原料として使用するＣＮＴのアスペクト比で調整することができる。また、複数のＣＮＴ素線を所望の本数で撚り合わせ、ＣＮＴ撚り線の単位長さ（１ｍ）当たりの巻き数を調整することで、ＣＮＴ撚り線の撚り度を制御できる。 For example, the density of the CNT strands can be adjusted by the concentration of the carbon nanotube dispersion in wet spinning and liquid crystal spinning, and the thermal expansion coefficient of the CNT strands can be adjusted by the aspect ratio of the CNTs used as raw material. In addition, the degree of twisting of the CNT strands can be controlled by twisting together a desired number of CNT strands and adjusting the number of turns per unit length (1 m) of the CNT strands.
（ステップＳ２）
続いて、接続部材を高温下で加熱して膨張させる。加熱温度は使用する接続部材の材料に応じて異なるが、１５０℃～４００℃であることが好ましい。接続部材の熱膨張係数が０／Ｋより大きいため、接続部材が加熱により膨潤し、開口部の内部にＣＮＴ撚り線を円滑に挿入できるようになる。
(Step S2)
The connection member is then heated at a high temperature to expand it. The heating temperature varies depending on the material of the connection member used, but is preferably 150° C. to 400° C. Since the thermal expansion coefficient of the connection member is greater than 0/K, the connection member swells upon heating, allowing the CNT strand to be smoothly inserted into the opening.
（ステップＳ３）
続いて、膨張した接続部材の開口部にＣＮＴ撚り線を挿入する。高温下に曝した接続部材からの熱がＣＮＴ撚り線に伝導し、－０．０５×１０－５／Ｋ以下の熱膨張係数を有するＣＮＴ撚り線はその熱により収縮する。これにより、繊維状のＣＮＴ素線の毛羽立ちが低減し、ＣＮＴ撚り線の締まりが向上する。また、ＣＮＴ撚り線の円相当直径が開口部の円相当直径よりも大きい場合にも、接続部材の膨潤により開口部の直径が一時的に大きくなり、ＣＮＴ撚り線の円相当直径は収縮により一時的に小さくなるため、開口部の内部にＣＮＴ撚り線を挿入することができる。尚、開口部に挿入されるＣＮＴ撚り線として、事前にＣＮＴ撚り線を熱収縮させ、その状態のＣＮＴ撚り線を使用してもよい。
(Step S3)
Next, the CNT strand is inserted into the opening of the expanded connection member. Heat from the connection member exposed to high temperature is conducted to the CNT strand, and the CNT strand having a thermal expansion coefficient of -0.05 x 10 -5 /K or less is contracted by the heat. This reduces fluffing of the fibrous CNT wire and improves the tightness of the CNT strand. Also, when the circle-equivalent diameter of the CNT strand is larger than the circle-equivalent diameter of the opening, the diameter of the opening temporarily increases due to swelling of the connection member, and the circle-equivalent diameter of the CNT strand temporarily decreases due to contraction, so that the CNT strand can be inserted into the opening. Note that the CNT strand may be thermally contracted in advance and the CNT strand in that state may be used as the CNT strand to be inserted into the opening.
（ステップＳ４）
最後に、ＣＮＴ撚り線が挿入された接続部材を冷却し収縮させる。これにより、接続部材とＣＮＴ撚り線とが組み付けられた接続部が開口部の内部で形成され、ＣＮＴ撚り線は開口部を介して接続部材に挟持される。接続部材の冷却は、特に限定されるものではなく、空冷等が挙げられる。こうして、接続部におけるＣＮＴ素線のはみ出しに起因する接続不良が防止され、導電性を確保することができる。
(Step S4)
Finally, the connection member into which the CNT strand is inserted is cooled and contracted. As a result, a connection part in which the connection member and the CNT strand are assembled is formed inside the opening, and the CNT strand is sandwiched between the connection member through the opening. The cooling of the connection member is not particularly limited, and air cooling or the like can be given as an example. In this way, poor connection due to the protrusion of the CNT strand at the connection part can be prevented, and electrical conductivity can be ensured.
本実施形態における接続構造体１は、自動車、電気機器、制御機器等の様々な分野における電力線、信号線としての電線を他の部材に接続するための接続構造体として使用することができ、特に、自動車用ワイヤハーネスに接続するための接続構造体としての使用に好適である。 The connection structure 1 in this embodiment can be used as a connection structure for connecting electric wires such as power lines and signal lines to other components in various fields such as automobiles, electrical equipment, and control equipment, and is particularly suitable for use as a connection structure for connecting to an automobile wire harness.
以上、本発明の実施形態に係る接続構造体及びその製造方法について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の概念に含まれるあらゆる態様を含み、本発明の範囲内で種々に改変することができる。 The above describes a connection structure and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to the above embodiment, and includes all aspects included in the concept of the present invention, and can be modified in various ways within the scope of the present invention.
次に、本発明の実施例について説明するが、本発明はその趣旨を超えない限りこれらの実施例に限定されるものではない。 Next, examples of the present invention will be described, but the present invention is not limited to these examples as long as they do not exceed the spirit of the invention.
［実施例１～１０及び比較例１～３］
実施例１～１０及び比較例１～３について、以下の製造工程により接続構造体を作製した。
[Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3]
For Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3, the connection structures were produced by the following manufacturing process.
＜ＣＮＴ撚り線の作製＞
先ず、浮遊触媒法で作製したＣＮＴを用いて、湿式紡糸で表１に示す密度を有するＣＮＴ素線（素線径：５０μｍ）をそれぞれ作製した。次いで、得られたＣＮＴ素線を表１に示す本数及び撚り数にて撚り合わせてＣＮＴ撚り線をそれぞれ作製した。尚、ＣＮＴ撚り線の熱膨張係数は、使用するＣＮＴのアスペクト比を調整することで制御した。
<Preparation of CNT strands>
First, CNT strands (strand diameter: 50 μm) having the densities shown in Table 1 were produced by wet spinning using CNTs produced by the floating catalyst method. Next, CNT strands were produced by twisting the obtained CNT strands in the number and twisting number shown in Table 1. The thermal expansion coefficient of the CNT strands was controlled by adjusting the aspect ratio of the CNTs used.
＜接続構造体の作製＞
（実施例１～１０及び比較例１～３）
銅製又はアルミニウム製の筒状端子を３００℃で加熱し、筒状端子を膨張させた。膨張した筒状端子の内部に作製したＣＮＴ撚り線を挿入し、次いで空冷で冷却して筒状端子を収縮させることにより、ＣＮＴ撚り線が筒状端子の内部に挟持された接続構造体を作製した。尚、筒状端子の熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｚ ２２８５：２００３に記載の方法に準拠して測定した。
<Preparation of Connection Structure>
(Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3)
A copper or aluminum cylindrical terminal was heated at 300° C. to expand the cylindrical terminal. The prepared CNT strand was inserted into the expanded cylindrical terminal, and then the cylindrical terminal was cooled by air to shrink the cylindrical terminal, thereby producing a connection structure in which the CNT strand was sandwiched inside the cylindrical terminal. The thermal expansion coefficient of the cylindrical terminal was measured in accordance with the method described in JIS Z 2285:2003.
このように作製した接続構造体について以下の測定及び評価を行った。 The connection structure thus fabricated was subjected to the following measurements and evaluations.
＜ＣＮＴ素線の密度＞
ＣＮＴ素線１ｃｍを、密度勾配管（柴山科学器械製作所社製）に投入し、ＣＮＴ素線の密度を測定した。
<CNT wire density>
A 1 cm length of the CNT strand was placed in a density gradient tube (manufactured by Shibayama Scientific Instruments Manufacturing Co., Ltd.) to measure the density of the CNT strand.
＜ＣＮＴ撚り線の熱膨張係数＞
熱機械分析（ＴＭＡ：Thermomechanical Analysis）を用いて、ＣＮＴ撚り線の試験片（３ｃｍ）の温度を変化させながら、一定荷重を与えた状態で求めたＴＭＡ曲線（変位量）より算出した。
<Thermal expansion coefficient of CNT strand>
Using thermomechanical analysis (TMA), calculations were made from a TMA curve (amount of displacement) obtained while applying a constant load to a test piece (3 cm) of twisted CNT wire and changing the temperature.
＜開口部の円相当直径に対するＣＮＴ撚り線の円相当直径の比＞
断面のマイクロスコープ写真からＣＮＴ撚り線の断面積を求め、その値からＣＮＴ撚り線の円相当直径（以下、「ＣＮＴ線材径」ともいう）を算出した。また、マイクロスコープ写真から筒状端子の開口部分の面積を計測し、同じ面積になる円の直径を算出し、これを開口部の円相当直径（以下、「端子径」ともいう）とした。得られたＣＮＴ線材径、端子径に基づき、端子径に対するＣＮＴ線材径の比を算出した。
<Ratio of equivalent circular diameter of CNT strand to equivalent circular diameter of opening>
The cross-sectional area of the CNT strand was obtained from a microscopic photograph of the cross section, and the equivalent circle diameter of the CNT strand (hereinafter also referred to as the "CNT wire diameter") was calculated from that value. In addition, the area of the opening of the cylindrical terminal was measured from the microscopic photograph, and the diameter of a circle with the same area was calculated, and this was taken as the equivalent circle diameter of the opening (hereinafter also referred to as the "terminal diameter"). Based on the obtained CNT wire diameter and terminal diameter, the ratio of the CNT wire diameter to the terminal diameter was calculated.
＜接続抵抗＞
四端子法により接続抵抗を計測した。接続抵抗が１０ｍΩ以下であれば、導電性が良好であると評価した。
<Connection resistance>
The connection resistance was measured by a four-terminal method. If the connection resistance was 10 mΩ or less, the conductivity was evaluated as good.
＜組み付け不良＞
接続部のマイクロスコープ観察によりＣＮＴ素線が端子からはみ出した割合を計測した。ＣＮＴ撚り線を構成するＣＮＴ素線のうち、はみ出したＣＮＴ素線の割合が５％未満の場合には「〇」、５％以上１０％未満の場合には「△」、１０％以上の場合には「×」とそれぞれ判断し、「△」以上であれば組み付け不良が抑制されていると評価した。
<Assembly failure>
The proportion of the CNT strands protruding from the terminal was measured by observing the connection with a microscope. If the proportion of protruding CNT strands among the CNT strands that make up the CNT strand was less than 5%, it was judged as "Good", if it was 5% or more but less than 10%, it was judged as "Good", if it was 10% or more, it was judged as "Poor", and if it was "Good" or more, it was judged as having suppressed assembly defects.
各実施例及び比較例作製した接続構造体の測定及び評価結果を、下記表１に示す。 The measurement and evaluation results of the connection structures produced in each example and comparative example are shown in Table 1 below.
表１に示すように、ＣＮＴ撚り線が筒状端子の内部に挟持された接続構造体において、ＣＮＴ素線の密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であり、ＣＮＴ撚り線の撚り度が３０Ｔ／ｍ以上であり、且つＣＮＴ撚り線の熱膨張係数が－０．０５×１０－５／Ｋ以下である実施例１～１０では、いずれも、接続抵抗が５ｍΩ以下であり、得られた接続構造体は良好な導電性を示した。また、ＣＮＴのはみ出しについてもＣＮＴ撚り線を構成するＣＮＴ素線のうち、はみ出したＣＮＴ素線の割合が１０％未満であった。そのため、実施例１～１０では、接続部における組み付け不良が抑制され、導電性が良好な接続構造体を得ることができた。特に、端子径に対するＣＮＴ線材径の比が１．０８である実施例９では、導電性がより向上した接続構造体を得ることができた。 As shown in Table 1, in the connection structure in which the CNT strand is sandwiched inside the cylindrical terminal, in Examples 1 to 10 in which the density of the CNT strand is 0.8 g/cm 3 or more, the twisting degree of the CNT strand is 30 T/m or more, and the thermal expansion coefficient of the CNT strand is −0.05×10 −5 /K or less, the connection resistance was 5 mΩ or less, and the obtained connection structure showed good conductivity. In addition, regarding the protruding CNTs, the ratio of the protruding CNT strands among the CNT strands constituting the CNT strand was less than 10%. Therefore, in Examples 1 to 10, assembly failure at the connection portion was suppressed, and a connection structure with good conductivity was obtained. In particular, in Example 9 in which the ratio of the CNT wire diameter to the terminal diameter was 1.08, a connection structure with improved conductivity was obtained.
一方、ＣＮＴ素線の密度が０．７ｇ／ｃｍ３である比較例１では、接続抵抗が１２ｍΩであり、実施例１～１０と比較して導電性が劣っていた。また、比較例１では、ＣＮＴのはみ出しについてＣＮＴ撚り線を構成するＣＮＴ素線のうち、はみ出したＣＮＴ素線の割合が１０％以上であったため、接続部における組み付け不良が生じていた。 On the other hand, in Comparative Example 1, in which the density of the CNT strands was 0.7 g/ cm3 , the connection resistance was 12 mΩ, and the conductivity was inferior to Examples 1 to 10. In addition, in Comparative Example 1, the proportion of protruding CNT strands among the CNT strands constituting the CNT stranded wire was 10% or more, resulting in assembly defects at the connection parts.
また、ＣＮＴ撚り線の撚り度が２０Ｔ／ｍである比較例２では、接続抵抗が１０ｍΩであり、実施例１～１０と比較して導電性が劣っていた。また、比較例２では、ＣＮＴのはみ出しについてＣＮＴ撚り線を構成するＣＮＴ素線のうち、はみ出したCNT素線の割合が１０％以上であったため、接続部における組み付け不良が生じていた。 In Comparative Example 2, where the twist degree of the CNT strand was 20 T/m, the connection resistance was 10 mΩ, and the conductivity was inferior to Examples 1 to 10. In Comparative Example 2, the proportion of protruding CNT strands among the CNT strands that make up the CNT strand was 10% or more, resulting in assembly failure at the connection.
また、ＣＮＴ撚り線の熱膨張係数が－０．０４×１０－５／Ｋである比較例３では、接続抵抗が７ｍΩであり、良好な導電性を示すものの、実施例１～１０と比較して導電性がやや劣っていた。一方、比較例３では、ＣＮＴのはみ出しについてＣＮＴ撚り線を構成するＣＮＴ素線のうち、はみ出したＣＮＴ素線の割合が１０％以上であったため、接続部における組み付け不良が生じていた。 In Comparative Example 3, in which the thermal expansion coefficient of the CNT stranded wire was -0.04 x 10 -5 /K, the connection resistance was 7 mΩ, indicating good electrical conductivity, but the electrical conductivity was slightly inferior to Examples 1 to 10. Meanwhile, in Comparative Example 3, the proportion of protruding CNT strands among the CNT strands constituting the CNT stranded wire was 10% or more, resulting in assembly defects at the connection parts.
このように、カーボンナノチューブ撚り線が接続部材に挟持された接続構造体において、ＣＮＴ素線の密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であり、ＣＮＴ撚り線の撚り度が３０Ｔ／ｍ以上であり、且つＣＮＴ撚り線の熱膨張係数が－０．０５×１０－５／Ｋ以下であることにより、接続部における組み付け不良を抑制し、導電性が良好な接続構造体を提供することができる。また、このような接続構造体を、接続部材の熱膨張を利用して作製することにより、接続部におけるカーボンナノチューブ素線のはみ出しが抑制される。これにより、接続部における組み付け不良が抑制され、導電性の確保が容易な接続構造体の製造方法を提供することができる。
Thus, in a connection structure in which stranded carbon nanotube wires are sandwiched between connecting members, the density of the CNT strands is 0.8 g/ cm3 or more, the twisting degree of the CNT strands is 30 T/m or more, and the thermal expansion coefficient of the CNT strands is -0.05 x 10 -5 /K or less, thereby making it possible to provide a connection structure that suppresses assembly defects at the connection and has good electrical conductivity. Furthermore, by producing such a connection structure by utilizing the thermal expansion of the connecting members, protrusion of the carbon nanotube strands at the connection is suppressed. This makes it possible to provide a method for manufacturing a connection structure that suppresses assembly defects at the connection and easily ensures electrical conductivity.
１ 接続構造体
１０ カーボンナノチューブ撚り線
２０ 接続部材
２１ 開口部
REFERENCE SIGNS LIST 1 Connection structure 10 Stranded carbon nanotube wire 20 Connection member 21 Opening
Claims (5)
前記カーボンナノチューブ素線の密度が０．８ｇ／ｃｍ３以上であり、
前記カーボンナノチューブ撚り線の撚り度が３０Ｔ／ｍ以上であり、
前記カーボンナノチューブ撚り線の熱膨張係数が－０．０５×１０－５／Ｋ以下であり、且つ、
前記接続部材の熱膨張係数が０／Ｋより大きいことを特徴とする接続構造体。 A connection structure including a carbon nanotube strand formed by twisting together a plurality of carbon nanotube strands, and a connection member for holding the carbon nanotube strand,
The density of the carbon nanotube strand is 0.8 g/cm3 or more ,
The twist degree of the carbon nanotube strand is 30 T/m or more;
The thermal expansion coefficient of the stranded carbon nanotube wire is −0.05×10 −5 /K or less, and
A connection structure, characterized in that the thermal expansion coefficient of the connection member is greater than 0/K.
前記開口部の円相当直径に対する前記カーボンナノチューブ撚り線の円相当直径の比が１以上である、請求項１又は２に記載の接続構造体。 the connecting member has an opening into which the stranded carbon nanotube wire is inserted,
3. The connection structure according to claim 1, wherein a ratio of a circular equivalent diameter of the stranded carbon nanotube wire to a circular equivalent diameter of the opening is 1 or more.
熱膨張係数が０／Ｋより大きい接続部材を加熱して膨張させる工程と、
膨張した前記接続部材の開口部に前記カーボンナノチューブ撚り線を挿入し、前記カーボンナノチューブ撚り線を熱収縮させる工程と、
前記カーボンナノチューブ撚り線が挿入された前記接続部材を収縮させる工程と、
を含むことを特徴とする接続構造体の製造方法。 A step of twisting together a plurality of carbon nanotube strands having a density of 0.8 g/cm 3 or more to prepare a carbon nanotube strand having a thermal expansion coefficient of −0.05×10 −5 /K or less and a twisting degree of 30 T/m or more;
A step of heating and expanding a connection member having a thermal expansion coefficient greater than 0/K;
a step of inserting the stranded carbon nanotubes into an opening of the expanded connection member and thermally shrinking the stranded carbon nanotubes ;
contracting the connection member into which the stranded carbon nanotube wire is inserted;
A method for manufacturing a connection structure comprising the steps of:
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