的碳纳米结构体。
[0084]另一方面，在电炉中加热整个基底材料(850°C，10分钟)的同时，用相似的装置构造对基体施加张力，在基体的断裂端面上形成碳纳米结构体。在这种情况中，在基底部件的整个表面上发生了渗碳反应，且碳纳米结构体在断裂端面(破裂部分)之间生长，但是碳纳米结构体在长度为大约80 μπι时停止生长。
[0085]< 实验 2>
[0086]进行如下试验以检验本发明的效果。首先，制备厚度为50 μπι且在平面形状内具有窄的中央部的氧化铁箔(纯度为4Ν)作为基体。然后，如图3所示，在反应室内由固定块9至12保持由氧化铁箔形成的基体。然后，使作为原料气体引入部件22的不锈钢管接近基体的窄部附近，使乙炔气体(10%乙炔和90%氮气)流入并集中供应到基体的窄部。氮气沿着与碳纳米结构体的拉出方向相反的方向流入到整个反应室内。通过利用该氮气，从而将在碳纳米结构体生长过程中产生的含氧气体迅速排出到反应室外部。
[0087]在这种状态下，用激光束对基体的窄部进行局部集中加热，除了窄部外的其他部分与由水冷室形成的冷却部件接触并由其冷却。此时，将基体窄部的中央部的温度调节为约900°C的最高温度。然后，在将构成基体的氧化铁还原之后，通过施加张力使基体断裂，由此在基体的破裂表面之间(如图4所示，基体部分25和基体部分26的断裂端面之间)形成了碳纳米结构体(碳纤维)。
[0088]此后，伴随着连续施加的张力，调节激光束照射和由冷却部件18和19进行的冷却，使得仅基体部分25的断裂端面被加热。然后，获得了长度为800 μπι的碳纳米结构体。
[0089]另一方面，在电炉中加热整个基底材料(850°C，7分钟)的同时，用相似的装置构造对基体施加张力，在基体的断裂端面上形成碳纳米结构体。在这种情况中，在基底部件的整个表面上发生了渗碳反应，且碳纳米结构体在断裂端面(破裂部分)之间生长，但是碳纳米结构体在长度为大约50 μπι时停止生长。
[0090]< 实验 3>
[0091]进行如下试验以检验本发明的效果。首先，制备作为基体的氧化铁(Fe3O4)生胚。由该胚体形成的基体在平面形状内具有窄的中央部的形状并且具有100 μ m的厚度。然后，如图3所示，在反应室内由固定块9至12保持该基体。然后，使作为原料气体引入部件22的不锈钢管接近基体的窄部附近，使乙炔气体(15%乙炔和85%氮气)流入并集中供应到基体的窄部。氮气沿着与碳纳米结构体的拉出方向相反的方向流入到整个反应室内。通过利用该氮气，从而将在碳纳米结构体生长过程中产生的含氧气体迅速排出到反应室外部。
[0092]在这种状态下，用激光束对基体的窄部进行局部集中加热，除了窄部外的其他部分与由水冷室形成的冷却部件接触并由其冷却。此时，将基体窄部的中央部的温度调节为约大于等于800°C小于等于900°C的最高温度。然后，在将构成基体的氧化铁还原之后，通过施加张力使基体断裂，由此在基体的破裂表面之间(如图4所示，基体部分25和基体部分26的断裂端面之间)形成了碳纳米结构体(碳纤维)。
[0093]此后，伴随着连续施加的张力，调节激光束照射和由冷却部件18和19进行的冷却，使得仅基体部分25的断裂端面被加热。然后，获得了长度为1500 μπι的碳纳米结构体。
[0094]另一方面，在电炉中加热整个基底材料(850°C，7分钟)的同时，用相似的装置构造对基体施加张力，从而在基体的断裂端面上形成碳纳米结构体。在这种情况中，在基底部件的整个表面上发生了渗碳反应，且碳纳米结构体在断裂端面(破裂部分)之间生长，但是碳纳米结构体在长度为大约100 μπι时停止生长。
[0095]应当理解的是本文所公开的实施方案在每一方面是说明性且非限制性的。本发明的范围由权利要求书而非上述说明书所限定，且旨在包括在权利要求的等价形式含义与范围内的任何变形。
[0096]工业实用性
[0097]根据本发明，能够获得弯曲得以减少的长的碳纳米结构体。
[0098]附图标记
[0099]I反应室；2驱动部件；3气体供给部分；4加热部件；6排放部分，7栗；8基底平台；9-12固定块；13联接杆；14控制器；15激光束引入部分；16激光束振荡部分；17激光束；18、19冷却部件；20基体；21切口 ；22原料气体引入部件；24光学系统；25、26基体部分；27、31箭头；30碳纳米结构体；32铁颗粒；33铁纳米丝。
【主权项】
1.一种制造碳纳米结构体的方法，包括以下步骤: 制备由分离部件和包含催化剂的催化剂部件形成的基体，其中所述催化剂部件和所述分离部件彼此接触或彼此成为一体，所述催化剂部件和所述分离部件的接触部分或一体化部分中的至少一部分被氧化；以及 通过向所述基体供给含碳的原料气体，同时加热所述基体并使所述分离部件与所述催化剂部件分离，从而使得碳纳米结构体在所述催化剂部件和所述分离部件之间的分离界面区域中生长， 所述使碳纳米结构体生长的步骤包括以下步骤中的至少一个步骤:向所述催化剂部件中面向所述分离界面区域的部分局部地供给所述原料气体的步骤，其中所述碳纳米结构体在所述分离界面区域处生长；以及局部地加热所述分离界面区域的步骤。2.根据权利要求1所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，在所述使碳纳米结构体生长的步骤中，进行所述供给原料气体的步骤和所述局部地加热所述分离界面区域的步骤这两个步骤。3.—种制造碳纳米结构体的方法，包括以下步骤: 制备由分离部件和包含催化剂的催化剂部件形成的基体，其中所述催化剂部件和所述分离部件彼此接触或彼此成为一体，所述催化剂部件和所述分离部件的接触部分或一体化部分中的至少一部分被氧化；以及 通过向所述基体供给含碳的原料气体，同时加热所述基体并使所述分离部件与所述催化剂部件分离，从而使得碳纳米结构体在所述催化剂部件和所述分离部件之间的分离界面区域中生长， 在所述使碳纳米结构体生长的步骤中，通过从所述碳纳米结构体生长的所述催化剂部件的表面部分将所述催化剂部件部分地分离并拉入所述碳纳米结构体的内部，在所述表面部分处出现新形成的表面的同时使所述碳纳米结构体持续地生长。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，在所述使碳纳米结构体生长的步骤中，将所述催化剂部件中除了所述分离界面区域之外的部分冷却。5.根据权利要求1至4中任一项所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，在所述使碳纳米结构体生长的步骤中，所述碳纳米结构体在含有所述催化剂部件的颗粒包含在所述碳纳米结构体内部的状态下生长。6.根据权利要求1至5中任一项所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，所述催化剂部件含有溶解碳的金属。7.根据权利要求6所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，所述基体含有选自由FeO、Fe3O4和Fe 203组成的组中的至少一种。8.根据权利要求1至7中任一项所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，所述催化剂部件是多孔体。9.根据权利要求1至8任一项所述的制造碳纳米结构体的方法，其中，在所述使碳纳米结构体生长的步骤中，所述原料气体沿着与所述分离部件和所述催化剂部件分离的方向相反的方向从所述催化剂部件排出。10.一种碳纳米结构体，包括: 由长度大于或等于Imm的碳制成的线性结构部分；以及 以分散形式位于所述线性结构部分内的金属纳米颗粒。11.根据权利要求10所述的碳纳米结构体，其中 所述线性结构部分是筒状体，并且 所述金属纳米颗粒位于所述筒状体的内周侧。12.一种用于制造碳纳米结构体的装置，包括: 保持部分，其能够在催化剂部件侧和分离部件侧保持由所述分离部件和包含催化剂的所述催化剂部件形成的基体，其中所述催化剂部件和所述分离部件彼此接触或彼此成为一体，所述催化剂部件和所述分离部件的接触部分或一体化部分中的至少一部分被氧化；驱动部件，其用于移动所述保持部分以将所述分离部件与所述催化剂部件分离；气体供给部分，其用于向所述基体供给原料气体；以及加热部件，其能够局部地加热所述基体的一部分。13.根据权利要求12所述的用于制造碳纳米结构体的装置，还包括用于冷却所述催化剂部件的一部分的冷却部件。14.根据权利要求12或13所述的用于制造碳纳米结构体的装置，其中所述气体供给部分向所述基体中被所述加热部件局部加热的部分供给所述原料气体。
【专利摘要】用于制造碳纳米结构体的方法包括用于制备基体的制备步骤(S10)和氧化步骤(S20)以及用于使碳纳米颗粒生长的步骤(S30)。在制备基体的步骤中，制备了这样的基体，其中催化剂部件和分离部件的接触部分或一体化部分中的至少一部分被氧化。在步骤(S30)中，碳纳米结构体在催化剂部件和分离部件的分离界面区域中生长。步骤(S30)包括以下步骤的至少一个：向催化剂部件中面向所述分离界面的区域的部分局部地供给原料气体的步骤，其中所述碳纳米结构体在所述分离界面区域生长；以及局部地加热所述分离界面区域的步骤。该方法使得能够提供一种抑制弯曲等情况的发生的长碳纳米结构体和用于制造该碳纳米结构体的方法，以及在制造该纳米结构体的方法中使用的制造装置。
【IPC分类】B01J23/745, C01B31/02
【公开号】CN105073635
【申请号】CN201480010925
【发明人】日方威, 大久保总一郎, 宇都宫里佐, 东勇吾, 藤田淳一, 村上胜久
【申请人】住友电气工业株式会社
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2014年1月28日
【公告号】WO2014132724A1