(57)【要約】  平面構造を形成する複数のナノチューブによって画成された導電物体を有する装置。該装置は、隣接するナノチューブによって形成された、複数の接合点、および接合点で、隣接するナノチューブを電気的に接合し、ナノチューブ間の電気抵抗を減少させることによって、物体の全体的な導電性を増加させるための、接合点で位置付けられた複数の導電性堆積物をさらに含む。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面構造を形成する複数のナノチューブによって画成された導電物体、
隣接したナノチューブによって形成された、複数の接合点、および
接合点で、隣接したナノチューブを電気的に接合し、ナノチューブ間の電気抵抗を減少させることによって、導電物体の全体的な導電性を増加させるための、接合点に位置付けられた複数の導電性堆積物、
を含む装置。
【請求項２】
前記堆積物は、金属、ガラス状炭素、炭素分子、カーバイド、バッキーボール、導電性ポリマーの１つ、またはそれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記平面構造は、複数のナノチューブによって形成された複数の層を有するフィロ−ドウ構造を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
重ねて堆積された複数のカーボンナノチューブによって画成された材料を提供する工程、
個々のナノチューブ間の空間を浸潤することができる物質によって材料を処理する工程、
物質を減少させる工程であって、それによって、接合点で個々のナノチューブ間の電気抵抗を減少させるように、減少した物質が個々のナノチューブ間の接合点で導電性堆積物を形成することができる、工程、
を含む方法。
【請求項５】
前記物質は、塩化ニッケル溶液であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
加熱した水素ガスに材料を晒して、塩化ニッケルを、個々のナノチューブ間の接合点に置かれた金属ニッケル堆積物にする工程をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記物質は、ガラス状炭素前駆物質であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
ガラス状炭素前駆物質は、触媒されたフルフリルアルコールを含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
ガラス状炭素前駆物質は、触媒されたフェノールホルムアルデヒドを含むことを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
水が物質から蒸発することを可能にする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項１１】
前記物質は、遷移金属塩溶液であり、遷移金属塩は、ハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩を含む、任意の酸化状態の塩またはアニオンの、ニッケル、金、パラジウム、銅、白金、コバルト、およびモリブデンの１つ、あるいはそれらの組み合わせであることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項１２】
導電体を還元剤に晒して、遷移金属塩を個々のナノチューブ間の接合点に置かれた金属堆積物にする工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
材料を小量の金属と合成して、材料の導電性をさらに増強する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項１４】
前記小量の金属は、金属、金属塩、または金属酸化物からの材料に合成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記小量の金属は、カーボンナノチューブの位置合わせを増強するために、金属溶媒、ポリマー溶媒、または金属ポリマー溶媒の溶液を堆積させることにより、金属に合成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶液は、溶媒として、トルエン、ケロシン、ベンゼン、ヘキサン、限定されないが、エタノール、メタノール、ブタノール、イソプロピルアルコールを含む任意のアルコール、テトラヒドロフラン、１−メチル−２−ピロリジノン、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、アセトン、の１つあるいはそれらの組み合わせを含むことを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記物質は、架橋剤または導電性ポリマーなどの導電性の有機分子であることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項１８】
材料において電導を増強する方法であって、該方法は、
多くの個々のカーボンナノチューブから平らな導電体を形成する工程、
個々のナノチューブ間の空間を浸潤することができる物質を導電体に堆積させる工程、
物質を減少させる工程であって、それによって、接合点で個々のナノチューブ間の電気抵抗を減少させるように、減少した物質がナノチューブ間の接合点で導電性堆積物を形成することができる、工程、および
導電性堆積物が個々のナノチューブ間の接合点を超えて電気エネルギーを送ることを可能にすることによって導電体に沿って電気エネルギーを伝達する工程、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
＜関連出願への相互参照＞
本出願は、２０１２年４月９日に出願の米国仮特許出願第６１／６２１，８４７号、および２０１３年４月９日に出願の米国特許出願第１３／８５９，６０７号に対する優先権およびそれらの利益を主張し、それら両方は、それら全体が引用によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、ナノチューブベースの材料、より具体的には、隣接するナノチューブが交差する接合点で導電性堆積物を有しているカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）から作られた材料に関する。
【背景技術】
【０００３】
過去１５年で、カーボンナノチューブの特性がより一層理解されてきているため、カーボンナノチューブへの関心は、研究団体の内外で著しく高まってきている。これらの特性を活用するための１つの鍵は、ナノチューブが産業上使用されるのに十分な量でのナノチューブの合成である。例えば、マイクロスケールの三次元構造（即ち、約１ｃｍより大きな寸法を有している構造）でＣＮＴの高強度な構成要素として使用される場合に、大量のカーボンナノチューブが必要とされ得る。
【０００４】
カーボンナノチューブは、高い破壊歪み（ｓｔｒａｉｎ ｔｏ ｆａｉｌｕｒｅ）および比較的高い引張弾性率を含む、並外れた引張強度を有すると知られている。分子レベルでは、カーボンナノチューブはまた、疲労、放射線損傷および熱に抵抗性がありながら、高度に導電性および熱伝導性であり得る。例えば、カーボンナノチューブは、チューブに沿った優れた熱伝導体および導電体であり得、それぞれの個々のチューブは、２０００Ｗ／ｍ・Ｋを潜在的に超過する熱伝導性を有し得る。しかしながら、この導電性は異方性であり、異方向で測定されるときに異なる値を有する特性を示し、大きな組み合わせの（ａ ｌａｒｇｅ ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｏｆ）チューブが１枚のシートまたはマットで使用されるときに劇的に減少される。
【０００５】
カーボンナノチューブ材料の全体的な導電性を増加させるように隣接するカーボンナノチューブ間で減少した電気抵抗を有する、カーボンナノチューブ材料が望ましいだろう。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態によると、平面構造を形成する複数のナノチューブによって画成される導電物体を有する導電材料が提供される。該装置は、隣接するナノチューブによって形成された、複数の接合点、および接合点で、隣接するナノチューブを電気的に接合し、ナノチューブ間の電気抵抗を減少させることによって、物体の全体的な導電性を増加させるための、接合点で位置付けられた複数の導電性堆積物をさらに含む。
【０００７】
本発明の別の実施形態によると、重ねて（ｏｎ ｔｏｐ ｏｆ ｏｎｅ ａｎｏｔｈｅｒ）堆積された複数のカーボンナノチューブによって画成された材料を提供する工程を有する方法が提供される。該方法は、個々のナノチューブ間の空間に侵入することができる物質によって材料を処理する工程、および物質を減少させる工程をさらに含み、それによって、減少された物質は、個々のナノチューブ間の接合点で導電性堆積物を形成することができ、接合点で個々のナノチューブ間の電気抵抗を減少させる。
【０００８】
本発明の別の実施形態によると、多くの（ａ ｃｌｏｕｄ ｏｆ）個々のカーボンナノチューブから平面導体を形成する工程を有する、カーボンナノチューブ材料において電導性を増強する方法が提供される。該方法は、個々のナノチューブ間の空間に侵入することができる物質を導電体に堆積させる工程、物質を減少させる工程であって、それによって、減少された物質は、ナノチューブ間の接合点で導電性堆積物を形成することができ、接合点で個々のナノチューブ間の電気抵抗を減少させる工程、および導電性堆積物が個々のナノチューブ間の接合点を超えて電気エネルギーを送ることを可能にすることによって導電体に沿って電気エネルギーを伝達する工程、をさらに含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態による、ナノチューブシートを例証する。
【図２】図２は、本発明の実施形態による、ナノチューブシートを例証する。
【図３】図３は、本発明の１つの実施形態による、ナノチューブおよびナノチューブシートを製造するためのシステムを例証する。
【図４】図４は、１つの実施形態による、ナノチューブの採取のための本発明のハウジングを例証する。
【図５】図５は、本発明の１つの実施形態によって作られた、ナノチューブベースの材料の断面図を例証する。
【図６】図６は、ナノチューブ間の接合点で堆積物を有する、カーボンナノチューブベースの材料内の、カーボンナノチューブを例証する。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明は、１つの実施形態において、ナノチューブから作られた材料を提供する。１つの実施形態では、材料は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）のシート、ファイバー、糸（ｙａｒｎ）または他の構造物である。別の実施形態では、材料は、より大きなファイバーまたは糸を形成するために一緒にねじられた又は束ねられた複数のカーボンナノチューブの糸またはファイバーを含む。材料は、とりわけ、断熱、ＥＭＩ、ＥＭＰ、ＥＤＳのシールド、および光吸収を促進することができる多機能の特性を有する。１つの実施形態では、各々のＣＮＴのシートまたは糸は、ＣＮＴのシートまたは糸を通る平面に対して垂直の（ｎｏｒｍａｌ−ｔｏ−ｐｌａｎｅ）熱伝導性を最小限にするように構成された、複数のカーボンナノチューブによって画成される。そのような実施形態では、ＣＮＴのシートまたは糸は、平面に対して垂直の方向での断熱材として使用され得る。別の実施形態では、ＣＮＴのシートまたは糸はそれぞれ、ＣＮＴ材料を通る電導性が可能になるように構成された、複数のカーボンナノチューブによって画成される。
【００１１】
現在、ナノチューブを成長させ、ＣＮＴのシート、糸、またはケーブルの構造を形成するための複数のプロセスおよびそのバリエーションが存在する。これらは：（１）ほぼ周囲圧力で又は高圧で、および４００℃を超える温度で生じ得る共通なプロセスである、化学蒸着法（ＣＶＤ）、（２）、完成度の高いチューブを生じさせることができる高温プロセスである、アーク放電、（３）基板上のレーザアブレーションおよび森林生育、を含む。これらの方法はいずれも、不織布のシートまたは織物（例えば、ＣＶＤ反応装置から直接製造されるＢｕｃｋｙ ＰａｐｅｒまたはＣＮＴシート）へと後処理され得るＣＮＴの形成に使用され得る。
【００１２】
本発明は、１つの実施形態において、ＣＶＤプロセスまたは類似した気相熱分解の手順を利用し、カーボンナノチューブを含む、カーボンベースのナノ構造体から作られた適切なシートタイプの材料を生成する。単層（ＳＷＮＴ）、二重層（ＤＷＮＴ）および多重層（ＭＷＮＴ）を含む、カーボンナノチューブは、本発明の実施形態において、試薬の炭素含有ガス（即ち、高温でのガス状の炭素源）の存在下にナノスケールの触媒粒子を晒すことによって成長されてもよい。特に、ナノスケールの触媒粒子は、既存の粒子の付加によって、または金属−有機前駆物質からの粒子のインサイツの合成、あるいは非金属触媒によって、試薬の炭素含有ガスへと導入されてもよい。ＳＷＮＴ、ＤＷＮＴ、およびＭＷＮＴは成長され得るが、特定の例では、比較的より高い成長率およびロープ様構造を形成する傾向が原因で、ＳＷＮＴが選択され得、これは、操作、熱伝導性、電子特性、および強度の利点を提供し得る。他の例では、ＤＷＮＴまたはＭＷＣＮＴは、絶縁体などの、熱適用に有利な熱的性質に関して成長され得る。
【００１３】
本発明に関連して生成したナノチューブの強度は、約３０ＧＰａ以上であり得る。言及されるべき強度は、欠損に一般に敏感である。しかしながら、本発明の実施形態に従って製造されたカーボンナノチューブの弾性率は、欠損に敏感でなくてもよく、約１乃至約１．２ＴＰａ内で様々である。その上、一般に構造敏感パラメーターであり得る、破壊歪みは、本発明で使用されるカーボンナノチューブに関して約１０％乃至約２５％の範囲であり得る。
【００１４】
さらに、本発明のナノチューブは、比較的短い直径を有することができる。本発明の実施形態では、本発明で製造されたナノチューブは、１ｎｍ未満から約１０ｎｍまでの範囲の直径を有することができる。
【００１５】
様々な実施形態では、本発明のナノチューブから作られた材料は、銅および他の金属伝導性部材よりも著しく高度であることを示しており、そのような材料は導電体である。加えて、本発明の実施形態に従って作られたＣＮＴシートは、その平面で良導体でありながら、その平面に対して垂直である（例えば横軸）方向で良絶縁体であることができる。さらなる異方性は、シートを伸ばすことによって平面内に（実質的にシート内のＣＮＴに）導入され得る。
【００１６】
ここで図１および２を参照すると、本発明は、１つの実施形態において、ナノ構造のＣＮＴシート１２から作られたＣＮＴストリップ１０を提供する。ＣＮＴストリップ１０は、その長さに沿って、即ち、ＣＮＴシート１２の平面内で、電気伝導を可能にするように設計され得る。図１に示されるように、ＣＮＴストリップ１０は、単一のＣＮＴシート１２の形態で、略平らな本体を含んでもよい。シート１２は、１つの実施形態において、多くのＣＮＴから重ねて堆積された複数の不織布のカーボンナノチューブ１４の単層、あるいは多層５１であってもよく、その各層は、多くのＣＮＴから重ねて堆積させた複数の不織布のナノチューブである（図５を参照）。多層シートの場合には、複数の不織布のカーボンナノチューブは、フィロ−ドウ構造（ｐｈｙｌｌｏ−ｄｏｕｇｈ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を形成し、それによって各層は、多くのＣＮＴから重ねて堆積させた複数の不織布のカーボンナノチューブを含む。他の実施形態では、ＣＮＴストリップ１０は、１つ以上のＣＮＴの糸であり得る。ストリップは、単糸、またはより大きな糸を形成するために一緒に束ねられたか又はねじられた複数の糸であり得る。ＣＮＴの糸の例は、米国特許第７，９９３，６２０号（２００６年７月１７日に出願）に記載され、これはその全体が引用によって本明細書に組み込まれる。
【００１７】
本発明の実施形態によると、ＣＮＴストリップ１０の形成に使用されるＣＮＴシート１２の幾つかまたはすべては、ドーパントを含むように処理され（例えば、ドープされ）てもよい。ドーパントは、熱輸送を減少させるために、フォノン散乱をもたらし得る任意の材料であり得る。適切なドーパントは、例えば、ホウ素、炭素１３、照射されたＣＮＴ材料、またはそれらの任意の組み合わせを含む。他の製造後の（ｐｏｓｔ−ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）変更及び／又は層状化の方法も、ＣＮＴ絶縁体の熱伝導性を変更するために適用されてもよい。例えば、複数のカーボンナノチューブ１４は、面内の熱伝導性を増加させる且つ平面に対して垂直の熱伝導性を減少させるように物理的に及び／又は化学的に構成され得る。幾つかの実施形態では、導電材料は、ナノチューブ間の接合点で堆積され得、ナノチューブを一緒に溶接する、または接合するか、あるいは導電的に接続し、ナノチューブ間の電気抵抗を減少させる。特に、個々のカーボンナノチューブ間の導電接続は、堆積した材料を使用して物理的な接続または架橋で形成され得るか、または堆積した材料を使用して化学的な結合または分子間力で形成され得るか、あるいはそれらの組み合わせで形成され得る。他の実施形態では、ナノチューブは、導電材料が堆積される前に、剥離または膨脹され得、またナノチューブは、導電材料が、堆積した材料の伝導効果を増強するために堆積された後に、機械的に又は他の方法で圧縮され得る。さらに、他の実施形態では、カーボンナノチューブ材料への導電材料または化学物質の質量輸送を増強するために、ナノチューブは、共溶媒に晒されて、使用される水溶性の溶媒の表面張力を減少させ、一方で、導電材料は、カーボンナノチューブ内に及びそれらの間に堆積される。
【００１８】
炭素から合成されたナノチューブに対する適用の全体にわたって言及がなされているが、ホウ素、ＭｏＳ２、ＷＳ２、ＮＳ２またはそれらの組み合わせなどの、他の化合物が、本発明に関連してナノチューブの合成に使用されてもよいことに留意されたい。例えば、ホウ素ナノチューブも、異なる化学的前駆体とともにではあるが、成長されてもよいことを理解されたい。さらに、ホウ素がまた、より高い温度で個々のカーボンナノチューブにおける抵抗力を減少させるために使用されてもよいことに留意されたい。さらに、プラズマＣＶＤなどの、他の方法も、本発明のナノチューブを製造するために使用され得る。
【００１９】
＜シートおよび糸を作り上げるためのシステム＞
ここで図３を参照すると、ナノチューブの製造で使用するための、米国特許第７，９９３，６２０号（２００６年７月１７日に出願；引用によって本明細書に組み込まれる）に開示されたものに類似している、システム３０が例証される。システム３０は、１つの実施形態において、合成チャンバー３１を含んでもよい。合成チャンバー３１は、一般に、反応ガス（即ち、ガス状の炭素源）が供給される、入口端３１１、ナノチューブ３１３の合成が生じ得る、ホットゾーン（ｈｏｔ ｚｏｎｅ）３１２、および出口端３１４を含み、該出口端３１４から、反応の産物、即ち、多くのナノチューブおよび排気ガスが出て、回収され得る。合成チャンバー３１は、１つの実施形態において、炉３１６を通って伸びる、石英チューブ、セラミックチューブまたはＦｅＣｒＡｌチューブ３１５を含んでもよい。システム３０によって生成されたナノチューブは、１つの実施形態において、個々の単層ナノチューブ、そのようなナノチューブの束、及び／又は交じり合った又は絡み合った単層ナノチューブであってもよく、それらすべては、以下に「不織布の」ものとして言及され得る。
【００２０】
システム３０はまた、本発明の１つの実施形態において、合成チャンバー３１の内部から環境への潜在的に危険な空気中浮遊微粒子の放出を最小限にするために、実質的に液体（例えば、ガス、空気など）密封となるように設計されたハウジング３２を含んでもよい。ハウジング３２はまた、酸素がシステム３０へ入り、合成チャンバー３１に到着するのを防ぐように作用し得る。特に、合成チャンバー３１内の酸素の存在は、保全性に影響を与え得、ナノチューブ３１３の生成を危険にさらしかねない。
【００２１】
システム３０はまた、システム３０の合成チャンバー３１内から生成された合成したナノチューブ３１３を回収するために計画された、ハウジング３２内に位置付けられた、移動ベルト３２０を含んでもよい。特に、ベルト３２０は、その上に回収されたナノチューブが、略連続的な拡張可能な構造３２１、例えば、ＣＮＴシートをその後に形成できるように使用されてもよい。そのようなＣＮＴシートは、実質的に、一列に並べられていない（ｎｏｎ−ａｌｉｇｎｅｄ）、不織布のナノチューブ３１３から生成されてもよく、十分な構造的整合性が、シートとして処理される。ベルト３２０は、１つの実施形態において、ベルト３２０上で回収されているＣＮＴシート３２１の幅を増大させるために、出口端３１４からのガスの流れに実質的に垂直な方向に、前後に平行移動するように設計され得る。
【００２２】
製造されたナノチューブ３１３を回収するために、ベルト３２０は、合成チャンバー３１の出口端３１４に隣接して位置付けられてもよく、それによって、ナノチューブがベルト３２０上に堆積させる。１つの実施形態では、ベルト３２０は、図３で例証されるように、出口端３１４からのガスの流れと略平行に位置付けられてもよい。代替的に、ベルト３２０は、出口端３１４からのガスの流れに略垂直に位置付けられてもよく、および本質的に多孔性であってもよく、それによって、ナノ材料を運ぶガスの流れがベルトを通り抜けるようにする。１つの実施形態では、ベルト３２０は、出口端３１４より実質的に広いシートを生成するために、出口端３１４からのガスの流れに略垂直な方向に左右に平行移動するように設計され得る。ベルト３２０はまた、従来のコンベヤーベルトに類似している、連続的なループとして設計されてもよく、その結果、ベルト３２０は、軸のまわりを継続的に回転することができ、それによって、ＣＮＴの複数の実質的に異なる層は、ベルト３２０上に堆積され得、図５に示されるものなどの、シート３２１を形成する。その目的で、ベルト３２０は、１つの実施形態において、対向する円テーブル３２２のまわりをループされ得（ｌｏｏｐｅｄ）、電気モーターなどの機械デバイスによって駆動されてもよい。１つの実施形態では、機械デバイスは、コンピューターまたはマイクロプロセッサーなどの、制御システムの使用を介して制御され得、その結果、張力および速度を最適化することができる。シート３２１の形成におけるＣＮＴの多層の堆積は、本発明の１つの実施形態に従って、結果として、ナノチューブ間の中間層の接触を最小限にすることができる。具体的には、シート３２１の各々の異なる層におけるナノチューブは、シート３２１の隣接層には伸ばされない傾向がある。その結果、平面に対して垂直の熱伝導性は、シート３２１を介して最小限にされ得る。
【００２３】
ハウジング３２からの続く除去のために、交じり合った不織布のナノ材料のＣＮＴシート３２１をベルト３２０から解放するべく、ブレード（図示せず）が、ローラーに隣接して設けられてもよく、その端部は、ベルト３２０の表面と接触している。このように、ＣＮＴシート３２１は、ローラーを通り過ぎてベルト３２０上で回転され、ブレードは、ベルト３２０の表面からＣＮＴシート３２１を上げるように作用し得る。代替の実施形態では、ブレードは、ＣＮＴシート３２１を除去するために使用される必要はない。むしろ、ＣＮＴシートの除去は、手動で又は当該技術分野の他の既知の方法で行われてもよい。
【００２４】
さらに、スプール（図示せず）が、ブレードの下流に設けられてもよく、それによって、続いてその上に、解放されたＣＮＴシート３２１が、配向され、採取のためにスプールのまわりに巻きつけられ得る（ｗｏｕｎｄ）。ＣＮＴシート３２１がスプールのまわりに巻きつけられると、ＣＮＴシート３２１の複数の層が形成され得る。もちろん、その後のハウジング３２からの除去のためにＣＮＴシート３２１が回収され得る限り、他の機構が使用されてもよい。ベルト３２０のようなスプールは、１つの実施形態において、電気モーターなどの機械デバイスによって駆動されてもよく、その結果、その回転軸は、ＣＮＴシート３２１の移動方向に対して略横方向であり得る。
【００２５】
スプールに巻きつけられるときの、ＣＮＴシート３２１のそれ自体に対する結合を最小限にするために；分離材料が、シートがスプールに巻きつけられる前に、ＣＮＴシート３２１の一面上に適用されてもよい。本発明に関連して使用するための分離材料は、連続的なロールにおいて提供され得る、様々な市販の金属シートまたはポリマーの１つであり得る。その目的で、シートがスプールに巻きつけられるとともに、分離材料は、ＣＮＴシート３２１とともにスプール上へと引かれ得る。分離材料を含むポリマーが、ＣＮＴシート３２１の一面に適用され得る限り、シート、液体、または他の形態で提供されてもよいことに留意されたい。その上、ＣＮＴシート３２１内の交じり合ったナノチューブが、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの強磁性物質の触媒ナノ粒子を含み得るため、分離材料は、１つの実施形態において、ＣＮＴシートが分離材料に強力に接着するのを防ぐように、非磁性体、例えば、導電体または他のものであってもよい。代替的な実施形態では、分離材料は必要ではないかもしれない。
【００２６】
ＣＮＴシート３２１は、生成された後、ＣＮＴシートとして残され得るか、またはストリップなどの、より小さな部分に切断され得る。１つの実施形態では、レーザーは、ベルト３２０またはドラムが回転する及び／又は同時に平行移動するように、ＣＮＴシート３２１をストリップへと切断するために使用されてもよい。レーザービームは、１つの実施形態では、ハウジング３２に隣接して位置付けられてもよく、その結果、レーザーは、ハウジング３２を出るため、ＣＮＴシート３２１で配向され得る。レーザービームの操作およびストリップの切断も制御するために、コンピューターまたはプログラムが利用されてもよい。代替的な実施形態では、当該技術分野で既知の任意の機械的手段または他の手段が、ＣＮＴシート３２１をストリップへと切断するために使用されてもよい。
【００２７】
代替的に、別の実施形態では、ベルトの代わりに、図４に示されるドラム４２０などの剛性シリンダーが、軸のまわりを回転するように位置付けられ得、それによって多くのＣＮＴ４２２からのＣＮＴの複数の実質的に異なる層は、ドラム４２０上で堆積され得、シート４２１を形成する。
【００２８】
本発明に従う使用に適しているシステムは、図３および４に示される。そのようなシステムによって生産されたＣＮＴ材料は、図３に示されるように移動ベルト３２０上で、または図４に示されるようにドラム上で、不織布のシートとして回収され得るか、あるいはスピンドル上の糸として回収され得る。そのような生産方法は、様々な適用で後に使用され得るＣＮＴシートまたは糸で提供され得る。カーボンナノチューブ１４は、１つの実施形態において、図５に示されるように、複数の異なる層５１に堆積され得、単一のＣＮＴシート１２において多層の構造または形態を形成する。幾つかの実施形態では、ＣＮＴシートは、平面に対して垂直の又は厚さ方向の（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）熱伝導性を有し得、これは、中間層及び／又はチューブ間の抵抗性から結果として生じ得る。
【００２９】
システム３０に類似しているシステムはまた、ナノチューブの糸の製造のために使用されてもよい。糸を製造するために、ハウジング３２は、ナノチューブを、炉３１６から受け、糸へと紡ぐ（ｓｐｉｎ）装置と交換され得る。該装置は、チューブ３１５を出るときのナノチューブを回収し得る回転スピンドルを含んでもよい。回転スピンドルは、取入れ口端部を含んでもよく、その中に複数のチューブが入り、糸へと紡がれ得る。スピンの方向は、チューブ３１５を通るナノチューブの移動方向に対して実質的に横方向であり得る。回転スピンドルはまた、経路を含んでもよく、それに沿って、糸は、スピンドルの出口端に向かって誘導され得る。その後、糸はスプール上で回収され得る。
【００３０】
＜導電性を増加させるための処理＞
カーボンナノチューブは、銅よりも数倍高い導電率を有すると知られている。例えば、１メーター当たり約３００×１０６ジーメンスの導電率が、個々のナノチューブに対して報告されているが、銅に対する導電率は、１メーター当たり約５９×１０６ジーメンスである。カーボンナノチューブはまた、少なくとも部分的に、減少したナノチューブを介する散乱が原因で、弾性電導を示す。しかしながら、ナノチューブベースの糸またはシートなどの、マクロサイズのナノチューブ材料は、個々のナノチューブよりも低い導電率を示す。例えば、幾つかのナノチューブベースの糸は、１メーター当たり約１×１０６乃至２×１０６ジーメンスの導電率を有している。より低い導電率の１つの理由は、シートまたは糸内の個々のナノチューブ間の接合点での電気抵抗である。別の理由は、カーボンナノチューブの組み合わせである、互いに対するカーボンナノチューブの位置合わせ（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）であり得る。理論に縛られることなく、電導方向のカーボンナノチューブ間の改善された位置合わせは、本発明に従って、様々な処理を補完し（ｃｏｍｐｌｉｍｅｎｔ）、個々のカーボンナノチューブ間の接合点で導電率を増加させる。
【００３１】
１つの実施形態では、本発明のナノチューブ材料（即ち、ナノチューブのシート、糸、ファイバーなど）の導電率を増加させるために、材料は、材料内の個々の隣接したナノチューブの接合点間の電気抵抗を減少させるように処理され得る。接合点は、個々のナノチューブが、互いに接触するか、または互いに近づいて位置付けされる、領域を表わしている。これらの接合点は、しばしば、ナノチューブ自体よりも高い電気抵抗を有することができる。幾つかの例では、これらの接合点での抵抗性が、約３４ｋΩ以上になると推測されることが留意されている。
【００３２】
１つの実施形態では、本発明の材料は、導電種がこれらの接合点で吸収されるように処理され得、それによって、個々のナノチューブ間の抵抗性が減少される。ナノチューブ間の抵抗性を減少させることによって、マクロのシートまたは糸の全体的な導電性を増加させることができる。当業者は、シートおよび糸が例として使用されるが、本発明のプロセスから作られた任意のナノチューブベースの材料、アイテム、または構造が、本明細書に開示されるように、処理されて、材料、アイテム、または構造内の個々のナノチューブの接合点間の電気抵抗が減少されることを認識するだろう。
【００３３】
１つの実施形態では、ナノチューブ材料は、水中で塩化ニッケル（例えばＮｉＣｌ２またはＮｉＣｌ２−６Ｈ２Ｏ）の希釈溶液によって処理され得る。塩化ニッケルの量、即ち、濃度、水の量、および塩化ニッケルと水との間の比率は、処理されるＣＮＴ材料の量、材料中のナノチューブの量、材料内のナノチューブ間の間隙、または任意の他の因子によって決定され得る。シートまたは糸は、１つの実施形態において、塩化ニッケル溶液に浸され得るか、溶液をスプレーされ得る、またはさもなければ溶液に晒され得る、透過物質であり得、その結果、溶液は、物質に浸潤する。１つの実施形態では、シートまたは糸が溶液に晒されると、溶液は、ナノチューブ間の接合点での又はその近くの空間を含む、ナノチューブ間の空間に浸透することができ、その結果、塩化ニッケルは、材料中のナノチューブ間の空間の全体にわたって十分に分散される。
【００３４】
一旦溶液がナノチューブ材料に十分に浸潤すると、水は蒸発され得る。１つの実施形態では、浸潤したシートまたは糸は、比較的乾燥した又は熱い環境に晒され得、その結果、材料は乾燥し得、水は経時的に蒸発し得る。幾つかの例では、ナノチューブ材料は、蒸発プロセスを促進するために加熱され得る。１つの実施形態では、ナノチューブ材料は、塩化ニッケルの堆積を損なうことなく、水を十分に蒸発させるような範囲の温度まで加熱され得る。また、１つの実施形態では、温度は、蒸発のための所定の持続時間に従って調整され得る。水が蒸発すると、塩化ニッケル塩は残ったままであり得、ＣＮＴ材料内のナノチューブ間の空間の全体にわたって分散されたままであり得る。塩化ニッケルは、材料内に残ったままであるため、材料内のナノチューブ間の接合点で吸収または回収される傾向があり得る。理論に縛られることなく、最も高いエネルギー状態がこれらの接合点で生じるため、塩化ニッケルは、接合点で回収されると考えられる。
【００３５】
その後、ＣＮＴ材料は、塩化ニッケル塩を減少させるために、熱い水素ガスに晒され得る。１つの実施形態では、水素ガスは、摂氏約７５０℃の温度まで加熱され得る。材料は、加熱した水素ガスを含む環境に置かれ得る。１つの実施形態では、ガスは、実質的に多孔性のＣＮＴ材料に沿って及び／又はそれを通って流れることができ、その結果、ガスは、個々のナノチューブ間の空間に浸潤することもできる。加熱した水素は、塩化ニッケルと接触すると、塩素アニオンと反応し、ガス状の塩化水素酸を形成する。その後、塩化水素酸は、材料から離れて置かれ得、ニッケルをナノチューブ間の接合点に位置するニッケル堆積物の形態で残す。これらの堆積物は、ナノチューブ間のこれらの接合点で一緒にナノチューブを溶接または接合することができ、電気抵抗が減少される。例えば、ニッケルが導電体であるため、ニッケル堆積物は、これらの接合点で電気抵抗を減少させることができ、ナノチューブ材料の全体的な導電性を増加させる。当然のことながら、堆積物は、例えば、単層の、二重層の、多層のナノチューブ、またはナノチューブの束を含む、任意のサイズまたは直径を有するナノチューブを溶接または接合することができる。
【００３６】
塩化ニッケルは、上述の例で使用されるが、水素ガスによって、または別の適切な化学反応によって取り除かれ得るアニオンを有する任意の遷移金属塩が使用されてもよい。そのような塩の例は、臭化ニッケル、フッ化ニッケル、塩化白金、塩化パラジウム、塩化鉄、塩化コバルト、または他の適切な塩を含む。他の実施形態では、遷移金属の任意の塩は、例えば、任意の酸化状態の塩またはアニオン（例えばハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、過塩素酸塩、酢酸塩、シュウ酸塩など）の、ニッケル、金、パラジウム、銅、白金、コバルト、およびモリブデンの塩、あるいはそれらの組み合わせを含む塩として使用されてもよい。別の遷移金属塩が使用されるときに、水素ガスは、塩と反応してガス状の塩化水素酸を形成するのに適した温度範囲まで加熱され得、ガス抜き又は他の手段によって除去される。他の実施形態では、塩と反応させるために別の還元剤が使用され得、その後除去され得る。
【００３７】
別の実施形態では、グラフェンベースの炭素（例えばガラス状炭素）が、ナノチューブ間の接合点で堆積され得、個々のナノチューブ間の電気抵抗が減少される。接合点でガラス状炭素を堆積させるために、ナノチューブ材料は、ガラス状炭素前駆物質によって処理され得る。１つの実施形態では、不織布のカーボンナノチューブまたはナノファイバーのシートまたは糸は、ガラス状炭素前駆物質の槽に浸され得るか、またはリンゴ酸触媒性のフルフリルアルコールまたはＲＥＳＯＬ（商標）樹脂（即ち、アルカリ触媒性のフェノールホルムアルデヒド）などの、適切なガラス状炭素前駆物質でコーティングされ得る。材料が処理されると、前駆物質は、重複するカーボンナノチューブ間の空隙に浸潤することができる。使用される前駆物質の量は、処理材料中のカーボンナノチューブの量に従って決定され得る。その後、ナノチューブ材料および前駆物質は加熱され得、前駆物質は、蒸発し、摂氏約５０℃乃至約１５０℃の範囲の温度でナノチューブと重合することが可能となる。樹脂材料が重合された形態で利用可能となり得る程度まで、重合のための熱への露出は、必要ではないかもしれない。その後、不織布のカーボンナノチューブ材料は、摂氏約１２５℃乃至約４５０℃の範囲で、およびおよそ１０分間での少なくとも約３０００ｐｓｉの圧力で、または材料が処理されるまで、熱に晒され得る。当然のことながら、温度、圧力および時間の長さは、選択される前駆物質のタイプに依存し得る。
【００３８】
代替的に、ＲＥＳＯＬ樹脂、ポリアミド、エポキシ樹脂、Ｋｒａｙｔｏｎ、ポリエチレン、またはＰＥＥＫ（ポリアリールエーテルケトン）樹脂、他の市販の樹脂、またはそれらの組み合わせなどの、高分子樹脂の薄シート２０が、不織布のカーボンナノチューブのシートまたは糸に位置付けられ得る。その後、ＣＮＴ材料および樹脂は、摂氏約１２５℃乃至約３５０℃の範囲の温度で、およびおよそ１０分間での少なくとも約３０００ｐｓｉの圧力で、または樹脂が重複するナノチューブ間の空隙に浸潤するまで、ホットプレスされ得る。そのような方法でプレスすることによって、高分子樹脂のシートは、柔らかくなって流れ得、重複するカーボンナノチューブ間の空隙に浸潤する。また、温度、圧力および時間の長さは、選択される樹脂のタイプに依存し得る。
【００３９】
いずれの場合も、その後、炭素前駆物質により浸潤したＣＮＴ材料は、硬化のために熱分解を受け得る。特に、材料は、ゆっくり増加する温度（例えば、毎分摂氏１℃未満）にさらされ得る。１つの実施形態では、硬化温度は、少なくとも摂氏約１０００℃と約２０００℃の間、およびより好ましくは摂氏約１７００℃に上昇され得る。これによって、水は、蒸発し、ガラス状炭素前駆物質から逃げて、ナノチューブ間の接合点でガラス状炭素堆積物を残すことができる。理論に縛られることなく、接合点で湿らせることによって減少される、最も高いエネルギー状態が、接合点に生じるため、ガラス状炭素堆積物が、ナノチューブ間の接合点で生じると考えられている。ニッケル堆積物と同様に、ガラス状炭素堆積物は、ナノチューブ間の電気抵抗を減少させて、ＣＮＴ材料の全体的な導電性を増加させるために、接合点でカーボンナノチューブを溶接または接合することができる。
材料が炭素含有種によって浸潤されている場合、酸素の欠如下で材料を加熱するために、類似した熱分解プロセスが使用され得、その結果、ガラス状炭素前駆物質が接合点で生成される。
【００４０】
図６は、ナノチューブ間の電気抵抗を減少させるために処理されたＣＮＴ材料６００の例を示す。示されるように、空隙が、ナノチューブ６０２間に存在し得る。一旦処理されると、上に記載されるように、堆積物６０４は、ナノチューブ間の接合点で一緒にナノチューブ６０２を溶接または連結し得る。これらの堆積物６０４は、材料６００の全体的な導電性を増加させるために、材料６００内の個々のナノチューブ６０２間の導電率を増加させることができる。当然のことながら、堆積材料がナノチューブ間の接合点で抵抗性を減少させることができる限り、沈殿６０４は、外来原子または非炭素原子、炭素分子、カーバイド、バッキーボール （Ｂｕｃｋｙ ｂａｌｌｓ）、ナノスケールの金属粒子、導電性ポリマーなどを含む、任意のタイプの適切な材料を含むことができる。
【００４１】
一旦導電率を増加させるために処理されると、ＣＮＴ材料は、導電体としての使用のために、切断、トリミングされ得るか、または形作られ得る。複数のシートが一緒に層状化され得、導電体の導体塊を増加させるために、糸が、一緒に束ねられ得るか又はねじられ得る。そのようなシートまたは糸の代表的な適用は、電線、電源供給ワイヤー、磁気遮蔽、電源プレーンまたはレール、接地平面またはレールとしての使用、または任意の他の適切な電気的または電子的適用を含むことができる。
【００４２】
本発明の別の態様によると、ナノ構造の材料において電導を増強する方法が提供される。特に、該方法は、多くの個々のカーボンナノチューブから平らな導電体を形成する工程、および導電体に個々のナノチューブ間の空間に浸潤することができる物質を堆積させる工程を含む。さらに、物質が減少させられることで、接合点で個々のナノチューブ間の電気抵抗を減少させるように、減少した物質は、ナノチューブ間の接合点で導電性堆積物を形成することができる。最終的に、電気エネルギーが、導電体を通って伝達され得、それによって、導電性堆積物は、個々のナノチューブ間の接合点に沿って電気エネルギーを送ることができる。
【００４３】
＜堆積プロセスの増強＞
本発明の別の態様によると、幾つかの実施形態では、堆積した材料の効果を増強するために、導電材料がナノチューブ間の接合点で堆積される前及び／又は後に、追加の処理が行われ、ナノチューブを一緒に、溶接、または接合するか、または導電的に接続することができ、ナノチューブ間の電気抵抗を減少させることができる。特に、個々のカーボンナノチューブ間の導電接続は、堆積した材料を使用して物理的な接続または架橋で形成され得るか、または堆積した材料を使用して化学的な結合または分子間力で形成され得るか、あるいはそれらの組み合わせで形成され得る。他の実施形態では、ナノチューブは、導電材料が堆積される前に、剥離または膨脹され得、またナノチューブは、導電材料が、堆積した材料の伝導効果を増強するために堆積された後に、機械的に又は他の方法で圧縮され得る。さらに、他の実施形態では、カーボンナノチューブ材料への導電材料または化学物質の質量輸送を増強するために、ナノチューブは、共溶媒に晒されて、使用される水溶性の溶媒の表面張力を減少させ、一方で、導電材料は、カーボンナノチューブ内に及びそれらの間に堆積される。
【００４４】
１つの実施形態では、ＣＮＴネットワークは、アルキルアミド（例えばｎ−メチルピロリドン（ｎ−ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｏｌｌｉｄｉｏｎｅ））などの、溶媒によって膨張または部分的に剥離され得ることで、ＣＮＴネットワークから作られた材料の厚さおよび孔径を増加させ、それによって、導電性添加物（例えば水溶性の塩化ニッケル）を含有している溶液での後処理が、結果として、より急速且つ均質な浸潤をもたらすことができる。膨張剤は、乾燥または圧縮によって後に除去され得、それによって膨張が逆転され、密度が増加される。
【００４５】
別の実施形態では、導電性添加物（例えば水溶液）を含有する培地は、共溶媒（例えばエタノール）または界面活性剤の付加によって修飾され得、それにより、その上に堆積される導電材料のナノチューブネットワークへの輸送が増強される。これは、表面張力の減少および本発明のＣＮＴ材料の湿潤性の補強によって達成され得る。
【００４６】
別の実施形態では、本発明のＣＮＴ材料は、ＣＮＴ材料に化学的に及び／又は物理的に接着し得る導電性の架橋剤によって浸潤され得る。架橋剤の例は、ジビニルベンゼン（商標名「ＬＵＰＥＲＯＸ（登録商標）」）；１，５−ヘキサンジエン、トリアリルシアン化物（ｔｒｉａｌｙｌｌｙｌｃｙａｎｕｒｅａ）、および高度なπ結合および反応的な基を有する他の有機分子、を含む共役分子は、開始剤（ｉｎｉｔｉａｔｏｒ）によって活性化され得、順に、例えば、１０ｍｌのアセトン（溶媒）中に０．０１ｇの過酸化ベンゾイル（フリーラジカル開始剤）を溶解し、０．２５ｍｌのジビニルベンゼンを加えることによって、カーボンナノチューブとの、およびそれらの間の単結合を形成することができる。溶液は、摂氏７０℃まで加熱され得、２”ｘ２”１０ｇ／ｍ２のＣＮＴシートが加えられ得る。その反応は、およそ１０分間続き、その後、シートは、液体から取り除かれ得、続いて、５つの２０ｍｌ容量のアセトンで洗浄され、乾燥させられる。結果として生じたシートは、未処理のシートに対する１８０ＭＰａと比較して、４１０ＭＰａの引張強度を有することができる。さらに、Ｄｅｌｃｏｍの抵抗率は、１．５オームの値から０．６オームの値まで増強され得る。したがって、有機分子は、シートの電気的および機械的な性質の両方を増強することができる。
【００４７】
別の実施形態では、導電性ポリマーは、ＣＮＴ特性を増強するために使用されてもよい。特に、モノマーが、ＣＮＴ材料に加えられ、組み込まれ得る。ＣＮＴの芳香族炭素に十分に関連性があり得るため、導電性ポリマーを形成する芳香族モノマーが使用され得る。結果として生じた導電性ポリマーの例は、限定されないが、ポリアニリン、ポリピロール、ポリイソチオフェン（ｐｏｌｙｉｓｏｔｈｉｐｈｅｎｅｓ）、ポリエトキシジオキシチオフェン（ｐｏｌｙｅｔｈｏｘｙｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、ポリｐ−フェニレンビニレン（ｐｏｌｙｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ ｖｉｎｙｌｅｎｅ）、ポリアセチレン、およびポリアニリンを含む。これは導電性の架橋剤に類似しており、ここでパイに富んだ（ｐｉ−ｒｉｃｈ）分子、例えば、モノマーまたはポリマーは、それら自体と反応することができ、カーボンナノチューブ間の接合点で化学的及び／又は物理的に結合することもできる。導電性ポリマーはまた、イオンまたは他の種のドープまたは付加によって増強され得る。
【００４８】
＜製造後の処理＞
一旦ＣＮＴシートが生成されると、ＣＮＴ材料は、その特性を変更するために様々な処理を受け得る。適切な変更は、限定されないが、ＣＮＴの面内の位置合わせ、ポリマー浸潤、水素放出、金属複合材、またはそれらの任意の組み合わせを含む。これらの変更は、増強された面内の位置合わせ、面間またはチューブ内の接触の減少、および増強された電導の少なくとも１つを提供することができ、しばしばそれらの組み合わせを提供することができる。
【００４９】
１つの実施形態では、所望される程度まで、ＣＮＴ材料中のナノチューブの配置は、ＣＮＴ材料の長さに沿って実質的に一列に並ぶように変更され得る。例えば、ＣＮＴのシート、ストリップ、糸、または織物様のフェルト材の機械的伸張によって、ＣＮＴシートの平面でカーボンナノチューブを一列に並べることができ、伝導を促進する。
【００５０】
本発明のＣＮＴ材料はまた、１つの実施形態において、ポリマーを注入され得る。例えば、適切に選択されたポリマーは、個々のナノチューブ間の空間内に浸透することができる。使用され得るポリマーの例は、限定されないが、ポリウレタン、ポリエチレン、ポリ（スチレンブタジエン）、ポリクロロプレン、ポリ（ビニルアルコール）、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（アクリロニトリル−ｃｏ−ブタジエン−ｃｏ−スチレン）、エポキシ、ポリウレアシラザン（ｐｏｌｙｕｒｅａｓｉｌａｚａｎｅ）、ビスマレイミド、ポリアミド、ポリイミド、ポリカーボネートを含む、小さな分子またはポリマーマトリックス（熱硬化性または熱可塑性）、またはスチレン、ジビニルベンゼン、アクリル酸メチルおよびｔｅｒｔ−ブチルアクリラートを含む任意のモノマー、を含む。ポリマーは、１つの実施形態において、液体形態で（例えば、溶媒中で）提供され得る。別の実施形態では、ポリマーは、液体形態で得るのが困難であり得るポリマー粒子を含んでもよい。ポリマーのこの注入は、１つの実施形態において、隣接する平面に位置するカーボンナノチューブ間の接触を減少させることができ、それによって、ＣＮＴ材料に対して横方向にさらなる断熱を提供する。別の実施形態では、断熱性および導電性のポリマーは、断熱および導電の両方が増強され得るように注入され得る。
【００５１】
さらなる実施形態では、ＣＮＴ材料を小量の金属と合成することによって、シートの導電性がさらに増強され得る。１つの実施形態では、金属は、アルミニウム、ニッケル、金、チタンなどであり得る。金属複合材は、塩（限定されないが、水酸化ニッケル、水酸化カドミウム、塩化ニッケル、塩化銅、亜鉛酸カルシウム（ＣａＺｎ２（ＯＨ）６）を含む、任意の遷移金属、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属塩、またはそれらの混合物）、または金属酸化物（限定されないが、酸化亜鉛、酸化鉄、酸化銀、酸化銅、酸化マンガン、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉｘＣｏ１−ｘＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４を含む、任意の遷移金属、アルカリ金属、またはアルカリ土類金属酸化物、またはそれらの混合物）から作られ得る。
【００５２】
例えば、アルミニウムまたはその合金は、ＣＮＴシートの表面に及び／又はシート内のナノチューブ間にフォーム構造を作り出すために使用され得る。フォーム構造は、１つの実施形態において、空隙または分離を作り出すための他の方法（ポリマー浸潤及び／又は水素放出など）と組み合わされ得る。１つの実施形態では、金属は、カーボンナノチューブの金属マトリックスを作り出すために、ポリマーまたは揮発性溶剤を含み得る。そのような金属の例は、アルミニウムまたはその合金、ニッケル、超合金、銅、銀、すず、コバルト、鉄、鉄合金の粉末形態、または二元複合体（ｃｏｍｐｌｅｘ ｂｉｎａｒｙ）、三元合金または超伝導体までも含む、粉末形態で生成され得る任意の要素を含む。
【００５３】
上に留意される溶液、粒子または粉末は、１つの実施形態において、炉を出て、ベルト、ドラム、またはスピンドル上で回収されるときのＣＮＴ材料上にスプレーされ得る。堆積のための他の方法も使用され得、例えば、ＣＮＴ材料は、溶液、粒子または粉末の槽またはリザーバーに浸され得る。スプレーは、１つの実施形態において、カーボンナノチューブの位置合わせを増強し、チューブ間の接触を減少させるような方法で、ナノチューブの外部表面を包含する、他の化合物を含み得る。
【００５４】
１つの実施形態では、スプレーは、溶媒、ポリマー、金属、またはそれらの組み合わせを含み得る。本発明の溶液に関連して使用される溶媒は、カーボンナノチューブの特性中におけるより優れた位置合わせおよび補強を獲得ために、ＣＮＴ材料を潤滑にするべく使用され得る。溶液に関連して使用され得る溶媒の例は、トルエン、ケロシン、ベンゼン、ヘキサン、限定されないが、エタノール、メタノール、ブタノール、イソプロパノールを含む任意のアルコールに加えて、テトラヒドロフラン、１−メチル−２−ピロリジノン、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、アセトンまたは任意の他の溶媒を含み、本発明は、このように限定するようには意図されない。１つの実施形態では、溶媒は、ポリマー、モノマー、無機塩、または金属酸化物に対する担体として使用されてもよい。
【００５５】
一旦ＣＮＴ材料が処理されると、処理された材料は、処理工程のための熱源にさらされ得る。例えば、材料は、最終生成物の所望の形態をもたらすために、焼結、熱間等静圧圧縮成形、ホットプレス、コールドアイソスタティック成形にさらされ得る。
【００５６】
＜適用＞
本発明から作られたカーボンナノチューブのシート、糸、およびファイバーは、導電体としてなど、種々様々な適用がなされ得る。本発明の様々な実施形態に従って生成されたＣＮＴ材料は、ワイヤー、磁気遮蔽、電源供給ケーブルなどとして使用され得る。１つの実施形態では、本発明のＣＮＴシートは、例えば、同軸ケーブルの導電体またはシールドを形成するために巻かれ得る。さらに、ＣＮＴシートは、シートの導体塊を増加させるために層状化され得、それによって、シートがより多くの電流を運ぶことが可能となる。同様に、ＣＮＴの糸は、同軸ケーブル、ツイストペアケーブルなどの導電性要素などの、ケーブル要素を形成するために使用され得る。ＣＮＴの糸は、より大きな糸へとねじられ得るか又は束ねられ得、それによって、糸における導体塊の量が増加され、糸がより多くの電流を運ぶことが可能となる。本発明のＣＮＴ材料は、プリント回路基板（ＰＣＢ）などの、回路基板上の電気接続を作るために使用され得る。
【００５７】
本発明のＣＮＴ材料の具体的な適用の例はまた、ＥＭＩ放射を反射または吸収し得る電磁妨害シールド（ＥＭＩシールド）を含み得、その結果として、電気シールドが提供される。シールドは、妨害が機器を取り囲むのを防ぐのに有用であり得、ステレオシステム、電話、携帯電話、テレビ、医療機器、コンピューター、および多くの他の電気製品において見られ得る。シールドはまた、電子デバイスから放射する電磁気放射を減少させるのに有用であり得る。そのような放射性放出の減少は、電子デバイスが規制上のＥＭＣ基準を満たす助けとなることができる。接地平面または電源プレーンとして導電層も使用されてもよく、これは、電磁ミラーを作り出す手段を提供し得る。
【００５８】
本発明はその特定の実施形態に関連して記載されているが、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、様々な変更が行われ得、同等物が置換され得ることが当業者によって理解されるはずである。さらに、多くの変更が、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、特定の状況、指標、材料および合成物、プロセス工程または工程に適応するように行われ得る。すべてのこのような変更は、本明細書に添付の請求項の範囲内にあるように意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【国際調査報告】
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