(57)【要約】【課題】単層カーボンナノチューブの反応性を利用して、高価な装置を使用せず、母体中に含まれる単層カーボンナノチューブの存在の有無を簡易的に決定する方法を提供する。【解決手段】ナノカーボン材料を含む母体の初期重量をあらかじめ測定し、その母体を酸素を含む雰囲気中で加熱して母体の加熱後の重量を測定する。得られた初期重量と加熱後の重量を比較して、加熱後の重量の減少量から単層カーボンナノチューブの含有率を判定する。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を含む雰囲気中でナノカーボン材料を含む母体を加熱する工程と、
前記母体の燃焼の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むカーボンナノチューブの確認方法。
【請求項２】
ナノカーボン材料を含む母体の初期重量を測定する工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記母体を加熱する工程と、
前記母体の前記加熱後の重量を測定する工程と、
前記初期重量と前記加熱後の重量を比較して前記加熱後の重量の減少の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むカーボンナノチューブの確認方法。
【請求項３】
カーボンナノチューブを含む母体の初期重量を測定する工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記母体を加熱して前記カーボンナノチューブと該酸素を酸化反応させる工程と、
前記母体の前記酸化反応後の重量を測定する工程と、
前記初期重量と前記酸化反応後の重量を比較して前記酸化反応後の重量の減少量から前記母体中に含まれるカーボンナノチューブの含有率を判定する工程を含むカーボンナノチューブの確認方法。
【請求項４】
酸素を含む雰囲気中でナノカーボン材料を４００℃以下の温度で加熱する工程と、
前記ナノカーボン材料の燃焼の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むカーボンナノチューブの確認方法。
【請求項５】
ナノカーボン材料の初期重量を測定する工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記ナノカーボン材料を４００℃以下の温度で加熱する工程と、
前記ナノカーボン材料の前記加熱後の重量を測定する工程と、
前記初期重量と前記加熱後の重量を比較して前記加熱後の重量の減少の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むカーボンナノチューブの確認方法。
【請求項６】
カーボンナノチューブを含むナノカーボン材料の初期重量を測定する工程と、
酸素を含む雰囲気中で前記ナノカーボン材料を４００℃以下の温度で加熱して前記カーボンナノチューブと該酸素を酸化反応させる工程と、
前記ナノカーボン材料の前記酸化反応後の重量を測定する工程と、
前記初期重量と前記酸化反応後の重量を比較して前記酸化反応後の重量の減少量から前記ナノカーボン材料中に含まれるカーボンナノチューブの含有率を判定する工程を含むカーボンナノチューブの確認方法。
【請求項７】
前記カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブであることを特徴とする請求項１〜６に記載のカーボンナノチューブの確認方法。
【請求項８】
前記母体をライターやホットプレートなどにより加熱するか、もしくは前記母体をフラッシュ（閃光）装置や電子レンジになどにより加熱することを特徴とする請求項１〜６に記載のカーボンナノチューブの確認方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、母体中に含まれるカーボンナノチューブの有無を判断する確認方法に関する。また、本発明は、母体中に含まれるカーボンナノチューブの含有率を判断する確認方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーボンナノチューブは、そのチューブ外形が１ｎｍ以下〜数十ｎｍと極めて細い。そのため、光学顕微鏡でその存在を確認することは困難である。通常、その存在を確認するためには、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）もしくはラマン分光計測装置などの高価な装置が使用される。中でも、チューブ直径が１ｎｍ前後である単層カーボンナノチューブは、ＳＥＭでの観測も困難で、ＴＥＭを使用しなければならない。
【０００３】
単層カーボンナノチューブは、最細のカーボン繊維として、電子放出素子，水素吸蔵材，電子デバイス素子，コンボジットフィラーなどへの応用が期待されている。
【０００４】
単層カーボンナノチューブの合成法には、現在、アーク放電法，レーザー蒸発法，触媒ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などがある。しかしながら、それらの合成法により製造した物質中に単層カーボンナノチューブが含まれるかどうかを判断するには、ＴＥＭ観察を行う必要があった。
【０００５】
また、ＳＥＭやＴＥＭもしくはラマン分光計測などの装置では、各種の合成法により製造した物質中に含まれる単層カーボンナノチューブの重量（含有率）については判断が困難である。
【０００６】
ここで、下記非特許文献１には、単層カーボンナノチューブ（カーボンアーク放電，レーザ昇華法，ＣＶＤで合成した物）に対してフラッシュを照射することで発火すること、すなわち、単層カーボンナノチューブは酸化反応性（燃焼反応）が高いことが報告されている。
【０００７】
【非特許文献１】
「Ｐ．  Ｍ．  Ａｊａｙａｎ，  Ｍ．  Ｔｅｒｒｏｎｅｓ，  Ａ．  ｄｅ  ｌａ  Ｇｕａｒｄｉａ，  Ｖ．  Ｈｕｃ，  Ｎ．  Ｇｒｏｂｅｒｔ，Ｂ．  Ｑ．  Ｗｅｉ，  Ｈ．  Ｌｅｚｅｃ，  Ｇ．  Ｒａｍａｎａｔｈ，  Ｔ．  Ｗ．  Ｅｂｂｅｓｅｎ：  “Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ  ｉｎ  ａ  ｆｌａｓｈ  −  ｉｇｎｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ”，  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ２９６，  ７０５  （２００２）」
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、カーボンナノチューブの反応性を利用して、高価な装置を使用せず、母体中に含まれるカーボンナノチューブの存在の有無を簡易的にかつ高速に決定する手法を提供することを課題としている。
また、本発明は、カーボンナノチューブの反応性を利用して、高価な装置を使用せず、母体中に含まれるカーボンナノチューブの重量（含有率）を簡易的にかつ高速に決定することを課題としている。
特に、本発明は、単層カーボンナノチューブについて好適に用いられる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、酸素を含む雰囲気中でナノカーボン材料を含む母体を加熱する工程と、母体の燃焼の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むことを特徴としている。
【００１０】
請求項２に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、ナノカーボン材料を含む母体の初期重量を測定する工程と、酸素を含む雰囲気中で母体を加熱する工程と、母体の加熱後の重量を測定する工程と、初期重量と加熱後の重量を比較して加熱後の重量の減少の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むことを特徴としている。
【００１１】
請求項３に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、カーボンナノチューブを含む母体の初期重量を測定する工程と、酸素を含む雰囲気中で母体を加熱してカーボンナノチューブと酸素を酸化反応させる工程と、母体の酸化反応後の重量を測定する工程と、初期重量と酸化反応後の重量を比較して酸化反応後の重量の減少量（減少分）から母体中に含まれるカーボンナノチューブの含有率を判定する工程を含むことを特徴としている。
【００１２】
請求項４に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、ナノカーボン材料の初期重量を測定する工程と、酸素を含む雰囲気中でナノカーボン材料を４００℃以下の温度で加熱する工程と、ナノカーボン材料の燃焼の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むことを特徴としている。
【００１３】
請求項５に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、ナノカーボン材料の初期重量を測定する工程と、酸素を含む雰囲気中でナノカーボン材料を４００℃以下の温度で加熱する工程と、ナノカーボン材料の加熱後の重量を測定する工程と、初期重量と加熱後の重量を比較して加熱後の重量の減少の有無からカーボンナノチューブの有無を判定する工程を含むことを特徴としている。
【００１４】
請求項６に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、カーボンナノチューブを含むナノカーボン材料の初期重量を測定する工程と、酸素を含む雰囲気中でナノカーボン材料を４００℃以下の温度で加熱してカーボンナノチューブと酸素を酸化反応させる工程と、ナノカーボン材料の酸化反応後の重量を測定する工程と、初期重量と酸化反応後の重量を比較して酸化反応後の重量の減少量からナノカーボン材料中に含まれるカーボンナノチューブの含有率を判定する工程を含むことを特徴としている。
【００１５】
請求項７に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、請求項１〜６に記載のカーボンナノチューブの確認方法において、
カーボンナノチューブが、単層カーボンナノチューブであることを特徴としている。
【００１６】
請求項８に記載されたカーボンナノチューブの確認方法は、請求項１〜６に記載のカーボンナノチューブの確認方法において、
前記母体をライターやホットプレートなどにより（直接）加熱するか、もしくは前記母体をフラッシュ（閃光）装置や電子レンジになどにより（間接）加熱することを特徴としている。
ここで、直接加熱には、電気炉による加熱や、容器に入れてバーナーやアルコールランプ，トーチなどで加熱するものが含まれる。また、間接加熱には、赤外線加熱器，太陽光やキセノンランプの集光による加熱も含まれる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明のカーボンナノチューブの確認方法は、酸素を含む雰囲気中でナノカーボン材料のみからなる母体またはナノカーボン材料を含む母体を加熱して、その母体の燃焼の有無からカーボンナノチューブの有無を判定している。
【００１８】
本発明の他のカーボンナノチューブの確認方法は、ナノカーボン材料のみからなる母体またはナノカーボン材料を含む母体の初期重量をあらかじめ測定し、その母体を酸素を含む雰囲気中で加熱して母体の加熱後の重量を測定する。得られた初期重量と加熱後の重量を比較して、加熱後の重量の減少の有無からカーボンナノチューブの有無を判定している。
【００１９】
この方法は、特に、母体が目視による体積減少が判定できない位の量のカーボンナノチューブしか含まない場合（例えば１０〜２０％程度しか含まない場合）、重量（質量）変化を計測すれば、判定が明確となるため、有用である。
【００２０】
本発明の他のカーボンナノチューブの確認方法は、カーボンナノチューブを含む母体の初期重量をあらかじめ測定し、その母体を酸素を含む雰囲気中で加熱して、カーボンナノチューブと酸素の酸化反応による母体の酸化反応後の重量の減少分を測定する。得られた酸化反応後の重量の減少分から、母体中に含まれるカーボンナノチューブの含有率を判定している。
【００２１】
以下、カーボンナノチューブを「ＣＮＴ」と記述して説明を行う。
本発明のＣＮＴは、単層ＣＮＴを含む。この単層ＣＮＴは、単原子層のグラファイト（グラフェン）が円筒状に丸まって、継ぎ目なく閉じた、直径がナノメートルオーダーの極微の中空チューブである。単層ＣＮＴの合成に使用する触媒金属が有るものと無いもので特に確認結果に違いはない。
【００２２】
また、本発明のＣＮＴは、ピーポッドを含む。ここで、ピーポッドとは、単層ＣＮＴのチューブ内にフラーレン（金属内包フラーレンも含む）を含んだ構造を有する。
さらに、本発明のＣＮＴは、２層〜５層の多層ＣＮＴを含む。
以下、単層ＣＮＴを例に説明を行う。
【００２３】
本発明の単層ＣＮＴの確認方法によれば、母体中に含まれる単層ＣＮＴの有無を確認できるが、この有無の確認だけでも、大量合成時の確認作業に有用である。
【００２４】
この母体とは、単層ＣＮＴまたはピーポッドまたは５層以下の多層ＣＮＴを含む合成物質・混合物質・複合物質などである。すなわち、種々のナノカーボンの合成方法（アーク放電法，レーザー蒸発法，触媒ＣＶＤ法など）によって製造したナノカーボン材料を含んだカーボン材料又はカーボン材料と触媒金属等の金属材料からなる合成物質，その合成物質と他の材料を含む混合物質や複合物質などである。例えば、単層ＣＮＴ及び触媒金属を含むカーボン材料、単層ＣＮＴ及び触媒金属を含むセラミック・ガラス・セメント・金属またはそれらを組み合わせた燃焼しない物質などである。
【００２５】
ここで、燃焼しないとは、所定温度以下で燃焼しないことをいう。この所定温度とは、例えば、確認対象である単層ＣＮＴの場合、４００℃程度、少なくとも、その発火温度である２８０℃〜３００℃程度をいう。
【００２６】
母体が燃焼しない物質である場合、その母体全体の中の単層ＣＮＴの有無等を判定可能である。言い換えれば、単層ＣＮＴを確認できる理由は、単層ＣＮＴと同じ条件で燃焼する材料がないことによる。
【００２７】
すなわち、単層ＣＮＴは、閃光，着火，電子レンジなどによる加熱によって、３００℃程度に熱っせられると燃焼する（酸素雰囲気中）。しかし、その他の母体を構成する材料、例えば、グラファイト粉末，金属微粒子，金属微粒子とグラファイトの混合体，多層ＣＮＴ（一般的な多層ＣＮＴ：層数が十数層から数十層では反応しない），カーボンナノファイバ，カーボンナノホーン、カーボンナノコイル，カーボンファイバ、フラーレン（Ｃ６０，Ｃ７０など。金属内包フラーレンも含む）は、この温度では燃焼しない。すなわち、単層カーボンナノチューブ以外の現状市販されている（現在知られている）炭素材料は、約３００℃では燃焼しない。同様に、ガラス，セラミック，ゼオライトと炭素材料の混合物なども燃焼しない。
【００２８】
単層ＣＮＴを確認する場合、母体は、大気中等の基本的に酸素が存在する雰囲気中に配設する。そして、酸化反応による重量変化で単層ＣＮＴを含む炭素材料中の単層ＣＮＴの含有率を決定する。単層ＣＮＴを確認する場合、配設容器は、単層ＣＮＴを燃焼させるので耐熱性の容器を使用する。
【００２９】
母体の加熱エネルギー，加熱のメカニズム，加熱による発色状態は、以下の通りである。
フラッシュによる加熱の場合、フラッシュ（ストロボ）ライト強度がミノルタ：α−７０００用２８００ＡＦ（ガイドナンバー２８）程度の加熱エネルギーを加えると、内部ガスの膨張と収縮によって誘起される光音響効果で発火する。フラッシュ照射直後に燃焼し、延焼していく。母体が炭素材料の場合、発色はオレンジがかった赤色になる。炎はない。
【００３０】
ライターによる加熱の場合、端部に直接着火する。これにより、ある程度の時間延焼する。すなわち、燃焼による発熱の連鎖による。ライターの炎の温度は、約６００℃である。単層ＣＮＴの発火温度は、３００℃程度である。発色の状態は、端部への着火後、ジワジワと数秒間延焼する。スパークはない。赤熱部が延焼していく感じなので炎自体は見られない。母体が炭素材料の場合、発色はオレンジがかった赤色である。
【００３１】
電子レンジによる加熱の場合、加熱と言うより電磁波照射が効くと考える。電磁波吸収による発熱と発火である。照射開始から数秒後に突然燃焼する。母体が炭素材料の場合、発色はオレンジがかった赤色、わずかに目視できる炎は赤紫色（ライター着火に比べて激しく燃焼する）である。
【００３２】
いずれの場合も、単層ＣＮＴの含有率の違いによる発色の違いは見られなかった。
また、単層ＣＮＴがマイクロ波（電磁波）照射で発火するという事実は、単層ＣＮＴが電磁波吸収材（樹脂・ゴム・セラミックス・コンクリート・紙・繊維・ガラスなどへの添加材）として利用できることを暗示している。
また、３００℃程度の加熱によって、自己発火・燃焼・延焼するという事実は、単層ＣＮＴが着火補助剤，燃焼促進剤として応用できる可能性を暗示している。
【００３３】
単層ＣＮＴは、空気中で冷却なしのプロセスを行った場合、燃焼の際に一酸化炭素ガスや二酸化炭素ガスになる。このため、基本的に燃えカスは残らない。すなわち、母体の燃えカスは、単層ＣＮＴ以外の炭素材料および金属触媒である（単層ＣＮＴ合成に用いたＮｉとＹの合金（Ｎｉ−Ｙ）やＦｅといった金属触媒又はその酸化物と、単層ＣＮＴではないアモルファスな炭素物質およびグラファイト（場合によってはダイヤモンドを含む）であると考えている）。
【００３４】
そして、燃焼後の残留物質の重量を測定し、重量変化を算出することで単層ＣＮＴを含む炭素材料（あるいはその炭素材料がセラミック・ガラス・セメント・金属など燃焼しない物質中に含まれているもの）中の単層ＣＮＴ含有率を算出できる。
【００３５】
単層ＣＮＴの存在の判定方法は、以下の通りである。
母体が炭素材料（触媒金属が存在する場合を含む）だけからなる時は、フラッシュ，着火，電子レンジなどの場合、燃焼すれば単層ＣＮＴを含む。反対に、燃焼しなければ単層ＣＮＴを含まない。（簡易判定）
これは、母体に炭素材料とそれ以外の他の材料が含まれている場合についても同様である。
【００３６】
燃焼の事実のみから判定する場合、実験より、単層ＣＮＴの存在は燃焼の事実のみで判定してもほぼ１００％確実である。ただし、約４５０℃以上の高温着火ではグラファイトおよびアモルファスカーボンが燃えるので、不確実となる可能性がある。この場合、単層ＣＮＴの含有率に無関係に判定が可能である。また、存在量の判定も可能である。単層ＣＮＴを約１０％以上含有していれば判定できる。
【００３７】
母体に炭素材料とそれ以外の他の材料が含まれている時は、フラッシュの場合、他の材料がフラッシュで燃えず、光が単層ＣＮＴに到達すればよい。着火の場合、他の材料が着火で燃えず、熱が単層ＣＮＴに到達し、延焼すればよい。電子レンジの場合、他の材料が金属でなければよい。これらの場合には、母体の重量減少から判定が可能である。
【００３８】
この母体の重量減少から判定する場合、単層ＣＮＴ以外の重量変化はほとんどない。単層ＣＮＴの母体中における存在量が１０％以上で判定可能である。反応プロセス後、炭素材料の体積が減少していれば、単層ＣＮＴの存在を判定できる。
【００３９】
以下、本発明を、実施例に基づき詳細に説明する。もちろん、本発明は、以下の実施例に限定されるわけではなく、様々な設計変更が可能である。
【００４０】
【実施例】
以下の各実施例では、母体とする実験用テストサンプルとして、以下の▲１▼と▲２▼の混合比を変えて混合調整したものを使用した。ただし、▲１▼と▲２▼を足した全重量は０．０２ｇとした。また、テストサンプル中の単層ＣＮＴすす含有率は、「｛▲１▼÷（▲１▼＋▲２▼）｝×１００」（単位：ｗｔ％）である。テストサンプル中の単層ＣＮＴ含有量は、前式にさらに０．７をかけた値となる。
【００４１】
▲１▼  単層ＣＮＴのすす
単層ＣＮＴ含有量は約７０ｗｔ％である（ＴＥＭ観察および熱重量分析により判定した）。その他は、ほぼ金属触媒の重量である。このすすは、低圧アーク放電法（陽極蒸発法）で作成（雰囲気ガス：Ｈｅ，チャンバー内圧力：８０ｋＰａ，陰極と陽極間のアーク電流：１００Ａ）したものである。
【００４２】
▲２▼  グラファイト粉末
このグラファイト粉末として、東海カーボン製（型番ＡＴ−５，平均粒子径：３７．３ｍｍ）を使用した。
【００４３】
上記のテストサンプル０．０２ｇをガラスシャーレ内に塊状に入れ、各プロセスを行った。そして、重量変化については、電子天秤（ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ  ＢＡＬＡＮＣＥ；Ａ＆Ｄ  Ｃｏ．Ｌｔｄ．，ＥＲ−１２０）で計測した。
【００４４】
本発明の第１実施例は、フラッシュ（閃光）装置（フラッシュ光源）／ストロボ光源装置を使用して、テストサンプルに繰り返しフラッシュ照射した例である。
第１実施例では、サンプル上部約２ｃｍからフラッシュ装置（ＭＩＮＯＬＴＡ：α−７０００用２８００ＡＦ（ガイドナンバー２８））照射を行った。フラッシュ照射後、約２分後に再度フラッシュ照射を行った。これを複数回繰り返した。テストサンプルの加熱後の重量変化は、あらかじめ測定しておいたおおもとの重量（初期重量）からの変化として計測した。
【００４５】
フラッシュ照射と同時に、テストサンプルの複数の箇所から発火した。その後、ジワジワと延焼した。約２〜５秒間燃焼した。しかし、１回の照射ではサンプル中のすべての単層ＣＮＴが燃焼するわけではなく、数回繰り返しても発火・燃焼した。
【００４６】
図１は、フラッシュ照射プロセスを数回繰り返した場合における、テストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。図１中の破線は、単層ＣＮＴがすべて焼失した場合の理論直線（＝単層ＣＮＴ含有理論直線）である。図１から。フラッシュ照射プロセスを繰り返すことにより、理論直線に近づくことがわかる。しかし、１０回程度プロセスを繰り返すと、質量減少が飽和してしまい、理論直線には近づかなくなる。つまり、単層ＣＮＴが存在するかどうかを判定できるが、含有量を判定することは難しい。
【００４７】
次に、本発明の第２実施例は、ライターを使用して、テストサンプルに繰り返し着火した例である。
第２実施例では、市販のライターの炎（約６００℃：熱電対で計測した）を、テストサンプルの一端に約３秒間接触させた。そして、着火し、延焼するかどうかを判断した。着火・延焼すれば単層ＣＮＴが存在する。そして、約２分後に再着火した。これを複数回繰り返し、重量変化を計測した。
【００４８】
第２実施例では、テストサンプルは、ライターの炎を接触させた箇所で着火し、燃焼が始まり、赤熱部が延焼するようにジワジワとある程度の時間（２〜５秒程度）燃焼する。炎は明確でない。
【００４９】
図２は、着火プロセスを複数回繰り返した場合における、テストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。図２に示すように、この例では、一度の着火ですべての単層ＣＮＴが燃焼するわけではない。また、着火プロセスのばらつき（着火方向，着火時間，着火距離，炎の強さ  等）が非常に大きく、実験者に依存するところが多い。更にまた、着火プロセス時に、▲２▼としてテストサンプルに混ぜたグラファイト粉末の飛散が生じるため、特に単層ＣＮＴ含有量が少ない場合、理論値からのずれが大きい。
【００５０】
次に、本発明の第３実施例は、電子レンジを使用して、テストサンプルに繰り返しマイクロ波を照射した例である。
第３実施例では、市販の調理用電子レンジ（ナショナル：ＮＥ−４５００，４００Ｗ）内にテストサンプルを配置し、約５秒間マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を照射した。そして、２分後に再度マイクロ波を照射した。これを繰り返し、重量変化を計測した。
【００５１】
第３実施例では、マイクロ波照射開始から２〜３秒後に、テストサンプルが発火した。その後、延焼（約２〜５秒間）した。これは、マイクロ波を吸収して発火したと考えられる。この実験では、マイクロ波照射後から発火するまでの時間が２〜３秒後であったが、この値は電子レンジの性能に依存する。すなわち、この値は、マイクロ波の吸収から発火するまでの遅延時間ではなく、電子レンジのスイッチを入れてから、実際にマイクロ波が電子レンジ内に照射されるまでの遅延時間である。
【００５２】
図３は、マイクロ波照射プロセスを複数回繰り返した場合における、テストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。図３に示すように、５回程度の繰り返し照射により、理論直線に近づく。重量変化は、フラッシュ照射と直接着火プロセスに比べて、理論直線に近い。
【００５３】
次に、本発明の第４実施例は、ホットプレートを使用して、テストサンプルを加熱した例である。
第４実施例では、テストサンプルとして、単層ＣＮＴすす（単層ＣＮＴ７０％含有）を使用した。この場合だけ、グラファイト粉末は混ぜていない。
第４実施例では、定温制御したホットプレート（ＩＷＡＫＩ  ＧＬＡＳＳ：ＰＣ−３５；セラミック天板）上に（温度確認後）直接単層ＣＮＴすすを乗せ（ガラスシャーレは使用していない）、ポットプレートの表面温度が何度で、すなわちテストサンプルが何度で、自己発火および燃焼するかどうかを計測した。
【００５４】
第４実施例では、発火・燃焼する温度で、単層ＣＮＴすすを載せると同時に、発火・燃焼した。約２〜５秒間、燃焼が続いた。
【００５５】
図４は、ホットプレート温度に対し、単層ＣＮＴすすが自己発火・延焼するかどうかをプロットした図である。図４に示すように、単層ＣＮＴすすは、約２８０〜３００℃以上の加熱温度で自己発火し、燃焼することが分かった。勿論、この温度では、単層ＣＮＴ以外の炭素材料は自己発火・燃焼しない（約４５０〜５００℃以上では、単層カーボンナノチューブ以外のグラファイト構造体およびアモルファスカーボン構造体（すなわち、多層カーボンナノチューブやカーボンナノファイバ，カーボンナノコイル，カーボンファイバ、フラーレン（Ｃ６０，Ｃ７０など。金属内包フラーレンも含む）なども含む）が燃焼する）。
【００５６】
次に、本発明の第５実施例は、電子レンジを使用して、テストサンプルに連続的にマイクロ波を照射した例である。
第５実施例では、第３実施例と同様の加熱装置を使用した。そして、マイクロ波の照射時間を、３０秒，６０秒，９０秒に変更した。
【００５７】
図５は、マイクロ波を連続的に照射した場合における、テストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。図５に示すように、照射プロセスを繰り返した場合、図３と比較して、更に理論直線に近い結果となり、特に連続照射６０秒が適していることが判る。なお、単層ＣＮＴを含む炭素材料の添加量が低い場合には、判定された単層ＣＮＴ含有量が理論値を上回り、単層ＣＮＴ含有量が実際よりも多く判定されてしまっている。これは、単層ＣＮＴの燃焼に伴って生じる熱により、グラファイト粉末が飛散するためではないかと考える。
【００５８】
図６は、マイクロ波を連続照射した際の重量変化率ｗ（ｗｔ％）とテストサンプル中の単層ＣＮＴ含有率ｙ（ｗｔ％）との関係を示した図である。図６において、破線は理論値を示し、点線は誤差範囲を示す。図６から、ｙ＝Δｗ±１０（ｗｔ％）で、単層ＣＮＴ含有率を判定できることが分かる。つまり、マイクロ波連続照射を用いて、所定量（この場合は０．０２ｇ）のテストサンプルに対し、３０秒〜９０秒のマイクロ波照射を行うことにより、±１０ｗｔ％の誤差範囲で、単層ＣＮＴの含有量を判定することができる。
【００５９】
図１〜図３に示す実験結果から、マイクロ波照射プロセスが簡易であり、同プロセスがデータのばらつきが少ないことが分かる。
なお、実験は行っていないが、単純加熱（ホットプレート上に載せる）でもある程度、類似の判断が可能であると考える。
【００６０】
次に、本発明の第７実施例について説明を行う。
第７実施例は、以下に示す各種のテストサンプルを母体に用い、その母体を３つの異なる加熱方法により加熱して、その重量変化を測定した例である。なお、各サンプルの重量はバラバラの状態で実験を行った。
【００６１】
１．テストサンプル（合成物質）
（１）単層ＣＮＴ（ＳＷＣＮＴ）と触媒金属を含む炭素材料
低圧アーク放電法（▲１▼の単層ＣＮＴのすすと同じである）により製造した。
（２）単層ＣＮＴと触媒金属を含む炭素材料
Ｙ又はＮｉとＹの触媒金属（混合比１：１）を使用したトーチアーク法（シールドガスはＨｅ）より製造した（特願２００１−６８４１３参照）。
（３）多層ＣＮＴを含む炭素材料
アーク放電法（大気中のトーチアーク放電法；無触媒基板使用（特願２００１−３５３７９３参照））により製造した。アークスポット痕から多層ＣＮＴに変質した箇所のみを採取したものである。
【００６２】
（４）カーボンナノファイバーを含む炭素材料
ＮｉとＳｎの触媒金属（混合比１：１）を使用した触媒ＣＶＤ法により製造した。
（５）カーボンナノファイバーを含む炭素材料
ＮｉとＳｎとＦｅの触媒金属（混合比１：１：１）を使用した触媒ＣＶＤ法により製造した。
（６）カーボンナノコイルを含む炭素材料
ＦｅとＩＴＯの触媒金属（混合比１：１）を使用した触媒ＣＶＤ法により製造した。
【００６３】
（７）カーボンナノホーンと触媒金属を含む炭素材料
ＮｉとＹの触媒金属を含んだ黒鉛板を陽極に使用したアーク放電法（大気中のキャビティーアークジェット法（特願２００２−１０３８２５参照））により製造した。
（８）カーボンナノホーンと触媒金属を含む炭素材料
Ｙを触媒金属として含んだ黒鉛板を陽極に使用したアーク放電法（大気中のキャビティートーチアーク法）により製造した。そして、純黒鉛基板上に作成した多層ＣＮＴを基板に付着したままテストした。
（９）フラーレンを含む炭素材料
低圧アーク放電法により製造した。Ｃ６０：７０％のパウダーと、Ｃ７０：３０％のパウダーの混合パウダーである。
（１０）多層ＣＮＴを含む炭素材料
アーク放電法（大気中のトーチアーク放電法；短時間のスポットアーク放電）により製造した。
【００６４】
２．テストサンプル（原材料）
（１１）Ｐｕｒｅ  Ｃ  パウダー（東海カーボン製黒鉛電極，品番：Ｇ３４７Ｓの削り粉）
（１２）ＮｉＹ−Ｃ  パウダー（東洋炭素製ニッケル−イットリウム入り黒鉛電極，品番：ＫＭ４２ＮＩ１０Ｙの削り粉）
（１３）Ｙ−Ｃ  パウダー（東海カーボン製１ｍｏｌ％イットリウム入り黒鉛電極の削り粉）
（１４）黒鉛粉（東海カーボン製，品番：ＡＴ−５，平均粒径：３７．３μｍ）
【００６５】
また、３つの異なる加熱方法とは、以下の通りである。
（Ａ）テストサンプルから上部に約２ｃｍ離れた位置からフラッシュ照射する。
（Ｂ）テストサンプルにライターで炎を一瞬当てる。
（Ｃ）テストサンプルにマイクロ波を６０秒間照射する。
【００６６】
図７は、各種のテストサンプルの各種の加熱方法による重量変化の状態を示した図である。なお、図７中の各記号は、それぞれ以下のことをあらわす。
○印は、燃焼等により、重量の減少が大きいことを示す。
×印は、特に目立った反応（重量変化）がないことを示す。
△印は、多少の重量の減少があったことを示す。この中で（注１）が右隣に付されたものは、サンプルに炎を近づけた際のサンプル自体の飛散により重量変化が生じている。しかも、均一プロセスが不可能であることを示す。また、（注２）が右隣に付されたものは、サンプルにライター炎を長時間当てた場合に赤熱する。この場合、赤熱による熱のため多少の重量変化が生じることを示す。さらに、（注３）が右隣に付されたものは、サンプルにマイクロ波を吸収し赤熱する。赤熱するため、多少の重量変化が生じる（プロセス後、サンプルの外観に変化はない）ことを示す。
【００６７】
図８は、図７においてマイクロ波を照射した際の各種テストサンプルの反応を示した図である。
図７及び図８から、フラッシュ照射により発火・燃焼・延焼するサンプルは、単層ＣＮＴのみである。また、ライターによる一瞬の着火により燃焼・延焼するサンプルは、単層ＣＮＴのみである。さらに、マイクロ波照射により激しく発火・燃焼するとともに大きな重量変化が生じるサンプルは、単層ＣＮＴのみであることがわかる。
【００６８】
また、フラッシュ照射の場合、１回のフラッシュでは判定が難しく、複数回のフラッシュにより判定が容易になる。この場合、判定用試料が少ないか、もしくは、試料中の単層ＣＮＴの割合が少ないと、残光中に反応が終了してしまうため、単層ＣＮＴの有無の判定が難しい傾向にある。同様に、ライター着火の場合、１回の着火では判定が難しく、複数回着火すると判定が容易になる。直接加熱の場合、均一加熱が困難である。マイクロ波照射の場合、他の燃焼法と較べ，連続的な均一プロセスが可能となることがわかる。
【００６９】
図９は、図７において３つの加熱方法により加熱した単層ＣＮＴを含むテストサンプルの重量変化率を具体的な数値で示した図である。
図９から、単層ＣＮＴを含むテストサンプルでは、１回の加熱による重量減少率が２０％以上となっていることがわかる。これ以外のテストサンプルでは、いずれも重量減少率は２０％未満であった。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、高価な装置を使用せず、母体中に含まれるカーボンナノチューブの存在の有無を簡易的にかつ高速に決定することができる。
また、本発明によれば、高価な装置を使用せず、母体中に含まれるカーボンナノチューブの含有率を簡易的にかつ高速に決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るフラッシュ照射プロセスを複数回繰り返した場合におけるテストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例に係る着火プロセスを複数回繰り返した場合におけるテストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例に係るマイクロ波照射プロセスを複数回繰り返した場合におけるテストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例に係るホットプレート温度に対して単層ＣＮＴすすが自己発火・延焼するかどうかをプロットした図である。
【図５】本発明の第５実施例に係るマイクロ波を連続的に照射した場合におけるテストサンプル中に含まれる単層ＣＮＴすすの含有率と重量変化率を示す図である。
【図６】本発明の第６実施例に係るマイクロ波を連続照射した際の重量変化率とテストサンプル中の単層ＣＮＴ含有率との関係を示した図である。
【図７】本発明の第７実施例に係る各種のテストサンプルを異なる方法で加熱して重量変化を測定した結果を示す図である。
【図８】本発明の第７実施例に係る各種のテストサンプルをマイクロ波照射した場合の反応状態を示す図である。
【図９】本発明の第７実施例に係るテストサンプルの内、単層ＣＮＴすすを３つの加熱方法により加熱した場合の重量変化率を具体的な数値で示した図である。
【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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【図８】
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【図９】
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