碳纳米管的制造方法、碳纳米管集合线的制造方法、碳纳米管集合线集束的制造方法、碳纳米管制造装置、碳纳米管集合线制造装置以及碳纳米管集合线集束制造装置制造方法及图纸

一种碳纳米管的制造方法，包括：通过将含碳气体供给至浮游状态的催化剂粒子，从而使碳纳米管从所述催化剂粒子开始生长的生长工序；以及通过对浮游状态的所述碳纳米管施加拉伸力，从而使所述碳纳米管伸长的伸长工序。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管的制造方法、碳纳米管集合线的制造方法、碳纳米管集合线集束的制造方法、碳纳米管制造装置、碳纳米管集合线制造装置以及碳纳米管集合线集束制造装置
本专利技术涉及碳纳米管的制造方法、碳纳米管集合线的制造方法、碳纳米管集合线集束的制造方法、碳纳米管制造装置、碳纳米管集合线制造装置以及碳纳米管集合线集束制造装置。本专利申请要求基于2018年12月27日提出的日本专利申请特愿2018-245685号的优先权、以及基于2019年9月3日提出的日本专利申请特愿2019-160765号的优先权。通过参照将该日本专利申请中所记载的全部记载内容援引在本说明书中。
技术介绍
具有将碳原子以六边形结合的石墨烯片制成圆筒状而得的结构的碳纳米管(以下也记为CNT)是一种具有优异特性的材料，其重量为铜的1/5、强度为钢铁的20倍、并且具有金属的导电性等。因此，使用了碳纳米管的电线作为一种有助于(特别是)提高汽车用发动机的轻量化、小型化以及耐腐蚀性的材料而被期待。例如，如专利文献1(日本特开2005-330175号公报)所示，利用气相生长法得到碳纳米管，在气相生长法中，通过在加热铁等微细催化剂的同时供给含碳的原料气体，使得碳纳米管从催化剂上开始生长。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2005-330175号公报非专利文献非专利文献1：AgnieszkaLekawa-Rauset.al.“ElectricalPropertiesofCarbonNanotubeBasedFibersandTheirFutureUseinElectricalWiring(碳纳米管纤维的电气特性及其在电线中的应用前景)”,AdvancedFunctionalMaterials,Vo.24,p.p.3661-3682(2014).DOI:10.1002/adfm.201303716
技术实现思路
本专利技术的一个方式涉及的碳纳米管的制造方法包括：通过将含碳气体供给至浮游状态的催化剂粒子，从而使碳纳米管从所述催化剂粒子开始生长的生长工序；以及通过对浮游状态的所述碳纳米管施加拉伸力，从而使所述碳纳米管伸长的伸长工序。本专利技术的其他方式涉及的碳纳米管集合线的制造方法包括：通过将含碳气体供给至浮游状态的多个催化剂粒子，使得1个或多个碳纳米管从所述多个催化剂粒子的每一个开始生长，从而使多个碳纳米管生长的生长工序；通过对浮游状态的所述多个碳纳米管施加拉伸力，从而使所述多个碳纳米管伸长的伸长工序；以及通过将浮游状态的所述多个碳纳米管沿着所述含碳气体的流动的方向定向并集合，以得到碳纳米管集合线的集合工序。本专利技术的其他方式涉及的碳纳米管集合线集束的制造方法包括：通过将含碳气体供给至浮游状态的多个催化剂粒子，使得1个或多个碳纳米管从所述多个催化剂粒子的每一个开始生长，从而使多个碳纳米管生长的生长工序；通过对浮游状态的所述多个碳纳米管施加拉伸力，从而使所述多个碳纳米管伸长的伸长工序；通过将浮游状态的所述多个碳纳米管沿着所述含碳气体的流动的方向定向并集合，以得到多个碳纳米管集合线的集合工序；以及通过将所述多个碳纳米管集合线沿着所述多个碳纳米管集合线的纵向方向的方向定向并集束，以得到碳纳米管集合线集束的集束工序。本专利技术的其他方式涉及的碳纳米管制造装置具备：管状的碳纳米管生长部、将含碳气体从所述碳纳米管生长部的一个端部侧供给到所述碳纳米管生长部内的气体供给部、将催化剂粒子供给到所述碳纳米管生长部内的催化剂供给部、以及配置在所述碳纳米管生长部的另一个端部侧，且将在所述碳纳米管生长部中得到的碳纳米管伸长的碳纳米管伸长部。本专利技术的其他方式涉及的碳纳米管集合线制造装置具备：管状的碳纳米管生长部、将含碳气体从所述碳纳米管生长部的一个端部供给到所述碳纳米管生长部内的气体供给部、将催化剂粒子供给到所述碳纳米管生长部内的催化剂供给部、以及配置在所述碳纳米管生长部的另一个端部侧，且将在所述碳纳米管伸长部中得到的多个碳纳米管沿着所述含碳气体的流动的方向定向并集合的碳纳米管集合部。本专利技术的其他方式涉及的碳纳米管集合线集束制造装置具备：所述碳纳米管集合线制造装置、以及将由所述碳纳米管集合线制造装置得到的多个碳纳米管集合线沿着所述多个碳纳米管集合线的纵向方向的方向定向并集束，以得到碳纳米管集合线集束的集束部。附图说明[图1]图1是说明本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合线的图。[图2]图2是本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合线的一个例子的透射电子显微镜(TEM：TransmissionElectronMicroscope)图像。[图3]图3是对图2的TEM图像进行二值化处理而得的图像。[图4]图4是对图3的二值化处理后的图像进行傅立叶变换而得的图像。[图5]图5是表示由图4的傅立叶变换图像得到的定向角度与定向强度之间的关系的曲线图。[图6]图6是表示在本专利技术的一个实施方式中所使用的碳纳米管的一个例子的图。[图7]图7是说明本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合线集束的图。[图8]图8是本实施方式涉及的CNT集合线集束的一个例子的扫描电子显微镜(SEM：ScanningElectronMicroscopy)图像。[图9]图9是对图8的SEM图像进行二值化处理而得的图像。[图10]图10是对图9的二值化处理后的图像进行傅立叶变换而得的图像。[图11]图11是表示由图10的傅立叶变换图像得到的定向角度与定向强度之间的关系的曲线图。[图12]图12是本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合线集束的一个例子的SEM图像。[图13]图13是示意性地表示本专利技术的一个实施方式涉及的CNT集合线集束的定向区域的图。[图14]图14是说明本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合线制造装置的图。[图15]图15是用于说明本专利技术的其他实施方式涉及的碳纳米管集合线制造装置的电场产生部的图。[图16]图16是用于说明本专利技术的其他实施方式涉及的碳纳米管集合线制造装置的磁场产生部的图。[图17]图17是样品1的碳纳米管集合线的图像。[图18]图18是说明本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管制造装置的图。[图19]图19是用于说明在实施例中所制作的装置5和装置6的图。[图20]图20是表示本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合部的第2流路的图。[图21]图21是说明本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合线集束制造装置的图。[图22]图22是说明本专利技术的一个实施方式涉及的碳纳米管集合线集束制造装置的其他例子的图。[图23]图23是表示蜂窝结构体的一个例子的图。[图24]图24是图23的蜂窝结构体的XXIV-XXIV线剖本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管的制造方法，包括：/n通过将含碳气体供给至浮游状态的催化剂粒子，从而使碳纳米管从所述催化剂粒子开始生长的生长工序；以及/n通过对浮游状态的所述碳纳米管施加拉伸力，从而使所述碳纳米管伸长的伸长工序。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181227 JP 2018-245685;20190903 JP 2019-1607651.一种碳纳米管的制造方法，包括：
通过将含碳气体供给至浮游状态的催化剂粒子，从而使碳纳米管从所述催化剂粒子开始生长的生长工序；以及
通过对浮游状态的所述碳纳米管施加拉伸力，从而使所述碳纳米管伸长的伸长工序。


2.根据权利要求1所述的碳纳米管的制造方法，其中，
在所述伸长工序中，所述碳纳米管沿着所述含碳气体的流动的方向定向并伸长。


3.根据权利要求1或权利要求2所述的碳纳米管的制造方法，其中，
通过改变所述含碳气体的流速，对所述碳纳米管施加所述拉伸力。


4.根据权利要求3所述的碳纳米管的制造方法，其中，
所述含碳气体的下游侧的平均流速大于所述含碳气体的上游侧的平均流速。


5.根据权利要求1至权利要求4中任意1项所述的碳纳米管的制造方法，其中，
通过使用磁场对所述碳纳米管施加所述拉伸力。


6.根据权利要求1至权利要求5中任意1项所述的碳纳米管的制造方法，其中，
通过使用电场对所述碳纳米管施加所述拉伸力。


7.一种碳纳米管集合线的制造方法，包括：
通过将含碳气体供给至浮游状态的多个催化剂粒子，使得1个或多个碳纳米管从所述多个催化剂粒子的每一个开始生长，从而使多个碳纳米管生长的生长工序；
通过对浮游状态的所述多个碳纳米管施加拉伸力，从而使所述多个碳纳米管伸长的伸长工序；以及
通过将浮游状态的所述多个碳纳米管沿着所述含碳气体的流动的方向定向并集合，以得到碳纳米管集合线的集合工序。


8.根据权利要求7所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
在所述伸长工序中，所述多个碳纳米管沿着所述含碳气体的流动的方向定向并伸长。


9.根据权利要求7或权利要求8所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
同时进行所述伸长工序和所述集合工序。


10.根据权利要求7至权利要求9中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
通过改变所述含碳气体的流速，从而对所述多个碳纳米管施加所述拉伸力。


11.根据权利要求10所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述含碳气体的下游侧的平均流速大于所述含碳气体的上游侧的平均流速。


12.根据权利要求7至权利要求11中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
通过使用磁场对所述多个碳纳米管施加所述拉伸力。


13.根据权利要求7至权利要求12中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
通过使用电场对所述多个碳纳米管施加所述拉伸力。


14.根据权利要求7至权利要求13中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
在所述集合工序中，使所述多个碳纳米管以定向的状态彼此靠近。


15.根据权利要求7至权利要求14中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
在所述生长工序中，所述多个碳纳米管和所述含碳气体经过第1流路；
在所述集合工序中，所述多个碳纳米管和所述含碳气体经过配置在所述第1流路的下游侧的1个以上的第2流路，
所述第2流路的各个截面积均小于所述第1流路的截面积。


16.根据权利要求15所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第2流路的下游侧的所述含碳气体的温度低于所述第2流路的上游侧的所述含碳气体的温度。


17.根据权利要求15或权利要求16所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第2流路的上游侧的所述含碳气体的温度为800℃以上；
所述第2流路的下游侧的所述含碳气体的温度为600℃以下。


18.根据权利要求15至权利要求17中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第2流路内的所述含碳气体的温度在下游侧低于上游侧，
所述第2流路内的下游侧端部处的所述含碳气体的温度为600℃以下。


19.根据权利要求15至权利要求18中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
在所述第2流路内的下游侧存在所述含碳气体的温度为600℃以下的第1区域，所述第1区域沿着所述第2流路的纵向方向的长度为1cm以上。


20.根据权利要求15至权利要求19中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第2流路的各个截面积均为0.01mm2以上4mm2以下。


21.根据权利要求15至权利要求20中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第1流路的截面积S1与所述第2流路的各个截面积S2之比S1/S2为100以上1000000以下。


22.根据权利要求7至权利要求21中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
在所述集合工序中，所述多个碳纳米管的直径缩小。


23.根据权利要求15至权利要求22中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第2流路的各个长度均为10mm以上200mm以下。


24.根据权利要求15至权利要求23中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第2流路的每一个均具有在通孔的外周具备螺旋状的槽的形状。


25.根据权利要求15至权利要求24中任意1项所述的碳纳米管集合线的制造方法，其中，
所述第2流路的各个截面积在下游侧小于上游侧。


26.一种碳纳米管集合线集束的制造方法，包括：
通过将含碳气体供给至浮游状态的多个催化剂粒子，使得1个或多个碳纳米管从所述多个催化剂粒子的每一个开始生长，从而使多个碳纳米管生长的生长工序；
通过对浮游状态的所述多个碳纳米管施加拉伸力，从而使所述多个碳纳米管伸长的伸长工序；
通过将浮游状态的所述多个碳纳米管沿着所述含碳气体的流动的方向定向并集合，以得到多个碳纳米管集合线的集合工序；以及
通过将所述多个碳纳米管集合线沿着所述多个碳纳米管集合线的纵向的方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：藤森利彦，日方威，大久保总一郎，藤田淳一，大塚顺，
申请(专利权)人：住友电气工业株式会社，国立大学法人筑波大学，
类型：发明
国别省市：日本;JP