(57)【要約】【課題】銅やアルミニウム等からなる線材に匹敵する優れた導電性を有しつつ、高温時にも剥離の発生を抑制し、優れた耐屈曲性を実現することができるカーボンナノチューブ被覆電線、コイル及び被覆電線を提供する。【解決手段】カーボンナノチューブ被覆電線１は、複数のカーボンナノチューブ１１ａで構成されるカーボンナノチューブ集合体１１の単数または複数からなるカーボンナノチューブ線材１０と、該カーボンナノチューブ線材を被覆する絶縁被覆層２１と、を備え、カーボンナノチューブ線材１０の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、絶縁被覆層２１の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の複数が撚り合わされてなるカーボンナノチューブ線材と、該カーボンナノチューブ線材を被覆する絶縁被覆層と、を備え、
前記カーボンナノチューブ線材の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、前記絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上であるカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブ線材の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、前記絶縁被覆層の熱膨張率が２５×１０−６／Ｋ以上である、請求項１記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブ線材の撚り数が２０Ｔ／ｍ以上１５００Ｔ／ｍ以下である、請求項１又は２記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項４】
前記絶縁被覆層の熱膨張率が、４００×１０−６／Ｋ以下である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項５】
複数の前記カーボンナノチューブ集合体の配向性を示す小角Ｘ線散乱によるアジマスプロットにおけるアジマス角の半値幅Δθが６０°以下である、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項６】
複数の前記カーボンナノチューブの密度を示すＸ線散乱による散乱強度の（１０）ピークにおけるピークトップのｑ値が２．０ｎｍ−１以上５．０ｎｍ−１以下であり、且つ半値幅Δｑが０．１ｎｍ−１以上２．０ｎｍ−１以下である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブ線材の径方向の断面積に対する前記絶縁被覆層の径方向の断面積の比率が、０．０１以上１．５以下である、請求項１乃至６のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブ線材の径方向の断面積が、０．００１ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項９】
前記絶縁被覆層は、他のカーボンナノチューブを含有する、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項１０】
前記絶縁被覆層は、前記カーボンナノチューブ線材の外周に形成された第１絶縁被覆層と、前記第１絶縁被覆層の外周に形成された第２絶縁被覆層とを有し、
前記第２絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量が、前記第１絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量よりも小さい、請求項９記載のカーボンナノチューブ被覆電線。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ被覆電線を巻回することにより形成されるコイル。
【請求項１２】
導体と、該導体を被覆する絶縁被覆層とを備え、
前記導体の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、前記絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上である被覆電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ線材を絶縁材料で被覆したカーボンナノチューブ被覆電線、及びカーボンナノチューブ被覆電線を用いたコイル、並びに被覆電線に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（以下、「ＣＮＴ」ということがある。）は、様々な特性を有する素材であり、多くの分野への応用が期待されている。
【０００３】
例えば、ＣＮＴは、六角形格子の網目構造を有する筒状体の単層、または略同軸で配された多層で構成される３次元網目構造体であり、軽量であると共に、導電性、熱伝導性、機械的強度等の諸特性に優れる。しかし、ＣＮＴを線材化することは容易ではなく、ＣＮＴを線材として利用する技術は提案されていない。
【０００４】
数少ないＣＮＴ線を利用した技術の例として、多層配線構造に形成されるビアホールの埋め込み材料である金属の代替として、ＣＮＴを使用することが検討されている。具体的には、多層配線構造の低抵抗化のために、多層ＣＮＴの成長基点から遠い側の端部へ同心状に伸延した多層ＣＮＴの複数の切り口を導電層にそれぞれ接触させた多層ＣＮＴを、２以上の導電層の層間配線として使用した配線構造が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
その他の例として、ＣＮＴ材料の導電性をさらに向上させるために、隣接したＣＮＴ線材の電気的接合点に、金属等からなる導電性堆積物を形成したＣＮＴ材料が提案され、このようなＣＮＴ材料は広汎な用途に適用できることが開示されている（特許文献２）。また、ＣＮＴ線材の有する優れた熱伝導性から、ＣＮＴのマトリクスから作られた熱伝導部材を有する加熱器が提案されている（特許文献３）。
【０００６】
一方で、自動車や産業機器などの様々な分野における電力線や信号線として、一又は複数の線材からなる芯線と、該芯線を被覆する絶縁被覆とからなる電線が用いられている。芯線を構成する線材の材料としては、通常、電気特性の観点から銅又は銅合金が使用されるが、近年、軽量化の観点からアルミニウム又はアルミニウム合金が提案されている。例えば、アルミニウムの比重は銅の比重の約１／３、アルミニウムの導電率は銅の導電率の約２／３（純銅を１００％ＩＡＣＳの基準とした場合、純アルミニウムは約６６％ＩＡＣＳ）であり、アルミニウム線材に、銅線材と同じ電流を流すためには、アルミニウム線材の断面積を、銅線材の断面積の約１．５倍と大きくする必要があるが、そのように断面積を大きくしたアルミニウム線材を用いたとしても、アルミニウム線材の質量は、銅線材の質量の半分程度であることから、アルミニウム線材を使用することは、軽量化の観点から有利である。
【０００７】
また、自動車、産業機器等の高性能化・高機能化が進められており、これに伴い、各種電気機器、制御機器などの配設数が増加するとともに、これら機器に使用される電気配線体の配線数と芯線からの発熱も増加する傾向にある。そこで、絶縁被覆による絶縁性を損なうことなく、電線の放熱特性を向上させることが要求されている。また、その一方で、環境対応のために自動車等の移動体の燃費を向上させるため、線材の軽量化も要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２０７３０号公報
【特許文献２】特表２０１５−５２３９４４号公報
【特許文献３】特開２０１５−１８１１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、銅やアルミニウム等からなる線材に匹敵する優れた導電性を有しつつ、高温時にも剥離の発生を抑制し、優れた耐屈曲性を実現することができるカーボンナノチューブ被覆電線及びコイル、並びに被覆電線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】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明のカーボンナノチューブ被覆電線は、複数のカーボンナノチューブで構成されるカーボンナノチューブ集合体の複数が撚り合わされてなるカーボンナノチューブ線材と、該カーボンナノチューブ線材を被覆する絶縁被覆層と、を備え、前記カーボンナノチューブ線材の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、前記絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上である。
【００１１】
前記カーボンナノチューブ線材の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、前記絶縁被覆層の熱膨張率が２５×１０−６／Ｋ以上であるのが好ましい。
【００１２】
前記カーボンナノチューブ線材の撚り数が２０Ｔ／ｍ以上１５００Ｔ／ｍ以下であるのが好ましい。
【００１３】
また、前記絶縁被覆層の熱膨張率が、４００×１０−６／Ｋ以下であるのが好ましい。
【００１４】
複数の前記カーボンナノチューブ集合体の配向性を示す小角Ｘ線散乱によるアジマスプロットにおけるアジマス角の半値幅Δθが６０°以下であるのが好ましい。
【００１５】
また、複数の前記カーボンナノチューブの密度を示すＸ線散乱による散乱強度の（１０）ピークにおけるピークトップのｑ値が２．０ｎｍ−１以上５．０ｎｍ−１以下であり、且つ半値幅Δｑが０．１ｎｍ−１以上２．０ｎｍ−１以下であるのが好ましい。
【００１６】
前記カーボンナノチューブ線材の径方向の断面積に対する前記絶縁被覆層の径方向の断面積の比率が、０．０１以上１．５以下であるのが好ましい。
【００１７】
前記カーボンナノチューブ線材の径方向の断面積が、０．００１ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下であるのが好ましい。
【００１８】
また、前記絶縁被覆層は、他のカーボンナノチューブを含有していてもよい。
【００１９】
前記絶縁被覆層は、前記カーボンナノチューブ線材の外周に形成された第１絶縁被覆層と、前記第１絶縁被覆層の外周に形成された第２絶縁被覆層とを有し、前記第２絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量が、前記第１絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量よりも小さいのが好ましい。
【００２０】
また、本発明のコイルは、前記カーボンナノチューブ被覆電線を巻回することにより形成されるのが好ましい。
【００２１】
さらに、本発明の被覆電線は、導体と、該導体を被覆する絶縁被覆層とを備え、前記導体の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、前記絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上である。
【発明の効果】
【００２２】
芯線としてカーボンナノチューブを使用したカーボンナノチューブ線材は、金属製の芯線とは異なり、熱伝導に異方性があり、径方向と比較して長手方向に優先的に熱が伝導する。すなわち、カーボンナノチューブ線材には、放熱特性に異方性があるため、金属製の芯線と比較して優れた放熱性を備えている。そのため、カーボンナノチューブを使用した芯線を被覆する絶縁被覆層の設計は、金属製の芯線を被覆する絶縁被覆層とは異なる設計とすることが必要になる。本発明によれば、カーボンナノチューブ線材の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、前記絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上であるので、許容電流値を超える電流が流れる等の使用環境に因ってカーボンナノチューブ線材の温度が高温となった場合に前記カーボンナノチューブ線材が収縮した場合であっても、前記絶縁被覆層がカーボンナノチューブ線材の収縮に追従して膨張することで、撚り線からなるカーボンナノチューブ線材から絶縁被覆層が剥離するのを抑制することができ、優れた耐屈曲性を実現することができる。また、銅やアルミニウムなどの金属被覆電線と比較して軽量化を実現することができる。
【００２３】
また、カーボンナノチューブ線材の撚り数が２０Ｔ／ｍ以上１５００Ｔ／ｍ以下であることにより、カーボンナノチューブ線材と絶縁被覆層との間の剥離を抑制することができる。
【００２４】
また、絶縁被覆層の熱膨張率が、４００×１０−６／Ｋ以下であることにより、温度変化による体積の増減が小さい。そのため、カーボンナノチューブ被覆電線を溝に合わせて配線する際に、溝からずれにくい。また、カーボンナノチューブ被覆電線をコイルに用いる場合、コイルの緩みが生じにくい。
【００２５】
また、カーボンナノチューブ線材におけるカーボンナノチューブ集合体の、小角Ｘ線散乱によるアジマスプロットにおけるアジマス角の半値幅Δθが６０°以下であることにより、カーボンナノチューブ線材においてカーボンナノチューブ集合体が高い配向性を有するので、カーボンナノチューブ線材で発生した熱が絶縁被覆層に伝導し難くなり、放熱特性が向上する。
【００２６】
また、配列したカーボンナノチューブのＸ線散乱による散乱強度の（１０）ピークにおけるピークトップのｑ値が２．０ｎｍ−１以上５．０ｎｍ−１以下であり、且つ半値幅Δｑが０．１ｎｍ−１以上２．０ｎｍ−１以下であることにより、カーボンナノチューブが高密度で存在しうるので、カーボンナノチューブ線材で発生した熱が絶縁被覆層に更に伝導し難くなり、放熱特性が向上する。
【００２７】
更に、カーボンナノチューブ線材の径方向の断面積に対する絶縁被覆層の径方向の断面積の比率が、０．０１以上１．５以下であることにより、偏肉し易い薄肉の絶縁被覆層が形成される場合にも、絶縁性を損なわずに、更なる軽量化を実現することができる。
【００２８】
更に、絶縁被覆層は、他のカーボンナノチューブを含有するので、絶縁被覆層に充填材としてのＣＮＴを含有しない場合と比較して、絶縁被覆層の熱伝導性が高くなり、カーボンナノチューブ線材が高温になったときの絶縁被覆層の熱膨張の応答性を早くすることができ、剥離の発生を更に抑制することができる。
【００２９】
更に、絶縁被覆層を構成する第２絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量が、第１絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量よりも小さいので、剥離の発生を抑制しつつ、更なる軽量化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ被覆電線の説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ被覆電線に用いるカーボンナノチューブ線材の説明図である。
【図３】（ａ）図は、ＳＡＸＳによる複数のカーボンナノチューブ集合体の散乱ベクトルｑの二次元散乱像の一例を示す図であり、（ｂ）図は、二次元散乱像において、透過Ｘ線の位置を原点とする任意の散乱ベクトルｑの方位角−散乱強度の一例を示すグラフである。
【図４】カーボンナノチューブ集合体を構成する複数のカーボンナノチューブのＷＡＸＳによるｑ値−強度の関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ被覆電線を、図面を参照しながら説明する。
【００３２】
［カーボンナノチューブ被覆電線の構成］
図１に示すように、本発明の実施形態に係るカーボンナノチューブ被覆電線（以下、「ＣＮＴ被覆電線」ということがある。）１は、カーボンナノチューブ線材（以下、「ＣＮＴ線材」ということがある。）１０の外周面に絶縁被覆層２１が被覆された構成となっている。すなわち、ＣＮＴ線材１０の長手方向に沿って絶縁被覆層２１が被覆されている。ＣＮＴ被覆電線１では、ＣＮＴ線材１０の外周面全体が、絶縁被覆層２１によって被覆されている。また、ＣＮＴ被覆電線１では、絶縁被覆層２１はＣＮＴ線材１０の外周面と直接接した態様となっている。図１では、ＣＮＴ線材１０は、１本のＣＮＴ線材１０からなる素線（単線）となっているが、ＣＮＴ線材１０は、複数本のＣＮＴ線材１０を撚り合わせた撚り線の状態でもよい。ＣＮＴ線材１０を撚り線の形態とすることで、ＣＮＴ線材１０の円相当直径や断面積を適宜調節することができる。
【００３３】
図２に示すように、ＣＮＴ線材１０は、１層以上の層構造を有する複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ，・・・で構成されるカーボンナノチューブ集合体（以下、「ＣＮＴ集合体」ということがある。）１１の単数から、または複数が束ねられて形成されている。ここで、ＣＮＴ線材とはＣＮＴの割合が９０質量％以上のＣＮＴ線材を意味する。なお、ＣＮＴ線材におけるＣＮＴ割合の算定においては、メッキとドーパントは除く。ＣＮＴ集合体１１は、線状となっており、ＣＮＴ線材１０における複数のＣＮＴ集合体１１，１１，・・・は、その長軸方向がほぼ揃って配されている。従って、ＣＮＴ線材１０における複数のＣＮＴ集合体１１，１１，・・・は、配向している。撚り線であるＣＮＴ線材１０の円相当直径は、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
【００３４】
ＣＮＴ線材１０の熱膨張率は、０／Ｋ以下であり、好ましくは−１０×１０−６／Ｋ〜０／Ｋである。また、ＣＮＴ線材１０が甘撚りである場合、ＣＮＴ線材１０の熱膨張率は、例えば、−１０×１０−６／Ｋ〜０／Ｋであり、ＣＮＴ線材１０が強撚りである場合、ＣＮＴ線材１０の熱膨張率は、例えば−５×１０−６／Ｋ〜０／Ｋである。
【００３５】
ＣＮＴ集合体１１は、１層以上の層構造を有するＣＮＴ１１ａの束である。ＣＮＴ１１ａの長手方向が、ＣＮＴ集合体１１の長手方向を形成している。ＣＮＴ集合体１１における複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ、・・・は、その長軸方向がほぼ揃って配されている。従って、ＣＮＴ集合体１１における複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ、・・・は、配向している。ＣＮＴ集合体１１の円相当直径は、例えば、２０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であり、より典型的には、２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下である。ＣＮＴ１１ａの最外層の幅寸法は、例えば、１．０ｎｍ以上５．０ｎｍ以下である。
【００３６】
ＣＮＴ集合体１１を構成するＣＮＴ１１ａは、単層構造又は多層構造を有する筒状体であり、それぞれ、ＳＷＮＴ（single-walled nanotube）、ＭＷＮＴ（multi-walled nanotube）と呼ばれる。図２では、便宜上、２層構造を有するＣＮＴ１１ａのみを記載しているが、ＣＮＴ集合体１１には、３層構造以上の層構造を有するＣＮＴや単層構造の層構造を有するＣＮＴも含まれていてもよく、３層構造以上の層構造を有するＣＮＴまたは単層構造の層構造を有するＣＮＴから形成されていてもよい。
【００３７】
２層構造を有するＣＮＴ１１ａでは、六角形格子の網目構造を有する２つの筒状体Ｔ１、Ｔ２が略同軸で配された３次元網目構造体となっており、ＤＷＮＴ（Double-walled nanotube）と呼ばれる。構成単位である六角形格子は、その頂点に炭素原子が配された六員環であり、他の六員環と隣接してこれらが連続的に結合している。
【００３８】
ＣＮＴ１１ａの性質は、上記筒状体のカイラリティ（chirality）に依存する。カイラリティは、アームチェア型、ジグザグ型、及びカイラル型に大別され、アームチェア型は金属性、ジグザグ型は半導体性および半金属性、カイラル型は半導体性および半金属性の挙動を示す。従って、ＣＮＴ１１ａの導電性は、筒状体がいずれのカイラリティを有するかによって大きく異なる。ＣＮＴ被覆電線１のＣＮＴ線材１０を構成するＣＮＴ集合体１１では、導電性をさらに向上させる点から、金属性の挙動を示すアームチェア型のＣＮＴ１１ａの割合を増大させることが好ましい。
【００３９】
一方で、半導体性の挙動を示すカイラル型のＣＮＴ１１ａに電子供与性もしくは電子受容性を持つ物質（異種元素）をドープすることにより、カイラル型のＣＮＴ１１ａが金属的挙動を示すことが分かっている。また、一般的な金属では、異種元素をドープすることによって金属内部での伝導電子の散乱が起こって導電性が低下するが、これと同様に、金属性の挙動を示すＣＮＴ１１ａに異種元素をドープした場合には、導電性の低下を引き起こす。
【００４０】
このように、金属性の挙動を示すＣＮＴ１１ａ及び半導体性の挙動を示すＣＮＴ１１ａへのドーピング効果は、導電性の観点からはトレードオフの関係にあることから、理論的には金属性の挙動を示すＣＮＴ１１ａと半導体性の挙動を示すＣＮＴ１１ａとを別個に作製し、半導体性の挙動を示すＣＮＴ１１ａにのみドーピング処理を施した後、これらを組み合わせることが望ましい。しかし、現状の製法技術では、金属性の挙動を示すＣＮＴ１１ａと半導体性の挙動を示すＣＮＴ１１ａとを選択的に作り分けることは困難であり、金属性の挙動を示すＣＮＴ１１ａと半導体性の挙動を示すＣＮＴ１１ａが混在した状態で作製される。このため、金属性の挙動を示すＣＮＴ１１ａと半導体性の挙動を示すＣＮＴ１１ａの混合物からなるＣＮＴ線材１０の導電性をさらに向上させるために、異種元素・分子によるドーピング処理が効果的となるＣＮＴ１１ａの層構造を選択することが好ましい。
【００４１】
例えば、２層構造又は３層構造のような層数が少ないＣＮＴは、それより層数の多いＣＮＴよりも比較的導電性が高く、ドーピング処理を施した際には、２層構造又は３層構造を有するＣＮＴでのドーピング効果が最も高い。従って、ＣＮＴ線材１０の導電性をさらに向上させる点から、２層構造又は３層構造を有するＣＮＴの割合を増大させることが好ましい。具体的には、ＣＮＴ全体に対する２層構造又は３層構造をもつＣＮＴの割合が５０個数％以上が好ましく、７５個数％以上がより好ましい。２層構造又は３層構造をもつＣＮＴの割合は、ＣＮＴ集合体１１の断面を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）で観察及び解析し、５０個〜２００個の範囲内の所定数の任意のＣＮＴを選択し、それぞれのＣＮＴの層数を測定することで算出することができる。
【００４２】
次に、ＣＮＴ線材１０におけるＣＮＴ１１ａ及びＣＮＴ集合体１１の配向性について説明する。
【００４３】
図３（ａ）は、小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）による複数のＣＮＴ集合体１１，１１，・・・の散乱ベクトルｑの二次元散乱像の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、二次元散乱像において、透過Ｘ線の位置を原点とする任意の散乱ベクトルｑの方位角−散乱強度の関係を示すアジマスプロットの一例を示すグラフである。
【００４４】
ＳＡＸＳは、数ｎｍ〜数十ｎｍの大きさの構造等を評価するのに適している。例えば、ＳＡＸＳを用いて、以下の方法でＸ線散乱画像の情報を分析することで、外径が数ｎｍであるＣＮＴ１１ａの配向性及び外径が数十ｎｍであるＣＮＴ集合体１１の配向性を評価することができる。例えば、ＣＮＴ線材１０についてＸ線散乱像を分析すると、図３（ａ）に示すように、ＣＮＴ集合体１１の散乱ベクトルｑ（ｑ＝２π／ｄ、ｄは格子面間隔）のｘ成分であるｑｘよりも、ｙ成分であるｑｙの方が狭く分布している。また、図３（ａ）と同じＣＮＴ線材１０について、ＳＡＸＳのアジマスプロットを分析した結果、図３（ｂ）に示すアジマスプロットにおけるアジマス角の半値幅Δθは、４８°である。これらの分析結果から、ＣＮＴ線材１０において、複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ・・・及び複数のＣＮＴ集合体１１，１１，・・・が良好な配向性を有しているといえる。このように、複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ・・・及び複数のＣＮＴ集合体１１，１１，・・・が良好な配向性を有しているので、ＣＮＴ線材１０の熱は、ＣＮＴ１１ａやＣＮＴ集合体１１の長手方向に沿って円滑に伝達して行きながら放熱されやすくなる。従って、ＣＮＴ線材１０は、上記ＣＮＴ１１ａ及びＣＮＴ集合体１１の配向性を調節することで、放熱ルートを長手方向、径の断面方向にわたり調節できるので、金属製の芯線と比較して優れた放熱特性を発揮する。なお、配向性とは、ＣＮＴを撚り集めて作製した撚り線の長手方向へのベクトルＶに対する内部のＣＮＴ及びＣＮＴ集合体のベクトルの角度差のことを指す。
【００４５】
複数のＣＮＴ集合体１１，１１，・・・の配向性を示す小角Ｘ線散乱（ＳＡＸＳ）のアジマスプロットにおけるアジマス角の半値幅Δθにより示される一定以上の配向性を得ることで、ＣＮＴ線材１０の放熱特性をより向上させる点から、アジマス角の半値幅Δθは６０°以下が好ましく、５０°以下が特に好ましい。
【００４６】
次に、ＣＮＴ集合体１１を構成する複数のＣＮＴ１１ａの配列構造及び密度について説明する。
【００４７】
図４は、ＣＮＴ集合体１１を構成する複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ，・・・のＷＡＸＳ（広角Ｘ線散乱）によるｑ値−強度の関係を示すグラフである。
【００４８】
ＷＡＸＳは、数ｎｍ以下の大きさの物質の構造等を評価するのに適している。例えば、ＷＡＸＳを用いて、以下の方法でＸ線散乱画像の情報を分析することで、外径が数ｎｍ以下であるＣＮＴ１１ａの密度を評価することができる。任意の１つのＣＮＴ集合体１１について散乱ベクトルｑと強度の関係を分析した結果、図４に示すように、ｑ＝３．０ｎｍ−１〜４．０ｎｍ−１付近に見られる（１０）ピークのピークトップのｑ値から見積もられる格子定数の値が測定される。この格子定数の測定値とラマン分光法やＴＥＭなどで観測されるＣＮＴ集合体の直径とに基づいて、ＣＮＴ１１ａ，１１ａ，・・・が平面視で六方最密充填構造を形成していることを確認することができる。従って、ＣＮＴ線材１０内で複数のＣＮＴ集合体の直径分布が狭く、複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ，・・・が、規則正しく配列、すなわち、高密度を有することで、六方最密充填構造を形成して高密度で存在しているといえる。
【００４９】
このように、複数のＣＮＴ集合体１１，１１・・・が良好な配向性を有していると共に、更に、ＣＮＴ集合体１１を構成する複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ，・・・が規則正しく配列して高密度で配置されているので、ＣＮＴ線材１０の熱は、ＣＮＴ集合体１１の長手方向に沿って円滑に伝達して行きながら放熱されやすくなる。従って、ＣＮＴ線材１０は、上記ＣＮＴ集合体１１とＣＮＴ１１ａの配列構造や密度を調節することで、放熱ルートを長手方向、径の断面方向にわたり調節できるので、金属製の芯線と比較して優れた放熱特性を発揮する。
【００５０】
高密度を得ることで放熱特性をより向上させる点から、複数のＣＮＴ１１ａ，１１ａ，・・・の密度を示すＸ線散乱による強度の（１０）ピークにおけるピークトップのｑ値が２．０ｎｍ−１以上５．０ｎｍ−１以下であり、且つ半値幅Δｑ（ＦＷＨＭ）が０．１ｎｍ−１以上２．０ｎｍ−１以下であることが好ましい。
【００５１】
ＣＮＴ集合体１１及びＣＮＴ１１ａの配向性、並びにＣＮＴ１１ａの配列構造及び密度は、後述する、乾式紡糸、湿式紡糸、液晶紡糸等の紡糸方法と該紡糸方法の紡糸条件とを適宜選択することで調節することができる。
【００５２】
次に、ＣＮＴ線材１０の外周面を被覆する絶縁被覆層２１について説明する。
【００５３】
絶縁被覆層２１の材料としては、芯線として金属を用いた被覆電線の絶縁被覆層に用いる材料を使用することができ、例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を挙げることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）（熱膨張率：８０〜１２０×１０−６／Ｋ）、ポリエチレン（熱膨張率：１００〜２００×１０−６／Ｋ）、ポリプロピレン（熱膨張率：６０〜１１０×１０−６／Ｋ）、ポリスチレン（熱膨張率：６０〜８０×１０−６／Ｋ）、ポリカーボネート（熱膨張率：５０〜６０×１０−６／Ｋ）、ポリアミド（熱膨張率：６０〜１００×１０−６／Ｋ）、ポリ塩化ビニル（熱膨張率：５０〜１７０×１０−６／Ｋ）、ポリウレタン（熱膨張率：１００〜２００×１０−６／Ｋ）、ポリメチルメタクリレート（熱膨張率：４０〜７０×１０−６／Ｋ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（熱膨張率：６０〜１３０×１０−６／Ｋ）、アクリル樹脂（：５０〜６０×１０−６／Ｋ）等を挙げることができる。熱硬化性樹脂としては、例えばポリイミド（５〜１７×１０−６／Ｋ）、フェノール樹脂（１０〜６０×１０−６／Ｋ）等を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、２種以上を適宜混合して使用してもよい。
【００５４】
絶縁被覆層２１は、充填材として、ＣＮＴ線材１０のＣＮＴとは異なる他のＣＮＴを含有するのが好ましい。他のＣＮＴとは、ＣＮＴ線材１０を構成するＣＮＴとは異なるＣＮＴであることを指し、他のＣＮＴの性状は、ＣＮＴ線材を構成するＣＮＴと同じであってもよいし、異なっていてもよい。絶縁被覆層２１に含有されるＣＮＴの含有量は、例えば０．０１〜１質量％である。絶縁被覆層２１がＣＮＴを含有することにより、絶縁被覆層２１に充填材としてのＣＮＴを含有しない場合と比較して、絶縁被覆層２１の熱伝導性が高くなり、ＣＮＴ線材が高温になったときの絶縁被覆層の熱膨張の応答性を早くすることができ、剥離の発生を更に抑制することができる。
【００５５】
絶縁被覆層２１は、図１に示すように、一層としてもよく、これに代えて、二層以上としてもよい。例えば、絶縁被覆層が、ＣＮＴ線材１０の外周に形成された第１絶縁被覆層と、該第１絶縁被覆層の外周に形成された第２絶縁被覆層とを有していてもよい。この場合、第２絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量が、前記第１絶縁被覆層に含有された他のカーボンナノチューブの含有量よりも小さくなるように構成されてもよい。また、必要に応じて、絶縁被覆層２１上に、さらに、熱硬化性樹脂の一又は二以上の層が設けられていてもよい。また、上記熱硬化性樹脂が、繊維形状或いは粒子形状を有する充填材を含有していてもよい。
【００５６】
ＣＮＴ被覆電線１では、ＣＮＴ線材１０の径方向の断面積に対する絶縁被覆層２１の径方向の断面積の比率は、０．０１以上１．５以下の範囲であることが好ましい。前記断面積の比率が０．０１以上１．５以下の範囲であることにより、絶縁被覆層２１の厚さを薄肉化できることから、絶縁信頼性を十分に確保すると共に、ＣＮＴ線材１０の熱に対して優れた放熱特性を得ることができる。また、ＣＮＴ被覆電線１は、ＣＮＴ線材１０が銅やアルミニウム等からなる芯線と比較して軽量であるため、肉厚な絶縁被覆層が形成されていても、銅やアルミニウム等の金属被覆電線と比較して軽量化を実現することができる。
【００５７】
また、ＣＮＴ線材１０単独では、長手方向における形状維持が難しい場合があるところ、前記断面積の比率にて絶縁被覆層２１がＣＮＴ線材１０の外周面に被覆されていることにより、ＣＮＴ被覆電線１は、長手方向における形状を維持することができる。従って、ＣＮＴ被覆電線１の配索時のハンドリング性を高めることができる。
【００５８】
さらに、ＣＮＴ線材１０は、外周面に微細な凹凸が形成されていることから、アルミニウムや銅の芯線を用いた被覆電線と比較して、ＣＮＴ線材１０と絶縁被覆層２１との間の接着性が向上し、ＣＮＴ線材１０と絶縁被覆層２１との間の剥離を抑制することができる。
【００５９】
前記断面積の比率は特に限定されないが、絶縁信頼性をさらに向上させる点から、その下限値は０．１が好ましく、０．２が特に好ましい。一方で、前記断面積の比率の上限値は、ＣＮＴ被覆電線１のさらなる軽量化とＣＮＴ線材１０の熱に対する放熱特性をさらに向上させる点から１．０が好ましく、０．５がさらに好ましい。
【００６０】
前記断面積の比率が０．０１以上１．５以下の範囲である場合、ＣＮＴ線材１０の径方向の断面積は、例えば、０．００１ｍｍ２以上２０ｍｍ２以下が好ましく、０．００１ｍｍ２以上１０ｍｍ２以下がさらに好ましく、０．０１ｍｍ２以上５ｍｍ２以下が特に好ましい。また、絶縁被覆層２１の径方向の断面積は、例えば、０．００１ｍｍ２以上３０ｍｍ２以下が好ましく、０．０１ｍｍ２以上５ｍｍ２以下が特に好ましい。
断面積は、例えば、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察の画像から測定することができる。具体的には、ＣＮＴ被覆電線１の径方向断面のＳＥＭ像（１００倍〜１０，０００倍）を得た後に、ＣＮＴ線材１０の外周で囲われた部分の面積からＣＮＴ線材１０内部に入り込んだ絶縁被覆層２１の材料の面積を差し引いた面積、ＣＮＴ線材１０の外周を被覆する絶縁被覆層２１の部分の面積とＣＮＴ線材１０内部に入り込んだ絶縁被覆層２１の材料の面積との合計を、それぞれ、ＣＮＴ線材１０の径方向の断面積、絶縁被覆層２１の径方向の断面積とする。絶縁被覆層２１の径方向の断面積には、ＣＮＴ線材１０間に入り込んだ樹脂も含む。
【００６１】
ＣＮＴ線材１０の熱膨張率（熱膨張係数ともいう。）は、従来の芯線として使用されるアルミニウムや銅の熱膨張率よりも小さい。例えば、アルミニウムの室温（２９３Ｋ）における熱膨張率が２３．１×１０−６／Ｋ、２２７℃（５００Ｋ）における熱膨張率が２６．４×１０−６／Ｋであり、銅の室温における熱膨張率が１６．５×１０−６／Ｋ、２２７℃における熱膨張率が１８．３×１０−６／Ｋである。これに対し、ＣＮＴ線材１０の室温における熱膨張率は、例えば−１．０×１０−６／Ｋ、２２７℃における熱膨張率が−０．９／Ｋである。また、ＣＮＴ線材１０の熱膨張率はＣＮＴ線材１０の撚り数（Ｔ／ｍ：１ｍ当たりの回転数）に依存し、特に、ＣＮＴ線材１０の長手方向の線膨張係数の絶対値は、撚り数が大きい程小さくなる。したがって、ＣＮＴ被覆電線１では、芯線としてアルミニウムや銅を用いた被覆電線と比較して、絶縁被覆層２１の熱膨張率がＣＮＴ線材１０の熱膨張率よりも過大とならないように、また、ＣＮＴ線材１０の撚り数を考慮して、絶縁被覆層２１の材料として適正範囲内の値である熱膨張率を有する材料を使用してもよい。
【００６２】
ＣＮＴ線材１０を撚り線とする場合の撚り数は、特に限定されないが、２０Ｔ／ｍ以上２０００Ｔ／ｍ以下であることが好ましく、ＣＮＴ線材１０と絶縁被覆層２１との間の剥離を抑制する観点から、２０Ｔ／ｍ以上１５００Ｔ／ｍ以下であることがより好ましい。撚り数の上限値は、被覆工程の際に撚り戻しによる線ぶれを防止する点で１０００Ｔ／ｍがより好ましく、８００Ｔ／ｍがさらに好ましい。また、撚り数の下限値は十分な線の強度を得る点で５０Ｔ／ｍがより好ましく、１００Ｔ／ｍがさらに好ましい。撚り数が２０Ｔ／ｍ未満であると、耐屈曲性及びハンドリング性が低下しやすい。一方、撚り数が１５００Ｔ／ｍを超えると、ＣＮＴ線材１０が硬くなり、高温時にＣＮＴ線材１０と絶縁被覆層２１との界面に生じる応力が大きくなり、剥離が生じることがある。撚り数が２０Ｔ／ｍ以上１５００Ｔ／ｍ以下であると、ＣＮＴ線材１０と絶縁被覆層２１との間の剥離を抑制することができる。
【００６３】
ＣＮＴ被覆電線１では、ＣＮＴ線材１０の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ絶縁被覆層２１の熱膨張率が、５×１０−６／Ｋ以上である。ＣＮＴ線材１０の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ絶縁被覆層２１の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上であることにより、ＣＮＴ線材１０に過電流が流れてＣＮＴ線材１０が高温となる場合やＣＮＴ被覆電線１が高温環境下に曝された場合でも、ＣＮＴ線材１０と絶縁被覆層２１との界面における剥離を抑制することができる。また、上記熱膨張率は、耐屈曲性を向上させる点からＣＮＴ線材１０の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、絶縁被覆層２１の熱膨張率が２５×１０−６／Ｋ以上が好ましい。
【００６４】
ＣＮＴ線材１０の熱膨張率は０／Ｋ以下であり、好ましくは−１０×１０−６／Ｋ以上０／Ｋ以下である。
【００６５】
絶縁被覆層２１の熱膨張率の上限値は、特に限定されないが、高温時においてＣＮＴ被覆電線１を繰り返し屈曲させても、ＣＮＴ線材１０に絶縁被覆層２１が追従することでＣＮＴ線材１０から絶縁被覆層２１が剥離するのを抑制できる点から４００×１０−６／Ｋが好ましく、長期にわたりＣＮＴ被覆電線１を屈曲させても、ＣＮＴ線材１０から絶縁被覆層２１が剥離するのを防止する点から２００×１０−６／Ｋがより好ましい。絶縁被覆層２１の熱膨張率が４００×１０−６／Ｋを超えると、温度変化による体積の増減が大きくなりやすい。そのため、ＣＮＴ被覆電線１を溝に合わせて配線する際に、溝からずれる場合がある。また、ＣＮＴ被覆電線１をコイルに用いる場合、コイルの緩みが生じることがある。一方、絶縁被覆層２１の熱膨張率の下限値は、ＣＮＴ線材１０の収縮分以上に絶縁被覆層２１が膨張することが剥離抑制の観点で必要であるから５×１０−６／Ｋが好ましく、耐屈曲性を向上させる観点から２５×１０−６／Ｋがより好ましい。よって、絶縁被覆層２１の熱膨張率は、好ましくは５×１０−６／Ｋ以上４００×１０−６／Ｋ以下、より好ましくは２５×１０−６／Ｋ以上２００×１０−６／Ｋ以下である。
【００６６】
ＣＮＴ線材１０の熱膨張率及び絶縁被覆層２１の熱膨張率は、例えば、適当な長さのＣＮＴ被覆電線をカッターを用いてＣＮＴ線材と絶縁被覆層に分け、それぞれについて、熱機械分析装置（ＴＭＡ）を用い、例えば−１００℃から５００℃に５℃／分の速度で昇温及び降温しながら膨張率を計測することで測定することができる。
【００６７】
絶縁被覆層２１の長手方向に対し直交する方向（すなわち、径方向）の肉厚は、ＣＮＴ被覆電線１の絶縁性及び耐摩耗性を向上させる点から均一化されていることが好ましい。具体的には、絶縁被覆層２１の偏肉率は、絶縁性及び耐摩耗性を向上させる点から５０％以上であり、また、これらに加えてハンドリング性を向上させる点から７０％以上が好ましい。なお、本明細書中、「偏肉率」とは、ＣＮＴ被覆電線１の長手方向中心側の任意の１．０ｍにおいて１０ｃｍごとに、径方向断面について、それぞれ、α＝（絶縁被覆層２１の肉厚の最小値／絶縁被覆層２１の肉厚の最大値）×１００の値を算出し、各断面にて算出したα値を平均した値を意味する。また、絶縁被覆層２１の肉厚は、例えば、ＣＮＴ線材１０を円近似してＳＥＭ画像から測定することができる。ここで、長手方向中心側とは、線の長手方向からみて中心に位置する領域をさす。
【００６８】
絶縁被覆層２１の偏肉率は、例えば、押出被覆にてＣＮＴ線材１０の外周面に絶縁被覆層２１を形成する場合、押出工程時にダイスへ通す際にＣＮＴ線材１０の長手方向に付与する張力を調整することで向上させることができる。
【００６９】
［カーボンナノチューブ被覆電線の製造方法］
次に、本発明の実施形態に係るＣＮＴ被覆電線１の製造方法例について説明する。ＣＮＴ被覆電線１は、まず、ＣＮＴ１１ａを製造し、得られた複数のＣＮＴ１１ａからＣＮＴ線材１０を形成し、ＣＮＴ線材１０の外周面に絶縁被覆層２１を被覆することで、製造することができる。
【００７０】
ＣＮＴ１１ａは、浮遊触媒法（特許第5819888号公報）や、基板法（特許第5590603号公報）などの手法で作製することができる。ＣＮＴ線材１０の素線は、例えば、乾式紡糸（特許第5819888号公報、特許第5990202号公報、特許第5350635号公報）、湿式紡糸（特許第5135620号公報、特許第5131571号公報、特許第5288359号公報）、液晶紡糸（特表2014-530964号公報）等で作製することができる。
【００７１】
このとき、ＣＮＴ線材１０を構成するＣＮＴ集合体１１の配向性やＣＮＴ集合体１１を構成するＣＮＴ１１ａの配向性、及び、ＣＮＴ集合体１１やＣＮＴ１１ａの密度は、例えば乾式紡糸、湿式紡糸、液晶紡糸等の紡糸方法と該紡糸方法の紡糸条件とを適宜選択することで調節することができる。
【００７２】
上記のようにして得られたＣＮＴ線材１０の外周面に絶縁被覆層２１を被覆する方法は、アルミニウムや銅の芯線に絶縁被覆層を被覆する方法を使用でき、例えば、絶縁被覆層２１の原料である熱可塑性樹脂を溶融させ、溶融した熱可塑性樹脂をＣＮＴ線材１０の周りに押し出して被覆する方法や、或いはＣＮＴ線材１０の周りに溶融した熱可塑性樹脂を塗布する方法を挙げることができる。
【００７３】
本発明の実施形態に係るＣＮＴ被覆電線１は、ワイヤハーネス等の一般電線として使用することができ、また、ＣＮＴ被覆電線１を使用した一般電線からケーブルを作製してもよい。また、ＣＮＴ被覆電線１を巻回することにより、コイルを作製してもよい。この場合、占積率は６０％以上であることが好ましい。
【００７４】
また、本発明の他の態様として、被覆電線は、導体と、導体を被覆する絶縁被覆層とを備え、導体の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上である。すなわち、導体は、熱膨張率が０／Ｋ以下であればよく、カーボンナノチューブに限定されない。熱膨張率が０／Ｋ以下である材料としては、例えば、アラミド繊維（熱膨張率：−６×１０−６／Ｋ）、炭素繊維(−１×１０−６／Ｋ)が挙げられる。また、絶縁被覆層の材料としては、上述したものを使用することができる。導体の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上であるので、導体の温度が高温となって導体が収縮した場合であっても、絶縁被覆層が導体の収縮に追従して膨張することで、導体から絶縁被覆層が剥離するのを抑制することができ、優れた耐屈曲性を実現することができる。
【実施例】
【００７５】
次に、本発明の実施例を説明するが、本発明の趣旨を超えない限り、下記実施例に限定されるものではない。
【００７６】
（実施例１〜２１、比較例１〜２について）
ＣＮＴ線材の製造方法について
先ず、浮遊触媒法で作製したＣＮＴを直接紡糸する乾式紡糸方法（特許第5819888号公報）または湿式紡糸する方法（特許第5135620号公報、特許第5131571号公報、特許第5288359号公報）で表１に示すような断面積を有するＣＮＴ線材の素線（単線）を得た。また、所定の円相当直径を有するＣＮＴ線材の本数を調節して適宜撚り合わせて、表１に示すような断面積を有する撚り線を得た。
【００７７】
ＣＮＴ線材の外周面に絶縁被覆層を被覆する方法について
下記のいずれかの樹脂を用いて、押し出しまたは焼き付けして絶縁被覆層を形成し、以下に示す表１の実施例と比較例で使用するＣＮＴ被覆電線を作製した。
【００７８】
ポリウレタン：東特塗料社製ＴＰＵ３０００ＥＡ
ポリイミド：ユニチカ社製Ｕイミド
ポリプロピレン：日本ポリプロ社製ノバテックＰＰ
【００７９】
（ａ）ＣＮＴ線材の断面積の測定
ＣＮＴ線材の径方向の断面をイオンミリング装置（日立ハイテクノロジーズ社製ＩＭ４０００）により切り出した後、走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製ＳＵ８０２０、倍率：１００〜１０，０００倍）で得られたＳＥＭ像から、ＣＮＴ線材の径方向の断面積を測定した。ＣＮＴ被覆電線の長手方向中心側の任意の１．０ｍにおいて１０ｃｍごとに同様の測定を繰り返し、その平均値をＣＮＴ線材の径方向の断面積とした。なお、ＣＮＴ線材の断面積として、ＣＮＴ線材内部に入り込んだ樹脂は測定に含めなかった。
【００８０】
（ｂ）絶縁被覆層の断面積の測定
ＣＮＴ線材の径方向の断面をイオンミリング装置（日立ハイテクノロジーズ社製ＩＭ４０００）により切り出した後、走査電子顕微鏡（日立ハイテクノロジーズ社製ＳＵ８０２０、倍率：１００〜１０，０００倍）で得られたＳＥＭ像から、絶縁被覆層の径方向の断面積を測定した。ＣＮＴ被覆電線１の長手方向の任意の１．０ｍにおいて１０ｃｍごとに同様の測定を繰り返し、その平均値を絶縁被覆層の径方向の断面積とした。従って、絶縁被覆層の断面積として、ＣＮＴ線材内部に入り込んだ樹脂も測定に含めた。
【００８１】
（ｃ）ＳＡＸＳによるアジマス角の半値幅Δθの測定
小角Ｘ線散乱装置（Aichi Synchrotoron）を用いて小角Ｘ線散乱測定を行い、得られたアジマスプロットからアジマス角の半値幅Δθを求めた。
【００８２】
（ｄ）ＷＡＸＳによるピークトップのｑ値及び半値幅Δｑの測定
広角Ｘ線散乱装置（Aichi Synchrotoron）を用いて広角Ｘ線散乱測定を行い、得られたｑ値−強度グラフから、強度の（１０）ピークにおけるピークトップのｑ値及び半値幅Δｑを求めた。
【００８３】
（ｅ）ＣＮＴ線材の撚り数
ＣＮＴ線材は、複数の素線を束ねて、一端を固定した状態で、もう一端を所定の回数ひねることで、撚り線とした。撚り数は、ひねった回数（Ｔ）を線の長さ（ｍ）で割った値（単位：Ｔ／ｍ）で表される。
【００８４】
（ｆ）熱膨張率の測定
１．０ｍのＣＮＴ被覆電線の長手方向において１０ｃｍごとに、２０ｍｍのＣＮＴ被覆電線サンプルを切り出し、カッターナイフを用いてＣＮＴ線材と絶縁被覆層に分けた。それぞれについて、熱機械分析装置（ＴＭＡ／ＳＳ６１００、日立ハイテクサイエンス社製）を用いて、窒素ガス中、測定荷重９．８ｍＮで膨張率を測定し、平均の値を求めた。なお温度範囲は−１００℃〜５００℃とし、昇温速度、降温速度は５℃／分とした。
【００８５】
ＣＮＴ被覆電線の上記各測定の結果について、下記表１に示す。なお、熱膨張率の値は室温（２５℃）における値である。
【００８６】
上記のようにして作製したＣＮＴ被覆電線について、以下の評価を行った。
【００８７】
（１）耐屈曲性
ＩＥＣ６０２２７−２に準拠した方法で、１００ｃｍのＣＮＴ被覆電線に荷重５００ｇｆを加えた状態で９０度の屈曲を１０００回行った。その後、軸方向１０ｃｍごとに断面観察を行い、ＣＮＴ線材と絶縁被覆層との間に剥離があるかどうかを確認した。剥離がないものを良好「〇」、一部剥離したが製品品質として許容できるレベルのものを概ね良好「△」、完全に剥離、ＣＮＴ線材が断線したものを不良「×」とした。
【００８８】
（２）繰り返し電流負荷後の剥離の有無
１００ｃｍのＣＮＴ被覆電線に、電流密度が２０００Ａ／ｃｍ２となるように５分間電流を印加した。続いて電流を印加しない状態で０℃で５分間静置した。同様に電流密度が２０００Ａ／ｃｍ２となるように５分間電流を印加し、０℃で５分間静置するサイクルを合計１００サイクル実施した。なお、実施例９のＣＮＴ被覆電線については、５０サイクル実施し、下記の評価を行った。
続いて、軸方向１０ｃｍごとに断面観察を行い、ＣＮＴ線材と絶縁被覆層との間に剥離があるかどうかを確認した。剥離がないものを良好「〇」、一部剥離したが製品品質として許容できるレベルのものを概ね良好「△」、ＣＮＴ線材が断線したものを不良「×」とした。
【００８９】
（３）ハンドリング性
ＣＮＴ被覆電線を、直径１０ｍｍのコアに対して一定速度で手で巻くことにより、幅１０ｍｍで５層のコイルを得た。得られたコイルの断面観察から、占積率（占積率（％）=（ＣＮＴ被覆電線の断面積の和）／（コイル断面積）×１００）を求めた。各ＣＮＴ被覆電線についてコイルを５回作製し、占積率は５回の平均値とした。占積率が７０％以上はハンドリング性が非常によいとして「◎」、占積率が５０％以上７０％未満はハンドリング性がよいとして「○」、占積率が５０％未満はハンドリング性がよくないとして「×」とした。
【００９０】
上記評価の結果を、下記表１に示す。
【００９１】
【表１】
2019079813.tif 000003
【００９２】
上記表１に示すように、実施例１〜２１では、ＣＮＴ線材の熱膨張率が０／Ｋ以下であり、かつ、絶縁被覆層の熱膨張率が５×１０−６／Ｋ以上であり、耐屈曲性、繰り返し電流負荷後の剥離の有無及びハンドリング性のいずれも、概ね良好以上であった。
【００９３】
さらに、実施例１〜２１では、アジマス角の半値幅Δθは、いずれも６０°以下であった。従って、実施例１〜２１のＣＮＴ線材では、ＣＮＴ集合体は優れた配向性を有していた。さらに、実施例１〜２１では、強度の（１０）ピークにおけるピークトップのｑ値は、いずれも２．０ｎｍ−１以上５．０ｎｍ−１以下であり、半値幅Δｑは、いずれも０．１ｎｍ−１以上２．０ｎｍ−１以下であった。従って、実施例１〜２１のＣＮＴ線材では、ＣＮＴが高密度で存在していた。
【００９４】
一方、比較例１では、導体がアルミニウム線であり、導体の熱膨張率が０／Ｋ超えであり、耐屈曲性が劣った。また、比較例２では、導体が銅線であり、導体の熱膨張率が０／Ｋ超えであり、耐屈曲性が劣った。
【符号の説明】
【００９５】
１        カーボンナノチューブ被覆電線
１０      カーボンナノチューブ線材
１１      カーボンナノチューブ集合体
１１ａ    カーボンナノチューブ
２１      絶縁被覆層
【図１】
2019079813.tif 000004
【図２】
2019079813.tif 000005
【図３】
2019079813.tif 000006
【図４】
2019079813.tif 000007