(57)【要約】      （修正有）【課題】簡易な手法で正確に極小繊維状物質の長さを計測することができる極小繊維状物質の長さ計測方法を提供する。【解決手段】極小繊維状物質を分散液に分散させた混合分散液を台座上に滴下し、前記混合分散液を乾燥させた後、前記極小繊維状物質を電子顕微鏡にて観察して前記極小繊維状物質の長さを計測する。【効果】特に高度な技術や知識を必要とせず、簡便な手法で極小繊維状物質の長さを正確に計測することができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
極小繊維状物質を分散液に分散させた混合分散液を台座上に滴下し、前記混合分散液を乾燥させた後、前記極小繊維状物質を電子顕微鏡にて観察して前記極小繊維状物質の長さを計測するようになっていることを特徴とする極小繊維状物質の長さ計測方法。
【請求項２】
前記分散液がトルエン、プロピルアルコール、アセトン、シクロペンタン、ＤＭＳＯ、ＤＭＦのいずれかである請求項１に記載の極小繊維状物質の長さ計測方法。
【請求項３】
前記分散液の分子量１００以下、好ましくは８０以下、５０以上、更に好ましくは７０以下、５０以上である請求項２に記載の極小繊維状物質の長さ計測方法。
【請求項４】
前記分散液の分散濃度が０．０００１〜０．００１重量％である請求項３に記載の極小繊維状物質の長さ計測方法。
【請求項５】
前記乾燥を真空乾燥としている請求項１に記載の極小繊維状物質の長さ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、ＣＮＦ（カーボンナノファイバー）等の極小繊維状物質の長さ計測方法に関し、特に極めて簡便な手法により走査電子顕微鏡（以下、ＳＥＭという。）或いは透過電子顕微鏡（以下、ＴＥＭという。）等を用いて極小繊維状物質の長さを計測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＮＴやＣＮＦ等の極小繊維状物質は、その直径が５〜１００ナノメータであって、到底肉眼では見ることができず、また、光学的顕微鏡でも見ることができない。そのため、極小繊維状物質の寸法測定には、電子顕微鏡が使用される。
【０００３】
電子顕微鏡で極小繊維状物質の寸法（長さ）を計測する場合、例えば非特許文献１に開示されており、図５に示すように、極小繊維状物質を分散液で分散した後、その分散液を円板状のフィルタ２０により濾過して対象とする極小繊維状物質２１を分離し、極小繊維状物質２１のみを円板状のトレイ２２上に載置し、極小繊維状物質２１が分散した状態でＳＥＭ，ＴＥＭ等の電子顕微鏡により観察して長さを計測している。
【０００４】
上記従来の計測方法は簡便であるが、フィルタ２０から何らかの方法、例えばピンセットなどで摘むことにより極小繊維状物質２１を取出して分散させる際に、物理的な力（フィルタ２０から極小繊維状物質２１を分離する際の力等）により極小繊維状物質２１が切断されたり絡まったりするといった影響を受け易く、図２（Ａ）に示すような乱雑状態となり、極小繊維状物質２１の正確な計測ができず、計測精度に信頼性がないという問題がある。
【０００５】
また、上記従来の計測方法では、フィルタ２０から極小繊維状物質２１を分離せず、フィルタ２０に極小繊維状物質２１が載った状態のままで、ＳＥＭ、ＴＥＭ等の電子顕微鏡により観察することもある。しかしながら、この計測方法でも、フィルタ２０の細孔部への極小繊維状物質２１の“入り込み”や“絡み”等が生じ、図２（Ａ）に示すような乱雑状態となり、同様に正確に長さを計測することができないという問題がある。
【０００６】
また、従来の別の計測方法では、図６に示すように、対象とする極小繊維状物質を高分子溶液からなる分散液に分散し、この分散液を基板２３上に塗布して乾燥させ、凝集を避けた状態で固化し、形成された固化物２４をＳＥＭ、ＴＥＭ等の電子顕微鏡により観察し、極小繊維状物質の長さを計測するようになっている。
【非特許文献１】“炭素”  Ｎｏ．２０９、１５９〜１６４頁（２００３年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記従来の計測方法では、分散液（高分子溶液）に極小繊維状物質を分散させると、分散液の粘度が高くなるため、分散効率が悪く凝集物が増え、かつ分散液の少量滴下も困難になる。その結果、台座に載る溶液層の厚みが大きくなって、単位面積あたりの繊維本数が大きくなり、電子顕微鏡を用いて繊維毎の状態を観察するのが難しくなる。そのため、乾燥前に、極小繊維状物質に遠心力を働かせて、濡れ面積を大きくして単位面積あたりの繊維本数を減らす操作が必要になる。よって、極小繊維状物質の寸法計測のための準備が煩雑になり、計測のための労力や手間を要するという問題がある。
【０００８】
また、分散液の粘度が高く分散効率が悪いため、極小繊維状物質を一様に分散させるため、予め高分子化合物を溶解して製造した特殊な高分子溶液を分解液として別途準備する必要があった。そのため、高分子溶液に極小繊維状物質の添加量が多くなり、スピンコータを使用したり、不要となった高分子化合物を焼却する工程も必要になって、極小繊維状物質の計測がより一層煩雑になる。
【０００９】
さらに、計測用試料として極小繊維状物質の凝集物が共存し、凝集部分と非凝集部分（分散物）との長さが同じであるとの保障がなく、また、計測用試料には前記凝集物が共存して、凝集部分と非凝集部分（分散物）との長さが同じであるとの保証もなく、測定値が偏ってしまう恐れがあって、計測精度の信頼性がなかった。
【００１０】
よって、従来の計測方法ではいずれも、極小繊維状物質の長さを正確に計測できず、計測精度の信頼性がなく、計測のための手間もかかるといった問題があり、その解決が強く望まれていた。
【００１１】
本発明は、上述のような事情よりなされたものであり、本発明の目的は、簡易な手法で正確に極小繊維状物質の長さを計測することができる極小繊維状物質の長さ計測方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は極小繊維状物質の長さ計測方法に関し、本発明の上記目的は、極小繊維状物質を分散液に分散させた混合分散液を台座上に滴下し、前記混合分散液を乾燥させた後、前記極小繊維状物質を電子顕微鏡にて観察して前記極小繊維状物質の長さを計測することによって達成される。
【００１３】
本発明の上記目的は、前記分散液がトルエン、プロピルアルコール、アセトン、シクロペンタン、ＤＭＳＯ、ＤＭＦのいずれかであることにより、或いは前記分散液を分子量１００以下、好ましくは８０以下、５０以上、更に好ましくは７０以下、５０以上とすることにより、或いは前記分散液の分散濃度を０．０００１〜０．００１重量％とすることにより、或いは前記乾燥を真空乾燥とすることにより、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、特に高度な技術や知識を必要とせず、簡便な手法で極小繊維状物質の長さを正確に計測することができる。また、従来の計測方法のように、高分子化合物を使用しないので、高分子化合物を焼却する必要がなく、また、低濃度のためスピンコータも不要になるといった利点がある。更に、分散液と濃度を特定するだけで容易に検体を作成することができる利点がある。
【００１５】
従来のフィルタ等による長さ計測では、図２（Ａ）に示すように極小繊維状物質が重なり合ったり、捩れたりするので、極小繊維状物質の正確な長さの計測が困難である。これに対し、本発明では図２（Ｂ）に示すように極小繊維状物質が電子顕微鏡による観察可能な適当なスペースで分散しているので、長さの計測が極めて容易である。
【００１６】
また、本発明によれば、極小繊維状物質の長さの計測のみならず、形状等についても容易に観測することができる。更に、特別な装置を必要とせず、極めて簡便に測定でき、コスト面でも優位である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明はＣＮＴ、ＣＮＦ等の極小繊維状物質の長さを正確にかつ簡易に計測するための計測方法であり、従来方法に比べて極めて簡便な手法により、ＳＥＭ或いはＴＥＭ等の電子顕微鏡を用いて極小繊維状物質の長さを計測するものである。
【００１８】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本発明方法の原理を模式的に示しており、同図（Ａ）は側面図を、同図（Ｂ）は平面図をそれぞれ示している。
【００２０】
先ず円柱状の台座１を用意し（工程１）、その台座１の表面上に直接分散液２を滴下する（工程２）。台座１の形状は円柱に特定されるものではなく、円板であったり、矩形板等の形状であっても良いが、電子顕微鏡で計測する場合には径及び高さが１０ｍｍ程度の円柱となっていることが望ましい。また、台座１の材質も特に限定されるものではないが、電子顕微鏡で計測する場合には導電性が必要であり、銅や真鍮等の金属で形成されていることが望ましい。
【００２１】
分散液２には、対象物質となる極小繊維状物質３が、超音波若しくはスターラで分散されている。分散液の溶媒も特に限定されるものではないが、ただ極小繊維状物質を分散後直ぐに、極小繊維状物質が凝集しないように分子量がある程度高い方が望ましい。しかし、分子量が高過ぎると分散に問題を生じ、分子量１００以下のものが適当であり、通常は分子量８０以下、５０以上のもの（更に好ましくは７０以下、５０以上）を使用する。また、分散濃度は０．０００１〜０．００１重量％の範囲が適当であり、分散液としてはトルエン、プロピルアルコール、アセトン、シクロペンタン、ＤＭＳＯ、ＤＭＦ等を使用する。これにより、分散液は、高分子化合物を使用しないため、高分子化合物の焼却処分などの処理も不要になり、その粘度も、凝集を防止する程度に高く、薄層化できる程度に低く保つことができる。
【００２２】
上述のような分散液２を台座１の表面上に、分散液２が溢れて零れない程度に滴下する。その後、分散液２を自然乾燥、或いは熱風等による強制乾燥で乾燥させ、対象物質である極小繊維状物質３のみを表面上に残留させる（工程３）。なお、乾燥時間を短縮するため、分散液に使用する溶媒に応じて真空乾燥法によって乾燥させることも可能である。
【００２３】
また、台座１の表面上に分散液２を滴下した状態で乾燥すると、表面張力で滴状が残り、その底に繊維が凝集するので、台座１を傾斜させて余分な液を流し去って、液層の厚みを小さくすることが望ましい。ちなみに、台座１に分散液２を載せると、雰囲気温度や使用するスポイト先端の大きさにより、多量の液が滴下して繊維本数が増えて計測できない場合がある。その場合、台座１に予め界面活性剤を塗布することで、台座１と分散液２の親和性を大きくして表面張力を小さくし、分散液の層を薄く均一に拡げるとともに、分散液２が台座１から流れ落ちないようにする。
【００２４】
その結果、台座１には、計測に最適な本数を載せることができ、滴下量と繊維本数とのバランスがとれ、繊維の分散状態を良好に保つことができる。なお、本願発明の場合、分散液２の粘度が低いため、このような分散液２の薄層状態を遠心力なしで容易に実現でき、スピンコータなども不要になる。
【００２５】
このようにして台座１の表面上に残留した極小繊維状物質３を、ＳＥＭ、ＴＥＭ等の電子顕微鏡で観察して長さを計測する（工程４）。その際、極小繊維状物質３は図２（Ｂ）に示すように良好なスペースをもって分散しているので、容易に極小繊維状物質３の長さを計測することができる。長さの計測のみならず、形状等の観測、計測も可能である。
【００２６】
図３は本発明による実施例の結果を示しており、分散液としてトルエンを使用し、分散は超音波周波数２０ＫＨｚ、超音波分散器出力１５０Ｗで６０分行い、繊維濃度約０．０１ｗｔ％としている。そして、試料台面積１ｃｍ２に滴下した分散液は約０．３ｍｌであり、約２／３を試料台から零し、乾燥は真空乾燥４０℃としている。図４は従来の場合の顕微鏡図であり、図３に比べて、計測対象である極小繊維が密集して、繊維の寸法計測が難しいことがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明によれば特別な装置を必要とせず、極めて簡便に長さの計測を行うことができ、コスト面で優位であるので、ＣＮＴやＣＮＦ等の極小繊維状物質の長さ計測として多いに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明方法の原理を示す模式図であり、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の効果を従来例と比較して示す図である。
【図３】本発明の実施例の顕微鏡図である。
【図４】従来例の顕微鏡図である。
【図５】従来方法を説明するための図である。
【図６】従来方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００２９】
１          台座
２          分散液
３          極小繊維状物質
２０        フィルタ
２１        極小繊維状物質
２２        トレイ
２３        基板
２４        固化物
【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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