(57)【要約】      （修正有）【課題】カーボンナノチューブ（以下ＣＮＴ）の複合材料の製造の改良に関する方法および新規の材料の開発手法に関する方法を提供する。ＣＮＴは、微小な材料ゆえその扱いが困難で均一に配合するができず、品質の安定に難があったり不純物の排除が困難であった。またＣＮＴを用いた新たな材料を少ないリスクで開発したい要求がある。【解決手段】薄膜２４にフェムト秒レーザーを照射して、ＣＮＴ２２のサイズより大きな穴２３を形成し、穴中にＣＮＴを落とし込み再加工し複合材料２５内のＣＮＴの分布の均一化をはかる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材料製造過程において、高価なＣＮＴを均等分散することによりその含有量を低減しかつその特性を損なうことのない製造技術。
【請求項２】
ＣＮＴ製造過程において避けられないＣＮＴどうしの塊（食品料理の家庭でのいわゆる“だま“に相当。）を効率よく排除して複合材料の品質の安定を向上させる技術。
【請求項３】
ＣＮＴとマイクロバブルを混在させて未知の材料特性を得る技術。
【請求項４】
ＣＮＴ複合材料を用いた極少電子デバイス材料の製造手順と応用。
【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（以下ＣＮＴとする。）による複合材料の製造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮＴの応用製品は多数生産されて著しい効果を発揮しているがＣＮＴそのもの製造技術はもとよりその応用製品（材料）の特性を説明する定説が出揃っていないのが現状である。
その将来性は、多くを期待され用途開発、製造技術、特性研究の充実が待たれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
請求項１、２についての課題
現状のＣＮＴ複合材料の優れた特性を損なうことなく、コスト低下、品質を安定することへの要求がある。
【０００４】
ＣＮＴは、そのサイズゆえ加工コントロールすることが難解である。
混合する基礎材料との重量比があまりにも大きすぎるため地上（重力の影響下）で均一に混合することが不可能である。
ＣＮＴ同士が集まり、かたまりをつくる性質がある。（分子間力）これを除去する有効な方法がない。
サイズがあまりにも極小である。（参考寸法：直径（3ナノメーター）* 長さ（10マイクロメーター））
【０００５】
請求項３についての課題
新素材の開発には、多大な費用を必要とするため、開発計画が立案しにくい。
投資の有効性を十分期待するに足る開発モデル、枠組み、手順の提案が必要とされる。
【０００６】
請求項４についての課題
電子デバイスの開発に必要な新たな材料の提供。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
フェムト秒レーザーを適用する。近年、直径１μm以下の加工が可能である。なお、フェムト秒レーザーは、そのエネルギーを調整することで貫通、不貫通を調整する。
加工装置は、コンヒ゜ューター制御技術を適用する。
薄膜の製造、加工技術を適用する。
【０００８】
ＣＮＴ複合材料がもっている優れた特性の維持の担保について。
理論的には、以下の理由により担保される。そもそもＣＮＴ複合材料は、その組成をアモルファス合金に近似できる。材料力学（転位）が説明するようにアモルファスには結晶構造が存在しない状態であるが(参考図１)、ＣＮＴ複合材料もＣＮＴと基礎材料が接続して全体としてネットワークを構成し互いにリレーショナルに動作して（図９、１０）、結晶と呼べない組成外観（図１０）である。
本発明では、ＣＮＴを十分均一に配置してもその穴はＣＮＴのサイズより十分に深いため散乱する。よって均一（穴の配置）の中の不均一（穴のサイズがＣＮＴに比べて１００倍大きい）が存在して全体として不均一として振舞う。結果その基礎材料に比して、十分な耐熱性、機械的強さを獲得する。よって現状の特性を維持する。
本発明では、均一に配置した後、再加熱、練り上げ等の再加工の選択肢も説明している。
１μm以下の薄膜にフェムト秒レーザーを規則正しく照射することで作られた穴（またはくぼみ）にＣＮＴを落とし込み再加工することで複合材料内のＣＮＴの分布を均一にして結果、余分なＣＮＴの使用を排除する。あわせてＣＮＴの塊（ダマ）は、穴（またはくぼみ）より大きいことで落ちることができず排除される。
図５では、ＣＮＴの充填方式として量産に適した染色工芸的方式を説明している。
【０００９】
マイクロバブルを利用した製造方法を実施する。レーザーにより貫通加工した薄膜にＣＮＴを落とし込まない薄膜（穴の中は気体のみ）をサンドイッチ状に挟みこむことによる。様々な気体（空気、酸素、窒素、アルゴン等）の雰囲気の中で加工すれば結果、マイクロバブルに任意の気体を含んだ薄膜が生成される。図４で説明する。
【００１０】
上記の製造手順を応用して電子デバイス材料を製造する。図８で説明する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１，２について
製品コストが低減して、品質が安定する。材料全般に特性が均一化する。
ＣＮＴが平均的に管理されて分散されるため、その使用量が適切であるため低コストとなる。
また管理された分散、不要なＣＮＴの塊（ダマ：不純物）の排除が品質を安定する。
前記の“課題解決のための手段”にあるように優れた特性の維持は担保されている。
【００１２】
請求項３について
新素材の開発を容易にする製造手法である。
マイクロバブルの配置・分散を容易にコントロールできる。
バブルのサイズ、数量を容易にコントロールできる。
バブルに充填する気体を容易にコントロールできる。
材料の重量を低減できる。
ＣＮＴの使用量を低減できる。
不純物の混合を自動的に排除できる。
【００１３】
請求項４について
電子デバイスとして、極小のコイルを容易に製造できる。電解液を用いないコンデンサの製造が期待できる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係わる実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、薄膜製造工程１
・  基本材料を薄膜化する。適当な形状にカットする。
・  碁盤の目のように規則正しく小径の穴あけ加工をする。
・  上記の薄膜に対して等間隔にずれた同様な加工をする。
図２は、薄膜製造工程２
・  互いにずれた薄膜を重ねる。
・  密閉した容器の中に重ねた薄膜を設置する。
・  任意のガス雰囲気の中にＣＮＴを供給してＣＮＴが沈着するのを待つ。
図３は、複合材料製品化工程１
・圧延と再混合による製品化を説明している。
図４は、複合材料製品化工程２
・  圧延と再混合による製品化を説明している。
・  主としてマイクロバブルを特徴とした製品化を説明している。
【実施例２】
【００１６】
図５は、ＣＮＴの充填と不純物を除去した薄膜の量産手法を説明している。
【実施例３】
【００１７】
図６は、ＣＮＴの充填と不純物の除去を逐次実行する手法を説明している。
図７は、図６の詳細図である。
【実施例４】
【００１８】
図８に電子デバイス材料の基本製造の手段を説明している。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
請求項１，２については、現在のＣＮＴ複合材料に置き換わる。量産効果がでるようになれば、その薄さを生かしたシールド材、タッチパネルの皮膜などへの新たな市場をも開拓する。
ＣＮＴそのものは、極小のため可視できず、透明な薄膜として利用価値が多大である。例えば表示器（パソコンのモニター他）などへの応用は必定である。
請求項３については、リスクの少ない開発投資として採用される。
同等な複合材料が存在しないので新たな市場を開拓するはずである。強さと、優れた弾性を獲得した素材として、例えば競技用のシューズの靴底として利用される筈である。例えば金属との複合材料としてより大幅な機械的強度を獲得した電子部品材料として、その薄膜化に貢献して結果、製品の小型化、低価格化を実現する。電子デバイスの基本材料として、極小のコイルを容易に製造できる。電解液を用いないコンデンサの製造が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】タイプＡ、Ｂ  加工仕様
【図２】タイプＣ  加工仕様
【図３】複合材料加工概念図１
【図４】複合材料加工概念図２
【図５】染織工芸的ＣＮＴ充填方式
【図６】逐次ＣＮＴ充填方式
【図７】逐次ＣＮＴ充填方式詳細
【図８】複合材料加工を応用した極少部品の製造手順
【図９】材料の結晶モデルの比較
【図１０】材料の結晶モデルの比較
【図１１】ＣＮＴ複合材料の力学的な基本構造
【符号の説明】
【００２１】
図１
・  フェムト秒レーザー照射角度（材料により調節する。）
・  レーザー照射台
・  基本材料
・  レーザー照射
・  レーザー照射後の加工穴
・  レーザー照射後の上面図
・  レーザー加工後の詳細図
・  2種類のレーザー加工後に2つを重ねた図
・  2種類の位置関係の説明図
図2
・  レーザー照射台
・  基本材料
・  レーザー貫通照射（利点として、重ねることで一度に複数枚加工できる。）
・  レーザー貫通加工断面図
・  レーザー加工詳細図
・  2種類のレーザー加工後に2つを重ねた図
・  2種類の位置関係の説明図
図3
・  装置の密閉外枠（ＣＮＴは非常に微笑で軽く大気中に浮遊して視認できないため）
・  ＣＮＴを加工用に供給するルート。または、充填気体を供給するルート。
・  加工完了後に供給成分（ＣＮＴ、気体）を吸出し次の加工プロセスに備える。
・  充填内容の説明。
・  不純物（ＣＮＴが製造過程で互いに引き合うなどして固まる：ダマ）
・  浮遊するＣＮＴ。
・  ＣＮＴが穴につかまった状態。
・  レーザー加工済みの薄膜。
・  積層加工した新しい材料。
・  加工プロセスの選択肢。
・  加工プロセスの選択肢。
・  加工プロセスの選択肢。
・  捏ね上げ再加工製品。
・  圧延加工による詳細図。
・  圧延加工前の積層状態。
・  加工なしの薄膜。
・  圧延ローラー。
図4
・  ＣＮＴを加工用に供給するルート。または、充填気体を供給するルート。
３５、  装置の密閉外枠（ＣＮＴは非常に微笑で軽く大気中に浮遊して視認できないため。）
３６、  充填内容の説明。
３７、  加工完了後に供給成分（ＣＮＴ、気体）を吸出し次の加工プロセスに備える。
３８、  レーザー加工済み、充填加工済みの薄膜。
３９、  貫通レーザー加工済みの薄膜。
４０、  未加工の薄膜。
４１、  加工済みの製品２種。
４２、  再加工のプロセス選択肢。
４３、  成型加工のプロセスの選択肢。
４４、  マイクロバブルの詳細図。
４５、  ＣＮＴの充填済みの薄膜。
４６、  練り上げ加工のプロセス。
４７、  マイクロバブルの気体充填済みの薄膜。
４８、  圧延ローラー。
４９、  練り上げ加工済みの製品材料。
図５
５０、  ＣＮＴだまりへの漬けと引き上げ。
５１、  薄膜の固定台。
５２、  ＣＮＴだまりの浴槽。
５３、  レーザー加工済みの薄膜。
５４、  充填用のＣＮＴだまり。
５５、  ＣＮＴ除去用のバルブ。
５６、  ＣＮＴ除去口。
５７、  ＣＮＴの除去通路。
５８、  ＣＮＴの除去、供給装置。
５９、  加工済みの薄膜の加工断面図。
６０、  ＣＮＴの供給バルブ。
６１、  ＣＮＴだまりの攪拌ファン。
６２、  ＣＮＴの供給ルート。
図６
６３、  逐次順店処理の最初のステップ。
６４、  第２ステップ。
６５、  第３ステップ。
６６、  第４ステップ。
６７、  第５ステップ。
６８、  第６ステップ。
６９、  逐次充填用のローラー。
７０、  風向とＣＮＴのローラー移動方向。この動作でＣＮＴを穴に落としていく。
７１、  レーザー加工の済んだ薄膜。
７２、  ＣＮＴ充填処理が終了したローラーの位置。
７３、  ローラーの移動中の図。
７４、  順店が終わったローラーは、薄膜分ローラーを上方に上げて次のステップの準備をする。
７５、  次に重ねる薄膜のスペース。
７６、  追加薄膜。
７７、  次のＣＮＴ充填のためのローラーの位置合わせ。
７８、  充填用のローラーの戻りの図。
図７
７９、  薄膜の固定、取り付け具。
８０、  浮遊するＣＮＴ。
８１、  ＣＮＴの塊。
８２、  風向。
８３、  循環する風向。
８４、  ＣＮＴの落ち込んだ図。
８５、  ＣＮＴの循環装置。
８６、  装置のベース。
８７、  風向。
８８、  ＣＮＴの吐き出しようのローラー。
８９、  浮遊するＣＮＴ。
９０、  ＣＮＴの供給、回収タンク。
９１、  ＣＮＴ回収ルート。
９２、  ＣＮＴ供給ルート。
９３、  レーザー加工済みの薄膜の上面図。
９４、  取り付け穴。
９５、  レーザー加工済みのくぼみ。
９６、  ＣＮＴ受け止め用の溝
９７、  電極金属
９８、  充填したＣＮＴを固定する。
９９、充填済みのＣＮＴ
１００、充填済みのＣＮＴを固定する工程。
１０１、  溝を複数はり、量産効率を上げる。
１０２、  接続（ショート）するかオープンにするかのオプション。平行した数本のＣＮＴ配列とするか、一本のＣＮＴ配列かを選択できる。
【図１】
2010285632.tif 000003
【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】
2010285632.tif 000008
【図７】
2010285632.tif 000009
【図８】
2010285632.tif 000010
【図９】
2010285632.tif 000011
【図１０】
2010285632.tif 000012
【図１１】
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