(57)【要約】【課題】従来の導体物質とは違い熱発生を最小化する超低抵抗の半導体高分子からなるグラファイトナノ素子及び薄膜素子を提供する。【解決手段】本発明のグラファイトナノ素子は、クエン酸、アスコルビン酸、 炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス(III)（Bi2O3)、水溶性アクリルシーラント、グラファイト、珪酸ナトリウムを含む半導体高分子から形成され、グラファイトナノ素子をローラープレス等により押圧して薄膜化し薄膜素子を得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムを含む半導体高分子からなるグラファイトナノ素子。
【請求項２】
請求項第1項において、半導体高分子全量を１００重量％として、クエン酸 0.5〜5重量%、アスコルビン酸0.1〜3重量%、炭酸水素ナトリウム0.01〜1重量%、蛋白質0.001〜0.1重量%、ポビドンヨード0.1〜3重量%、酸化ビスマス10〜15重量%、水溶性アクリルシーラント0.1〜11重量%、グラファイト60〜75重量%、珪酸ナトリウム10〜15重量%を含む半導体高分子からなるグラファイトナノ素子。
【請求項３】
クエン酸と アスコルビン酸を蒸留水とともに混合する工程と
得られた混合物に炭酸水素ナトリウムと蛋白質を混合する工程と、
得られた混合物にポビドンヨードを混合する工程と、
得られた混合物に酸化ビスマスを混合する工程と、
得られた混合物に水溶性アクリルシーラントを混合する工程と、
得られた混合物にグラファイトを混合する工程と、
得られた混合物に珪酸ナトリウムを混合する工程と、 
得られた混合物を24〜36時間の間室温融合させて半導体高分子を得る工程を含む、グラファイトナノ素子の製造方法。
【請求項４】
請求項第３項において、半導体高分子全量を１００重量％として、クエン酸 0.5〜5重量%、アスコルビン酸0.1〜3重量%、炭酸水素ナトリウム0.01〜1重量%、蛋白質0.001〜0.1重量%、ポビドンヨード0.1〜3重量%、酸化ビスマス10〜15重量%、水溶性アクリルシーラント0.1〜11重量%、グラファイト60〜75重量%、珪酸ナトリウム10〜15重量%を含む半導体高分子からなるグラファイトナノ素子の製造方法。
【請求項５】
クエン酸と アスコルビン酸を蒸留水とともに混合する工程と
得られた混合物に炭酸水素ナトリウムと蛋白質を混合する工程と、
得られた混合物にポビドンヨードを混合する工程と、
得られた混合物に酸化ビスマスを混合する工程と、
得られた混合物に水溶性アクリルシーラントを混合する工程と、
得られた混合物にグラファイトを混合する工程と、
得られた混合物に珪酸ナトリウムを混合する工程と、 
得られた混合物を24〜36時間の間室温融合させる工程と、
上記室温融合させた室温融合物を押圧して薄膜に加工する工程を含むことを特徴とする 薄膜素子の製造方法。
【請求項６】
請求項第５項において、グラファイトナノ素子全量を１００重量％として、クエン酸 0.5〜5重量%、アスコルビン酸0.1〜3重量%、炭酸水素ナトリウム0.01〜1重量%、蛋白質0.001〜0.1重量%、ポビドンヨード0.1〜3重量%、酸化ビスマス10〜15重量%、水溶性アクリルシーラント0.1〜11重量%、グラファイト60〜75重量%、珪酸ナトリウム10〜15重量%とすることを特徴とする薄膜素子の製造方法。
【請求項７】
請求項第５項または第６項において、上記押圧をローラープレスで行い、ローラープレスの押圧圧力を150〜300 ton/m2とすることを特徴とする薄膜素子の製造方法。
【請求項８】
請求項第５項乃至第７項のいずれかにおいて、上記薄膜に加工する工程の後、薄膜素子の一つ以上の面に絶縁体をコーティングする工程をさらに含むことを特徴とする薄膜素子の製造方法。
【請求項９】
請求項第８項において、上記絶縁体はテフロン（登録商標）コーティングであることを特徴とする薄膜素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項第８項または第９項において、上記絶縁体のコーティングは厚さが
6〜10Åであることを特徴とする薄膜素子の製造方法。
【請求項１１】
クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、 グラファイト及び珪酸ナトリウムを含む半導体高分子からなるグラファイトナノ素子を押圧し薄膜化加圧して製造された薄膜素子。
【請求項１２】
請求項第１１項において、半導体高分子全量を１００重量％として、クエン酸 0.5〜5重量%、アスコルビン酸0.1〜3重量%、炭酸水素ナトリウム0.01〜1重量%、蛋白質0.001〜0.1重量%、ポビドンヨード0.1〜3重量%、酸化ビスマス10〜15重量%、水溶性アクリルシーラント0.1〜11重量%、グラファイト60〜75重量%、珪酸ナトリウム10〜15重量%とすることを特徴とする薄膜素子。
【請求項１３】
請求項第１１項または第１２項において、上記加圧された薄膜素子の一つ以上の面に絶縁体のコーティングを施したことを特徴とする薄膜素子。
【請求項１４】
請求項第１３項において、上記薄膜素子は 放熱板、伝導性ペースト、伝導性テープ、抵抗、コンデンサー、電解コンデンサー、コイル、可変抵抗器、水晶発振素子、リレー、同軸コネクター、インターフェース・コネクター、アレイ抵抗、表面実装部品、ダイオード、小信号用ダイオード、電力トランジスター、演算増幅器、電源用デバイス、パワー/ドライブ集積回路(IC)、ＡＶ器機用集積回路、ロジック集積回路(バイポーラーあるいはCMOS)、プログラマブル集積回路、メモリー集積回路、熱電対、サーミスター、白金温度センサー、 電流測定センサー、圧力センサー、超音波センサー、赤外線センサー、振動加速度センサー、風速センサー、磁気センサー、ガスセンサー、変形センサー、回転位置センサー、 光センサー、直線位置センサー、センサー用ケース上側接地接点、センサー用ケース下側接地接点、ノイズ対策部品、電源ライン用ノイズ対策部品、プリント基板(PCB)に使われるインク、バッテリーの電極部分、ノイズ対策用複合素子、発光デバイス、光応用デバイス及び半導体及び回路からなる群から選択される製品へ利用されるのに適合させたことを特徴とする薄膜素子。
【請求項１５】
請求項第１３項において、上記薄膜素子はPTC、NTC、TNR、セラミックコンデンサー、フィルムコンデンサー、マイラーコンデンサー、電力ダイオード、 ショトキダイオード、タッチスクリーン、異方導電性フィルム(ACF) またはプラズマ方式ディスプレーに導電性コーティング材料に利用されるのに適合させたことを特徴とする薄膜素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規半導体高分子を利用したグラファイトナノ素子、薄膜素子及びそれらの製造方法に関する。本発明の薄膜素子は、クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト、珪酸ナトリウムを含む新規半導体高分子からなるグラファイトナノ素子を利用して製造することで、従来の導電物質とは違い熱発生を最小化する超低抵抗の導電体の生産が可能になる。
【背景技術】
【０００２】
一般の導電性物質は電流が流れると抵抗成分によって電気エネルギーの一部が熱エネルギーに転換されて発熱現象が起きるが、 特定の条件の下で導体の電気抵抗が零の状態になると完全な反磁性を示すものがある。この現象を超伝導現象と言う。すなわち、超伝導のもとでは超伝導体に電流を流しても電力損失が全くなく、密度の高い電流が半永久的に流れることになる。したがって、例えば、超伝導技術を電力送電に応用すれば、現在送電時に発生する約7%の送電損失を大幅に減少させることができる。
【０００３】
また、高磁場発生用電磁石の応用では、例えば、発展途上技術であるＭＨＤ発電、電動機、さらに多大な電力消費や熱の発生が起きる核融合反応の応用技術をもっと促進することができ、核融合反応の実現を有利にするように促進する技術で期待されている.  また、磁気浮上車両、電磁気推進船舶などの動力として、あるいは計測機、医療機器分野でも、エネルギー物理実験装置、ＮＭＲ，中間子治療等での利用が期待されている。  
【０００４】
上述した大型装置での利用とは別に、超伝導材料の他の応用として、各種超伝導素子の製造が挙げられる。代表的なものとして、超伝導材料の間に絶縁体を挟んで接合した場合に電流が流れるという量子効果が巨視的に現われるジョセフスン効果(Josephson
effect)を利用した素子が例として挙げられる。トンネル接合型ジョセフスン(Josephson)素子は、超伝導材料のエネルギー・ギャップが小さいため、非常に高速で電力消費の低いスイッチング素子として期待されている。また、電子波または磁場に対するジョセフスン効果(Josephson effect)が正確な量子現象として現われるということからジョセフスン(Josephson)素子を磁場、マイクロ波、放射線などの超高感度センサーとして利用することも期待されている。さらに、電子回路の集積度が高くなるにつれて、単位面積当たりの消費電力が冷却能力の限界に到逹する。そのため、超高速コンピュータには超伝導素子の開発が要求されている。
【０００５】
しかしながら、さまざまな努力にもかかわらず、超伝導材料の超伝導臨界温度Tcは、長い間Nb3Geの23Kを超えることができなかった。この点について継続的な研究も続けられているが、常温での超伝導を実現するのが難しいという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記の通り従来の導電体が持つ熱発生の問題点と、超伝導物質が持つ臨界温度を高めることができなかったという問題点を解決することを目的とし、 クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント（Sealant）、グラファイト、珪酸ナトリウムを含む新規半導体高分子からなるグラファイトナノ素子を開発した。
上記グラファイトナノ素子に所定の圧力を加えて薄膜素子を製造することにより、 従来の導電体物質とは違い、温度にかかわらず熱発生を最小化する超低抵抗の導電体を製造することが可能となった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）グラファイトナノ素子
上記の目的を達成するため、本発明の新規な半導体高分子からなるグラファイトナノ素子は、クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムを含む新規な半導体高分子からなることを特徴とする。「含む」とは、本明細書及び請求の範囲を通して、グラファイトナノ素子を構成する新規半導体高分子が、クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムから構成される場合も包含する。本発明のグラファイトナノ素子においては、クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムが新規な半導体高分子を形成しているが、その他の成分等であっても本発明の目的を逸脱しない限り含むこともできる。
【０００８】
本発明のグラファイトナノ素子の好ましい実施態様としては、 クエン酸0.5〜5重量%、 アスコルビン酸 0.1〜3重量%、炭酸水素ナトリウム0.01〜1重量%、蛋白質0.001〜0.1重量%、ポビドンヨード、0.1〜3重量%、酸化ビスマス10〜15重量%、水溶性アクリルシーラント 0.1〜11重量%、グラファイト60〜75重量%、珪酸ナトリウム10〜15重量%を含む。
【０００９】
（２）グラファイトナノ素子の製造方法
本発明による薄膜素子製造方法は、
クエン酸とアスコルビン酸を蒸留水に配合する工程と、
得られた混合物に炭酸水素ナトリウムと蛋白質を混合する工程と、
得られた混合物にポビドンヨードを混合する工程と、
得られた混合物に酸化ビスマスを混合する工程と、
得られた混合物に水溶性アクリルシーラントを混合する工程と、
得られた混合物にグラファイトを混合する工程と、
得られた混合物に珪酸ナトリウムを混合する工程と、
得られた混合物を
24〜36時間の間室温融合させて
半導体高分子を得る
工程を含む。
なお、上記各工程を簡略化するため、「混合する工程」として混合する動作のみを述べているが、混合することによって混合された構成成分が化学反応する場合もあり、そのような化学反応を排除するものではないことに留意をすべきである。
グラファイトナノ素子の製造方法の好ましい実施態様としては、上記グラファイトナノ素子の好ましい態様で挙げた重量％でクエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムを用いることが挙げられる。
（３）薄膜素子の製造方法
本発明の薄膜素子の製造方法は、
クエン酸と アスコルビン酸を蒸留水とともに混合する工程と
得られた混合物に炭酸水素ナトリウムと蛋白質を混合する工程と、
得られた混合物にポビドンヨードを混合する工程と、
得られた混合物に酸化ビスマスを混合する工程と、
得られた混合物に水溶性アクリルシーラントを混合する工程と、
得られた混合物にグラファイトを混合する工程と、
得られた混合物に珪酸ナトリウムを混合する工程と、 
得られた混合物を24〜36時間の間室温融合させる工程と、
上記室温融合させた室温融合物を押圧して薄膜に加工する工程を含むことを特徴とする。
「混合する工程」についての説明は、上記グラファイトナノ素子についての説明を援用する。
【００１０】
以下に、本発明による薄膜素子製造方法の好ましい実施態様を挙げる。
１）クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムを上記グラファイトナノ素子の好ましい態様で挙げた重量％で用いる。
２）上記押圧をローラープレスで行い、ローラープレスの押圧圧力を150〜300 ton/m2とする。
３）上記の薄膜を加工する工程の後、薄膜素子の一つ以上の面に絶縁体をコーティングする工程をさらに含む。
４）上記絶縁体はテフロン（登録商標）コーティング(Teflon(登録商標）Coating)である。
５）上記絶縁体のコーティング厚は6〜10Åである。
【００１１】
（４）薄膜素子
本発明による薄膜素子は、クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、 グラファイト及び珪酸ナトリウムを含むグラファイトナノ素子を加圧して構成されていることを特徴とする。
【００１２】
薄膜素子においては、上記の加圧された薄膜素子の一つ以上の面に絶縁体がコーティングされていることが好ましい。
該コーティングを有する薄膜素子は、以下の様々な応用機器に好適に利用される。
１）放熱板、伝導性ペースト、伝導性テープ、 抵抗、 コンデンサー、電解コンデンサー、 コイル、可変抵抗器、水晶発振素子、リレー、同軸コネクター、インターフェース・コネクター、アレイ抵抗、表面実装部品、ダイオード、 小型信号用ダイオード、電力トランジスター、演算増幅器、電源用デバイス、パワー/ドライブ集積回路(IC)、ＡＶ器機用集積回路、ロジック集積回路(バイポーラあるいはＣＭＯＳ)、プログラマブルIC(Programmable IC)、メモリー集積回路(Memory IC)、熱電対、サーミスター、白金温度センサー、電流測定センサー、圧力センサー、超音波センサー、赤外線センサー、振動/加速度センサー、風速センサー、磁気センサー、ガスセンサー、変形センサー、回転位置センサー、光センサー、直線位置センサー、センサー用ケース上側接地接点、センサー用ケース下側接地接点、ノイズ対策部品、電源用ノイズ対策部品、プリント基板(PCB)に使われるインク、バッテリーの電極部分、ノイズ対策用複合素子、発光デバイス、光応用デバイス、半導体及び回路等の応用機器。
２）PTC、NTC、TNR、セラミックコンデンサー、フィルムコンデンサー、マイラーコンデンサー、電力ダイオード、ショトキダイオード、タッチスクリーン、異方伝導性フィルム(ACF) またはプラズマ方式による各種ディスプレー用導電性コーティング材料として利用される。 
【発明の効果】
【００１３】
上記の説明で分かるように、
本発明の新規半導体高分子を利用したグラファイトナノ素子、これを利用した薄膜素子及びその製造方法によれば クエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト、珪酸ナトリウムなどで構成された新規な半導体グラファイトナノ素子を開発して、上記グラファイトナノ素子に特定圧力を加えて薄膜素子を製造することで、従来の導電体物質とは違い、温度にかかわらず熱発生を最小化する超低抵抗の導電体が製造できるなどの有用な効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、 本発明を添付した図面を参照にして詳しく説明する。本発明によるグラファイトナノ素子はクエン酸、 アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムを含む。望ましくは クエン酸
0.5〜5重量%、アスコルビン酸0.1〜3重量%、炭酸水素ナトリウム0.01〜1重量%、蛋白質0.001〜0.1重量%、ポビドンヨード0.1〜3重量%、酸化ビスマス 10〜15重量%、水溶性アクリルシーラント0.1〜11重量%、グラファイト60〜75重量%及び珪酸ナトリウム10〜15重量%を含む。
【００１５】
次に、各材料について説明する。
（１）クエン酸
クエン酸は薄膜内で無色の結晶性有機化合物で、脂肪、蛋白質、炭水化物が 生理的酸化作用を通じて二酸化炭素と水に変わる過程で現われる一連の化合物群の一つで、薄膜内有機物質の安全性を高めるために使われる。上記クエン酸の配合比が0.5重量%未満では有機物の安全性が低下し、5重量%を超過すると有機物の酸化作用が現れるので、
その配合比は0.5〜5重量%にすることが望ましい。  
（２）アスコルビン酸
アスコルビン酸は中性の水溶性で、炭水化物と類似した化合物として、 物質の構造強度を一定に維持するよう調合する。上記 アスコルビン酸の配合比が 0.1重量% 未満の場合、薄膜の物質構造強度が低くなり、3重量%を超過すれば合成された物質の構造強度が酸素により容易に破壊される恐れがあるので、その配合比を 0.1〜3重量%にすることが望ましい。
【００１６】
（３）炭酸水素ナトリウム
炭酸水素ナトリウム (Sodium
bicarbonate、NaHCO3)は無色の単斜晶系の結晶物質でクエン酸とアスコルビン酸と混ぜて溶かすことで二酸化炭素を発生させる役割をするが、その配合比が0.01重量% 未満ならクエン酸とアスコルビン酸に溶けにくくなり、1重量%を超過すれば クエン酸とアスコルビン酸 によって容易に破壊されるので、その配合比を 0.01〜1重量%にすることが望ましい。
（４）蛋白質
蛋白質 (Protein)素材は物質を室温融合する役割をするが、その配合比が 0.001重量% 未満になれば物質の室温融合が成立せず、0.1重量%を超過すると、物質の電気伝導性に悪影響を与えるので、その配合比を 0.001〜0.1重量%にすることが望ましい。上記室温融合作用を示す蛋白質であれば、種類は限定されないが、本発明で用いることができる蛋白質としては、アルブミン、オボアルブミン、ラクトアルブミン等を例示することができる。
【００１７】
（５）ポビドンヨード
ポビドンヨード(povidone-iodine)は別名ベタジン（betadine）とも称し、アスコルビン酸との間で、アスコルビン酸が酸化され、ヨードが還元される化学反応を起こして、物質が室温融合時に微生物に感染されないようにするだけでなく、容器と器物などの微生物を死滅させて無菌状態を維持する役割をする。上記ポビドンヨードの配合比が 0.1重量%未満であれば物質内のアスコルビン酸との化学反応率が落ちて物質の室温融合時の無菌状態が破壊され、3重量%を超過すれば物質の電気伝導性を低下させるので、 その配合比を 0.1〜3重量%にすることが 望ましい。
【００１８】
（６）酸化ビスマス
酸化ビスマス(酸化ビスマス(III)： Bi2O3)は反磁性を現わして熱伝導度が低い物質として、物質内部でポビドンヨードと直接結合し、グラファイトと反応して電気伝導性を付与するようになる。その配合比が10重量%未満になればポビドンヨードとの結合力が弱くなり、15重量%を超過すればグラファイトとの反応が低くなるので、その配合比を10〜15重量%にすることが望ましい。
【００１９】
（７）水溶性アクリルシーラント
水溶性アクリルシーラント（Sealant）(AC)は合成樹脂系シーラントであり、通常エマルジョン樹脂を主成分にした乾燥型１液型シーラントである。上記水溶性アクリルシーラントは物質に吸収されながら硬化され、弾性力が生じてシリコンゲル機能も持つようになる。その配合比が 0.1重量% 未満になれば、含有水分が蒸発し硬化性と弾性力が低下し、11重量%を超過すれば電気伝導性が低下する問題点があるので、その配合比を 0.1〜11重量%にすることが望ましい。水溶性アクリルシーラントとしては、上記作用・機能を有するものであれば、いずれのものも使用することができる。
（８）グラファイト
グラファイト(Graphite)は下記化学式１の基本骨格を有する平面板状体で、6個の炭素原子が環状に配列された層状構造を有する。物質内部でポビドンヨードと直接結合した酸化ビスマスなどの化合物と反応して共有結合をする。上記グラファイトはその配合比が60重量% 未満になれば電気伝導率が低下する問題点があり、75重量%を超過すれば物質内部の化合物との共有結合の量に比較して量が多過ぎるようになりグラファイトの高い電気伝導値のみを持つようになるので、
その配合比を 60〜75重量%にすることが望ましい。 グラファイトとしては、市販の導電性グラファイトを用いることができる。
【００２０】
【化１】
2010045139.tif 000002
【００２１】
（９）珪酸ナトリウム
珪酸ナトリウム (Sodium Silicate)は水ガラス(Water glass)とも言われ、水に溶解されてシロップ状態の液体を形成する物質であり、物質内部で化合物間の結合剤及び接着剤の役割をする。上記 珪酸ナトリウムが１0重量%未満になれば結合剤及び接着剤としての役割が微小になって、15重量%を超過すれば物質の電気伝導性が落ちるので、その配合比を 10〜15重量%にすることが望ましい。
【００２２】
上記のように構成されるグラファイトナノ素子は超低抵抗を持つようになって熱発生を最小化することができるようになり、 下記反応式１と同様に、グラファイトに添加物が添加されて共有結合を成したグラファイトナノ素子の分子結合構造を持つようになり、本発明の新規な半導体高分子を形成する。より詳しくは、本発明では、平板状あるいは鱗状グラファイト間を酸化ビスマスとポビドンヨードとが反応して形成された反応物がグラファイトと反応して、層間化合物として存在すると共に鱗状グラファイトを架橋した構造となり、半導体高分子となっていると考えられる。またグラファイトナノ素子を原料とした薄膜素子(Graphite Nano Tree:GNT)の物理的、電気的特性は、下記表１の通りである。
【００２３】
【化２】
2010045139.tif 000003
【００２４】
【表１】
2010045139.tif 000004
【００２５】
上記構成成分を利用して薄膜素子を製造する方法を以下に説明する。製造方法を説明するにあたり各物質の配合比はすでに構成成分の説明時に充分に行ったので詳細な説明は省略する。
（１）まず、クエン酸とアスコルビン酸は蒸留水とともに配合する。この時、蒸留水の配合量はクエン酸とアスコルビン酸を合わせた重量の1/3 位にするのが望ましいが、これに制限されるものではない。クエン酸とアスコルビン酸を一番先に配合する理由はクエン酸とアスコルビン酸を蒸留水に混ぜ合わせ、これ以降に配合される有機物質の安全性を高めるためである。
（２）上記、クエン酸とアスコルビン酸の配合が完了後、 炭酸水素ナトリウムと蛋白質を添加するが、この時、泡が発生すれば混合物が沈殿し消滅するまで待つ。上記炭酸水素ナトリウムと蛋白質を添加するのは、蛋白質が炭酸水素ナトリウムにより溶かされ、溶液中で化合物群の反応を起こして二酸化炭素を発生させることで構造強度と化合物の室温融合を一定にするようにするためであるが、 この方法に必ずしも限定されない。                                          
【００２６】
（３）上記泡が完全に消滅後、上記混合物にポビドンヨードを添加して混合する。ポビドンヨードはアスコルビン酸と反応してアスコルビン酸は酸化され、ヨードは還元される化学反応を起こし、物質の室温融合時に微生物に感染されないようにする役目をするとともに容器と器物などの微生物も死滅させて無菌状態に維持するためである。 
【００２７】
（４）上記ポビドンヨードを混合した後、酸化ビスマスを添加し混合し、さらにアクリルシーラント(AC)を添加し混合する。上記酸化ビスマスは反磁性を現わして熱伝導度を低くし、物質内部でポビドンヨードと直接結合しグラファイトと反応して電気伝導性を付与するためだけでなく、
水溶性アクリルシーラントが物質に吸収されながら硬化し弾性力が現われてシリカゲル機能を発揮させるようにするためである。
【００２８】
水溶性アクリルシーラントの混合を完了後、グラファイトと珪酸ナトリウムを順に添加、混合する。グラファイトは物質内部でポビドンヨードと直接結合した酸化ビスマスなどの化合物と反応して共有結合をし、電気的伝導性が付与される。 
【００２９】
上記混合が完了後、上記混合物24〜36時間の間室温融合させるが、上記薄膜素材を室温融合させる理由は有機、無機物質の安全性と構造的強度を一定に維持し、含有水分を蒸発させたり、水溶性アクリルシーラントを物質に吸収させ、硬化させ弾性力を出現させてシリカゲル機能も発揮させるようにするためである。 室温融合時間が24時間未満なら融合が充分でなく36時間を超過すると生産性が落ちて競合力が低下する恐れがあるので、その室温融合時間は24〜36時間にすることが望ましい。なお、本発明における半導体高分子は流動体あるいは液状体の形態とすることも可能で、その場合には刷毛あるいはスプレイを用いて厚さをコントロールしながらグラファイトナノ素子膜を形成することも可能である。
【００３０】
上記室温融合が完了後、融合された物質を、押圧して薄膜加工する。押圧にローラープレスを用いることが好ましい。この時、板金とOHPフィルムを利用してローラープレスの圧力を150〜300 ton/m2にすることで任意の完全な薄膜に加工する。すなわち、温度条件を排除してローラープレスの圧力条件を150〜300ton/m2にすることで超低抵抗を持つ薄膜素材を製造するが、上記ローラープレスの圧力が150 ton/m2
未満になれば、超低抵抗性を充分に発揮することができず、300ton/m2を超過すれば過度な圧力となり経済的ではないので、その圧力を 150〜300
ton/m2にすることが望ましい。
【００３１】
そして上記の薄膜加工工程の後、薄膜素子の一面に絶縁体をコーティングする工程を追加することでコーティング膜を有する新規半導体グラファイトナノ薄膜素子を製造することができるが、
上記圧力をかける時には、まず3〜5 ton/m2 程度の圧力をかけて薄膜形態の素子を製造した後、一面に絶縁体をコーティングする。この時上記絶縁体ではテフロン（登録商標）コーティングを使うのが望ましいが、
必ずこれに制限することではない。また、上記絶縁体を薄膜素子の一面にコーティングする時にはその厚さを6〜10Å(オングストローム)の厚さにコーティングすることが望ましく、その厚さが 6Å未満になれば製造の容易性と生産性が落ち、10Åを超過すれば電流による量子効果の電子移動が円滑でないので、厚さを6〜10Åにコーティングするのが望ましい。
【００３２】
上記のように製造された薄膜素子はクエン酸、 アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、 蛋白質、ポビドンヨード、酸化ビスマス、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムを含む半導体高分子からなるグラファイトナノ素子を加圧して形成され、上記薄膜素子の一つ以上の面に絶縁体をコーティングする。上記各物質の配合比はすでに説明したので、その詳細な説明は略する。  
【００３３】
絶縁体をコートした上記薄膜素子は、放熱板、伝導性ペースト、伝導性テープ、抵抗、コンデンサー、電解コンデンサー、コイル、可変抵抗器、水晶発振素子、リレー、同軸コネクター、インターフェース・コネクター、アレイ抵抗、表面実装部品、ダイオード、小型信号用ダイオード、電力トランジスター、演算増幅器、電源用デバイス、パワー/ドライブ集積回路(IC)、ＡＶ器機用集積回路、ロジッグ集積回路(バイポーラあるいはCMOS)、プログラマブルIC (Programmable IC)、メモリー集積回路(Memory IC)、熱電対、サーミスター、白金温度センサー、電流測定センサー、圧力センサー、超音波センサー、赤外線センサー、振動/加速度センサー、風力センサー、磁気センサー、ガスセンサー
変形センサー、回転位置センサー、光センサー、直線位置センサー、センサー用ケース上側接地接点、センサー用ケース下側接地接点、ノイズ対策部品、電源ライン用ノイズ対策部品、プリント基板(PCB)に使われるインク、バッテリーの電極部分、ノイズ対策用複合素子、発光デバイス、光応用デバイス、半導体及び回路で成り立つ様々な応用機器に利用される。
【００３４】
またPTC、NTC、TNR、ラミックコンデンサー、フィルムコンデンサー、マイラーコンデンサー、電力ダイオード、ショトキダイオード、タッチスクリーン、異方性導電フィルム(ACF)
またはプラズマ方式による各種ディスプレーに伝導性コーティング材料として利用することもできる。 
【実施例】
【００３５】
以下実施例を通じて、実際の発明をもっと詳しく説明する。
本発明によるクエン酸、アスコルビン酸、炭酸水素ナトリウム、蛋白質、ポビドンヨード 酸化ビスマト、水溶性アクリルシーラント、グラファイト及び珪酸ナトリウムによるグラファイトナノ素子で薄膜素子を製造し、その結晶構造をSEM装備により測定した。
下記表2は 本発明の薄膜素子のSEM測定条件を示す。
【００３６】
【表２】
2010045139.tif 000005
【００３７】
下記図1乃至図7に示す通り、図1は分解能が100μm、図2及び図3は分解能が10μm、図4乃至図7は分解能が2μmである。分解能を高めて測定した結果、物質のブロックとブロック間に炭化珪素ナノツリー（Silicon carbide
nano  tree）構造であると推測される。 これにより超低抵抗の特性が現われていることを示している。ここに、”ナノツリー構造”とは、ナノオーダーで樹状に延びる構造を指す。
また、下記表3の条件で電流、電圧を印加したときの抵抗値を4点プローブで測定した。
【表３】
2010045139.tif 000006
【００３８】
図８では銅箔試料を用いた場合、図9は二枚の板金（一般的な１０円玉等の銅貨）の間に新規半導体グラファイトナノ薄膜素子を挿入した場合、図１０乃至図１２は絶縁体（市販のテープ形状のテフロン（登録商標）製絶縁薄膜フィルム）を使った場合の結果を示す。4点プローブ測定では、任意の4点の位置にプローブを接触させた。抵抗値は、例えば１００ｍAを流した場合のVから換算する（図８では、＋１００ｍAで、＋１．５２８７２３０μV、よってR=V/IからのR値１０−５Ω）。図８乃至図１２の複数の測定値は、それぞれ４点は同一位置として、電流値を変化させた場合の電圧測定値である。また、右側の０００１，０００２、−−−は、１秒間に何回電流を流したかを示す。  図8は、1.52μV（１．５２８７・・・μV、１．５２５６・・・μV)、±100mAを示し、 図9は100mAを印加し-24〜+12nV（−２４．３６２・・・ｎＶ，−３．０４５・・・ｎＶ，＋１２．１８１・・・ｎＶ、100nAを示す。図10は絶縁体を使ったトンネリング効果で+7〜-14nV（＋７．９４５・・・、−１４．７７２・・・ｎＶ）、±1nAを示して、図11は絶縁体を使ったトンネリング効果で+8〜+22nV（＋８．７３０・・・ｎＶ、＋２２．８９９・・・ｎＶ）、±10nAを示して、図12は絶縁体を使ったトンネリング効果で+42〜+48nV（＋４８．７８９・・・ｎＶ、＋４２．５０５・・・ｎＶ）、±100nAを示して、
図13は絶縁体を使ったトンネリング効果でOverflow
V、±100mAが測定された。なお、図14において、中央の円盤は薄膜素子で、両側の二つの円盤は端子で、これを利用して導通をテストする。半透明シート状のものは絶縁体である。
【００３９】
新規半導体グラファイトナノ素子に電流、電圧を高めて抵抗値を測定した結果、絶縁体を使ったトンネリングでも10-3〜0.23Ω以下であることが分かる。これで新しい特性を持つトンネリング現象が実証された。
また、下記 表4の条件のように薄膜素子の磁場対温度の特性を測定した。
【００４０】
【表４】
2010045139.tif 000007
【００４１】
図14で確認できるとおり、磁場の強度を100[Oe]とし液化ヘリウムを使ってSQUID 装置で20Kから300Kまで変化させながら磁気モーメントを測定したとき、(+)、(-)領域にピーク(peak)が上下にふれることにより微弱だが反磁性の現象が確認できた。
【００４２】
下記表5の条件で薄膜素子の特性を測定した。
【００４３】
【表５】
2010045139.tif 000008
【００４４】
上記表のように液化ヘリウムを使って295Kから260Kまで温度を下げながら抵抗率RTを測定した結果、図15から分かるように抵抗率が10-3Ω・ｃｍ 以下の超低抵抗特性を持つことを確認することができた。上記の実験を通じて分かるように、本発明の薄膜素子は熱発生を最小でできる超低抵抗の特性があることを確認した。
【００４５】
図16 乃至図18では薄膜素子の電気的特性を試した。この時、絶縁体(Insulator)はテフロン（登録商標）を利用し、その厚さは8Å、抵抗1014 Ωにした。図16に示すように、テフロン（登録商標）を両電極の間に挿入して抵抗値を測定すれば、フローティング(Floating)になって導通しなかった。
図17のように、両電極の間にテフロン（登録商標）(1個)と薄膜素子を挿入して電気伝導度を測定すると導通はしたが、測定器で両方方向がフローティング状態で現われて、この時の抵抗値は10-3〜0.23Ω以下で現れた。そして、図18では両電極の間にテフロン（登録商標）(2枚)を挿入して、テフロン（登録商標）の間に薄膜素子を挿入して電気伝導度を測定した結果、一方方向だけで導通し、 他の方向では測定器でフローティングしてしまい、この時の抵抗値も10-3〜0.23Ω以下 で現われた。上記の実験を通じて分かるところのように、薄膜素子を使った場合、電極両端間でトンネリング効果が現われることが見られた。
【００４６】
一方、 本発明の超低抵抗グラファイトナノ素子、 薄膜素子及びその製造方法を理解するための薄膜素子の電子-共有結合-フェルミオンのメカニズムに対して次のように説明する。
導電体での電荷輸送は、それぞれの原子が電荷を共有する共有結合(covalent bond)とフェルミオン(Fermion) 状態にある電子によって成り立つが、導電体の電気抵抗率は室温でおおよそ10-1〜1012Ω・ｃｍ程度である。導電体内部ではもともと存在している自由電子は非常に多く気体状態のようになっているため、フェルミガス(Fermi gas)とも言う。導電体の最外郭電子は金属結合をしているが、ほとんど自由電子になるため原子はイオン状態になって、 その自由電子が動きながら電気を通すようになる。ところが温度が上昇すれば導電体の原子、イオンが格子振動をするようになり、温度が上昇する程その振動が強くなり、自由電子の動きが妨害を受けるようになる。イオン結合性物質での原子核は、電子を奪ったり奪われたりするためその物質は不導体または低伝導性物質となる。
【００４７】
その反面、ホール(hole)元素物質を含む新しい特性物質で成り立つ本発明の新規半導体高分子内の原子結合、あるいは分子軌道はそれぞれの原子核が結合された2個の電子を共有(sharing)することで形成される。すなわち、共有結合においてそれぞれの原子核が2個の電子を共有して、フェルミオン状態の電子が新物質の導電性を増加するようになる。
【００４８】
そして電圧差によって新規半導体高分子内で共有する原子の電子とフェルミオン状態の電子が結合をすり抜けて電子が移動するようになり、これを電子導電と言って、この時の比抵抗値は室温で10-3Ω・ｃｍ以下である。この新規半導体高分子で現われる特性は電子-共有結合-フェルミオンメカニズムによって発生するが、この新規半導体高分子内の電荷輸送は大部分が黒鉛階に垂直または平行な方向に動く炭素原子の電子と共有結合する化合物原子の電子、
そしてフェルミオン状態にある電子群である。
【００４９】
新規半導体高分子内の共有結合原子核が 2個の電子を共有してフェルミオン状態の電子電位差が発生すると、フェルミオンの電子が容易に運動量を持つようになる物理的特色が現われて、新規半導体高分子素子の両端に絶縁体を含んだ薄膜に電圧差が生じればトンネリング(Tunneling)による新規半導体高分子内の外部電子が流入される。その結果、新規半導体高分子内フェルミオン状態の電子たちが電子流入のためより自由に動き、大きさが同じで方向が反対である運動量を持った一度に二つの準粒子が生成される。 (2△、 Cooper-Pair)
【００５０】
また、このような 新規半導体高分子は電圧差によって抵抗率が急激に低くなるが、この性質は温度上昇によって抵抗率が増加する金属など導体の性質とは相反する性質で、新規半導体高分子の重要な特性である。この時の比抵抗値は室温で10-3Ω・ｃｍ以下である。そして電圧差が増加するにつれて抵抗が下がり、内部の電子-フェルミオン密度を越すほどの電圧差が物質に印加されると、その時点から、抵抗値が発生するようになるのであるが、本発明の新規半導体高分子超低抵抗薄膜材料及びその薄膜素子の製造方法では、室温において超低抵抗体の特性を持つ画期的な新しい物質を可能にしたのである。
【００５１】
そして、新規半導体高分子の共有結合状態で2個の電子形態とフェルミオン原子により電圧差が発生する時の電子交換エネルギーを量子力学的に説明すると、図22のとおり、共有結合状態で各電子ペアを形成する2個の電子と外部電子流入時の電子の吸収、放出によるクーパーペア(Cooper-Pair)の交換エネルギーの総量は同じではなければならないし、また共有結合状態で2個の電子と形態が同じ電子放出によるクーパーペアはその大きさが同じでお互いに方向が反対である運動量(スピン)を持つ。
【００５２】
一方、 正常金属（normal metal（メタル）：常伝導体）と新規半導体高分子超低抵抗薄膜素子の間のトンネリングの説明をすれば、超伝導体の場合、ジョセフソン・トンネリングは大きさが同じで方向が反対である運動量を持った相手を持っているのかいないのかに非常に大きく依存して、 一度に二つの準粒子が生成できるが、一般トンネリングでは一つだけの準粒子が入り込む。  
【００５３】
参考として、ジョセフソン素子(Josephson effect)の原理は、正常金属と超伝導体間のトンネリングとして図23で確認することができるが、正常金属でのフェルミ準位(level)
(電子が絶対零度、０Kの時、このエネルギー帯をフェルミ準位と言う。) は超伝導体において凝縮された電子ペアを表現する準位と一致する。しかし 図21 乃至図23で確認することができるが、正常金属と超伝導体との間に電圧差が存在する場合はトンネリング現象が現われる。
【００５４】
以上のとおり本発明の 実施例に限って説明したが、本発明は上記の実試例のみに限定されるのではなく、本発明の範疇と思想を逸脱しない範囲内で多様な変形実施が可能なことは当然のことである。  
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施例である薄膜素子の結晶構造を撮影したSEM写真（分解能１００μｍ）。
【００５６】
【図２】本発明の実施例である薄膜素子の結晶構造を撮影したSEM写真（分解能１０μｍ）。
【００５７】
【図３】本発明の実施例である薄膜素子の結晶構造を撮影したSEM写真（分解能１０μｍ）。
【００５８】
【図４】本発明の実施例である薄膜素子の結晶構造を撮影したSEM写真（分解能２μｍ）。
【００５９】
【図５】本発明の実施例である薄膜素子の結晶構造を撮影したSEM写真（分解能２μｍ）。
【００６０】
【図６】本発明の実施例である薄膜素子の結晶構造を撮影したSEM写真（分解能２μｍ）。
【００６１】
【図７】本発明の実施例である薄膜素子の結晶構造を撮影したSEM写真（分解能２μｍ）。
【００６２】
【図８】銅箔試料に100mAを印加したときの抵抗値を4 点プローブにより測定した例を示す。
【００６３】
【図９】本発明の実施例である二枚の金属板で薄膜素子を挟み、100nAを印加したときの抵抗値を4点プローブにより測定した例を示す。
【００６４】
【図１０】本発明の実施例による薄膜素子に絶縁体を使ったトンネリング効果で1nAを印加し4点プローブで測定した例を示す。
【００６５】
【図１１】本発明の実施例による薄膜素子に絶縁体を使ったトンネリング効果で10nAを印加し4点プローブで測定した例を示す。
【００６６】
【図１２】本発明の実施例による薄膜素子に絶縁体を使ったトンネリング効果で100nAを印加し4点プローブで測定した例を示す。
【００６７】
【図１３】本発明の実施例による薄膜素子に絶縁体を使ったトンネリング効果で100mAを印加し4点プローブで測定した例を示す。
【００６８】
【図１４】本発明の実施例による薄膜素子の磁化率のグラフを示す。
【００６９】
【図１５】本発明の実施例による薄膜素子の抵抗率のグラフを示す。
【００７０】
【図１６】電極にテフロン（登録商標）を挿入した構造を示す。
【００７１】
【図１７】電極にテフロン（登録商標）新規半導体グラファイトナノ素子を挿入した構造を示す。
【００７２】
【図１８】電極にテフロン（登録商標）新規半導体グラファイトナノ素子-テフロン（登録商標）を挿入した構造を示す。
【００７３】
【図１９】電子-共有結合-フェルミオンメカニズムを示す。
【００７４】
【図２０】V=0時の正常金属と超電導体間のフェルミ準位を示す。
【００７５】
【図２１】V=△/e時の正常金属と超電導体間のフェルミ準位を示す。
【００７６】
【図２２】V=-△/e時の正常金属と超電導体の間のフェルミ準位を示す。
【００７７】
【図２３】正常金属と超電導体間のトンネリング電流-電圧特性を現わしたグラフを示す。
【図１】
2010045139.tif 000009
【図２】
2010045139.tif 000010
【図３】
2010045139.tif 000011
【図４】
2010045139.tif 000012
【図５】
2010045139.tif 000013
【図６】
2010045139.tif 000014
【図７】
2010045139.tif 000015
【図８】
2010045139.tif 000016
【図９】
2010045139.tif 000017
【図１０】
2010045139.tif 000018
【図１１】
2010045139.tif 000019
【図１２】
2010045139.tif 000020
【図１３】
2010045139.tif 000021
【図１４】
2010045139.tif 000022
【図１５】
2010045139.tif 000023
【図１６】
2010045139.tif 000024
【図１７】
2010045139.tif 000025
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
2010045139.tif 000030
【図２３】
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