(57)【要約】      （修正有）【課題】カーボンナノチューブメッシュ構造を生成するシステム及び方法。【解決手段】システムは、溶液の表面に複数のナノチューブの浮かぶ溶液の槽を含むラングミュア−ブロジェット式装置を含み、溶液の表面を通過するように実質的に連続的に柔軟性の細長基板を方向付けて、基板にナノチューブを結合させる、コンベヤ式フィードシステムも含む。第１のコンベヤ式フィードシステムからのナノチューブは、第２のコンベヤ式フィードシステムからのナノチューブと組み合わせられて、ナノチューブメッシュ構造を形成する。コンベヤ式フィードシステムの基板に実質的に連続的にナノチューブを結合させることにより、ナノチューブを組み合わせると実質的に連続したナノチューブメッシュ構造が形成されるカーボンナノチューブメッシュ構造の生成方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノチューブメッシュ構造（２４２）の生成に使用されるシステム（２００）であって、
その付着表面（２３４）上において第１の配向（２７２）に実質的に整列した複数のナノチューブ（２３０）を収集するように構成された第１の基板（２２２）を含む第１のナノチューブ収集装置（２０２）、
その付着表面（２３４）上において第２の配向（２８０）に実質的に整列した複数のナノチューブ（２３０）を収集するように構成された第２の基板（２２８）を含む第２のナノチューブ収集装置（２０４）であって、前記第１及び第２のナノチューブ収集装置（２０２、２０４）は前記複数のナノチューブ（２３０）を一つのインターフェース（２４０）において組み合わせるように構成されている、第２のナノチューブ収集装置、並びに
前記複数のナノチューブ（２３０）間の前記インターフェース（２４０）に向かってエネルギーを方向付けるように構成された第１のエネルギー源（２４４）であって、前記エネルギーが、前記複数のナノチューブ（２３０）を接合させて前記ナノチューブメッシュ構造（２４２）を形成するように構成されている、第１のエネルギー源
を備えるシステム。
【請求項２】
前記第１及び第２のナノチューブ収集装置（２０２、２０４）が、前記インターフェース（２４０）に向かってナノチューブの層を実質的に連続的に方向付けるように構成されている、請求項１に記載のシステム（２００）。
【請求項３】
前記インターフェース（２４０）の下流に結合されたナノチューブメッシュ構造収集デバイス（２４８）であって、前記インターフェース（２４０）において形成された前記ナノチューブメッシュ構造（２４２）を収集するように構成された前記ナノチューブメッシュ構造収集デバイス（２４８）を更に備える、請求項１に記載のシステム（２００）。
【請求項４】
前記インターフェース（２４０）の上流の前記第１の基板（２２２）の第１の部分（２３６）がナノチューブ（２３０）の第１の層（２６０）を含み、前記インターフェース（２４０）の下流の前記第１の基板（２２２）の第２の部分（２５２）が前記ナノチューブメッシュ構造（２４２）を含み、
前記インターフェース（２４０）の上流の前記第２の基板（２２８）の第１の部分（２３６）がナノチューブ（２３０）の第２の層（２６４）を含み、前記インターフェース（２４０）の下流の前記第２の基板（２２８）の第２の部分（２５２）がナノチューブを実質的に含まない、
請求項１に記載のシステム（２００）。
【請求項５】
前記第１のエネルギー源（２４４）が、前記インターフェース（２４０）において前記複数のナノチューブ（２３０）を熱的に結合させて前記ナノチューブメッシュ構造（２４２）を形成するように構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
ナノチューブメッシュ構造（２４２）を形成する方法であって、
第１の付着表面（２３４）を含む第１の基板（２２２）を、表面に浮かぶ複数のナノチューブ（２３０）を含む溶液（２０８）の第１の槽（２０６）の前記表面を通過するように連続的に方向付けることにより、前記第１の付着表面（２３４）に前記複数のナノチューブ（２３０）を第１の配向（２７２）に結合させること、
前記第１の配向（２７２）の前記複数のナノチューブ（２３０）を、第２の配向（２８０）の複数のナノチューブ（２３０）と組み合わせて、それらの間に画定されるインターフェース（２４０）において前記複数のナノチューブ（２３０）を組み合わせること、及び
前記インターフェース（２４０）において前記複数のナノチューブ（２３０）を熱的に結合させて前記ナノチューブメッシュ構造（２４２）を形成すること
を含む方法。
【請求項７】
前記第１の付着表面（２３４）に結合させる前に、溶液（２０８）の前記第１の槽（２０６）内の前記複数のナノチューブ（２３０）を前記第１の配向に事前整列させることを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の基板（２２２）を連続的に方向付けることが、前記第１の基板（２２２）を少なくとも一つのローラ（２１６）に結合することを含み、前記少なくとも一つのローラ（２１６）が回転することに伴って前記第１の基板（２２２）が前記溶液（２０８）の前記表面を通過するように連続的に方向付けられる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
第２の付着表面（２３４）を含む第２の基板（２２８）を、表面に浮かぶ複数のナノチューブ（２３０）を含む溶液（２０８）の第２の槽（２１２）の前記表面を通過するように連続的に方向付けることを更に含み、前記第２の基板（２２８）は、前記溶液（２０８）の前記第２の槽（２１２）内の前記複数のナノチューブ（２３０）を、前記槽（２１２）から引き出されている前記溶液（２０８）の方向に実質的に整列させる速度で、前記溶液（２０８）の前記表面を通過する、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の付着表面（２３４）に結合させる前に、溶液（２０８）の前記第２の槽（２１２）内の前記複数のナノチューブ（２３０）を前記第２の配向（２８０）に事前整列させることを更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のナノチューブ（２３０）を熱的に結合することが、前記インターフェース（２４０）の前記複数のナノチューブ（２３０）に向かってエネルギーを方向付けることを含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
ナノチューブ（２３０）を実質的に含まない前記第１の基板（２２２）の部分を、溶液（２０８）の前記槽に向かって再度方向付けることを更に含む、請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の分野は、概してナノチューブ技術に関し、具体的にはナノチューブメッシュ構造の形成システム及び方法に関る。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブは、基本的に、管形状のグラフェンからなる単一原子の厚いシートから作製される。通常、カーボンナノチューブは、単層又は多層カーボンナノチューブに分類される。単層カーボンナノチューブは、円筒状の黒鉛層を一つのみ有し、多層カーボンナノチューブは二つ以上の入れ子状円筒状黒鉛層を有する。カーボンナノチューブは、通常約１００ナノメートル未満の直径と、ナノチューブの長さがその直径よりも有意に大きくなるような大きなアスペクト比を有している。例えば、カーボンナノチューブの直径に対する長さの比は、約１０００対１より大きい。更に、カーボンナノチューブは、高い強度、特有の電気特性を呈すること、及び効率的な熱伝導体であることが示されている。このような特徴により、カーボンナノチューブは、様々な機械的、電気的、及び／又は熱的応用分野で使用するために有利である。
【０００３】
しかしながら、実用的な用途におけるカーボンナノチューブの使用は、通常カーボンナノチューブのサイズが小さいことにより限定される。最近、このような実用的用途に使用できる、サイズが次第に大きくなるカーボンナノチューブ構造を形成するための複数の既知のプロセスが確立された。一の既知のプロセスは、カーボンナノチューブを溶液の槽に分散させること、溶液内でカーボンナノチューブを概ね整列させること、及び溶液の槽を通過する基板の表面にカーボンナノチューブを繰り返し収集することを含む。カーボンナノチューブは、通常、基板の異なる配向に繰り返し収集される。次いで基板の表面上に蓄積したカーボンナノチューブは、接合されてカーボンナノチューブメッシュ構造、即ち「バッキーペーパー」を形成する。しかしながら、このようなプロセスで形成されるカーボンナノチューブメッシュ構造のサイズは、通常、基板及び／又は溶液槽の寸法によって制限される。
【発明の概要】
【０００４】
一態様では、ナノチューブメッシュ構造の生成に使用されるシステムが提供される。このシステムは、その付着表面上において第１の配向に概ね整列した複数のナノチューブを収集するように構成された第１の基板を含む第１のナノチューブ収集装置と、その付着表面上において第２の配向に概ね整列した複数のナノチューブを収集するように構成された第２の基板を含む第２のナノチューブ収集装置とを含む。第１及び第２のナノチューブ収集装置は、一のインターフェースにおいて複数のナノチューブを組合わせるように構成される。システムは、複数のナノチューブ間のインターフェースに向かってエネルギーを方向付けるように構成された第１のエネルギー源も含み、このエネルギーは複数のナノチューブを接合させてナノチューブメッシュ構造を形成するように構成される。
【０００５】
別の態様では、ナノチューブの収集に使用される装置が提供される。この装置は、溶液の表面に複数のナノチューブの浮かぶ溶液槽と、付着表面を含む基板を、溶液の表面を通過するように連続的に方向付けるように構成されたフィードシステムとを含む。複数のナノチューブは、フィードシステムが、溶液の表面を通過するように付着表面を方向付けることに伴い、ほぼ平行に付着表面に結合する。
【０００６】
また別の態様では、ナノチューブメッシュ構造を形成する方法が提供される。この方法は、付着表面を含む基板を、溶液の表面に複数のナノチューブの浮かぶ溶液の槽の表面を通過するように連続的に方向付けることにより、複数のナノチューブが第１の配向に沿って付着表面と結合する、方向付けることと、第１の配向の複数のナノチューブを第２の配向の複数のナノチューブと組合わせることであって、複数のナノチューブがそれらの間に画定される一のインターフェースで組合わせられる、組合わせること、及び前記インターフェースにおいて複数のナノチューブを熱的に結合してナノチューブメッシュ構造を形成することを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的な航空機の製造及び保守方法を示すフロー図である。
【図２】例示的な航空機のブロック図である。
【図３】例示的なナノチューブメッシュ構造生成システムの概略図である。
【図４】図３に示すナノチューブメッシュ構造生成システムに使用される例示的な第１のナノチューブ収集装置の拡大概略図である。
【図５】図４に示す第１のナノチューブ収集装置に使用される例示的なプレアラインメントデバイスの上面図である。
【図６】図３に示すナノチューブメッシュ構造の生成システム生成システムに使用される例示的な第２のナノチューブ収集装置の拡大概略図である。
【図７】図６に示す第２のナノチューブ収集装置に使用される別のプレアラインメントデバイスの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本明細書に記載される実装態様は、カーボンナノチューブメッシュ構造を生成するシステム及び方法に関する。例示的実装態様では、システムは、溶液の表面に複数のナノチューブの浮かぶ溶液の槽を含むラングミュア−ブロジェット式装置を含む。システムは、溶液の表面を通過するように実質的に連続的に柔軟性の細長基板を方向付けて、基板にナノチューブを結合させる、コンベヤ式フィードシステムも含む。第１のコンベヤ式フィードシステムからのナノチューブは、第２のコンベヤ式フィードシステムからのナノチューブと組み合わせられて、ナノチューブメッシュ構造を形成する。コンベヤ式フィードシステムの基板に実質的に連続的にナノチューブを結合させることにより、ナノチューブを組み合わせると実質的に連続したナノチューブメッシュ構造が形成される。したがって、本明細書に記載のシステムは、一次元（即ち、基板の幅）にのみ限定されたサイズを有するナノチューブメッシュ構造の実質的に連続した生成を容易にする。
【実施例】
【０００９】
ここで図面を参照し、本発明の実装態様を、航空機の製造及び保守方法１００（図１）、及び航空機１０２（図２）に照らして説明する。生産前の段階において、航空機１０２の仕様及び設計１０４データを含めることが、製造プロセスの間に使用され、機体に関連付けられる他の材料が調達される１０６。製造段階では、コンポーネント及びサブアセンブリの製造１０８と、航空機１０２のシステムインテグレーション１１０が行われ、その後航空機１０２は認可及び納品プロセス１１２に入る。機体の認可が成功裏に満足されて完了したら、航空機１０２は運航１１４に供される。顧客によって運航される間、航空機１０２は定期的に型通りの定期的整備及び保守１１６（例えば、変更、再構成、及び／又は改修を含む）を受ける。別の実装態様では、製造及び保守方法１００は、航空機以外のビークルを介して実施され得る。
【００１０】
航空機の製造及び／又は保守方法１００に関連付けられる各部分及びプロセスは、システムインテグレーター、第三者、及び／又はオペレーター（例えば顧客）によって実施又は完了され得る。本明細書の目的のために、システムインテグレーターは、限定するものではないが、任意の数の航空機製造者、及び主要システムの下請業者を含むことができ、第三者は、限定するものではないが、任意の数のベンダー、下請業者、及び供給業者を含むことができ、オペレータは、航空会社、リース会社、軍事団体、サービス機関などであり得る。
【００１１】
図２に示すように、方法１００によって製造された航空機１０２は、複数のシステム１２０及び内装１２２を有する機体１１８を含むことができる。高レベルのシステム１２０の例には、推進システム１２４、電気システム１２６、油圧システム１２８、及び／又は環境システム１３０のうちの一又は複数が含まれる。任意の数の他のシステムが含まれてもよい。
【００１２】
本明細書に具現化された装置と方法は、方法１００の一又は複数の任意の段階で採用することができる。例えば、コンポーネント製造プロセス１０８に対応するコンポーネント又はサブアセンブリは、航空機１０２の運航中に生産されるコンポーネント又はサブアセンブリに類似の方式で作製又は製造される。また、一又は複数の装置の実装態様、方法の実装態様、或いはそれらの組み合わせは、例えば、航空機１０２の組立てを実質的に効率化するか、及び／又は航空機１０２の組立てコストを削減することにより、製造段階１０８及び１１０の間に利用することができる。同様に、装置の実装態様、方法の実装態様、或いはそれらの組み合わせのうちの一又は複数を、航空機１０２の運航中又は整備中に、例えば、定期的な整備及び保守１１６の間に利用することができる。
【００１３】
本明細書で使用される用語「航空機」は、飛行機、無人機（ＵＡＶ）、グライダー、ヘリコプター、及び／又は宇宙空間を移動するその他任意の物体を含むことができるが、これらのみを含むとは限定されない。更に、代替実装態様では、本明細書に記載された航空機の製造及び保守方法を、任意の製造及び／又は保守作業において使用することができる。
【００１４】
図３は、例示的なナノチューブメッシュ構造（ＮＭＳ）生成システム２００の概略図である。この例示的実装態様では、ＮＭＳ生成システム２００は、第１のナノチューブ収集装置２０２及び第２のナノチューブ収集装置２０４を含む。第１のナノチューブ収集装置２０２は、溶液２０８の第１の槽２０６、及び第１の槽２０６と協働可能な第１のコンベヤ式フィードシステム２１０を含み、第２のナノチューブ収集装置２０４は、溶液２０８の第２の槽２１２、及び第２の槽２１２と協働可能な第２のコンベヤ式フィードシステム２１４を含む。具体的には、第１のコンベヤ式フィードシステム２１０は、第１の収集ローラ２１６、第１のボンディングローラ２１８、張力ローラ２２０、並びにローラ２１６、２１８及び２２０の周りに連結された第１の柔軟性基板２２２を含む。第２のコンベヤ式フィードシステム２１４は、第２の収集ローラ２２４、第２のボンディングローラ２１８、並びにローラ２２４及び２２６の周りに結合された第２の柔軟性基板２２８を含む。    
【００１５】
この例示的実装態様では、第１及び第２の収集ローラ２１６及び２２４は、第１及び第２の基板２２２及び２２８が溶液２０８の槽２０６及び２１２にそれぞれ接触するように、第１及び第２の槽２０６及び２１２に隣接して位置決めされる。各槽２０６及び２１２は、溶液２０８の表面２３２に浮かぶ複数のナノチューブ２３０を含む。即ち、第１及び第２の基板２２２及び２２８は、収集ローラ２１６及び２２４が、溶液２０８の表面２３２を通過するように第１及び第２の基板２２２及び２２８を方向付けることに伴い、その付着表面２３４上にナノチューブ２３０を収集する。更に、第１及び第２のナノチューブ収集装置２０２及び２０４は、実質的に平行な異なる配向に、各基板２２２及び２２８上においてナノチューブ２３０を実質的に整列させることを容易にするために動作させることができる。例えば、更に詳細に後述するように、収集装置２０２及び２０４は、溶液２０８の各槽２０６及び２１２内部においてナノチューブ２３０を整列させることを容易にするプレアラインメントデバイス２３５を含む。
【００１６】
溶液２０８は、ＮＭＳ生成システム２００が本明細書に記載されるように機能することを可能にするいかなる溶液とすることもできる。例えば、溶液２０８は、表面２３２の表面積（図示しない）が変更されるとき、ナノチューブ２３０が実質的に整列することを可能にする十分な表面張力を有するように選択される。例示的な溶液の例には、限定されないが、界面活性剤水溶液が含まれる。
【００１７】
第１及び第２のボンディングローラ２１８及び２２６は、第１及び第２の基２２２及び２２８の第１の部分２３６にナノチューブ２３０が収集されるように、溶液２０８の槽２０６及び２１２の下流に配置される。本明細書で使用する「下流」とは、各コンベヤ式フィードシステム２１０及び２１４に沿ったＮＭＳ生成フローの方向２３８に言及している。ボンディングローラ２１８と２２６とは、基板２２２と２２８とが一箇所で接することにより、それらの間に画定される第１のインターフェース２４０において基板２２２上のナノチューブ２３０と基板２２８上のナノチューブ２３０とが接触するように、互いに隣接するように位置決めされる。このように、各基板２２２及び２２８からのナノチューブ２３０を使用して、ボンディングローラ２１８及び２２６から送り出されるナノチューブメッシュ構造が形成される。
【００１８】
ＮＭＳ生成システム２００は、ＮＭＳ２４２を形成するためにナノチューブ２３０を接合することを容易にする第１のエネルギー源２４４も含む。具体的には、第１のエネルギー源２４４は、ナノチューブ２３０を第１のインターフェース２４０において熱的に結合させるために、第１のインターフェース２４０に向かってエネルギー２４６を方向付ける。第１のエネルギー源２４４は、ＮＭＳ生成システム２００が本明細書に記載されるように機能することを可能にするいかなるエネルギー源とすることもできる。例示的なエネルギー源には、限定されないが、Ｘ線エネルギー源、可視光エネルギー源、赤外エネルギー源、紫外エネルギー源、及び／又は電子ビームエネルギー源が含まれる。代替的な実装態様では、ナノチューブ２３０は、ボンディングローラ２１８及び２２６を加熱して、第１のインターフェース２４０において第１及び第２の基板２２２及び２２８を通してナノチューブ２３０に熱を伝えることにより、熱的に結合される。
【００１９】
この例示的実装態様では、ＮＭＳ生成システム２００は、第１のインターフェース２４０の下流に結合されるＮＭＳ収集デバイス２４８を含む。具体的には、ＮＭＳ収集デバイス２４８は、ＮＭＳ２４２を含む第１の基板２２２の第２の部分２５２に対し、直接的に又は間接的に結合される巻き取りローラ２５０を含む。巻き取りローラ２５０は、第２の部分２５２に対して押し付けられて、第１の基板２２２からのＮＭＳ２４２の取り出しを容易にする。即ち、巻き取りローラ２５０は第１のインターフェース２４０において形成され、ボンディングローラ２１８及び２２６から送り出される実質的に連続するＮＭＳ２４２を収集する。更に、張力ローラ２２０が巻き取りローラ２５０の下流に結合される。張力ローラ２２０は、第１の基板２２２が巻き取りローラ２５０に対して押し付けられた状態に保たれることを保証し、且つローラ２１６、２１８、及び２２０の周りで第１の基板が伸長した状態に保たれることを保証する。
【００２０】
幾つかの実装態様では、第２のエネルギー源２５４は、多層式ナノチューブメッシュ構造（ＮＭＳ）（図示しない）を生成するために使用される。具体的には、第２のエネルギー源２５４は、第１の基板２２２に結合したままのＮＭＳ２４２の部分と、巻き取りローラ２５０に既に結合したＮＭＳ２４２の部分との間に画定される第２のインターフェース２５６に向かってエネルギー２４６を方向付ける。即ち、多層ＮＭＳの層の数は、巻き取りローラ２５０の回転の関数として選択される。更に、一実装態様では、巻き取りローラ２５０はその回転軸に沿って移動可能であり、これにより管状の多層ナノチューブメッシュ構造（図示しない）の生成が容易になる。管状多層ナノチューブメッシュ構造のＮＭＳ層の数は、巻き取りローラ２５０の回転速度及び／又はその回転軸に沿った巻き取りローラ２５０の並行移動の速度の関数として選択される。即ち、多層ＮＭＳは、第２のエネルギー源２５４からのエネルギー２４６を使用して又は使用せずに形成することができる。
【００２１】
運転中、第１のプレアラインメントデバイス２３７により、第１の槽２０６内のナノチューブ２３０は第１の基板２２２の付着表面２３４に接触することを余儀なくされる。更に詳細に後述するように、第１のプレアラインメントデバイス２３７は、ナノチューブ２３０を、確実に第１の基板２２２に結合させ、且つ第１の配向に実質的に整列させる（図３には示さない）。次いで、第１の収集ローラ２１６が第１の回転方向２５８に回転し、溶液２０８からナノチューブ２３０を引出し、第１の基板２２２の上にナノチューブ２３０の第１の層２６０を形成する。
【００２２】
第１のナノチューブ収集装置２０２は、第１の基板２２２上のナノチューブ２３０を収集し、第２のナノチューブ収集装置２０４は第２の基板２２８上のナノチューブ２３０を収集するために、実質的に同時に動作する。具体的には、第２の収集ローラ２２４が第２の回転方向２６２に回転し、溶液２０８からナノチューブ２３０を引出し、第２の基板２２８の上にナノチューブ２３０の第２の層２６４を形成する。更に詳細に後述するように、第２の収集ローラ２２４は、第２の基板に結合したナノチューブ２３０を第２の配向（図３には示さない）に実質的に整列させることを容易にする速度で、第２の槽２１２からナノチューブ２３０を引き出す。幾つかの実装態様では、第２の槽２１２内の第２のプレアラインメントデバイス２３９は、第２の収集ローラ２２４が第２の槽２１２からナノチューブ２３０を引き出す前に、第２の配向にナノチューブ２３０を事前整列させることを容易にする。
【００２３】
第１及び第２の収集ローラ２１６及び２２４は、第１及び第２の基板２２２及び２２８がナノチューブ２３０の層２６０及び２６４をボンディングローラ２１８及び２２６に向かって方向付けるように、実質的に連続的に回転する。第１及び第２の層２６０及び２６４が第１のインターフェース２４０に到達すると、第１のエネルギー源２４４が起動されて第１のインターフェース２４０に向かってエネルギー２４６を方向付ける。この例示的実装態様では、第１及び第２の層２６０及び２６４がボンディングローラ２１８及び２２６に向かって方向付けられる速度、及び／又はエネルギー２４６の強度は、各層２６０及び２６４からのナノチューブ２３０が確実に互いに熱的に結合してＮＭＳ２４２を形成するように選択される。次いでＮＭＳ２４２は巻き取りローラ２５０に向かって下流に方向付けられる。更に具体的には、ＮＭＳ２４２は第１の基板２２２と結合したままとなり、第２の基板２２８の第２の部分２６６はＮＭＳ２４２を解放し、実質的にナノチューブ２３０を持たない状態となる。次いで第２の基板２２８の第２の部分２６６は第２の槽２１２に向かって再度方向付けられて、第２の基板２２８に更なるナノチューブ２３０が収集されることを保証する。
【００２４】
幾つかの実装態様では、ＮＭＳ２４２が第１の基板２２２と結合したままとなり、ＮＭＳ２４２が第２の基板２２８からは離脱することを保証するために、第１及び第２の基板２２２及び２２８は異なる材料から作製される。代替的には、第１及び／又は第２の基板２２２及び２２８は、ＮＭＳ２４２が第２の基板２２８より第１の基板２２２によく付着するように、表面処理されるか、又は異なる表面粗さを有する。
【００２５】
上述のように、巻き取りローラ２５０は、第１の基板２２２及び／又は第１の基板２２２に結合したＮＭＳ２４２をプレスし、その上に実質的に連続的なＮＭＳ２４２を収集する。具体的には、ＮＭＳ２４２が巻き取りローラ２５０に結合し、巻き取りローラ２５０が第２の回転方向２６２に回転することにより、第１の基板２２２からのＮＭＳ２４２の結合解除が容易になる。次いで第１の基板２２２の第３の部分２６８は第１の槽２０６に向かって再度方向付けられて、第１の基板２２２上に更なるナノチューブ２３０が収集されることを可能にする。したがって、第１及び第２の基板２２２及び２２８は、ＮＭＳ生成システム２００において実質的に連続的に使用できる任意の弾性材料から作製される。代替的実装態様では、第１及び第２の基板２２２及び２２８は、使い捨て及び／又は単回使用される材料から作製される。
【００２６】
図４は第１のナノチューブ収集装置２０２の拡大概略図であり、図５は第１のプレアラインメントデバイス２３７の上面図である。この例示的実装態様では、第１のプレアラインメントデバイス２３７は、少なくとも部分的に溶液２０８の第１の槽２０６中に沈む可動アーム２７０を含む。具体的には、可動アーム２７０は、少なくとも部分的に溶液２０８の表面２３２の下方に延びて、第１の基板２２２に対して表面２３２に浮かぶナノチューブ２３０を第１の配向２７２に実質的に整列させることができる。例えば、可動アーム２７０は第１の基板２２２に向かって並行移動し、それによりナノチューブ２３０を互いに対して実質的に平行な配向に整列させる。
【００２７】
更に、第１の配向２７２は、第１の基板２２２によって第１の槽２０６から引き出されている溶液２０８の方向２７４に対して横方向に延びるナノチューブ２３０によって画定される。具体的には、第１の基板２２２の付着表面２３４は、第１の槽２０６内部の表面２３２を、溶液２０８内部に速度勾配２７６を形成する速さで通過するように方向付けられる。このように、第１の配向２７２に実質的に整列したナノチューブ２３０を含む溶液２０８のフィルム２７８が第１の槽２０６から引き出され、第１の基板２２２の付着表面２３４に結合する。
【００２８】
図６は第２のナノチューブ収集装置２０４の拡大概略図であり、図７は、第２のナノチューブ収集装置に使用される第２のプレアラインメントデバイス２０４の上面図である。この例示的実装態様では、第２の基板２２８及び／又は第２の収集ローラ２２４の第２の回転方向２６２への回転が、第２の槽２１２の表面２３２に浮かぶナノチューブ２３０を第２の配向２８０に実質的に整列させる。第２の配向２８０は、第２の基板２２８によって第２の槽２１２から引き出されている溶液２０８の方向２７４に対して実質的に並行に延びるナノチューブ２３０によって画定される。具体的には、第２の基板２２８の付着表面２３４は、第２の槽２１２内部の表面２３２を、溶液２０８内部に速度勾配２７６を形成する速さで通過するように方向付けられる。このように、第２の配向２８０に、且つ互いに平行に実質的に整列したナノチューブ２３０を含む溶液２０８のフィルム２７８が第２の槽２１２から引き出され、第２の基板２２８の付着表面２３４に結合する。
【００２９】
図７に示すように、幾つかの実装態様では、第２のプレアラインメントデバイス２３９は、第２の基板２２８によって第２の槽２１２から引き出される前にナノチューブ２３０を第２の配向２８０に事前整列させることを容易にする。具体的には、第２のプレアラインメントデバイス２３９は、少なくとも部分的に溶液２０８の表面２３２の下方に延びて、表面２３２に浮かぶナノチューブ２３０を第２の配向２８０に実質的に整列させることができる一対の可動アーム２１７を含む。例えば、これらの可動アーム２７１は互いに向かって並行移動し、それによりナノチューブ２３０を互いに対して実質的に平行な配向に整列させる。
【００３０】
本明細書に記載される実装態様は、他の既知のシステムより大きな生産能力を有するナノチューブメッシュ構造生成システムに関する。このシステムは、異なる配向にナノチューブを収集し、それらナノチューブを組み合わせてナノチューブメッシュ構造を形成するために実質的に同時に動作する、第１及び第２のナノチューブ収集装置を含む。また、各ナノチューブ収集装置は、実質的に連続するナノチューブメッシュ構造の形成を可能にするために、実質的に連続的に動作する。更に、システムは、実質的に連続するメッシュ構造から多層式ナノチューブメッシュ構造を形成することを容易にするナノチューブメッシュ構造収集デバイスを含む。このように、本明細書に記載されるシステム及び方法は、様々な実用的用途において実施可能なナノチューブメッシュ構造の効率的な生成を容易にする。
【００３１】
更に、本開示は下記の条項による実施形態を含む。
条項１    ナノチューブメッシュ構造の生成に使用されるシステムであって、
その付着表面上において第１の配向に実質的に整列した複数のナノチューブを収集するように構成された第１の基板を含む第１のナノチューブ収集装置、
その付着表面上において第２の配向に実質的に整列した複数のナノチューブを収集するように構成された第２の基板を含む第２のナノチューブ収集装置であって、前記第１及び第２のナノチューブ収集装置は複数のナノチューブを一のインターフェースにおいて組み合わせる様に構成されている、第２のナノチューブ収集装置、
複数のナノチューブ間のインターフェースに向かってエネルギーを方向付けるように構成された第１のエネルギー源であって、エネルギーが、複数のナノチューブを接合させてナノチューブメッシュ構造を形成するように構成されている、第１のエネルギー源
を備えるシステム。
条項２    前記第１及び第２のナノチューブ収集装置が実質的に同時に動作する、条項１に記載のシステム。
条項３    前記第１及び第２のナノチューブ収集装置が、インターフェースに向かってナノチューブの層を実質的に連続的に方向付けるように構成されている、条項１に記載のシステム。
条項４    インターフェースの下流に結合されたナノチューブメッシュ構造収集デバイスであって、インターフェースにおいて形成されたナノチューブメッシュ構造を収集するように構成された前記ナノチューブメッシュ構造収集デバイスを更に備える、条項１に記載のシステム。
条項５    前記ナノチューブメッシュ構造収集デバイスが巻き取りローラを含み、前記巻き取りローラが回転するときナノチューブメッシュ構造が収集される、条項４に記載のシステム。
条項６    インターフェースの上流に位置する前記第１の基板の第１の部分が第１のナノチューブの層を含み、インターフェースの下流に位置する前記第１の基板の第２の部分がナノチューブメッシュ構造を含む、条項１に記載のシステム。
条項７    インターフェースの上流に位置する前記第２の基板の第１の部分が第２のナノチューブの層を含み、インターフェースの下流に位置する前記第２の基板の第２の部分が実質的にナノチューブを含まない、条項１に記載のシステム。
条項８    前記第１のエネルギー源が、インターフェースにおいて複数のナノチューブを熱的に結合させてナノチューブメッシュ構造を形成するように構成されている、条項１に記載のシステム。
条項９    ナノチューブの収集に使用される装置であって、
表面に複数のナノチューブの浮かぶ溶液の槽、及び
付着表面を含む基板を、溶液の表面を通過するように連続的に方向付けるように構成されたフィードシステムであって、溶液の表面を通過するように付着表面を方向付けることにより、複数のナノチューブを実質的に平行な配向に付着表面に結合させる、フィードシステム
を備える装置。
条項１０    前記フィードシステムが、前記槽から引き出されている溶液の方向に複数のナノチューブを実質的に整列させる速度で、溶液の表面を通過するように付着表面を方向付けるように構成されている、条項９に記載の装置。
条項１１    複数のナノチューブを整列させて前記槽から引き出されている溶液の方向に対して実質的に横方向に延ばすように構成されたプレアラインメントデバイスを更に備える、条項９に記載の装置。
条項１２    前記プレアラインメントデバイスが、複数のナノチューブが前記付着表面に接触することを余儀なくされるように構成された可動アームを含む、条項１１に記載の装置。
条項１３    前記フィードシステムが少なくとも一つのローラを含み、前記少なくとも一つのローラが回転すると前記基板が溶液の表面を通過するように連続的に方向付けられる、条項９に記載の装置。
条項１４    前記基板が前記槽の下流に位置する第１の部分と、前記槽の上流に位置する第２の部分とを含み、前記フィードシステムが、前記第１の部分を前記槽から離れる方向に方向付け、前記第２の部分を前記槽に向かって再度方向付けるように構成されている、条項９に記載の装置。
条項１５    ナノチューブメッシュ構造を形成する方法であって、
第１の付着表面を含む第１の基板を、表面に複数のナノチューブの浮かぶ第１の溶液の槽を通過するように連続的に方向付けることにより、第１の付着表面に複数のナノチューブを第１の配向に結合させること、
第１の配向の複数のナノチューブを、第２の配向の複数のナノチューブと組み合わせ、それらの間に画定されるインターフェースにおいて複数のナノチューブを組み合わせること、及び
インターフェースにおいて複数のナノチューブを熱的に結合させてナノチューブメッシュ構造を形成すること
を含む方法。
条項１６    第１の付着表面に結合される前に、第１の溶液の槽内の複数のナノチューブを第１の配向に事前整列させることを更に含む、条項１５に記載の方法。
条項１７    複数のナノチューブを事前整列させることが、複数のナノチューブを互いに対して実質的に平行な配向に整列させるために、第１の基板に向かって可動アームを並行移動させることを含む、条項１６に記載の方法。
条項１８    第１の基板を連続的に方向付けることが、第１の基板を少なくとも一つのローラに結合することを含み、少なくとも一つのローラが回転することに伴って第１の基板が溶液の表面を通過するように連続的に方向付けられる、条項１５に記載の装置。
条項１９    第２の付着表面を含む第２の基板を、表面に複数のナノチューブの浮かぶ第２の溶液の槽の表面を通過するように連続的に方向付けることを更に含み、第２の基板は、第２の溶液の槽内の複数のナノチューブを、層から引き出されている溶液の方向に実質的に整列させる速度で、基板の表面を通過する、条項１５に記載の方法。
条項２０    第２の付着表面に結合される前に、第２の溶液の槽内の複数のナノチューブを第２の配向に事前整列させることを更に含む、条項１９に記載の方法。
条項２１    第２の溶液の槽内の複数のナノチューブを事前整列させることが、複数のナノチューブを互いに対して実質的に平行な配向に整列させるために、互いに向かって一対の可動アームを並行移動させることを含む、条項２０に記載の方法。
条項２２    複数のナノチューブを熱的に結合することが、インターフェースの複数のナノチューブに向かってエネルギーを方向付けることを含む、条項１５に記載の方法。
条項２３    ナノチューブを実質的に含まない第１の基板の部分を、溶液の槽に向かって再度方向付けることを更に含む、条項１５に記載の方法。
【００３２】
ここに記載した説明では、ベストモードを含む種々の実装態様を開示し、且つ当業者がいずれかのデバイス及びシステムの作製及び使用、並びに組込まれた任意の方法の実行を含め、種々実装態様を実施することを可能にするために実施例を使用している。本開示の特許可能な範囲は特許請求の範囲によって定義されており、当業者であれば想起する他の実施例も含み得る。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文言と異ならない構成要素を有する場合、あるいは、それらが特許請求の範囲の文言と有意な差異を有さない均等な構成要素を有する場合は、特許請求の範囲の範囲内にあることを意図する。
【符号の説明】
【００３３】
２００    ナノチューブメッシュ構造（ＮＭＳ）生成システム
２０２    第１のナノチューブ収集装置
２０４    第２のナノチューブ収集装置
２０６    第１の槽
２０８    溶液
２１０    第１のコンベヤ式フィードシステム
２１２    第２の槽
２１４    第２のコンベヤ式フィードシステム
２１６    第１の収集ローラ
２１８    第１のボンディングローラ
２２０    張力ローラ
２２２    第１の基板
２２４    第２の収集ローラ
２２６    第２のボンディングローラ
２２８    第２の基板
２３０    ナノチューブ
２３２    溶液の表面
２３４    付着表面
２３６    第１の基板の第１の部分
２３７    第１のプレアラインメントデバイス
２３８    ＮＭＳ生成フローの方向
２３９    第２のプレアラインメントデバイス
２４０    第１のインターフェース
２４２    ＮＭＳ
２４４    第１のエネルギー源
２４６    エネルギー
２４８    ＮＭＳ収集デバイス
２５０    巻き取りローラ
２５２    第１の基板の第２の部分
２５４    第２のエネルギー源
２５６    第２のインターフェース
２５８    第１の回転方向
２６０    ナノチューブの第１の層
２６２    第２の回転方向
２６４    ナノチューブの第２の層
２６６    第２の基板の第２の部分
２６８    第１の基板の第３の部分
２７０    可動アーム
２７１    可動アーム
２７２    第１の配向
２７４    溶液の方向
２７６    速度勾配
２７８    溶液のフィルム
２８０    第２の配向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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