碳纳米管复合材料及其制造方法技术

一种碳纳米管复合材料(1)，包括：多晶物质构成的金属母材(10)，该多晶物质由多个对准同一方向的杆状的金属晶粒(11)组成；和碳纳米管导电路径(20)，其包括碳纳米管，并且在金属母材(10)的横断面上，其存在于杆状的金属晶粒(11)之间的颗粒边界(15)的一部分中并且呈现为沿着金属母材(10)的纵向(L)，从而在金属母材(10)的纵向上形成能够经其导电的导电路径。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碳纳米管复合材料及其制造方法。
技术介绍
到目前为止，作为用于提高金属材料的强度的方法，已经进行了将与该金属材料的母体金属不同的第二金属与该金属材料混合的方法。然而，存在这样的问题：当金属材料与第二金属混合时，金属材料的导电率大幅度下降。因此，碳纳米管复合材料引起了关注。碳纳米管具有高强度，并且另外，进行冲猾导，因此，可以预期的是，与金属材料相比，其强度和导电率将提高。现在，提出了各种碳纳米管复合材料。例如，在专利文献1中，描述了一种复合材料线材，其具有细胞状结构，该细胞状结构包括：包括碳纳米管的分隔壁部；分隔壁内部，其由分隔壁部覆盖，并且由铝材料等构成。在该复合材料线材中，碳纳米管与铝材料的配比是0.2质量％以上至5质量％以下。如下进行在专利文献1中描述的复合材料线材的制造。也就是说，首先，将包含铝粉、碳纳米管和弹性体的混合物经受热处理，从而使弹性体蒸发以得到多孔体。接着，使多孔体在罐中经受等离子体烧结，并且制作坯料(billet)。而且，将该坯料经受挤压成型，并且在500℃退火，从而得到复合材料线材。引用列表专利文献专利文献1：日本未审查专利申请No.JP 2011-171291 A
技术实现思路
然而，在专利文献1中描述的复合材料线材具有导电率低下的问题。这被认为是因为氧化膜形成在铝粉的各个粒子的表面上，从而增大了复合材料线材的电阻，以及因为多孔体或坯料中的空气间隙作为孔隙而剩余在复合材料线材中。而且，在专利文献1中描述的复合材料线材已经具有这样的问题：在蒸发弹性体时产生的残渣残存在复合材料线材的表面上，从而使得容易降低复合材料线材的导电率。此外，由于碳纳米管与铝材料的配比是0.2质量％以上至5质量％以下，所以在专利文献1中描述的复合材料线材已经具有碳纳米管的复合量大从而增加了生产成本的问题。而且，在专利文献1中描述的复合材料线材要求大约四个小时用于蒸发弹性体和大约20分钟用于等离子体烧结的处理时间，并且已经具有其制造所需的时间长的问题。鉴于上述情况而已经做出了本专利技术，并且本专利技术的目的是提供一种碳纳米管复合材料，该碳纳米管复合材料具有高导电率和小的碳纳米管的复合量。本专利技术的另一个目的是提供一种短时间的具有高导电率和小的碳纳米管的配合量的碳纳米管复合材料的制造方法。解决问题的方案本专利技术的第一方面提供了一种碳纳米管复合材料，包括：多晶物质构成的金属母材，其中多个杆状的金属晶粒朝向同一方向；和碳纳米管导电路径，其由碳纳米管构成，并且通过在所述金属母材的横断面上存在于杆状的金属晶粒之间的颗粒边界的一部分中并且沿着所述金属母材的纵向，而在所述金属母材的纵向上形成能够经其导电的导电路径。本专利技术的第二方面提供了一种碳纳米管复合材料，其中，相对于所述金属母材，包含了0.1至1质量％的碳纳米管复合材料。本专利技术的第三方面提供了一种碳纳米管复合材料的制造方法，包括：压坯形成步骤，通过将压力施加到包含金属粉末和碳纳米管的混合粉末而形成粉末压坯；和挤压处理步骤，在真空环境下，在400℃以上，并且以0.1至100s-1的应变率对所述粉末压坯进行挤压处理。本专利技术的第四方面提供了一种碳纳米管复合材料的制造方法，其中，相对于所述金属粉末，所述混合粉末包含0.1至1质量％的碳纳米管。本专利技术的第五方面提供了一种碳纳米管复合材料的制造方法，其中，在所述压坯形成步骤中施加于所述混合粉末的压力等于或大于所述混合粉末中的所述金属粉末的屈服应力且等于或小于所述混合粉末的最大应力。有益效果根据本专利技术的碳纳米管复合材料具有高导电率和小的碳纳米管的配合量。根据本专利技术的碳纳米管复合材料的制造方法能够在短时间内制造具有高导电率和小的碳纳米管的配合量的碳纳米管复合材料。附图说明图1是示出根据本专利技术的实施例的碳纳米管复合材料的一部分的透视图。图2是示意性地示出沿着图1中的线A-A的截面的截面图。图3是示意性地示出沿着图1中的线B-B的截面的截面图。图4(A)和4(B)均是根据本专利技术的实施例的碳纳米管复合材料的横断面的透射电子显微镜(TEM)照片的实例。图5是根据本专利技术的实施例的碳纳米管复合材料的纵向截面的扫描电子显微镜(SEM)照片的实例。图6是根据本专利技术的实施例的碳纳米管复合材料的纵向截面的扫描电子显微镜(SEM)照片的另一个实例。图7是示出压坯形成步骤的实例的视图。图8是说明在压坯形成步骤中施加于混合粉末的压力的范围的图。图9是示出挤压处理步骤的实例的视图。参考标记列表1 碳纳米管复合材料10 金属母材11 杆状的金属晶粒15 颗粒边界20 碳纳米管导电路径50 混合粉末60 粉末压坯80 压坯形成容器81 容器本体83 腔部90 挤压处理装置91 装置本体93 腔部L 纵向M 挤压方向具体实施方式[碳纳米管复合材料]下面参考附图描述该实施例的碳纳米管复合材料。图1是示出根据本专利技术的实施例的碳纳米管复合材料的一部分的透视图。注意，这样的碳纳米管复合材料1是在纵向上延伸的线材，并且图1仅示出了通过切割碳纳米管复合材料1的沿着该纵向L的两端而得到的一部分。图2是示意性地示出沿着图1中的线A-A的截面的截面图。图3是示意性地示出沿着图1中的线B-B的截面的截面图。如图2和图3所示，该实施例的碳纳米管复合材料1包括：金属母材10；和碳纳米管导电路径20。(金属母材)金属母材10由多晶物质构成，在该多晶物质中，多个杆状金属晶粒11朝向同一方向。例如，杆状的金属晶粒11由诸如铝、铝合金、铜和铜合金这样的金属制成。由于导电率高，所以优选这些类型的金属晶粒的金属。注意，杆状的金属晶粒11可能可以不可避免的杂质。杆状的金属晶粒11中的不可避免的杂质的浓度是10质量％以下。在本专利技术中，杆状的金属晶粒11代表具有1以上的纵横比的杆状的金属晶粒。将纵横比定义为长边(杆状的金属晶粒的纵向长度)与短边(杆状的金属晶粒的横向长度)的比率。能够通过扫描电子显微镜(SEM)来测量纵横比。杆状的金属晶粒11的截面形状不受特别限制。注意，图2示出了杆状的金属晶粒11的截面形状是六角形的情况；然而，杆状的金属晶粒11的截面形状可以是除了六角形之外的形状。例如，杆状的金属晶粒11的长度是0.1至200μm。这里，杆状的金属晶粒11的长度表示杆状的金属晶粒的纵向长度。而且，关于杆状的金属晶粒11，例如，其晶粒的圆当量直径是0.1至100μm。这里，杆状的金属晶粒11的晶粒的圆当量直径表示杆状的金属晶粒11的横断面的平均晶粒直径。在杆状的金属晶粒11的长度和圆当量直径处于上述范围内的情况下，并且由于金属晶粒11更精细，所以金属母材10的强度更高。金属母材10形成为这样的多晶物质，其中，这些杆状的金属晶粒11中的多个朝向同一方向，并且彼此相邻的杆状的金属晶粒11在颗粒边界上彼此结合。这里，多个杆状的金属晶粒11朝向同一方向表示杆状的金属晶粒11的纵向指向同一方向。顺便提及，该实施例的碳纳米管复合材料1是通过沿着图1和图3所示的纵向L经受挤压处理而制造的。在图3中，多个杆状的金属晶粒11朝向与纵向L相同的方向。多个杆状的金属晶粒11朝向与纵向L相同的方向的原因是：在制造时，通过挤压处理将未在特定方向上排列的金属晶粒拉制在同一方向上。注意，虽然通过经受挤压处理而制造该实施例的碳纳米本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管复合材料，包括：由多晶物质构成的金属母材，在所述多晶物质中，多个杆状的金属晶粒朝向同一方向；和碳纳米管导电路径，该碳纳米管导电路径由碳纳米管构成，并且通过在所述金属母材的横断面上存在于所述杆状的金属晶粒之间的颗粒边界的一部分中并且沿着所述金属母材的纵向，而在所述金属母材的纵向上形成能够经其导电的导电路径。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.08 JP 2014-0793521.一种碳纳米管复合材料，包括：由多晶物质构成的金属母材，在所述多晶物质中，多个杆状的金属晶粒朝向同一方向；和碳纳米管导电路径，该碳纳米管导电路径由碳纳米管构成，并且通过在所述金属母材的横断面上存在于所述杆状的金属晶粒之间的颗粒边界的一部分中并且沿着所述金属母材的纵向，而在所述金属母材的纵向上形成能够经其导电的导电路径。2.根据权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其中，相对于所述金属母材，包含了0.1至1质量％的碳纳米管复合材料。3.一种碳纳米管复合...

【专利技术属性】
技术研发人员：德富淳一郎，花崎健一，柳本润，杉山澄雄，塩见淳一郎，
申请(专利权)人：矢崎总业株式会社，国立大学法人东京大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP