复合材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种能够进一步提高来源于附着在纤维上的碳纳米管的特性的复合材料及其制造方法。复合材料(10)在构成复合材料(10)的纤维(11)的表面上形成有由多根碳纳米管(14)构成的结构体(12)。碳纳米管(14)具有弯曲形状。碳纳米管(14)以各种姿态附着在作为曲面的纤维(11)的表面上，另外，其他的碳纳米管(14)进入碳纳米管(14)与纤维(11)的表面之间或附着的碳纳米管(14)彼此之间等所形成的空间(间隙)中，由此，结构体(12)由更多的碳纳米管(14)形成。形成。形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】复合材料及其制造方法


[0001]本专利技术涉及复合材料及其制造方法。

技术介绍

[0002]提出了由具有纤维和附着在该纤维表面上的多根碳纳米管(以下称为CNT)构成的结构体的复合材料(例如，专利文献1)。复合材料的结构体形成由多根CNT相互连接而成的网络结构的同时附着在纤维的表面上。将这样的复合材料作为增强纤维对树脂进行强化而得到的纤维增强成型体，通过含有纤维，可以得到比树脂单体更高的强度和刚性，同时，由于CNT的作用，导电性、热传导性和机械特性得到提高。现有技术文献专利文献
[0003]专利文献1：日本专利特开2013
‑
76198号公报

技术实现思路

专利技术要解决的课题
[0004]如上所述的纤维增强成形体的用途在各种领域扩大，对纤维增强成形体的要求变得更高。另一方面，直径较小的纤维容易得到来自CNT的机械特性等的提高效果，而直径较大的纤维难以得到来自CNT的机械特性等的提高效果，因此希望进一步提高来自CNT的特性。
[0005]本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够进一步提高来源于附着在纤维上的CNT的特性的复合材料及其制造方法。用于解决课题的手段
[0006]本专利技术的复合材料，包括：纤维；以及结构体，所述结构体由多根碳纳米管构成，形成由所述碳纳米管彼此直接接触而成的网络结构，并且附着在所述纤维的表面上的所述碳纳米管直接与所述纤维的表面附着，其中，所述碳纳米管是具有弯曲部的弯曲形状。
[0007]本专利技术的复合材料的制造方法，包括：超声波工序，对分散有具有弯曲部的弯曲形状的多根碳纳米管的分散液施加超声波振动；以及附着工序，在施加有所述超声波振动的所述分散液中浸渍连续的纤维，使所述多根碳纳米管附着在所述纤维上，在所述纤维的表面形成结构体。专利技术效果
[0008]根据本专利技术，由于附着在纤维上的碳纳米管是具有弯曲部的弯曲形状，因此附着在纤维上的碳纳米管的根数更多，能够进一步提高来自碳纳米管的特性。
[0009]根据本专利技术，由于复合材料以如无纺布的纤维那样编入的结构，使具有弯曲部的弯曲形状的碳纳米管附着在纤维的表面上制造而成，因此能够使附着在纤维上的碳纳米管的根数更多，能够制造使得来源于碳纳米管的特性得到进一步提高的复合材料。
附图说明
[0010]图1是表示根据第一实施方式的复合材料的结构的说明图。图2是表示以复合材料为单丝的复丝的说明图。图3是示意地表示纤维表面的CNT的附着状态的说明图。图4是表示在纤维上附着CNT的附着装置的配置的说明图。图5是表示导向辊上已开纤状态的纤维束的说明图。图6是表示分散液中的纤维的通过位置的说明图。图7是表示材料CNT的弯曲状态的示例的SEM照片。图8是表示根据第二实施方式的设置有固定树脂部的复合材料的结构的说明图。图9是表示碳纳米管由固定树脂部固定的状态的说明图。图10是表示使用了复合材料的平皮带的示例的立体图。图11是表示使用了复合材料的V型皮带的示例的立体图。图12是表示使用了复合材料的同步带的示例的立体图。图13是表示使用玻璃纤维时通过碎裂法测定的切断纤维长度的曲线图。图14是表示在玻璃纤维上形成的结构体的SEM照片。
具体实施方式
[0011][第一实施方式][复合材料]在图1中，复合材料10包含纤维11和在该纤维11的表面形成的结构体12。结构体12是多根碳纳米管(以下称为CNT)14相互缠绕而成的。该复合材料10例如是在结构体12中含浸了树脂等的纤维(以下称为树脂含浸纤维)，或用于构成复丝的单丝或纤维增强成形体的增强纤维。复合材料10以及使用这样的复合材料10制作的树脂含浸纤维、复丝或纤维增强成形体等(以下，将它们称为二次制品)，通过使得纤维11的表面具有结构体12来提高机械特性等。即，来自附着在纤维11的表面上的CNT14的机械特性等得到提高。
[0012]如图2中使用了复合材料10的复丝15的一个例子所示，复丝15具有多根复合材料10和基质树脂16。在图2中，描绘了由6根复合材料10构成的复丝15，但复合材料10的根数没有特别限定，例如也可以由数千根至数十万根构成复丝15。另外，可以将多根复合材料10捻合成一根复丝15。
[0013]作为基质树脂16，可以使用例如聚氨酯等树脂或合成橡胶等弹性体。基质树脂16介于复合材料10之间，使复合材料10相互结合。该基质树脂含浸于各复合材料10的结构体12并固化。
[0014]纤维11没有特别限定，可以举出尼龙、聚酯、维尼纶、丙烯酸纤维等树脂纤维或玻璃纤维、矿物纤维。另外，对纤维11的直径也没有特别限定，可以优选使用直径在5μm以上且100μm以下的范围内的纤维，更优选使用直径在5μm以上且30μm以下的范围内的纤维。纤维11使用长尺寸的纤维，其长度优选为50m以上，更优选为100m以上且100000m以下的范围内，进一步优选为100m以上且10000m以下的范围内。另外，例如也可以在结构体12形成后将纤维11截短。
[0015]构成结构体12的CNT14通过在纤维11的表面的大致整体中均匀地分散并相互缠
绕，从而形成多个CNT14以相互缠绕的状态连接而成的网络结构。这里所说的连接包括物理连接(单纯的接触)和化学连接。CNT14彼此是直接接触，在其间不存在表面活性剂等分散剂或粘接剂等夹杂物。
[0016]如图3示意性示出的那样，构成结构体12的一部分CNT14直接附着固定在纤维11的表面上。由此，结构体12直接附着在纤维11的表面上。所谓CNT14直接附着在纤维11的表面上，是指在与CNT14的表面之间不存在表面活性剂等分散剂或粘接剂等，CNT14直接附着在纤维11上，其附着(固定)是通过范德华力结合的。由于构成结构体12的一部分CNT14直接附着在纤维11的表面上，因此不经由分散剂或粘接剂等而成为结构体12直接与纤维11的表面接触的直接接触状态。
[0017]作为CNT14，使用弯曲形状的CNT14。由此，在构成结构体12的CNT14中，有的CNT14不与纤维11的表面直接接触，而是通过与其他的CNT14缠绕的方式固定在纤维11上。另外，也有的CNT14通过直接附着在纤维11的表面的同时与其他的CNT14缠绕而固定在纤维11上。以下，将CNT14向这些纤维11的固定统称为向纤维11附着来进行说明。另外，CNT14缠绕或缠结的状态，包括CNT14的一部分被按压在其他的CNT14上的状态。
[0018]构成结构体12的CNT14除了如上所述直接附着在纤维11的表面上以外，还有的CNT14不与纤维11的表面直接接触但通过与其他的CNT14缠绕等而固定在纤维11上。因此，该例的结构体12与如现有的复合材料的结构体那样仅由直接附着在纤维表面的CNT构成的结构体相比，由更多的CNT14构成。即，CNT14向纤维11附着的根数比现有的结构体中的附着根数多，结构体12的厚度也大于现有的结构体。
[0019]如上所述，由于多个CNT14在彼此的表面上没有经由夹杂物地相互连接而构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种复合材料，其特征在于，包括：纤维；以及结构体，由多根碳纳米管构成，形成由所述碳纳米管彼此直接接触而成的网络结构，并且附着在所述纤维的表面上的所述碳纳米管直接与所述纤维的表面附着，其中，所述碳纳米管是具有弯曲部的弯曲形状。2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述结构体的厚度在10nm以上且300nm以下的范围内。3.根据权利要求1或2所述的复合材料，其特征在于，所述纤维的直径在5μm以上且100μm以下的范围内。4.一种复合材料的制造方法，其特征在于，包括：超声波工序，对分散有具有弯曲部的弯曲形状的多根碳纳米管的分散液施加超声波振动；以及附着工序，在施加有所述超声波振动的所述分散液中浸渍纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：小向拓治，鬼塚麻季，
申请(专利权)人：霓达株式会社，
类型：发明
国别省市：