制造碳纳米结构体的方法和制造碳纳米结构体的装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一个实施方式的制造碳纳米结构体的方法是如下的制造碳纳米结构体的方法，所述方法包括：准备含有可渗碳金属作为主要成分的基材的准备步骤；以及在加热所述基材的同时供给含碳气体的碳纳米结构体生长步骤，其中所述碳纳米结构体生长步骤包括使所述基材的加热部分逐渐裂开。优选通过对所述基材进行剪切来实施所述碳纳米结构体生长步骤中的裂开。优选通过用激光照射所述基材的裂开部分来实施所述碳纳米结构体生长步骤中的加热。所述准备步骤优选包括在所述基材中形成用于诱导裂开的切口。优选地，在所述碳纳米结构体生长步骤中的所述基材未被氧化。

Method for manufacturing carbon nanostructure and device for manufacturing carbon nano structure

A method of making carbon nanostructures in an embodiment of the present invention is a method of producing a carbon nanostructure as follows: preparation steps for preparing a substrate containing a carburized metal as a main component, and a growth step of a carbon nanostructure that provides a carbon containing gas at the same time as the substrate is heated, The growth steps of the carbon nanostructure include the gradual splitting of the heating part of the substrate. The split of the carbon nanostructure growth step is preferably carried out by shearing the substrate. The heating of the carbon nanostructure growth step is preferably carried out by laser irradiation on the split portion of the substrate. The preparatory step preferably includes forming an incision for inducing split in the substrate. Preferably, the substrate in the growth step of the carbon nanostructure is not oxidized.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造碳纳米结构体的方法和制造碳纳米结构体的装置
本专利技术涉及制造碳纳米结构体的方法和制造碳纳米结构体的装置。本申请要求2015年11月11日提交的日本专利申请2015-221556的优先权，并且将其全部内容通过引用的方式并入本文中。
技术介绍
其中碳原子以纳米级的间隔平行排列的碳纳米结构体如线性碳纳米管和片状石墨烯是迄今已知的。这样的碳纳米结构体通过例如包括以下步骤的方法获得：在加热诸如铁的微细催化剂的同时供给含有碳的原料气体，从而从催化剂生长碳纳米结构体(参见例如日本特开2005-330175号公报)。在上述现有制造方法中，在构成碳纳米结构体的碳纳米丝的生长期间，难以控制自催化剂的生长方向，并且容易发生生长的碳纳米丝的扭结。这样的扭结的出现会在碳纳米丝中产生诸如五元环和七元环的结构缺陷，导致电阻局部增加等。此外，难以高密度地捆扎多根碳纳米丝。鉴于上述情况，已经提出了如下方法，其中使催化剂氧化，并且在对氧化的催化剂进行渗碳热处理的同时将其分割，从而在得到的分割的表面之间生长碳纳米丝(参见日本特开2013-237572号公报)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-330175号公报专利文献2：日本特开2013-237572号公报
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式的制造碳纳米结构体的方法是如下的制造碳纳米结构体的方法，所述方法包括：准备含有可渗碳金属作为主要成分的基材的准备步骤；以及在加热所述基材的同时供给含碳气体的碳纳米结构体生长步骤。在所述方法中，碳纳米结构体生长步骤包括使基材的加热部分逐渐裂开。本专利技术的另一实施方式的制造碳纳米结构体的装置是如下的制造碳纳米结构体的装置，所述装置包括密闭容器、向所述密闭容器供给含碳气体的气体供给单元、以及在密闭容器中加热含有可渗碳金属作为主要成分的基材的加热单元。所述装置包括保持基材的多个保持部，并且所述多个保持部被构造成可移动的，以使基材逐渐裂开。附图说明[图1]图1为显示本专利技术的一个实施方式的制造碳纳米结构体的装置的示意图；[图2]图2为从上方(Y方向)观察图1的制造装置的保持块的示意图；[图3]图3为显示本专利技术的一个实施方式的制造碳纳米结构体的方法中使用的基材的示意性透视图；[图4]图4为在试验例1中的碳纳米结构体生长步骤期间用显微镜观察的图像的实例；[图5]图5为试验例1中的裂开后的基材和得到的碳纳米丝的照片；[图6]图6为试验例1中的裂开后的基材和得到的碳纳米丝的照片；[图7]图7为试验例1中的裂开后的基材和得到的碳纳米丝的照片；[图8]图8为试验例3中的分割后的基材和得到的碳纳米丝的照片。具体实施方式[技术问题]在上述的在氧化的催化剂的分割的表面上生长碳纳米丝的方法中，与现有方法相比，可以获得扭结更少的碳纳米丝。然而，在上述现有方法中，由于不能控制催化剂的分割位置，所以碳纳米丝的生长的起点倾向于随机分布，并且难以稳定地生长碳纳米丝。本专利技术是鉴于上述情况而完成的。本专利技术的一个目的在于提供制造碳纳米结构体的方法，所述方法能够稳定地制造诸如扭结的变形受到抑制的碳纳米结构体，以及制造这样的碳纳米结构体的装置。[本公开的有益效果]根据本专利技术的实施方式的制造碳纳米结构体的方法和制造碳纳米结构体的装置，可以稳定地制造诸如扭结的变形受到抑制的碳纳米结构体。[专利技术实施方式的说明]本专利技术的一个实施方式的制造碳纳米结构体的方法是如下制造碳纳米结构体的方法，所述方法包括：准备含有可渗碳金属作为主要成分的基材的准备步骤；以及在加热所述基材的同时供给含碳气体的碳纳米结构体生长步骤。在所述方法中，碳纳米结构体生长步骤包括使基材的加热部分逐渐裂开。作为广泛研究的结果，本专利技术的专利技术人发现，在加热可渗碳金属基材并供给含碳气体的同时使所述可渗碳金属基材逐渐裂开时，可以在裂开的部分选择性地生长碳纳米结构体。这一发现促成了本专利技术的实现。也就是说，根据制造碳纳米结构体的方法，由于碳纳米结构体可以在基材裂开的部分中选择性地生长，所以可以稳定地制造碳纳米结构体。此外，在制造碳纳米结构体的方法中，由于在施加一定张力的状态下碳纳米结构体从作为起点的裂开部分生长，所以抑制了碳纳米结构体的诸如扭结的变形。另外，在制造碳纳米结构体的方法中，由于不需要氧化基材，所以可以显著降低制造碳纳米结构体的成本。术语“主要成分”是指具有最高含量的成分，并且是指含量例如为50质量％以上的成分。表述“逐渐裂开”是指以在基材表面上生长的碳纳米结构体(碳纳米丝)不分割的速率进行裂开。优选通过对基材进行剪切来实施碳纳米结构体生长步骤中的裂开。当通过剪切来实施裂开时，可以相对容易地实施基材的裂开，并且可以容易地调整裂开速率等。因此，可以更稳定地制造高品质的碳纳米结构体。优选通过用激光照射基材的裂开部分来实施碳纳米结构体生长步骤中的加热。当用激光照射基材的裂开部分时，抑制碳纳米结构体在除裂开部分以外的部分中的生长，并且可以更可靠地使碳纳米结构体在裂开部分选择性地生长。术语“裂开部分”是指正在进行裂开的部分。准备步骤优选包括在基材中形成用于诱导裂开的切口。在基材中形成的这样的切口有利于基材的裂开，并且因此可以更稳定地制造碳纳米结构体。优选地，在碳纳米结构体生长步骤中的基材未被氧化。在基材未被氧化时，防止例如基材在不期望的位置处发生分割，并且可以更可靠地在裂开部分中选择性地生长碳纳米结构体。所述方法优选还包括观察在碳纳米结构体生长步骤中的裂开部分的观察步骤。在制造碳纳米结构体的方法中，碳纳米结构体在裂开部分中选择性地生长，由此可以预测生长位置。因此，容易实施观察。因此，包括观察裂开部分的步骤的方法使得能够更稳定地制造高品质的碳纳米结构体。本专利技术的另一实施方式的制造碳纳米结构体的装置是如下制造碳纳米结构体的装置，所述装置包括密闭容器、向所述密闭容器供给含碳气体的气体供给单元、以及在密闭容器中加热含有可渗碳金属作为主要成分的基材的加热单元。所述装置包括保持基材的多个保持部，并且所述多个保持部被构造成可移动的，以使基材逐渐裂开。制造碳纳米结构体的装置使得碳纳米结构体能够在基材被裂开的部分中选择性地生长。因此，可以稳定地制造碳纳米结构体。此外，在制造碳纳米结构体的装置中，由于碳纳米结构体从作为起点的裂开部分生长，因此可以抑制碳纳米结构体的诸如扭结的变形。另外，在制造碳纳米结构体的装置中，由于不需要氧化基材，因此可以显著降低制造碳纳米结构体的成本。加热单元的加热源优选为激光。当通过使用激光作为加热源对基材的裂开部分进行激光照射时，可以更可靠地在裂开部分中选择性地生长碳纳米结构体。所述装置优选还包括用于观察基材的裂开部分的观察单元。当所述装置包括观察裂开部分的观察单元时，可以更稳定地制造高品质的碳纳米结构体。[专利技术实施方式的详情]下文将参考附图对本专利技术的实施方式进行详细说明。制造碳纳米结构体的方法包括：(1)准备含有可渗碳金属作为主要成分的基材的准备步骤，以及(2)在加热基材的同时供给含碳气体的碳纳米结构体生长步骤。制造碳纳米结构体的方法还可以包括(3)观察在碳纳米结构体生长步骤中的裂开部分的观察步骤。制造碳纳米结构体的方法可以通过使用例如本专利技术的一个实施方式的制造碳纳米结构体的装置来适当地实施，所述装置在图1中示出。&lt本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造碳纳米结构体的方法，所述方法包括：准备含有可渗碳金属作为主要成分的基材的准备步骤，以及在加热所述基材的同时供给含碳气体的碳纳米结构体生长步骤，其中所述碳纳米结构体生长步骤包括使所述基材的加热部分逐渐裂开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.11.11 JP 2015-2215561.一种制造碳纳米结构体的方法，所述方法包括：准备含有可渗碳金属作为主要成分的基材的准备步骤，以及在加热所述基材的同时供给含碳气体的碳纳米结构体生长步骤，其中所述碳纳米结构体生长步骤包括使所述基材的加热部分逐渐裂开。2.根据权利要求1所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，通过对所述基材进行剪切来实施所述碳纳米结构体生长步骤中的所述裂开。3.根据权利要求1或2所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，通过用激光照射所述基材的裂开部分来实施所述碳纳米结构体生长步骤中的加热。4.根据权利要求1至3中任一项所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，所述准备步骤包括在所述基材中形成用于诱导裂开的切口。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：日方威，大久保总一郎，中井龙资，谷冈大辅，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP