(57)【要約】【課題】  本発明は、従来の炭素材を含む複合材料を製造する方法において、カーボンナノチューブが均等に分散されないという課題を解決することにある。【解決手段】  本発明は、基材を炭素材を含む炭素材分散液に入れることで、前記基材の表面に前記炭素材分散液を接触させ、高エネルギー推力を提供し、前記高エネルギー推力が前記炭素材分散液を推進することにより、前記炭素材が前記基材に混入し、前記炭素材を含む複合材料を形成する、高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法である。【選択図】図１Ｃ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素材を含む炭素材分散液を生成し、基材を前記炭素材分散液内に入れることで、前記基材の表面に前記炭素材分散液を接触させ、前記炭素材分散液に高エネルギー推力を提供し、前記高エネルギー推力が前記炭素材分散液を推進することにより、前記炭素材が前記基材に混入し、前記炭素材を含む複合材料を形成することを特徴とする高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項２】
前記炭素材、界面活性剤及び水性溶媒を混合することによって前記炭素材分散液を形成することを特徴とする請求項１に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項３】
前記炭素材に対して酸化工程を行って酸化炭素材料を形成し、前記酸化炭素材料及び前記水性溶媒を混合することによって前記炭素材分散液を形成することを特徴とする請求項１に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項４】
前記炭素材は、カーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン及びナノグラフェンからなる群のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項５】
前記界面活性剤は、カルボキシメチルセルロースアンモニウム或いはカルボキシメチルセルロースナトリウムのいずれかであることを特徴とする請求項２に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項６】
前記基材は、アルミニウム、銅、チタン、スズ、亜鉛、及び鉛からなる群のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項７】
前記基材は、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ナイロン、エポキシ樹脂、シリコン及び無溶剤型樹脂からなる群のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項８】
前記炭素材が前記炭素材分散液における重量比は、０．１ｗｔ．％乃至１０ｗｔ．％の間であることを特徴とする請求項１に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項９】
前記酸化炭素材料が前記炭素材分散液における重量比は、０．１ｗｔ．％乃至１０ｗｔ．％の間であることを特徴とする請求項３に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【請求項１０】
前記界面活性剤が前記炭素材分散液における重量比は、０．０１ｗｔ．％乃至１０ｗｔ．％の間であることを特徴とする請求項２に記載の高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素材を含む複合材料を製造する方法であって、特に高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブは、特有な構造及び高熱伝導性、高導電性、高強度、質量が軽いなどの様々な優れた物理的及び化学的性質を有するため、その応用が高度に発展し、そのうち、カーボンナノチューブを基材に結合し、前記基材をカーボンナノチューブの優れた特性を兼ね備えた複合材料に形成する分野は、特にその発展は急速であって、例えば、カーボンナノチューブを金属基材、プラスチック基材、半導体素子及び紡織繊維などの基材に加えることは、既に広く研究及び応用されていることから、カーボンナノチューブを結合して形成する複合材料の重要性を示している。
【０００３】
例えば、特許文献１のような従来のカーボンナノチューブ複合材料の製造方法は、ポリフッ化ビニリデンを第一溶剤に溶解してポリフッ化ビニリデン溶液を形成し、カーボンナノチューブ粉末を提供し、前記ポリフッ化ビニリデン溶液に前記カーボンナノチューブ粉末を分散させて第一懸濁液を形成し、前記第一懸濁液を第二溶剤に移行することにより、前記ポリフッ化ビニリデンが前記第一溶剤から析出し且つ前記カーボンナノチューブ粉末の表面に部分的に複合して第二懸濁液を形成し、前記第二懸濁液をろ過して中間産物を得て、最後に前記中間産物を乾燥させることにより前記カーボンナノチューブ複合材料を形成することが開示している。
【０００４】
カーボンナノチューブを含む複合材料を製造する工程において、カーボンナノチューブを均等に基材に分散することは、複合材料の特性及び品質に影響を及ぼすため、重要な一環となっている。周知技術では、上述のようなウェット式混合とドライ式混合とがあり、前者は液体を媒体とし、機械力でカーボンナノチューブを基材或いはそのほかの材料と混合させるものであって、後者は乾燥状態で、機械力でカーボンナノチューブを基材或いはそのほかの材料と直接、混合させるものであるが、いずれの方法も十分均等に混合させることができない恐れがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】台湾特許公告第Ｉ４４８４２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の主な目的は、従来の炭素材を含む複合材料を製造する方法において、カーボンナノチューブが均等に分散されないという課題を解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するため、本発明は、炭素材を含む炭素材分散液を生成し、基材を前記炭素材分散液内に入れることで、前記基材の表面に前記炭素材分散液を接触させ、前記炭素材分散液に高エネルギー推力を提供し、前記高エネルギー推力が前記炭素材分散液を推進することにより、前記炭素材が前記基材に混入し、前記炭素材を含む複合材料を形成する、高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法を提供している。
【発明の効果】
【０００８】
これにより、本発明は、高エネルギー推力を提供することで、前記高エネルギー推力が前記炭素材分散液を推進することから、前記炭素材が前記基材に混入し、前記炭素材を含む前記複合材料を形成するため、前記炭素材が前記基材に均等に分散することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明に係る実施例の工程を示す模式図である。
【図１Ｂ】本発明に係る実施例の工程を示す模式図である。
【図１Ｃ】本発明に係る実施例の工程を示す模式図である。
【図２Ａ】本発明に係る実施例における前記炭素材分散液を示す模式図である。
【図２Ｂ】本発明に係る実施例における前記炭素材分散液を示す模式図である。
【図３Ａ】本発明に係るもう一つの実施例における前記炭素材分散液を示す模式図である。
【図３Ｂ】本発明に係るもう一つの実施例における前記炭素材分散液を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の詳細な説明及び技術内容に関しては、図面を参照しつつ以下において説明する。
【００１１】
本発明に係る実施例の工程を示す模式図である図１Ａ、１Ｂ及び１Ｃを参照すると、本発明は高エネルギー推力を用いて炭素材を含む複合材料を製造する方法であって、図１Ａで示すように、まず、炭素材１０を含む炭素材分散液２０を生成し、前記炭素材１０はカーボンナノチューブ、グラフェン、フラーレン及びナノグラフェンからなる群のいずれかであり、次に、図１Ｂで示すように、基材３０を前記炭素材分散液２０内に入れ、前記基材３０の表面に前記炭素材分散液２０を接触させ、前記基材３０は、金属、高分子或いはセラミック材料のいずれかであり、また、金属はアルミニウム、銅、チタン、スズ、亜鉛或いは鉛のいずれかであり、高分子は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ナイロン（Ｎｙｌｏｎ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）、シリコン或いは無溶剤型樹脂のいずれかであって、最後に、前記炭素材分散液２０に高エネルギー推力を提供し、前記高エネルギー推力が前記炭素材分散液２０を推進することにより、前記炭素材１０は推進されて前記基材３０に混入し、前記炭素材１０を含む複合材料４０を図１Ｃに示すように形成している。
【００１２】
本発明において、前記炭素材１０の形態は、分散液とすることができ、また、前記基材３０の形態は、粉末、粒子、コロイド或いはブロック材とすることができ、且つ異なる要求に応じて前記複合材料４０を得た後、成形工程をさらに行うことができ、前記複合材料４０を成形体に形成するため、材料の選択と組合せに応じて、前記成形工程を焼結、熱間等方加圧、加熱硬化、射出成形、溶融、鋳造、コーティング、スクリーン印刷等の工程とすることができ、なお、前記成形体は、ブロック材、薄膜或いは厚膜を含むが、これに限定するものではない。また、例えば、前記炭素材分散液２０がカーボンナノチューブ分散液で、前記基材３０が上述した金属のいずれかであるブロック材であった場合、前記複合材料４０は、更に溶融工程を行って成形体を得ることができる。また、前記炭素材分散液２０がグラフェン分散液で、前記基材３０が上述した高分子のいずれかである粒子であった場合、前記複合材料４０は、更に射出成形工程を行って成形体を得ることができる。
【００１３】
本発明において、前記高エネルギー推力は、反応或いは機械的付勢などにより提供することができ、例えば、前記反応は、化学反応或いは爆発反応などとすることができ、前記爆発反応を例にすると、可燃物物質を点火することによって化学作用を発生させ、前記化学作用は高エネルギーを発生し、前記高エネルギーは前記炭素材分散液２０を前記化学反応の中心から外側に向かって膨張及び移動することによって、前記炭素材１０が前記基材３０に混入するように推進する高エネルギー推力が発生している。
【００１４】
本発明に係る実施例における前記炭素材分散液を示す模式図である図２Ａ及び図２Ｂを参照すると、実施例において、前記炭素材分散液２０は、前記炭素材１０、界面活性剤５０及び水性溶媒６０を混合することによって形成し、前記界面活性剤５０によって前記炭素材１０は前記水性溶媒６０に溶け易く、前記界面活性剤５０は、カルボキシメチルセルロースアンモニウム或いはカルボキシメチルセルロースナトリウムのいずれかであり、そのうち、前記炭素材１０が前記炭素材分散液２０における重量比は、０．１ｗｔ．％乃至１０ｗｔ．％の間であることが好ましく、前記界面活性剤５０が前記炭素材分散液２０における重量比は、０．０１ｗｔ．％乃至１０ｗｔ．％の間であることが好ましい。
【００１５】
本発明に係るもう一つの実施例における前記炭素材分散液を示す模式図である図３Ａ及び図３Ｂを参照すると、もう一つの実施例において、前記炭素材１０に対して酸化工程を行って酸化炭素材料７０を形成し、前記酸化炭素材料７０及び前記水性溶媒６０を混合することによって前記炭素材分散液２０を形成するもう一つの生成方法があり、前記炭素材１０に対して酸化工程により前記酸化炭素材料７０を形成するため、上述した実施例のように、前記界面活性剤５０を前記水性溶媒６０に溶け込ませる必要がなく、なお、前記酸化炭素材料７０が前記炭素材分散液２０における重量比は、０．１ｗｔ．％乃至１０ｗｔ．％の間であることが好ましい。
【００１６】
以上のことから、本発明は、前記炭素材分散液において、高エネルギー推力を提供することで、前記基材の表面に接触する前記炭素材分散液を推進することから、前記炭素材分散液内の前記炭素材が推進されて前記基材に混入でき、基材内に均等に分散することができる。
【００１７】
なお、以上において本発明に係る詳細な説明を行ったものの、上述したものは、本発明の好ましい実施例の一つに過ぎず、本発明に係る請求の範囲を限定するものではない。本発明に係る請求の範囲に基づく変更及び修正等は、本発明に係る請求の範囲内に属するものである。
【符号の説明】
【００１８】
１０        炭素材
２０        炭素材分散液
３０        基材
４０        複合材料
５０        界面活性剤
６０        水性溶媒
７０        酸化炭素材料
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
2016147795.tif 000004
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2016147795.tif 000007
【図３Ａ】
2016147795.tif 000008
【図３Ｂ】
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