[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2013047163A - Carbon nanotube yarn and method of producing the same - Google Patents

Carbon nanotube yarn and method of producing the same Download PDF

Info

Publication number
JP2013047163A
JP2013047163A JP2011186387A JP2011186387A JP2013047163A JP 2013047163 A JP2013047163 A JP 2013047163A JP 2011186387 A JP2011186387 A JP 2011186387A JP 2011186387 A JP2011186387 A JP 2011186387A JP 2013047163 A JP2013047163 A JP 2013047163A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cnt
yarn
carbon nanotube
catalyst
cnts
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011186387A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Siry Milan
ミラン シリー
Yoshiyasu Yamada
山田  芳靖
Hisazumi Oshima
大島  久純
Kenji Okeyui
憲二 桶結
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2011186387A priority Critical patent/JP2013047163A/en
Publication of JP2013047163A publication Critical patent/JP2013047163A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon nanotube yarn, and to provide a method of producing the same which can achieve the carbon nanotube yarn that can achieve high electric conductivity and that causes little degradation in properties such as flexibility.SOLUTION: The CNT (carbon nanotube) yarn 5 is configured such that a lot of grown CNTs 11 are formed among base CNTs 3, the base materials arranged in parallel to be bundled, so that the base CNTs 3 are electrically connected. Spaces formed among the base CNTs 3 are filled with the grown CNTs 11 to some extent. Specifically there are the smaller number of spaces among the base CNTs 3 in the case of the CNT yarn 5 having the grown CNTs 11 than in the case of the CNT yarn 5 having no grown CNT 11, whereby the electric conductivity of the CNT yarn 5 is improved by the electrical connection between the CNT 5 and the grown CNTs 11.

Description

本発明は、例えば多数のカーボンナノチューブから形成されたカーボンナノチューブ糸及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a carbon nanotube thread formed from, for example, a large number of carbon nanotubes and a method for producing the same.

従来、炭素系微細構造物の1つであるカーボンナノチューブ(以下、CNTと記すこともある)が知られている。このCNTは、例えば直径が約0.5nmから10nm程度、長さが約1μm程度のパイプ状のカーボン素材である。   Conventionally, carbon nanotubes (hereinafter sometimes referred to as CNT) which are one of carbon-based microstructures are known. This CNT is, for example, a pipe-like carbon material having a diameter of about 0.5 nm to 10 nm and a length of about 1 μm.

CNTは、上記のとおり、微細な構造を有するため、そのままでは、取り扱い性や加工性が悪い。このため、肉眼で確認しながら取り扱うことが容易な大きさのCNTの集合体を製造することが試みられている。   Since CNT has a fine structure as described above, handling and workability are poor as it is. For this reason, it has been attempted to produce an aggregate of CNTs that can be easily handled while being confirmed with the naked eye.

このCNTの集合体としては、例えば多数のCNTを糸状にしたCNT糸(例えばCNTを撚り合わせたCNT撚糸:CNTyarn)が挙げられる。
上述したCNT糸は、次のようにして製造できる。
Examples of the CNT aggregate include a CNT yarn in which a large number of CNTs are formed into a thread (for example, a CNT twisted yarn obtained by twisting CNTs: CNT yarn).
The CNT yarn described above can be manufactured as follows.

まず、基板上に、基板に対して垂直方向に配向するCNTを複数形成する。そして、CNTからなる束を基板から順次引き出し、紡ぐことで、CNT糸を製造できる(特許文献1参照)。一方、CNTを合成する炉から直接CNT糸を形成する方法も考案されている(特許文献2参照)。   First, a plurality of CNTs oriented in a direction perpendicular to the substrate are formed on the substrate. Then, a CNT yarn can be manufactured by sequentially drawing and spinning a bundle of CNTs from the substrate (see Patent Document 1). On the other hand, a method of forming CNT yarns directly from a furnace for synthesizing CNTs has also been devised (see Patent Document 2).

ところで、上述した技術で製造されるCNT糸は、多数のCNTの間に中空部分が多く(例えば50%程度が中空部分)、そのため、単一のCNTに比べて、電気伝導度が小さいという問題があった。   By the way, the CNT yarn produced by the above-described technique has many hollow portions (for example, about 50% hollow portions) among a large number of CNTs, and therefore has a problem that electric conductivity is smaller than that of a single CNT. was there.

例えば、CNT単体の場合には、電気伝導度は106〜108[S・m-1]であるが、CNT糸の場合には、電気伝導度は104[S・m-1]程度である。
この対策として、CNT糸に対して、化学処理やドーピングやインターカレーションなどの後処理によって、電気伝導度を上げる技術が開示されている(非特許文献1、2参照)。
For example, in the case of CNT alone, the electric conductivity is 10 6 to 10 8 [S · m −1 ], but in the case of CNT yarn, the electric conductivity is about 10 4 [S · m −1 ]. It is.
As a countermeasure, a technique for increasing electrical conductivity of CNT yarn by post-treatment such as chemical treatment, doping, or intercalation is disclosed (see Non-Patent Documents 1 and 2).

特開2011−138703号公報JP 2011-138703 A 特表2007−536434号公報Special table 2007-536434 gazette

Lee,R.S.;Kim,H.J.;Fischer,J.E.;Thess,A.& Smalley,R.E.,Conductivity enhancement in single-walled carbon nanotube boundles doped with K and Br,Nature,1997,388,255Lee, R.S.; Kim, H.J.; Fischer, J.E.; Thess, A. & Smalley, R.E., Conductivity enhancement in single-walled carbon nanotube boundles doped with K and Br, Nature, 1997,388,255 Duclaux,L.,Review of the doping of carbon nanotubes(multiwalled and single-walled),Carbon,2002,40,1751-1764Duclaux, L., Review of the doping of carbon nanotubes (multiwalled and single-walled), Carbon, 2002, 40, 1751-1764

しかしながら、上述した後処理の技術によって電気伝導度を上げる場合でも、電気伝導度は105[S・m-1]程度に上がるのみであり、必ずしも十分ではない。
また、後処理によっては、例えばCNT糸にCNT以外の物質を添加することにより、CNT糸の特性(例えば柔軟性)に影響を与えることがあり、その場合には、CNT糸の特性が低下するという問題もあった。
However, even when the electrical conductivity is increased by the above-described post-processing technique, the electrical conductivity only increases to about 10 5 [S · m −1 ], which is not always sufficient.
Further, depending on the post-treatment, for example, by adding a substance other than CNT to the CNT yarn, the properties (for example, flexibility) of the CNT yarn may be affected. In this case, the properties of the CNT yarn are deteriorated. There was also a problem.

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、従来より高い電気伝導度を実現できるとともに、柔軟性等の特性の劣化の少ないカーボンナノチューブ糸を実現できるカーボンナノチューブ糸及びその製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and provides a carbon nanotube yarn that can realize a carbon nanotube yarn that can achieve higher electrical conductivity than the conventional one and that has less deterioration in properties such as flexibility, and a method for producing the same. For the purpose.

(1)請求項1の発明は、基材を構成する複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ糸において、前記カーボンナノチューブ糸を構成する前記各基材のカーボンナノチューブの間の空間に、該各基材のカーボンナノチューブ同士を電気的に接続するように、該各基材のカーボンナノチューブから成長したカーボンナノチューブを有することを特徴とする。   (1) The invention of claim 1 is a carbon nanotube yarn comprising a plurality of carbon nanotubes constituting a base material, wherein each base material is disposed in a space between the carbon nanotubes of each base material constituting the carbon nanotube yarn. The carbon nanotubes are grown from the carbon nanotubes of the respective substrates so that the carbon nanotubes are electrically connected to each other.

本発明のCNT糸は、基材であるCNT(以下基材CNTと記すこともある)の間の空間に、各基材CNT同士を電気的に接続するように、各基材CNTから成長したCNT(以下成長CNTと記すこともある)を有している。   The CNT yarn of the present invention grew from each base material CNT so as to electrically connect the base materials CNT to each other in a space between the base materials CNT (hereinafter also referred to as base material CNT). CNT (hereinafter also referred to as “growth CNT”).

つまり、本発明では、各基材CNT同士は、(基材間にて成長した)成長CNTが接触することによって、電気的に接続されている。
これによって、CNT糸の電気伝導度が大きく向上する。また、この電気伝導度の向上は、他の異なる物質の添加によるものでなく、(同様な素材の)成長CNTの接触によるものなので、CNT糸の例えば柔軟性等の特性の劣化を抑制することができる。
That is, in this invention, each base material CNT is electrically connected when the growth CNT (growth between base materials) contacts.
This greatly improves the electrical conductivity of the CNT yarn. Also, this improvement in electrical conductivity is not due to the contact of grown CNTs (of the same material), but not due to the addition of other different substances, thus suppressing degradation of properties such as flexibility of the CNT yarn. Can do.

(2)請求項2の発明は、基材を構成する複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ糸の製造方法であって、前記カーボンナノチューブ糸を構成する前記各基材のカーボンナノチューブ上に、新たなカーボンナノチューブを成長させる触媒を担持させる第1工程と、前記触媒を起点として前記新たなカーボンナノチューブを成長させ、該新たなカーボンナノチューブによって、前記各基材のカーボンナノチューブ同士を電気的に接続する第2工程と、を有することを特徴とする。   (2) The invention of claim 2 is a method of producing a carbon nanotube yarn comprising a plurality of carbon nanotubes constituting a base material, and a new carbon nanotube yarn is formed on each of the base materials constituting the carbon nanotube yarn. A first step of supporting a catalyst for growing carbon nanotubes, a step of growing the new carbon nanotubes starting from the catalyst, and electrically connecting the carbon nanotubes of the substrates by the new carbon nanotubes. And two steps.

本発明のCNT糸の製造方法は、第1工程にて、各基材CNT上に、新たなCNTを成長させる触媒を担持させ、第2工程にて、その触媒を起点として新たなCNTを成長させて、各基材CNT同士を電気的に接続する。   In the CNT yarn manufacturing method of the present invention, a catalyst for growing a new CNT is supported on each substrate CNT in the first step, and a new CNT is grown from the catalyst in the second step. Thus, the base materials CNT are electrically connected to each other.

つまり、本発明では、CNT糸の内部等において、新たにCNTを成長させ、この成長CNTが新たに基材CNTに接触することによって、基材CNT同士を電気的に接続する。   That is, in the present invention, the CNTs are newly grown inside the CNT yarn and the grown CNTs are newly brought into contact with the base CNTs, thereby electrically connecting the base CNTs.

これによって、CNT糸の電気伝導度が大きく向上する。また、この電気伝導度の向上は、他の異なる物質の添加によるものでなく、成長CNTの接触によるものなので、CNT糸の例えば柔軟性等の特性の劣化を抑制することができる。   This greatly improves the electrical conductivity of the CNT yarn. Further, since the improvement in electrical conductivity is not due to the addition of other different substances but due to the contact of the grown CNTs, it is possible to suppress deterioration of properties such as flexibility of the CNT yarn.

(3)請求項3の発明では、前記カーボンナノチューブ糸にアニールによる後処理を施した後に、前記触媒を担持させることを特徴とする。
本発明では、CNT糸にアニール処理(即ち加熱した後に徐々に温度を下げる処理)を施した後に触媒を担持させるので、触媒(詳しくは触媒を含む溶液)の濡れ性が良いという利点がある。これにより、基材CNTに対して、触媒を確実に担持できる。
(3) The invention of claim 3 is characterized in that the catalyst is supported after the carbon nanotube yarn is subjected to post-treatment by annealing.
In the present invention, since the catalyst is supported after the CNT yarn is annealed (that is, the temperature is gradually lowered after heating), there is an advantage that the wettability of the catalyst (specifically, the solution containing the catalyst) is good. Thereby, a catalyst can be reliably carry | supported with respect to base material CNT.

なお、アニール処理における加熱温度としては、600〜3000℃の範囲を採用できる。
(4)請求項4の発明では、前記カーボンナノチューブ糸に紫外線による後処理を施した後に、前記触媒を担持させることを特徴とする。
In addition, as a heating temperature in annealing treatment, the range of 600-3000 degreeC is employable.
(4) The invention of claim 4 is characterized in that the catalyst is supported after the carbon nanotube yarn is subjected to post-treatment with ultraviolet rays.

本発明では、CNT糸に紫外線を照射した後に触媒を担持させるので、触媒(詳しくは触媒を含む溶液)の濡れ性が良いという利点がある。これにより、基材CNTに対して、触媒を確実に担持できる。   In the present invention, since the catalyst is loaded after the CNT yarn is irradiated with ultraviolet rays, there is an advantage that the wettability of the catalyst (specifically, the solution containing the catalyst) is good. Thereby, a catalyst can be reliably carry | supported with respect to base material CNT.

(5)請求項5の発明では、前記カーボンナノチューブ糸にプラズマによる後処理を施した後に、前記触媒を担持させることを特徴とする。
本発明では、CNT糸をプラズマの発生する環境においた後に触媒を担持させるので、触媒(詳しくは触媒を含む溶液)の濡れ性が良いという利点がある。これにより、基材CNTに対して、触媒を確実に担持できる。
(5) The invention of claim 5 is characterized in that the catalyst is supported after the carbon nanotube yarn is subjected to a post-treatment by plasma.
In the present invention, since the catalyst is supported after the CNT yarn is placed in an environment where plasma is generated, there is an advantage that the wettability of the catalyst (specifically, a solution containing the catalyst) is good. Thereby, a catalyst can be reliably carry | supported with respect to base material CNT.

(6)請求項6の発明では、前記カーボンナノチューブ糸に、ディップコーティング(浸漬)により、前記触媒を担持させることを特徴とする。
本発明は、触媒の担持方法を例示したものである。これにより、CNT糸に、容易に触媒を担持させることができる。
(6) The invention of claim 6 is characterized in that the catalyst is supported on the carbon nanotube yarn by dip coating (immersion).
The present invention exemplifies a catalyst loading method. Thereby, the catalyst can be easily supported on the CNT yarn.

(7)請求項7の発明では、前記カーボンナノチューブ糸に、スパッタリングにより、前記触媒を担持させることを特徴とする。
本発明は、触媒の担持方法を例示したものである。これにより、CNT糸に、容易に触媒を担持させることができる。
(7) The invention of claim 7 is characterized in that the catalyst is supported on the carbon nanotube yarn by sputtering.
The present invention exemplifies a catalyst loading method. Thereby, the catalyst can be easily supported on the CNT yarn.

なお、CNT糸からCNTを成長させる方法としては、周知の化学気相成長(CVD:Chemical Vapor Deposition)やレザーアブレーション(laser ablation)など各種の方法を採用できる。   Various methods such as well-known chemical vapor deposition (CVD) and laser ablation can be employed as a method for growing CNT from the CNT yarn.

CNTからCNT糸を作製する方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method of producing CNT thread | yarn from CNT. CNTから形成されたCNT糸を示す正面図である。It is a front view which shows the CNT thread | yarn formed from CNT. CNT糸を製造する手順を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the procedure which manufactures CNT yarn. CNT糸中に新たにCNTを成長させる処理を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the process which grows CNT newly in a CNT thread | yarn. CNT糸の構造を拡大して示す説明図である。It is explanatory drawing which expands and shows the structure of CNT yarn. (a)は基材CNTと成長CNTとの接続状態を模式的に示す説明図、(b)は基材CNTと成長CNTとの接続状態における抵抗の状態を例示する説明図である。(A) is explanatory drawing which shows typically the connection state of base material CNT and growth CNT, (b) is explanatory drawing which illustrates the state of resistance in the connection state of base material CNT and growth CNT. CNT糸の抵抗値と(基材CNTと成長CNTとの)接続点の数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the resistance value of CNT thread | yarn, and the number of connection points (base CNT and growth CNT). (a)は成長CNTを有しない従来のCNT糸における基材CNTの接続状態を模式的に示す説明図、(b)は基材CNTの接続状態における抵抗の状態を例示する説明図である。(A) is explanatory drawing which shows typically the connection state of base material CNT in the conventional CNT thread | yarn which does not have growth CNT, (b) is explanatory drawing which illustrates the state of resistance in the connection state of base material CNT.

本発明の実施形態を実施例に基づいて説明する。   Embodiments of the present invention will be described based on examples.

本実施例では、撚糸であるCNT糸及びその製造方法について説明する。
a)まず、本実施例のCNT糸の製造方法について説明する。
(1)CNT糸の製造
縦:8mm×横:2mm×厚さ:1mmのSi基板の片面(面積:16mm2)に、1m2当り、鉄(Fe)0.002モルを真空蒸着法により蒸着させ、活性Si基板を得た。
In this embodiment, a CNT yarn that is a twisted yarn and a manufacturing method thereof will be described.
a) First, a method for producing the CNT yarn of this example will be described.
(1) Manufacture of CNT yarn Length: 8 mm x width: 2 mm x thickness: 1 mm of Si substrate (area: 16 mm 2 ), 0.002 mol of iron (Fe) per 1 m 2 was deposited by vacuum deposition. An active Si substrate was obtained.

この活性Si基板を、CVD装置を構成する電気炉内に配置し、700℃に加熱し、エチレンガスを30cc/分、水素ガスを70cc/分、アルゴンガスを400cc/分の流通速度で5分間流通させた。   This active Si substrate is placed in an electric furnace constituting a CVD apparatus, heated to 700 ° C., ethylene gas at 30 cc / min, hydrogen gas at 70 cc / min, and argon gas at 400 cc / min for 5 minutes. Circulated.

その結果、図1に示す様に、Si基板1上には、多数のCNTが堆積したCNTの配向膜(マトリックス)が形成された。
堆積したCNTは、その一端がSi基板1に固定されており、Si基板1に対して垂直方向に均一に配向している。個々のCNTの直径は約10nmであり、CNTの長さは約300μmである。
As a result, as shown in FIG. 1, an alignment film (matrix) of CNTs in which a large number of CNTs were deposited was formed on the Si substrate 1.
One end of the deposited CNT is fixed to the Si substrate 1 and is uniformly oriented in a direction perpendicular to the Si substrate 1. The diameter of each CNT is about 10 nm, and the length of the CNT is about 300 μm.

次に、Si基板1上に配向しているCNTの配向膜において、複数のCNTから成る束の端部を引出し具でつまみ、CNTの配向方向とは直交する方向に引出した。
引出されたCNTの束の端部(引出し方向に関して後方の端部)と、Si基板1上で隣接するCNTの束の端部とは、ファンデルワールス力により接続し、結果として、CNTの束が安定して長くつながる。
Next, in the alignment film of CNTs aligned on the Si substrate 1, the end of a bundle made of a plurality of CNTs was picked with an extraction tool, and extracted in a direction perpendicular to the alignment direction of the CNTs.
The end of the drawn CNT bundle (the rear end with respect to the drawing direction) and the end of the adjacent CNT bundle on the Si substrate 1 are connected by van der Waals force. As a result, the CNT bundle Is connected stably for a long time.

このとき、CNTの束は、Si基板1上に配向しているCNTの配向膜から、複数箇所で引き出した。そして、CNTの束を複数撚ることで、図2に示す様に、基材となるCNT(基材CNT)3から構成されたCNT糸(CNT撚糸)5が得られた。   At this time, a bundle of CNTs was drawn out from a CNT alignment film aligned on the Si substrate 1 at a plurality of locations. Then, by twisting a plurality of CNT bundles, as shown in FIG. 2, CNT yarn (CNT twisted yarn) 5 composed of CNT (base material CNT) 3 serving as a base material was obtained.

(2)CNT糸の後処理
次に、前記(1)で製造したCNT糸5に対して、触媒の濡れ性を向上させる目的で、アニール処理(加熱後の自然冷却の処理)を行った。
(2) Post treatment of CNT yarn Next, annealing treatment (natural cooling treatment after heating) was performed on the CNT yarn 5 produced in (1) above for the purpose of improving the wettability of the catalyst.

具体的には、図3に示す様に、CNT糸5を加熱容器7内に入れ、真空状態で900℃にて30分間加熱し、その後、室温まで自然冷却を行った。
次に、アニール処理したCNT糸5を、触媒を含む溶液(触媒溶液)に漬け、CNT糸5の全体に、触媒溶液を付着させる。
Specifically, as shown in FIG. 3, the CNT yarn 5 was put in a heating container 7, heated in a vacuum state at 900 ° C. for 30 minutes, and then naturally cooled to room temperature.
Next, the annealed CNT yarn 5 is dipped in a solution (catalyst solution) containing a catalyst, and the catalyst solution is attached to the entire CNT yarn 5.

なお、前記触媒溶液としては、アルコール(例えばエタノール)を溶媒とする酢酸鉄(II)の溶液が挙げられ、この場合は、鉄が触媒として作用する。
次に、CNT糸5に付着させた触媒溶液を乾燥し、CNT糸5の表面や内部(詳しくは各CNTの表面)に、触媒を担持させる。
Examples of the catalyst solution include a solution of iron (II) acetate using alcohol (for example, ethanol) as a solvent. In this case, iron acts as a catalyst.
Next, the catalyst solution adhered to the CNT yarn 5 is dried, and the catalyst is supported on the surface or inside of the CNT yarn 5 (specifically, the surface of each CNT).

次に、乾燥したCNT糸5を、前記CNTを成長させた際に用いた様なCVD装置の電気炉9に入れて、周知のCVDによってCNTを成長させる。
具体的には、例えば図4に示す様に、電気炉9内の温度を所定の温度上昇速度で徐々に上昇させるとともに、電気炉9内にAr/H2ガスを供給して、触媒であるFeを生成させた。なお、ガス合計130cc/分の流通速度でAr/H2ガスを供給した。
Next, the dried CNT yarn 5 is put into the electric furnace 9 of the CVD apparatus used when growing the CNT, and the CNT is grown by well-known CVD.
Specifically, as shown in FIG. 4, for example, the temperature in the electric furnace 9 is gradually increased at a predetermined temperature increase rate, and Ar / H 2 gas is supplied into the electric furnace 9 to form a catalyst. Fe was produced. Ar / H 2 gas was supplied at a flow rate of 130 cc / min.

そして、電気炉9内の温度が880℃に達したら、Ar/H2ガスの供給を停止した。
また、電気炉9内の温度が880℃に達してから10分間、エチレンガスを20cc/分の流通速度で供給した。なお、このとき、電気炉9の加熱も停止した。
When the temperature in the electric furnace 9 reached 880 ° C., the supply of Ar / H 2 gas was stopped.
Further, ethylene gas was supplied at a flow rate of 20 cc / min for 10 minutes after the temperature in the electric furnace 9 reached 880 ° C. At this time, heating of the electric furnace 9 was also stopped.

これにより、本実施例の(後処理により成長したCNTを含む)CNT糸5が得られた。
b)次に、本実施例のCNT糸5の構造について説明する。
Thereby, the CNT yarn 5 (including CNT grown by the post-treatment) of this example was obtained.
b) Next, the structure of the CNT yarn 5 of this embodiment will be described.

図5に模式的に示す様に、本実施例のCNT糸5は、並列に配置されて束ねられた多数の基材を構成するCNT(基材CNT)3の間に、各基材CNT3間を接触して繋ぐように多数のCNT(成長CNT)11(灰色部分で示す)が形成されている。   As schematically shown in FIG. 5, the CNT yarn 5 of this example is arranged between the base materials CNT 3 between the CNTs (base materials CNT) 3 constituting a large number of base materials arranged in parallel and bundled. A large number of CNTs (growth CNTs) 11 (indicated by gray portions) are formed so as to be in contact with each other.

この成長CNT11によって、基材CNT3間の空間がある程度埋まっている。例えば本実施例のCNT糸5の場合は、成長CNT11が無い場合に比べて、基材CNT3間の空間は少なくなっている。   The grown CNT 11 fills the space between the base materials CNT 3 to some extent. For example, in the case of the CNT yarn 5 of the present embodiment, the space between the base materials CNT3 is smaller than when there is no growth CNT11.

また、本実施例のCNT糸5の電気伝導度は、各基材CNT3に各成長CNT11が電気的に接続していることにより、成長CNT11が無い場合に比べて、電気伝導度は約20%向上している。   Further, the electrical conductivity of the CNT yarn 5 of this example is about 20% compared to the case where there is no growth CNT 11 because each growth CNT 11 is electrically connected to each base material CNT 3. It has improved.

c)次に、本実施例の作用効果について説明する。
図6(a)に模式的に例示する様に、本実施例のCNT糸5では、(同図実線で示す)基材CNT3同士が(同図白丸で示す)各接続点で電気的に接続されているが、それだけではなく、(同図破線で示す)成長CNT11によっても、電気的に接続されている。
c) Next, the function and effect of this embodiment will be described.
As schematically illustrated in FIG. 6A, in the CNT yarn 5 of this example, the base materials CNT3 (shown by the solid line in the figure) are electrically connected to each other at the connection points (shown by the white circles in the figure). However, not only that, but also by the grown CNTs 11 (shown by broken lines in the figure), they are electrically connected.

つまり、成長CNT11は(同図灰色丸で示す)新たな接続点によって、基材CNT3に接触しており、これによって、基材CNT3同士が電気的に接続されている。すなわち、基材CNT3に対して成長CNT11が例えば並列に接続されている。   That is, the growth CNT 11 is in contact with the base material CNT 3 by a new connection point (indicated by a gray circle in the figure), whereby the base material CNT 3 is electrically connected. That is, the growth CNT 11 is connected in parallel to the base material CNT3, for example.

また、図6(b)にCNT糸5の一部を回路図にて示す様に、複数の基材CNT3に対して、成長CNT11が例えば並列接続となるように接続されている。なお、同図の白色部分が基材CNT3間を接続部分の抵抗(接続抵抗)を示し、灰色部分が基材CNT3と成長CNT11との間の抵抗(接続抵抗)を示している。また、ここでは接続部分の抵抗がCNT自体より大きいので、接続部分の抵抗のみを示してある。   Further, as shown in a circuit diagram of a part of the CNT yarn 5 in FIG. 6B, the grown CNTs 11 are connected to the plurality of base materials CNT3 so as to be connected in parallel, for example. In addition, the white part of the figure shows the resistance (connection resistance) of the connection part between the base materials CNT3, and the gray part shows the resistance (connection resistance) between the base material CNT3 and the growth CNT11. Here, since the resistance of the connection portion is larger than the CNT itself, only the resistance of the connection portion is shown.

この様に、成長CNT11によって並列回路を形成することにより、この回路の全抵抗が低下し、これによってCNT糸5の電気伝導度が向上することになる。
例えば同図に示す様に(各抵抗値2R、Rを有する)抵抗が接続されている場合には、全抵抗値はRと小さくなる。
In this way, by forming a parallel circuit with the grown CNTs 11, the total resistance of the circuit is lowered, thereby improving the electrical conductivity of the CNT yarn 5.
For example, as shown in the figure, when resistors are connected (having respective resistance values 2R and R), the total resistance value is reduced to R.

この理由は、図7に、全抵抗と(並列に接続された)接続点の数を示す様に、接続点が多くなった場合には、全抵抗が小さくなるからである。なお、この図7とは、所定の抵抗値をそれぞれ有する並列な一対の電線に対して、所定の抵抗値を有する電線を接続した場合に、その接続点の数と回路の全抵抗との関係を示したものである。   This is because, as shown in FIG. 7, the total resistance decreases as the number of connection points increases, as shown by the total resistance and the number of connection points (connected in parallel). In addition, this FIG. 7 is the relationship between the number of connection points and the total resistance of the circuit when a wire having a predetermined resistance value is connected to a pair of parallel wires each having a predetermined resistance value. Is shown.

それに対して、図8(a)に模式的に例示する様に、従来のCNT糸では、本実施例の様に成長CNTが形成されていないので、(同図実線で示す)基材CNT3同士は、単に(同図白丸で示す)各接続点で電気的に接続されているのみである。   On the other hand, as schematically illustrated in FIG. 8 (a), the conventional CNT yarns do not have grown CNTs as in this example, and therefore the base materials CNT3 (shown by the solid line in FIG. 8) Are merely electrically connected at each connection point (indicated by white circles in the figure).

この状態を、図8(b)に回路図にて示す様が、従来では、各基材CNTの接続部分の抵抗(接続抵抗:例えば各抵抗値R)が直列に配置されているので、全抵抗(例えば3R)が大きくなる。   As shown in the circuit diagram of FIG. 8B in this state, conventionally, the resistance (connection resistance: for example, each resistance value R) of the connection portion of each base material CNT is arranged in series. Resistance (for example, 3R) increases.

上述した様に、本実施例では、各基材CNT3の間の空間に、各基材CNT3同士を電気的に接続するように、各基材CNT3から成長した成長CNT11を有しているので、CNT糸5の電気伝導度が大きく向上する。また、この電気伝導度の向上は、他の異なる物質の添加によるものでなく、成長CNT11の接触によるものなので、CNT糸5の例えば柔軟性等の特性の劣化を抑制することができる。   As described above, in the present embodiment, the growth CNTs 11 grown from the respective base materials CNT3 are provided in the spaces between the respective base materials CNT3 so as to electrically connect the respective base materials CNT3 to each other. The electrical conductivity of the CNT yarn 5 is greatly improved. In addition, since the improvement in electrical conductivity is not due to the addition of other different substances but due to the contact of the grown CNTs 11, it is possible to suppress deterioration of characteristics such as flexibility of the CNT yarn 5.

また、本実施例では、成長CNT11を形成する前に、後処理としてアニール処理を実施しているので、基材CNT3に対する触媒溶液の濡れ性が良く、基材CNT3の表面に好適に触媒を担持することができる。   In this embodiment, since the annealing treatment is performed as a post-treatment before the growth CNT 11 is formed, the wettability of the catalyst solution with respect to the base material CNT3 is good, and the catalyst is suitably supported on the surface of the base material CNT3. can do.

尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
(1)例えば前記実施例では、後処理として、CNT糸にアニール処理を施したが、それとは別に、CNT糸に紫外線を照射してもよい。これによっても、触媒溶液の濡れ性を改善できる。
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the scope of the present invention.
(1) For example, in the above-described embodiment, the CNT yarn is annealed as a post treatment, but the CNT yarn may be irradiated with ultraviolet rays separately. This also improves the wettability of the catalyst solution.

(2)また、他の後処理として、CNT糸をプラズマの発生する環境においてもよい。これによっても、触媒溶液の濡れ性を改善できる。
(3)更に、前記実施例では、CNT糸を触媒溶液に浸けて触媒を担持させたが、スパッタリングにより、触媒を担持させてもよい。
(2) Further, as another post-treatment, the CNT yarn may be in an environment where plasma is generated. This also improves the wettability of the catalyst solution.
(3) Further, in the above embodiment, the catalyst is supported by immersing the CNT yarn in the catalyst solution. However, the catalyst may be supported by sputtering.

1・・Si基板
3・・基材カーボンナノチューブ(CNT)
5・・カーボンナノチューブ糸(CNT糸)
11・・成長カーボンナノチューブ(成長CNT)
1. Si substrate 3. Base material carbon nanotube (CNT)
5. Carbon nanotube yarn (CNT yarn)
11. Grow carbon nanotubes (growth CNT)

Claims (7)

基材を構成する複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ糸において、
前記カーボンナノチューブ糸を構成する前記各基材のカーボンナノチューブの間の空間に、該各基材のカーボンナノチューブ同士を電気的に接続するように、該各基材のカーボンナノチューブから成長したカーボンナノチューブを有することを特徴とするカーボンナノチューブ糸。
In the carbon nanotube yarn comprising a plurality of carbon nanotubes constituting the substrate,
Carbon nanotubes grown from the carbon nanotubes of the respective base materials are electrically connected to the spaces between the carbon nanotubes of the respective base materials constituting the carbon nanotube yarn. A carbon nanotube yarn characterized by having.
基材を構成する複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ糸の製造方法であって、
前記カーボンナノチューブ糸を構成する前記各基材のカーボンナノチューブ上に、新たなカーボンナノチューブを成長させる触媒を担持させる第1工程と、
前記触媒を起点として前記新たなカーボンナノチューブを成長させ、該新たなカーボンナノチューブによって、前記各基材のカーボンナノチューブ同士を電気的に接続する第2工程と、
を有することを特徴とするカーボンナノチューブ糸の製造方法。
A method for producing a carbon nanotube yarn comprising a plurality of carbon nanotubes constituting a substrate,
A first step of supporting a catalyst for growing a new carbon nanotube on the carbon nanotube of each of the base materials constituting the carbon nanotube yarn;
A second step of growing the new carbon nanotubes starting from the catalyst, and electrically connecting the carbon nanotubes of the base materials to each other by the new carbon nanotubes;
A method for producing a carbon nanotube yarn, comprising:
前記カーボンナノチューブ糸にアニールによる後処理を施した後に、前記触媒を担持させることを特徴とする請求項2に記載のカーボンナノチューブ糸の製造方法。   The method for producing a carbon nanotube yarn according to claim 2, wherein the catalyst is supported after the carbon nanotube yarn is subjected to post-treatment by annealing. 前記カーボンナノチューブ糸に紫外線による後処理を施した後に、前記触媒を担持させることを特徴とする請求項2に記載のカーボンナノチューブ糸の製造方法。   The method for producing a carbon nanotube yarn according to claim 2, wherein the catalyst is supported after the carbon nanotube yarn is subjected to a post-treatment with ultraviolet rays. 前記カーボンナノチューブ糸にプラズマによる後処理を施した後に、前記触媒を担持させることを特徴とする請求項2に記載のカーボンナノチューブ糸の製造方法。   The method for producing a carbon nanotube yarn according to claim 2, wherein the catalyst is supported after the carbon nanotube yarn is subjected to a post-treatment by plasma. 前記カーボンナノチューブ糸に、ディップコーティングにより、前記触媒を担持させることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ糸の製造方法。   The method for producing a carbon nanotube yarn according to any one of claims 2 to 5, wherein the catalyst is supported on the carbon nanotube yarn by dip coating. 前記カーボンナノチューブ糸に、スパッタリングにより、前記触媒を担持させることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載のカーボンナノチューブ糸の製造方法。   The method for producing a carbon nanotube yarn according to any one of claims 2 to 5, wherein the catalyst is supported on the carbon nanotube yarn by sputtering.
JP2011186387A 2011-08-29 2011-08-29 Carbon nanotube yarn and method of producing the same Pending JP2013047163A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011186387A JP2013047163A (en) 2011-08-29 2011-08-29 Carbon nanotube yarn and method of producing the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011186387A JP2013047163A (en) 2011-08-29 2011-08-29 Carbon nanotube yarn and method of producing the same

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013047163A true JP2013047163A (en) 2013-03-07

Family

ID=48010422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011186387A Pending JP2013047163A (en) 2011-08-29 2011-08-29 Carbon nanotube yarn and method of producing the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013047163A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013199404A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Vision Development Co Ltd Method for producing string-like or sheet-like carbon nanotube
WO2019189925A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 古河電気工業株式会社 Carbon nanotube coated wire rod for coil, coil in which carbon nanotube coated wire rod for coil is used, and method for producing coil of carbon nanotube coated wire rod

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005272555A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Honda Motor Co Ltd Method for producing carbon nanotube reinforced composite
JP2007213859A (en) * 2006-02-07 2007-08-23 Tokyo Institute Of Technology Oxide composite material, method for producing the same, and redox electrode
JP2007528339A (en) * 2004-02-09 2007-10-11 ケイエイチ ケミカルズ カンパニー、リミテッド Production of Y-branched carbon nanotubes
JP2008523254A (en) * 2004-11-09 2008-07-03 ボード オブ リージェンツ, ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム Production and application of nanofiber ribbons and sheets and nanofiber twisted and untwisted yarns
WO2010027336A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 Nanyang Technological University Nanoparticle decorated nanostructured material as electrode material and method for obtaining the same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007528339A (en) * 2004-02-09 2007-10-11 ケイエイチ ケミカルズ カンパニー、リミテッド Production of Y-branched carbon nanotubes
JP2005272555A (en) * 2004-03-24 2005-10-06 Honda Motor Co Ltd Method for producing carbon nanotube reinforced composite
JP2008523254A (en) * 2004-11-09 2008-07-03 ボード オブ リージェンツ, ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム Production and application of nanofiber ribbons and sheets and nanofiber twisted and untwisted yarns
JP2007213859A (en) * 2006-02-07 2007-08-23 Tokyo Institute Of Technology Oxide composite material, method for producing the same, and redox electrode
WO2010027336A1 (en) * 2008-09-08 2010-03-11 Nanyang Technological University Nanoparticle decorated nanostructured material as electrode material and method for obtaining the same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TOMOHIRO SHIMAZU ET AL.: "Electrical conductivitiy improvement of carbon nanotube wire", フラーレン・ナノチューブ総合シンポジウム講演要旨集, vol. 38, JPN6014014726, 2 March 2010 (2010-03-02), JP, pages 86, ISSN: 0002786990 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013199404A (en) * 2012-03-23 2013-10-03 Vision Development Co Ltd Method for producing string-like or sheet-like carbon nanotube
WO2019189925A1 (en) * 2018-03-30 2019-10-03 古河電気工業株式会社 Carbon nanotube coated wire rod for coil, coil in which carbon nanotube coated wire rod for coil is used, and method for producing coil of carbon nanotube coated wire rod
US11664135B2 (en) 2018-03-30 2023-05-30 Furukawa Electric Co., Ltd. Coated carbon nanotube wire for coil, coil using coated carbon nanotube wire for coil, and method for manufacturing coated carbon nanotube wire coil

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5990202B2 (en) Doped multi-wall carbon nanotube fiber and method for producing the same
JP4577385B2 (en) Conductor and manufacturing method thereof
JP5091278B2 (en) Method for producing carbon nanotube linear structure
JP3902557B2 (en) Lamp filament and manufacturing method thereof
JP5786564B2 (en) Carbon nanotube yarn connector and manufacturing method thereof
CN103382023B (en) Carbon nanotube structure and preparation method thereof
US8246874B2 (en) Method for making carbon nanotube-based device
US8048256B2 (en) Carbon nanotube film structure and method for fabricating the same
CN101425438B (en) Producing method for field emission type electron source
JP2007123280A (en) CARBON NANOTUBE HAVING ZnO PROTRUSION
TWI704249B (en) Manufacturing method of carbon nanotube sheet, carbon nanotube sheet and carbon nanotube sheet laminate
JP2017171545A (en) Method for producing carbon nanotube wire
JP2009231287A (en) Carbon nanotube needle and manufacturing method of the same
TWI565653B (en) Method for making carbon nanotube composite wire
JP6368797B2 (en) Carbon nanotube fiber and method for producing the same
CN103382037A (en) Preparation method for carbon nanotube structure
US8029328B2 (en) Method for manufacturing field emission electron source having carbon nanotubes
CN102320593A (en) Controllable preparation method of high-oxidation-resistance high-purity single/double-wall carbon nanotube
JP5644537B2 (en) Carbon nanotube aggregate and method for producing the same
JP5353689B2 (en) CNT fiber and method for producing the same
JP2013047163A (en) Carbon nanotube yarn and method of producing the same
US7932477B2 (en) Electron beam heating system having carbon nanotubes
JPWO2008084788A1 (en) Method for modifying carbon nanotubes and aggregates of carbon nanotubes
CN104681418B (en) A kind of preparation method of nanoscale microstructures
EP2958854B1 (en) Method for producing a carbon nanotube having multiple walls; nanotube, and associated electron source and device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20131018

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140328

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140408

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20140805