(57)【要約】【課題】炭素を含有する複合繊維において、電気伝導性の低下を抑制する技術を提供する。【解決手段】金属炭化物を主成分とする金属炭化物含有繊維と、金属炭化物含有繊維の表面に形成された炭素層と、を含む複合繊維であって、炭素層は、金属炭化物含有繊維の表面の９０％以上を覆い、複合繊維は、ラマンスペクトルにおいて、波数が１２７０ｃｍ-1以上１４５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第１ピークと、波数が２６００ｃｍ-1以上２７５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第２ピークと、を有し、第２ピークの強度Ｂに対する第１ピークの強度Ａの比Ａ／Ｂが、Ａ／Ｂ≦２．４である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属炭化物を主成分とする金属炭化物含有繊維と、前記金属炭化物含有繊維の表面に形成された炭素層と、を含む複合繊維であって、
前記炭素層は、前記金属炭化物含有繊維の表面の９０％以上を覆い、
前記複合繊維は、ラマンスペクトルにおいて、波数が１２７０ｃｍ-1以上１４５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第１ピークと、波数が２６００ｃｍ-1以上２７５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第２ピークと、を有し、
前記第２ピークの強度Ｂに対する前記第１ピークの強度Ａの比Ａ／Ｂが、Ａ／Ｂ≦２．４であることを特徴とする、
複合繊維。
【請求項２】
請求項１に記載の複合繊維であって、
Ｘ線回折スペクトルにおいて、２５．５°≦２θ≦２６．７°に、強度のピークを有することを特徴とする、
複合繊維。
【請求項３】
請求項１および請求項２のいずれか一項に記載の複合繊維であって、
前記炭素層は、炭素薄膜が、前記複合繊維の直径方向に積層された構成を有し、
前記炭素薄膜の積層数が、前記複合繊維の長手方向において、部分的に、異なることを特徴とする、
複合繊維。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の複合繊維であって、
前記炭素層は、表面に突起を有し、
前記複合繊維は、前記複合繊維の表面において２μｍ×２μｍの観察視野に、前記突起が１０％以上３５％以下存在していることを特徴とする、
複合繊維。
【請求項５】
繊維製品であって、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の複合繊維が、編み込み、または、撚糸されたことを特徴とする、
繊維製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気伝導性および熱伝導性に優れた炭素材料の電子材料分野等への応用が検討されている。例えば、特許文献１には、特定の構造を有するカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ付きＳｉＣウィスカー、カーボンナノチューブ膜、カーボンナノチューブ膜付きＳｉＣ基板及びカーボンナノチューブ膜体が開示されている。また、特許文献２には、セラミックス被覆グラファイトが開示されている。また、特許文献３には、繊維表面にカーボンナノチューブが付着している合成繊維が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１７１１０７号公報
【特許文献２】特開２００９−２２７４９１号公報
【特許文献３】特開２０１０−２６１１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、繊維は、従来から種々の用途に適用されており、その応用範囲は、一般的に広いため、電気伝導性および熱伝導性に優れた炭素物質を備えた繊維が望まれている。しかしながら、特許文献１、２には、炭素物質を備えた繊維については言及されていない。また、特許文献３には、繊維表面にカーボンナノチューブが付着している合成繊維が開示されているが、カーボンナノチューブ同士の接触点が多いと、分断が生じて電気伝導性、熱伝導性等が低下するおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、炭素を含有する複合繊維において、電気伝導性の低下を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、金属炭化物を主成分とする金属炭化物含有繊維と、前記金属炭化物含有繊維の表面に形成された炭素層と、を含む複合繊維が提供される。この複合繊維の前記炭素層は、前記金属炭化物含有繊維の表面の９０％以上を覆い、前記複合繊維は、ラマンスペクトルにおいて、波数が１２７０ｃｍ-1以上１４５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第１ピークと、波数が２６００ｃｍ-1以上２７５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第２ピークと、を有し、前記第２ピークの強度Ｂに対する前記第１ピークの強度Ａの比Ａ／Ｂが、Ａ／Ｂ≦２．４である。
【０００８】
この構成によれば、炭素層が、金属炭化物含有繊維の表面の９０％以上を覆うため、炭素層の導通経路が断絶され難く、電気伝導性および熱伝導性の低下を抑制することができる。
【０００９】
また、ラマンスペクトルにおける上記第１ピークは炭素材料の構造の乱れと欠陥を表しており、上記第２ピークはフォノン散乱を表している。上記ピークの強度比Ａ／Ｂが、２．４以下であると、炭素層に含まれる欠陥を抑制することができ、電気伝導性および熱伝導性の低下を抑制することができる。
【００１０】
（２）上記形態の複合繊維であって、Ｘ線回折スペクトルにおいて、２５．５°≦２θ≦２６．７°に、強度のピークを有してもよい。この範囲に強度のピークを有することは、金属炭化物含有繊維に単体の炭素が含まれていることを示す。そのため、複合繊維が、金属炭化物の定比より多くの炭素を含有していることにより、熱伝導率を向上させることができる。
【００１１】
（３）上記形態の複合繊維であって、前記炭素層は、炭素薄膜が、前記複合繊維の直径方向に積層された構成を有し、前記炭素薄膜の積層数が、前記複合繊維の長手方向において、部分的に、異なってもよい。炭素の環式化合物のユニットごとの電子状態を維持するために歪みながら層を形成する。これにより、電気伝導率を向上させることができる。
【００１２】
（４）上記形態の複合繊維であって、前記炭素層は、表面に突起を有し、前記複合繊維は、前記複合繊維の表面において２μｍ×２μｍの観察視野に、前記突起が１０％以上３５％以下存在していてもよい。表面の突起の存在割合を、複合繊維の表面において２μｍ×２μｍの観察視野に１０％以上にすることにより、複合繊維の初期導電率と曲げた後の導電率の差を１０％以内にすることができる。また、突起の存在割合を３５％以下にすることにより、炭素層の破損が抑制され、電気伝導性および熱伝導性の低下を抑制することができる。
【００１３】
（５）本発明の他の形態によれば、繊維製品が提供される。この繊維製品は、上記複合繊維が、編み込み、または、撚糸されている。
【００１４】
この構成によれば、複合繊維が、編み込み、または、撚糸されているため、強度が増し、電気伝導性および熱伝導性のバラツキを低減させることができる。また、強度が増した結果、繊維製品の諸物性の値が安定する。また、繊維製品の形態にすることにより、取り扱いが容易になる。
【００１５】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、複合繊維を含むトランスやモーターの導線、送電線、配線基板、放熱基板等の製品、複合繊維の製造方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態における複合繊維の概略構成を示す説明図(縦断面図）である。
【図２】複合繊維の概略構成を示す説明図(横断面図）である。
【図３】炭素層の構成を説明するための説明図である。
【図４】複合繊維の表面のＳＥＭ画像を示す説明図である。
【図５】複合繊維の製造方法を説明するための説明図である。
【図６】複合繊維に対する曲げ応力の付与を説明するための説明図である。
【図７】第２実施形態の繊維製品の概略構成を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
＜第１実施形態＞
本明細書において、数値範囲について「〜」を用いた記載では、特に断りがない限り、下限値及び上限値を含むものとする。例えば、「１０〜２０」という記載では、下限値である「１０」、上限値である「２０」のいずれも含むものとする。すなわち、「１０〜２０」は、「１０以上２０以下」と同じ意味である。
【００１８】
１．複合繊維１０
図１は、本発明の第１実施形態における複合繊維１０の概略構成を示す説明図(縦断面図）である。図２は、複合繊維１０の概略構成を示す説明図(横断面図）である。図１、２に示すように、複合繊維１０は、金属炭化物を主成分とする金属炭化物含有繊維２と、金属炭化物含有繊維２の表面に形成された炭素層４と、を含む。
【００１９】
（１）平均繊維径、アスペクト比
複合繊維１０の平均繊維径は、特に限定されない。平均繊維径は、強度と柔軟性の観点から、６μｍ〜５０μｍであることが好ましく、１０μｍ〜３０μｍであることがより好ましい。
【００２０】
複合繊維１０の平均長さは、特に限定されない。平均長さは、通常２００μｍ以上であり、１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２１】
複合繊維１０のアスペクト比は、特に限定されない。アスペクト比は、通常２０以上である。
【００２２】
（２）複合繊維１０の折り曲げ時の特徴
本発明の複合繊維１０は、折り曲げ角度が６０°になるまで折り曲げても折れないという性質を有していることが好ましい。
【００２３】
（３）金属炭化物
金属炭化物は、金属の炭化物であれば特に限定されない。金属の炭化物を構成する金属は、Ｓｉ（ケイ素）、Ｚｒ（ジルコニウム）、及びＴｉ（チタン）からなる群より選ばれた１種以上が好ましい。金属炭化物は、複合繊維１０の耐熱性及び強度向上の観点から、ＳｉＣ、ＺｒＣ、及びＴｉＣからなる群より選ばれた１種以上が好ましい。なお、金属炭化物含有繊維２に含有される金属炭化物の種類は、ＥＰＭＡ（電子プローブマイクロアナライザ）による組成分析の結果と、ＸＲＤ（Ｘ線回折法：Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）測定の結果との組み合わせから特定できる。
【００２４】
（４）金属炭化物含有繊維２
金属炭化物含有繊維２における金属炭化物の含有率は、９２重量％以上であることが好ましい。金属炭化物含有繊維２における金属炭化物の含有率は、９５重量％以上であることがより好ましい。金属炭化物の含有率は、１００重量％であってもよい。本実施形態において、金属炭化物含有繊維２を構成している成分のうち、９２重量％以上含まれている成分を、「主成分」と称する。
【００２５】
金属炭化物含有繊維２における金属炭化物の含有量は、次のようにして求めることができる。金属炭化物含有繊維２における金属量をＩＣＰ発光分光分析法（誘導結合プラズマ発光分析：Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ  ｏｐｔｉｃａｌ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＩＣＰ−ＯＥＳ））によって測定する。金属炭化物含有繊維２における炭素量を炭素含有量分析によって測定する。この炭素含有量分析は、ＪＩＳ１６１６：２００７の炭化ケイ素の化学分析に準じて行う。これらの測定結果から、金属炭化物含有繊維２に含まれる金属原子数、及び炭素原子数が求まる。そして、金属炭化物の組成式における金属原子数と炭素原子数の比を考慮して、金属炭化物含有繊維２において金属炭化物の構成に関与する金属原子と炭素原子を求めて、金属炭化物含有繊維２内の金属炭化物の含有量を決定する。例えば、金属炭化物含有繊維２に含まれる金属炭化物がＳｉＣの場合には、ＳｉＣを構成する金属原子数（Ｓｉの原子数）と炭素原子数の比は「１：１」である。ここで、測定により数が求められた金属炭化物含有繊維２に含まれる金属原子（Ｓｉ原子）、及び炭素原子のうち、金属炭化物の構成に関与するものは、金属原子（Ｓｉ原子）１つに対して、炭素原子１つであって、金属原子（Ｓｉ原子）と炭素原子とが対になるものである。よって、金属原子（Ｓｉ原子）と炭素原子とが対を構成できずに、余剰となる原子は、金属炭化物を構成しないと考える。具体的には、例えば、測定によって求まった金属原子数（Ｓｉの原子数）が１００、炭素原子数が１０５とすると、１００の金属原子（Ｓｉ原子）と１００の炭素原子とがＳｉＣを形成しており、余剰の５の炭素原子は、ＳｉＣを形成しないと考える。このようにして、ＳｉＣを構成する金属原子（Ｓｉ原子）と炭素原子の量が分かるので、金属炭化物含有繊維２に含まれる金属炭化物（ＳｉＣ）の含有量が計算できる。そして、この金属炭化物の含有量と、金属炭化物含有繊維２の重量から、金属炭化物の含有率が計算される。
【００２６】
金属炭化物含有繊維２は、柔軟性の観点から、３ｎｍ〜２５ｎｍの金属炭化物粒子が結合されて形成されていることが好ましい。このような金属炭化物含有繊維２は、粒界を有している。金属炭化物含有繊維２が、複数の金属炭化物粒子の集合体の場合には、金属炭化物含有繊維２は、しなやかさを有している。他方、ウィスカーは、１つの粒子が成長した単結晶でかたい（しなやかさがない）。このように、金属炭化物粒子の集合体である金属炭化物含有繊維２と、ウィスカーとは異なる。
【００２７】
（５）炭素層４
本発明の複合繊維１０では、炭素層４は、金属炭化物含有繊維２の表面の９０％以上を覆っている。炭素層４は、電気伝導性及び熱伝導性をより高めるとの観点から、金属炭化物含有繊維２の表面の９５％以上を覆っていることが好ましい。炭素層４は、金属炭化物含有繊維２の表面の１００％を覆っていてもよい。
【００２８】
図３は、炭素層４の構成の一例を説明するための説明図である。図３では、複合繊維の縦断面を拡大して模式的に図示している。炭素層４は、炭素薄膜４２が、複合繊維１０の直径方向に積層された構成を有し、炭素薄膜４２の積層数が、複合繊維１０の長手方向において、部分的に、異なっていてもよい。図３では、炭素薄膜４２の積層数が、紙面左から順に、５層、４層、７層、２層、３層の順に並んでいる様子を示している。図３に示す例では、炭素薄膜４２の積層数は５種であるが、炭素薄膜４２の積層数は２種以上であればよい。また、異なる層数の炭素薄膜４２のユニットＵの並び順は、特に限定されない。
【００２９】
本実施形態において、炭素薄膜４２としてグラフェンを例示する。炭素薄膜４２としてのグラフェンは、炭素原子が蜂の巣状に配列した構造を有する。すなわち、グラフェンは、炭素原子によって形成される六員環ネットワークを有している。グラフェンは、炭素原子によって形成される六員環のみならず、炭素原子によって形成される五員環や、炭素原子によって形成される七員環を含んでもよい。すなわち、炭素層４の内、グラフェンの積層体により構成されている部分における「炭素薄膜」はグラフェンを意味する。
【００３０】
炭素層４がこのような構成を有すると、曲げ応力を、異なる層数の炭素薄膜４２のユニットＵの境目に逃がすことができるため、炭素層４の構造が破壊されにくくなり、電気伝導率および熱伝導率の低下を抑制することができる。なお、炭素層４は、他の例では、カーボンナノチューブを含んでもよい。この場合、炭素層４の内、カーボンナノチューブにより構成されている部分における「炭素薄膜」は、カーボンナノチューブを構成する各層を意味する。
【００３１】
（６）複合繊維１０のラマンスペクトル
複合繊維１０は、ラマンスペクトルにおいて、波数が１２７０ｃｍ-1以上１４５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第１ピークと、波数が２６００ｃｍ-1以上２７５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第２ピークと、を有し、第２ピークの強度Ｂに対する第１ピークの強度Ａの比Ａ／Ｂ（以下、単に「ラマン強度比Ａ／Ｂ」とも呼ぶ）が、Ａ／Ｂ≦２．４であることが好ましく、Ａ／Ｂ≦０．４であることがさらに好ましい。ラマンスペクトルにおける上記第１ピークは炭素材料の構造の乱れと欠陥を表しており、上記第２ピークはフォノン散乱を表している。上記ラマン強度比Ａ／Ｂが、２．４以下であると、炭素層に含まれる欠陥を抑制することができるため、電気伝導性および熱伝導性の低下を抑制することができる。
【００３２】
（７）複合繊維１０の表面
図４は、複合繊維１０の表面のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡：Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）画像を示す説明図である。図４は、二次電子像（ＳＥＩ像）を示している。図示するように、複合繊維１０は、表面に突起Ｐを有する。図４において、突起Ｐを、破線で囲んで示している。図３では、複数の突起Ｐのうちの一部（３つ）を、破線で囲んで示している。複合繊維１０の表面においてＳＥＭによる２μｍ×２μｍの観察視野に、突起Ｐが１０％以上３５％以下存在していることが好ましく、１５％以上３０％以下存在していることがさらに好ましい。このようにすると、複合繊維の初期導電率と、複合繊維を折り曲げた後の導電率との差の増大を抑制することができる。また、炭素層４の破損が抑制され、電気伝導性および熱伝導性の低下を抑制することができる。
【００３３】
（８）複合繊維１０のＸ線回折スペクトル
複合繊維１０は、Ｘ線回折スペクトルにおいて、２５．５°≦２θ≦２６．７°に、強度のピークを有するのが好ましい。この範囲に強度のピークを有すると、金属炭化物含有繊維に単体の炭素が含まれている。すなわち、複合繊維１０が、金属炭化物の定比より多くの炭素を含有しているため、熱伝導性を向上させることができる。
【００３４】
２．複合繊維１０の製造方法
複合繊維１０は、例えば次の方法で製造できる。複合繊維１０は、金属炭化物を含有した原料繊維（金属炭化物含有繊維）を、減圧下にて加熱する製造方法で製造することができる。すなわち、原料繊維の表層の金属を蒸発させることにより製造することができる。減圧条件としては、例えば、真空度が１０-2Ｔｏｒｒ〜１０-7Ｔｏｒｒの条件を好適に採用できる。真空度は、好ましくは１０-3Ｔｏｒｒ〜１０-4Ｔｏｒｒとすることができる。加熱温度は、例えば、１６５０℃〜１９５０℃が好ましく、１７００℃〜１８００℃が好ましい。なお、複合繊維１０を製造する雰囲気中には、酸素が含まれないことが望ましく、例えば、アルゴン（Ａｒ）雰囲気が好ましい。上記加熱温度での保持時間は、１分間〜３００分間で適宜調整される。
【００３５】
温度を１５００℃〜１９５０oＣかつ、真空度を１０-2Ｔｏｒｒ〜１０-7Ｔｏｒｒまたは、Ａｒ雰囲気にて加熱することにより、炭素層４が金属炭化物含有繊維２の表面の９０％以上を覆うように制御することができる。
【００３６】
加熱温度を１５００℃〜１７００℃、保持時間を１分〜３００分とすることにより、ラマンスペクトルにおけるラマン強度比Ａ／Ｂを、２．４以下に制御することができる。
【００３７】
酸素濃度１．５×１０-3ａｔｍ以上、加熱温度を８００℃〜１１００℃、保持時間を３０分〜３時間にて前処理を行うことにより、複合繊維１０のＸ線回折スペクトルにおいて、２５．５°≦２θ≦２６．７°に、強度のピークを有するように制御することができる。
【００３８】
保持時間を１分〜３００分の間で制御し、保持時間を長くするほど、炭素層４の炭素薄膜４２の積層数の種類が増加する。
【００３９】
温度を１５００℃以上、昇温速度を５oＣ／ｍｉｎ以上にて加熱することにより、炭素層４の浮き（突起Ｐ）の生成割合を、複合繊維１０の表面において２μｍ×２μｍの観察視野に１０％以上３５％以下に制御することができる。
【００４０】
複合繊維１０を製造する際に、単数（１本）の原料繊維を減圧下で加熱してもよいし、複数の原料繊維を束ねて減圧下で加熱してもよい。また、原料繊維をカーボン製の棒状体に巻き付けた状態とし、減圧下で加熱してもよい。
【実施例】
【００４１】
実施例により本発明を更に具体的に説明する。
複合繊維のサンプル１〜２１を用いて、変位性、および熱伝導率を評価した。サンプル１〜１７が上記実施形態の複合繊維１０の実施例であり、サンプル１８〜２１が比較例の複合繊維である。
【００４２】
１．複合繊維の調製
本発明の複合繊維１０は、例えば、金属炭化物を含有した原料繊維（金属炭化物含有繊維）を、減圧下にて加熱する製造方法で製造することができる。
図５は、複合繊維１０の製造方法を説明するための説明図である。図示するように、原料繊維１２を、ＳｉＣのバルク２０で保持した状態で、カーボン製のポット３０に入れ、高温炉にて、大気圧〜１×１０-3Ｔｏｒｒ、１５００℃〜１９５０℃の条件で、真空またはアルゴン雰囲気下で加熱することにより、複合繊維１０（サンプル１〜１７）を得た。なお、温度および加熱時間の調節、前処理によって、炭素層４による金属炭化物含有繊維２の表面被覆率、ラマン強度比Ａ／Ｂ、単体の炭素含有の有無、炭素層の構成、突起Ｐの割合が異なる複合繊維１０を得た。同様の方法で、温度および加熱時間等の条件を調節することにより、サンプル１８〜２１（比較例）の複合繊維を得た。
【００４３】
表１に示すように、各原料繊維に含まれる主成分の金属炭化物は、下記の通りである。
サンプル１、５、９、１９：ＣｒＣ（炭化クロム）
サンプル２、６、１０、１３〜１７、２０、２１：ＳｉＣ（炭化ケイ素）
サンプル３、７、１１、１８：ＴｉＣ（炭化チタン）
サンプル４、８、１２：ＺｒＣ（炭化ジルコニウム)
【００４４】
２．評価方法
以下に説明する方法により、サンプル１〜２１の複合繊維の評価を行った。以下の説明では、理解容易性を考慮して、第１実施形態の複合繊維１０の説明で用いた符号を用いて説明しているが、比較例の複合繊維についても、同様の方法で評価を行った。
（１）金属炭化物
複合繊維１０の主成分の同定は、ＥＰＭＡによる組成分析の結果と、ＸＲＤ測定の結果との組み合わせから特定した。
（２）表面被覆率
炭素層４が金属炭化物含有繊維２の表面を覆っている割合である表面被覆率は、以下の通り、求めた。
複合繊維１０を、ＳＥＭにて観察し、画像解析によって表面被覆率を算出した。１０本の複合繊維１０についての観察結果の平均を、表面被覆率とした。
【００４５】
（３）ラマン強度比Ａ／Ｂ
ラマン分光分析装置において、励起波長５１４ｎｍ、出力１００ｍＷのレーザー光を光源として用いた。
測定条件は、下記の通りである。
測定範囲：１２００ｃｍ-1〜３０００ｃｍ-1
露光時間：３秒
積算回数：３回
照射径：１μｍ
【００４６】
（４）炭素のピーク
複合繊維１０のＸ線回折スペクトルにおいて、２５．５°≦２θ≦２６．７°に、強度のピークを有すれば、表１の炭素のピークの項目を「〇」、その範囲にピークを有しなければ炭素のピークの項目を「×」とした。Ｘ線回折スペクトルにおいて、バックグラウンドより大きいものをピークとした。
【００４７】
（５）炭素薄膜４２の積層数
炭素層４を構成する炭素薄膜４２の積層数が、複合繊維１０の長手方向において、部分的に異なるか否かは、複合繊維１０の縦断面（図１）をＴＥＭ（透過電子顕微鏡：Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）で観察して判定した。具体的には、複合繊維１０の長手方向に３０μｍの区間を複数区切って観察した。区間の数は、３とした。表１では、観察したいずれかの区間において、炭素薄膜４２の積層数が部分的に異なれば「〇」、いずれの区間でも同一区間内は炭素薄膜４２の積層数が異なる部分がない場合を「×」とした。
【００４８】
（６）突起Ｐの割合
複合繊維１０の表面を、鉛直方向から、ＳＥＭにより２μｍ×２μｍの観察視野の観察を行った。２μｍ×２μｍの範囲のＳＥＭ画像を、複合繊維１０の長手方向に５枚続けて取得し、合計で、２μｍ×１０μｍの範囲のＳＥＭ画像を取得した。各ＳＥＭ画像における複合繊維１０の面積に対する複数の突起Ｐの面積の合計の割合を算出し、５枚のＳＥＭ画像における算出結果の平均値を、突起Ｐの存在割合とした。図３において、破線で囲まれた部分の面積が突起Ｐの面積に相当する。なお、上述の通り、図３では、複数の突起Ｐのうち３つの突起Ｐを、破線で囲んで示している。
【００４９】
（７）変位性
図６は、複合繊維１０に対する曲げ応力の付与を説明するための説明図である。変位性の評価試験では、複合繊維１０の両端を固定治具４０で固定し（図６（Ａ））、２つの固定治具４０の間の距離が図６（Ａ）の状態（距離Ｌ）の半分（距離Ｌ／２）になるまで、２つの固定治具４０を近づけて、複合繊維１０に曲げ応力を加える。複合繊維１０に、ランダムに５回の曲げ応力を加え、曲げ応力を加える前と、曲げ応力を５回加えた後に抵抗値を測定し、その変化率（％）を変位性とした。変化率を用いて、下記の通り、変位性を評価した。
なお、変位性が良好であること、すなわち、変化率が小さいことは、分断が生じて電気伝導性が低下することが抑制されることを意味する。
「★」…２％未満
「◎」…２％以上５％未満
「〇」…５％以上１０％未満
「△」…１０％以上２０％未満
「×」…２０％以上
【００５０】
（８）熱伝導率
長さ８０ｍｍのサンプル（複合繊維）の端部１ｍｍをお湯につけ、逆の端部が湯温（９０℃）と同じになる時間を用いて、下記の通り、熱伝導率を評価した。
「◎」…２５秒未満
「〇」…２５秒以上３０秒未満
「△」…３０秒以上５０秒未満
「×」…５０秒以上
【００５１】
３．評価結果
表１は、評価結果を示す。
【００５２】
【表１】
2020165049.tif 000003
【００５３】
サンプル１〜１７（実施例）は、下記〔１〕〜〔３〕の全ての要件を満たしている。
〔１〕複合繊維１０は、金属炭化物を主成分とする金属炭化物含有繊維２と、金属炭化物含有繊維２の表面に形成された炭素層４と、を含む。
〔２〕炭素層４は、金属炭化物含有繊維２の表面の９０％以上を覆う。
〔３〕複合繊維１０は、ラマンスペクトルにおいて、波数が１２７０ｃｍ-1以上１４５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第１ピークと、波数が２６００ｃｍ-1以上２７５０ｃｍ-1以下の範囲に現れる最大強度の第２ピークと、を有し、第２ピークの強度Ｂに対する第１ピークの強度Ａの比Ａ／Ｂが、Ａ／Ｂ≦２．４である。
【００５４】
サンプル５〜８は、上記〔１〕〜〔３〕の要件に加え、さらに、下記〔４〕の要件を満たしている。
〔４〕Ｘ線回折スペクトルにおいて、２５．５°≦２θ≦２６．７°に、強度のピークを有する。
【００５５】
サンプル９〜１２は、上記〔１〕〜〔４〕の要件に加え、さらに、下記〔５〕の要件を満たしている。
〔５〕炭素層４は、炭素薄膜４２が、複合繊維１０の直径方向に積層された構成を有し、炭素薄膜４２の積層数が、複合繊維１０の長手方向において、部分的に、異なる。
【００５６】
サンプル１３〜１７は、上記〔１〕〜〔５〕の要件に加え、さらに、下記〔６〕の要件を満たしている。
〔６〕炭素層４は表面に突起Ｐを有し、複合繊維１０の表面において２μｍ×２μｍの観察視野に、突起Ｐが１０％以上３５％以下存在している。
【００５７】
これに対して、サンプル１８〜２１（比較例）は、上記〔１〕の要件を満たす複合繊維であるものの、上記実施形態の複合繊維１０ではない。すなわち、上記要件〔２〕、〔３〕のうち、それぞれ、以下の要件を満たしていない。なお、サンプル１８〜２１は、上記の〔４〕〜〔６〕の要件を、いずれも満たしていない。
サンプル１８は、上記〔２〕の要件を満たさない。すなわち、サンプル１８は、表面被覆率が９０％未満であるものの、ラマン強度比Ａ／Ｂは２．４以下である。
サンプル１９は、上記〔３〕の要件を満たさない。すなわち、サンプル１９は、表面被覆率は９０％以上であるものの、ラマン強度比Ａ／Ｂは２．４より大きい。
サンプル２０、２１は、上記〔２〕、〔３〕の要件を満たさない。すなわち、サンプル２０は、表面被覆率が９０％未満であり、かつ、ラマン強度比Ａ／Ｂは２．４より大きい。
【００５８】
サンプル１〜１７は、いずれも、サンプル１８〜２１（比較例）と比較して、変位性および熱伝導率が優れていた。これは、炭素層４が、金属炭化物含有繊維２の表面の９０％以上を覆うため、炭素層の導通経路が断絶され難く、また、ラマン強度比Ａ／Ｂが、２．４以下であると、炭素層に含まれる欠陥を抑制することができ、電気伝導性および熱伝導性の低下を抑制することができるためと考えられる。
【００５９】
サンプル５〜８は、いずれも、サンプル１〜４と比較して、さらに、熱伝導率が優れていた。これは、サンプル５〜８の複合繊維１０の金属炭化物含有繊維２が、金属炭化物の定比より多くの炭素を含有していることにより、熱伝導率を向上させることができたためと考えられる。
【００６０】
サンプル９〜１２は、サンプル５〜８と比較して、さらに、変位性が優れていた。これは、炭素層４を構成する炭素薄膜４２の積層数が、複合繊維１０の長手方向において、部分的に、異なることによると考えられる。すなわち、炭素層４がこのような構成を有すると、曲げ応力を、異なる層数の炭素薄膜４２のユニットＵ（図３）の境目に逃がすことができるため、炭素層４の構造が破壊されにくくなり、電気伝導率および熱伝導率の低下を抑制することができると考えられる。
【００６１】
サンプル１３〜１７は、サンプル９〜１２と比較して、さらに、変位性、および熱伝導率が優れていた。これは、複合繊維１０の表面の突起Ｐの存在割合を、複合繊維１０の表面において２μｍ×２μｍの観察視野に１０％以上３５％以下にすることにより、炭素層４の破損が抑制され、電気伝導率および熱伝導率の低下が抑制されるためと考えられる。
【００６２】
＜第２実施形態＞
図７は、第２実施形態の繊維製品１００の概略構成を説明するための説明図である。図示するように、繊維製品１００は、複数の複合繊維１０(第１実施形態)を撚り合わせた糸状に形成されている。本実施形態の繊維製品１００は、複数の複合繊維１０を撚り合わせた下撚り糸を、下撚りと逆方向に撚り合わせる（上撚りする）ことによって形成されている。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態の繊維製品１００によれば、複数の複合繊維１０が束ねられ、撚糸されているため、強度が増し、電気伝導性、熱伝導性のバラツキを大きく低減させることができる。また、複数の複合繊維１０を撚糸することにより強度が増した結果、諸物性の値が安定する。また、繊維製品１００によれば、強度が増すため、取り扱いが容易になる。
【００６４】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００６５】
・上記実施形態では、複合繊維１０を撚り合わせて糸状に形成された繊維製品１００を例示したが、繊維製品１００は上記実施形態に限定されない。例えば、複合繊維１０を編み込んで糸状に形成してもよいし、布状に形成してもよい。また、複合繊維１０を撚り合わせる方法も、上記実施形態に限定されず、種々の公知の方法で撚り合わせることができる。
【００６６】
・本発明の複合繊維は、電気伝導、熱伝導の媒体として使用することができる。具体的に
は、複合繊維は、トランスやモーターの導線、送電線、配線基板、放熱基板、線材等に利用可能である。また、複合繊維のみを用いてもよく、複合繊維と異なる材料（例えば、樹脂材料）とを組み合わせたものを用いてもよい。
【００６７】
以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【００６８】
２…金属炭化物含有繊維
４…炭素層
１０…複合繊維
１２…原料繊維
２０…バルク
３０…ポット
４０…固定治具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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