(57)【要約】【課題】本発明は、ＣＮＴ複合材料及びその製造方法に関する。【解決手段】本発明のＣＮＴ複合材料は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体と、複数のナノ粒子と、を含む。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは相互に接続されている。前記複数のナノ粒子は均一に前記カーボンナノチューブ構造体に分散されている。本発明のＣＮＴ複合材料の製造方法は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、複数のナノ粒子を含む予備材料を提供する第二ステップと、前記複数のナノ粒子を前記カーボンナノチューブ構造体に分散させて、ＣＮＴ複合材料を得る第三ステップと、を含む。【選択図】図１
2010083755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体と、複数のナノ粒子と、を含み、
前記複数のカーボンナノチューブは相互に接続され、
前記複数のナノ粒子は均一に前記カーボンナノチューブ構造体に分散されていることを特徴とするＣＮＴ複合材料。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブ構造体は自立構造を有することを特徴とする、請求項１に記載のＣＮＴ複合材料。
【請求項３】
前記複数のナノ粒子は、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に接着されていることを特徴とする、請求項１または２に記載のＣＮＴ複合材料。
【請求項４】
複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、
複数のナノ粒子を含む予備材料を提供する第二ステップと、
前記複数のナノ粒子を前記カーボンナノチューブ構造体に分散させて、ＣＮＴ複合材料を得る第三ステップと、
を含むことを特徴とするＣＮＴ複合材料の製造方法。
【請求項５】
前記第三ステップは、
前記ナノ粒子が分散された溶液に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬させる第一サブステップと、
前記カーボンナノチューブ構造体を、所定の温度の環境に置いて、前記溶液を除去させる第二サブステップと、
を含むことを特徴とする、請求項４に記載のＣＮＴ複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）複合材料及びその製造方法に関し、特にＣＮＴ複合材料及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、ナノテクノロジー分野で注目されている材料の一つであり、２１世紀における重要な新素材の１つとなることが期待されている。ＣＮＴは、グラフェンシートを丸めた直径がナノメートルサイズの円筒状構造を持ち、炭素原子の６員環と５員環により構成されている。また、ＣＮＴは、機械・電気・熱特性に優れていることから、エレクトロニクス、バイオ、エネルギー、複合材料等、広範な分野での応用が期待されている。
【０００３】
１９９１年に発見されて以来、ＣＮＴをフィラーとした高分子基複合材料（ＣＮＴ／Ｐｏｌｙｍｅｒ複合材料）の機械、熱、電気特性の向上を目的とした研究が盛んに行われている（非特許文献１及び非特許文献２を参照）。従来のＣＮＴ複合材料は複数のカーボンナノチューブ及びポリマー粒子を含む。該ＣＮＴ複合材料をスーパーコンデンサ、太陽電池電極に利用した場合、充放電により、前記ポリマー粒子の体積が収縮又は拡大するという現象がある。前記現象が発生する場合、カーボンナノチューブは中空の構造を有するので、前記ＣＮＴ複合材料の体積の収縮又は拡大を緩和することができる。さらに、カーボンナノチューブは良好な導電性を有するので、前記ＣＮＴ複合材料は良好な導電性及び高い比電気容量（２００ファラッド／グラム）を有する。前記ＣＮＴ複合材料の製造方法は、カーボンナノチューブを硫酸又は硝酸のような強酸及び界面活性剤に分散させた後、ポリマー材料と電気化学的に作用させ、電極に前記ＣＮＴ複合材料を形成することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ａｊｊａｙａｎ  Ｐ．Ｍ．，  Ｓｔｅｐｈａｎ  Ｏ．，  Ｃｏｌｌｉｅｘ  Ｃ．，  Ｔｒａｎｔｈ  Ｄ．，Ｓｃｉｅｎｃｅ、１９９４年、第２６５巻、ｐ．１２１２−１２１５
【非特許文献２】Ｃａｌｖｅｒｔ  Ｐ．，  Ｎａｔｕｒｅ、１９９９年、第３９９巻、ｐ．２１０−２１１
【非特許文献３】Ｋａｉｌｉ  Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ  Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ  Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、強酸はカーボンナノチューブに損傷を与え、前記ＣＮＴ複合材料に残留した界面活性剤を除去し難いので、前記ＣＮＴ複合材料の品質が低くなるという課題がある。また、カーボンナノチューブをポリマー材料に充填する際、カーボンナノチューブは比表面積が非常に大きいことから凝集しやすく、ポリマー材料に均一分散させる事が非常に困難であるため、予測されている特性は必ずしも得られていないという課題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、前記課題を解決するために、本発明はＣＮＴ複合材料及びその製造方法を提供する。
【０００７】
本発明のＣＮＴ複合材料は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体と、複数のナノ粒子と、を含む。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは相互に接続されている。前記複数のナノ粒子は均一に前記カーボンナノチューブ構造体に分散されている。
【０００８】
前記カーボンナノチューブ構造体は自立構造を有する。
【０００９】
前記複数のナノ粒子は、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に接着されている。
【００１０】
本発明のＣＮＴ複合材料の製造方法は、複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、複数のナノ粒子を含む予備材料を提供する第二ステップと、前記複数のナノ粒子を前記カーボンナノチューブ構造体に分散させて、ＣＮＴ複合材料を得る第三ステップと、を含む。
【００１１】
前記第三ステップは、前記ナノ粒子が分散された溶液に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬させる第一サブステップと、前記カーボンナノチューブ構造体を、所定の温度の環境に置いて、前記溶液を除去させる第二サブステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
従来の技術と比べて、本発明のＣＮＴ複合材料の製造方法は簡単であり、コストが低いという優れた点がある。また、本発明の製造方法において、高温でカーボンナノチューブ構造体を加工させることが必要でないので、カーボンナノチューブ構造体が損傷することができない。また、本発明の製造方法により、カーボンナノチューブの凝集を防止することができる。本発明のＣＮＴ複合材料はカーボンナノチューブ構造体を有するので、前記ＣＮＴ複合材料は、良好な機械強度及び強靭性を有する。また、本発明のＣＮＴ複合材料において、カーボンナノチューブが均一に配列されているので、ＣＮＴ複合材料の比電気容量を非常に高めることができる。また、本発明のカーボンナノチューブ構造体は良好な柔軟性を有するので、本発明のＣＮＴ複合材料を任意な形状に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のＣＮＴ複合材料の模式図である。
【図２】本発明のカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図３】本発明の綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】ろ過された綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体の写真である。
【図５】本発明のカーボンナノチューブが等方的に配列されたカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されたカーボンナノチューブフィルムの走査型電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明のＣＮＴ複合材料の製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１５】
図１を参照すると、本実施例のＣＮＴ複合材料１０は、カーボンナノチューブ構造体（図示せず）と、複数のナノ粒子１２と、を含む。前記カーボンナノチューブ構造体は、相互に接続された複数のカーボンナノチューブ１１を含む。前記複数のナノ粒子１２及び複数のカーボンナノチューブ１１は、均一に前記ＣＮＴ複合材料１０に分散されている。
【００１６】
前記ＣＮＴ複合材料１０は複数の微孔２０を有する。前記微孔２０は、隣接する前記カーボンナノチューブ１１の間の隙間、前記カーボンナノチューブ１１及び前記ナノ粒子１２の間の隙間、又は隣接する前記ナノ粒子１２の間の隙間である。前記微孔２０の長さ及び幅は、それぞれ０．３ｎｍ〜５ｎｍである。
【００１７】
前記複数のカーボンナノチューブ１１は、前記カーボンナノチューブ構造体に形成されている。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。本実施例における非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。
【００１８】
前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造は、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブである場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。
【００１９】
本発明のカーボンナノチューブ構造体としては、以下の（一）〜（三）のものが挙げられる。
【００２０】
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、図２に示す、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムはドローン構造カーボンナノチューブフィルム（ｄｒａｗｎ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルムは、超配列カーボンナノチューブアレイ（非特許文献３を参照）から引き出して得られたものである。図２を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されている。即ち、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で長さ方向端部同士が接続された複数のカーボンナノチューブを含む。さらに、単一の前記カーボンナノチューブフィルムは、複数のカーボンナノチューブセグメントを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメントは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメントは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメントにおいて、前記複数のカーボンナノチューブの長さが同じである。前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルムの強靭性及び機械強度を高めることができる。有機溶剤に浸漬された前記カーボンナノチューブフィルムの単位面積当たりの熱容量が低くなるので、その熱音響効果を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルムの幅は１００μｍ〜１０ｃｍに設けられ、厚さは０．５ｎｍ〜１００μｍに設けられる。
【００２１】
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルムを含むことができる。この場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成される。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルムは、隙間なく並列されることもできる。
【００２２】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。
【００２３】
第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献３を参照）であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ  ａｒｒａｙ  ｏｆ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献３）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直するように生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。
【００２４】
本実施例において、前記カーボンを含むガスとしては例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。
【００２５】
本実施例から提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもいい。
【００２６】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブセグメントからなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。
【００２７】
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブセグメントが端と端で接合され、連続のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００２８】
(二)綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。図３に示すように、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布されている。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１００ｎｍ以上であり、１００ｎｍ〜１０ｃｍであることが好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造は、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、多くの微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が１０μｍ以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、０．５ｎｍ〜１ｍｍである。
【００２９】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。
【００３０】
第一ステップでは、カーボンナノチューブ原料（綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの素になるカーボンナノチューブ）を提供する。
【００３１】
ナイフのような工具で前記カーボンナノチューブを前記基材から剥離し、カーボンナノチューブ原料が形成される。前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料においては、該カーボンナノチューブの長さは、１００マイクロメートル以上であり、１０マイクロメートル以上であることが好ましい。
【００３２】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブ原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブ原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。
【００３３】
前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度攪拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。前記溶剤は水または揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法により、カーボンナノチューブを含む溶剤に対して１０〜３０分間処理する。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブはそれぞれもつれて、綿毛構造に形成されている。
【００３４】
第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。
【００３５】
まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を濾紙が置かれたファネルにつぎ、しばらく放置して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離される。図４を参照すると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。
【００３６】
分離された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開し、展開された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を加熱するか、或いは、該溶剤が自然に蒸発すると、図３に示す綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００３７】
前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が展開される面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度が小さくなる。
【００３８】
また、微多孔膜とエアーポンプファネル（Ａｉｒ−ｐｕｍｐｉｎｇ  Ｆｕｎｎｅｌ）を利用して綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。具体的には、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルにつぎ、該エアーポンプファネルに抽気し、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は、平滑な表面を有する。該微多孔膜において、単一の微小孔の直径は、０．２２マイクロメートルにされている。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは容易に前記微多孔膜から剥落することができる。さらに、前記エアーポンプを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけるので、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成させることができる。
【００３９】
（三）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。このカーボンナノチューブフィルムは、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｆｉｌｍ）である。前記カーボンナノチューブフィルムは、図５又は図６に示される。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００４０】
図５を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される。該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体が平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
【００４１】
図６を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されるカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００４２】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。
【００４３】
前記カーボンナノチューブ構造体において、前記複数のナノ粒子１２はカーボンナノチューブ１１の表面に接着されている。前記カーボンナノチューブ構造体は複数のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記複数のナノ粒子１２は前記複数のカーボンナノチューブフィルムの間に分散されていることができる。前記複数のナノ粒子１２は別々に分離できるが、相互に接触することもできる。
【００４４】
前記ナノ粒子１２は、ナノファイバ、ナノチューブ、ナノ棒体、ナノ球体、ナノワイヤなどのいずれか一種である。前記ナノ粒子１２は、金属、非金属（カーボンやダイヤモンドなど）、合金（マグネシウム合金、アルミニウム合金、及びそれらの組み合わせ）、金属酸化物（酸化銅、酸化亜鉛など）、ポリマー又はその混合物である。前記ナノ粒子１２の直径は、０．３ｎｍ〜５００ｎｍである。前記ＣＮＴ複合材料１０におけるナノ粒子１２の重量比は、０．０１％ｗｔ〜９９％ｗｔである。
【００４５】
図７を参照すると、前記ＣＮＴ複合材料１０の製造方法について説明する。前記ＣＮＴ複合材料１０の製造方法は、複数のカーボンナノチューブ１１を含むカーボンナノチューブ構造体を提供する第一ステップと、複数のナノ粒子１２を含む予備材料を提供する第二ステップと、前記複数のナノ粒子１２を前記カーボンナノチューブ構造体に分散させて、ＣＮＴ複合材料１０を得る第三ステップと、を含む。
【００４６】
前記第一ステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、ドローン構造カーボンナノチューブフィルム、綿毛構造カーボンナノチューブフィルム又はプレシッド構造カーボンナノチューブフィルムである。前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、上述の通りである。
【００４７】
前記カーボンナノチューブ構造体は良好な導電性を有するので、前記ＣＮＴ複合材料１０は、電極、センサー、遮蔽材料として利用できる。さらに、前記ＣＮＴ複合材料１０は比表面積が高く、吸付性が高い多孔の構造であるので、前記ＣＮＴ複合材料１０は触媒の基材として利用できる。
【００４８】
前記第二ステップにおいて、前記ナノ粒子の予備材料は液体又は気体である。前記ナノ粒子の予備材料は溶液である場合、ナノ粒子材料を、水、酸性溶液又は有機溶液に入れて成ったものである。前記ナノ粒子材料は、金属、非金属（カーボンやダイヤモンドなど）、合金（マグネシウム合金、アルミニウム合金、及びそれらの組み合わせ）、金属酸化物（酸化銅、酸化亜鉛など）、ポリマー又はその混合物である。前記ナノ粒子の予備材料は気体である場合、化学反応により前記ナノ粒子材料を気化させて形成することができる。
【００４９】
前記第三ステップにおいて、前記ナノ粒子の予備材料の状態に対応して、異なる方法により前記ナノ粒子１２を前記カーボンナノチューブ１１の表面に接着させることができる。本実施例において、前記ナノ粒子１２を前記カーボンナノチューブ１１の表面に接着させる方法は、前記ナノ粒子１２が分散された溶液に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬させる第一サブステップと、前記カーボンナノチューブ構造体を、所定の温度の環境に置いて、前記溶液を除去させる第二サブステップと、を含む。
【００５０】
前記第一サブステップにおいて、前記ナノ粒子１２が分散された溶液を、前記カーボンナノチューブ構造体の表面に滴らせることができる。さらに、前記溶液を前記カーボンナノチューブ構造体にスパッターさせることができる。前記第二サブステップにおいて、前記カーボンナノチューブ構造体は接着性を有するので、前記溶液に分散された前記ナノ粒子１２は前記カーボンナノチューブ構造体に接着される。
【符号の説明】
【００５１】
１０  ＣＮＴ複合材料
１１  カーボンナノチューブ
１２  ナノ粒子
２０  微孔
【図１】
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【図７】
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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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