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PRODUCTION METHOD OF CARBON NANO STRUCTURE, AND CARBON NANO STRUCTURE

Patent code P190016188
File No. T3-18008-K
Posted date Jul 24, 2019
Application number P2018-222786
Publication number P2019-099989A
Date of filing Nov 28, 2018
Date of publication of application Jun 24, 2019
Priority data
  • P2017-229887 (Nov 30, 2017) JP
Inventor
  • (In Japanese)池田 直
  • (In Japanese)仁科 勇太
  • (In Japanese)狩野 旬
  • (In Japanese)青柳 佑海人
  • (In Japanese)藤原 孝将
  • (In Japanese)森 正和
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人岡山大学
  • (In Japanese)学校法人龍谷大学
Title PRODUCTION METHOD OF CARBON NANO STRUCTURE, AND CARBON NANO STRUCTURE
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily manufacturing a carbon nano structure without using a metal catalyst, and a surface modification method for modifying a surface of a carbon fiber to the carbon nano structure.
SOLUTION: There is provided a surface modification method of a carbon fiber including micro wave heating a carbon fiber 8 by irradiating 2 microwave to the carbon fiber under gas atmosphere, inducing an excited state of a gas by the microwave, and cutting a C=C bond of the carbon fiber by an ultraviolet ray generated in a light emission process of the gas. By irradiating the microwave to a carbon material and a substrate under gas atmosphere, a carbon nano wall can be generated on a substrate surface.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

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。

Field of industrial application (In Japanese)

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。

Scope of claims (In Japanese)
【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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2018222786thum.jpg
State of application right Published
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