(57)【要約】      （修正有）【課題】十分な静摩擦係数を有することによって優れた把持力を発現でき、被着体に対して適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際には適度な剥離力を発現して良好な剥離を可能とし、化学物質による被把持箇所の汚染の心配がなく、耐環境性に優れた、宇宙空間で用いる把持材料を提供する。【解決手段】把持材料は、宇宙空間で用いる把持材料であって、ポリスチレン表面に対する静摩擦係数が０．７以上であり、ポリスチレン表面に対する垂直接着力が２．０Ｎ／ｃｍ２以上であり、ポリスチレン表面に対する１８０°ピールが０．２５Ｎ／２０ｍｍ以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
宇宙空間で用いる把持材料であって、
ポリスチレン表面に対する静摩擦係数が０．７以上であり、
ポリスチレン表面に対する垂直接着力が２．０Ｎ／ｃｍ２以上であり、
ポリスチレン表面に対する１８０°ピールが０．２５Ｎ／２０ｍｍ以下である、
把持材料。
【請求項２】
繊維状柱状構造体を含む、請求項１に記載の把持材料。
【請求項３】
前記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である、請求項２に記載の把持材料。
【請求項４】
宇宙ロボットの把持機構に用いる把持材料である、請求項１から３までのいずれかに記載の把持材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、宇宙空間で用いる把持材料に関する。具体的には、例えば、国際宇宙ステーションなどで活用される宇宙ロボットハンドにおける把持機構に好適に用いることができる把持材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、宇宙空間においては、国際宇宙ステーションの建設など、人工構造物の建設が予定あるいは実際に進められている。このような宇宙空間での建設などの際に、実際に人によって船外活動などの各種活動を行うことは、非常に危険な作業である。このため、例えば、単純な繰り返し作業などは、安全性やコストの観点から、人ではなく宇宙ロボットによって行われることが適切である。
【０００３】
宇宙ロボットの機能として重要となるのは、把持に代表されるハンドリング性である。無重力状態において宇宙ロボットのハンドリング性が良好となるためには、着脱が容易であり、耐環境性を有し、被把持箇所を汚染しない把持材料を用いることが必要となる。
【０００４】
把持材料として利用し得るものとして、粘弾性体がある。粘弾性体は弾性と粘性との優れたバランスを有するため、粘着剤の材料として有用であり、各種の産業分野において盛んに研究開発が行われている（特許文献１参照）。粘弾性体からなる粘着剤は、そのモジュラスの低さから、被着体にぬれて馴染み、粘着力を発現する。
【０００５】
しかし、従来の粘弾性体は、化学粘着剤であるため、宇宙空間で容易に変質してしまって本来の性能を発揮できないという問題や、含有化学物質によって被把持箇所が汚染されてしまうという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１７３６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、十分な静摩擦係数を有することによって優れた把持力を発現でき、被着体に対して適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際には適度な剥離力を発現して良好な剥離を可能とし、化学物質による被把持箇所の汚染の心配がなく、耐環境性に優れた、宇宙空間で用いる把持材料を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の把持材料は、
宇宙空間で用いる把持材料であって、
ポリスチレン表面に対する静摩擦係数が０．７以上であり、
ポリスチレン表面に対する垂直接着力が２．０Ｎ／ｃｍ２以上であり、
ポリスチレン表面に対する１８０°ピールが０．２５Ｎ／２０ｍｍ以下である。
【０００９】
好ましい実施形態においては、本発明の把持材料は、繊維状柱状構造体を含む。
【００１０】
好ましい実施形態においては、上記繊維状柱状構造体が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。
【００１１】
好ましい実施形態においては、本発明の把持材料は、宇宙ロボットの把持機構に用いる把持材料である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、十分な静摩擦係数を有することによって優れた把持力を発現でき、被着体に対して適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際には適度な剥離力を発現して良好な剥離を可能とし、化学物質による被把持箇所の汚染の心配がなく、耐環境性に優れた、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の好ましい実施形態における把持材料が繊維状柱状構造体を含む場合の一例の概略断面図である。
【図２】カーボンナノチューブ集合体製造装置の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
≪把持材料≫
本発明の把持材料は、宇宙空間で用いる把持材料である。本発明の把持材料は、十分な静摩擦係数を有することによって優れた把持力を発現でき、被着体に対して適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際には適度な剥離力を発現して良好な剥離を可能とし、化学物質による被把持箇所の汚染の心配がなく、耐環境性に優れているので、宇宙空間での用途に非常に適しており、好ましくは、宇宙ロボットの把持機構に用いることができる。
【００１５】
本発明の把持材料は、ポリスチレン表面に対する静摩擦係数が０．７以上であり、好ましくは１．０以上であり、より好ましくは１．５以上であり、さらに好ましくは２．０以上であり、特に好ましくは２．５以上である。上記静摩擦係数の上限値は、好ましくは５．０以下である。上記静摩擦係数を上記範囲内に調整することにより、本発明の把持材料は、宇宙空間において優れた把持力を発現し得る。上記静摩擦係数の測定方法については後述する。
【００１６】
本発明の把持材料は、ポリスチレン表面に対する垂直接着力が２．０Ｎ／ｃｍ２以上であり、好ましくは２．５Ｎ／ｃｍ２以上であり、より好ましくは３．０Ｎ／ｃｍ２以上であり、さらに好ましくは３．２Ｎ／ｃｍ２以上であり、特に好ましくは３．４Ｎ／ｃｍ２以上である。上記垂直接着力の上限値は、好ましくは５０Ｎ／ｃｍ２以下である。上記垂直接着力を上記範囲内に調整することにより、本発明の把持材料は、宇宙空間において、被着体に対して適度に十分な接着力を発現し得る。上記垂直接着力の測定方法については後述する。
【００１７】
本発明の把持材料は、ポリスチレン表面に対する１８０°ピールが０．２５Ｎ／２０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．２０Ｎ／２０ｍｍ以下であり、さらに好ましくは０．１５Ｎ／２０ｍｍ以下であり、特に好ましくは０．１０Ｎ／２０ｍｍ以下である。上記１８０°ピールの下限値は、好ましくは０．０１Ｎ／２０ｍｍ以下である。上記１８０°ピールを上記範囲内に調整することにより、本発明の把持材料は、宇宙空間において、被着体から剥離する際に適度な剥離力を発現し得るので良好な剥離が可能となる。上記１８０°ピールの測定方法については後述する。
【００１８】
本発明の把持材料は、好ましくは、繊維状柱状構造体を含む。
【００１９】
上記繊維状柱状構造体は、複数の繊維状柱状物を備える集合体である。上記繊維状柱状構造体は、好ましくは、長さＬの複数の繊維状柱状物を備える集合体である。図１に、本発明の好ましい実施形態における把持材料が繊維状柱状構造体を含む場合の一例の概略断面図を示す。
【００２０】
図１において、繊維状柱状構造体１０は、基材１と、複数の繊維状柱状物２を備える。繊維状柱状物２の片端２ａは、基材１に固定されている。繊維状柱状物２は、長さＬの方向に配向している。繊維状柱状物２は、好ましくは、基材１に対して略垂直方向に配向している。ここで、「略垂直方向」とは、基材１の面に対する角度が、好ましくは９０°±２０°であり、より好ましくは９０°±１５°であり、さらに好ましくは９０°±１０°であり、特に好ましくは９０°±５°である。なお、本図示例とは異なり、繊維状柱状構造体１０は複数の繊維状柱状物２のみからなる集合体であっても良い。すなわち、繊維状柱状構造体１０は基材１を備えていなくても良い。この場合、複数の繊維状柱状物２は、互いに、例えば、ファンデルワールス力によって集合体として存在し得る。
【００２１】
上記長さＬは、好ましくは５μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上であり、さらに好ましくは５０μｍ以上であり、さらに好ましくは１００μｍ以上であり、さらに好ましくは２００μｍ以上であり、さらに好ましくは３００μｍ以上であり、さらに好ましくは４００μｍ以上であり、特に好ましくは５００μｍ以上であり、最も好ましくは６００μｍ以上である。上記長さＬの上限値は、好ましくは２０００μｍ以下であり、より好ましくは１５００μｍ以下であり、さらに好ましくは１０００μｍ以下であり、特に好ましくは９００μｍ以下である。上記長さＬを上記範囲内に調整することにより、本発明の把持材料は、宇宙空間において、より優れた把持力を発現し得るとともに、被着体に対してより適度に十分な接着力を発現でき、さらに、被着体から剥離する際により適度な剥離力を発現し得るのでより良好な剥離が可能となる。上記長さＬの測定方法については後述する。
【００２２】
上記繊維状柱状物の直径は、好ましくは０．２ｎｍ〜１０００ｎｍであり、より好ましくは０．５ｎｍ〜５００ｎｍであり、さらに好ましくは１．０ｎｍ〜１００ｎｍであり、特に好ましくは２ｎｍ〜５０ｎｍであり、最も好ましくは２ｎｍ〜２０ｎｍである。上記繊維状柱状物の直径を上記範囲内に調整することにより、本発明の把持材料は、宇宙空間において、より優れた把持力を発現し得るとともに、被着体に対してより適度に十分な接着力を発現でき、さらに、被着体から剥離する際により適度な剥離力を発現し得るのでより良好な剥離が可能となる。上記直径の測定方法については後述する。
【００２３】
上記繊維状柱状物の材料としては、任意の適切な材料を採用し得る。例えば、アルミ、鉄などの金属；シリコンなどの無機材料；カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブなどのカーボン材料；エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどの高モジュラスの樹脂；などが挙げられる。樹脂の具体例としては、ポリスチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミドなどが挙げられる。樹脂の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成しうる範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。
【００２４】
上記基材としては、目的に応じて、任意の適切な基材を採用し得る。例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、エンジニアリングプラスチック、スーパーエンジニアリングプラスチックなどが挙げられる。エンジニアリングプラスチックおよびスーパーエンジニアリングプラスチックの具体例としては、ポリイミド、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、アセチルセルロース、ポリカーボネート、ポリプロピレン、ポリアミドなどが挙げられる。これらの基材の分子量などの諸物性は、本発明の目的を達成し得る範囲において、任意の適切な物性を採用し得る。
【００２５】
上記基材の厚みは、目的に応じて、任意の適切な値に設定され得る。
【００２６】
上記基材の表面は、隣接する層との密着性，保持性などを高めるために、慣用の表面処理、例えば、クロム酸処理、オゾン暴露、火炎暴露、高圧電撃暴露、イオン化放射線処理などの化学的または物理的処理、下塗剤（例えば、上記粘着性物質）によるコーティング処理が施されていてもよい。
【００２７】
上記基材は単層であっても良いし、多層体であっても良い。
【００２８】
本発明においては、上記繊維状柱状構造体は、好ましくは、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体である。この場合、上記繊維状柱状物は、好ましくは、カーボンナノチューブである。
【００２９】
本発明の把持材料は、上記カーボンナノチューブ集合体のみからなっていても良いし、上記カーボンナノチューブ集合体と任意の適切な部材からなっていても良い。
【００３０】
本発明の把持材料が、複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体を含み、上記基材をも含む場合は、該カーボンナノチューブの片端が該基材に固定されていても良い。
【００３１】
本発明の把持材料が複数のカーボンナノチューブを備えるカーボンナノチューブ集合体を含む場合であって、基材を含む場合、該カーボンナノチューブを基材に固定する方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、カーボンナノチューブ集合体の製造に使用した基板を基材としてそのまま用いてもよい。また、基材に接着層を設けてカーボンナノチューブに固定してもよい。さらに、基材が熱硬化性樹脂の場合は、反応前の状態で薄膜を作製し、カーボンナノチューブの一端を薄膜層に圧着させた後、硬化処理を行って固定すれば良い。また、基材が熱可塑性樹脂や金属などの場合は、溶融した状態で繊維状柱状構造体の一端を圧着させた後、室温まで冷却して固定すれば良い。
【００３２】
≪カーボンナノチューブ集合体≫
本発明の把持材料が含み得るカーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態としては、下記に示すような第１の好ましい実施形態および第２の好ましい実施形態が挙げられる。
【００３３】
＜第１の好ましい実施形態＞
本発明の把持材料が含み得るカーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の１つ（以下、第１の好ましい実施形態と称することがある）は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の分布幅が１０層以上であり、該層数分布の最頻値の相対頻度が２５％以下であり、該カーボンナノチューブの長さが１０μｍより大きい。このようなカーボンナノチューブ集合体を採用することにより、より優れた把持力を発現でき、被着体に対してより適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより適度な剥離力を発現してより良好な剥離を可能とし、化学物質による被把持箇所の汚染の心配がなく、耐環境性に優れた、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００３４】
上記カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は１０層以上であり、好ましくは１０層〜３０層であり、より好ましくは１０層〜２５層であり、さらに好ましくは１０層〜２０層である。上記カーボンナノチューブの層数分布の分布幅を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００３５】
上記カーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。
【００３６】
本発明において、カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも１０本、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブを取り出してＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。
【００３７】
上記カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは５層〜３０層であり、より好ましくは１０層〜３０層であり、さらに好ましくは１５層〜３０層であり、特に好ましくは１５層〜２５層である。上記カーボンナノチューブの層数の最大層数を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００３８】
上記カーボンナノチューブの層数の最小層数は、好ましくは１層〜１０層であり、より好ましくは１層〜５層である。上記カーボンナノチューブの層数の最小層数を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００３９】
上記層数分布の最頻値の相対頻度は、２５％以下であり、好ましくは１％〜２５％であり、より好ましくは５％〜２５％であり、さらに好ましくは１０％〜２５％であり、特に好ましくは１５％〜２５％である。上記層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００４０】
上記層数分布の最頻値は、好ましくは層数２層から層数１０層に存在し、さらに好ましくは層数３層から層数１０層に存在する。上記層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００４１】
上記カーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。
【００４２】
上記カーボンナノチューブの長さは、好ましくは５μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上であり、さらに好ましくは５０μｍ以上であり、さらに好ましくは１００μｍ以上であり、さらに好ましくは２００μｍ以上であり、特に好ましくは３００μｍ以上であり、最も好ましくは４００μｍ以上である。上記カーボンナノチューブの長さの上限値は、好ましくは２０００μｍ以下であり、より好ましくは１５００μｍ以下であり、さらに好ましくは１０００μｍ以下であり、特に好ましくは５００μｍ以下である。上記カーボンナノチューブの長さを上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００４３】
上記カーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。
【００４４】
＜第２の好ましい実施形態＞
本発明の把持材料が含み得るカーボンナノチューブ集合体の好ましい実施形態の別の１つ（以下、第２の好ましい実施形態と称することがある）は、複数のカーボンナノチューブを備え、該カーボンナノチューブが複数層を有し、該カーボンナノチューブの層数分布の最頻値が層数１０層以下に存在し、該最頻値の相対頻度が３０％以上である。このようなカーボンナノチューブ集合体を採用することにより、より優れた把持力を発現でき、被着体に対してより適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより適度な剥離力を発現してより良好な剥離を可能とし、化学物質による被把持箇所の汚染の心配がなく、耐環境性に優れた、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００４５】
上記カーボンナノチューブの層数分布の分布幅は、好ましくは９層以下であり、より好ましくは１層〜９層であり、さらに好ましくは２層〜８層であり、特に好ましくは３層〜８層である。上記カーボンナノチューブの層数分布の分布幅を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００４６】
上記カーボンナノチューブの層数分布の「分布幅」とは、カーボンナノチューブの層数の最大層数と最小層数との差をいう。
【００４７】
本発明において、カーボンナノチューブの層数、層数分布は、任意の適切な装置によって測定すれば良い。好ましくは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定される。例えば、カーボンナノチューブ集合体から少なくとも１０本、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブを取り出してＳＥＭあるいはＴＥＭによって測定し、層数および層数分布を評価すれば良い。
【００４８】
上記カーボンナノチューブの層数の最大層数は、好ましくは１層〜２０層であり、より好ましくは２層〜１５層であり、さらに好ましくは３層〜１０層である。上記カーボンナノチューブの層数の最大層数を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００４９】
上記カーボンナノチューブの層数の最小層数は、好ましくは１層〜１０層であり、より好ましくは１層〜５層である。上記カーボンナノチューブの層数の最小層数を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００５０】
上記層数分布の最頻値の相対頻度は、３０％以上であり、好ましくは３０％〜１００％であり、より好ましくは３０％〜９０％であり、さらに好ましくは３０％〜８０％であり、特に好ましくは３０％〜７０％である。上記層数分布の最頻値の相対頻度を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００５１】
上記層数分布の最頻値は、層数１０層以下に存在し、好ましくは層数１層から層数１０層に存在し、より好ましくは層数２層から層数８層に存在し、さらに好ましくは層数２層から層数６層に存在する。上記層数分布の最頻値を上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００５２】
上記カーボンナノチューブの形状としては、その横断面が任意の適切な形状を有していれば良い。例えば、その横断面が、略円形、楕円形、ｎ角形（ｎは３以上の整数）等が挙げられる。
【００５３】
上記カーボンナノチューブの長さは、好ましくは５μｍ以上であり、より好ましくは１０μｍ以上であり、さらに好ましくは５０μｍ以上であり、さらに好ましくは１００μｍ以上であり、さらに好ましくは２００μｍ以上であり、さらに好ましくは３００μｍ以上であり、さらに好ましくは４００μｍ以上であり、特に好ましくは５００μｍ以上であり、最も好ましくは６００μｍ以上である。上記カーボンナノチューブの長さの上限値は、好ましくは２０００μｍ以下であり、より好ましくは１５００μｍ以下であり、さらに好ましくは１０００μｍ以下である。上記カーボンナノチューブの長さを上記範囲内に調整することにより、より一層優れた把持力を発現でき、被着体に対してより一層適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際にはより一層適度な剥離力を発現してより一層良好な剥離が可能な、宇宙空間で用いる把持材料を提供することができる。
【００５４】
上記カーボンナノチューブの比表面積、密度は、任意の適切な値に設定され得る。
【００５５】
〔カーボンナノチューブ集合体の製造方法〕
カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。
【００５６】
カーボンナノチューブ集合体の製造方法としては、例えば、平滑な基板の上に触媒層を構成し、熱、プラズマなどにより触媒を活性化させた状態で炭素源を充填し、カーボンナノチューブを成長させる、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ法）によって、基板からほぼ垂直に配向したカーボンナノチューブ集合体を製造する方法が挙げられる。この場合、基板を取り除けば、長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体が得られる。
【００５７】
上記基板としては、任意の適切な基板を採用し得る。例えば、平滑性を有し、カーボンナノチューブの製造に耐え得る高温耐熱性を有する材料が挙げられる。このような材料としては、例えば、石英ガラス、シリコン（シリコンウェハなど）、アルミニウムなどの金属板などが挙げられる。上記基板は、そのまま、本発明のカーボンナノチューブ集合体が備え得る基材として用いることができる。
【００５８】
カーボンナノチューブ集合体を製造するための装置としては、任意の適切な装置を採用し得る。例えば、熱ＣＶＤ装置としては、図２に示すような、筒型の反応容器を抵抗加熱式の電気管状炉で囲んで構成されたホットウォール型などが挙げられる。その場合、反応容器としては、例えば、耐熱性の石英管などが好ましく用いられる。
【００５９】
カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒（触媒層の材料）としては、任意の適切な触媒を用い得る。例えば、鉄、コバルト、ニッケル、金、白金、銀、銅などの金属触媒が挙げられる。
【００６０】
カーボンナノチューブ集合体を製造する際、必要に応じて、基板と触媒層の中間にアルミナ／親水性膜を設けても良い。
【００６１】
アルミナ／親水性膜の作製方法としては、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、基板の上にＳｉＯ２膜を作製し、Ａｌを蒸着後、４５０℃まで昇温して酸化させることにより得られる。このような作製方法によれば、Ａｌ２Ｏ３が親水性のＳｉＯ２膜と相互作用し、Ａｌ２Ｏ３を直接蒸着したものよりも粒子径の異なるＡｌ２Ｏ３面が形成される。基板の上に、親水性膜を作製することを行わずに、Ａｌを蒸着後に４５０℃まで昇温して酸化させても、粒子径の異なるＡｌ２Ｏ３面が形成され難いおそれがある。また、基板の上に、親水性膜を作製し、Ａｌ２Ｏ３を直接蒸着しても、粒子径の異なるＡｌ２Ｏ３面が形成され難いおそれがある。
【００６２】
カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みは、微粒子を形成させるため、好ましくは０．０１ｎｍ〜２０ｎｍであり、より好ましくは０．１ｎｍ〜１０ｎｍである。本発明のカーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る触媒層の厚みが上記範囲内にあることによって、該カーボンナノチューブ集合体は優れた機械的特性および高い比表面積を兼ね備えることができ、さらには、該カーボンナノチューブ集合体は優れた粘着特性を示し得る。触媒層の形成方法は、任意の適切な方法を採用し得る。例えば、金属触媒をＥＢ（電子ビーム）、スパッタなどにより蒸着する方法、金属触媒微粒子の懸濁液を基板上に塗布する方法などが挙げられる。
【００６３】
カーボンナノチューブ集合体の製造に用い得る炭素源としては、任意の適切な炭素源を用い得る。例えば、メタン、エチレン、アセチレン、ベンゼンなどの炭化水素；メタノール、エタノールなどのアルコール；などが挙げられる。
【００６４】
カーボンナノチューブ集合体の製造における製造温度としては、任意の適切な温度を採用し得る。たとえば、本発明の効果を十分に発現し得る触媒粒子を形成させるため、好ましくは４００℃〜１０００℃であり、より好ましくは５００℃〜９００℃であり、さらに好ましくは６００℃〜８００℃である。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、各種評価や測定は、以下の方法により行った。
【００６６】
＜繊維状柱状物の長さ・直径の測定＞
繊維状柱状物の長さ・直径の測定は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および／または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定した。
【００６７】
＜カーボンナノチューブ集合体におけるカーボンナノチューブの層数・層数分布の評価＞
カーボンナノチューブ集合体におけるカーボンナノチューブの層数および層数分布は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）および／または透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定した。得られたカーボンナノチューブ集合体の中から少なくとも１０本以上、好ましくは２０本以上のカーボンナノチューブをＳＥＭおよび／またはＴＥＭにより観察し、各カーボンナノチューブの層数を調べ、層数分布を作成した。
【００６８】
＜ポリスチレン表面に対する静摩擦係数の測定＞
被着体としてのポリスチレンに３００ｍｍ角の試験片を載せ、その上に２００ｇの重りを載せ、速度１００ｍ／ｍｉｎで引張った時の静摩擦係数を測定した。
【００６９】
＜ポリスチレン表面に対する垂直接着力の測定＞
被着体としてのポリスチレンに１０ｍｍ角の試験片を５ｋｇの重りで圧着し、速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張り、剥離時の応力を測定した。
【００７０】
＜ポリスチレン表面に対する１８０°ピールの測定＞
被着体としてのポリスチレンに２０ｍｍ幅の試験片を５ｋｇの重りで圧着し、３０分放置した後、剥離角度１８０°、速度３００ｍｍ／ｍｉｎで引張り、剥離時の応力を測定した。
【００７１】
［実施例１］
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、Ａｌ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このＡｌ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、５分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（１）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（１）が備えるカーボンナノチューブの長さは１５０μｍ、直径（平均）は４．８ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（１）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は２層に存在し、相対頻度は７５％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（１）からなる把持材料（１）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７２】
［実施例２］
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、Ａｌ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このＡｌ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、１５分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（２）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（２）が備えるカーボンナノチューブの長さは３００μｍ、直径（平均）は４．８ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（２）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は２層に存在し、相対頻度は７５％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（２）からなる把持材料（２）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７３】
［実施例３］
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、Ａｌ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このＡｌ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み１ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３０分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（３）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（３）が備えるカーボンナノチューブの長さは７００μｍ、直径（平均）は４．８ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（３）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は２層に存在し、相対頻度は７５％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（３）からなる把持材料（３）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７４】
［実施例４］
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、Ａｌ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このＡｌ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、５分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（４）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（４）が備えるカーボンナノチューブの長さは１５０μｍ、直径（平均）は７．５ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（４）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は３層に存在し、相対頻度は７２％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（４）からなる把持材料（４）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７５】
［実施例５］
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、Ａｌ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このＡｌ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、１５分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（５）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（５）が備えるカーボンナノチューブの長さは３００μｍ、直径（平均）は７．５ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（５）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は３層に存在し、相対頻度は７２％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（５）からなる把持材料（５）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７６】
［実施例６］
基板としてのシリコンウェハ（シリコンテクノロジー製）上に、スパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）により、Ａｌ薄膜（厚み２０ｎｍ）を形成した。このＡｌ薄膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着した。
その後、この基板を３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分６００ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（９０／５０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（８５／５０／５ｓｃｃｍ、水分率６００ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３０分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（６）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（６）が備えるカーボンナノチューブの長さは７００μｍ、直径（平均）は７．５ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（６）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、最頻値は３層に存在し、相対頻度は７２％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（６）からなる把持材料（６）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７７】
［実施例７］
シリコン基板（ＫＳＴ製、熱酸化膜付ウェハ、厚み１０００μｍ）上に、真空蒸着装置（ＪＥＯＬ製、ＪＥＥ−４Ｘ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）により、Ａｌ薄膜（厚み１０ｎｍ）を形成した後、４５０℃で１時間酸化処理を施した。このようにして、シリコン基板上にＡｌ２Ｏ３膜を形成した。このＡｌ２Ｏ３膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、得られた触媒層付シリコン基板をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、３分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（７）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（７）が備えるカーボンナノチューブの長さは８０μｍ、直径（平均）は１４．９ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（７）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、層数分布の分布幅は１７層（４層〜２０層）であり、最頻値は４層と８層に存在し、相対頻度はそれぞれ２０％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（７）からなる把持材料（７）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７８】
［実施例８］
シリコン基板（ＫＳＴ製、熱酸化膜付ウェハ、厚み１０００μｍ）上に、真空蒸着装置（ＪＥＯＬ製、ＪＥＥ−４Ｘ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）により、Ａｌ薄膜（厚み１０ｎｍ）を形成した後、４５０℃で１時間酸化処理を施した。このようにして、シリコン基板上にＡｌ２Ｏ３膜を形成した。このＡｌ２Ｏ３膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、得られた触媒層付シリコン基板をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、１０分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（８）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（８）が備えるカーボンナノチューブの長さは２００μｍ、直径（平均）は１４．９ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（８）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、層数分布の分布幅は１７層（４層〜２０層）であり、最頻値は４層と８層に存在し、相対頻度はそれぞれ２０％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（８）からなる把持材料（８）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００７９】
［実施例９］
シリコン基板（ＫＳＴ製、熱酸化膜付ウェハ、厚み１０００μｍ）上に、真空蒸着装置（ＪＥＯＬ製、ＪＥＥ−４Ｘ  Ｖａｃｕｕｍ  Ｅｖａｐｏｒａｔｏｒ）により、Ａｌ薄膜（厚み１０ｎｍ）を形成した後、４５０℃で１時間酸化処理を施した。このようにして、シリコン基板上にＡｌ２Ｏ３膜を形成した。このＡｌ２Ｏ３膜上に、さらにスパッタ装置（ＵＬＶＡＣ製、ＲＦＳ−２００）にてＦｅ薄膜（厚み２ｎｍ）を蒸着させて触媒層を形成した。
次に、得られた触媒層付シリコン基板をカットして、３０ｍｍφの石英管内に載置し、水分３５０ｐｐｍに保ったヘリウム／水素（１２０／８０ｓｃｃｍ）混合ガスを石英管内に３０分間流して、管内を置換した。その後、電気管状炉を用いて管内を７６５℃まで３５分間で段階的に昇温させ、７６５℃にて安定させた。７６５℃にて温度を保持したまま、ヘリウム／水素／エチレン（１０５／８０／１５ｓｃｃｍ、水分率３５０ｐｐｍ）混合ガスを管内に充填させ、２０分間放置してカーボンナノチューブを基板上に成長させ、カーボンナノチューブが長さ方向に配向しているカーボンナノチューブ集合体（９）を得た。
カーボンナノチューブ集合体（９）が備えるカーボンナノチューブの長さは４２０μｍ、直径は１４．９ｎｍであった。
カーボンナノチューブ集合体（９）が備えるカーボンナノチューブの層数分布において、層数分布の分布幅は１７層（４層〜２０層）であり、最頻値は４層と８層に存在し、相対頻度はそれぞれ２０％であった。
得られたカーボンナノチューブ集合体（９）からなる把持材料（９）について各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００８０】
［比較例１］
シリコンラバー（ダウコーニング、ＨＳ−１１）を厚み５００μｍに成形したものを把持材料として使用し、各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００８１】
［比較例２］
粘着テープ(日東電工製、Ｅ−ＭＡＳＫ  ＲＰ２０７)（厚み５９μｍ）を把持材料として使用し、各種評価を行い、結果を表１にまとめた。
【００８２】
【表１】
2014098107.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の把持材料は、宇宙空間で用いる把持材料である。本発明の把持材料は、十分な静摩擦係数を有することによって優れた把持力を発現でき、被着体に対して適度に十分な接着力を発現できるとともに、被着体から剥離する際には適度な剥離力を発現して良好な剥離を可能とし、化学物質による被把持箇所の汚染の心配がなく、耐環境性に優れているので、宇宙空間での用途に非常に適しており、好ましくは、宇宙ロボットの把持機構に用いることができる。本発明の把持材料は、上記のような優れた特性を兼ね備えているので、例えば、平板状構造物の把持などに特に好適である。
【符号の説明】
【００８４】
１０        繊維状柱状構造体
１          基材
２          繊維状柱状物
２ａ        繊維状柱状物の片端
【図１】
2014098107.tif 000003
【図２】
2014098107.tif 000004