(57)【要約】      （修正有）【課題】高い分散度を有するカーボンナノチューブ集合体分散液を提供する。あるいは、その分散度を簡便に評価するための評価方法を提供する。【解決手段】溶媒とカーボンナノチューブ集合体を含有する分散液の導電率を測定し、得られた導電率に基づいてカーボンナノチューブ集合体の分散度を見積もることを含む評価方法。あるいは、溶媒とカーボンナノチューブ集合体を含有する分散液の導電率を測定し、得られた導電率に基づいてカーボンナノチューブ集合体が網目状に存在しているか、バンドル状に存在しているかを判断することを含む評価方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶媒とカーボンナノチューブ集合体を含有する分散液の導電率を、平行平板型電極に直流または交流の電圧を印加して測定し、
前記導電率に基づいて前記カーボンナノチューブ集合体の分散度を評価することを含む、評価方法。
【請求項２】
溶媒とカーボンナノチューブ集合体を含有する分散液の導電率を、平行平板型電極に直流または交流の電圧を印加して測定し、
前記導電率に基づいて網目状に分散しているカーボンナノチューブ集合体を前記分散液が備えていると規定して前記カーボンナノチューブ集合体の分散度を評価する、評価方法。
【請求項３】
前記導電率が１．０μＳ／ｃｍ以上の時、前記カーボンナノチューブ集合体は網目状に存在していると判断する、請求項１または２に記載の評価方法。
【請求項４】
前記分散液中における前記カーボンナノチューブ集合体の濃度は０．０１ｗｔ％以上である、請求項１または２に記載の評価方法。
【請求項５】
前記溶媒は、カーボナート類、エーテル類、ケトン類、アルコール類、炭化水素類、ハロゲン含有炭化水素類、エステル類、カルボン酸類、アミン類、アミド類、ニトロアルカン類、硫黄化合物類、水の溶媒から選択される、請求項１または２に記載の評価方法。
【請求項６】
溶媒と、
カーボンナノチューブ集合体を含有し、
前記カーボンナノチューブ集合体の前記溶媒中における濃度は０．０１〜３０ｗｔ％であり、
導電率が１．０μＳ／ｃｍ以上であり、
前記カーボンナノチューブ集合体が前記溶媒中で網目状に存在している、分散液。
【請求項７】
前記溶媒は、カーボナート類、エーテル類、ケトン類、アルコール類、炭化水素類、ハロゲン含有炭化水素類、エステル類、カルボン酸類、アミン類、アミド類、ニトロアルカン類、硫黄化合物類、水から選択される、請求項６に記載の分散液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノ構造を有する材料の分散液、および分散液中におけるナノ構造を有する材料の分散度の評価方法に関する。例えば、カーボンナノチューブ集合体の分散液、およびその分散液中におけるカーボンナノチューブ集合体の分散度の評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴ）は、ｓｐ２炭素原子からだけで構成される円筒状の主骨格を有する物質である。合成方法にも依存するが、直径は１乃至数ｎｍ、長さは数乃至数十μｍを有する、いわゆるナノ構造を有する物質である。特異的な分子構造と表面に広がったｐ軌道電子に起因し、優れた機械的特性、耐熱性、電気特性を示すことから、工業材料としての応用が積極的に検討されている。
【０００３】
ＣＮＴはアーク放電法やレーザーアブレーション法、化学気相合成法などによって合成されるが、生成した個々のＣＮＴ分子同士は高い分子間力によって容易に会合して束（バンドル）を形成し、さらにこれらバンドルが集合して集合体（以下、ＣＮＴ集合体と記す）を形成する。合成直後のＣＮＴ集合体は高い配向性を有する繊維状の状態として存在する。このＣＮＴ集合体を適当な溶媒に分散することで分散液（以下、ＣＮＴ集合体分散液）が得られる。例えば非特許文献１では、オクタデシルアミンで表面修飾されたＣＮＴ集合体を水や有機溶媒中で分散させてＣＮＴ集合体分散液を調整する方法が開示されている。
【０００４】
ＣＮＴを工業材料として利用する場合、ＣＮＴ集合体の分散液を調製し、例えばスプレー法やディップコーティング法、インクジェット法、印刷法などの湿式法を用いてＣＮＴ集合体の薄膜を形成する、あるいは分散液を他の材料と混合した後に溶媒を除去してＣＮＴ集合体を含有する複合材料を形成するなどの方法が利用される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
リーユエ  リウ、インガ  ヤン、ヤーフェイ  ジャン、「フィジカ  Ｅ」、２００４年、第２４巻、ｐ．３４３−３４８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＣＮＴ集合体分散液を利用する場合、ＣＮＴ集合体のバンドルを解きほぐし、高い分散性を有する分散液、すなわち、高い分散度を有する分散液を調整することが好ましい。分散度が低い分散液ではＣＮＴ集合体が一部沈殿しやすく、例えばスプレー法やインクジェット法でＣＮＴの薄膜を形成する場合にはノズルが詰まりやすくなり、取り扱いが困難となる。また、配向性の高いバンドル状の部分が多く残存するため、膜質が不均一となりやすい。さらに、他の材料と混合する場合、均一な混合が困難となり、特性ばらつきの小さい材料の創成が困難となる。
【０００７】
本発明は、高い分散度を有するＣＮＴ集合体分散液を提供する。あるいは、その分散度を簡便に評価するための評価方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一実施形態は、溶媒とＣＮＴ合体を含有する分散液の導電率を測定し、得られた導電率に基づいてＣＮＴ集合体の分散度を評価する、あるいは見積もることを含む評価方法である。
【０００９】
本発明の一実施形態は、溶媒とＣＮＴ集合体を含有する分散液の導電率を測定し、得られた導電率に基づいて分散液が網目状に分散しているＣＮＴ集合体を備えていると規定し、ＣＮＴ集合体の分散度を評価する、あるいは見積もることを含む評価方法である。
【００１０】
本発明の一実施形態は、溶媒とＣＮＴ集合体を含有する分散液の導電率を測定し、得られた導電率に基づいてＣＮＴ集合体が溶媒中において網目状に存在しているか、高い配向性を有して幹としてバンドル状に存在しているかを判断することを含む評価方法である。
【００１１】
上記評価方法はさらに、導電率が１．０μＳ／ｃｍ以上の時、ＣＮＴ集合体は網目状に存在していると判断することを含んでもよい。
【００１２】
導電率は、一対の平行平板型電極に直流、あるいは交流の電流を印加することで測定してもよい。
【００１３】
分散液中におけるＣＮＴ集合体の濃度は０．０１ｗｔ％以上、３０％以下でもよい。
【００１４】
本発明の一実施形態は、溶媒とＣＮＴ集合体を含有し、ＣＮＴ集合体の溶媒中における濃度は０．０１ｗｔ％以上であり、導電率が１．０μＳ／ｃｍ以上である分散液である。ＣＮＴ集合体は溶媒中で網目状に存在していても良い。用途に応じて、ＣＮＴ集合体は高い配向性をもったバンドル状でも、網目状でも、その両方が含まれたものでも良いが、ＣＮＴ膜を形成する場合は網目状が好ましく、他の材料と混合し力学強度等の特性を向上させる場合はバンドル状が含まれているのが好ましい。
【００１５】
溶媒は、カーボナート類、エーテル類、ケトン類、アルコール類、炭化水素類、ハロゲン含有炭化水素類、エステル類、カルボン酸類、アミン類、アミド類、ニトロアルカン類、硫黄化合物類の溶媒から選択することができる。
【００１６】
ＣＮＴ集合体は、単層ＣＮＴを含有していてもよく、多層ＣＮＴを含有していてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一実施形態によれば、簡便な方法で、かつ、非破壊的な方法でＣＮＴ集合体の溶媒中における分散度を見積もることができ、ＣＮＴ集合体が溶媒中で網目状に存在しているか、あるいは高い配向性を以てバンドル状に存在しているかを判断することができる。これにより、ＣＮＴ集合体分散液の管理、利用が容易になり、ＣＮＴ集合体の工業的な応用が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ＣＮＴ集合体分散液の導電率を測定する方法を説明する模式図。
【図２】ＣＮＴ分散状態と液導電率の関係を表す模式図。
【図３】ＣＮＴ集合体分散液の導電率測定における分散液の流動状態の影響を示すグラフ。
【図４】ＣＮＴ集合体分散液の導電率測定における電極間距離の影響を示すグラフ。
【図５】直流電流、交流電流の印加によるＣＮＴ集合体分散液の導電率の測定結果。
【図６】（Ａ）ＣＮＴ分散液の分散状態を示す図、（Ｂ）分散時間に対する導電率のプロット。
【図７】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【図８】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【図９】ＣＮＴ分散液の分散時間に対する導電率のプロット。
【図１０】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【図１１】（Ａ）ＣＮＴ分散液の分散状態を示す図、（Ｂ）分散時間に対する導電率のプロット。
【図１２】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【図１３】（Ａ）ＣＮＴ分散液の分散状態を示す図、（Ｂ）分散時間に対する導電率のプロット。
【図１４】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【図１５】ＣＮＴ集合体分散液の導電率測定における分散手法の影響を示すグラフ。
【図１６】ＣＮＴ集合体分散液の分散時間に対する導電率のプロット。
【図１７】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【図１８】ＣＮＴ集合体分散液の分散時間に対する導電率のプロット。
【図１９】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【図２０】ＣＮＴ集合体分散液の分散時間に対する導電率のプロット。
【図２１】ＣＮＴ集合体の分散時間と固体状態におけるモルフォロジーの相関を示すＳＥＭ写真。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本出願で開示される発明の各実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本発明は、その要旨を逸脱しない範囲において様々な形態で実施することができ、以下に例示する実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００２０】
図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。本明細書と各図において、既出の図に関して説明したものと同様の機能を備えた要素には、同一の符号を付して、重複する説明を省略することがある。
【００２１】
以下の実施形態によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または、当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと理解される。
【００２２】
（第１実施形態）
図１を用いてＣＮＴ集合体分散液の導電率を測定する方法を説明する。まず、ＣＮＴ集合体分散液１３０を調整する。具体的には、ビーカーやサンプル瓶、シャーレ等の容器にＣＮＴ集合体を採量し、所定量の溶媒を加える。
【００２３】
ＣＮＴ集合体は、単層ナノチューブから構成されたものでもよく、多層ナノチューブから構成されたものでもよい。また、ＣＮＴ自体の直径や長さに対しても限定されない。さらに、ピーポットなど、他の分子やイオンを内包したＣＮＴでもよく、ＣＮＴの表面が分子修飾されていてもよい。
【００２４】
溶媒としては種々の溶媒が使用でき、プロトン性溶媒でも非プロトン性溶媒でもよい。極性の高い溶媒でもよく、低極性溶媒でもよい。また、疎水性の溶媒でもよく、親水性の溶媒でもよい。例えばカーボナート類、エーテル類、ケトン類、アルコール類、炭化水素類、ハロゲン含有炭化水素類、エステル類、カルボン酸類、アミン類、アミド類、ニトロアルカン類、硫黄化合物類、水の溶媒から選択することができる。
【００２５】
カーボナート類としては、エチレンカーボナート、プロピレンカーボナート、ブチレンカーボナートなどの環状カーボナートや、ジメチルカーボナートやジエチルカーボナートなどの非環式カーボナートが挙げられる。
【００２６】
エーテル類としては、テトラヒドロフランやジオキサンなどの環状エーテルや、ジフェニルエーテルやジエチルエーテルなどの非環状エーテルが挙げられる。
【００２７】
ケトン類としては、アセトンやメチルエチルケトン、４−メチルペンタンー２−オン、メチルイソブチルケトンなどの非環式ケトンやシクロヘキサノンなどの環状ケトンが挙げられる。
【００２８】
アルコール類としては、メタノールやエタノール、イソプロピルアルコール、ジヒドロターピネオールなどの非環式アルコールや、シクロヘキサノール、シクロヘプタノールなどの環状アルコールなどが挙げられる。あるいは、エチレングリコールやプロピレングリコール、イソプレングリコールなどのグリコール類、またはエトキシエタノール、メトキシエトキシエタノール、メチルセロソルブなどのエーテルアルコールも用いることができる。
【００２９】
炭化水素類としては、トルエンやベンゼン、キシレンなどの芳香族炭化水素や、ヘキサン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素などが挙げられる。
【００３０】
ハロゲン含有炭化水素類としては、メチレンクロリドやクロロホルム、クロロベンゼンなどの塩素系溶媒が挙げられる。
【００３１】
エステル類としては、例えば酢酸メチルや酢酸エチルなどが挙げられる。
【００３２】
カルボン酸としては、酢酸などが挙げられる。
【００３３】
アミン類としては、トリエチルアミンやトリメタノールアミンなどが挙げられる。
【００３４】
アミド類としては、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチルピロリドンなどから選択できる。
【００３５】
ニトロアルカン類としてはニトロメタンなどが挙げられる。
【００３６】
硫黄化合物類としては、ジメチルスルホキシドなどが挙げられる。
【００３７】
ＣＮＴ集合体の濃度にも特に限定はないが、０．０５ｗｔ％以上３０ｗｔ％以下、より好ましくは０．０１ｗｔ％以上、２０ｗｔ％以下である。濃度が３０ｗｔ％より高い場合は、ＣＮＴ集合体がバンドル状に存在していても分散液の導電率は１．０μＳ／ｃｍより高くなると考えられる。
【００３８】
この後、ＣＮＴ集合体を溶媒内で分散させる（分散処理）。分散処理は、メカニカル、あるいはマグネティックスタラーなどを用いる攪拌、超音波ホモジナイザーや超音波分散装置などを用いる超音波の照射などによって行うことができる。図１ではマグネティックスタラー１４０による攪拌によってＣＮＴ集合体を分散させる時の模式図が示されている。
【００３９】
ＣＮＴ集合体分散液の導電率の測定は、図１に示すように、一対の電極１１０、１２０を分散液に挿入し、電極間に直流電流、あるいは交流電流を印加し、電極間の抵抗を測定器１００を用いて測定することによって行う。
【００４０】
図１では平行に配置された一対の平面型電極を用いた例が示されているが、電極の形状は特に限定されず、円形、楕円形、四角形などの形状をとることができる。電極の材料に対しても特に限定はなく、溶媒と反応せず、イオン化ポテンシャルの比較的小さな金属、例えば白金や金、銀、チタン、あるいはこれらの合金を用いることができる。これらの金属を積層させて形成した電極を用いてもよい。
【００４１】
電極間距離も特に限定されず、数ｍｍから数十ｃｍの距離を保てばよい。具体的には１ｍｍ以上１００ｍｍ以下であり、好ましくは４ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。
【００４２】
測定器１００は、例えばデジタルマルチメーターなどマルチメーター、クロノアンペアメトリーに代表される電気化学測定装置などが挙げられる。
【００４３】
この測定器１００によって電極間の電気抵抗を測定し、電極間距離に基づいて導電率を算出する。図２に示すように、得られた導電率が１．０μＳ／ｃｍ以上である場合、ＣＮＴ集合体は溶媒中で良好な分散状態を維持しており、配向性が低く、網目状のＣＮＴ集合体が存在すると判断する。このような良好な分散状態のＣＮＴ集合体分散液では、ＣＮＴ集合体が均一に分散しており、ＣＮＴ集合体が溶媒と分離して沈殿することがない。したがって、ＣＮＴ集合体分散液の品質管理が容易となり、工業的な利用のための原料として高い価値を有する。
【００４４】
これに対し図２に示すように、導電率が１．０μＳ／ｃｍよりも低い場合、ＣＮＴ集合体は溶媒中で良好な分散状態を維持することができず、高い配向性を有するバンドル状のモルフォロジーを有していると判断する。このような分散状態のＣＮＴ集合体分散液では、ＣＮＴ集合体は均一に分散しておらず、ＣＮＴ集合体が溶媒と分離して沈殿する傾向が見られる。このため、分散液の品質管理が困難となり、工業的な利用のための原料としての価値が低下する。
【００４５】
従来、ＣＮＴ集合体の溶媒中における分散状態は、分散液から溶媒を除去した後、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による観察によって判断されていた。この手法は一種の破壊的測定方法であり、多くの時間とステップを必要とする非常に煩雑な観測方法であった。さらにこの方法では、固体状態におけるモルフォジーを観察することしかできず、溶媒中におけるＣＮＴ集合体の分散状態やモルフォロジーを間接的に推測する手法に過ぎない。
【００４６】
これに対して本発明に係る測定方法では、非常に簡便な手法で、かつサンプルを破壊することなく、短時間で溶媒中におけるＣＮＴ集合体の分散状態を見積もることができる。
【実施例】
【００４７】
（実施例１）
実施例１では、ＣＮＴ集合体分散液の導電率の測定方法を確立するため、分散液の流動状態や導電率の測定方法などを検討した結果を述べる。
＜実施例１−１＞
本実施例では、ＣＮＴ集合体の導電率測定における分散液の流動状態の影響を検討した結果を述べる。ＣＮＴ集合体分散液の調製は、スーパーグロースＣＮＴ（以下、ＳＧ−ＣＮＴ）の集合体を０．１２５ｗｔ％の濃度でメチルイソブチルケトン中に加え、超音波ホモジナイザー（Ｓｏｎｉｃｓ＆Ｍａｔｅｒｉａｌｓ社製、型番：Ｖｉｂｒａ−Ｃｅｌｌ  ＶＣＸ  ５００、以下同じ）によって超音波を６時間照射することによって行った。この分散液を静置した状態、あるいはマグネティックスタラーを用いて攪拌子（スタラーチップ）を３００ｒｐｍ、あるいは１０００ｒｐｍの回転速度で攪拌した状態において導電率を測定した。導電率は導電率計（メトラー・トレド社製、型番：セブンコンパクト２３０、ＩｎＬａｂ７２０、以下同じ）を用い、一対の白金電極板間（電極間距離１ｍｍ）に室温にて交流電流を印加することによって測定した。測定結果を図３に示す。なお、ＳＧ−ＣＮＴとは、微量の水の存在下、基板上の触媒からＣＶＤ法によってＣＮＴを成長させることで得られる単層ＣＮＴであり、純度と配向性が極めて高いＣＮＴである。
【００４８】
図３に示すように、分散液を静置した状態、あるいは攪拌した状態いずれにおいても導電率が測定できることが確認された。攪拌した状態では導電率が低く見積もられる傾向にあるが、導電率の桁数が変わることはなく、回転数に依存することなくほぼ同程度の値を示すことが分かった。したがって、本発明の実施形態に係る測定方法は、ＣＮＴ集合体分散液が流動していても適用可能である。なお、以下の実施例では、分散液を静置した状態で測定を行った。
【００４９】
＜実施例１−２＞
本実施例では、ＣＮＴ集合体分散液の導電率測定における電極間距離の影響を述べる。ＣＮＴ集合体分散液の調製は、ＳＧ−ＣＮＴの集合体を０．１ｗｔ％の濃度でメチルイソブチルケトン中に加え、超音波ホモジナイザーによって超音波を３０分照射することによって行った。図１に示したように、この分散液を静置した状態で、一対の電極を４ｍｍから４０ｍｍの間で距離を変化させて分散液内に設置し、分散液の抵抗、すなわち電極間の抵抗を室温で測定した。電極として、ガラス基板上に蒸着した幅１ｃｍのＴｉ／Ａｕの積層膜を用いた。測定器としてデジタルマルチメーター（カスタム社製、型番：ＣＤＭ−２０００Ｄ）を用いた。実験の結果を図４に示す。
【００５０】
図４に示すように、電極間距離と抵抗値は一次に比例することが分かった。すなわち、電極間距離が少なくとも４ｍｍから４０ｍｍの間では電極間距離に依存することなく抵抗値、つまり導電率を測定できることが分かった。電極間距離が４０ｍｍを超えると抵抗値が安定しにくくなるため、測定時における好ましい電極間距離は４０ｍｍ以下である。
【００５１】
＜実施例１−３＞
本実施例では、ＣＮＴ集合体分散液の導電率を直流電流、および交流電流で評価した場合の比較を述べる。ＣＮＴ集合体分散液の調製は、ＳＧ−ＣＮＴの集合体を０．１ｗｔ％の濃度でメチルイソブチルケトン中に加え、超音波ホモジナイザーによって超音波を３０分照射することによって行った。この分散液を静置した状態で、一対の電極を４ｍｍの間隔で設置し、分散液の抵抗、すなわち電極間の抵抗を室温で測定した。電極としては、ガラス基板上に蒸着した幅１ｃｍのＴｉ／Ａｕの積層膜を用いた。測定器としては電気化学測定装置（Ｂｉｏ−Ｌｏｇｉｃ社製、型番：ＶＳＰ）によるクロノアンペアメトリーを用い、０．５Ｖの電圧を印加した。測定結果を図５（Ａ）、（Ｂ）に示す。
【００５２】
図５（Ａ）に示すように、直流電流を用いた場合には抵抗値は０．８ｋΩであり、交流電流を用いた場合（図５（Ｂ））のインピーダンス１．０ｋΩと大きな差がないことが確認された。すなわち、ＣＮＴ集合体分散液の導電率は、直流電流、交流電流いずれを印加しても測定できることが確認された。
【００５３】
（実施例２）
実施例１の検討結果に基づき本実施例では、ＣＮＴ集合体分散液の導電率の分散時間依存性を検討した結果を述べる。まず、ＳＧ−ＣＮＴの集合体を０．１ｗｔ％の濃度でメチルイソブチルケトン中に加えた。この分散液を３００ｒｐｍの回転数で攪拌子を回転することで攪拌しながら超音波ホモジナイザーを用いて超音波を照射し、分散処理を行った。導電率の測定は、導電率計を用い、室温にて一対のＰｔ電極間（電極間距離１ｍｍ）交流電流を印加することによって行った。
【００５４】
図６（Ａ）に示すように、分散液の調製直後（分散前）では溶媒とＣＮＴ集合体は完全に分離しており、ほぼ透明な溶媒と、大部分が沈殿したＣＮＴ集合体が観測された。分散処理時間の増加とともに分散液全体が黒くなり、分散が進行していることが示唆されるが、分散状態を目視で評価することはできない。
【００５５】
分散処理時間に対する導電率のプロットを図６（Ｂ）に示す。分散液の導電性は、分散したＣＮＴ集合体が電極間にわたって拡散し、導電ルートを形成することで発現する。したがって分散液調製直後では、図６（Ａ）に示したようにＣＮＴ集合体と溶媒が完全に分離しているため、本実施形態で述べた手法では導電率を有意な値として得ることができない。しかしながら分散が進行するに従って導電ルートが形成されて導電性が発現し、導電率が測定可能となる。
【００５６】
図６（Ａ）に示すように、分散処理開始から数分以内では、導電率は１０−３ｍＳ／ｃｍよりも小さいが、分散処理を続けることによって導電率は徐々に増大し、３０分後には約１０−２ｍＳ／ｃｍに達した。ＣＮＴ集合体の分散処理前、および２０分間分散処理した後のＣＮＴ集合体のＳＥＭ像（倍率３．３ｋ）を図７に示す。図７から分かるように、分散処理前のＣＮＴ集合体はバンドル状に存在しており、高い配向性を有していることが分かる。これは図２のＣＮＴ集合体がバンドル状のみの（１）の状態である。一方、分散処理２０分後では、バンドルがほどけ、配向性の低い網目状のＣＮＴ集合体が存在していることが分かる。これはバンドルを含む網目状ＣＮＴと、バンドルを含まない網目状ＣＮＴが混在した図２の（３）の状態である。
【００５７】
図８に分散処理開始１分後、５分後、および２０分後のＣＮＴ集合体のＳＥＭ像（倍率１００、および２０００）をそれぞれ示す。分散処理開始後１分ではバンドル構造が明確に確認され、配向性の高い領域が支配的であることが分かる。分散処理開始後５分のＳＥＭ像から、分散が進行するにつれてバンドル構造は徐々に消失し、網目状の構造が形成されていることが示唆される。さらに分散処理開始後２０分では網目状の構造がさらに発達し、ＣＮＴ集合体がより細い網目構造を有することが分かる。すなわち、分散が進行するにしたがってバンドル構造が解きほぐされて網目状の構造へモルフォロジーが変化することが分かる。これは図２のＣＮＴ集合体がバンドル状ＣＮＴのみの（１）の状態から、バンドル状ＣＮＴとバンドルを含む網目状ＣＮＴが混在した（２）の状態、バンドルを含む網目状ＣＮＴと、バンドルを含まない網目状ＣＮＴが混在した（３）の状態へ移行していく過程を示している。また、ＳＥＭ像の観察結果から、ＣＮＴ集合体分散液の導電率が１．０μＳ／ｃｍ以上であれば良好な分散度でＣＮＴ集合体が分散していると言える。
【００５８】
以上のことから、分散液中でのＣＮＴ集合体の分散度とモルフォロジーは、分散液の導電率と強い相関を有していることが理解される。換言すると、分散液の導電率が高いほど分散度が高く、網目状の構造がより支配的になると結論付けられる。このことから、ＣＮＴ集合体分散液の導電率を測定し、その導電率に基づいて分散性を見積もることができることが確認された。
【００５９】
分散度が向上すると、均一性の高いＣＮＴ集合体分散液を与えることができ、分散液の相分離を防ぐことができる。したがって、分散液の品質管理が容易となる。この分散液を利用することで、ＣＮＴ集合体を含有する各種機能材料の特性ばらつきを低減することができる。本発明に係る測定方法は、簡便で安価な手法によって、短時間で非破壊的に、溶媒中での分散状態を見積もることができる点で有用である。
【００６０】
（実施例３）
本実施例では、ＣＮＴ集合体分散液の導電率に対するＣＮＴ集合体の濃度の影響を検討した結果を述べる。まず、ＳＧ−ＣＮＴの集合体を０．０５ｗｔ％、および０．１ｗｔ％の濃度でメチルイソブチルケトン中に加えた。この分散液を３００ｒｐｍの回転数で攪拌子を回転することで攪拌しながら超音波ホモジナイザーを用いて超音波を照射し、分散処理を行った。導電率の測定は、実施例２と同様の方法で行った。
【００６１】
分散処理時間と導電率の相関を図９（Ａ）、（Ｂ）に、分散処理開始１分後、５分後、１０分後のＣＮＴ集合体のＳＥＭ像を図９（Ａ）、（Ｂ）に示す。図８（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ、ＣＮＴ集合体濃度が０．０５ｗｔ％、０．１ｗｔ％時のプロットである。図１０（Ａ）はＣＮＴ集合体濃度が０．０５ｗｔ％の時のＳＥＭ像であり、図１０（Ｂ）はＣＮＴ集合体濃度が０．１ｗｔ％の時のＳＥＭ像である。図９（Ａ）に示すように、ＣＮＴ集合体の濃度が０．０５ｗｔ％の場合、分散処理により分散液の導電率が１.０μＳ／ｃｍ以上の値を示すことが確認された。ＣＮＴ集合体の濃度が０．１ｗｔ％の場合、図９（Ｂ）に示すように、分散処理開始後数分で分散液の導電率が増大することが確認された。具体的には、分散処理開始約５分後には導電率は１.０μＳ／ｃｍ以上の値を示し、２０分の分散処理後には約１０−２ｍＳ／ｃｍに達した。
【００６２】
この濃度の場合、図１０（Ｂ）に示すように、分散処理開始１分後ではまだバンドル構造が明確に観察されるが、５分後には大きなバンドル構造は見られず、網目状の構造へと変化していることが示唆される。さらに分散処理が進むと網目構造が緻密になり、２０分後には細い網目構造を有するＣＮＴ集合体がネットワークを形成していることが確認された。これらの結果から、分散液の導電性が１．０μＳ／ｃｍ以上であるとき、ＣＮＴ集合体は分散液中において良好な分散度を有し、網目状のＣＮＴ集合体が存在していると結論付けることができる。
【００６３】
一方濃度が０．０５ｗｔ％の場合、分散処理開始後の導電率の上昇は比較的遅く、分散処理開始５分後に導電性が１．０μＳ／ｃｍ以上に達するが、その後の増加は小さい（図９（Ａ））。しかしながら、分散処理開始５分後以降も１．０μＳ／ｃｍ以上の値を維持していることが分かる。
【００６４】
濃度が０．０５ｗｔ％の場合、濃度が０．１ｗｔ％の場合と同様、分散処理開始直後（１分）ではバンドル構造が支配的である。しかし５分後には大きなバンドル構造は観測されず、１０分後には網目状の構造形成されていることが確認された（図１０（Ａ））。したがって、濃度が０．０５ｗｔ％の場合でも、分散液の導電性が１．０μＳ／ｃｍ以上であるとき、ＣＮＴ集合体は分散液中において良好な分散度を有し、配向性の低い網目状のＣＮＴ集合体が存在していると言える。
【００６５】
以上の結果を考慮すると、少なくとも濃度が０．０５ｗｔ％以上の場合、ＣＮＴ集合体分散液の導電率を測定することで、分散液中におけるＣＮＴ集合体の分散度を見積もることができ、モルフォロジーを予測することが可能であることが確認された。特にＣＮＴ集合体分散液の導電率が１．０μＳ／ｃｍ以上の時、ＣＮＴ集合体分散液は良好な分散度を有し、配向性の低い網目状の構造を有していると判断できる。本発明に係る測定方法は濃度に大きく依存することなく、簡便で安価に、短時間でかつ非破壊的にＣＮＴ集合体の溶媒中における分散度を見積もることができる点で有用である。
【００６６】
（実施例４）
本実例では、実施例１乃至３で用いたＣＮＴ集合体とは異なる構造のＣＮＴ集合体を用い、ＣＮＴ集合体分散液の導電率と分散度の相関を検討した結果を述べる。まず、Ｋ−ｎａｎｏｓ社製ＣＮＴ集合体、およびＮａｎｏｃｙｌ社製ＣＮＴ集合体をそれぞれ０．１２５ｗｔ％の濃度でメチルイソブチルケトン中に加えた。これらの分散液を３００ｒｐｍの回転数で攪拌子を回転することで攪拌しながら超音波ホモジナイザーを用いて超音波を照射し、分散処理を行った。導電率の測定は、実施例２と同様の方法で行った。なお、本実施例で用いたＣＮＴはいずれも多層ＣＮＴである。以下、Ｋ−ｎａｎｏｓ社製ＣＮＴ集合体を用いた分散液をサンプルＡ、Ｎａｎｏｃｙｌ社製ＣＮＴ集合体を用いた分散液をサンプルＢとする。
【００６７】
図１１（Ａ）に示すように、サンプルＡの調製直後では溶媒とＣＮＴ集合体は完全に分離しており、ほぼ透明な溶媒と、大部分が沈殿したＣＮＴ集合体が観測される。分散処理を行うと分散液全体が徐々に黒くなり、分散が進行していることが示唆される。
【００６８】
同様にサンプルＢにおいても、図１３（Ａ）に示すように、分散液調製直後では溶媒とＣＮＴ集合体は完全に分離しているが、超音波照射を行って分散処理を行うと分散液全体が徐々に黒くなり、分散が進行していることが示唆される。しかしながらいずれの場合でも、分散状態を目視で評価することはできない
【００６９】
分散処理時間に対する導電率のプロットを図１１（Ｂ）および図１３（Ｂ）に示す。図１１（Ｂ）に示すように、サンプルＡの分散処理開始から数分後、導電率は１．０μＳ／ｃｍを超え、分散処理開始１０分後には約１０−２ｍＳ／ｃｍに達し、その後もこの導電率が維持されることが分かる。サンプルＡの分散処理前、および２０分間分散処理した後のＣＮＴ集合体のＳＥＭ像（倍率５ｋ、２０ｋ）を図１２に示す。図１２に示すように、分散処理前のＣＮＴ集合体はバンドル状に存在しており、高い配向性を有していることが分かる。これに対し分散処理２０分後では、バンドルがほどけ、配向性の低い網目状のＣＮＴ集合体が存在していることが分かる。
【００７０】
サンプルＢの場合も同様であり、分散処理時間に対する導電率のプロット（図１３（Ｂ））に示すように、分散処理開始から数分後、導電率は１．０μＳ／ｃｍを超え、分散処理開始２分後には約１０−２ｍＳ／ｃｍ以上となり、その後もこの導電率が維持されることが確認された。サンプルＢの分散処理前、および２０分間分散処理した後のＣＮＴ集合体のＳＥＭ像（倍率５ｋ、２０ｋ）を図１４に示す。分散処理前のＣＮＴ集合体はバンドル状に存在しており、高い配向性を有していることが分かる。これに対し分散処理２０分後では、繊維状のバンドルがほどけ、配向性の低い網目状のＣＮＴ集合体が存在していることが分かる。
【００７１】
以上のことから、実施例２、３と同様に、分散液中でのＣＮＴ集合体の分散度、ならびにモルフォロジーは、分散液の導電率と強い相関を有しており、分散液の導電率が高いほど分散度が高く、網目状の構造がより支配的になると結論付けられる。このことから、ＣＮＴ集合体分散液の導電率を測定し、その導電率に基づいて分散性を見積もることができることが確認された。
【００７２】
本発明に係る測定方法は、ＣＮＴの層構造（単層、多層）に依存せず、簡便で安価に、短時間でかつ、非破壊的に溶媒中での分散状態を見積もることができる点で有用である。
【００７３】
（実施例５）
本実例では、ＣＮＴ集合体の分散度に対する分散処理方法の影響を検討した結果を述べる。ＳＧ−ＣＮＴの集合体を０．１ｗｔ％の濃度でメチルイソブチルケトン中に加え、ＣＮＴ集合体分散液を調製した。その後、以下の４種類の条件で分散処理を行った。すなわち、回転数３００ｒｐｍでの攪拌子の回転による攪拌を１８時間（サンプルＡ）、回転数１０００ｒｐｍでの攪拌子の回転による攪拌を１８時間（サンプルＢ）、超音波ホモジナイザーを用いた超音波照射を２０分（サンプルＣ）、およびジェットミル（湿式微粒化装置、スギノマシン社製、型番スターバーストラボＨＪＰ−１７００７Ｒ）を用い１００ＭＰａの圧力と１２０ＭＰａの圧力で各１パスずつ行った分散（サンプルＤ）を行い、その後分散液の導電率を測定した。
【００７４】
図１５に示すように、攪拌子による攪拌の場合、攪拌子の回転数を増大させることによって導電性は向上する。しかしながらサンプルＢの場合でも導電率は１．０μＳ／ｃｍよりも小さく、十分な分散度に達していないことが示唆される。これに対し、超音波照射による分散、あるいはジェットミルを用いた分散を行った場合、導電率は１．０μＳ／ｃｍを超えており、高い分散度を有する分散液が得られていることが示唆される。
【００７５】
以上の結果から、均一性の高いＣＮＴ集合体分散液の生成には、超音波照射、あるいはジェットミルによる分散を適用することで、短時間で高い分散度を有する分散液が得られると言える。
【００７６】
（実施例６）
本実例では、ＣＮＴ集合体の分散に対する溶媒の影響を検討した結果を述べる。まずＳＧ−ＣＮＴ集合体を０．１ｗｔ％の濃度でＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、エタノール、および水に加えた。これら３種の分散液を３００ｒｐｍの回転数で攪拌子を回転することで攪拌しながら超音波ホモジナイザーを用いて超音波を照射し、分散処理を行った。導電率の測定は、実施例２と同様の方法で行った。
【００７７】
図１６、１８、２０に、溶媒としてＤＭＦ、エタノール、水を用いた場合の分散処理時間に対する導電率のプロットを示す。これらのプロットからわかるように、いずれの場合でも分散処理開始後速やかに導電性が上昇し、数分乃至数十分後には１０−１ｍＳ／ｃｍ以上の導電率に達することが確認された。
【００７８】
図１７、１９、２１に、それぞれＤＭＦ、エタノール、水中で１分、５分、２０分間分散することによって得られたＣＮＴ集合体のＳＥＭ像（倍率５ｋ、２０ｋ）を示す。いずれの溶媒を用いた場合でも、分散開始後１分ではバンドル構造が明確に観測され、この構造が支配的であることが分かる。しかしながら５分後にはバンドル構造が減少しており、２０分後には網目状の構造が形成されていることが確認された。
【００７９】
本発明に係る測定方法は、ＣＮＴの層構造（単層、多層）に依存せず、簡便で安価に、短時間でかつ、非破壊的に溶媒中での分散状態を見積もることができ、また、種々の溶媒が使用可能である点で有用である。
【符号の説明】
【００８０】
１００：測定器、１１０：電極、１２０：電極、１３０：ＣＮＴ集合体分散液、１４０：スタラー
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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