TOP > 国内特許検索 > 炭素ナノ構造体の生成方法及び炭素ナノ構造体

炭素ナノ構造体の生成方法及び炭素ナノ構造体 UPDATE

国内特許コード P190016188
整理番号 T3-18008-K
掲載日 2019年7月24日
出願番号 特願2018-222786
公開番号 特開2019-099989
出願日 平成30年11月28日(2018.11.28)
公開日 令和元年6月24日(2019.6.24)
優先権データ
  • 特願2017-229887 (2017.11.30) JP
発明者
  • 池田 直
  • 仁科 勇太
  • 狩野 旬
  • 青柳 佑海人
  • 藤原 孝将
  • 森 正和
出願人
  • 国立大学法人岡山大学
  • 学校法人龍谷大学
発明の名称 炭素ナノ構造体の生成方法及び炭素ナノ構造体 UPDATE
発明の概要 【課題】金属触媒を使用することなく簡便に炭素ナノ構造体を製造する方法、及び炭素繊維の表面を簡便に炭素ナノ構造体化する表面改質方法を提供する。
【解決手段】ガス雰囲気下で炭素繊維にマイクロ波を照射2して炭素繊維8をマイクロ波加熱し、マイクロ波によってガスの励起状態を誘導し、ガスの発光過程で発生する紫外線で炭素繊維のC=C結合を切断すること、を特徴とする炭素繊維の表面改質方法。また、ガス雰囲気下で炭素材及び基材にマイクロ波を照射することで、基材表面にカーボンナノウォールを生成させることができる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要

近年、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノウォール、フラーレン及びグラフェン等の、ナノメートルオーダーのサイズを有する微小な炭素構造体(炭素ナノ構造体)が注目されている。例えば、カーボンナノファイバーは、ガラス繊維等に比べて機械的強度や電気伝導性、熱伝導性において優れているため、プラスチック強化材料やガス吸蔵材料、電極材料等の幅広い用途に使用されている。

ここで、炭素ナノ構造体の大量生産には、触媒としての金属微粒子に炭素化合物を接触させる気相法が一般的に用いられるが、炭素ナノ構造体内に残存した金属微粒子が導電性等の炭素ナノ構造体の特性に悪影響を及ぼすことが問題となっている。

これに対し、例えば、特許文献1(特開2013-212948号公報)においては、カーボンナノファイバーにマイクロ波を照射することで、カーボンナノファイバー中の不純物を除去すると共に、黒鉛化度を向上させる方法が提案されている。

一方で、従来から知られている炭素繊維は各種マトリックスの強化材としての需要が高まっており、マトリックスとの相互作用を高めるために種々の表面改質方法が提案されている。例えば、特許文献2(特開2013-231245号公報)においては、炭素繊維にメカノケミカル処理を施すことによって、炭素繊維由来ではない原子を表面に付着させる方法が提案されており、特許文献3(特開2017-193791号公報)においては、炭素繊維に電解酸化処理を施すことによって、表面に凹凸を形成させる方法が提案されている。

産業上の利用分野

本発明は炭素ナノ構造体の製造方法及び炭素ナノ構造体に関し、より具体的には、炭素繊維の表面に炭素ナノ構造体を生成させる方法及び炭素ナノ構造体で表面被覆された炭素繊維に関する。また、本発明は、炭素ナノ構造体であるカーボンナノウォールの生成方法にも関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ガス雰囲気下で炭素繊維にマイクロ波を照射して前記炭素繊維をマイクロ波加熱し、
前記マイクロ波によって前記ガスの励起状態を誘導し、
前記ガスの発光過程で発生する紫外線で前記炭素繊維のC=C結合を切断すること、
を特徴とする炭素繊維の表面改質方法。

【請求項2】
前記ガスが空気、アルゴン、ヘリウム、窒素及び二酸化炭素のうちの少なくとも一つを含むこと、
を特徴等する請求項1に記載の炭素繊維の表面改質方法。

【請求項3】
前記炭素繊維が短繊維であること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の炭素繊維の表面改質方法。

【請求項4】
前記炭素繊維がミルドファイバーであること、
を特徴とする請求項1~3のいずれかに記載の炭素繊維の表面改質方法。

【請求項5】
グラフェン構造を有する炭素ナノ構造体によって表面が被覆され、
前記炭素ナノ構造体に金属元素が含まれないこと、
を特徴とする炭素繊維。

【請求項6】
前記炭素ナノ構造体がカーボンナノチューブ及び/又はカーボンナノウォールであること、
を特徴とする請求項5に記載の炭素繊維。

【請求項7】
短繊維であること、
を特徴とする請求項5又は6に記載の炭素繊維。

【請求項8】
ミルドファイバーであること、
を特徴とする請求項5~7のいずれかに記載の炭素繊維。

【請求項9】
前記炭素ナノ構造体に酸化グラフェンが含まれること、
を特徴とする請求項5~8のいずれかに記載の炭素繊維。

【請求項10】
ガス雰囲気下で炭素材及び基材にマイクロ波を照射して、前記炭素材及び前記基材をマイクロ波加熱し、
前記マイクロ波によって前記ガスの励起状態を誘導し、
前記ガスの発光過程で発生する紫外線で前記炭素材のC=C結合を切断し、
前記炭素材から分離してプラズマ化した炭素を原料として、前記基材の表面にカーボンナノウォールを生成させること、
を特徴とするカーボンナノウォールの生成方法。

【請求項11】
前記ガスが空気、アルゴン、窒素、二酸化炭素の少なくとも1つを含むこと、
を特徴とする請求項10に記載のカーボンナノウォールの生成方法。

【請求項12】
前記炭素材が炭素繊維であること、
を特徴とする請求項10又は11に記載のカーボンナノウォールの生成方法。

【請求項13】
前記カーボンナノウォールが金属元素を含まないこと、
を特徴とする請求項10~12のうちのいずれかに記載のカーボンナノウォールの生成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2018222786thum.jpg
出願権利状態 公開
ライセンスをご希望の方、特許の内容に興味を持たれた方は、下記「問合せ先」までお問い合わせください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close