碳纳米管片材及碳纳米管片材的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纳米管片材及碳纳米管片材的制造方法。
【背景技术】
[0002]碳纳米管为具有各种特性的原材料，其在众多领域中的应用备受期待。特别是，使各个碳纳米管垂直取向的、即垂直取向性的碳纳米管组的表面积大，因而可体现碳纳米管的特性，应用范围广。
[0003]这种垂直取向性的碳纳米管组在其制造过程中，通常形成于基板的表面。作为从该基板的表面剥离垂直取向性的碳纳米管组的方法，人们提出了利用水及其温度的方案(例如，请参照专利文献I)。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2009-149517号公报
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题
[0008]但是，在上述专利文献I记载的方法中，由于从基板上剥离后的各个碳纳米管完全无法得到保持，从而维持该碳纳米管组的片材形状的力较弱。因此，在从基板上剥离的碳纳米管组为大面积的情况下，存在该片材形状在剥离时容易瓦解的问题。
[0009]此外，在上述专利文献I记载的方法中，能够以维持碳纳米管组在基板上形成的形状特性的状态将碳纳米管组从基板上剥离。但是在追求更高性能的碳纳米管组的近年来，这成为了由于剥离而无法提高碳纳米管组的特性的问题。
[0010]因此，本发明的目的在于提供一种碳纳米管片材及碳纳米管片材的制造方法，该碳纳米管片材即使在大面积情况下也可以维持片材形状，并能够提高碳纳米管的特性。
[0011]解决技术问题的技术手段
[0012]为了解决上述技术问题，本发明的权利要求1的碳纳米管片材具有使无数碳纳米管垂直取向而成的碳纳米管层，以及保持上述碳纳米管的底端部的纤维状的碳化层，
[0013]上述碳纳米管层形成在该碳纳米管的顶端部及底端部倾倒的同时、中间部相互缠绕的状态。
[0014]为了解决上述技术问题，本发明的权利要求2的碳纳米管片材的制造方法具备如下工序:复合工序，其通过加热热碳化性片材，对碳纳米管组进行按压，形成复合片材；和
[0015]碳化工序，其通过在惰性气体气氛下加热上述复合片材，使该复合片材中的上述热碳化性片材碳化；
[0016]上述热碳化性片材是经加热则会碳化形成纤维状的热碳化性片材。
[0017]此外，本发明的权利要求3的碳纳米管片材的制造方法为，权利要求2所述的制造方法的碳化工序中的复合片材的挠曲通过防挠曲部件而得到控制。
[0018]进一步，本发明的权利要求4的碳纳米管片材的制造方法为，权利要求2或3所述的制造方法的复合工序的碳纳米管组是通过相互按压两片垂直取向性的碳纳米管组、使其层叠而成的碳纳米管组。
[0019]此外，本发明的权利要求5的碳纳米管片材的制造方法为，在权利要求4所述的制造方法中，分别构成两片垂直取向性的碳纳米管组的碳纳米管的长度及/或密度相互不同。
[0020]此外，本发明的权利要求6的碳纳米管片材的制造方法为，对权利要求2?5中任意一项所述的制造方法的复合工序中的碳纳米管组进行的热碳化性片材的按压为，用垂直取向性的碳纳米管组分别从热碳化性片材的表面和背面对其进行夹持。
[0021]此外，本发明的权利要求7的碳纳米管片材的制造方法为，将权利要求2?6中任意一项所述的制造方法的热碳化性片材从进行复合工序的场所转移到进行碳化工序的场所，为分批输送或连续输送。
[0022]发明效果
[0023]根据上述碳纳米管片材及碳纳米管片材的制造方法，即使在大面积的情况下也可以维持片材形状，并能够提高碳纳米管的特性。
【附图说明】
[0024]图1为本发明的实施例1的碳纳米管片材的放大截面图，(a)为碳纳米管层为刷状的碳纳米管片材，(b)为碳纳米管层为交错状的碳纳米管片材；
[0025]图2为同一碳纳米管片材经SEM的放大照片，(a)为500倍的截面，(b)为2000倍的截面，(c)为5000倍的截面；
[0026]图3为交错状的碳纳米管层经SEM的放大照片，(a)为11000倍的表面，(b)为10000倍的表面，(C)为13000倍的截面；
[0027]图4为表示同一碳纳米管片材的制造方法的工序示意图；
[0028]图5为表示在同一制造方法中使用的制造装置的结构示意图；
[0029]图6为本发明的实施例2的碳纳米管片材的放大截面图；
[0030]图7为表示在同一碳纳米管片材的制造方法中使用的制造装置的结构示意图；
[0031]图8为表示本发明的实施例3的碳纳米管片材的一个实施方案的放大截面图；
[0032]图9为表示同一碳纳米管片材的另一实施方案的放大截面图；
[0033]图10为表示本发明的实施例4的碳纳米管片材的一个实施方案的放大截面图；
[0034]图11为表示同一碳纳米管片材的另一实施方案的放大截面图。
【具体实施方式】
[0035][实施例1]
[0036]以下，基于附图对本发明的实施例1的碳纳米管片材及其制造方法进行说明。
[0037]首先，对上述碳纳米管片材进行说明。
[0038]如图1所示，该碳纳米管片材I具有使无数碳纳米管垂直取向而成的碳纳米管层3，以及为了维持该碳纳米管层3的层形状而保持了各个碳纳米管的底端部的纤维状的碳化层4。S卩，上述碳纳米管的底端部通过纤维状的碳化层4而得到保持，因此，上述碳纳米管层3即使为图1(a)所示的刷状，也不会散开。当然，上述碳纳米管层3若为图1(b)所示交错状，碳纳米管互相通过范德华力结合，因此更加难以散开。在此，交错状是指碳纳米管的顶端部及底端部倾倒的同时中间部相互缠绕的状态。
[0039]该碳纳米管片材I及其交错状的碳纳米管层3的经SEM的放大照片分别如图2及图3所示。图2中的符号4f表示碳化层4的纤维，图2 (b)及图2 (c)为图2 (a)中的b及c范围的放大照片。如这些图2(a)?图2(c)所示可知，碳化层4的纤维4f熔接并缠绕在碳纳米管层3上。此外，图3(a)及图3(b)表示交错状的碳纳米管层3的表面，图3(c)表示交错状的碳纳米管层3的截面。在图3(c)中，符号3t表示碳纳米管的顶端部(斜倒)，符号3m表示碳纳米管的中间部(在约纵向上互相缠绕)，符号3r表示碳纳米管的底端部(斜倒)。图3所示交错状的碳纳米管层3通过按压，约180 μ m的厚度被压成约8?10 μ m。
[0040]根据上述碳纳米管片材，碳纳米管层3因纤维状的碳化层4而不会分散，因此即使是由辊回收的大面积的碳纳米管片材1，其片材形状也不会瓦解，能够以片材形状得到碳纳米管层3。
[0041]特别是，由于碳纳米管层3为交错状，在所获得的碳纳米管片材I的润湿性及热导率能够得到提高的同时，能使片材形状的维持更加牢固。
[0042]以下，对上述碳纳米管片材I的制造方法进行说明。此外，作为下列中的一个例子，对上述碳纳米管层3为刷状的碳纳米管片材进行说明。
[0043]若进行概略说明，则如图4所示，该制造方法包括复合工序73及碳化工序74，所述复合工序73使碳纳米管组及热固性树脂(苯酚、环氧基、三聚氰胺、尿素、醇酸等的树脂)制的膜片复合形成复合片材，所述碳化工序74使该复合片材的膜片碳化形成纤维状的碳化层4。另外，上述热固性树脂制的膜片为热碳化性片材的一个例子。该热碳化性片材只要是经加热而碳化形成纤维状的膜片即可，例如，除了热固性树脂制的膜片之外，可以是来自木材的纤维素类的无纺布片材等。以下，将上述热固性树脂制的膜片仅称作膜片。此外，碳纳米管组是以与上述碳纳米管层3相同的构成、使无数碳纳米管聚集成刷状而形成的，但因其为通过碳化层4保持的之前的单体，故与碳纳米管层3相区别而如此称呼。
[0044]在上述复合工序73中，通过加热膜片并对碳纳米管组进行按压，形成由碳纳米管组及膜片构成的复合片材。此外，在上述碳化工序74中，通过在氮气气氛下加热上述复合片材，膜片经碳化形成纤维状的碳化层4。碳化层4及碳纳米管层3均为碳，因此纤维状的碳化层4在碳纳米管层3的各个碳纳米管的底端部熔接缠绕，由此使碳纳米管层3保持在碳化层4上。
[0045]在此，对在上述制造方法中所使用的制造装置的一个例子进行说明。
[0046]如图5所示，该制造装置11具备:输送基板(保持碳纳米管组30)K及膜片40的输送部12，使输送的碳纳米管组30及膜片40复合成为复合片材10的复合部13，使该复合片材10的膜片40碳化、并使该复合片材10形成碳纳米管片材I的碳化部14，在将保持有该碳纳米