專利名稱：碳類精細結構物群、碳類精細結構物聚集物、其利用以及其制造方法
技術領域：
本發明涉及碳類精細結構物群、碳類精細結構物聚集物、其利用以及其制造方法。尤其涉及如碳納米管等的碳類精細結構物成群的碳類精細結構物群、碳類精細結構物以通過范德華力等的強相互作用而相互結合的聚集物、和對其使用的各種用途、與其制造方法。
背景技術：
碳類精細結構物之一的碳納米管(以下稱為CNT)是直徑大約為0.5nm～10nm的程度、長度大約為1μm的程度的管狀碳材料，是1991年被NEC的飯島氏所發現的新型碳材料。另外，CNT已被確定有1層結構的單層碳納米管、多層構造的多層碳納米管。
但是，由于CNT具有精細的結構，所以其操作性和加工性不良。因此，現正在嘗試制造能夠在用肉眼觀察的同時進行操作的大CNT(例如，參考非專利文獻1、2)。
非專利文獻1及2中，公開了長度比現有的1μm程度更長的CNT。非專利文獻1中獲取的CNT的長度為10cm～20cm的程度，非專利文獻2中獲取的CNT的長度為25cm～30cm的程度。因此，任意一個CNT都可用肉眼觀察。
另外，CNT因組分的不同，有的呈金屬性質、有的呈半導體的性質等，因此其應用產品的開發或制造方法的開發非常盛行。而且，其作為氫吸附材料的性能也備受關注，其在燃料電池中的應用也正在被開發。
對于利用CNT作為材料的例子，公開的有使用CNT的紡布或薄片(例如，參考專利文獻1)。在專利文獻1中，記載了將CNT作為纖維或線的一部分或其本身，用于其一部分或全體中的紡布或薄片。
(專利文獻1)特開平7-138838號公報(平成7年(1995)5月30日公開)(非專利文獻1)H.W.Zhu、其他5名，“Direct Synthesis of LongSingle-Walled Carbon Nanotube Strands”、Science、2002年5月3日、Vol 296、p.884-886(非專利文獻2)Kaili Jiang、其他2名，“Spinning continuous carbonnanotube yarns”、Nature、2002年10月24日、Vol419、p.801然而，雖然上述非專利文獻1中所記載的CNT具有10cm～20cm程度的長度，但是其難以連續形成。
而且，上述非專利文獻2中所記載的CNT是使用以所謂的刷狀形成的CNT來制造的。具體為，首先在基板上形成以與基板垂直的方向取向的多個CNT。然后，將由這些多個CNT形成的束從基板上剝落，通過拉伸而制造。
如上所述，長CNT的聚集物通過拉伸刷狀CNT而呈鄰接的CNT相互絡合的狀態。所以，對于刷狀CNT，在基板上形成的CNT的長度到達一定長度的同時，需要CNT以高密度形成。
但在現有的刷狀CNT制造方法中，CNT在基板上成長的速度慢，無法獲取使長CNT取向的刷狀CNT。另外，因為CNT的成長速度慢，從生產性方面看也是不利的。
而且，在現有的方法中無法以高密度形成CNT。因此無法獲取具有達到鄰接的CNT可相互絡合的程度的相互作用的刷狀CNT。其結果是難以獲取繩狀CNT。
發明內容
鑒于上述問題，本發明的目的在于提供多個碳類精細結構物成群的碳類精細結構物群；呈多個碳類精細結構物以強相互作用而相互結合的狀態的碳類精細結構物聚集物，該碳類精細結構物聚集物是具有能夠提高其操作性和加工性程度的長度的碳類精細結構物的聚集物；以及對其使用的各種用途和其制造方法。
本發明人針對上述課題進行了努力的研究，其結果發現通過形成由高密度且長的CNT林立而成的刷狀CNT，能夠獲取以強相互作用而相互結合的CNT，并完成了本發明。
即，本發明的碳類精細結構物聚集物是多個碳類精細結構物聚集而成的碳類精細結構物聚集物，其特征是上述多個碳類精細結構物在以相同方向取向的同時沿著該取向方向聚集。
根據上述構成，碳類精細結構物聚集物是由多個碳類精細結構物聚集而成的，所以具有高強度。而且，碳類精細結構物以相同的方向取向，所以其聚集物具有高取向性。在此的“以相同的方向取向”是指全部碳類精細結構物以各長度方向呈相同方向的樣子聚集。其中，碳類精細結構物可不具有直線構造，呈多少有彎曲狀態的情況較多，長度方向只要是連接其兩端部的方向即可，是指碳類精細結構物的實質的方向。
而且，碳類精細結構物因沿取向方向聚集，所以可拉長其長度。通過如此，能制成可目視程度大的聚集物，其操作性或加工性被提高。
本發明的碳類精細結構物聚集為如上所述的多個碳類精細結構物以相同方向取向的同時沿該取向方向聚集的結構。所以具有可制成高取向性且高強度的聚集物的效果。
另外，本發明的碳類精細結構物群是在基板上形成了以與基板大約垂直的方向取向的多個碳類精細結構物的碳類精細結構物群，其特征是在上述基板每1cm2上有1×1011個以上的碳類精細結構物。
碳類精細結構物群是在基板上形成的多個碳類精細結構物成群的物群，這些多個碳類精細結構物以相對基板大約垂直的方向取向。因此碳類精細結構物能夠密集成群。
上述碳類精細結構物群中，基板每1cm2上有1×1011個以上的碳類精細結構物。即，能夠制成以非常高的密度設有碳類精細結構物的碳類精細結構物群。其中，大約垂直的方向是指幾乎垂直的方向，除完全垂直的方向之外，還包括只從基板離去的方向。
另外，為了制造上述碳類精細結構物聚集物，本發明的碳類精細結構物聚集物的制造方法的特征為，包括，在基板上形成以與基板垂直的方向取向的多個碳類精細結構物的形成工序，和拉伸至少一個上述碳類精細結構物的拉伸工序。
根據上述構成，是在基板上形成以與基板垂直的方向取向的多個碳類精細結構物，且拉伸至少其中一個的結構。即，由于拉伸相同方向取向的碳類精細結構物，所以能夠取向于一個方向。而且，在拉伸時，鄰接的碳類精細結構物成束狀聚集。因此，能夠制成高取向性且高束性的聚集物。其結果是能夠獲取具有高強度且長度較長的聚集物。
本發明的碳類精細結構物聚集物的制造方法是，如上所述，形成多個碳類精細結構物，拉伸其中至少一個的結構。所以具有可制成有高取向性、高束性且高強度同時長度較長的聚集物的效果。
可根據下面的記載充分理解本發明的其它目的、特征以及優點。另可根據以下參照附圖進行的說明充分理解本發明的有利之處。
圖1(a)表示本發明實施例之一，為表示CNT繩的照片。
圖1(b)表示本發明實施例之一，為表示CNT繩的照片。
圖2表示本發明實施例之一，為表示制作刷狀CNT的裝置的示意結構的剖面圖。
圖3表示本發明實施例之一，為表示制作刷狀CNT的工序的方框圖。
圖4表示本發明實施例之一，為載氣與原料氣體的流量關系圖。
圖5表示本發明實施例之一，為原料氣體濃度與成長速度的關系圖。
圖6(a)表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖6(b)表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖7(a)表示本發明實施例之一，為表示CNT繩的照片。
圖7(b)表示本發明實施例之一，為表示CNT繩的照片。
圖8表示本發明實施例之一，(a)～(d)為表示CNT繩的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖9表示本發明實施例之一，為表示CNT薄片的照片。
圖10(a)表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖10(b)表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖10(c)表示本發明實施例之一，為表示CNT繩的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖10(d)表示本發明實施例之一，為表示CNT繩的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖11(a)表示本發明實施例之一，為舉起CNT繩時的照片。
圖11(b)表示本發明實施例之一，為舉起CNT繩時的照片。
圖12表示本發明實施例之一，為表示用來測定電特性的樣品的照片。
圖13(a)表示本發明實施例之一，為表示制造層壓材料及層壓體的工序的示意圖。
圖13(b)表示本發明實施例之一，為表示制造層壓材料及層壓體的工序的示意圖。
圖13(c)表示本發明實施例之一，為表示制造層壓材料及層壓體的工序的示意圖。
圖14表示本發明實施例之一，為表示纏繞CNT繩的線圈狀結構物的照片。
圖15(a)表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖15(b)為表示現有的刷狀CNT的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。
圖16(a)表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的透過型電子顯微鏡(TEM)圖像的照片。
圖16(b)表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的透過型電子顯微鏡(TEM)圖像的照片。
圖17(a)表示本發明實施例之一，為表示測定CNT繩強度時的狀態的照片。
圖17(b)表示本發明實施例之一，為表示測定CNT繩強度時的狀態的照片。
圖17(c)為表示測定現有的CNT繩強度時的狀態的照片。
圖17(d)為表示測定現有的CNT繩強度時的狀態的照片。
圖18表示本發明實施例之一，為表示刷狀CNT的CNT密度與CNT繩的長度的關系的曲線圖。
具體實施例方式
下面將說明本發明的實施方式。但本發明并不局限于此。
本發明是多個碳類精細結構物聚集的碳類精細結構物聚集物(以下稱為“聚集物”)，該多個碳類精細結構物以相同的方向取向的同時，沿著取向方向聚集。本發明的聚集物另包括碳類精細結構物在相對取向方向垂直的方向上聚集的聚集物。這些聚集物是通過在基板上形成在相對該基板大約垂直的方向上取向的多個碳類精細結構物，拉伸至少一個碳類精細結構物而制成。下面將具體說明。
碳類精細結構物是以碳原子構成的納米尺寸的物質，是以通過碳原子相互結合而生成的網目結構作為基本骨架的納米級結構物。更詳細說明，碳類精細結構物是由石墨型鍵構成的骨架具有3維結構的物質。3維結構優選是筒狀。
碳類精細結構物具體有，如碳納米管(以下稱為CNT)。另外，CNT上形成微珠的附微珠CNT、CNT有螺旋的碳納米螺旋(Carbon NanoTwist)、線圈狀的碳納米線圈(Carbon Nano Coil)、球殼狀的富勒烯(fullerene)等也包含于碳類精細結構物。而且，也會將多個上述碳類精細結構物的CNT林立而成的、所謂的刷狀CNT稱之為碳類精細結構物群。
如后所述，本發明的聚集物是使用刷狀CNT制造的。因此在以下，作為碳類精細結構物將例舉CNT，作為碳類精細結構物群將例舉刷狀CNT，來進行說明。
刷狀CNT是在基板上使在對基板大約垂直的方向上取向的多個CNT林立而成的。作為基板可以使用在Si晶片上作為催化劑形成Fe薄膜的物質。另外，大約垂直的方向是指幾乎垂直的方向，雖然完全垂直的方向較好，但也包括從基板離去的方向。
本發明的刷狀CNT優選是在基板上形成的CNT的長度(從基板的高度)具有一定長度(高度)，并且多個CNT以高密度形成。在制作聚集物時，通過基板上形成的CNT具有一定長度，能夠獲取更長的聚集物。具體是，作為刷狀CNT形成的CNT的長度優選是數μm以上。
另外，通過以高密度形成多個CNT，在鄰接的CNT之間生成范德華力等較強的互作用，而使聚集物制造變得較容易。此類刷狀CNT優選是，如在基板的1μm四周內形成有10個以上的CNT的刷狀CNT。即，CNT密度優選為10個/1μm2以上(1×109個/cm2以上)。
如上所述，本發明的聚集物是使用刷狀CNT形成。在后面將詳細說明，刷狀CNT的CNT密度越高越能形成長的聚集物。所以，刷狀CNT的CNT密度優選為1×1010本/cm2以上，更優選為1×1011本/cm2以上。
另外，刷狀CNT的CNT優選為具有更高的結晶性的CNT。結晶性越高CNT越呈直線，CNT越呈直線，聚集物的制作越變得容易。即，理想的CNT為直線狀的CNT，當CNT的結晶構造有缺陷時，會形成彎曲的CNT，因此不好。
在此，所謂的缺陷是指在構成CNT的有規則結晶序列中存在無規則的結晶序列時的該無規則的結晶序列部分。CNT是由碳原子的六雜環連接(六角板狀結晶)的石墨烯片構成，當存在六雜環以外的如五雜環或七雜環時該部分為缺陷部分。
當六雜環有規則地連接時CNT成直線。而在CNT中，當一部分中含有五雜環或七雜環時，該部分(缺陷部分)中的結晶性降低而彎曲。因此為了提高CNT的直線性，優選是做成缺陷部分少的CNT。缺陷部分少的CNT例如有在長度1μm的部分中存在的欠缺部分為10以下的CNT。
另外，當CNT的結晶中含有無定形碳(Amorphous)或CNT的周圍形成有無定形碳的層時，也會導致CNT結晶性的劣化。因此，越是少含無定形碳的CNT，結晶性越高。
在此，圖15(a)為表示本發明的CNT的SEM圖像的照片。圖15(b)為表示現有的CNT的SEM圖像的照片。如15(a)及圖15(b)所示，本發明的CNT中，存在于CNT周圍的無定形碳非常少。而在現有的CNT中，存在于CNT周圍的無定形碳非常多。因此，相對現有的CNT為石墨片無規則彎曲的、低直線性CNT的情況，本發明的CNT是，石墨片呈非常利繩的層狀構造的，且具有非常高的直線性的CNT。
CNT的周圍形成的無定形碳層的厚度優選為，CNT直徑的10％以下。此時能夠制成具有更高的直線性的CNT。
如上所述地結晶性高的CNT形成直線性高的CNT。CNT的直線性高則CNT之間的相互作用變強，因此，通過使用含此類高結晶性的CNT的刷狀CNT，能夠很容易地制作高強度的聚集物。其中，可用后述本發明的制造方法制造高結晶性的直線性CNT。
另外，上述CNT優選是，石墨片層數為2層以上20層以下。石墨片的層數增多時，能夠提高而后生成的聚集物的強度。另一方面，石墨片的層數超出20時，反而使聚集物沒有柔軟性，當負載一定的力時有折斷的可能性。
本發明的刷狀CNT可通過化學氣相沉積法(CCVD法CatalystChemical Vapor Deposition)制造。CCVD法是在反應室中配置催化劑，向反應室內提供載氣以及原料氣體，在該催化劑的表面生長CNT的方法。下面將說明使用CCVD法生長CNT，制造刷狀CNT的方法。
圖2為表示制作刷狀CNT的裝置1的示意結構的附圖。如圖2所示，在反應室2內配置有催化劑體3。催化劑體3為在表面形成了催化劑的基體，該基體的形狀有基板、多層基板、筒狀體、多面體、顆粒、粉狀體等各種形態。另外，所使用的催化劑例如可使用鐵、鈷、鎳、鐵合金、鈷合金、鎳合金、鐵氧化物、鈷氧化物、鎳氧化物、和這些的組合物等各種的已知催化劑。
接著，向反應室2提供載氣及原料氣體。圖3為表示將載氣及原料氣體向反應室2提供的工序圖。載氣被容納于第1容器4以及第2容器5中。第1容器4內的載氣被由質量流量控制器構成的第1流量控制器6調節至基本流量后向反應室2供給。另外，第2容器5內的載氣被由質量流量控制器構成的第2流量控制器7調節至規定流量后，通過電磁式三向閥8向反應室2供給。
作為載氣可使用He、Ne、Ar、N2、H2等的氣體。載氣是為搬送原料氣體的氣體，原料氣體通過反應被消耗，而載氣沒有任何反應而不被消耗。
原料氣體被收容與第3容器9中。第3容器9中的原料氣體被由質量流量控制器構成的第3流量控制器10調節至規定流量后，通過電磁式三向閥11向反應室供給。
作為原料氣體可使用碳化氫、含硫黃有機氣體、含磷有機氣體等的有機氣體。可根據所生成的CNT結構適當選擇原料氣體。這些氣體中，出于不生成多余的物質的觀點而優選碳化氫。
作為上述碳化氫，可使用，甲烷、乙烷等的烷化合物；乙烯、丁二烯等的烯化合物；乙炔等的炔烴化合物；苯、甲苯、苯乙烯等的芳基碳氫化合物；茚、萘、菲等含縮合環的芳香族碳氫化合物；環丙烷、環己烷等的環鏈烷烴化合物；環戊烯等的環烯化合物；類固醇等的有縮合環的脂環類碳氫化合物等。另外，可使用混合了2種以上的上述碳氫化合物的混合碳化氫氣體。上述碳氫化合物中，優選使用乙炔、丙炔、乙烯、苯、甲苯。
上述電磁式三向閥8、11可通過自動閥控制器的作用而可控制在斷開狀態和供給狀態的兩個方向，即，載氣和原料氣體，在斷開狀態下通過補助排氣管被排氣，在供給狀態下被供給于反應室。電磁式三向閥8呈供給狀態時，電磁式三向閥11呈斷開狀態。另一方面，當電磁式三向閥8呈斷開狀態時，電磁式三向閥11呈供給狀態。
另外，這些電磁式三向閥8、11具有0.1s以下的應答時間。并且，從第1容器4向反應室2供給的載氣的流量總是被控制在基本流量的程度，同時從第2容器5向反應室2供給的載氣的流量以及從第3容器9向反應室2供給的原料氣體的流量總是被控制成相同的流量。因此，斷開狀態和供給狀態的更換在瞬間被完成，向反應室2總是供給有一定量的氣體。
如從第1容器4供給的載氣的基本流量設為X(cm3/s(常規的))，從第2容器5供給的載氣的流量以及從第3容器9供給的原料氣體的流量設為Y(cm3/s(常規的))。
如圖4所示，從第1容器4供給的載氣一直以X(cm3/s(常規的))的流量向反應器2供給。另外，在不制造刷狀CNT時，電磁式三向閥8呈供給狀態，電磁式三向閥11呈斷開狀態。因此，從第2容器5以Y(cm3/s(常規的))的流量供給載氣。此時，向反應室2以X+Y(cm3/s(常規的))的流量供給氣體。
另一方面，在制造刷狀CNT時，電磁式三向閥8呈斷開狀態，電磁式三向閥11呈供給狀態。因此，從第3容器9以Y(cm3/s(常規的))的流量供給原料氣體。此時，向反應室2也以X+Y(cm3/s(常規的))的流量供給氣體。即，向反應室2一直有一定量的氣體被供給。
另外，將反應室2加熱至CNT最容易生長的溫度區域，原料氣體在催化劑3的附近被熱分解。進而分解物從催化劑3的表面，作為CNT生長。
接著，對使用上述裝置1來制造刷狀CNT的方法進行具體說明。作為催化劑體(基板)3，使用在表面形成有4nm的鐵催化劑膜的Si基板。作為載氣，使用He氣；作為原料氣體，使用C2H2氣。將第1容器4的He氣的基本流量設成0.93cm3/s(常規的)，第2容器5的He氣及第3容器9的C2H2氣的規定流量設成3.11cm3/s(常規的)。
首先，將上述基板3設置在反應室2的中央。進而將反應室2加熱至700℃。此時，電磁式三向閥8呈供給狀態，向反應室2內供給4.04cm3/s(常規的)的He氣。其后將電磁式三向閥8改成切斷狀態，同時將電磁式三向閥11改成供給狀態。通過如此，向反應室2內供給3.11cm3/s(常規的)的C2H2氣和0.93cm3/s(常規的)的He氣。即，此時的C2H2氣的濃度為76.9％。另將C2H2氣的供給時間設成0.8秒。供給C2H2氣后，在氣體通過反應室2的5分鐘后進行降溫。通過這樣，C2H2中的碳原子在基板3上生長、制作成刷狀CNT。
在此，參照圖5，說明制造刷狀CNT時的CNT生長速度與原料氣體濃度的關系。如圖5所示，隨著原料氣體濃度的上升，CNT的生長速度增加。這可能是因為原料氣體到達基板時，原料氣體的濃度變化變得更為急劇。因為CNT的生長速度很快而能夠縮短制作時間，同時能夠形成長的CNT。
一方面，將原料氣體濃度從23％上升到76.9％時，CNT的密度變到2×1010個/cm2～7×1011個/cm2。所以能夠確定，原料氣體的濃度越高越能形成高密度的CNT。
因此，制造刷狀CNT時，原料氣體的濃度優選是數十％以上。具體為23％以上，優選70％以上。此時，能夠使CNT生長地很長，同時能夠以高密度形成。
另外，將原料氣體供給時間延長時，能夠延長CNT的生長時間。因此，通過控制原料氣體供給時間而可以形成更長的CNT。但是，此時CNT的直徑也變粗。所以，原料氣體的供給時間可根據原料氣體的濃度、或CNT的長度及粗細程度而適當設定，優選0.001秒～60秒的范圍內。
在圖6(a)及圖6(b)為表示了所制作的刷狀CNT的掃描型電子顯微鏡(SEM)圖像的照片。圖6(b)為圖6(a)的放大圖像。如圖6(a)及圖6(b)所示，刷狀CNT的各CNT的直線性極高，生長到長度為170μm的程度。另可推測到CNT密度至少是1×1010個/cm2以上。
在本實施方式中，上述CNT密度的測定是通過觀察SEM圖像及TEM圖像，以如下的方法進行測定。
首先，著眼于如圖6(a)及圖6(b)所示的、刷狀CNT的SEM圖像中的相同對比度部分的CNT。在此，相同對比度部分是指在SEM圖像中顯示的CNT濃度幾乎一定的部分。該部分是被推測為CNT密度幾乎一定的部分。
進而，測定上述相同對比度部分的CNT的寬度。通過如此，能夠推測到相同對比度部分的CNT的直徑。接著測定該部分中存在的CNT的個數。由此能夠推測到相同對比度部分中的CNT密度。其中，在SEM圖像中觀察到的CNT為多個CNT成束狀態的CNT。因此，在SEM圖像中推測的密度表示了在單位面積中存在的束狀CNT的個數。
接著，在TEM圖像中觀察已推測了上述直徑以及密度的部分的CNT。圖16(a)及圖16(b)是表示上述CNT的TEM圖像的照片。在該TEM圖像中，能夠觀察上述SEM圖像中觀察到的束狀CNT中的成束的各CNT。因此通過觀察TEM圖像，能夠測定在上述SEM圖像中作為1個被觀察的束狀CNT所含的CNT個數。
在上述SEM圖像的觀察中，已測定了相同對比度部分的CNT的直徑和存在于該部分的束狀CNT的個數，所以通過利用TEM圖像的觀察來測定束狀CNT所含的CNT的個數，而可以測定存在于單位面積的CNT個數。即，能夠測定CNT的密度。
另外，通過使用本發明的制造方法，在可以制造上述具有高結晶性的CNT的同時，可以制造由高結晶性的CNT構成的刷狀CNT。
下面說明本發明的碳類精細結構物的聚集物。本發明的聚集物是多個CNT以相同方向取向的同時，沿著該取向方向聚集的聚集物。在此，所謂“以相同方向取向”是指全部碳類精細結構物以各長度方向呈相同方向的樣子聚集。其中，碳類精細結構物可不具有直線構造，呈多少有彎曲狀態的情況較多，長度方向只要是連接其兩端部的方向即可，是指碳類精細結構物的實質的方向。
另外，本發明的聚集物呈多個CNT相互絡合的束狀。所以，本發明的聚集物具有以相同方向取向的多個CNT成束狀，并且向長度方向延伸的結構。下面，為了容易說明，將具有該結構的聚集物稱為“CNT繩”。
而且，本發明的聚集物還包括，以上述取向方向的直角方向聚集的聚集物。所謂取向方向的直角方向是指，相對所謂CNT繩的長度方向的直角方向(寬度方向)。進而，此時，取向于長度方向的CNT繩還具有在寬度方向上聚集的結構，成為具有平面擴散的聚集物。該結構也可以進一步表示為CNT繩在周邊方向上聚集的結構。為了容易說明，下面將具有該結構的聚集物稱之為“CNT薄片”。
圖1(a)、圖1(b)以及圖7(a)、圖7(b)表示本發明的CNT繩。圖1(a)、圖1(b)是長度約為20cm程度的CNT繩，7(a)、圖7(b)是長度約為30cm程度的CNT繩。如這些圖所示，本發明的CNT繩是用肉眼就能充分進行確認的系狀物質。
下面將說明CNT繩的詳細構成。圖8為圖1(a)、圖1(b)所示的CNT繩的SEM圖像。圖8的(b)及(c)為擴大圖8(a)所示的CNT繩一部分的SEM圖像。圖8的(d)為擴大圖8(c)所示的CNT繩一部分的SEM圖像。
如圖8所示，CNT繩由多個CNT成束而成。即，各個CNT結成束而形成。該CNT繩的平均直徑約為50μm的程度。另外，構成CNT繩的1個纖維狀結構物的直徑約為50nm。相對于此，到目前為止在透過型電子顯微鏡(TEM)所觀察到的刷狀CNT中的各個CNT的直徑為10nm～20nm的程度。所以可以確定CNT繩是由各個CNT結成束而形成。
相對刷狀CNT中的各個CNT的平均長度為，數十μm的程度，本發明的CNT繩的長度可達到20cm或30cm，通過控制刷狀CNT中的CNT密度而可以制作50cm以上長度的CNT繩。這是由于，各個CNT以相同方向取向的同時向長度方向連續地結成束的原因。即，本發明的CNT繩具有各個CNT結成束的同時以相同方向取向的結構。
結成束的CNT繩中有通過范德華力而相互結合的部分。由此，CNT通過強的相互作用而相結合。因此，CNT繩具有高強度。如果進一步對結成束的CNT進行物理性或化學的結合，那么將可以制成具有更高強度的CNT繩。
另外，CNT薄片是上述CNT繩在平面聚集而成的。即，CNT繩成片狀的物質。進而，CNT薄片通過各個CNT的結成束而形成，但，CNT薄片是各個CNT以相同方向取向的同時向長度方向連續地結成束之外，還向寬度方向結成束。圖9表示CNT薄片。圖9所示的CNT薄片的寬為4mm，能夠確定形成了片狀。
本發明的CNT繩因使用含高結晶性的CNT的刷狀CNT制作，所以是高結晶性的CNT繩。即，能夠制成高直線性的CNT繩。并且，因上述刷狀CNT的CNT以高密度形成，所以能夠制作長CNT繩的同時，可制造高強度的CNT繩。
下面說明本發明的CNT繩的強度。圖17(a)及圖17(b)是表示測定本發明的CNT繩強度時的狀態的照片，圖17(c)及圖17(d)為表示測定現有的CNT繩強度時的狀態的照片。圖17(a)、圖17(b)及圖17(c)、圖17(d)都表示用共振法測定CNT繩強度(機械強度)時的狀態。
圖17(a)表示靜止狀態的本發明CNT繩，圖17(b)表示振動該CNT繩時的照片。而圖17(c)表示靜止狀態的現有的CNT繩，圖17(d)表示振動該CNT繩時的照片。如圖17(b)及圖17(d)所示，本發明的CNT繩與現有的CNT繩相比，共振幅小，強度高。另外，使用共振法時的楊氏模量(Young′s modulus)是通過下式(1)表示。
Y＝(64π2ρ/1.8754)×(f02L4/d02)......(1)其中，f0共振頻率、ρ密度、L長度、d0外直徑(＞＞內直徑的平方值)。
使用上述式(1)計算楊氏模量的結果，相對現有的CNT繩中為Y＝0.1(TPa)，本發明的CNT繩中為Y＝0.8(TPa)。即，通過機械特性的檢查，可發現現有的CNT繩(缺陷多、彎曲大的CNT繩)的楊氏模量小、強度小。
接著，說明本發明的CNT繩的制造方法。可用刷狀CNT制造CNT繩。
刷狀CNT是如上所述地在基板上制作。在制造CNT繩時，首先將劈開該基板。通過如此，在劈開部分的基板上形成的CNT露出。接著，用鑷子摘取、拉伸至少一個該露出的CNT。通過如此，鄰接的CNT一邊連續地相互絡合一邊被拉出。拉出的方向只要是將CNT從基板拉脫的方向即可。
鄰接的1個或多個CNT以范德華力結合。通過拉伸其中的至少一個，鄰接的CNT成束地被拉伸，進而拉伸被延續。接著，通過繼續拉伸，多個CNT成為結成束的CNT繩。
如上所述，只要通過拉伸相同方向生長的刷狀CNT，連續地拉伸CNT，就能夠獲取各CNT以相同方向取向的CNT繩。所以CNT取向的控制較容易。
隨著CNT繩的制造，刷狀CNT如解開毛衣的毛線一樣，從基板的端部依次地被剝落。圖10(a)表示了制造CNT繩后的刷狀CNT的SEM圖像。如圖10(a)所示，成為CNT被剝落，下面的Si基板露出的狀態。
另外，接近于基板的刷狀CNT，如圖10(b)所示，CNT相對基板取向于水平方向，成薄片狀。在制造CNT繩時，這些CNT結成束，形成1個繩狀。圖10(c)、圖10(d)表示了此時的CNT繩的SEM圖像。
另外，制造CNT薄片時，在從刷狀CNT拉伸CNT時，可以增多所拉伸的CNT的個數。如上所述，在接近刷狀CNT基板的部分，CNT成薄片狀。能夠通過將該薄片狀CNT就此拉伸而制造CNT薄片。因此，可通過改變拉伸時摘取的CNT個數而適當改變薄片的大小。
CNT薄片也可以通過拉伸在劈開基板時被劈開而分裂的基板來制造。此時，通過拉伸基板而拉伸在基板上形成的CNT。由此，CNT被連續地解開，可制作成CNT以一個方向排列的CNT薄片。
并且，可根據刷狀CNT中的CNT密度而改變CNT繩或CNT薄片的成束狀態。因此，如果可根據CNT繩和CNT薄片的用途等來控制刷狀CNT的密度，那么則能夠獲取成為所希望的束狀的CNT繩或CNT薄片。
本發明中，因使用了CNT高密度形成的刷狀CNT，所以可延長CNT繩或CNT薄片的長度。在此，將對刷狀CNT的CNT密度與CNT繩的長度的關系進行說明。圖18為，表示刷狀CNT的CNT密度與能夠從刷狀CNT拉伸出的CNT繩的長度的關系的曲線圖。
如圖18所示，當刷狀CNT的CNT密度為1×109個/cm2的程度時，可以拉伸CNT。即，可以制成CNT繩。隨著CNT密度的提高，可以制作的CNT繩的長度也變長。CNT密度超出1×1010個/cm2的程度時，可制作長度為10cm～40cm程度的CNT繩。
而且，在本發明中，通過使用上述制造方法，可以制造CNT密度為1×1011個/cm2以上的刷狀CNT，如圖18所示，當CNT密度為1×1011個/cm2以上時，可制造長度為50cm以上的CNT繩。
即，通過使用本發明的制造方法，可制造高密度且高結晶性的刷狀CNT，通過使用高密度且高結晶性的刷狀CNT，能夠制造長且強的CNT繩。
另外，在制造CNT繩或CNT薄片時，可以以各種的方法使多個CNT牢固地結合。所謂各種方法，有如使多個CNT以物理性或化學性地結合的方法。如上所述，雖然鄰接CNT以范德華力結合，但是通過使之更為牢固地結合的方法，可以獲取強度更高的CNT繩或CNT薄片。
使多個CNT以物理性或化學性地結合的方法例如有捻絲處理、高溫緩冷處理、化學處理等。捻絲處理是指將CNT強捻舉的處理方法。而高溫緩冷處理是將CNT置于各種氣體中并高溫加熱的處理方法。化學處理是通過向CNT之間導入富勒烯或官能團而使其物理性或化學性地結合的方法。
本發明的碳類精細結構物聚集物因具有上述的構成及特性，所以可使用于各種用途。如，將聚集物作為層壓矩陣狀結構物、金屬擔載體、表面修飾物質、捻絲狀結構物、布狀結構物、線圈狀結構物來使用，或者將聚集物作為補強材料、電線、導線、傳感器、透明導電體、刃物、馬達、透明電磁波吸收材料、建材、振動板、摺動材料、人工筋肉、衣服、釣線、光吸收材料、反射板、無紡布、人工電介質用媒體、印墨、涂料、耐熱材料、或耐磨材料等使用。下面將具體說明。
(層壓矩陣狀結構物)本發明的CNT繩和CNT薄片具有方向性(各向不同性)。因此，通過向本發明的CNT繩和CNT薄片浸含或混合樹脂等，能夠制造具有取向的矩陣的薄片狀成形品(層壓材料)。
可用以下方法制造層壓材料。首先，如圖13(a)所示，將CNT繩和CNT薄片制成薄膜狀或薄片狀。接著，如圖13(b)所示，向其浸含溶液狀的樹脂或溶解于溶劑的樹脂，硬化或將溶劑蒸發。由此獲取層壓材料。另外，向CNT繩和CNT薄片浸含樹脂時，作為成形品可獲取樹脂片材。
層壓材料可應用于碳纖維或玻璃纖維構成的強化樹脂片。如，可使用于要求輕量且高性能的航空宇宙用途、汽車材料用途、小型船舶用途，體育用途等。
另外，如圖13(c)中所示，通過對所得的層壓材料進行層壓，能夠獲取作為層壓體的層壓矩陣狀結構物質。可以在對在各片材中的CNT取向以任意的角度適當改變后，進行層壓材料的層壓。通過適當改變該取向方向而進行層壓，能夠制造相應于高強度層壓體、各向不同導電性的層壓體、高熱傳導性的層壓體等種種用途的層壓體。
使用CNT繩或CNT薄片的層壓體，與使用玻璃纖維或碳纖維的層壓材料相比，可以做得更薄。因此，可以提供極薄薄膜的強度、導電、熱傳導等功能，不僅僅用于高強度材料，而且可以應用于電子設備(例如，IC或CPU等)的層壓基板的一部分。近年的電子設備由于向著高集成化、大容量化發展，所以存在著散熱的問題，但是如果使用上述層壓體來作為適用高熱傳導性的各向不同性高熱傳導薄膜，那么將有望改善層壓基板的散熱性能。
(金屬擔載體)使聚集物擔載金屬而可制成表面積大的金屬擔載體。CNT繩和CNT薄片是數量非常多且極細的CNT以相同方向取向并成束狀而形成的。因此，比表面積(m2/g)大，可擔載大量的金屬。所以能夠制造高性能、高效率、高活性的材料。另外，CNT繩的管形狀(直徑或長度)均一，所以具有擔載金屬的分散性好的優點。
例如，使CNT繩擔載Pt、Pd、Ni等的金屬催化劑(微粒子形狀)而能夠作為高性能、高效率、高活性的催化劑材料或氣體過濾器等的氣體反應用材料使用。作為氣體過濾器使用時，能夠降低壓力損耗(抗氣體)。另如，使CNT繩擔載Pt等的微粒子金屬而可作為直接甲醇型燃料電池的電極材料利用。此時可以作為高能量密度的燃料電池。
下面說明一個使CNT繩擔載Pt的方法。向氯鉑酸水溶液(H2PtCl6)添加H2O2、NaHSO3作成Pt膠體。在所得的Pt膠體中將CNT繩一個一個浸泡后，在300℃的溫度下加熱5～7個小時去除Cl。進而得到CNT繩的Pt擔載物。
CNT繩和CNT薄片的金屬擔載體除了可以用于氣體過濾器，還可以用于分子過濾器、液體過濾器、隔音用過濾器、偏光過濾器等。而且，可以用于氣體吸附劑等的各種吸附劑。
并且，CNT繩和CNT薄片的金屬擔載體可作為電極利用。該電極可使用于燃料電池、充電電池、超級電容器等。通過使表面積大的CNT繩各擔載一個金屬而控制金屬擔載量。而且，當作成電極材料時，通過控制CNT繩之間的間隔，可提高電極材料中的金屬密度或實現密度的均勻化。而且，通過變更CNT繩的組合、以及控制繩的直徑，可以實現電極材料的設計控制，因此能夠減低所擔載的金屬量。由此可以設計出高能量密度的電容器。
而且，例如，電極可通過在PTFE(聚四氟乙烯)膜上排列擔載了金屬的CNT繩而獲取。
(表面修飾物質)在聚集物的表面實施修飾而可做成實施表面修飾的線狀物質或片狀物質。表面修飾是指在CNT繩和CNT薄片的表面結合有機官能團或者附著(涂布)某種功能性的薄膜。通過如此，對CNT繩和CNT薄片賦予只是CNT繩和CNT薄片時所不具備的某種功能。
具體為，CNT繩和CNT薄片間介入官能團、富勒烯、CNT等，使它們化學性的結合，由此可制造出強度、電傳導性、熱傳導性等性能更高的線狀物質或薄片狀物質。
官能團例如有硝基(-NO2)、磺基(-SO3H)、羧基(-COOH)、羰基(＞C＝O)、醚基(C-O-C)、苯酚性羥基(-OH)等。將導入這些任意官能團的CNT繩或CNT薄片適當組合而可用于離子交換膜等當中。
另外，現已知富勒烯可通過等離子、光、電子射線、X射線、熱等聚合。在本發明的CNT繩或CNT薄片的CNT之間介入富勒烯，再用上述方法使其聚合而能夠提高CNT繩或CNT薄片的性能。
還可以制造含這些線狀物質或片狀物質(或捻合)的繩狀、或片狀結構物。尤其是如果能使用化學結合來捻合線狀物質，那么在能夠使其加粗的同時還能夠提高強度。
(捻絲狀結構物·布狀結構物·線狀結構物)通過將本發明的多個CNT繩或CNT薄片相互捻合，可制造捻絲狀結構物。捻絲狀結構物可通過將多個CNT繩或CNT薄片旋轉的同時且相互捻合而制造。通過如此，能夠成為高強度且輕量的捻絲狀結構物。另外，如上所述，可通過使用表面被修飾的CNT繩或CNT薄片，來制造更高強度的捻絲狀結構物。作為捻絲狀結構物，例如有線、繩等。
通過進一步捻合捻絲狀結構物還可制造布狀結構物。并且，即使通過使本發明的CNT繩或CNT薄片浸含液狀的樹脂或溶解于溶劑的樹脂，并對其捻搓，也可以制成布狀結構物。如上述，布狀結構物是通過編制由CNT繩或CNT薄片形成的線或繩，或者是含浸樹脂的CNT繩或CNT薄片而制成的布狀或者皮狀的結構物。
另外，將CNT繩或CNT薄片卷曲而可制造線圈狀結構物。如圖14所示，線圈狀結構物是通過將CNT繩或CNT薄片卷附在如線軸(Bobin)(注冊商標)上而制成。
(補強材料)本發明的CNT繩或CNT薄片可用作如片狀或繩狀的補強材料，碳、FRP(Fiber Reinforced Plastics)、FRM(Fiber Reinforced Metals)、FRC(FiberReinforced Ceramics)、C/C(Carbon/Carbon)復合物(composite)、光纖維、輪胎等的補強材料。另外，也可用于陶瓷或金屬的補強材料以及復合材料等。
(電線·導線)如今，一般使用的電線是通過捻合銅的線狀物、使用粗的銅線物來制成的。至今為止，制作長CNT或將CNT本身捻成長CNT較為困難，但在通過捻制本發明的CNT繩，可控制CNT繩的長度和粗度。因此，本發明的CNT繩或CNT薄片可作為電線或導線使用。
CNT的阻抗比銅的阻抗低。因此，CNT繩或CNT薄片優選作為高耐電流的電線或導線使用。另外，CNT繩或CNT薄片與銅相比電流密度高(單位面積的電流密度)。而在其中，多層結構的CNT具有銅的1000倍以上的最大電流密度，所以，可將本發明的CNT繩應用于LSI中的布線。而且，在高扭力(Torque)高輸出力小型馬達等的需要細導線、大電流的情況下，制作用由CNT繩構成的長導線是很有用途的。另外，CNT繩比現有的金屬線重量輕，所以若將現有的馬達中的銅線替換成CNT繩，則能夠實現輕量化。
將CNT作為電子設備的布線使用時，太小不易操作，但是如本發明，將CNT制成在相同方向上成束的聚集物，則作為布線的使用將變得容易，同時如可以在卷附在線軸(注冊商標)上的狀態下來供給。
另外，現在所用的細線通常被認為，10μ的L/S為界限。但通過使用具有方向性的CNT繩或CNT薄片，可提高控制范圍，能夠制造納米級的細線。
(傳感器)本發明的CNT繩或CNT薄片可用作傳感器。所謂的傳感器有流量傳感器、壓力傳感器、氣體傳感器等。流量傳感器是通過氣體奪取傳感器部分的熱量而檢測出流量。傳感器部分使用CNT繩或CNT薄片而可以使流量傳感器小型化。通過如此，可降低消耗電力，同時可制造能夠檢測出微小流量的流量傳感器。
另外，作為壓力傳感器使用的Pirani-真空儀為，向金屬線射入氣體分子，通過分子運去的熱能量而將電熱絲的溫度變化作為阻抗變化檢出。代替金屬線使用CNT繩或CNT薄片，則可以實現小型輕量化。另外，也可以降低消耗電力。使用CNT繩或CNT薄片，則可以減小電熱絲的直徑，所以能夠擴展壓力測量領域。因此，能夠制造廣泛領域的真空儀。
雖然在氣體傳感器的傳感器部分使用由單層CNT構成的物質是比較理想的，但是可以將由層數少的CNT構成的CNT繩或CNT薄片用于傳感器部分。CNT由于其側面被π電子覆蓋，所以當極性氣體分子吸附在CNT上時，將會牽引π電子。因此，CNT繩或CNT薄片的電阻抗發生變化。這種電阻抗的變化，在氣體分子的極性不同時，可以根據顯示不同的電阻抗值，來檢測出分子種類。另外，在CNT的表面修飾特定的化學分子，則可以對檢出的分子種類進行選擇，今后有作為探測器(檢測器)使用的可能性。
(透明導電體)本發明的CNT繩或CNT薄片，與現有的CNT相比具有高取向性和高分散性，所以可用作透明的材料。如，通過將控制了CNT密度的CNT繩或CNT薄片保持于結構物內，能夠制造透明導電體。通過CNT的密度，可控制結構物的透過率，同時可控制導電率。另外，通過改變CNT繩或CNT薄片的保持方向且對其層壓，可制造設備。且，作為結構物，可使用橡膠狀物、樹脂狀物等類似材料。
(刃物)本發明的CNT繩或CNT薄片也可作為利用了其高強度和納米級的鋒利度的刃物。
(小型馬達·小型電磁石)如上所述，可使用本發明的CNT繩或CNT薄片制造導線。用該導線制作線圈，則可以制作馬達或電磁石。馬達與電磁石中的磁場強度(與馬達扭力強度相關)，與線圈的圈數和線圈中的電流成比例。因此，使用銅線制作強磁場的電磁石時，因銅線的粗和重而電磁石變得大或重。對此，使用細且可以通大電流的、輕量的CNT繩或CNT薄片，則能夠飛越性地實現馬達或電磁石的小型化且輕量化。
(膠片、透明電磁波吸收材料、建材、振動板、摺動材料、人工筋肉、衣服)通過對本發明的CNT繩或CNT薄片進行薄化加工而可做成膠片。該膠片可作為透明的電磁波吸收材料使用。另外，本發明的CNT繩或CNT薄片具有高強度，同時比重比鐵小10倍。所以可作為建材優選使用。若將強度進一步提高則可當作空間升降機的材料使用。
另外，本發明的CNT繩或CNT薄片也可當作振動板使用。如，通過振動CNT自身，可用于揚聲器等。另外，因具有高取向性和高束性，可作為摺動材料用于新干線(注冊商標)的導電弓(Pantograph)(注冊商標)等。
另外，將CNT粉末粘附在雙面帶上，在兩面設置電極，在該狀態下放入食鹽水中，施加電壓，則兩面帶會彎曲。利用該性質，比如將2個CNT之間以樹脂等設置絕緣層并接合，則可作為具有納米級的直徑的人工筋肉使用。而且，可以利用上述性質，作為壓電元件使用。
而且，CNT繩或CNT薄片可作為衣服材料使用。作為材料適用于衣服時，可得到防止電磁波或防止靜電的效果。
(釣線、光吸收材料、反射板、無紡布、人工電介質用媒體、印墨、涂料、耐熱材料、耐磨材料)本發明的CNT繩或CNT薄片除了有上述用途之外，還可以用于釣線、光吸收材料、反射板、無紡布、人工電介質用媒體、印墨、涂料、耐熱材料和耐磨材料等中。CNT繩或CNT薄片因具有高取向性和高分散性，所以可當作偏光材料使用。因此，除了上述偏光膜之外還可用于光吸收材料等當中。
另外，在使用于無紡布中時，能夠做成比現有的布薄。在使用于印墨時，可做成具有導電性的印墨。在使用于涂料時，能夠獲得涂料自身具有高強度的效果。
如上述，本發明的碳類精細結構物聚集物是多個碳類精細結構物聚集而成的碳類精細結構物聚集物，是上述多個碳類精細結構物取向于相同的方向的同時沿著該取向方向聚集的結構。
上述碳類精細結構物聚集物中，優選上述多個碳類精細結構物，也在相對上述取向方向的直角方向上聚集。由于使碳類精細結構物在相對上述取向方向的直角方向上進一步聚集，所以可制作具有平面擴展度的聚集物。此時，可進一步提高操作性和加工性。
上述碳類精細結構物聚集物中，優選上述多個碳類精細結構物以范德華力結合。另外，優選上述多個碳類精細結構物，以物理性或化學性地結合。通過如此，在可使碳類精細結構物容易地聚集的同時，使得到的聚集物更具有高強度。
上述碳類精細結構物優選在上述取向方向的1μm的長度中存在的彎曲部分為10個以下。通過如此，可提高碳類精細結構物的結晶性，所以能夠延長聚集物，同時能夠提高聚集物的強度。其中，彎曲部分是指相對碳類精細結構物的取向方向彎曲的部分。如，作為無規則的結晶構造(所謂缺陷)的部分為彎曲的部分。
上述碳類精細結構物優選是為碳納米管。而且，上述碳類精細結構物聚集物中，優選擔載有金屬，也優選實施表面修飾。由此，能夠對碳類精細結構物聚集物賦予各種性能，可使用于各種用途。
例如，上述碳類精細結構物聚集物可當作補強材料、過濾器、吸附劑、電極、電線、導線、傳感器、透明導電體、刃物、馬達、建材、振動板、摺動材料、人工筋肉、衣服、釣線、光吸收材料、反射板、無紡布、人工電介質用媒體、印墨、涂料、耐熱材料、或耐磨材料等使用。
另外，作為上述碳類精細結構物聚集物的其他用途，有將多個碳類精細結構物聚集物捻合而成的捻絲狀結構物或、將多個含浸樹脂的碳類精細結構物聚集物捻合而成的布狀結構物，卷曲碳類精細結構物聚集物而成的線圈狀結構物。
另外，作為上述碳類精細結構物聚集物的其他用途，還有含碳類精細結構物聚集物的樹脂片。至少含一層以上該樹脂片且進行層壓而獲取層壓體。該樹脂片或層壓體可作為高熱傳導片使用。另外，上述聚集物的用途還有由碳類精細結構物聚集物形成的膠片。該膠片可用作透明電磁波吸收材料。
另外，如上所述，本發明的碳類精細結構物群是在基板上形成有以與基板垂直的方向取向的多個碳類精細結構物的碳類精細結構物群，在上述基板每1cm2上有1×1011個以上的碳類精細結構物。
而且，上述碳類精細結構物優選在上述取向方向的1μm的長度中存在的彎曲部分為10個以下。通過如此，可提高構成碳類精細結構物群的各碳類精細結構物的結晶性。
另外，為了制造上述碳類精細結構物聚集物，本發明的碳類精細結構物聚集物制造方法包括在基板上形成以與基板垂直的方向取向的多個碳類精細結構物的形成工序，和拉伸至少一個上述碳類精細結構物的拉伸工序。
另外，上述制造方法當中優選在拉伸工序之前具有劈開基板的劈開工序。由此，能夠容易地制造聚集物。而且，上述形成工序通過向基板提供形成碳類精細結構物的原料氣體和搬送原料氣體的搬送氣體而進行，相對全體濃度的原料氣體濃度的比例優選為23％以上。由此可提高在基板上形成的碳類精細結構物的密度。其結果是能夠進一步地提高高束性，同時可獲取高強度的聚集物。
而且，在上述制造方法中優選包括將上述多個碳類精細結構物以物理性或化學性地結合的工序。由此，能夠使多個碳類精細結構物牢固地結合，所以能夠進一步提高聚集物的強度。
而且，為了實施本發明的最優選方式中所舉的具體實施方式
或實施例，僅僅是為了更清楚地說明本發明的技術內容，本發明不應該僅局限于這些具體實施例而被狹義解釋，在本發明的要旨和所記載的權利要求范圍內，可以進行各種改變實施。即，通過對在權利要求范圍內適當改變的技術方案進行組合而獲取的實施方式，也應屬本發明的技術范圍之內。
產業上的利用可能性如上所述，本發明的碳類精細結構物聚集物在具有高強度、高電流密度等各種特性的同時，由于可目視，所以具有很高的操作性和加工性。因此，本發明的碳類精細結構物聚集物尤其適用于小型化、輕量化的電子機器和其布線或各種材料中。所以，本發明不止適用于碳類精細結構物聚集物制造產業領域，還適用于化學產業、素材加工產業、樹脂產業、電子/電氣設備和其部件的制造產業等各種產業領域。
權利要求
1.一種碳類精細結構物聚集物，是多個碳類精細結構物聚集而成的碳類精細結構物聚集物，其特征是，上述多個碳類精細結構物以相同方向取向的同時沿著該取向方向聚集。
2.如權利要求1所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，上述多個碳類精細結構物，還在相對取向方向成直角的方向上聚集。
3.如權利要求1或2所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，上述多個碳類精細結構物以范德華力結合。
4.如權利要求1或2所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，上述多個碳類精細結構物以物理性或化學性地結合。
5.如權利要求1至4中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，上述碳類精細結構物在上述取向方向的1μm的長度中存在的彎曲部分為10個以下。
6.如權利要求1至5中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，上述多個碳類精細結構物是碳納米管。
7.如權利要求1至5中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，其擔載有金屬。
8.如權利要求1至5中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，其實施有表面修飾。
9.如權利要求1至8中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物，其特征是，其被用作補強材料、電線、導線、傳感器、透明導電體、刃物、馬達、建材、振動板、摺動材料、人工筋肉、衣服、釣線、光吸收材料、反射板、無紡布、人工電介質用媒體、印墨、涂料、耐熱材料、或耐磨材料。
10.一種捻絲狀結構物，是將多個權利要求1至8中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物捻制而得的捻絲狀結構物。
11.一種布狀結構物，是將多個含浸樹脂的權利要求1至6中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物捻制而得的布狀結構物。
12.一種線圈狀結構物，是將權利要求1至6中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物卷曲而得的線圈狀結構物。
13.一種樹脂片，是含有權利要求1至6中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物而形成的樹脂片。
14.一種層壓體，是至少含有1層以上的權利要求13所述的樹脂片且進行層壓而形成的層壓體。
15.一種高熱傳導片，是使用權利要求13所述的樹脂片或使用權利要求14所述的層壓體而形成的高熱傳導片。
16.一種膠片，是由權利要求1至6中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物形成的膠片。
17.如權利要求16所述的膠片，其特征為，其作為透明電磁波吸收材料使用。
18.一種碳類精細結構物群，是在基板上形成了以相對基板大約呈垂直的方向取向的多個碳類精細結構物的碳類精細結構物群，其特征是，在上述基板每1cm2上有1×1011個以上的碳類精細結構物。
19.如權利要求18所述的碳類精細結構物群，其特征為，上述多個碳類精細結構物在上述取向方向的1μm的長度中存在的彎曲部分為10個以下。
20.一種碳類精細結構物聚集物，其特征是，該聚集物是通過拉伸權利要求18或19所述的碳類精細結構物群所含的至少一個的碳類精細結構物而獲取的。
21.一種碳類精細結構物聚集物的制造方法，其特征是，包括在基板上形成以與基板垂直的方向取向的多個碳類精細結構物的形成工序，和拉伸至少一個上述碳類精細結構物的拉伸工序。
22.如權利要求21所述的碳類精細結構物聚集物的制造方法，其特征是，在上述拉伸工序之前，還包括劈開基板的劈開工序。
23.如權利要求21或22所述的碳類精細結構物聚集物的制造方法，其特征是，上述形成工序是通過向基板提供形成碳類精細結構物的原料氣體和搬送該原料氣體的搬送氣體而進行的，相對全體氣體的濃度的原料氣體的濃度比例為23％以上。
24.如權利要求21至23中任意一項所述的碳類精細結構物聚集物的制造方法，其特征是，還包括將上述多個碳類精細結構物，以物理性或化學性地結合的結合工序。
全文摘要
本發明提供具有由強相互作用而互相吸引的狀態的多個碳類精細結構物聚集而成的聚集物，其長度為能夠提高操作性和加工性的程度的長度。本發明的碳類精細結構物聚集物為多個碳類精細結構物聚集而成的聚集物，其各碳類精細結構物以相同的方向取向。
文檔編號B32B9/00GK1960943SQ20058001158
公開日2007年5月9日 申請日期2005年4月19日 優先權日2004年4月19日
發明者中山喜萬, 野坂俊紀, 末金皇, 長坂岳志, 后藤俊樹, 土屋宏之, 鹽野啟祐 申請人:獨立行政法人科學技術振興機構, 大阪府, 大陽日酸株式會社, 大塚化學株式會社, 日新電機株式會社, 公立大學法人大阪府立大學