(57)【要約】  触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に触媒及び原料ガスのうち少なくとも一方を加熱してＣＮＴ配向集合体を成長させる成長炉（３ａ）を含む成長ユニット（３）と、成長炉（３ａ）の中から外にＣＮＴ配向集合体製造用基板（１０）を搬送する搬送ユニット（６）と、を備え、成長炉（３ａ）からＣＮＴ配向集合体製造用基板（１０）が出る出口を、成長炉（３ａ）外から加熱する加熱部（１３ｃ）を備える。
2012165514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に触媒を担持してなるカーボンナノチューブ配向集合体の製造用の基板上に、カーボンナノチューブ配向集合体を成長させるカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置であって、
前記触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に前記触媒及び前記原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して前記カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長炉を含む成長ユニットと、
前記成長炉の中から外に前記基板を搬送する搬送ユニットと、を備え、
前記成長炉から前記基板が出る出口を、前記成長炉外から加熱する加熱手段を備えることを特徴とするカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブ配向集合体が成長した基板を冷却する冷却炉を含む冷却ユニットと、
前記成長炉及び前記冷却炉の炉内空間を空間的に接続する接続部と、を備え、
前記搬送ユニットは、前記成長ユニットから前記冷却ユニットまで前記基板を搬送するものであり、
前記加熱手段は、前記接続部の内部空間を加熱するものであることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
【請求項３】
前記成長ユニットの出口から、当該成長ユニット外のガスが当該成長ユニット内に混入することを防止するガス混入防止手段を備え、
前記ガス混入防止手段は、前記成長ユニットの前記基板が出る出口の開口面に沿ってシールガスを噴射するシールガス噴射手段と、
当該シールガスが当該出口から当該成長炉の中に入らないように吸引して自装置の外部に排気する排気手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記シールガスを加熱するものであることを特徴とする請求項３に記載のカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置。
【請求項５】
基材の表面に触媒を担持してなるカーボンナノチューブ配向集合体の製造用の基板上にカーボンナノチューブ配向集合体を成長させるカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法であって、
前記触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に前記触媒及び前記原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して前記カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長炉を含む成長ユニットと、
前記成長炉の中から外に前記基板を搬送する搬送ユニットと、を備え、
前記成長炉から前記基板が出る出口を、前記成長炉外から加熱する加熱手段を備える製造装置を用いて、
前記成長炉から前記基板が出る出口を、前記成長炉外から加熱しながら、前記成長ユニットにおいてカーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長工程を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項６】
前記成長ユニットの出口から、当該成長ユニット外のガスが当該成長ユニット内に混入することを防止するガス混入防止手段をさらに備える前記製造装置を用いて、
前記成長工程では、前記ガス混入防止手段によって、前記成長ユニットの前記基板が出る出口の開口面に沿ってシールガスを噴射しながら、当該シールガスが当該出口から当該成長炉の中に入らないように吸引して自装置の外部に排気することを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
前記加熱手段が前記シールガスを加熱するものである前記製造装置を用いて、
前記加熱手段によって前記シールガスを加熱しながら前記成長工程を行なうことを特徴とする請求項６記載の製造方法。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブ配向集合体が成長した基板を冷却する冷却炉を含む冷却ユニットをさらに備える前記製造装置を用いて、
前記成長工程後にカーボンナノチューブ配向集合体、前記触媒、前記基材を冷却する冷却工程をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の製造方法。
【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配向集合体の製造装置及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ともいう）は、炭素原子が平面的に六角形状に配置されて構成された炭素シートが、円筒状に閉じた構造を有する炭素構造体である。このＣＮＴには、多層のもの及び単層のものがあるが、いずれもその力学的強度、光学特性、電気特性、熱特性、分子吸着機能等の面から、電子デバイス材料、光学素子材料、導電性材料等の機能性材料としての展開が期待されている。ＣＮＴの中でも単層ＣＮＴは、電気的特性（極めて高い電流密度）、熱的特性（ダイヤモンドに匹敵する熱伝導度）、光学特性（光通信帯波長域での発光）、水素貯蔵能、及び金属触媒担持能などの各種特性に優れている上、半導体と金属との両特性を備えているため、ナノ電子デバイス、ナノ光学素子、及びエネルギー貯蔵体などの材料として注目されている。【０００３】
ＣＮＴ配向集合体を連続的に製造する技術として特許文献１及び２が報告されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開公報第２００９／１２８３４９号パンフレット（２００９年１０月２２日公開）
【特許文献２】国際公開公報第２０１１／００１９６９号パンフレット（２０１１年１月６日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術を用いる場合、品質が安定しないことがある。本発明者らがその原因を検討したところ次のことを見出した。つまり、基板から垂直方向に成長するＣＮＴにおいて、先端部（ｔｏｐ）のＧ／Ｄ比が根元部（ｂｏｔｔｏｍ）のＧ／Ｄ比より著しく小さくなる場合があり、そのため品質が不安定となることを見出した。【０００６】
先端部のＧ／Ｄ比が根元部のＧ／Ｄ比より小さくなる理由は明らかではないが、成長ユニット出口付近の温度が低下することにより、原料ガスの分解物がアモルファスカーボンとなって主にＣＮＴの先端部に堆積するためと推測される。【０００７】
本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、先端部のＧ／Ｄ比と根元部のＧ／Ｄ比との差がより小さいＣＮＴ配向集合体を製造するためのカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置及び製造方法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】
【０００８】
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討した。その結果、成長ユニットと冷却ユニットとの接続部を加熱することで上記課題を解決でき、先端部のＧ／Ｄ比と根元部のＧ／Ｄ比との差が小さく、品質の安定したＣＮＴ配向集合体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置は、基材の表面に触媒を担持してなるカーボンナノチューブ配向集合体の製造用の基板上に、カーボンナノチューブ配向集合体を成長させるカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置であって、前記触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に前記触媒及び前記原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して前記カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長炉を含む成長ユニットと、前記成長炉の中から外に前記基板を搬送する搬送ユニットと、を備え、前記成長炉から前記基板が出る出口を、前記成長炉外から加熱する加熱手段を備えることを特徴としている。【００１０】
また、本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法は、基材の表面に触媒を担持してなるカーボンナノチューブ配向集合体の製造用の基板上にカーボンナノチューブ配向集合体を成長させるカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法であって、前記触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に前記触媒及び前記原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して前記カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長炉を含む成長ユニットと、前記成長炉の中から外に前記基板を搬送する搬送ユニットと、を備え、前記成長炉から前記基板が出る出口を、前記成長炉外から加熱する加熱手段を備える製造装置を用いて、前記成長炉から前記基板が出る出口を、前記成長炉外から加熱しながら、前記成長ユニットにおいてカーボンナノチューブ配向集合体を成長させる成長工程を含むことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、先端部のＧ／Ｄ比と根元部のＧ／Ｄ比との差がより小さいＣＮＴ配向集合体を製造することができるという効果を奏する。【００１２】
本発明の他の目的、特徴、および優れた点は、以下に示す記載によって十分分かるであろう。また、本発明の利点は、添付図面を参照した次の説明によって明白になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るＣＮＴ配向集合体の製造装置の一例である製造装置１００の構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
【００１５】
（ＣＮＴ配向集合体）
まず、本発明により得られるＣＮＴ配向集合体について説明する。
【００１６】
本発明において製造されるＣＮＴ配向集合体とは、基材の表面に触媒を担持してなる基板から成長した多数のＣＮＴが特定の方向に配向した構造体をいう。ＣＮＴ配向集合体の好ましい比表面積は、ＣＮＴが主として未開口のものにあっては、６００ｍ２／ｇ以上であり、より好ましくは、８００ｍ２／ｇ以上である。比表面積が高いほど、金属などの不純物、若しくは炭素不純物を低く抑えることができるので好ましい。不純物の合計量は、好ましくはＣＮＴ重量の４０％以下である。
【００１７】
ＣＮＴ配向集合体の重量密度は０．００２ｇ／ｃｍ３以上、０．２ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。重量密度が０．２ｇ／ｃｍ３以下であれば、ＣＮＴ配向集合体を構成するＣＮＴ同士の結びつきが弱くなるので、ＣＮＴ配向集合体を溶媒などに攪拌した際に、均質に分散させることが容易になる。つまり、重量密度が０．２ｇ／ｃｍ３以下とすることで、均質な分散液を得ることが容易となる。また重量密度が０．００２ｇ／ｃｍ３以上であれば、ＣＮＴ配向集合体の一体性を向上させ、バラけることを抑制できるため取扱いが容易になる。
【００１８】
特定方向に配向したＣＮＴ配向集合体は高い配向度を有していることが好ましい。高い配向度とは、
１．ＣＮＴの長手方向に平行な第１方向と、第１方向に直交する第２方向とからＸ線を入射してＸ線回折強度を測定（θ−２θ法）した場合に、第２方向からの反射強度が、第１方向からの反射強度より大きくなるθ角と反射方位とが存在し、且つ第１方向からの反射強度が、第２方向からの反射強度より大きくなるθ角と反射方位とが存在すること。
【００１９】
２．ＣＮＴの長手方向に直交する方向からＸ線を入射して得られた２次元回折パターン像でＸ線回折強度を測定（ラウエ法）した場合に、異方性の存在を示す回折ピークパターンが出現すること。
【００２０】
３．ヘルマンの配向係数が、θ−２θ法又はラウエ法で得られたＸ線回折強度を用いると０より大きく１より小さいこと。より好ましくは０．２５以上、１以下であること。
【００２１】
以上の１．から３．の少なくともいずれか１つの方法によって評価することができる。また、前述のＸ線回折法において、単層ＣＮＴ間のパッキングに起因する（ＣＰ）回折ピーク、（００２）ピークの回折強度及び単層ＣＮＴを構成する炭素六員環構造に起因する（１００）、（１１０）ピークの平行と垂直との入射方向の回折ピーク強度の度合いが互いに異なるという特徴も有している。
【００２２】
ＣＮＴ配向集合体が配向性、及び高比表面積を示すためには、ＣＮＴ配向集合体の高さ（長さ）は１０μｍ以上、１０ｃｍ以下の範囲にあることが好ましい。高さが１０μｍ以上であると、配向性が向上する。また高さが１０ｃｍ以下であると、生成を短時間で行なえるため炭素系不純物の付着を抑制でき、比表面積を向上できる。
【００２３】
ＣＮＴ配向集合体のＧ／Ｄ比は好ましくは３以上、より好ましくは４以上である。Ｇ／Ｄ比とはＣＮＴの品質を評価するのに一般的に用いられている指標である。ラマン分光装置によって測定されるＣＮＴのラマンスペクトルには、Ｇバンド（１６００ｃｍ−１付近）とＤバンド（１３５０ｃｍ−１付近）と呼ばれる振動モードが観測される。ＧバンドはＣＮＴの円筒面であるグラファイトの六方格子構造由来の振動モードであり、Ｄバンドは非晶箇所に由来する振動モードである。よって、ＧバンドとＤバンドのピーク強度比（Ｇ／Ｄ比）が高いものほど、結晶性の高いＣＮＴと評価できる。
【００２４】
＜製造装置の一例＞
次に、本発明に係るＣＮＴ配向集合体の製造装置の一例について、図１を用いて説明する。図１は、本発明に係るＣＮＴ配向集合体の製造装置の一例である製造装置１００の構成を模式的に示す図である。
【００２５】
図１に示すように、製造装置１００は、入口パージ部１、フォーメーションユニット２、成長ユニット３、搬送ユニット６、ガス混入防止手段１１、１２、１３、接続部７、８、９、冷却ユニット４、出口パージ部５を備えている。
【００２６】
また、製造装置１００は、複数のＣＮＴ配向集合体製造用基板１０上に連続的にＣＮＴ配向集合体を製造するものである。
【００２７】
ＣＮＴ配向集合体製造用基板（カーボンナノチューブ配向集合体の製造用の基板）１０は、基材上にＣＮＴの成長反応の触媒を担持している基板である。
【００２８】
（基材）
基材の構成としては、その表面にＣＮＴの成長の触媒を担持することのできる部材であればよく、４００℃以上の高温でも形状を維持できるものが好ましい。ＣＮＴの製造に使用可能な材質としては、例えば、鉄、ニッケル、クロム、モリブデン、タングステン、チタン、アルミニウム、マンガン、コバルト、銅、銀、金、白金、ニオブ、タンタル、鉛、亜鉛、ガリウム、インジウム、ゲルマニウム、及びアンチモンなどの金属、並びにこれらの金属を含む合金及び酸化物、又はシリコン、石英、ガラス、マイカ、グラファイト、及びダイヤモンドなどの非金属、並びにセラミックなどが挙げられる。金属材料はシリコン及びセラミックと比較して、低コストであるから好ましく、特に、Ｆｅ−Ｃｒ（鉄−クロム）合金、Ｆｅ−Ｎｉ（鉄−ニッケル）合金、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ（鉄−クロム−ニッケル）合金などは好適である。
【００２９】
基材の態様としては、平板状、薄膜状、及びブロック状等が挙げられ、特に体積の割に表面積を大きくとれる平板状が大量に製造する場合において有利である。
【００３０】
（浸炭防止層）
基材には、その表面及び裏面の少なくともいずれか一方に、浸炭防止層が形成されていてもよい。表面及び裏面の両面に浸炭防止層が形成されていることが望ましい。この浸炭防止層は、カーボンナノチューブの生成工程において、基材が浸炭されて変形してしまうのを防止するための保護層である。
【００３１】
浸炭防止層は、金属又はセラミック材料によって構成されることが好ましく、特に浸炭防止効果の高いセラミック材料であることが好ましい。金属としては、銅及びアルミニウムなどが挙げられる。セラミック材料としては、例えば、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、シリカアルミナ、酸化クロム、酸化ホウ素、酸化カルシウム、酸化亜鉛などの酸化物、窒化アルミニウム、窒化ケイ素などの窒化物が挙げられ、なかでも浸炭防止効果が高いことから、酸化アルミニウム、酸化ケイ素が好ましい。
【００３２】
（触媒）
ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０において、基材上（基材上に浸炭防止層を備える場合には当該浸炭防止層の上）には、触媒が担持されている。触媒としては、ＣＮＴの製造が可能であればよく、例えば、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、並びに、これらの塩化物及び合金、またこれらが、さらにアルミニウム、アルミナ、チタニア、窒化チタン、酸化シリコンと複合化し、または層状になっていてもよい。例えば、鉄−モリブデン薄膜、アルミナ−鉄薄膜、アルミナ−コバルト薄膜、及びアルミナ−鉄−モリブデン薄膜、アルミニウム−鉄薄膜、アルミニウム−鉄−モリブデン薄膜などを例示することができる。触媒の存在量としては、例えば、ＣＮＴの製造が可能な範囲であればよく、鉄を用いる場合、製膜厚さは、０．１ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下がさらに好ましく、０．８ｎｍ以上２ｎｍ以下が特に好ましい。
【００３３】
基材表面への触媒の形成は、ウェットプロセス又はドライプロセスのいずれを適用してもよい。例えば、スパッタリング蒸着法、金属微粒子を適宜な溶媒に分散させた液体の塗布・焼成による方法などを適用することができる。また周知のフォトリソグラフィー又はナノインプリンティングなどを適用したパターニングを併用して触媒を任意の形状とすることもできる。
【００３４】
〔入口パージ部１〕
入口パージ部１とはＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の入口から製造装置１００の有する炉内へ外気が混入することを防止するための装置一式のことである。製造装置１００内に搬送されたＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の周囲環境をパージガスで置換する機能を有する。具体的には、パージガスを保持するための炉又はチャンバ、パージガスを噴射するための噴射部などが設けられている。パージガスは不活性ガスが好ましく、特に安全性、コストなどの点から窒素であることが好ましい。ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の搬送をベルトコンベアを用いて行なう場合などＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の入口が常時開口している場合は、パージガス噴射部としてパージガスを上下からシャワー状に噴射するガスカーテン装置とし、装置入口から外気が混入することを防止することが好ましい。後述するガス混入防止手段１１のみでも炉内への外気混入を防止することは可能であるが、装置の安全性を高めるために入口パージ部１を備えていることが好ましい。
【００３５】
〔フォーメーションユニット２〕
フォーメーションユニット２とは、フォーメーション工程を実現するための装置一式のことであり、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の表面に形成された触媒の周囲環境を還元ガス環境とすると共に、触媒と還元ガスとの少なくとも一方を加熱する機能を有する。
【００３６】
フォーメーション工程とは、詳しくは後述するが、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０上に担持された触媒の周囲環境を還元ガス環境とすると共に、触媒又は還元ガスの少なくとも一方を加熱する工程である。
【００３７】
フォーメーションユニット２は、具体的には、還元ガスを保持するためのフォーメーション炉２ａ、還元ガスを噴射するための還元ガス噴射部２ｂ、フォーメーション炉２ａ内のガスを排気するための排気フード２ｄ、触媒及び還元ガスの少なくとも一方を加熱するためのヒーター２ｃなどが挙げられる。ヒーター２ｃとしては４００℃から１１００℃の範囲で加熱することができるものが好ましく、例えば、抵抗加熱ヒーター、赤外線加熱ヒーター、電磁誘導式ヒーターなどが挙げられる。
【００３８】
（還元ガス）
還元ガスは、一般的には、触媒の還元、触媒をＣＮＴの成長に適合した状態である微粒子状とすることの促進、触媒の活性向上の少なくとも一つの効果を持つ、ＣＮＴの成長温度において気体状のガスである。還元ガスとしては、典型的には還元性を有したガスであり、例えば水素ガス、アンモニア、水蒸気及びそれらの混合ガスを適用することができる。また、水素ガスをヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガスなどの不活性ガスと混合した混合ガスでもよい。還元ガスは、フォーメーション工程で用いてもよく、適宜成長工程に用いてもよい。
【００３９】
（フォーメーション工程）
フォーメーション工程とは、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０上に担持された触媒の周囲環境を還元ガス環境とすると共に、触媒又は還元ガスの少なくとも一方を加熱する工程である。この工程により、触媒の還元、触媒をＣＮＴの成長に適合した状態である微粒子状とすることの促進、触媒の活性向上の少なくとも一つの効果が現れる。例えば、触媒がアルミナ−鉄薄膜である場合、鉄触媒は還元されて微粒子化し、アルミナ層上にナノメートルサイズの鉄微粒子が多数形成される。これにより触媒はＣＮＴ配向集合体の製造に好適な触媒に調製される。この工程を省略してもＣＮＴを製造することは可能であるが、この工程を行なうことでＣＮＴ配向集合体の製造量及び品質を飛躍的に向上させることができる。
【００４０】
本実施形態のように、フォーメーション工程と成長工程を実現するユニットをそれぞれ別々に設けることは、フォーメーション炉２ａの内壁に炭素汚れが付着することを防止することになるので、ＣＮＴ配向集合体の製造にとってより好ましい。
【００４１】
〔成長ユニット３〕
成長ユニット３は、成長工程を実現するための装置一式のことである。成長工程とは、詳しくは後述するが、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０を成長炉内に搬入し、かつ成長炉内において触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に触媒及び原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して、カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる工程である。
【００４２】
成長ユニット３は、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の周囲の環境を原料ガス環境に保持する炉である成長炉３ａ、原料ガスをＣＮＴ配向集合体製造用基板１０上に噴射するための原料ガス噴射部３ｂ、成長炉３ａ内のガスを排気するための排気フード３ｄ、触媒と原料ガスの少なくとも一方を加熱するためのヒーター３ｃを含んでいる。
【００４３】
原料ガス噴射部３ｂからはＣＮＴ配向集合体製造用基板１０上に原料ガスが噴射される。
【００４４】
原料ガス噴射部３ｂ及び排気フード３ｄはそれぞれ少なくとも１つ以上備えられており、全ての原料ガス噴射部３ｂから噴射される全ガス流量と、全ての排気フード３ｄから排気される全ガス流量は、同量又はほぼ同量であることが好ましい。このようにすることが、原料ガスが成長炉３ａ外へ流出すること、及び成長炉３ａ外のガスを成長炉３ａ内に流入させることを防止する。
【００４５】
ヒーター３ｃとしては４００℃から１１００℃の範囲で加熱することができるものが好ましく、例えば、抵抗加熱ヒーター、赤外線加熱ヒーター、電磁誘導式ヒーターなどが挙げられる。
【００４６】
（原料ガス）
原料ガスとしては、ＣＮＴの原料となる物質であればよく、例えば、成長温度において原料炭素源を有するガスである。なかでもメタン、エタン、エチレン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、プロピレン、及びアセチレンなどの炭化水素が好適である。この他にも、メタノール、エタノールなどの低級アルコールでもよい。これらの混合物も使用可能である。またこの原料ガスは、不活性ガスで希釈されていてもよい。
【００４７】
（不活性ガス）
不活性ガスとしては、ＣＮＴが成長する温度で不活性であり、触媒の活性を低下させず、且つ成長するカーボンナノチューブと反応しないガスであればよい。例えば、ヘリウム、アルゴン、窒素、ネオン、及びクリプトンなど、並びにこれらの混合ガスを例示でき、特に窒素、ヘリウム、アルゴン、及びこれらの混合ガスが好適である。
【００４８】
（触媒賦活物質）
成長工程において、ＣＮＴの成長反応が行なわれる雰囲気中に触媒賦活物質を存在させることがより好ましい。触媒賦活物質の添加によって、カーボンナノチューブの生産効率や純度をより一層改善することができる。
【００４９】
触媒賦活物質としては、酸素を含む物質がより好ましく、ＣＮＴの成長温度でＣＮＴに多大なダメージを与えない物質であることがさらに好ましい。例えば、水；酸素、オゾン、酸性ガス、酸化窒素、一酸化炭素及び二酸化炭素などの低炭素数の含酸素化合物；エタノール、メタノールなどのアルコール類；テトラヒドロフランなどのエーテル類；アセトンなどのケトン類；アルデヒド類；エステル類；並びにこれらの混合物が有効である。この中でも、水、酸素、二酸化炭素、一酸化炭素、エーテル類が好ましく、特に水及び二酸化炭素が好適である。
【００５０】
触媒賦活物質の添加量に格別な制限はないが、触媒の周囲環境中の濃度で、水蒸気の場合には、好ましくは１０ｐｐｍ以上１００００ｐｐｍ以下、より好ましくは５０ｐｐｍ以上１０００ｐｐｍ以下、さらに好ましくは２００ｐｐｍ以上７００ｐｐｍ以下の範囲とするとよい。
【００５１】
触媒賦活物質の機能のメカニズムは、現時点では以下のように推測される。ＣＮＴの成長過程において、副次的に発生したアモルファスカーボン及びグラファイトなどが触媒に付着すると触媒は失活してしまいＣＮＴの成長が阻害される。しかし、触媒賦活物質が存在すると、アモルファスカーボン及びグラファイトなどを酸化して一酸化炭素及び二酸化炭素などにすることでガス化するため、触媒層が清浄化され、触媒の活性を高め且つ活性寿命を延長させる作用（触媒賦活作用）が発現すると考えられている。
【００５２】
なお、例えばアルコール類及び一酸化炭素などのような炭素及び酸素を含有する化合物は、原料ガスとしても触媒賦活物質としても作用し得る。例えば、これらをエチレンなどの分解して炭素源となりやすい原料ガスと併用する場合は触媒賦活物質として作用し、また水等の活性が高い触媒賦活物質と併用する場合は原料ガスとして作用するものと推測される。さらに、一酸化炭素などは、分解して生じる炭素原子がＣＮＴの成長反応の炭素源となる一方で、酸素原子がアモルファスカーボン及びグラファイト等を酸化してガス化する触媒賦活物質としても作用するものと推測される。
【００５３】
（高炭素濃度環境）
高炭素濃度環境とは、全流量に対する原料ガスの割合が２〜２０%程度の成長雰囲気のことをいう。特に触媒賦活物質存在下においては、触媒活性が著しく向上するため、高炭素濃度環境化においても、触媒は活性を失わず、長時間のＣＮＴの成長が可能となると共に、成長速度が著しく向上する。しかしながら、高炭素濃度環境では低炭素濃度環境に比べ、炉壁などに炭素汚れが大量に付着しやすい。また、ＣＮＴ配向集合体の先端部のＧ／Ｄ比低下の原因となる場合がある。本発明に係るＣＮＴ配向集合体の製造装置によれば、ＣＮＴ配向集合体の先端部にアモルファスカーボン等の炭素汚れが付着することを防止でき、先端部のＧ／Ｄ比と根元部のＧ／Ｄ比との差がより小さいＣＮＴ配向集合体を製造することができる。
【００５４】
（成長工程）
成長工程とは、上述のように、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０を成長炉内に搬入し、かつ成長炉内において触媒の周囲環境を原料ガス環境とすると共に触媒及び原料ガスのうち少なくとも一方を加熱して、カーボンナノチューブ配向集合体を成長させる工程である。すなわち、成長工程では、化学気相成長法（ＣＶＤ）法により基材上にカーボンナノチューブ配向集合体を成長させる。本発明に係る製造方法における成長工程は、このようなＣＮＴ配向集合体を成長させる際に、成長炉３ａからＣＮＴ配向集合体製造用基板１０が出る出口を、成長炉３ａの外から加熱しながら、行なえばよい。
【００５５】
また、成長工程では、例えば、複数の基材が連続的に搬入されている成長炉に、ＣＮＴの原料ガスを供給した後に、又は原料ガスを供給しながら、ＣＶＤ法により基材上にＣＮＴ配向集合体を成長させればよい。
【００５６】
成長炉３ａ内でＣＮＴ配向集合体製造用基板１０上にＣＮＴ配向集合体を成長させるときの、成長炉３ａ内の圧力としては１０２Ｐａ以上、１０７Ｐａ（１００大気圧）以下が好ましく、１０４Ｐａ以上、３×１０５Ｐａ（３大気圧）以下がさらに好ましい。
【００５７】
また、成長炉３ａにおいて、ＣＮＴを成長させる反応温度は、金属触媒、原料炭素源、及び反応圧力などを考慮して適宜定められる。触媒失活の原因となる副次生成物を排除するために触媒賦活物質を添加する工程を含む場合は、その効果が十分に発現する温度範囲に設定することが望ましい。つまり、最も望ましい温度範囲としては、アモルファスカーボン及びグラファイトなどの副次生成物を触媒賦活物質が除去し得る温度を下限値とし、主生成物であるＣＮＴが触媒賦活物質によって酸化されない温度を上限値とすることである。
【００５８】
具体的には、好ましくは４００℃以上、１１００℃以下であり、より好ましくは６００℃以上、９００℃以下である。特に触媒賦活物質を添加する場合には、上記温度範囲であれば、触媒賦活物質の効果を充分に発現させることができ、かつ触媒賦活物質がＣＮＴと反応することを抑制できる。
【００５９】
〔搬送ユニット６〕
搬送ユニット６とは、少なくともフォーメーションユニット２から成長ユニット３までＣＮＴ配向集合体製造用基板１０を搬送するために必要な装置一式のことである。具体的には、メッシュベルト６ａ、減速機付き電動モータを用いたベルト駆動部６ｂなどから構成されるベルトコンベア方式の搬送ユニットが挙げられる。
【００６０】
本実施形態では、搬送ユニット６は、図１に示すように複数のＣＮＴ配向集合体製造用基板１０を連続的に製造装置１００内の各ユニットに搬送するものであるが、本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置が備える搬送ユニットは、成長炉の中から外に基材を搬出するものであればよい。
【００６１】
〔接続部７、８、９〕
接続部７、８、９とは、各ユニットの炉内空間を空間的に接続し、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０がユニットからユニットへ搬送される時に、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０が外気に曝されることを防ぐための装置一式のことである。具体的には、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の周囲環境と外気を遮断し、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０をユニットからユニットへ通過させることができる炉又はチャンバなどが挙げられる。
【００６２】
〔ガス混入防止手段１１、１２、１３〕
ガス混入防止手段１１、１２、１３とは、外気と製造装置１００の炉内のガスとが相互に混入すること、又は製造装置１００内の炉（例えば、フォーメーション炉２ａ、成長炉３ａ、冷却炉４ａ）間でガス同士が相互に混入することを防止する装置一式のことであり、ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の搬送のための出入口近傍、又は製造装置１００内の空間と空間とを接続する接続部７、８、９に設置される。このガス混入防止手段１１、１２、１３は、各炉におけるＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の入口及び出口の開口面に沿ってシールガスを噴出するシールガス噴射部（シールガス噴射手段）１１ｂ、１２ｂ、１３ｂと、主に噴射されたシールガス（及びその他近傍のガス）を各炉内に入らないように吸引して製造装置１００の外部に排気する排気部（排気手段）１１ａ、１２ａ、１３ａとを、それぞれ少なくとも１つ以上を備えている。シールガスが炉の開口面に沿って噴射されることで、シールガスが炉の出入り口を塞ぎ、炉外のガスが炉内に混入することを防ぐ。また、当該シールガスが成長炉３ａ等の炉の出口から当該炉の中に入らないように吸引して製造装置（自装置）１００の外部に排気することにより、当該シールガスが炉内に混入することを防ぐ。シールガスは不活性ガスであることが好ましく、特に安全性、コストなどの点から窒素であることが好ましい。シールガス噴射部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂと排気部１１ａ、１２ａ、１３ａの配置としては、１つのシールガス噴射部に隣接して１つの排気部を配置してもよいし、メッシュベルトを挟んでシールガス噴射部に対面するように排気部を配置してもよいが、ガス混入防止手段の全体の構成が、炉長方向に対称な構造となるようにシールガス噴射部及び排気部を配置することが好ましい。例えば、図１に示すように、１つの排気部の両端にシールガス噴射部を２つ配置し、排気部を中心にして炉長方向に対称な構造とするとよい。また、シールガス噴射部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂから噴射される全ガス流量と排気部から排気される全ガス流量はほぼ同量であることが好ましい。これによって、ガス混入防止手段１１、１２、１３を挟んだ両側の空間からのガスが相互に混入することを防止するとともに、シールガスが両側の空間に流出することも防止することが可能になる。このようなガス混入防止手段１２、１３を成長炉３ａの両端に設置することで、シールガスの流れと成長炉３ａ内のガスの流れが相互に干渉することを防止できる。また、シールガスの成長炉３ａ内流入によるガス流れの乱れも防止されている。よって、ＣＮＴ配向集合体の連続製造に好適な製造装置１００を実現できる。
【００６３】
ガス混入防止手段１１、１２、１３によって防止されるガス混入の程度としては、ＣＮＴ配向集合体の製造を阻害しない程度であることが好ましい。特に、フォーメーション工程を行なう場合は、フォーメーション炉２ａ内還元ガス環境中の炭素原子個数濃度を５×１０２２個／ｍ３以下、より好ましくは１×１０２２個／ｍ３以下に保つように、原料ガスがフォーメーション炉２ａ内へ混入することを、ガス混入防止手段１１、１２が防止することが好ましい。
【００６４】
（炭素原子個数濃度）
原料ガスがフォーメーション炉２ａ内空間に混入すると、ＣＮＴの成長に悪影響を及ぼす。フォーメーション炉２ａ内還元ガス環境中の炭素原子個数濃度を５×１０２２個／ｍ３以下、より好ましくは１×１０２２個／ｍ３以下に保つように、ガス混入防止手段１１、１２により原料ガスのフォーメーション炉２ａ内への混入を防止すると良い。ここで炭素原子個数濃度は、還元ガス環境中の各ガス種（ｉ＝１、２、・・・）に対して、濃度（ｐｐｍｖ）をＤ１、Ｄ２・・・、標準状態での密度（ｇ／ｍ３）をρ１、ρ２・・・、分子量をＭ１、Ｍ２・・・、ガス分子１つに含まれる炭素原子数をＣ１、Ｃ２・・・、アボガドロ数をＮＡとして下記数式（１）で計算している。
【００６５】
【数１】
2012165514.tif 000003
フォーメーション炉２ａ内における還元ガス環境中の炭素原子個数濃度を５×１０２２個／ｍ３以下に保つことによって、ＣＮＴの製造量及び品質を良好に保つことができる。炭素原子個数濃度が５×１０２２個／ｍ３以上となるとフォーメーション工程において、触媒の還元、触媒のＣＮＴの成長に適合した状態である微粒子状とすることの促進、触媒の活性向上の少なくとも一つの効果が阻害され、成長工程におけるＣＮＴの製造量減少、品質の劣化を引き起こす場合がある。
【００６６】
〔加熱部１３ｃ〕
加熱部（加熱手段）１３ｃは、シールガス噴射部１３ｂから噴射されるシールガスを加熱するためのものである。つまり、本発明に係る製造方法では、加熱部１３ｃによってシールガスを加熱しながら成長工程を行なう。
【００６７】
加熱されたシールガスが、成長炉３ａからＣＮＴ配向集合体製造用基板１０が出る出口及びその付近を加熱することによって、出口及びその付近の温度が上昇する。これにより、先端部のＧ／Ｄ比と根元部のＧ／Ｄ比との差が小さく、品質の安定したＣＮＴ配向集合体を得ることができる。
【００６８】
加熱部１３ｃの具体的な構成としては、例えば、シールガスを搬送する管の周囲にヒーターを取り付けて、管を介してシールガスを加熱する構成、シールガスの噴射口の付近にヒーター等で加熱したバッファタンクを設けて、シールガスを加熱する構成、及び接続部９全体をヒーターで加熱する構成などが挙げられる。
【００６９】
加熱部１３ｃによる加熱温度としては、目的とするＣＮＴ配向集合体の品質、ＣＮＴの成長反応のための温度等に応じて適宜設定すればよく、例えば、シールガスを３００℃以上、８００℃以下に加熱することがより好ましい。この範囲の温度であれば、根元部のＧ／Ｄ比を低下させることなく、先端部のＧ／Ｄ比と根元部のＧ／Ｄ比の差を小さくすることができる。したがって、安定して高品質のＣＮＴ配向集合体を製造できる。
【００７０】
本実施形態では、本発明における加熱手段の具体的な構成として、シールガスを加熱する加熱部を例に説明したが、加熱手段の具体的な構成は、成長炉から基材が出る出口を、成長炉外から加熱するものであればよい。また、本実施形態のように成長ユニットから冷却ユニットのような別のユニットに接続部を介して基材を搬送する形態においては、当該接続部の内部空間を加熱するものであればよい。
【００７１】
〔冷却ユニット４〕
冷却ユニット４とは、ＣＮＴ配向集合体が成長したＣＮＴ配向集合体製造用基板１０を冷却するために必要な装置一式のことである。成長工程後のＣＮＴ配向集合体、触媒、基材の酸化防止と冷却とを実現する機能を有する。具体的には、冷却ガスを保持するための冷却炉４ａ、水冷式の場合は冷却炉内空間を囲むように配置した水冷冷却管４ｃ、空冷式の場合は冷却炉内空間に冷却ガスを噴射する冷却ガス噴射部４ｂなどが挙げられる。また、水冷方式と空冷方式とを組み合わせてもよい。
【００７２】
（冷却工程）
冷却工程とは、成長工程後にＣＮＴ配向集合体、触媒、基材を冷却する工程である。成長工程後のＣＮＴ配向集合体、触媒、基材は高温状態にあるため、酸素存在環境下に置かれると酸化してしまうおそれがある。それを防ぐために、例えば、冷却ガス環境下でＣＮＴ配向集合体、触媒、基材を例えば４００℃以下、さらに好ましくは２００℃以下に冷却する。冷却の具体的な方法としては、例えば、冷却ガス等を用いればよい。冷却ガスとしては不活性ガスが好ましく、特に安全性、コストなどの点から窒素であることが好ましい。
【００７３】
〔出口パージ部５〕
出口パージ部５とはＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の出口から装置炉内へ外気が混入することを防止するための装置一式のことである。ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の周囲環境をパージガス環境にする機能を有する。具体的には、パージガス環境を保持するための炉又はチャンバ、パージガスを噴射するための噴射部などが挙げられる。パージガスは不活性ガスが好ましく、特に安全性、コストなどの点から窒素であることが好ましい。ベルトコンベア方式などＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の出口が常時開口している場合は、パージガス噴射部としてパージガスを上下からシャワー状に噴射するガスカーテン装置とし、装置出口から外気が混入することを防止することが好ましい。ガス混入防止手段１３のみでも炉内への外気混入を防止することは可能であるが、装置の安全性を高めるために出口パージ部５を備えていることが好ましい。
【００７４】
〔還元ガス又は原料ガスに曝される装置部品の材質〕
製造装置１００におけるフォーメーション炉２ａ、還元ガス噴射部２ｂ、フォーメーションユニット２の排気フード２ｄ、成長炉３ａ、原料ガス噴射部３ｂ、成長ユニット３の排気フード３ｄ、メッシュベルト６ａ、ガス混入防止手段１１、１２、１３のシールガス噴射部１１ｂ、１２ｂ、１３ｂ及び排気部１１ａ、１２ａ、１３ａ、接続部７、８、９の炉、排気流量安定化部２０などの各部品は還元ガス又は原料ガスに曝される。それら部品の材質としては、高温に耐えられ、加工の精度と自由度、コストの点から耐熱合金が好ましい。耐熱合金としては、耐熱鋼、ステンレス鋼、ニッケル基合金などが挙げられる。Ｆｅを主成分として他の合金濃度が５０％以下のものが耐熱鋼と一般に呼ばれる。また、Ｆｅを主成分として他の合金濃度が５０％以下であり、Ｃｒを約１２％以上含有する鋼は一般にステンレス鋼と呼ばれる。また、ニッケル基合金としては、ＮｉにＭｏ、Ｃｒ及びＦｅなどを添加した合金が挙げられる。例えば、ＳＵＳ３１０、インコネル６００、インコネル６０１、インコネル６２５、インコロイ８００、ＭＣアロイ、Ｈａｙｎｅｓ２３０アロイなどが耐熱性、機械的強度、化学的安定性、低コストなどの点から好ましい。
【００７５】
耐熱合金を用いる際に、その表面を溶融アルミニウムめっき処理、又は、その表面が算術平均粗さＲａ≦２μｍとなるように研磨処理すると、高炭素環境下でＣＮＴを成長させたときに壁面などに付着する炭素汚れを低減することができる。これらの処理はＣＮＴ配向集合体の製造にとってより好ましい。
【００７６】
以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形及び変更が可能である。
【００７７】
例えば、ガス原料、加熱温度などの製造条件を変更することにより、この製造装置で生産されるカーボンナノチューブを単層のもの又は多層のものに変更することも可能であるし、両者を混在生産させることも可能である。
【００７８】
また、本実施の形態の製造装置１００においては、製造装置１００とは別の成膜装置によってＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の表面への触媒の形成を行なうものとしたが、フォーメーションユニット２の上流側に触媒成膜ユニットを設け、フォーメーションユニット２に先立って触媒成膜ユニットをＣＮＴ配向集合体製造用基板１０が通過するように製造装置１００を構成してもよい。
【００７９】
また、本実施の形態の製造装置１００においては、フォーメーションユニット２、成長ユニット３、冷却ユニット４の順に各ユニットを設けて、接続部７、８、９にて各炉内空間を空間的に接続しているが、フォーメーション工程、成長工程、冷却工程以外の他の工程を実現するユニットをどこかに複数追加して、接続部にて各ユニットの炉内空間を空間的に接続してもよい。
【００８０】
また、本実施の形態の製造装置１００においては、フォーメーションユニット２、成長ユニット３、及び冷却ユニット４の各ユニットの配置について、直線状配置で説明したが、それに制限されるものではなく、例えば環状に配置してもよい。
【００８１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【００８２】
〔付記事項〕
以上のように、本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置では、前記カーボンナノチューブ配向集合体が成長した基板を冷却する冷却炉を含む冷却ユニットと、前記成長炉及び前記冷却炉の炉内空間を空間的に接続する接続部と、を備え、前記搬送ユニットは、前記成長ユニットから前記冷却ユニットまで前記基板を搬送するものであり、前記加熱手段は、前記接続部の内部空間を加熱するものであることがより好ましい。
【００８３】
本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置では、前記成長ユニットの出口から、当該成長ユニット外のガスが当該成長ユニット内に混入することを防止するガス混入防止手段を備え、前記ガス混入防止手段は、前記成長ユニットの前記基板が出る出口の開口面に沿ってシールガスを噴射するシールガス噴射手段と、当該シールガスが当該出口から当該成長炉の中に入らないように吸引して自装置の外部に排気する排気手段と、を備えることがより好ましい。
【００８４】
本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造装置では、前記加熱手段は、前記シールガスを加熱するものであることがより好ましい。
【００８５】
また、本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法では、前記成長ユニットの出口から、当該成長ユニット外のガスが当該成長ユニット内に混入することを防止するガス混入防止手段をさらに備える前記製造装置を用いて、前記成長工程では、前記ガス混入防止手段によって、前記成長ユニットの前記基板が出る出口の開口面に沿ってシールガスを噴射しながら、当該シールガスが当該出口から当該成長炉の中に入らないように吸引して自装置の外部に排気することがより好ましい。
【００８６】
本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法では、前記加熱手段が前記シールガスを加熱するものである前記製造装置を用いて、前記加熱手段によって前記シールガスを加熱しながら前記成長工程を行なうことがより好ましい。
【００８７】
本発明に係るカーボンナノチューブ配向集合体の製造方法では、前記カーボンナノチューブ配向集合体が成長した基板を冷却する冷却炉を含む冷却ユニットをさらに備える前記製造装置を用いて、前記成長工程後にカーボンナノチューブ配向集合体、前記触媒、前記基材を冷却する冷却工程をさらに含むことがより好ましい。
【実施例】
【００８８】
以下に実施例を挙げて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。本発明における評価は以下の方法に従って行った。【００８９】
（比表面積測定）
比表面積とは液体窒素の７７Ｋでの吸脱着等温線を測定し、この吸脱着等温曲線からＢｒｕｎａｕｅｒ，Ｅｍｍｅｔｔ，Ｔｅｌｌｅｒの方法から計測した値のことである。比表面積は、ＢＥＴ比表面積測定装置（（株）マウンテック製ＨＭ  ｍｏｄｅｌ−１２１０）を用いて測定した。【００９０】
（ｂｏｔｔｏｍ‐Ｇ／Ｄ比）
Ｇ／Ｄ比とはＣＮＴの品質を評価するのに一般的に用いられている指標である。ラマン分光装置によって測定されるＣＮＴのラマンスペクトルには、Ｇバンド（１６００ｃｍ−１付近）とＤバンド（１３５０ｃｍ−１付近）と呼ばれる振動モードが観測される。ＧバンドはＣＮＴの円筒面であるグラファイトの六方格子構造由来の振動モードであり、Ｄバンドは結晶欠陥由来の振動モードである。よって、ＧバンドとＤバンドのピーク強度比（Ｇ／Ｄ比）が高いものほど、欠陥量が少なく品質の高いＣＮＴと評価できる。【００９１】
本実施例においては、顕微レーザラマンシステム（サーモフィッシャーサイエンティフィック（株）製Ｎｉｃｏｌｅｔ  Ａｌｍｅｇａ  ＸＲ）を用い、基材中心部付近のＣＮＴ配向集合体を一部剥離し、ＣＮＴ配向集合体の基材から剥離された面にレーザーを当てて、ラマンスペクトルを測定し、Ｇ／Ｄ比を求めた。【００９２】
（ｔｏｐ‐Ｇ／Ｄ比）
基板からＣＮＴを剥離せずに、直接、基板上のＣＮＴに上からレーザーを当てた以外はｂｏｔｔｏｍ‐Ｇ／Ｄ比と同様にして測定した。【００９３】
［実施例１］
本実施例では図１に示す製造装置を用いた。【００９４】
ＣＮＴ配向集合体製造用基板１０の製作条件を以下に説明する。基材として９０ｍｍ角、厚さ０．３ｍｍのＦｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金ＹＥＦ４２６（日立金属株式会社製、Ｎｉ４２％、Ｃｒ６％）を使用した。レーザー顕微鏡を用いて表面粗さを測定したところ、算術平均粗さＲａ≒２．１μｍであった。この基材の表裏両面にスパッタリング装置を用いて厚さ２０ｎｍのアルミナ膜を製膜し、次いで表面のみにスパッタリング装置を用いて厚さ１．０ｎｍの鉄膜（触媒層）を製膜した。【００９５】
このようにして作製したＣＮＴ配向集合体製造用基板１０を製造装置のメッシュベルトに載置し、フォーメーション工程、成長工程、冷却工程の順に処理を行ない、ＣＮＴ配向集合体を製造した。【００９６】
製造装置の入口パージ部１、フォーメーションユニット２、ガス混入防止手段１１、１２、１３、成長ユニット３、冷却ユニット４、出口パージ部５の各条件は以下のように設定した。【００９７】
入口パージ部１
・パージガス：窒素６００００ｓｃｃｍ
フォーメーションユニット２
・炉内温度：８３０℃
・還元ガス：窒素１１２００ｓｃｃｍ、水素１６８００ｓｃｃｍ
・処理時間：２８分
ガス混入防止手段１１
・排気部１１ａ排気量：２０ｓＬｍ
・シールガス噴射部１１ｂ：窒素２０ｓＬｍ
ガス混入防止手段１２
・排気部１２ａ排気量：２５ｓＬｍ
・シールガス噴射部１２ｂ：窒素２５ｓＬｍ
ガス混入防止手段１３
・排気部１３ａ排気量：２０ｓＬｍ
・シールガス噴射部１３ｂ：窒素２０ｓＬｍ
成長ユニット３
・炉内温度：８３０℃
・原料ガス：窒素１６０４０ｓｃｃｍ、エチレン１８００ｓｃｃｍ、
水蒸気含有窒素１６０ｓｃｃｍ（水分量１６０００ｐｐｍｖ）
・処理時間：１１分
加熱部１３ｃ
・加熱温度：６００℃
冷却ユニット４
・冷却水温度：３０℃
・不活性ガス：窒素１００００ｓｃｃｍ
・冷却時間：３０分
出口パージ部５
・パージガス：窒素５００００ｓｃｃｍ
フォーメーションユニット２及び成長ユニット３の炉及び噴射部、ガス混入防止手段の排気部１１ａ、１２ａ、１３ａ、メッシュベルト、接続部７、８、９の各材質はＳＵＳ３１０とし、その表面は溶融アルミニウムめっき処理を施した。【００９８】
加熱部１３ｃ及び接続部９の温度、ｔｏｐ‐Ｇ／Ｄ比、ｂｏｔｔｏｍ‐Ｇ／Ｄ比等の測定結果を表１に示す。【００９９】
【表１】
2012165514.tif 000004
〔実施例２、３〕
加熱部１３ｃの温度を表１の温度にした以外は実施例１と同様の操作を行ない、ＣＮＴ配向集合体を作製し、ｔｏｐ‐Ｇ／Ｄ比、ｂｏｔｔｏｍ‐Ｇ／Ｄ比等を測定した。結果を表１に示す。【０１００】
〔比較例１〕
加熱部１３ｃによる加熱をしなかった以外は実施例１と同様の操作を行ない、ＣＮＴ配向集合体を作製し、ｔｏｐ‐Ｇ／Ｄ比、ｂｏｔｔｏｍ‐Ｇ／Ｄ比等を測定した。結果を表１に示す。【０１０１】
〔結果〕
表１に示すようにシールガスを介して加熱部１３ｃで成長ユニット３を加熱することにより、ｔｏｐ‐Ｇ／Ｄ比とｂｏｔｔｏｍ‐Ｇ／Ｄ比との差が少ないＣＮＴ配向集合体を製造できることが確認できた。【０１０２】
発明の詳細な説明の項においてなされた具体的な実施形態または実施例は、あくまでも、本発明の技術内容を明らかにするものであって、そのような具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものではなく、本発明の精神と次に記載する請求の範囲内において、いろいろと変更して実施することができるものである。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の製造方法で得られるカーボンナノチューブ配向集合体は、電子デバイス材料、光学素子材料、導電性材料などの分野に好適に利用できる。
【符号の説明】
【０１０４】
３      成長ユニット
３ａ    成長炉
４      冷却ユニット
４ａ    冷却炉
９      接続部
１０    ＣＮＴ配向集合体製造用基板（カーボンナノチューブ配向集合体の製造用の基板）
１３ｃ  加熱部（加熱手段）
１００  製造装置
【図１】
2012165514.tif 000005
【国際調査報告】
2012165514.tif 000006
2012165514.tif 000007
2012165514.tif 000008
2012165514.tif 000009
2012165514.tif 000010
2012165514.tif 000011
2012165514.tif 000012