(57)【要約】【課題】連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムの提供。【解決手段】本発明は、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供し、それは構造上は、マイクロ波を使用してカーボンナノチューブ原料を加熱するマイクロ波加熱タンク、及び、酸化剤或いは還元剤を添加するための反応タンク、及び該システムの全ての装置を接続するためのパイプラインを包含する。ポンプで該パイプラインを介して該システムにカーボンナノチューブ原料を供給する速度をコントロールし、加熱し、酸化剤を添加して再加熱し、還元剤を添加し、再加熱することにより、グラフェンナノリボンを形成し、短時間内に自動生産し、量産を実現する目的を達成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、
カーボンナノチューブ原料を提供する原料供給ユニット、
該原料供給ユニットに接続された第１ポンプ、
第１マイクロ波加熱タンクであって、該第１ポンプに接続され、該第１ポンプが該第１マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料をマイクロ波で加熱する、上記第１マイクロ波加熱タンク、
該第１マイクロ波加熱タンクに接続された第１反応タンク、
該第１反応タンクに接続された第２ポンプ、
第２マイクロ波加熱タンクであって、該第２ポンプに接続され、該第１マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第１反応タンクに流れて該第２ポンプが該第２マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料を加熱して、酸化グラフェンナノリボンを生成する、上記第２マイクロ波加熱タンク、
該第２マイクロ波加熱タンクに接続された第２反応タンク、
該第２反応タンクに接続された第３ポンプ、
第３マイクロ波加熱タンクであって、該第３ポンプに接続され、該第２マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第２反応タンクに流れ該第３ポンプが該第３マイクロ波加熱タンクに吸い出した該酸化グラフェンナノリボンを加熱し、グラフェンナノリボンを生成する、上記第３マイクロ波加熱タンク、
収集ユニットであって、該第３マイクロ波加熱タンクに接続され、該グラフェンナノリボンを巻き取る、上記収集ユニットと、
を包含し、これらの相互接続の方法は複数のパイプラインによることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項２】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該カーボンナノチューブ原料は、複数のカーボンナノチューブ、及び、酸性溶液を包含することを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項３】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第１反応タンクは酸化剤を添加するのに用いられることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項４】
請求項３記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該酸化剤は、塩酸カリウム、塩酸ナトリウム、高塩酸カリウム、過酸化水素及び過マンガン酸カリウムからなる群より一種類が選択されることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項５】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第２反応タンクは還元剤を添加するのに用いられることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項６】
請求項５記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該還元剤はジメチルアセトアミドとされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項７】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第１マイクロ波加熱タンク、該第２マイクロ波加熱タンク及び該第３マイクロ波加熱タンクは、それぞれチャネルを有することを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項８】
請求項７記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該チャネルの両端は材料の入口及び出口とされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項９】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第１マイクロ波加熱タンク、該第２マイクロ波加熱タンク、及び第３マイクロ波加熱タンクのマイクロ波加熱反応温度は１〜１２０℃とされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項１０】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第１マイクロ波加熱タンク、該第２マイクロ波加熱タンク、及び該第３マイクロ波加熱タンクのマイクロ波加熱反応パワーは、１〜３０００Ｗとされることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項１１】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第１マイクロ波加熱タンク、該第２マイクロ波加熱タンク、及び該第３マイクロ波加熱タンクはさらにそれぞれ冷却ユニットに接続されたことを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項１２】
請求項１記載の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、該第２マイクロ波加熱タンクと該第２反応タンクの間に、さらに水洗ユニット及び乾燥ユニットを包含することを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【請求項１３】
連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムにおいて、
カーボンナノチューブ原料を提供する原料供給ユニット、
該原料供給ユニットに接続された第１ポンプ、
第１マイクロ波加熱タンクであって、該第１ポンプに接続され、該第１ポンプが該第１マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料をマイクロ波で加熱する、上記第１マイクロ波加熱タンク、
該第１マイクロ波加熱タンクに接続された第２ポンプ、
第１反応タンクであって、該第２ポンプに接続され、且つ該第１マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第１反応タンクに二度流されて、それぞれ酸化剤及び還元剤を添加された該カーボンナノチューブ原料を、該第２ポンプが該第１マイクロ波加熱タンクに吸い戻し、再度マイクロ波加熱させて、グラフェンナノリボンを生成する、上記第１反応タンク、
収集ユニットであって、該第１マイクロ波加熱タンクに接続されて、該グラフェンナノリボンを巻き取る、上記収集ユニット、
を包含し、そのうち、これらの相互接続の方法は複数のパイプラインによることを特徴とする、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一種のグラフェンナノリボン（ｇｒａｐｈｅｎｅ  ｎａｎｏｒｉｂｂｏｎ）を製造するシステムに係り、特に、ポンプ及びパイプラインの接続、コントロールにより、量産の目的を達成する連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
テクノロジーの発展に伴い、素子寸法はますますマイクロ化し、これにより異なる新規材料及び構造も不断に開発、研究されている。そのうち、フラーレン（Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ）、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ  Ｎａｎｏｔｕｂｅ，ＣＮＴ）、グラフェン及びここ数年で研究が開始されたグラフェンナノリボンは、その有する特殊な結晶性及び導電性等の特性により、より多くの注目を集めている。
【０００３】
上述の材料のうち、グラフェンナノリボンは世界中で最も薄いが、最も堅硬なナノ材料であり、その独特な構造は、炭素原子のｓｐ2混成軌道結合してできた六角形格子構造を有する、炭素原子1個分の厚さの二次元材料である。グラフェンナノリボンはほぼ完全な透明性を持ち、また熱伝導性においてもカーボンナノチューブやダイヤモンドを上回り、常温での電子移動度は銅や銀のそれよりも高い。さらに、グラフェンナノリボンは電気抵抗率は現在世界で最も小さい材料であり、これにより、今よりも更に薄く且つ電子移動速度が速い新たな電子部品やトランジスタの開発に、あるいは透明タッチパネルや液晶ディスプレイおよび太陽電池の作成に用いることができるのではないかと期待され、広く研究がなされている。
【０００４】
グラフェンナノリボンの作成には、今のところ、炭化シリコン表面上エピタキシャル成長法、金属表面上成長法、グラファイト酸化薄化法、ヒドラジン還元法、エタノール塩（ethoxide）分解法、カーボンナノチューブ切開法等がある。そのうち、カーボンナノチューブ切開法は、カーボンナノチューブを濃硫酸で処理した後に、過マンガン酸カリウムを強酸化剤として作用させ、その後、熱対流による加熱方法で６５℃まで加熱し、過マンガン酸カリウムの酸化能力を利用してカーボンナノチューブを化学的に切開され、グラフェンナノリボンを得ることができる。しかし、この方法によるグラフェンナノリボンの作成過程は、カーボンナノチューブを濃硫酸中に一時間浸漬させてから、さらに過マンガン酸カリウムを加え、且つ過マンガン酸カリウムを加えた後に、カーボンナノチューブを切開するための適宜温度を維持する必要があり、このため６５℃で少なくとも二時間は加熱しなければならず、反応時間が冗長であり、エネルギーを消耗するのみならず、グラフェンナノリボンの生産効率がよくない。
【０００５】
特許文献１には、一種のカーボンナノチューブよりグラフェンナノリボンを製造する方法及びその発生する合成物、薄膜及び装置が記載され、それは、複数のカーボンナノチューブと少なくとも一種類の酸化剤を反応させて酸化グラフェンナノリボンを形成し、且つ反応ステップは、少なくとも一種類の酸を加える時に進行し、並びに加熱処理する。しかし、この方法は、前述のカーボンナノチューブ切開法を使用してグラフェンナノリボンの製造を行っており、実際の操作時には時間を消耗し、エネルギーを消耗し、さらに品質低下の問題を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】台湾特許公開第２０１０１２７４９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このため、グラフェンナノリボンの発展の潜在力を考慮すると、その現在の製造、量産の直面する困難に対して、新規な生産システムが必要である。すなわち製造のフローと設備を改良することで、グラフェンナノリボンの量産を実現し、且つ低コストで高い生産効率という長所により、グラフェンナノリボンをさらに広く応用できるようにすることが、本発明が解決しようとする課題である。
【０００８】
本発明の主要な目的は、一種の、連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、それは、パイプラインで該カーボンナノチューブ原料からグラフェンナノリボンを製造するための各設備及びユニットを連接し、それに量産の基本条件を具備させる。同時に、ポンプの設置を組み合わせ、マイクロ波加熱タンクに進入する反応物がコントロールされるようにし、これにより、スピーディーで自動化された連続量産を行えるようにし、これにより、グラフェンナノリボンの生産コストを下げる。
【０００９】
本発明の次の目的は、一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、それはマイクロ波加熱タンク自身の構造中にも量産の必要に合わせたチャネル構造が組み合わされ、グラフェンナノリボンの連続量産を実現することにある。
【００１０】
本発明の別の目的は、一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、それは、ハードウエア構造の組み合わせに基づき、カーボンナノチューブ原料に、材料供給、加熱、酸化、再加熱、還元、再加熱及び収集の処理の下で、酸化切開後にさらに還元させグラフェンナノリボンを形成させることにある。
【００１１】
本発明のさらに一つの目的は、一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することにあり、その過程中に、複数回の水洗処理を行ってグラフェンナノリボン製品の純度を高め、その純度を、開始原料のカーボンナノチューブよりもさらに良好とし、すなわち、金属不純物の比率を、システム運転の過程中に下降させられるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するため、本発明は一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提示し、それは、
カーボンナノチューブ原料を提供する原料供給ユニット、
該原料供給ユニットに接続された第１ポンプ、
第１マイクロ波加熱タンクであって、該第１ポンプに接続され、該第１ポンプが該第１マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料をマイクロ波で加熱する、上記第１マイクロ波加熱タンク、
該第１マイクロ波加熱タンクに接続された第１反応タンク、
該第１反応タンクに接続された第２ポンプ、
第２マイクロ波加熱タンクであって、該第２ポンプに接続され、該第１マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第１反応タンクに流れて該第２ポンプが該第２マイクロ波加熱タンクに吸い出した該カーボンナノチューブ原料を加熱して、酸化グラフェンナノリボンを生成する、上記第２マイクロ波加熱タンク、
該第２マイクロ波加熱タンクに接続された第２反応タンク、
該第２反応タンクに接続された第３ポンプ、
第３マイクロ波加熱タンクであって、該第３ポンプに接続され、該第２マイクロ波加熱タンクで加熱後に該第２反応タンクに流れ該第３ポンプが該第３マイクロ波加熱タンクに吸い出した該酸化グラフェンナノリボンを加熱し、グラフェンナノリボンを生成する、上記第３マイクロ波加熱タンク、
収集ユニットであって、該第３マイクロ波加熱タンクに接続され、該グラフェンナノリボンを巻き取る、上記収集ユニットと、
を包含する。
【００１３】
そのうち、これらの接続の方法は、複数のパイプラインによる。この構造の設計及びレイアウトにより、或いはさらにポンプの機能をアクティブに利用して、僅かに単一のマイクロ波加熱タンクを設け、すなわち、ポンプの前後に酸化剤及び還元剤で処理したカーボンナノチューブ原料を加えてさらに反応タンクより第１マイクロ波加熱タンクに吸い戻してマイクロ波で加熱し、グラフェンナノリボンの量産の目的を達成することができる。
【発明の効果】
【００１４】
総合すると、本発明は一種の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供し、それはハードウエア構造上の特性に基づき、カーボンナノチューブ原料を投入後に、マイクロ波加熱タンクのマイクロ波加熱処理、反応タンクの酸化剤或いは還元剤添加、及びポンプの流速と流動方向コントロールにより、大幅に反応時間を減らして生産量と品質をアップし、カーボンナノチューブを開環して細く薄いストリップ状のグラフェンナノリボンを形成する。コストダウンと品質、効率アップの発展のバックグラウンドをいずれも考慮し、総合すると、本発明は十分に実用と産業上の利用価値を有する連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムを提供することに疑いはない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好ましい実施例のシステム構造表示図である。
【図２Ａ】本発明中、使用されるマイクロ波加熱タンク構造の表示図である。
【図２Ｂ】本発明中、使用されるマイクロ波加熱タンクの内部構造の平面表示図である。
【図３】本発明の別の好ましい実施例のシステム構造表示図である。
【図４】本発明中、水洗ユニット及び乾燥ユニットの設置位置表示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の技術内容、構造特徴、達成する目的及び作用効果について、以下に例を挙げ並びに図面を組み合わせて詳細に説明する。
【００１７】
まず、図１を参照されたい。それは本発明の構造表示図である。図示されるように、本発明の連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステムは、原料供給ユニット１、第１マイクロ波加熱タンク２、第１反応タンク３１、第２反応タンク３２、第２マイクロ波加熱タンク４、第３マイクロ波加熱タンク９、及び収集ユニット５を包含する。そのうち、第１マイクロ波加熱タンク２は、原料供給ユニット１に接続されている。第１反応タンク３１は第１マイクロ波加熱タンク２に接続されている。第２マイクロ波加熱タンク４は第１反応タンク３１に接続されている。第２反応タンク３２は第２マイクロ波加熱タンク４に接続されている。第３マイクロ波加熱タンク９は第２反応タンク３２に接続されている。収集ユニット５は、第３マイクロ波加熱タンク９に接続されている。
【００１８】
前述の、原料供給、加熱、収集を行う主体生産ライン上に含まれる装置或いはユニット以外に、本発明は、それが十分に輸送運転、流量制御して生産率をアップできるように、さらに第１ポンプ７１、第２ポンプ７２および第３ポンプ７３が設けられ、第１〜第３ポンプの規格は同じである。そのうち、第１ポンプ７１は、原料供給ユニット１と第１マイクロ波加熱タンク２の間に設置され、原料供給ユニット１と第１マイクロ波加熱タンク２が第１ポンプ７１に接続されている。第２ポンプ７２は第１反応タンク３１及び第２マイクロ波加熱タンク４の間に設置されて第１反応タンク３１及び第２マイクロ波加熱タンク４と接続されている。第３ポンプ７３は、第２反応タンク３２及び第３マイクロ波加熱タンク９の間に設置されて、第２反応タンク３２及び第３マイクロ波加熱タンク９に接続されている。このほか、第１マイクロ波加熱タンク２及び該第２マイクロ波加熱タンク４は、それぞれ一つの冷却ユニット８１に接続されている。
【００１９】
このほか、本発明は、グラフェンナノリボンの製造設備とされ、それは、各システム主体の包含する装置或いはユニットの間が、パイプライン６により、原料、半製品、製品の移転、伝送を行うものとされる。
【００２０】
本発明の提示する連続マイクロ波でグラフェンナノリボンを製造するシステム中、原料供給ユニット１の機能は、カーボンナノチューブ原料を第１マイクロ波加熱タンク２に提供してマイクロ波加熱させることにあり、このカーボンナノチューブ原料は、複数のカーボンナノチューブ及び酸性溶液で組成される。該酸性溶液は、リン酸（Ｈ3ＰＯ4）、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）、塩酸（ＨＣｌ）、或いは硝酸（ＨＮＯ3）とされるか、或いは上述の各種の酸の組み合わせとされ得る。酸性溶液のｐＨ値は良好な状態では３〜４であり、これは、酸性不足の状態では、後続のカーボンナノチューブ表面の官能化の反応性に影響が生じることを考慮してのことである。もし酸性溶液のｐＨ値が低すぎれば、後続の官能化反応を実行する時、カーボンナノチューブ構造が破壊され易く、完全な構造を得にくくなって、後続のグラフェンナノリボンの結果に対して影響を生じ得る。
【００２１】
原料供給ユニット１と第１マイクロ波加熱タンク２の間に位置する第１ポンプ７１は、カーボンナノチューブ原料の第１マイクロ波加熱タンク２への進入速度をコントロールする能力を有し、その流速範囲は、０．１〜５００ｍｌ／分である。カーボンナノチューブ原料が吸い出されて第１マイクロ波加熱タンク２に送り込まれた後、第１マイクロ波加熱タンク２は、１５０Ｗ〜２５０Ｗのマイクロ波パワーで、カーボンナノチューブに対してマイクロ波処理を行う。
【００２２】
この段階では、マイクロ波加熱の方式を利用して、カーボンナノチューブの表面に官能基グラフト重合反応を進行させ、表面修飾したカーボンナノチューブを得る。表面が未修飾のカーボンナノチューブは水溶液中での凝集は厳重となり得て、後続反応により形成されるグラフェンナノリボンの生産率に影響を与える。これにより、カーボンナノチューブに表面修飾し、及びカーボンナノチューブを酸性溶液中での分散性をアップすることは、その反応性及びグラフェンナノリボンの生産率の改善につながる。第１マイクロ波加熱タンク２のマイクロ波処理により、カーボンナノチューブ自身はマイクロ波エネルギーを吸収しやすい特性を有することから、このマイクロ波加熱の方式により、カーボンナノチューブの表面分子に共振を発生させて新たに配列組み合わせを行わせることができる。伝統的な熱対流の方式でカーボンナノチューブを加熱して表面修飾するのと比較すると、本発明のマイクロ波加熱は、反応速度が速いのみならず、伝統的な加熱方式の要した長い反応時間を短縮し、長時間の加熱によるカーボンナノチューブの構造が破壊される問題を減らすことができる。
【００２３】
本発明が使用する第１マイクロ波加熱タンク２としては、反応温度の範囲が１〜１２０℃、反応パワーが１〜３０００Ｗのものを選択する。それは構造上は、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、入口２１、チャネル２２、及び出口２３を具えている。該チャネル２２は図中に示される構造に限定されるわけではなく、カーボンナノチューブ原料に該第１マイクロ波加熱タンク２の内において、外界ポンプの提供する動力により、良好な流動効果をもたせるものであればよい。
【００２４】
前述の第１マイクロ波加熱タンク２は、１５０Ｗ〜２５０Ｗのマイクロ波パワーで、カーボンナノチューブに対してマイクロ波処理を行うほか、そのマイクロ波処理時間の好ましい範囲は、２〜５分間である。もし、マイクロ波パワーが高すぎるか、時間が長すぎると、カーボンナノチューブ構造は反応過程中に破壊されやすい。もし、マイクロ波パワーが低すぎるか時間が不足すると、カーボンナノチューブ表面の官能基修飾の程度は不足し、このためカーボンナノチューブの分散性の改善は限定される。
【００２５】
第１反応タンク３１は本発明のシステムが進行する反応過程中の一つの中継点であり、それは、酸化剤の添加に用いられる。該酸化剤は、塩酸カリウム（ＫＣｌＯ3）、塩酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ3）、高塩酸カリウム（ＫＣｌＯ4）、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）、或いは過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ4）、或いはその組み合わせとされる。この反応タンクはカーボンナノチューブ表面に均一に酸化剤分子を接触させられる。
【００２６】
ここで、酸化剤の目的は、カーボンナノチューブ表面のＣ−Ｃ二重結合を酸化し、並びに酸化の過程で、カーボンナノチューブのもともとの完全な環状構造を切開して、カーボンナノチューブをその長軸方向に沿って結合を切断し、すなわち、いわゆる開環し、これにより、二次元の酸化グラフェンナノリボンを得る。このとき、もし第１反応タンク３１で添加される酸化剤が不足すると、カーボンナノチューブの開環反応が完全に行われず、酸化グラフェンナノリボンの生産率と純度が低下する。これにより、好ましい実施例においては、酸化剤のカーボンナノチューブに対する重量比の値は２より小さくなく、酸化剤とカーボンナノチューブに対する重量比の値は５より大きくない。
【００２７】
第１反応タンク３１の設置は、ただ酸化剤の添加に便利とするためであり、過酸化剤を添加した反応物は、第２ポンプ７２の補助とコントロールの下で、第２マイクロ波加熱タンク４に進入する。この第２マイクロ波加熱タンク４は第１マイクロ波加熱タンク１と同じであり、同様に、入口、チャネル及び出口等の構造を有し、それはまた、マイクロ波の方式で注入された反応流体に対して加熱を行う。このとき、酸化剤により酸化反応するカーボンナノチューブはさらにマイクロ波エネルギーを吸収させられ、カーボンナノチューブの表面のＣ−Ｃ二重結合に共振を発生させ、結合切断し、速やかにカーボンナノチューブを長軸方向に沿って結合切断し、酸化グラフェンナノリボンを形成できる。
【００２８】
第２マイクロ波加熱タンク４が動作する時、もしマイクロ波のワット数が低すぎると、固定時間に、与えられるエネルギーは十分に高くなくなり、このため温度上昇速度が十分でなくなり、反応不完全が形成される。反対に、マイクロ波のワット数が高すぎると、瞬間的に提供されるエネルギーが高くなりすぎ、温度変化が激烈となりすぎ、工程時間をコントロールしにくくなり、反応の結果に影響が生じるか、或いは、安全上の問題が存在することになる。これにより、第２マイクロ波加熱タンク４のマイクロ波パワーの、好適なコントロールパラメータは、反応温度が６０〜８０℃、反応パワーが１５０〜２００Ｗとされ、且つマイクロ波加熱時間は５分間より長くないものとされる。
【００２９】
この段階では、カーボンナノチューブ原料はすでに酸化グラフェンナノリボンを形成しているが、ただし、酸化グラフェンナノリボンの電気伝導性と熱伝導性は不良であり、応用範囲は限られるため、続いて半製品に、第２反応タンク３２中で、ジメチルアセトアミドを還元剤として添加し、その後、さらに第３ポンプ７３による吸い出しと流量コントロールの下で、第３マイクロ波加熱タンク９に進入させ、マイクロ波加熱を行う。この第３マイクロ波加熱タンク９の規格は、前述の第１マイクロ波加熱タンク２及び第２マイクロ波加熱タンク４と同じである。
【００３０】
第３マイクロ波加熱タンク９でのマイクロ波加熱を完成した後、形成されるグラフェンナノリボンは、続いて収集ユニット５に送られる。この収集ユニット５は、製品を巻き取ることができ、並びに加熱乾燥の機能を有しており製品を乾燥させる。
【００３１】
上述の構造は、いずれもカーボンナノチューブをグラフェンナノリボンに転化する主体経路上に位置し、主体に付属する物品は、冷却ユニット８１である。本発明中、冷却ユニット８１は第１マイクロ波加熱タンク２及び第２マイクロ波加熱タンク４に接続され、その用途は、第１マイクロ波加熱タンク２、第２マイクロ波加熱タンク４及び第３マイクロ波加熱タンク９の反応温度をコントロールして、グラフェンナノリボンの生産過程中に、マイクロ波加熱時の不当な温度制御により、前述の各種の、生産効率に影響を与える問題が発生するのを防止することにある。
【００３２】
続いて、図３を参照されたい。それは本発明の別の実施例とされ、図示されるように、そのシステム中には、単一の第１マイクロ波加熱タンク２が設置されて、そのほかに第２マイクロ波加熱タンク４及び第３マイクロ波加熱タンク９は設置されておらず、それは、第１マイクロ波加熱タンク２、第２マイクロ波加熱タンク４および第３マイクロ波加熱タンク９が同一のタンクとされたと見なし得る。言い換えると、本発明はこの実施例中、カーボンナノチューブ原料が先に第１ポンプ７１によりコントロールされつつ第１マイクロ波加熱タンク２へと吸い出され、マイクロ波加熱の後、第１反応タンク３１に進入し、酸化剤が添加され、その後、さらに第２ポンプ７２により第１マイクロ波加熱タンク２に吸い戻され、マイクロ波加熱され、続いて、第２反応タンク３２に進入し、その後、第３ポンプ７３により第１マイクロ波加熱タンク２に吸い戻されてマイクロ波加熱され、最後に、収集ユニット５がグラフェンナノリボン製品の巻き取りを行う。そのキーポイントは、重複して第１マイクロ波加熱タンク２を使用してマイクロ波加熱を行うことにより、システムの構造組成を簡易化し、設置の複雑度を減らし、且つ製造コストを軽減することにある。
【００３３】
製品の高純度を確保するため、図４に示されるように、本発明は、第２マイクロ波加熱タンク４と第２反応タンク３２の間、および、第３マイクロ波加熱タンク９と該収集ユニット５の間に、さらに水洗ユニット８２及び乾燥ユニット８３を包含する。水洗ユニット８２の水洗機能及び乾燥ユニット８３の濾過乾燥機能により、酸化グラフェンナノリボンはまず水洗及び乾燥濾過処理された後に、還元剤が添加されて還元される。最後に、収集ユニット５が獲得する、グラフェンナノリボンを含有する液体は、水洗とろ過乾燥の処理により、グラフェンナノリボンの粉体製品とされる。この水洗とろ過乾燥の過程中、もともとカーボンナノチューブ原料中に存在していた金属不純物は逐次排除され得る。
【００３４】
本発明の提示するシステムは、そのハードウエア構造の配置に基づき、マイクロ波で処理する方式により、カーボンナノチューブが大量のマイクロ波エネルギーを吸収できる特徴を利用し、さらに、マイクロ波自身のエネルギーが物質の分子双極子回転とイオン伝導により、急速温度上昇をもたらすことから、伝統的な熱対流による加熱温度上昇方式の加熱時間の十分の１以下で、必要な化学反応効果を達成でき、反応時間が短い長所を有するのみならず、大量に良好な品質のグラフェンナノリボンを生産できる。
【００３５】
以上は本発明の好ましい実施例の説明に過ぎず、並びに本発明を限定するものではなく、本発明に提示の精神より逸脱せずに完成されるその他の同等の効果の修飾或いは置換は、いずれも本発明の権利請求範囲内に属する。
【符号の説明】
【００３６】
１  原料供給ユニット
２  第１マイクロ波加熱タンク
２１  入口
２２  チャネル
２３  出口
３１  第１反応タンク
３２  第２反応タンク
４  第２マイクロ波加熱タンク
５  収集ユニット
６  パイプライン
７１  第１ポンプ
７２  第２ポンプ
７３  第３ポンプ
８１  冷却ユニット
８２  水洗ユニット
８３  乾燥ユニット
９  第３マイクロ波加熱タンク
【図１】
2015038013.tif 000003
【図２Ａ】
2015038013.tif 000004
【図２Ｂ】
2015038013.tif 000005
【図３】
2015038013.tif 000006
【図４】
2015038013.tif 000007