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カーボンナノ繊維の製造方法

国内特許コード P06P004452
整理番号 IP129
掲載日 2006年11月2日
出願番号 特願2005-116378
公開番号 特開2006-290698
登録番号 特許第4923237号
出願日 平成17年4月14日(2005.4.14)
公開日 平成18年10月26日(2006.10.26)
登録日 平成24年2月17日(2012.2.17)
発明者
  • 福政 修
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 カーボンナノ繊維の製造方法
発明の概要

【課題】 本発明は工業生産に適する、極めて容易な手段によるカーボンナノ繊維の製造方法、特に金属触媒など製品中に除去の厄介な混入物のないカーボンナノ繊維、とりわけカーボンナノチューブの製造方法を提供する。
【解決手段】 不活性ガスのプラズマジェット気流中に炭化水素ガスを供給し、該気流中で炭化水素を熱分解し、冷却過程でカーボンナノ繊維を生成させることを特徴とする。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


カーボンナノチューブに代表されるカーボンナノ構造体が近年大きな注目を集めている。特にカーボンナノチューブは、電子的、機械的及び熱的物性などに多くの興味深い特性を持ち、多方面で期待されている。



カーボンナノ繊維とは、黒鉛よりなる直系100nm以下、一般に数十nm以下の直径を有し、アスペクト比が1より大きい、所謂繊維状炭素素材で、とりわけ円筒形状になっているものをカーボンナノチューブといい、軽量、耐熱性、耐食性であると共に、優れた電流強度安定性を示すので、電子部品等への応用が期待されている。



カーボンナノチューブの製造方法としては一般にアーク放電法(特許文献1等)、レーザーファーネス法(特許文献2等)、及び化学的気相成長法(CVD法)(特許文献3等)が知られている。



これらのうち、アーク放電法は、従来フラーレンの製造方法に用いられている方法であって、2本のグラファイト棒を電極とし、その間にアーク放電を行い、その熱で炭素を蒸気させ、電極上にカーボンナノチューブを形成させる方法である。この方法にあっては、分子構造の欠陥が少ないナノチューブを合成することができるが、比較的高品質のナノチューブを得難く、収率もよくないという問題がある
またレーザーファーネス法は、グラファイトを1200℃程度に加熱した電気炉に入れ、アルゴンガス雰囲気下にレーザーを照射してグラファイトを蒸発させ、炉内壁にナノチューブを生成させる。この方法によると単層ナノチューブを作ることができるなど、特殊な構造のナノチューブを得ることが可能であるが、高コストであるという欠点がある。



更にCVD法は、600~1000℃の電気炉に炭化水素ガスを炊き込んで精製させるものであり、この方法は最も生産性が高いうえに電気的な特性を左右する分子構造を制御できる可能性もあるため、工業的生産手段として最も期待されるが、欠陥の多いナノチューブができやすく、千数百度以上での後処理により、炭素原子の組直しを行う必要がある。



これらの欠点を改良することを目指し、直流アークプラズマを発生させながら、移行アークを発生させ、安定的な高エネルギー密度で炭素成分からなるターゲット基板を加熱、分解させ、欠陥の少ない品質の良いカーボンナノチューブを得る方法(特許文献4等)も提案されている。



これら、従来の方法にあっては、いずれの方法においても鉄、ニッケル又はコバルトなど金属を含む触媒、特にナノサイズの微粉状触媒を用いることを必須とするため、触媒の製造工程及び生成物中に含まれる触媒の除去工程が必要となること及びいずれの方法にあっても、生成するナノチューブが電極上或いは壁面に付着して成長するため、連続的生産を行うことができず、量産化には問題があった。

【特許文献1】特開平5-125619号公報

【特許文献2】特開平10-273308号公報

【特許文献3】特開2000-86216号公報

【特許文献4】特開2003-238124号公報

産業上の利用分野


本発明は、カーボンナノ繊維、特にカーボンナノチューブの製造に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
不活性ガス及び水素より選ばれる少なくとも一種のガスのプラズマジェット気流中に、炭化水素ガスと、該炭化水素ガスに対して、15容量倍以上の水素ガスとを供給することを特徴とする金属触媒を用いないカーボンナノ繊維の製造方法。


【請求項2】
カーボンナノ繊維がチューブ状であることを特徴とする請求項1記載のカーボンナノ繊維の製造方法。


【請求項3】
炭化水素ガスがメタン、エタン、プロパン及びブタンから選ばれる少なくとも一種のガスである請求項1又は2記載のカーボンナノ繊維の製造方法。
産業区分
  • 無機化合物
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005116378thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
山口TLOは平成11年11月に山口大学の教官50名の出資により設立された、リエゾン一体型のTLO活動会社です。山口大学を主とし、山口県内の大学・高専の研究成果をご紹介致します。特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。


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