(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電線において、
導電体と、
前記導電体の周囲に設けられた絶縁層と、
前記導電体を流れる電流の信号遅延および位相ズレが少なくなる程に、前記絶縁層を介して前記導電体に近接して配置され、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含む層と
を有することを特徴とする電線。
【請求項２】
前記結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子は、３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有することを特徴とする請求項１に記載された電線。
【請求項３】
前記結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子の活性化エネルギーレベルは、０．３ｅＶ以上０．７ｅＶ以下であることを特徴とする請求項２に記載された電線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を用いた電線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ナノダイヤモンド粒子は、磁気ディスクのガラス基板研磨等における研磨材として広く使用されているが、近年、ナノダイヤモンド半導体が有する自発電荷に着目した応用例が注目されている。例えば、特許文献１は、自発電荷を有する活性化エネルギーレベル０．８−２．０ｅＶを持つ結晶系ナノダイヤモンド半導体を太陽電池保護膜として使用する技術が開示されている。この太陽電池保護膜は、粒子サイズ３−８ｎｍのナノダイヤモンド半導体粒子の光散乱効果により光吸収能を増し、自発電荷により太陽電池表面の汚れ付着を防止して出力の経年劣化を防止すると共に、４００ｎｍ以下の紫外線波長帯域を０．５−２．０μｍの波長帯域に変換して光電気変換効率を増す。【０００３】
また、特許文献２には、ナノダイヤモンド半導体粒子を繊維中に分散させた機能性繊維が開示されている。具体的には、室温付近で荷電粒子を発生させる活性化エネルギーレベルが０．１−１．０ｅＶであるナノダイヤモンド半導体粒子を用いることで、生体赤外線及び荷電粒子放射能の大きな繊維を作成する。半導体粒子は、繊維高分子結晶の間隙に浸透して擬似的に直列接続され、体温程度の加熱での励起で発生した粒子間の電位が積算されることによって、大きな起電力を発生し、生体効果を発揮する。【０００４】
さらに、特許文献３には、紫外線吸収能および紫外線から赤外線に波長を変換する光エネルギー変換能を有するナノダイヤモンド半導体粒子を用いた有機機能性材料が開示されている。有機機能性材料は、０．２−１．０ｅＶの活性化エネルギーレベルを有するナノダイヤモンド半導体粒子を０．０００５ｗｔ％以上含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２０３９８５号公報
【特許文献２】特開２０１１−０７４５５３号公報
【特許文献３】特開２０１１−１０６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子の新規な特性に着目し、優れた電気的特性を有する電線を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
かかる課題を解決すべく、本発明は、導電体と、この導電体の周囲に設けられた絶縁層と、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含む層とを有する電線を提供する。ここで、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含む層は、導電体を流れる電流の信号遅延および位相ズレが少なくなる程に、絶縁層を介して導電体に近接して配置されている。
【０００９】
ここで、本発明において、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子は、３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有することが好ましい。また、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子の活性化エネルギーレベルは、０．３ｅＶ以上０．７ｅＶ以下であってもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明者が鋭意研究を重ねた結果、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を電気が流れる導線に当接または近づけることで、導線中を流れる自由電子が加速（倍増）する現象を見出だすに至った。本発明によれば、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含む層を絶縁層を介して導電体に近接して配置することで、信号遅延や位相ズレが少なく電気的特性に優れた電線を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施例に係る電線の構成図
【図２】第２の実施例に係る電線の構成図
【図３】遅延時間の特性を示す比較図
【図４】波形レベルの各ラインを示す図
【図５】電線の製造方法の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、第１の実施例に係る電線の構成図である。この電線１は、電気が流れる導電体である導線１ａと、この導線１ａの周囲を直接覆う電子加速層１ｂとによって構成されている。電子加速層１ｂは、絶縁性を有すると共に、結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含んでいる。結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子は、火薬の爆発エネルギー等によって細かく粉砕することによって生成される。また、この結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子は、自発電荷を有している。
【００１３】
本実施形態では、３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を用いる。このサイズの粒子は以下のような特徴を有している。第１に、表面炭素ＳＰ２層が薄くなるため、励起荷電粒子の発生効率が良く、配合量が少なくて済む。第２に、自発分極をもち自発電荷による性能が大きい。第３に、自発電荷の活性化エネルギーレベルが０．３ｅＶ以上０．７ｅＶ以下を有し、励起された荷電粒子が多く発生する。第４に、サッカーボール状で励起電子による接触抵抗の低下機能を有する。電子加速層１ｂは、以上のような結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子の特性を生かして、帯電による電気反発力を利用することによって、導線１ａを流れる自由電子を加速させる。
【００１４】
図２は、第２の実施例に係る電線の構成図である。この電線２では、電気が流れる導電体である導線２ａと、上記電子加速層１ｂと同様の電子加速層２ｂとの間に、絶縁層２ｃが設けられている。この場合、電子加速層２ｂは導線２ａと当接することなく近接、すなわち、絶縁層２ｃの膜厚分だけ離れて配置されることになる。なお、図１および図２に示した電線１，２では、その全周に亘って電子加速層１ｂ，２ｂが設けられているが、周囲の一部だけに電子加速層１ｂ、２ｂを設けてもよい。
【００１５】
図３は、入力波に対する出力波の遅延時間を示す比較図である。径０．１ｍｍ、線長１ｍ、抵抗５０Ωのワイヤーを使用し、１００ｋＨｚの周波数を印加する。同図左側は電子加速層にて被覆されていないバルク電線（導線そのもの）、同図中央は第１の実施例に係る電線１、同図右側は第２の実施例に係る電線２の特性をそれぞれ示している。波形レベルの１０％ライン（図４参照）の遅延時間はいずれも８．８ｎｓｅｃであるが、５０％ラインおよび９０％ラインの遅延時間（位相ズレ）は、バルク電線、電線１、電線２の順に短くなっている。この比較結果から、（１）自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子によって、導線中を流れる自由電子が加速（倍増）していること、および、（２）この電子加速性は、電子加速層１ｂを導線１ａに当接させた導線１よりも、電子加速層２ｂを導線２ａに近接して配置した導線２の方が優れていることが理解できる。
【００１６】
図５は、電線の製造方法の説明図である。第１のロール３から線出しされた導線１ａは、所定の経路経て、第２のロール４にて巻き取られる。この経路中には、アニール工程と、含浸工程と、焼成工程とが介在する。まず、アニール工程では、加熱器５によって、導線１ａが所定の温度に加熱される。つぎに、含浸工程では、加熱された導線１ａの周囲に、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を含有した絶縁性の被覆剤が塗布される。この被覆剤は、液状のウレタン樹脂に結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を所定の混合比で加え、シェーカや超音波による分散工程を経て生成される。そして、被覆剤が貯留された貯留槽６に導線１ａを浸すことによって、被覆剤の塗布が行われる。その後、焼成装置７によって、被覆剤が塗布された導線１ａが所定の温度で所定の時間だけ加熱され、焼成される。これらの含浸工程および焼成工程は、所定の膜厚の電子加速層１ｂが得られるように、所定の回数だけ繰り返される。これにより、導線１ａの周囲に、導線中１ａを流れる自由電子を加速させる電子加速層１ｂを形成される。最後に、導線１ａの周囲に電子加速層１ｂが形成された電線１が第２のロール４にて巻き取られる。以上のような製造方法によれば、導線１ａおよび電子加速層１ｂよりなる電線１を効率的に製造できる。
【００１７】
このように、本実施形態によれば、信号遅延や位相ズレが少なく電気的特性に優れた電線１，２を実現できる。これは、自発電荷を有する結晶系ナノダイヤモンド半導体粒子を電気が流れる導線に当接または近づけることで、導線中を流れる自由電子が加速（倍増）する現象を新規に見出だしたことに基づくものである。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明は、信号遅延や位相ズレが少なく電気的特性に優れた電線として、データ転送速度の向上やエラーレートの低減を目的とした用途、例えば、各種電化製品、設備、情報伝達部品（ケーブル等）に広く適用できるほか、有効周波数帯域を広げるためにトランスの巻線などの用途にも適用できる。
【符号の説明】
【００１９】
１，２  電線
１ａ，２ａ  導線
１ｂ，２ｂ  電子加速層
２ｃ  絶縁層
３，４  ロール
５  加熱器
６  貯留槽
７  焼成装置
【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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