(57)【要約】      （修正有）【課題】凝集し難く、且つ層状物質の片が積層した自立膜を形成し易い層状材料分散体と、層状材料分散体を用いた機械強度の高い層状材料積層体を提供すること。【解決手段】膨潤性粘土鉱物を除く層状物質の片であり、Ｘ線回折法による平均面間隔が層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内、平均厚みが１００ｎｍ以下、及び層状材料１質量部に対して、（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下、（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上、（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下の有機化合物を１質量部以上１００質量部以下含有する層状材料分散体。及び、層状材料分散体を成膜又は成形する工程で得られる層状材料積層体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
膨潤性粘土鉱物を除く層状物質の片であり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内であって、平均厚みが１００ｎｍ以下である、層状材料１質量部に対して、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を１質量部以上１００質量部以下含有する、層状材料分散体。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【請求項２】
２５℃における粘度が３００ｍＰａ・ｓ以上である、請求項１に記載の層状材料分散体。
【請求項３】
前記層状材料と前記有機化合物との合計含有量が、９０質量％以上である、請求項１又は２に記載の層状材料分散体。
【請求項４】
膨潤性粘土鉱物を除く層状物質１質量部に対して、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を１質量部以上１００質量部以下加えて、混練する工程を有する、層状材料分散体の製造方法。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【請求項５】
前記請求項１乃至３のいずれか１項に記載の層状材料分散体を成膜又は成形する工程を有する、
層状物質の片である層状材料が積層されてなる、層状材料積層体の製造方法。
【請求項６】
膨潤性粘土鉱物を除く層状物質の片であり、平均厚みが１００ｎｍ以下である層状材料が積層されてなり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である、層状材料積層体であって、
下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を０．１質量％以上５質量％以下含有し、ＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠した引張試験において、弾性率が３ＧＰａ以上である、層状材料積層体。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、層状材料分散体、及びその製造方法、層状材料積層体の製造方法、並びに層状材料積層体に関する。
【背景技術】
【０００２】
黒鉛（グラファイト）の単層構造であるグラフェンは、炭素六員環が平面方向に連なった二次元平面結晶であり、優れた導電性、熱伝導性等、優れた特性を有することから注目されている。グラフェンの優れた導電性、熱伝導性を引き出すためには、単層のグラフェン又は１００ｎｍ以下等の範囲で複層化した薄片状黒鉛を用いることが求められている。
【０００３】
グラファイトと同様に層状結晶構造を有する単体や層状化合物を包含する無機層状物質を、単層化したナノシートや、当該ナノシートを１００ｎｍ以下の範囲で複層化したような薄片も、極めて薄い厚みに比べて、面サイズは通常μｍオーダーという異方性の高い材料である。このような無機層状物質のナノシート乃至１００ｎｍ以下の範囲で複層化したような薄片は、高い比表面積を有したり、その２次元構造に起因する特殊な物性や、更には新規な物性を有し得ることから、ナノ粒子、ナノチューブ等と並ぶ、ナノ物質の新しいカテゴリーとして注目されている。
【０００４】
黒鉛や無機層状物質の薄片のような層状材料の成膜方法としては、化学蒸着法（ＣＶＤ法）や、溶液塗布法等が知られており、中でも低コストで成膜可能な点から溶液塗布法が注目されている。
溶液塗布法により、黒鉛や無機層状物質の薄片のような層状材料を成膜する場合、溶液内で当該層状材料を分散しておく必要がある。
【０００５】
黒鉛から剥離して薄片状黒鉛を得る方法としては、水などの極性溶媒中に黒鉛を添加し、超音波を用いて分散処理する方法が知られている（例えば、非特許文献１）。しかしながらこれらの方法では、剥離された黒鉛の厚みの分布が広くなり、充分に薄片化されていない黒鉛が無視できないほど残留するという問題があった。
また、六方晶窒化ホウ素や硫化モリブデン等の層状化合物についても、黒鉛と同様に液相で超音波照射を用いて剥離することにより、２次元ナノシートを製造することができると、開示されている（非特許文献２）。しかしながら、非特許文献２の方法によると面内方向の微細化が非常に進んでしまうものと微細化が不十分なものの両方が生成し、粒径が広範囲に分布してしまう傾向にあった。面内方向の微細化が非常に進んでしまうと、層状化合物の薄片同士が積層した積層膜を形成する際に、積層膜の機械的強度を低下させたり、積層膜内において電気や熱等を伝達させる際に薄片間の接触抵抗を増大させたりする要因になり機能向上において好ましくない。また、微細化が進まないものにおいては、１００ｎｍより厚い薄片が多く得られる傾向が高く、単層化したナノシート乃至１００ｎｍ以下の範囲で複層化したような薄片は、収率が悪かった。
【０００６】
特許文献１には、窒化ホウ素をイオン液体と混合し、超音波照射等により窒化ホウ素を剥離することで、窒化ホウ素ナノシートがイオン液体中に分散している窒化ホウ素ナノシート含有分散液が得られる旨が開示され、更に、窒化ホウ素ナノシートと前記窒化ホウ素ナノシートに吸着しているイオン液体とを備える窒化ホウ素ナノシート複合体は溶媒中や樹脂中での分散性に優れると開示されている。しかしながら、特許文献１で用いるイオン液体は、窒化ホウ素の薄片へ強固に吸着し、洗浄や焼成によっても除去しにくい。イオン液体に用いられている有機カチオンは、特に窒化ホウ素の薄片に吸着し易いと推定される。そのため、特許文献１で得られるイオン液体が吸着した窒化ホウ素の薄片は分散性には優れるものの、薄片が積層した積層膜、自立膜を形成することは困難であった。特に、２次元構造に起因する特殊な物性を損なわないような窒化ホウ素の薄片同士が直に隣接する積層膜を作製することは困難であった。イオン液体が吸着した窒化ホウ素の薄片同士が積層した積層膜は、例えば放熱性能に劣ると考えられる。
【０００７】
以上のことから、黒鉛や無機層状物質の薄片のような層状材料のナノシート乃至１００ｎｍ以下の範囲で複層化したような薄片が、面内方向の微細化が進み過ぎない状態でより収率高く得られることが望まれていた。また、層状材料のナノシート乃至１００ｎｍ以下の範囲で複層化したような薄片が、凝集し難く、且つ、２次元構造に起因する特殊な物性に優れた積層体、特に自立膜を形成し易い状態で得られることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−１８７０５７号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】“ＪＡＣＳ”，２００９，１３１，ｐ．３６１１−３６２０
【非特許文献２】“Ｓｃｉｅｎｃｅ”，２０１１，３３１，ｐ．５６８−５７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本開示は上記実情に鑑みてなされたものであり、凝集し難く、且つ層状物質の片が積層した自立膜を形成し易い層状材料分散体、及びその製造方法、当該層状材料分散体を用いた層状材料積層体の製造方法、並びに、機械強度の高い層状材料積層体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】
【００１１】
本開示の１実施形態は、膨潤性粘土鉱物を除く層状物質の片であり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内であって、平均厚みが１００ｎｍ以下である、層状材料１質量部に対して、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を１質量部以上１００質量部以下含有する、層状材料分散体を提供する。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【００１２】
本開示の１実施形態は、前記層状材料分散体の２５℃における粘度が３００ｍＰａ・ｓ以上である、層状材料分散体を提供する。
【００１３】
本開示の１実施形態は、前記層状材料と前記有機化合物との合計含有量が、９０質量％以上である、層状材料分散体を提供する。
【００１４】
また、本開示の１実施形態は、膨潤性粘土鉱物を除く層状物質１質量部に対して、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を１質量部以上１００質量部以下加えて、混練する工程を有する、層状材料分散体の製造方法を提供する。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【００１５】
また、本開示の１実施形態は、前記本開示の１実施形態の層状材料分散体を成膜又は成形する工程を有する、層状物質の片である層状材料が積層されてなる、層状材料積層体の製造方法を提供する。
【００１６】
また、本開示の１実施形態は、膨潤性粘土鉱物を除く層状物質の片であり、平均厚みが１００ｎｍ以下である層状材料が積層されてなり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である、層状材料積層体であって、
下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を０．１質量％以上５質量％以下含有し、ＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠した引張試験において、弾性率が３ＧＰａ以上である、層状材料積層体を提供する。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【発明の効果】
【００１７】
本開示の１実施形態によれば、凝集し難く、且つ層状物質の片が積層した自立膜を形成し易い層状材料分散体、及びその製造方法、当該層状材料分散体を用いた層状材料積層体の製造方法、並びに、機械強度の高い層状材料積層体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１で得られた本開示に係る層状材料１のレーザー顕微鏡写真の１つである。
【図２】文献（Ｒ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ，  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＳＣＩＥＮＣＥ，１４（１９７４）１４７−１５４）のＴａｂｌｅ５を示す。
【図３】文献（Ｒ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ，  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＳＣＩＥＮＣＥ，１４（１９７４）１４７−１５４）のＴａｂｌｅ５の続きを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本開示の実施の形態や実施例などを、図面等を参照しながら説明する。但し、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態や実施例等の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。また、説明の便宜上、上方又は下方という語句を用いて説明する場合があるが、上下方向が逆転してもよい。
本明細書において、ある部材又はある領域等のある構成が、他の部材又は他の領域等の他の構成の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限り、これは他の構成の直上（又は直下）にある場合のみでなく、他の構成の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の構成の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。
【００２０】
以下、本開示の第１の実施形態の層状材料分散体及びその製造方法、層状材料積層体、並びに、層状材料積層体の製造方法について順に説明する。
なお、本開示における沸点及び融点は、１気圧における沸点及び融点であり、その他の物性も特に断りがない限り、１気圧において測定されるものである。
【００２１】
Ｉ．層状材料分散体
本開示の１実施形態の層状材料分散体は、膨潤性粘土鉱物を除く層状物質の片であり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内であって、平均厚みが１００ｎｍ以下である、層状材料１質量部に対して、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を１質量部以上１００質量部以下含有する、層状材料分散体である。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【００２２】
本開示において、膨潤性粘土鉱物を除く層状物質とは、グラファイト（黒鉛）、及び、グラファイトと同様に層状の結晶構造を有する単体や層状化合物を包含するものであり、膨潤性粘土鉱物は含まれない。なお、当該膨潤性粘土鉱物は、水や有機溶媒中で撹拌するだけで膨潤する粘土鉱物をいう。具体的には、膨潤力が５ｍＬ／２ｇ以上であるものをいい、当該膨潤力は、日本ベントナイト工業会標準試験方法ＪＢＡＳ−１０４−７７、ベントナイト（粉状）の膨潤力測定方法に準じた方法で、水５０ｍＬの入った１００ｍＬ容メスシリンダーに粘土鉱物の粉末２．０ｇを少量ずつ入れて自然沈降させ膨潤した粘土鉱物の見かけ容積を読むことで測定することができる。当該膨潤性粘土鉱物としては、モンモリロナイト、ベントナイト等のスメクタイト群とバーミキュライト群のような膨潤性粘土鉱物（粘土ハンドブック、第二版、日本粘土学会編、技報堂出版（株）、１９８７年４月３０日発行）等が挙げられる。一方、膨潤力が５ｍＬ／２ｇ未満である非膨潤性粘土鉱物としては、例えば、天然物又は合成物の雲母、タルク、カオリン、パイロフィライト等が挙げられる。
【００２３】
このような層状物質は、層状結晶構造を有するものであり、例えば共有結合やイオン結合のような強い結合により形成されている単位層が、主に弱いファンデルワールス力を介して積層した層状構造を有する。
層状物質のうち、単体としては例えば、グラファイト（黒鉛）、及びリン（特に黒リン）等が挙げられ、層状化合物としては、例えば、グラファイトの類似化合物である六方晶窒化ホウ素（ｈ−ＢＮ）、菱面体晶窒化ホウ素（ｒ−ＢＮ）、乱層構造窒化ホウ素（ｔ−ＢＮ）等の層状構造を含む窒化ホウ素；六方晶炭窒化ホウ素（ｈ−ＢＣＮ）；遷移金属ダイカルコゲナイド（ＭＣｈ２、ここで、Ｍ＝Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｍｏ，Ｗ等の遷移金属、Ｃｈ＝Ｓ，Ｓｅ，Ｔｅから選ばれる少なくとも１種）；１３族カルコゲナイド（ＧａＳ，ＧａＳｅ，ＧａＴｅ，ＩｎＳｅ等）；１４族カルコゲナイド（ＧｅＳ，ＳｎＳ２，ＳｎＳｅ２，ＰｂＯ等）；ビスマスカルコゲナイド（Ｂｉ２Ｓｅ３，Ｂｉ２Ｔｅ３）、天然物又は合成物の雲母、タルク、カオリン、パイロフィライト等の非膨潤性粘土鉱物等が挙げられる。
本開示に用いられる層状物質としては、中でも、グラファイト、六方晶窒化ホウ素、六方晶炭窒化ホウ素（ｈ−ＢＣＮ）、及び遷移金属ダイカルコゲナイドからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
【００２４】
本開示の層状材料分散体に含まれる層状材料は、前記層状物質の片であり、層状物質を単層化したナノシート、及び、当該ナノシートが複層化された片の少なくとも一方を含み、薄片の平均厚みが１００ｎｍ以下の範囲の層状材料である。本開示に用いられる当該層状材料は、後に詳述する。
【００２５】
本開示の層状材料分散体に含まれる層状材料は、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である。例えば、フッ素化した化合物や、層状物質にフッ化水素をドーピングした材料の場合には、平均面間隔がフッ素化前やフッ化水素ドーピング前の層状物質よりもずっと広い面間隔を有するものとなり、層状材料積層体とした場合の物性が阻害され得るが、本開示の層状材料分散体に含まれる層状材料は、原料である層状物質との平均面間隔の差異が殆どなく、層状物質を単層化したナノシート、及び、当該ナノシートが複層化された片の少なくとも一方を含むものである。
本開示の１実施形態の層状材料分散体において含まれる層状材料は、単層のナノシート又は前記平均面間隔が層状物質と同様の範囲内で複層化した片であって平均厚みが１００ｎｍ以下であることから、２次元構造に起因する特殊な物性や、高い比表面積に対する応用を期待できるものである。
【００２６】
本開示の１実施形態の層状材料分散体は、前記のような層状材料１質量部に対して、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を１質量部以上１００質量部以下含有する、層状材料分散体である。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
本開示の１実施形態の層状材料分散体は、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物によって、層状物質の薄片間の剥離が促進されて分散されてなるものであり、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物は、前記層状材料の再凝集を防止し分散性を安定的に保持するものである。一方で、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物は、イオン液体とは異なり、前記層状材料に対して強固に吸着しないものである。そのため、当該層状材料分散体は、層状物質の片が積層した自立膜を形成し易く、層状物質の２次元構造に起因する特殊な物性を損なわないような層状物質の薄片同士が直に隣接する積層体を形成することができる。更に、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物は、適宜減圧下で適宜加熱することによって、揮発し得るものである。そのため、当該層状材料分散体は、例えば非多孔質基材へ塗布後に必要に応じて減圧下で適宜加熱して前記有機化合物を除去することによって、層状物質の２次元構造に起因する特殊な物性を損なわないような層状物質の薄片同士が直に隣接する積層体を形成することができる。当該層状材料分散体によれば、多孔質基材を用いなくても、非多孔質基材へ直接、層状物質の薄片同士が直に隣接する積層体を形成することができるため、非多孔質基材に対する積層体の密着性が向上したり、表面に凹凸を有する非多孔質基材においても表面の凹凸に追従して前記積層体を形成することができる。
２次元構造に起因する特性としては、原料として用いられる層状物質の構成原子や原子配列等によるが、例えば、熱伝導性、高絶縁性、導電性、半導体性、磁性、強誘電性、焦電性、光磁気性、機械的特性、電磁波吸収性、電磁波反射性、非線形光学性、光吸収性、発光性等が挙げられる。
本開示によれば、前記層状材料が凝集し難く且つ加工し易い薄片のまま積層し、集積膜等の積層体を任意に形成することができるため、各種物性に優れた層状材料積層体を得ることができる。
【００２７】
［層状材料］
本開示の層状材料は、層状物質の片であり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である。
本開示の層状材料は、Ｘ線回折法による平均面間隔や結晶構造の測定と、蛍光Ｘ線測定による含有元素の特定や赤外分光測定による層間挿入した有機物の特定等を組み合わせることにより、層状物質を同定することができる。
本開示の層状材料は、原料の層状物質の薄片間の剥離が促進されてなるものであるが、原料の層状物質と同様の平均面間隔を有するものであり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である。
例えば、通常、黒鉛の平均面間隔（ｄ００２）は０．３３６ｎｍであるので、本開示の層状材料が黒鉛の片である場合、平均面間隔（ｄ００２）は０．３２６ｎｍ以上０．３４６ｎｍ以下の範囲内にある。また、通常、六方晶窒化ホウ素の（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）は０．３３５ｎｍであるので、本開示の層状材料が六方晶窒化ホウ素の片である場合、平均面間隔（ｄ００２）は０．３２５ｎｍ以上０．３４５ｎｍ以下の範囲内にある。また、通常、二硫化モリブデンの（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）は０．６１６ｎｍであるので、本開示の層状材料が二硫化モリブデンの片である場合、平均面間隔（ｄ００２）は０．６０６ｎｍ以上０．６２６ｎｍ以下の範囲内にある。
層状材料に対して、Ｘ線回折装置（粉末Ｘ線回折  例えば、株式会社リガク製、型名：Ｍｉｎｉｆｌｅｘ II）を用いて、ＣｕＫα線（λ＝０．１５４１８ｎｍ）による回折パターンから、ピーク位置の２θを特定し、Ｂｒａｇｇの回折式：λ＝２ｄ・ｓｉｎθより、平均面間隔：ｄを算出することができる。
【００２８】
本開示の層状材料は、各々は、構成する単位層厚みの整数倍の厚みを有するものであり、平均厚みが約０．３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。本開示の層状材料の平均厚みは、好ましくは８０ｎｍ以下、より好ましくは６０ｎｍ以下、より更に好ましくは５０ｎｍ以下であることが望ましい。
なお、本開示の層状材料の厚みは、層状材料の面積が最大になる方向から見た時の層状材料の表面に対して直交する方向の層状材料の最大寸法をいう。
本開示の層状材料の厚みは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて測定することができる。
本開示の層状材料の平均厚みは、基板上に層状材料を独立分散させた状態で厚みをＡＦＭで測定し、２００個の層状材料の厚みの測定値の平均値を算出することで求めることができる。
【００２９】
より具体的には以下のようにして平均厚みを求めることができる。
層状材料分散体をサンプリングし、溶媒で２０〜２０００倍に希釈して薄片を凝集させずに分散させた後に、孔径０．０２μｍ以下のメンブレンフィルター上に塗布することで溶媒を濾別しメンブレンフィルター上に層状材料を凝集させずに独立した状態で配置させる。前記希釈溶媒としては、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒に適宜界面活性剤（例えば、ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート）を２％（溶媒に対して）添加した溶液を用いても良い。メンブレンフィルター上に凝集させずに独立した状態で配置された層状材料に、洗浄済みのシリコンウエハーを押し付け、剥がすことでシリコンウエハー上に層状材料を転写する。このシリコンウエハー上に独立分散した状態で付着している層状材料をＡＦＭで測定し、薄片の厚みを測定する。ＡＦＭ測定は、島津製作所製ナノサーチ顕微鏡ＳＦＴ−３５００における走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の機能を用い、コンタクトモード、即ちＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡)で走査範囲を１０μｍ×１０μｍにして測定を行うことができる。シリコンウエハーに付着している層状材料におけるシリコンウエハーと層状材料の高さの差を層状材料の厚みとする。面方向サイズの最大径が１０μｍより大きい場合は、走査範囲を３０μｍ×３０μｍにして測定することが出来る。更に面方向サイズの最大径が３０μｍより大きい場合は、島津製作所製ナノサーチ顕微鏡ＳＦＴ−３５００におけるレーザー顕微鏡（ＳＬＭ）の機能を用い、走査範囲を例えば６４０×４８０μｍにして、共焦点光学系の機能を用いて層状材料の厚みの測定を行うことができる。
層状材料の平均厚みは、ＡＦＭ及び又はＳＬＭにより、層状材料を合計２００個観測できるまで上記操作を繰り返し、ＡＦＭ及び又はＳＬＭで観測され、無作為に選んだ２００個分の層状材料の厚みの測定値の平均値を算出することで求めることができる。
【００３０】
本開示の層状材料分散体は、薄片の厚みが５０ｎｍ以下の層状材料の層状材料全体に対する含有割合が、１０個数％以上であることが好ましく、更に５０個数％以上であることが好ましく、より更に７０個数％以上であることが好ましい。２次元構造に起因する特性に優れる点から、薄片の厚みが５０ｎｍ以下の層状材料の層状材料全体に対する含有割合は多ければ多いほど好ましく、８０個数％以上であることがより好ましく、９０個数％以上であることがより更に好ましい。中でも、厚みが０．３ｎｍ以上１０ｎｍ未満の層状材料の層状材料全体に対する含有割合は、１０個数％以上であることが好ましく、更に２０個数％以上であることが好ましい。
前記個数％は、層状材料の全個数に対する、該当する厚みの層状材料の個数の割合を表す。
【００３１】
また、本開示の層状材料の面方向サイズは、層状材料の面積が最大になる方向から見た時の層状材料の表面の大きさをいい、最大径が０．０５μｍ以上１００μｍ以下の範囲内であることが好ましく、更に０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であることが好ましく、より更に０．５μｍ以上５０μｍ以下の範囲内であることが好ましい。前記面方向サイズは、光学顕微鏡、電子顕微鏡、原子間力顕微鏡等で直接観察により測定できる。平均最大径は、平均厚みと同様に、顕微鏡で測定され、無作為に選んだ２００個分の層状材料の最大径の平均値を算出することで求めることができる。
【００３２】
本開示の層状材料は各々、アスペクト比（最大径／厚み）が１０以上であることが好ましく、５０以上であることがより好ましい。本開示の層状材料の平均アスペクト比（平均最大径／平均厚み）は１０以上であることが好ましく、５０以上であることがより好ましい。
【００３３】
また、本開示の層状材料分散体中の層状材料の粒度分布は、レーザー回折式粒子径分布測定装置により測定することもできる。
本開示の層状材料分散体中の層状材料のレーザー回折式粒子径分布測定装置による粒度分布は、１μｍ未満が５０個数％以下、１μｍ以上１０μｍ以下が５個数％以上９０個数％以下、１０μｍ超過が１０個数％以上９０個数％以下であることが好ましく、１μｍ未満が３０個数％以下、１μｍ以上１０μｍ以下が１０個数％以上８５個数％以下、１０μｍ超過が２０個数％以上８０個数％以下であることが更に好ましい。
また、本開示の層状材料分散体中の層状材料のレーザー回折式粒子径分布測定装置による個数分布平均値として求められる平均粒子径（Ｄ５０  メディアン（中央値））は、層状物質の片が積層した自立膜を形成し易い点から、０．１μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることが更に好ましい。
層状材料のレーザー回折式粒子径分布測定装置による粒子径は、概ね、層状材料の最大径である面方向サイズを表していると考えられる。
レーザー回折式粒子径分布測定装置による粒度分布の測定としては、層状材料分散体に含まれる有機化合物の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒で、層状材料分散体をレーザー回折式粒子径分布測定装置で測定可能な濃度に適宜希釈し、レーザー回折式粒子径分布測定装置（例えば、島津製作所製、レーザー回折式粒子径分布測定装置ＳＡＬＤ−２３００）を用いて２５℃にて測定することができる。希釈の程度は、例えば、光路長６ｍｍの粒度分布測定用セルにおいて吸光度が０．０９を示す様に希釈することを目安にすることができる。また、粒度分布測定に必要なパラメータである分散体の屈折率は、分散体中の層状材料の屈折率を用いることができる。
【００３４】
［有機化合物］
本開示の層状材料分散体に用いられる有機化合物は、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物である。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
本開示の層状材料分散体では、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を選択して、層状材料を分散時に組み合わせて用いることにより、比較的高粘度な液状中で層状物質の薄片間の剥離が促進されながら、層状物質の薄片である層状材料が分散されて、且つ、前記層状材料の再凝集を防止し分散性を安定的に保持することができる。前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物は、ＳＰ値が８以上２０以下であって１気圧における沸点が１００℃以上２８０℃以下であることから、イオン液体とは異なり、前記層状材料に対して強固に吸着しないものである。そのため、当該層状材料分散体は、層状物質の片が積層した自立膜を形成し易く、層状物質の２次元構造に起因する特殊な物性を損なわないような層状物質の薄片同士が直に隣接する積層体を形成することができる。更に、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物は、必要に応じて減圧下で適宜加熱することによって、揮発し得るものである。そのため、当該層状材料分散体は、多孔質基材上だけでなく、非多孔質基材へ塗布後に適宜減圧下で適宜加熱して前記有機化合物を除去することによって、非多孔質基材上にも直接、層状物質の２次元構造に起因する特殊な物性を損なわないような層状物質の薄片同士が直に隣接する積層体を形成することができる。
【００３５】
本開示の層状材料分散体に用いられる有機化合物は、（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下であるが、当該ＳＰ値は、中でも薄片間の剥離が促進される点と分散性の点から、１０以上が好ましく、また、１６以下であることが好ましい。
なお、  ＳＰ値（溶解度パラメータ）の測定方法や計算方法は幾つかあるが、本開示においては、Ｆｅｄｏｒｓの方法［Ｆｅｄｏｒｓ，  Ｒ．  Ｆ．，  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｅｎｇ．  Ｓｃｉ．，  １４，  １４７  （１９７４）］により決定する。Ｆｅｄｏｒｓの方法ではＳＰ値を、原子団寄与法により求めているが、原子団寄与法とは分子をいくつかの原子団に分割し、各原子団に経験パラメータを割り振って分子全体の物性を決定する手法である。
【００３６】
分子のＳＰ値δは以下の式で定義される。
δ＝（ΣΔｅi／ΣΔｖi）１／２
δ     ：ＳＰ値（（ｃａｌ／ｃｍ３）１／２）
Δｅi  ：各原子団のモル蒸発熱（ｃａｌ／ｍｏｌ）
Δｖi  ：各原子団のモル体積（ｃｍ３／ｍｏｌ）
【００３７】
構成原子団ｉのモル蒸発熱（Δｅi）及びモル体積（Δｖi）は、文献（Ｒ．Ｆ．Ｆｅｄｏｒｓ，  ＰＯＬＹＭＥＲ  ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ  ＡＮＤ  ＳＣＩＥＮＣＥ，１４（１９７４）１４７−１５４）のＴａｂｌｅ５（図２及び図３参照）に示す数値を用いる。
【００３８】
本開示の層状材料分散体に用いられる有機化合物は、（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。当該有機化合物は、比較的高粘度な液状中で層状物質の薄片間の剥離を促進し、当該有機化合物に分散され易い点から、３０℃での粘度が１０万ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましい。当該有機化合物は、中でも３０℃での粘度が、２０ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、３０ｍＰａ・ｓ以上１，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが更に好ましい。
中でも、融点が２８℃以下で、且つ、２８℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、一方で、１０万ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、２０ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが更に好ましく、３０ｍＰａ・ｓ以上１，０００ｍＰａ・ｓ以下であることがより更に好ましい。
なお、本開示において３０℃、２８℃、又は２５℃における粘度はそれぞれ、ＡＳＴＭＤ４４４０に準じて測定するものをいう。
【００３９】
本開示の層状材料分散体に用いられる有機化合物は、（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。１気圧における沸点がこの範囲内であれば、必要に応じて減圧することにより、比較的低温で加熱することによって、揮発し得る。そのため、前述のように、多孔質基材上だけでなく、非多孔質基材上にも直接、層状物質の２次元構造に起因する特殊な物性を損なわないような層状物質の薄片同士が直に隣接する積層体を形成することができ、且つ、耐熱性が比較的低い非多孔質基材上にも直接前記積層体を形成することができる。
【００４０】
本開示の層状材料分散体に用いられる有機化合物は、沸点が１００℃以上２８０℃以下であり、イオン液体とは異なるものである。また、本開示の層状材料分散体に用いられる有機化合物は、塩を形成していないことが好ましく、有機カチオンを含まないことが好ましい。
【００４１】
また、本開示の層状材料分散体に用いられる有機化合物は、薄片間の剥離が促進される点と分散性の点から、酸素原子及び窒素原子の少なくとも１つを含むことが好ましく、更に、１級、２級、３級アミン構造、イミン構造、及び水酸基の少なくとも１つを含むことが好ましい。
【００４２】
前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物としては、例えば、２，２’−イミノジエタノール（ＳＰ値１４．９、融点２８℃、３０℃における粘度  ３８０ｍＰａ・ｓ、沸点２６８℃）、１，８−ジアザビシクロ［５．４．０］−７−ウンデセン（ＤＢＵ）（ＳＰ値８．８３、融点−７０℃、３０℃における粘度  ３０ｍＰａ・ｓ、沸点２６１℃）、１，１，３，３−テトラメチルグアニジン（ＴＭＧ）（ＳＰ値９．１０、融点−３０℃、３０℃における粘度  ２０ｍＰａ・ｓ、沸点１６３℃）等が挙げられる。
【００４３】
本開示において前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物は、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
本開示において前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物の含有割合は、前記層状材料１質量部に対して、前記有機化合物を１質量部以上含有するものであるが、中でも、２質量部以上含有するものであることが好ましく、更に３質量部以上含有するものであることが、層状材料分散体の製造時に層状物質の薄片間の剥離が容易に進行し易い点から好ましい。一方、前記有機化合物の使用効率の点からは、前記有機化合物の含有割合は、前記層状材料１質量部に対して、１００質量部以下含有するものであることが好ましく、８０質量部以下含有するものであることが更に好ましく、５０質量部以下含有するものであることがより更に好ましい。
【００４４】
また、本開示の層状材料分散体において、前記本開示の効果が得られやすい点から、前記層状材料と前記有機化合物との合計含有量が、９０質量％以上であることが好ましく、９５質量％以上であることが更に好ましく、９８質量％以上であることがより更に好ましい。
【００４５】
［その他成分］
本開示の層状材料分散体においては、前記層状材料と、前記有機化合物の他に、本開示の層状材料分散体の効果を損なわない範囲で、その他の成分を更に含有していても良い。その他の成分としては、溶媒、樹脂、各種添加剤等が挙げられる。
層状材料分散体に用いられる添加剤としては、例えば、可塑剤、消泡剤、シランカップリング剤等が挙げられる。
【００４６】
本開示の層状材料分散体においては、例えば、粘度調整の点から、更に溶媒を含有していても良い。当該溶媒としては、前記有機化合物の良溶媒であることが好ましく、前記有機化合物の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒であることが好ましい。例えば、前記有機化合物の融点が２０℃以上３０℃以下の場合、前記有機化合物に少量の溶媒を添加することにより、室温で安定して製造乃至保管することが可能になる。
本開示の層状材料分散体において、更に溶媒を含有する場合の、含有量としては、目的に応じて適宜選択されれば良く、特に限定されない。中でも、層状材料分散体の製造時に層状物質の薄片間の剥離が容易に進行して層状材料が収率良く生成され、且つ、層状材料が再凝集し難く、分散安定性が良好になる点からは、溶媒の含有割合は、前記有機化合物１０質量部に対して、１０質量部未満含有するものであることが好ましく、５質量部以下含有するものであることが更に好ましく、２質量部以下含有するものであることがより更に好ましく、１質量部以下含有するものであることがより更に好ましい。
また、溶媒の含有割合は、層状材料分散体中に１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることが更に好ましく、２質量％以下であることがより更に好ましい。
【００４７】
前記溶媒としては、前記有機化合物に応じて適宜選択されれば良いが、前記有機化合物と同様に、必要に応じて減圧して加熱することによって揮発することが好ましく、沸点が３００℃以下であることが好ましく、２８０℃以下であることがより好ましく、更に前記有機化合物の沸点よりも低いことが好ましく、前記有機化合物の沸点よりも５０℃以上低いことがより更に好ましい。前記溶媒としては、例えば、水、Ｎ−メチルピロリドン（１−メチル−２−ピロリドン）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、１−ブタノール等が挙げられる。
本開示において前記溶媒は、１種単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４８】
［層状材料分散体の物性］
本開示の層状材料分散体の粘度は、目的に応じて適宜選択されれば良く、特に限定されない。中でも、層状材料分散体の製造時に層状物質の薄片間の剥離が容易に進行して層状材料が収率良く生成され、且つ、層状材料が再凝集し難く、分散安定性が良好になる点から、本開示の層状材料分散体の２５℃における粘度は、３００ｍＰａ・ｓ以上であることが好ましく、３０００ｍＰａ・ｓ以上であることが更に好ましく、１万ｍＰａ・ｓ以上であることがより更に好ましい。一方、取扱い易さの点からは、本開示の層状材料分散体の２５℃における粘度は、１０万ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、８万ｍＰａ・ｓ以下であることが更に好ましい。
本開示の層状材料分散体は、所謂、ペースト状であることがより好ましい。
【００４９】
本開示の層状材料分散体は、例えば、下記のような層状材料分散体の製造方法により製造することができる。
［層状材料分散体の製造方法］
本開示の１実施形態の層状材料分散体の製造方法は、膨潤性粘土鉱物を除く層状物質１質量部に対して、下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を１質量部以上１００質量部以下加えて、混練する工程を有する。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【００５０】
本開示において原料となる層状物質の種類としては、前述した層状物質と同様であって良いのでここでの説明は省略する。
本開示において原料として用いられる層状物質は、例えば、天然層状材料、人造層状材料等を適宜選択することができる。
本開示において原料として用いられる層状物質は、層状物質の純度が高い方が好ましく、純度が８０％以上であるものを用いることが好ましい。
原料として用いられる層状物質の大きさは、特に限定されず、最終的に得ようとする層状材料の大きさに応じて選択される。
当該層状物質の分散処理前における粒径は、分散処理が可能な大きさであれば特に限定されないが、通常、最大径が１００μｍ以下のものが好ましく用いられる。
【００５１】
また、本開示において用いられる前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物としては、前述した（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物と同様であって良いのでここでの説明は省略する。
また、本開示において用いられる前記有機化合物の配合量としては、前述した有機化合物の前記層状物質に対する含有割合と同様であって良いのでここでの説明は省略する。
【００５２】
前記混練する方法としては、前記層状物質と前記有機化合物とを混合し、せん断力を付与することにより、前記層状物質の層間を剥離しながら前記有機化合物に分散できる方法であれば、適宜選択して用いることができる。
混練するために用いられる装置としては、例えば、２本ロール、３本ロール等のロールミル、ビーズミル、ジェットミル、アトライター、バンバリーミキサー、ペイントシェイカー、ニーダー、ホモジナイザー、一軸混練機、二軸混練機等が挙げられる。
なお、混練するために用いられる装置に供する前に、混合装置を用いて予め混合しても良い。このような混合装置としては、例えば、高粘度用ミキサー（プラネタリーミキサー、自転公転式ミキサー、ロッキングミキサー等）、撹拌羽根付き回転式攪拌機、ラボプラストミル等が挙げられる。
【００５３】
本開示の層状材料分散体を用いて、層状物質の片が積層した自立膜を形成し易い点から、層状材料分散体中の層状材料のレーザー回折式粒子径分布測定装置による個数分布平均値として求められる平均粒子径（Ｄ５０  メディアン（中央値））が、０．１μｍ以上５００μｍ以下となるように、更に、１μｍ以上１００μｍ以下となるように、混練するための装置と混練条件を選択することが好ましい。
【００５４】
混練するために用いられる装置としては、中でも、せん断力を付与できる方法等、粘度が高い液体を分散させるのに適した方法を選択して用いることが好ましい。中でも、比較的厚みが薄くて面方向サイズが大きい層状材料を得やすい点から、３本ロールミル等のロールミルで混練することが好ましい。比較的厚みが薄くて面方向サイズが大きい層状材料は、積層体を形成した時に自立膜を形成し易く、機械的強度も高くなる。
ロールミルの回転速度比は、混練時の粘度に合わせて適宜調整されれば良く、特に限定されないが、例えば、３本ロールミルの場合、第１ロール：第２ロール：第３ロールの回転速度比は、１：（１．５〜３０）：（２〜１００）であることが好ましく、更に、１：（２〜２０）：（３〜３０）であることが好ましい。
【００５５】
混練する工程において、原料となる層状物質以外の、前記有機化合物を含む液状成分の粘度は、前記混練するために用いられる装置に応じて適宜選択されれば良く、特に限定されない。中でも、前記有機化合物を含む液状成分の２５℃における粘度は、前記層状物質の薄片間の剥離が容易に進行して層状材料が生成されて前記有機化合物に分散されやすい点から、１０ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが好ましく、２０ｍＰａ・ｓ以上１０，０００ｍＰａ・ｓ以下であることが更に好ましく、３０ｍＰａ・ｓ以上１，０００ｍＰａ・ｓ以下であることがより更に好ましい。
【００５６】
混練する工程において、前記有機化合物を含む液状成分の粘度を適切にする調整のために、溶媒を配合しても良い。当該溶媒としては、前記有機化合物の良溶媒であることが好ましく、前記有機化合物の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒であることが好ましい。このような溶媒については前述したので、ここでの説明を省略する。
前述のように、層状材料分散体の製造時に層状物質の薄片間の剥離が容易に進行して層状材料が収率良く生成され、且つ、層状材料が再凝集し難く、分散安定性が良好になる点から、溶媒の含有割合は、前記有機化合物１０質量部に対して、１０質量部未満含有するものであることが好ましく、５質量部以下含有するものであることが更に好ましく、２質量部以下含有するものであることがより更に好ましく、１質量部以下含有するものであることがより更に好ましい。また、溶媒の含有割合は、層状材料分散体中に１０質量％以下であることが好ましく、５質量％以下であることが更に好ましく、２質量％以下であることがより更に好ましい。
【００５７】
前記層状材料分散体の製造方法により得られる層状材料は、単層の層状材料、及び、１００ｎｍ以下の範囲で複層化した層状材料の割合、更には、５０ｎｍ以下の範囲で複層化した層状材料の割合が高いため、分級処理をしなくても優れた２次元構造に起因する特性を有する。また、充分に薄片化されていない層状材料がほとんど残留しないため、分級処理をしても層状材料の質量はほとんど低下せず、層状材料が高回収率で得られる。
前記層状材料分散体の製造方法を用いると、単層の層状材料、及び、１００ｎｍ以下の範囲で複層化した層状材料の割合が２０質量％以上の収率で、より好ましくは５０質量％以上の収率で、より好ましくは７０質量％以上の収率で、より更に好ましくは８０質量％以上の収率で、層状材料を得ることが可能であり、９０質量％以上の収率で層状材料を得ることも可能である。更には、前記層状材料分散体の製造方法を用いると、単層の層状材料、及び、５０ｎｍ以下の範囲で複層化した層状材料の割合が２０質量％以上の収率で、より好ましくは５０質量％以上の収率で、より好ましくは７０質量％以上の収率で、より更に好ましくは８０質量％以上の収率で、層状材料を得ることが可能であり、９０質量％以上の収率で層状材料を得ることも可能である。
【００５８】
前記層状材料分散体の製造方法によれば、層状物質の薄片間の剥離が容易に進行して層状材料が生成され、且つ、当該層状材料が再凝集しにくいため、２次元構造に起因する特性に優れた層状材料を高収率で得ることができる。また、本開示の層状材料分散体の製造方法によれば、従来技術の粘度の低い溶媒中で超音波照射を用いて層状物質を剥離して層状材料分散体を製造する場合に比べて、薄片化が不十分な層状材料の残留が低下した層状材料分散体の製造方法を提供することができる。これらの作用については、以下のように推察される。
層状物質は、二次元構造を有するナノシートが多層に積層した構造を有している。当該層状物質において、各層間にはファンデルワールス力が生じており、比較的弱い力で結合しているものと推定される。
一方で、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物は、層状物質に対して高粘度の分散媒となり得るものであるが、層状物質に対して比較的弱い力で結合するものである。
そのため、前記液状の有機化合物に高粘度の状態で混合している層状物質に、混練することによって高いせん断力をかけることにより、層状物質の薄片間の剥離が容易に進行して層状材料が生成されて、且つ、剥離された層状材料が直ちに前記有機化合物に弱い力で結合して囲まれて分散されやすいため、剥離された層状材料同士が直ちに凝集することが抑制される。当該剥離された層状材料は、混練を続けることによって更に薄片間の剥離が容易に進行されることから、比較的厚みが薄い層状材料を高収率で得ることができる。
【００５９】
前記層状材料分散体の製造方法は、少なくとも前記混練する工程を有するものであり、本開示の効果を損なわない範囲で、必要に応じて更に他の工程を有していてもよい。
このような工程としては、例えば、更に、充分に薄片化されなかった層状材料を除去するための分級工程を含んでいても良い。
上記分級工程は、従来公知の分級方法の中から適宜選択して用いることができる。一方、前記製造方法により得られる層状材料は、充分に薄片化されていない層状材料がほとんど残留しないため、当該分級工程を行うことなく、２次元構造に起因する特性に優れた本開示の層状材料を得ることができる。
また、前記層状材料分散体を調製後、優れた２次元構造に起因する特性を有する層状材料積層体を製造するために、粘度を調整すべく、更に溶媒を添加する工程を有していても良い。
また、他の工程としては、例えば、樹脂や、各種添加剤を添加する工程を有していても良い。層状材料分散体に用いられる添加剤としては、上述と同様であって良い。
【００６０】
［層状材料分散体の用途］
本開示の１実施形態の層状材料分散体に含まれる層状材料は２次元構造に起因する特性に優れるため、本開示に係る層状材料分散体は、優れた２次元構造に起因する特性を有する層状材料積層体を製造するための予備調製物として優れている。
また、層状材料分散体に樹脂等を添加して、樹脂組成物として用いても良い。
【００６１】
ＩＩ．層状材料積層体の製造方法
本開示の１実施形態の層状材料積層体の製造方法は、前記本開示の１実施形態の層状材料分散体を成膜又は成形する工程を有する、
層状物質の片である層状材料が積層されてなる、層状材料積層体の製造方法である。
【００６２】
前記本開示の１実施形態の層状材料分散体を用いて、層状材料積層体を製造する方法は、従来公知の成膜方法又は成形方法の中から適宜選択することができる。
前記本開示の１実施形態の層状材料分散体の分散媒は、沸点が１００℃以上２８０℃以下の前記有機化合物であることから、層状材料積層体の成膜方法としては、ガラス、樹脂フィルム等の非多孔質基材上に前記層状材料分散体を塗布し、適宜加熱や減圧処理することにより前記有機化合物を含む液状成分を除去して成膜する方法を用いることができる。当該製法によれば、ガラス、樹脂フィルム等の非多孔質基材上に、直接、層状材料積層体を形成することができる。非多孔質基材上に、直接、層状材料積層体を形成する場合には、多孔質基材上で形成された層状材料積層体を、多孔質基材から剥離後、非多孔質基材上に貼り付ける場合に比べて、非多孔質基材に対する層状材料積層体の密着性が高くなり、また、非多孔質基材の表面の形状によらず優れた密着性で層状材料積層体を形成することができるというメリットがある。また、当該製法によれば、非多孔質基材は、フィルム乃至シート状に限られず、立体的な形状を有する成形体乃至構造物であっても、その表面に沿って層状材料積層体を形成することができるというメリットがある。
或いは、層状材料積層体の成膜方法としては、濾紙、メンブレンフィルター等の多孔質基材上に前記層状材料分散体を滴下し、濾過することにより液状成分を除去して成膜する方法が挙げられる。また、層状材料積層体の成形方法としては、例えば、多孔質の型に前記層状材料分散体を入れ、液状成分を除去して成形する、鋳込み成形のような方法が挙げられる。液状成分を除去する際には、適宜加熱や減圧処理することにより液状成分を除去してもよい。
【００６３】
前記本開示の１実施形態の層状材料分散体から除去される液状成分は、除去する工程の温度において液状である成分をいう。
液状成分としては、前記本開示の１実施形態の層状材料分散体に含まれる、前記有機化合物と、必要に応じて含まれる溶媒等が挙げられる。
【００６４】
前記本開示の１実施形態の層状材料分散体の粘度が高い場合、成膜又は成形する前に溶媒を添加して混合し、層状材料分散体の粘度を低くしてから、成膜又は成形しても良い。この場合に添加する溶媒としても、前記有機化合物の良溶媒であることが好ましく、前記有機化合物の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒であることが好ましい。このような溶媒については前述したので、ここでの説明を省略する。
【００６５】
成膜又は成形する際の層状材料分散体の粘度としては、均一に成膜又は成形し易く、且つ、前記有機化合物を適切に除去しやすい点から、２５℃で５０００ｍＰａ・ｓ以下とすることが好ましく、１０００ｍＰａ・ｓ以下とすることが更に好ましい。成膜又は成形する際の層状材料分散体の粘度を前記範囲とするために、適宜溶媒を添加しても良い。一方で、過剰希釈による層状材料の凝集抑制の点から、成膜又は成形する際の層状材料分散体の粘度は２５℃で１００ｍＰａ・ｓ以上とすることが好ましく、２００ｍＰａ・ｓ以上とすることが更に好ましく、３００ｍＰａ・ｓ以上とすることがより更に好ましい。
本開示の方法によれば前記有機化合物を必要に応じて減圧しながら加熱することによって適切に除去することが可能であることから、２次元構造に起因する特性に優れた層状材料積層体とするのに適している。
なお、液状成分を除去する前に溶媒を添加して混合し、十分に粘度を低くしてから放置すると、層状材料の分散安定性が悪化する可能性がある。そのため、成膜又は成形する前に溶媒を添加して混合する場合、成膜又は成形する前に溶媒を添加して混合してから、成膜又は成形するまでの時間は、２４時間以内であることが好ましく、６時間以内であることが好ましい。
【００６６】
非多孔質基材上に形成された層状材料積層体は、そのまま目的の用途に用いても良いし、非多孔質基材から剥離して単体として用いてもよく、他の基材等に転写して用いてもよい。
或いは、多孔質基材又は透液性の型を用いて得られた層状材料積層体は、前記多孔質基材又は透液性の型から剥離して単体として用いてもよく、ガラス基材や樹脂基材等、他の基材に転写して用いてもよい。
【００６７】
更に層状材料積層体をプレス機やロールプレス機等を用いて加圧することで圧縮処理することが好ましい。このような圧縮処理により、気泡が除去されたり、空隙率が低減したりし、機械強度を高めることができると共に、層状物質の２次元構造に起因する特性を高めることができる。層状材料積層体の層状材料間に前記有機化合物が存在していても、当該圧縮処理により、層状材料間の前記有機化合物が一部移動し、一部の層状材料同士の接触界面が増大することで、層状物質の２次元構造に起因する特性が高められる。
加圧工程における圧力としては、適宜調整されればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ロールプレスの場合、線圧は５０Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましく、更に１００Ｎ／ｍｍ以上であることが好ましい。また、面プレスの場合、圧力は１０ＭＰａ以上であることが好ましく、更に４０ＭＰａ以上であることが好ましい。
【００６８】
また、成膜又は成形する工程後、前記有機化合物を溶解する溶媒で層状材料積層体を洗浄してもよい。前記有機化合物を溶解する溶媒で洗浄することにより、前記有機化合物が除去されやすくなり、より高純度の層状材料積層体を得ることができる場合、２次元構造に起因する特性に優れた層状材料積層体とすることができる。当該分散剤を溶解する溶媒としては、前記有機化合物の溶解度が、５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上、更に１０（ｇ／１００ｇ溶媒）以上となる溶媒を選択して用いることが好ましい。
当該洗浄する工程は、中でも、前記圧縮処理工程前よりも、前記圧縮処理工程後に行うことが、機械強度が高い自立膜を得る点から好ましい。
【００６９】
ＩＩＩ．層状材料積層体
本開示の１実施形態の層状材料積層体は、膨潤性粘土鉱物を除く層状物質の片であり、平均厚みが１００ｎｍ以下である層状材料が積層されてなり、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である、層状材料積層体であって、
下記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を０．１質量％以上５質量％以下含有し、ＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠した引張試験において、弾性率が３ＧＰａ以上である、層状材料積層体である。
（ｉ）ＳＰ値が８以上２０以下である。
（ｉｉ）融点が３０℃以下で、且つ、３０℃の粘度が１０ｍＰａ・ｓ以上である。
（ｉｉｉ）沸点が１００℃以上２８０℃以下である。
【００７０】
前述のように、本開示に係る層状材料は平均厚みが１００ｎｍ以下であって２次元構造に起因する特性に優れる。また、層状材料に強固に吸着しない前記有機化合物を特定量で含有することにより、完全に除去する場合に比べて層状材料の凝集が抑制され、層状材料が部分的に凝集した粒状物の集合体となることが抑制されて、層状材料の積層体の自立性を向上させ、フレキシブルな集積膜が作製され、機械強度を向上させつつ、層状材料の物性に悪影響を与えない。また、当該層状材料積層体のＸ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である。これらのことから、前記本開示の１実施形態の層状材料積層体は、機械強度に優れたものとなり、層状物質の２次元構造に起因する優れた特性を有する。
なお、本開示の１実施形態の層状材料積層体に含まれる層状材料としては、前述の層状材料分散体に含まれる層状材料と同様であって良いので、ここでの説明を省略する。
【００７１】
本開示に係る層状材料積層体は、前記本開示に係る層状材料が積層されてなる積層体であれば、形状は限定されるものではない。本開示に係る層状材料積層体は、前記本開示の層状材料の各々の少なくとも一部が互いに重なり合って積層されていれば良い。
また、本開示に係る層状材料積層体は、前記本開示の層状材料の各々の少なくとも一部が互いに接触しているものであっても良い。本開示に係る層状材料積層体は、前記本開示の層状材料の各々が、厚み方向の側面同士で接触しているものであっても良い。
【００７２】
本開示に係る層状材料積層体は、膜乃至シート状であっても良いし、立体構造を有する成形体であっても良い。
本開示に係る層状材料積層体が膜乃至シート状である場合、厚みは特に限定されるものではない。可撓性を有するようにする点から、本開示に係る層状材料積層体が膜乃至シート状である場合の厚みは１ｍｍ以下であることが好ましく、更に２００μｍ以下であることが好ましい。
また、本開示に係る層状材料積層体は、前記本開示に係る層状材料が積層されてなるものであることから、曲面や凹凸の多い被着体に対しても追従させることができる。
【００７３】
本開示に係る層状材料積層体において、前記本開示の層状材料の各々の少なくとも一部が互いに重なり合って積層される方向は、通常、薄片の厚み方向である。
本開示に係る層状材料積層体においても、前記本開示の層状材料と同様に、Ｘ線回折法による平均面間隔が前記層状物質の平均面間隔±０．０１ｎｍの範囲内である。
【００７４】
本開示に係る層状材料積層体は、前記本開示に係る層状材料分散体に含まれる層状材料が積層されてなる積層体であるが、積層体を構成する層状材料の一部に薄片の厚みが１００ｎｍ超過の層状材料が含まれていても良い。
【００７５】
本開示に係る層状材料積層体は、前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物を０．１質量％以上５質量％以下含有するものであるが、中でも、前記特定の有機化合物を４質量％以下含有することが好ましく、３質量％以下含有することが更に好ましく、２質量％以下含有することがより更に好ましい。また、本開示に係る層状材料積層体は、前記特定の有機化合物を０．２質量％以上含有するものであってよい。
なお、当該有機化合物の含有割合は、例えば、層状材料積層体を熱重量分析装置を用いて、窒素雰囲気下、室温から９０℃まで昇温し、９０℃で３０分保持した後、昇温速度１０℃／分で９０℃から２８０℃まで加熱して熱重量分析を行い、層状材料に由来しないものの質量減少を確認することにより、算出することができる。また、含まれる前記（ｉ）、（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）を満たす有機化合物の構造の確認や、有機化合物と有機溶媒とを含む層状材料積層体における有機化合物の含有割合は、更に、層状材料積層体のＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析を行ったり、層状材料積層体から有機成分を溶媒抽出後に、ＮＭＲ、ＩＲ、ＬＣ−ＭＳ、ＧＣ−ＭＳ等の分析を適宜組み合わせて行うことにより、決定することが出来る。
【００７６】
また、本開示に係る層状材料積層体は、機械的強度の点から、ＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠した引張弾性率が３ＧＰａ以上である。すなわち、本開示に係る層状材料積層体のＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠したシート形状の引張試験において、弾性率が３ＧＰａ以上であることが好ましい。機械的強度の点から、前記引張弾性率は、４ＧＰａ以上であることが更に好ましい。
本開示に係る層状材料積層体のＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠した引張弾性率は、引張り試験機（例えば島津製作所製：オートグラフＡＧ−Ｘ  １Ｎ、ロードセル：ＳＢＬ−１ＫＮ）を用い、幅５ｍｍ×長さ３０ｍｍの試験片を切り出して、２５℃で、引張り速度０．０５ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間距離は２０ｍｍとして測定することができる。前記引張弾性率を求める際の層状材料積層体は、膜乃至シート状であり、厚みが１０μｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましく、更に１ｍｍ以下であることが好ましく、より更に２００μｍ以下であることが好ましく、面方向は５ｍｍ×３０ｍｍ以上であることが好ましい。
【００７７】
また、本開示に係る層状材料積層体は、層状物質の２次元構造に起因する優れた特性を有する点から、空隙率が低いものであることが好ましい。下記好ましい空隙率を満たすように、必要に応じて層状材料積層体を圧縮することが好ましい。
層状材料積層体の空隙率としては、３０％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１５％以下が更に好ましく、１０％以下がより更に好ましい。
ここで空隙率は、各層状材料固有の真密度（ρT）と層状材料積層体の密度（ρ1）から、下記式より算出することができる。
空隙率＝（ρT−ρ1）／ρT  ×  １００  [％]
【００７８】
また、本開示に係る層状材料積層体は、放熱性能の点から、熱拡散率が、１×１０−６ｍ２／ｓ以上であることが好ましく、２×１０−６ｍ２／ｓ以上であることが更に好ましく、１×１０−５ｍ２／ｓ以上であることがより更に好ましい。
本開示に係る層状材料積層体の熱拡散率に異方性がある場合には、当該熱拡散率は、本開示に係る層状材料積層体の最大値をいうこととする。
層状物質の熱伝導率に異方性がある場合、本開示に係る層状材料積層体の熱拡散率にも異方性が生じる。このような場合、通常、層状物質の単位層方向である面方向の熱伝導率が大きくなることから、層状材料積層体も面方向の熱拡散率をいう場合が多い。
本開示に係る層状材料積層体の熱拡散率は、熱物性測定装置（例えば、株式会社べテル製、サーモウエイブアナライザＴＡ３）によって周期加熱放射測温法により測定することができる。
【００７９】
また、本開示に係る層状材料積層体は、導電性の点から、導電率が、５００Ｓ／ｃｍ以上であることが好ましく、８００Ｓ／ｃｍ以上であることが更に好ましく、１０００Ｓ／ｃｍ以上であることがより更に好ましい。
本開示に係る層状材料積層体の導電率に異方性がある場合には、当該導電率は、本開示に係る層状材料積層体の最大値をいうこととする。
層状物質の導電率に異方性がある場合、本開示に係る層状材料積層体の導電率にも異方性が生じる。このような場合、通常、層状物質の単位層方向である面方向の導電率が大きくなることから、層状材料積層体も面方向の導電率をいう場合が多い。
本開示に係る層状材料積層体の導電率（σ）は、表面抵抗値（ρs）と層状材料積層体の厚み（ｔ）から、  σ＝１／（ρs × ｔ）より算出することができる。なお、表面抵抗値（ρs）は、４探針法による抵抗率計（株式会社三菱化学アナリテック製、型名：ロレスタＧＰ  ＭＣＰ−Ｔ６１０）によって測定することができ、層状材料積層体の厚み（ｔ）は、高精度デジタル測長機（株式会社ミツトヨ製、型名：ライトマチックＶＬ−５０Ｓ−Ｂ）によって測定することができる。導電率（σ）の逆数である抵抗率の測定方法は、ＪＩＳ−Ｋ７１９４にも記載されている。
【００８０】
また、本開示に係る層状材料積層体は、機械的強度の点から、ＪＩＳ−Ｋ５６００−５−１（１９９９）に準拠した円筒形マンドレル法による耐屈曲性試験において、割れの起こるマンドレル直径が５ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であることが更に好ましい。前記耐屈曲性試験を行う際の層状材料積層体は、前記引張弾性率を求める際と同様の、膜乃至シート状であることが好ましい。
【００８１】
また、本開示に係る層状材料積層体は、層状物質の２次元構造に起因する優れた特性を有する点から、バインダー等の他の成分を含まないことが好ましく、層状材料積層体中における、層状材料の含有割合が９５重量％以上であることが好ましく、９６重量％以上であることがより好ましく、９７重量％以上であることがより更に好ましく、９９．９重量％以下であることが好ましく、９９．８重量％以下であることがより好ましく、９９．７重量％以下であることがより更に好ましい。
当該含有割合は、例えば、層状材料積層体を９０℃でのオーブン乾燥により残留溶媒等の揮発分を除去した後、熱重量分析装置を用いて、窒素雰囲気下、室温から２８０℃まで昇温し、２８０℃で３０分保持した後、昇温速度１０℃／分で２８０℃から８００℃まで加熱して熱重量分析を行い、層状材料に由来しないものの質量減少を確認することにより、層状材料の含有割合を求めることができる。
なお、本開示に係る層状材料積層体において、層状材料以外に、無機バインダー等の無機成分が更に含まれるかどうかについては、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析により確認することができる。他の無機成分が更に含まれる場合には、層状材料積層体中における、他の無機成分の含有割合は、ＴＯＦ−ＳＩＭＳ分析により、層状材料に相当する複数の成分のカウント数を求め、層状材料の合計値の総カウント数に対する割合から求めることができる。
【００８２】
なお、本開示の層状材料積層体から、含まれる層状材料の平均厚みは、層状材料積層体の断面の顕微鏡写真から求めることができ、層状材料積層体の断面に見られる２００個の層状材料の厚みの測定値の平均値を算出することで求めることができる。
【００８３】
より具体的には以下のようにして平均厚みを求めることができる。
層状材料積層体を液体窒素に浸漬後、二つに割る。割れた断面を走査型電子顕微鏡により観察する。走査型電子顕微鏡としては、例えば、(株)日立ハイテクノロジーズ製  ＳＵ８０２０を用い、表示サイズを３４５ｍｍ×２５９ｍｍとした場合、倍率を１万倍〜２０万倍にして電子顕微鏡写真を撮影する。層状材料積層体を構成する層状材料の厚みを合計２００個観測できるまで、断面の撮影を繰り返し、顕微鏡写真に写された２００個それぞれの厚みの長さを計測し、平均値を算出することで層状材料積層体を構成する層状材料の平均厚みを求めることができる。
【００８４】
本開示の層状材料積層体は、例えば、前述の層状材料積層体の製造方法により製造することができる。
【００８５】
本開示に係る層状材料分散体、及び層状材料積層体は、各層状物質の２次元構造に起因する様々な特性に優れているため、本開示に係る層状材料、層状材料分散液、及び層状材料積層体は、例えば、ナノエレクトロニクス、ナノ複合材料、透明導電性フィルム、電極、電池、キャパシタ、水素貯蔵、エネルギー貯蔵、生体への応用、放熱シート、航空宇宙産業、センサー、トランジスタ等の様々な分野の用途に好適に適用することができる。
【実施例】
【００８６】
以下、本開示について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本開示を制限するものではない。また、特に別途記載のない限り、２５℃で実施した。
［評価方法］
【００８７】
＜粘度＞
粘度は、ＡＳＴＭＤ４４４０に準じて、温度コントローラー付属のサーモハーケ社製、粘度粘弾性測定装置：ＭＡＲＳ３を使用し、せん断速度１（１／秒）での値を測定した。
【００８８】
＜Ｘ線回折法による平均面間隔の測定＞
層状材料または層状材料積層体に対して、ＸＲＤ（粉末Ｘ線回折  株式会社リガク製、型名：Ｍｉｎｉｆｌｅｘ II）を用いて、ＣｕＫα線（λ＝０．１５４１８ｎｍ）による回折パターンから、ピーク位置の２θを特定し、Ｂｒａｇｇの回折式：λ＝２ｄ・ｓｉｎθより、平均面間隔：ｄを算出した。
以下の例のうち、六方晶窒化ホウ素及び黒鉛においては平均面間隔（ｄ００２）を測定した。通常、六方晶窒化ホウ素の平均面間隔（ｄ００２）は０．３３５ｎｍである。
また、通常、黒鉛の平均面間隔（ｄ００２）は０．３３６ｎｍである。
【００８９】
＜層状材料の平均厚みの測定＞
層状材料分散体、当該層状材料分散体を含む混合液をサンプリングし、使用した有機化合物の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒に界面活性剤（和光純薬工業社製Ｔｗｅｅｎ２０（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート）を２％（水に対して）添加した水溶液で２０倍〜２０００倍に希釈した後に、孔径０．０２μｍのメンブレンフィルター上に塗布することで溶媒を濾別しメンブレンフィルター上に薄片を凝集させずに独立した状態で配置させた。更に前記界面活性剤の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒で洗浄することにより前記界面活性剤を除去した。層状材料を載せた状態でメンブレンフィルターの上に洗浄済みのシリコンウエハーを押し付け、剥がすことでシリコンウエハー上に層状材料を転写した。このシリコンウエハー上に独立分散した状態で付着している層状材料をＡＦＭで測定した。尚、ＡＦＭ測定は、島津製作所製ナノサーチ顕微鏡ＳＦＴ−３５００における走査型プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の機能を用い、コンタクトモード、即ちＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡)で走査範囲を１０μｍ×１０μｍ、面方向サイズの最大径が１０μｍより大きい場合は、走査範囲を３０μｍ×３０μｍにして、シリコンウエハー上に付着している層状材料におけるシリコンウエハーと層状材料の高さの差を各層状材料の厚みとして各薄片の厚みを測定した。更に面方向サイズの最大径が３０μｍより大きい場合は、島津製作所製ナノサーチ顕微鏡ＳＦＴ−３５００におけるレーザー顕微鏡（ＳＬＭ）の機能を用い、走査範囲を６４０×４８０μｍにして、共焦点光学系の機能を用いて層状材料の厚みの測定を行った。
層状材料の平均厚みは、ＡＦＭ及びＳＬＭにより、層状材料を合計２００個観測できるまで上記操作を繰り返し、ＡＦＭ及びＳＬＭで観測され、無作為に選んだ２００個分の層状材料の厚みの測定値の平均値を算出することで求めることができる。
【００９０】
＜レーザー回折式粒子径分布測定装置による層状材料分散体の粒度分布測定＞
得られた層状材料分散体を、光路長６ｍｍの粒度分布測定用セルにおいて吸光度が０．０９を示す様に前記有機化合物の溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒で希釈し、レーザー回折式粒子径分布測定装置（島津製作所製、レーザー回折式粒子径分布測定装置ＳＡＬＤ−２３００）を用いて２５℃にて、層状材料分散体の粒度分布を測定した。なお、粒度分布測定に必要なパラメータである分散体の屈折率は、窒化ホウ素の場合、２．３＋０．０２ｉ（０．０２ｉは虚数部）を用い、黒鉛の場合、１．９５−０．２ｉを用いて測定した。
【００９１】
＜走査型電子顕微鏡による層状材料積層体の観察＞
層状材料積層体を液体窒素に浸漬後、二つに割り、割れた断面を走査型電子顕微鏡により観察した。走査型電子顕微鏡としては、 (株)日立ハイテクノロジーズ製  ＳＵ８０２０を用い、表示サイズを３４５ｍｍ×２５９ｍｍとした場合、倍率を１万倍〜２０万倍にして電子顕微鏡写真を撮影した。層状材料積層体を構成する層状材料の厚みを合計２００個観測できるまで、断面の撮影を繰り返し、顕微鏡写真に写された２００個それぞれの厚みの長さを計測し、平均値を算出することで層状材料積層体を構成する層状材料の平均厚みを求めた。
【００９２】
＜空隙率＞
得られた層状材料積層体の密度（ρ1）は、層状積層体を長方形にカットし、直方体に見立てて、縦と横の長さは定規で測定し、厚みは高精度デジタル測長機（（株）ミツトヨ製ライトマチックＶＬ−５０Ｓ−Ｂ）で測定して、体積を算出し、重量を精密天秤で測定し、重量÷体積により求めた。
層状材料固有の真密度（ρT）は、Ｘ線回折法による平均面間隔の測定により同定される層状材料の理論密度をいい、国立研究開発法人である物質・材料研究機構の提供する無機材料データベース「Ａｔｏｍ  Ｗｏｒｋ」、もしくは一般社団法人化学情報協会の提供するデータベースである「ＳｃｉＦｉｎｄｅｒ」を参照することにより求めることができる。
空隙率は、各層状材料固有の真密度（ρT）と層状材料積層体の密度（ρ1）から、下記式より算出することができる。
空隙率＝（ρT−ρ1）／ρT  ×  １００  [％]
【００９３】
＜引張弾性率＞
層状材料積層体のＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠した引張弾性率は、引張り試験機（例えば島津製作所製：オートグラフＡＧ−Ｘ  １Ｎ、ロードセル：ＳＢＬ−１ＫＮ）を用い、幅５ｍｍ×長さ３０ｍｍの試験片を切り出して、２５℃で、引張り速度０．０５ｍｍ／ｍｉｎ、チャック間距離は２０ｍｍとして測定した。
【００９４】
＜熱拡散率＞
株式会社べテルのサーモウエイブアナライザＴＡ３（周期加熱放射測温法）を用いて熱拡散率を測定した。
具体的には、装置の試料台に測定対象の層状材料積層体を設置し、予め測定した厚みを入力し、装置を稼働して熱拡散率を測定した。
【００９５】
＜導電率＞
層状材料積層体の導電率（σ）は、表面抵抗値（ρs）と層状材料積層体の厚み（ｔ）から、  σ＝１／（ρs × ｔ）より算出した。表面抵抗値（ρs）は、４探針法による抵抗率計（株式会社三菱化学アナリテック製、型名：ロレスタＧＰ  ＭＣＰ−Ｔ６１０）によって測定し、層状材料積層体の厚み（ｔ）は、高精度デジタル測長機（株式会社ミツトヨ製、型名：ライトマチックＶＬ−５０Ｓ−Ｂ）によって測定した。
【００９６】
＜有機化合物含有量＞
層状材料積層体を９０℃でのオーブン乾燥により残留溶媒等の揮発分を除去した後、熱重量分析装置を用いて、窒素雰囲気下、室温から９０℃まで昇温し、９０℃で３０分保持した後、昇温速度１０℃／分で１００℃から２８０℃まで加熱して熱重量分析を行い、層状材料に由来しないものの質量減少を確認することにより、得られた層状材料積層体に含まれる層状材料と前記有機化合物の含有割合を求めた。
【００９７】
（実施例１）
（１）層状材料と層状材料分散体の製造
黒鉛（日本黒鉛社製、商品名：ＡＣＢ−５０）０．５ｇと、２，２’−イミノジエタノール（和光純薬工業社製；ＳＰ値１４．９、融点２７℃、３０℃における粘度  ３８０ｍＰａ・ｓ、沸点２６９℃）の水含有物（水の含有率４．６質量％、２５℃における粘度  ３６０ｍＰａ・ｓ）２．０ｇを混合し、ロールミル（アイメックス（株）社製、型番：ＢＲ−１００Ｖ、ロール材質：ジルコニア、三本のロール回転比「１：２．４：６」）にて、最も速く回転するロールの速度が３００ｒｐｍの状態で６０分処理することにより、層状材料１が分散した層状材料分散体１を得た。層状材料分散体１の２５℃における粘度は、２１０００ｍＰａ・ｓであった。層状材料分散体１を２４時間静置しても、層状材料１は沈殿しなかった。
【００９８】
層状材料分散体１から少量サンプリングし、２，２’−イミノジエタノールの溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒である水に界面活性剤（和光純薬工業社製Ｔｗｅｅｎ２０（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート）を２％（水に対して）添加した水溶液で希釈した後に、孔径０．０２ミクロンのメンブレンフィルター（ＧＥヘルスケアジャパン社製、アノディスク、材質：アルミナ、以下別途記載のない限り同様）で液体成分を濾別し、層状材料１のＸ線回折法による（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）を測定したところ、原料黒鉛のＡＣＢ−５０と同様の０．３３６ｎｍを示した。
【００９９】
また、レーザー顕微鏡（ＳＬＭ）と原子間力顕微鏡による層状材料の観察により、構成する層状材料の平均厚み（ｄ）を算出したところ、平均厚みは４５ｎｍと求められた。
図１に、層状材料分散体１を構成する層状材料１のレーザー顕微鏡写真の１つを示す。
【０１００】
更に、層状材料分散体１について、光路長６ｍｍの粒度分布測定用セルにおいて吸光度が０．０９を示す様に水で希釈した分散液を用いて粒度分布を測定したところ、個数の分布について１μｍ未満は５個数％、１μｍ以上１０μｍ以下は８０個数％、１０μｍ超過は１５個数％であり、平均メディアン径（Ｄ５０）は、８μｍであった。
【０１０１】
（２）層状材料積層体の製造
（１）で得られた層状材料分散体１に粘度が５００ｍＰａ・ｓになる様に１−メチル−２−ピロリドンを添加した。当該粘度調整直後の層状材料分散体をポリイミドフィルム基材上にアプリケーターを用いて塗布した後、ガラスチューブオーブン（ＧＴＯ−３０００、柴田科学株式会社製）で、油回転真空ポンプを用いた減圧下、２８０℃２時間乾燥させ、さらに、ロールプレス機（ＳＡ−６０２、テスター産業社製）を用いて、荷重２０ｋＮ（線圧１２０Ｎ／ｍｍ）、ロール回転速度１ｍ／分の条件で圧縮処理し、厚み３３μｍの層状材料積層体１を得た。
【０１０２】
得られた層状材料積層体１の空隙率は９％であった。
また、層状材料積層体１は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠したシート形状の引張試験において、弾性率が３．９ＧＰａであった。
また、層状材料積層体１の導電率は１３００Ｓ／ｃｍであった。
層状材料積層体１についてＸ線回折法による（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）を測定した。層状材料積層体１の平均面間隔（ｄ００２）は０．３３６ｎｍと算出され、原料黒鉛のＡＣＢ−５０と同様であった。
圧縮処理後の層状材料積層体１の断面の走査顕微鏡観察により、構成する層状材料の平均厚みは４５ｎｍと観測された。
また、層状材料積層体１には前記有機化合物が０．３質量％含まれていた。
【０１０３】
（実施例２）
（１）層状材料と層状材料分散体の製造
六方晶窒化ホウ素（デンカ社製、商品名：デンカボロンナイトライド粉ＸＧＰ）０．５ｇと２，２’−イミノジエタノール（和光純薬工業社製；ＳＰ値１４．９、融点２７℃、３０℃における粘度  ３８０ｍＰａ・ｓ、沸点２６９℃）の水含有物（水の含有率４．６質量％、２５℃における粘度  ３６０ｍＰａ・ｓ）２．０ｇを混合し、ロールミル（アイメックス（株）社製、型番：ＢＲ−１００Ｖ、ロール材質：ジルコニア、三本のロール回転比「１：２．４：６」）にて、最も速く回転するロールの速度が３００ｒｐｍの状態で６０分処理することにより、層状材料２が分散した層状材料分散体２を得た。層状材料分散体２の２５℃における粘度は、２７０００ｍＰａ・ｓであった。層状材料分散体２を２４時間静置しても、層状材料２は沈殿しなかった。
【０１０４】
層状材料分散体２から少量サンプリングし、２，２’−イミノジエタノールの溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒である水に界面活性剤（和光純薬工業社製Ｔｗｅｅｎ２０（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート）を２％（水に対して）添加した水溶液で希釈した後に、孔径０．０２ミクロンのメンブレンフィルター（ＧＥヘルスケアジャパン社製、アノディスク、材質：アルミナ、以下別途記載のない限り同様）で液体成分を濾別し、層状材料２のＸ線回折法による（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）を測定したところ、原料窒化ホウ素のデンカボロンナイトライド粉ＸＧＰと同様の０．３３５ｎｍを示した。
【０１０５】
また、原子間力顕微鏡による層状材料の観察により、構成する層状材料の平均厚み（ｄ）を算出したところ、平均厚みは６１ｎｍと求められた。
【０１０６】
更に、層状材料分散体２について、光路長６ｍｍの粒度分布測定用セルにおいて吸光度が０．０９を示す様に水で希釈した分散液を用いて粒度分布を測定したところ、個数の分布について１μｍ未満は２個数％、１μｍ以上１０μｍ以下は３５個数％、１０μｍ超過は６３個数％であり、平均メディアン径（Ｄ５０）は、２３μｍであった。
【０１０７】
（２）層状材料積層体の製造
（１）で得られた層状材料分散体２に粘度が５００ｍＰａ・ｓになる様に１−メチル−２−ピロリドンを添加した。当該粘度調整直後の層状材料分散体をポリイミドフィルム基材上にアプリケーターを用いて塗布した後、ガラスチューブオーブン（ＧＴＯ−３０００、柴田科学株式会社製）で、油回転真空ポンプを用いた減圧下、２８０℃２時間乾燥させ、さらに、ロールプレス機（ＳＡ−６０２、テスター産業社製）を用いて、荷重２０ｋＮ（線圧１２０Ｎ／ｍｍ）、ロール回転速度１ｍ／分の条件で圧縮処理し、厚み２４μｍの層状材料積層体２を得た。
【０１０８】
得られた層状材料積層体２の空隙率は１２％であった。
また、得られた層状材料積層体２は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠したシート形状の引張試験において、弾性率が３．２ＧＰａであった。
また、得られた層状材料積層体２の熱拡散率は３．１×１０−５ｍ２／ｓであった（ステンレス：ＳＵＳ３０４の熱拡散率は４．１×１０−６ｍ２／ｓ）。
【０１０９】
層状材料積層体２についてＸ線回折法による（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）を測定した。層状材料積層体２のピークは２θ＝２６．６４°に位置し、平均面間隔（ｄ００２）は０．３３５ｎｍと算出され、原料窒化ホウ素のデンカボロンナイトライド粉ＸＧＰと同様であった。
得られた層状材料積層体２の断面の走査顕微鏡観察により、構成する層状材料の平均厚みは６０ｎｍと観測された。
また、層状材料積層体２には前記有機化合物が０．４質量％含まれていた。
【０１１０】
（実施例３）
（１）層状材料と層状材料分散体の製造
黒鉛（日本黒鉛社製、商品名：ＡＣＢ−５０）０．５ｇとＤＢＵ（１,８−ジアザビシクロ[５.４.０]−７−ウンデセン）（東京化成工業社製；ＳＰ値８．８３、融点−７０℃、３０℃における粘度  ３０  ｍＰａ・ｓ、沸点２６１℃）２．０ｇを混合し、ロールミル（アイメックス（株）社製、型番：ＢＲ−１００Ｖ、ロール材質：ジルコニア、三本のロール回転比「１：２．４：６」）にて、最も速く回転するロールの速度が３００ｒｐｍの状態で６０分処理することにより、層状材料３が分散した層状材料分散体３を得た。層状材料分散体３の２５℃における粘度は、２２０００ｍＰａ・ｓであった。層状材料分散体３を２４時間静置しても、層状材料３は沈殿しなかった。
【０１１１】
層状材料分散体３から少量サンプリングし、ＤＢＵの溶解度が５（ｇ／１００ｇ溶媒）以上の溶媒であるアセトンに界面活性剤（和光純薬工業社製Ｔｗｅｅｎ２０（ポリオキシエチレンソルビタンモノラウラート）を２％（溶媒に対して）添加した溶液で希釈した後に、孔径０．０２ミクロンのメンブレンフィルター（ＧＥヘルスケアジャパン社製、アノディスク、材質：アルミナ、以下別途記載のない限り同様）で液体成分を濾別し、層状材料３のＸ線回折法による（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）を測定したところ、原料黒鉛のＡＣＢ−５０と同様の０．３３６ｎｍを示した。
また、原子間力顕微鏡による層状材料の観察により、構成する層状材料の平均厚み（ｄ）を算出したところ、平均厚みは６０ｎｍと求められた。
【０１１２】
更に、層状材料分散体３について、光路長６ｍｍの粒度分布測定用セルにおいて吸光度が０．０９を示す様に水で希釈した分散液を用いて粒度分布を測定したところ、個数の分布について１μｍ未満は１０個数％、１μｍ以上１０μｍ以下は８５個数％、１０μｍ超過は１５個数％であり、平均メディアン径（Ｄ５０）は、７μｍであった。
【０１１３】
（２）層状材料積層体の製造
（１）で得られた層状材料分散体３に粘度が５００ｍＰａ・ｓになる様に１−メチル−２−ピロリドンを添加した。当該粘度調整直後の層状材料分散体をポリイミドフィルム基材上にアプリケーターを用いて塗布した後、ガラスチューブオーブン（ＧＴＯ−３０００、柴田科学株式会社製）で、油回転真空ポンプを用いた減圧下、２８０℃２時間乾燥させ、さらに、ロールプレス機（ＳＡ−６０２、テスター産業社製）を用いて、荷重２０ｋＮ（線圧１２０Ｎ／ｍｍ）、ロール回転速度１ｍ／分の条件で圧縮処理し、厚み３５μｍの層状材料積層体３を得た。
【０１１４】
得られた層状材料積層体３の空隙率は１１％であった。
また、層状材料積層体３は、ＪＩＳ−Ｋ７１２７（１９９９）に準拠したシート形状の引張試験において、弾性率が３．７ＧＰａであった。
また、層状材料積層体３の導電率は１２００Ｓ／ｃｍであった。
層状材料積層体３についてＸ線回折法による（００２）面の平均面間隔（ｄ００２）を測定した。層状材料積層体３の平均面間隔（ｄ００２）は０．３３６ｎｍと算出され、原料黒鉛のＡＣＢ−５０と同様であった。
圧縮処理後の層状材料積層体３の断面の走査顕微鏡観察により、構成する層状材料の平均厚みは６０ｎｍと観測された。
また、層状材料積層体３には前記有機化合物が０．４質量％含まれていた。
【０１１５】
（比較例１）
（１）層状材料と層状材料分散体の製造
黒鉛（日本黒鉛社製、商品名：ＡＣＢ−５０）０．５ｇと１−メチル−２−ピロリドン（和光純薬工業社製；ＳＰ値１０．６、融点−２４℃、２５℃における粘度  １．７ｍＰａ・ｓ、沸点２０２℃）２．０ｇを混合し、ロールミル（アイメックス（株）社製、型番：ＢＲ−１００Ｖ、ロール材質：ジルコニア、三本のロール回転比「１：２．４：６」）にて、最も速く回転するロールの速度が３００ｒｐｍの状態で６０分処理したが、比較層状材料１が分散した比較層状材料分散体１を２４時間静置すると、比較層状材料１はすべて沈殿し、上澄み液は透明であった。この状態は、十分に薄片化されていない層状材料が残留していることを表している。比較層状材料分散体１の上澄み液の２５℃における粘度は、２ｍＰａ・ｓであった。また、ロールミルの処理直後に得られた比較層状材料分散体１を、ポリイミドフィルム基材上にアプリケーターを用いて塗布した後、ガラスチューブオーブン（ＧＴＯ−３０００、柴田科学株式会社製）で、油回転真空ポンプを用いた減圧下、２８０℃２時間乾燥させ、さらに、ロールプレス機（ＳＡ−６０２、テスター産業社製）を用いて、荷重２０ｋＮ（線圧１２０Ｎ／ｍｍ）、ロール回転速度１ｍ／分の条件で圧縮処理したところ、製膜されずに粉体状の比較層状材料１が得られた。十分に薄片化されていない層状材料が残留しているので、層状材料の積層体が膜状にならずに粉体状になったと推定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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