(57)【要約】【目的】ナノカーボンの本来有している特性が実現できるナノカーボンコンポジット材を提供することを目的とするものである。【構成】本発明のナノカーボンコンポジット材は、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバ（以下、炭素系第１フィラーという）は炭素系第２フィラ−を含む炭素で３次元的に繋がっており、且つ空隙部を有する多孔質体であり、前記多孔質体の前記空隙部に樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料が含浸されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバ（以下、炭素系第１フィラーという）は炭素系第２フィラ−を含む炭素で３次元的に繋がっており、且つ空隙部を有する多孔質体であり、前記多孔質体の前記空隙部に樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料が含浸されていることを特徴とするナノカーボンコンポジット材。
【請求項２】
上記の炭素系第１フィラーは粒子径が０．３ｎｍから２００ｎｍ、平均長さが１０μｍから２０μｍであり、ラマン分光法によるスペクトラが１５２０〜１６００cm-1にグラファイト（G）ピークを有するものであることを特徴とする請求項１に記載のナノカーボンコンポジット材
【請求項３】
上記の炭素系第２フィラーは、フラーレン、もしくは上記の炭素系第１フィラーのカーボンナノファイバまたはカーボンナノチューブの直径よりも小さい粒径を有するカーボンブラック、もしくは平均切断長さが０．５μｍから５μｍである切断カーボンナノチューブまたは切断カーボンナノファイバの１種以上から選ばれたものであることを特徴とするとする請求項1、または２に記載するナノカーボンコンポジット材。
【請求項４】
上記の炭素系第１フィラーと上記の炭素系第２フィラーは最大９０ｗｔ％までの含有率を有することを特徴とする請求項１、２、または３に記載のナノカーボンコンポジット材。
【請求項５】
上記の炭素系第１フィラーと上記の炭素系第２フィラ−の総量を１００ｗｔ％にした時の前記炭素系第２フィラーの含有率は１ｗｔ％から７０ｗｔ％であることを特徴とする請求項１、２、３、または４に記載のナノカーボンコンポジット材。
【請求項６】
上記炭素系第１フィラーと、上記炭素系第２フィラ−と、熱硬化性樹脂と、水系またはアルコール系の希釈剤とを混練する工程（以下、混練工程という）、上記の混練工程を経た混練物から前記希釈液と前記熱硬化性樹脂に含まれている液分を蒸発させる工程（以下、乾燥工程という）、上記の乾燥工程を経た乾燥された炭素系第１フィラー・炭素系第２フィラ−・樹脂からなる混合物を脱泡しながら所定の圧力、所定の温度で成形する工程（以下、プレス成形工程という）、
上記のプレス成形を経た成形品を不活性雰囲気で加熱して樹脂分を炭化させ、前記炭素系第１フィラーが前記炭素系第２フィラ−と炭素で三次元的に繋がった多孔質体とする工程（以下、炭化工程という）、上記炭化工程を経た多孔質体の空隙部に樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料を含浸させる工程（以下，含浸工程という）からなることを特徴とするナノカーボンコンポジット材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノカーボンと炭素系第2フィラーからなるコンポジット材及びその製造方法に関するものである。さらに詳しくはナノカーボンと炭素系第2フィラーからなるコンポジット材の熱伝導性に優れたコンポジット材に関するものである。また、その製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、樹脂にカーボンブラック、炭素繊維等のカーボンを配合することによって、所望の導電性を樹脂組成物が提案されている。これに対して近年、成形体に優れた導電性、力学特性を付与するために、従来のカーボンブラックや炭素繊維に替わり、カーボンナノチューブを配合する試みが行われてきた。カーボンナノチューブをマトリクス中に含む複合材料が提案されている。（特許第２６４１７１２号公報）。樹脂組成物中においてカーボンナノチューブの形態としては、樹脂中にカーボンナノチューブが凝集体を形成、または絡み合ったものが知られている。（特許第３０３４０２７号公報）。また、カーボン含有樹枝組成物に近い物理特性を有するものとしては、層状珪酸塩の珪酸塩層が分子レベルで均一にポリアミドの樹脂中に分散しているナノコンポジット樹脂が知られている。（特開２０００−３４５０２９号公報）。カーボンナノチューブが凝集しないでからみあいなく樹脂中に分散している樹脂組成物、成形材料、成形体が知られている。（特開２００３−１２９３９号）。
【０００３】
【特許文献１】特許第２６４１７１２号公報（請求項１参照）
【特許文献２】特許第３０３４０２７号公報（請求項１参照）
【特許文献３】特開２０００−３４５０２９号公報（請求項１参照）
【特許文献４】特開２００３−１２９３９号（請求項１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の従来技術はカーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバが有している、優れた特性を十分に利用できていないという問題点がある。
【０００５】
本発明は上述した点に鑑み、ナノカーボンの本来有している特性が実現できるナノカーボンコンポジット材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明のナノカーボンコンポジット材は、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバ（以下、炭素系第１フィラーという）は炭素系第２フィラ−を含む炭素で３次元的に繋がっており、且つ空隙部を有する多孔質体であり、前記多孔質体の前記空隙部に樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料が含浸されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の本発明のナノカーボンコンポジット材は、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバ（以下、炭素系第１フィラーという）がカーボン系第２フィラ−と炭素で繋がった構造を有する多孔質体は炭素系第１フィラーと第２フィラ−と炭素は３次元的に強固に繋がっているのでナノカーボンの本来の特性を有しており、前記多孔質体の空隙部に含浸されたコンポジット材は含浸材の特性をはるかに凌ぐ特性が得られるということになる。また、上記多孔質体には、樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料を含浸できるので、各種の材料に適用でき、応用範囲も広いものとなる。
【０００８】
さらに、本発明のナノカーボンコンポジット材は、上記の請求項１において、
上記の炭素系第１フィラーは粒子径が０．３ｎｍから２００ｎｍ、平均長さが１０μｍから２０μｍであり、ラマン分光法によるスペクトラが１５２０〜１６００cm-1にグラファイト（G）ピークを有するものであることを特徴とする。
【０００９】
上記の本発明のナノカーボンコンポジット材は、炭素系第１フィラーは粒子径が０．３ｎｍから２００ｎｍ、平均長さが１０μｍから２０μｍにすることにより、炭素系第１フィラーは炭素系第２フィラーと炭素とのつながりが強固となり、さらにナノカーボンのラマン分光法によるスペクトラが１５２０〜１６００cm-1にグラファイト（G）ピークを有するようにしたので、ナノカーボンの本来有する特性を発揮することが可能になる。
【００１０】
さらに、本発明のナノカーボンコンポジット材は、上記の請求項１、または２において、上記の炭素系第２フィラーは、フラーレン、もしくは上記の炭素系第１フィラーのカーボンナノファイバまたはカーボンナノチューブの直径よりも小さい粒径を有するカーボンブラック、もしくは平均切断長さが０．５μｍから５μｍである切断カーボンナノチューブまたは切断カーボンナノファイバの１種以上から選ばれたものであることを特徴とする。
【００１１】
上記の本発明のナノカーボンコンポジット材は、上記の請求項１、または２において、上記の炭素系第２フィラ−はフラーレンと粒径１０ｎｍから１２０ｎｍであるカーボンブラックと切断長さが０．５μｍから５μｍである上記の切断カーボンナノチューブまたは切断カーボンナノファイバの１種以上から選ばれたものにしたので、炭素系第２フィラーが炭素中に取り込まれ、炭素系第２フィラー含む炭素が炭素系第１フィラーと強固な結びつきをした３次元的に繋がった空隙部を有する多孔質体が得られる。
【００１２】
さらに、本発明のナノカーボンコンポジット材は、上記の請求項１、２、または３において、上記の炭素系第１フィラーと上記の炭素系第２フィラーは最大９０ｗｔ％までの含有率を有することを特徴とする。
【００１３】
上記の本発明のナノカーボンコンポジット材は、上記の炭素系第１フィラーと上記の炭素系第２フィラーは最大９０wt％までの含有率を有することにより、炭素系第１フィラーと炭素系第２フィラーの特性をより生かしたコンポジット材の提供が可能となる。
【００１４】
さらに、本発明のナノカーボンコンポジット材は、上記の炭素系第１フィラーと上記の炭素系第２フィラ−の総量を１００ｗｔ％にした時の前記炭素系第２フィラーの含有率は１ｗｔ％から７０ｗｔ％であることを特徴とする。
【００１５】
上記の本発明のナノカーボンコンポジット材は、上記の請求項１、２、３、または４において、上記の炭素系第１フィラーと上記の炭素系第２フィラ−の総量を１００ｗｔ％にした時の上記の炭素系第２フィラーの含有率は１ｗｔ％から７０ｗｔ％にしたので、炭素系第１フィラーと炭素系第２フィラ−を広範囲に複合でき炭素系第１フィラーと炭素系第２フィラーの特性を適宜コントールすることが可能となる。
【００１６】
更に、本発明のナノカーボンコンポジット材の製造方法は、上記炭素系第１フィラーと、上記炭素系第２フィラ−と、熱硬化性樹脂と、水系またはアルコール系の希釈剤とを混練する工程（以下、混練工程という）、上記の混練工程を経た混練物から前記希釈液と前記熱硬化性樹脂に含まれている液分を蒸発させる工程（以下、乾燥工程という）、上記の乾燥工程を経た乾燥された炭素系第１フィラー・炭素系第２フィラ−・樹脂からなる混合物を脱泡しながら所定の圧力、所定の温度で成形する工程（以下、プレス成形という）、
上記のプレス成形を経た成形品を不活性雰囲気で加熱して樹脂分を炭化させ、前記炭素系第１フィラーが前記炭素系第２フィラ−と炭素で三次元的に繋がった多孔質体とする工程（以下、炭化工程という）、上記炭化工程を経た多孔質体の空隙部に樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料を含浸させる工程（以下，含浸工程という）からなることを特徴とする。
【００１７】
上記の本発明のナノカーボンコンポジット材の製造方法は、前記炭化工程で得られる多孔質体は、炭素系第１フィラーと炭素系第２フィラーが炭素で繋がったものであり、前記混練工程で少量の熱硬化性樹脂で多量の炭素系第１フィラーと炭素系第２フィラーを混ぜ合わせることができるので高密度の多孔質体が得られ、本来ナノカーボンが有する、優れた特性が発揮できるものである。さらに、上記の多孔質体には、合成樹脂、ゴム、金属、カーボン系材料を含浸できるので、応用範囲も広いものとなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のナノカーボンコンポジット材が優れた特性を有するものであるかについて、以下に説明する。
上記の本発明のナノカーボンコンポジット材は、カーボンナノチューブまたはカーボンナノファイバ（以下、炭素系第１フィラーという）が炭素で繋がって３次元的にネットワークを形成した空隙部を有する多孔質体が形成され、その多孔質体の空隙部に樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料を含浸させたものである。
上記の本発明のコンポジット材を構成する多孔質体の模式図を図１に示す。図１は上記の多孔質体を電子顕微鏡写真で解析した結果に基づき模式化したものである。
図１に示すように、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）またはカーボンナノファイバ（ＣＮＦ）である炭素系第１フィラーは炭素でネットワークを構成して繋がっているので強固な結びつきとなる。
さらに、上記の多孔質体の空隙度はコントロールすることができるので、炭素系第１フィラー及び炭素系第２フィラーの含有率が大きいナノカーボンコンポジット材が得られ、炭素系第１フィラー及び炭素系第２フィラーの特性を最大限生かしたコンポジット材の提供が可能となる。
さらに炭素中には炭素系第２フィラーが含まれているので炭素系第１フィラーの特性にプラスして炭素系第２フィラーの特性を付加することが可能となる。
上記の炭素系第２フィラーは、具体的には、フラーレン、カーボンブラック、切断カーボンナノファイバ、または切断カーボンナノチューブから選べられ、上記の炭素系第２フィラーは、上記の炭素系第１フィラーよりも大きさが小さいものであることが必要条件となる。
なお、上記の本発明での多孔質体は、英語のＰreformと同義語である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のナノカーボンコンポジット材は、ナノカーボン１を炭素系第２フィラー２と炭素３で３次元的に繋がったネットワーク型の多孔質体５を作ることにあり、更に上記の多孔質体５に樹脂、ゴム、金属、カーボン系材料を含浸させることにある。
以下、本発明の上記の特徴について具体的に説明する。
【００２０】
（実施例１）
まず、本発明の炭素系第１フィラー１を炭素系第２フィラー２を含む炭素３で繋がった多孔質体５に樹脂などを含浸したナノカーボンコンポジット材の製造方法について説明する。
【００２１】
まず、炭素系第２フィラ−２の役目をするカーボンブラック２と溶液タイプの熱硬化性樹脂と希釈液（水系またはアルコール系）を用意し、それらを混ぜ合わせる１次混錬を行う。
次に、上記の一次混錬を終えた混錬物に該炭素系第１フィラー１であるカーボンナノファイバ（ＣＮＦ）１を混ぜ合わせる２次混練を行う。
上記の混錬工程において該一次混錬で該炭素系第１フィラー１を該２次混錬で該炭素系第２フィラー２を、または該炭素系第１フィラー１と該炭素系第２フィラー２を同時に該溶液タイプの熱硬化性樹脂と該希釈液と混ぜてもよいが、該1次混錬で該炭素系第２フィラー２を、該２次混錬で該炭素系第１フィラー１を混ぜるのがより混ざりやすい。その理由は、該炭素系第２フィラー２の量（かさ）がカーボンナノファイバ１の量（かさ）に比べ小さいので、該炭素系第２フィラー２に希釈液が十分にいきわたるようにするためである。
上記の該炭素系第１フィラー１である該カーボンナノファイバー１及び該カーボンナノチューブ１は気相成長炭素繊維またはカーボンナノチューブ（単層、二層、多層）が用いられ、大きさは、平均径が０．３ｎｍから２００ｎｍ、平均長さが１０から２０μｍのものが望ましい。上記の該カーボンナノファイバ１及び該カーボンナノチューブ１のラマン分光法によるスペクトラは１５２０〜１６００ｃｍ-1にグラファイト（G）ピークを有するものである。
上記の該炭素系第２フィラー２の役目をするカーボンブラック２の平均粒径は該炭素系第１フィラー１である該カーボンナノファイバー１、または該カーボンナノチューブ１の平均径よりも小さいことが重要となる。その理由は、該炭素系第２フィラー２である該カーボンブラック２は該炭素系第１フィラー１である該カーボンナノファイバー１、または該カーボンナノチューブ１を三次元的に繋ぐ該炭素３の中に含有されるものであるからである。
上記の該カーボンブラック２以外に上記の該炭素系第２フィラー２としては、平均長さが０．５から５μｍである切断したカーボンナノファイバー（切断カーボンナノファイバー）２、または切断したカーボンナノチューブ（切断ナノチューブ）２、またはフラーレン（６０個以上の炭素原子が強く結合して球状、あるいはチューブ状に閉じたネットワーク構造をしたもの、直径が１ナノメートル以下）２が適用することができる。上記の該切断カーボンナノファイバー２及び該切断ナノチューブ２の平均長さの０．５から５μｍは該炭素系第１フィラー１である該カーボンナノファイバー１及び該カーボンナノチューブ１の長さよりも充分小さいことが必須条件であるからである。
上記の該溶液タイプの熱硬化性樹脂としてはフェノール、エポキシ、ポリウレタン等が使用できる。該希釈液は、水系は純水、蒸留水が、アルコール系はエチルアルコール、メチルアルコール等が使用できる。
該希釈液を用いる理由は、該カーボンナノファイバ（ＣＮＦ）１の比表面積大きいので、例えば、５ｇの該ＣＮＦ１に５gの熱硬化性樹脂を入れた場合、砂に水を少し入れたように該ＣＮＦ１の全部に樹脂がいきわたらず混ざらないので、該希釈液を用いて粘度を下げ、溶媒量を増加させて、該ＣＮＦ１の全部に樹脂が混ざるようにする。したがって、該希釈液の量は、該ＣＮＦ１に熱硬化性樹脂が十分に混ざる量にする。
混練方法は、手動もしくは自動混練機を用いて行う。混練時間は該ＣＮＦ１が全体的光沢を持つようになるまで十分な時間をかけて行う。
【００２２】
次に、上記の混練工程を終えた混練物を空気中で加熱して該希釈液と該熱硬化性樹脂中の液分を蒸発させる乾燥工程を行う。加熱温度は該熱硬化性樹脂の硬化温度よりも低い重合反応が起こらない温度で十分な時間をかけて行う。例えば、硬化温度が１５０℃の該熱硬化樹脂の場合、乾燥温度が６０〜８０℃では１時間、４０〜５５℃では７〜９時間が適当である。上記の乾燥工程で混錬物をかき混ぜると効率よく蒸発させることができる。
【００２３】
次に、上記の乾燥工程を終えた炭素系第１フィラー・炭素系第２フィラー・樹脂からなる混合物１４を脱泡しながら所定の圧力、所定の温度で成形するプレス工程を行う。
プレス工程の１例を図２を用いて具体的に説明する。図２はプレス成形装置を示す。雌金型６中に上記の乾燥工程を経た炭素系第１フィラー・炭素系第２フィラー・樹脂からなる混合物１４を載置し、雄金型７を用いて圧力を加えながら、該雌金型６の周囲に配設されたヒーター８により該熱硬化性樹脂を加熱して該熱硬化性樹脂を硬化させる。この作業は、真空中で行われ、該炭素系第１フィラー・炭素系第２フィラー・樹脂からなる混合物１４中含まれる空気及び該熱硬化性樹脂の重合に伴う揮発分を取り除くようにする。上記の圧力は０〜１０００ｋｇ／ｃｍ2を加える。加熱温度は該熱硬化性樹脂の硬化温度とする。このときの圧力は次工程の炭化工程での多孔質体５の密度と関係し、圧力を高くすると空隙が少ない多孔質体５となり、圧力を低くすると大きい空隙を有する多孔質体５となる。
圧力を加える時間は該熱硬化性樹脂の硬化が終了する時間まで少なくとも行う。
【００２４】
次に、上記のプレス成形品１５を脱酸雰囲気で加熱して樹脂分を炭化させ、該炭素系第１フィラー１が該炭素系第２フィラー２と炭素３で繋がった多孔質体５とする炭化工程を行う。
脱酸雰囲気を炭で行う場合の具体例を図３に模式図で示す。第１のステンレス容器(またはアルミナ容器)１２に上記のプレス工程を経た該成形品１５を載置し、前記第１のステンレス容器１２の周りを炭１１で覆い、該炭１１は第２のステンレス容器１３で保持されている。該第２のステンレス容器１３の周囲にヒーター８を設け、大気中で５００〜１２００℃の温度で樹脂分を炭化させる。この該炭１１は炭素系第１フィラー１及び該樹脂より早く酸素と反応するため炭素系第１フィラー１及び該樹脂の酸化を防ぐことができる。上記の図３に示す装置の場合、炭化処理を大気中で行う電気炉であるため１２００℃までの温度しか加えることができないが、不活性雰囲気の黒鉛炉で行う場合は、１０００℃〜３０００℃の温度範囲で炭化が可能となる。炭化温度は高温にする程（３０００℃に近くする程）炭素はグラファイト化されたものが得られる。
【００２５】
上記の炭化工程を終えた多孔質体の模式図を図１に示す。図１の模式図は上記の多孔質体を走査型電子顕微鏡で撮影した写真に基づくものである。
図１から明らかのように、該カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）１またはカーボンナノファイバ（ＣＮＦ）１である炭素系第１フィラー１は該炭素３でネットワークを構成して繋がっているので強固な結びつきとなる。
さらに、上記の該多孔質体５の空隙度はコントロールすることができるので、該炭素系第１フィラー１及び該炭素系第２フィラー２の含有率が大きい該ナノカーボンコンポジット材が得られ、該炭素系第１フィラー１及び該炭素系第２フィラー２の特性を最大限生かした該ナノカーボンコンポジット材の提供が可能となる。
さらに該炭素３中には該炭素系第２フィラー２が含まれているので該炭素系第１フィラー１の特性にプラスして該炭素系第２フィラー２の特性を付加することが可能となる
【００２６】
次に、上記の炭化工程を終えた炭素系第１フィラー１が該炭素系第２フィラー２と炭素３で強固に繋がったマトリクス多孔質体５の空隙部４に樹脂、ゴム、金属、カーボン系材料を含浸させると本発明のナノカーボンコンポジト材が得られる。得られたコンポジット材は含浸材料の特性をはるかに凌ぐ特性のものとる。
上記の含浸材料としては、樹脂は熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ゴムは天然ゴム、合成ゴム、金属はマグネシウム、アルミニウム、カーボン系材料としてはグラッシカーボンが適用できる。
【００２７】
含浸方法としては、圧力方式と吸引方式が適用できる。図４は圧力方式の含浸装置を模式図で示したものである。雌金型６と雄金型７からなる圧縮用金型の中に本発明の該多孔質体５と含浸材料１６を挿入し、圧力により該含浸材１６を該多孔質体５に含浸させる。前記圧縮用金型は該ヒーター８により加熱することができる。充填材が樹脂モノマーを硬化剤により硬化させる場合は該ヒーター８による加熱は必要としない。この圧力方式は、上記の含浸材料のすべてに適用できる。
図５は吸引方式の含浸装置を模式図で示したものである。この吸引方式は充填材１６が金属、カーボン系材料には適用できないが、硬化剤により固まる材料に対して有効な方法である。
【００２８】
上記の本発明のコンポジット材の製造方法により作られたコンポジット材の特性評価結果を図６〜９に示す。
【００２９】
図６は該炭素系第１フィラー１に相当する該カーボンナノファイバ１は平均径が１５０ｎｍ、平均長さが１０から２０μｍの気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ；vapor growth carbon fiber）であり、該炭素系第２フィラー２としては平均粒径が９５ｎｍのカーボンブラック（ＣＢ、carbon black）２を用い、ＶＧＣＦ１とＣＢ２の総量が50wt%、60wt%、70wt%の場合の該多孔質体５の気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）１の重量パーセント（wt％）と熱伝導率（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）との関係を示したものである。
図６において、例えば、▲ＶＧＣＦ+ＣＢ（平均粒径95nm）総量：70wt%（炭化）は上記の炭化工程を終えた図１に示す多孔質であり、（ＶＧＣＦ+ＣＢ）が70wt%であり、残りの30wt%が炭素を意味する。同図で横軸（Ｘ軸）のＶＧＣＦcontentは該炭素系第２フィラー２と該炭素３を含む全体に対するＶＧＣＦcontentを示すものであり、一番右の▲の場合、ＶＧＣＦcontentは60%の位置に有り、この場合はＶＧＣＦcontentは60%、ＣＢcontentが10％、炭素contentが30％との組成となる。
また、△のＶＧＣＦ+ＣＢ（平均粒径95nm）総量：70wt%（プレス成形）はプレス成形工程を経たものである。
同図の結果から、本発明のＶＧＣＦ１とＣＢ２の総量と熱伝導率の関係は、50wt%が高い熱伝導率値を示し、60wt%、70wt%になると熱伝導率が低くなる。
また、該炭素系第１フィラー（ＶＧＣＦ）１の量と熱伝導率の関係は、該炭素系第１フィラー（ＶＧＣＦ）１が50wt%で極大値を有し、50wt%よりもＶＧＣＦ１の含有率が小さくなると熱伝導率の値が小さくなる。
また、同図において、◆ＶＧＣＦ（炭化）は該炭素系第２フィラー２を含まないＶＧＣＦ単独のものと較べると、本発明の該炭素系第１フィラー１に該炭素系第２フィラー２を含んだものの方が明らかに熱伝導率が高い値を示している。
【００３０】
図７は該炭素系第１フィラー１に相当する該カーボンナノファイバ１は平均径が１５０ｎｍ、平均長さが１０から２０μｍの気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ；vapor growth carbon fiber）であり、該炭素系第２フィラー２としては平均粒径が１８ｎｍの該カーボンブラック（ＣＢ、carbon black）２を用い、該ＶＧＣＦ１と該ＣＢ２の総量が50wt%の場合の該多孔質体５の気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）１の重量パーセント（wt％）と熱伝導率（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）との関係を示したものである。
同図の結果から、該ＶＧＣＦ１が０から３５％の範囲では該VGCF１の含有率が大きいほど（該ＣＢ２の含有率が大きくなるほど）熱伝導率は高くなる。
また、同図において、◆ＶＧＣＦ（炭化）は該炭素系第２フィラー２を含まない該ＶＧＣＦ単独のものと較べると、本発明の該炭素系第１フィラー１に該炭素系第２フィラー２を含んだものの方が明らかに熱伝導率が高い値を示している。
【００３１】
図８は該炭素系第１フィラー１に相当する該カーボンナノファイバ１は平均径が１５０ｎｍ、平均長さが１０から２０μｍの気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ；vapor growth carbon fiber）であり、該炭素系第２フィラー２としては平均径が１５０ｎｍ、平均切断長さが１〜３μｍの切断カーボンナノファイバ（ｃ-ＶＧＣＦ）２を用い、該ＶＧＣＦ１と該ｃ−ＶＧＣＦ２の総量が50wt%の場合の該多孔質体５の該気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）１の重量パーセント（wt％）と熱伝導率（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）との関係を示したものである。
同図の結果から、該ＶＧＣＦ１が０から３５％の範囲では該ＶＧＣＦ１の含有率が大きいほど（該ＣＢ２の含有率が少なくなるほど）熱伝導率は高くなる。
また、同図において、◆ＶＧＣＦ（炭化）は該炭素系第２フィラー１を含まないＶＧＣＦ１単独のものと較べると、本発明の該炭素系第１フィラー１に該炭素系第２フィラー１を含んだものの方が明らかに熱伝導率が高い値を示している。
【００３２】
上記の図６〜８の如く、本発明は該炭素系第１フィラー１と該炭素系第２フィラー２の総量（wt％）は樹脂との混合割合を適宜選ぶことにより、90wt％のものまで製造が可能であり、該炭素系第１フィラー１の該カーボンナノファイバ１または該カーボンナノチューブ１及び該炭素系第２フィラー１の特性を最大限生かしたナノカーボンコンポジット材の提供が可能となる。
また、上記の該炭素系第１フィラー１と上記の該炭素系第２フィラ−２の総量を１００ｗｔ％にした時の該炭素系第２フィラー２の含有率は１ｗｔ％から７０ｗｔ％まで可能となり、該炭素系第１フィラー１の特性にプラスして該第２フィラー２の特性を生かしたナノカーボンコンポジト材の提供が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
上記の如く、本発明のナノカーボンコンポジット材は、ナノカーボン１が炭素系第２フィラー２と炭素３で繋がった構造を有する多孔質体５はナノカーボン１と炭素系第２フィラー２と炭素３は３次元的に強固に繋がっているのでナノカーボン１の本来の特性を有しており、前記多孔質体５の空隙部４に含浸されたコンポジット材は含浸材の特性をはるかに凌ぐ特性が得られるということになる。また、上記多孔質体４には、樹脂、ゴム、金属、またはカーボン系材料を含浸できるので、各種の材料に適用でき、応用範囲も広いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の炭素系第１フィラーが炭素系第２フィラーと炭素で強固に繋がったマトリクス多孔質体の模式図を示すものである。
【図２】本発明のプレス工程でのプレス装置の具体例を模式図で示したものである。
【図３】本発明の炭化工程での脱酸雰囲気を炭で行う場合の炭化装置の具体例を模式図で示したものである。
【図４】本発明の含浸工程での圧力方式による含浸装置の具体例の模式図を示したものである。
【図５】本発明の含浸工程での吸引方式による含浸装置の具体例の模式図を示したものである。
【図６】本発明のナノカーボンファイバ（気相成長炭素繊維：ＶＧＣＦ）とカーボン系第２フィラ−（カーボンブラック（ＣＢ）：平均粒径９５nm）を含有したコンポジット材の炭化工程を経た多孔質体４のナノカーボンファイバ（気相成長炭素繊維：ＶＧＣＦ）の含有率と熱伝導率（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）の関係を示したものである。
【図７】本発明のナノカーボンファイバ（気相法炭素繊維：ＶＧＣＦ）とカーボン系第２フィラ−（カーボンブラック（ＣＢ）：平均粒径１８nm）を含有したコンポジット材の炭化工程を経た多孔質体４のナノカーボンファイバ（気相成長炭素繊維：ＶＧＣＦ）の含有率と熱伝導率（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）の関係を示したものである。
【図８】本発明のナノカーボンファイバ（気相法炭素繊維：ＶＧＣＦ）とカーボン系第２フィラ−（ナノカーボンファイバを切断したもの（ｃ-ＶＧＣＦ）、平均長さ：１〜３μm）を含有したコンポジット材の炭化工程を経た多孔質体４のナノカーボンファイバ（気相成長炭素繊維：ＶＧＣＦ）の含有率と熱伝導率（Ｗ／ｃｍ・Ｋ）の関係を示したものである。
【符号の説明】
【００３５】
１    炭素系第１フィラー（カーボンナノファイバ、またはカーボンナノチューブ）
２    炭素系第２フィラー（カーボンブラック、または切断カーボンナノファイバ、または切断カーボンナノチューブ）
３    炭素４    空隙部
５    多孔質体
６    雌金型
７    雄金型
８    ヒーター
９    真空口
１０  真空圧力容器
１１  炭
１２  第１のステンレス容器（またはアルミナ容器）
１３  第２のステンレス容器
１４  乾燥工程を終えた炭素系第１フィラー・炭素系第２フィラー・樹脂混合物
１５  プレス工程を終えた成形品
１６  含浸材料
【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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