碳纳米管复合材料制造技术

提供一种碳纳米管复合材料，能够以低添加量的碳纳米管发挥高导电性。本发明专利技术的碳纳米管复合材料是将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，其特征在于，具备由多个碳纳米管构成的碳纳米管组和母材区域，碳纳米管的混合量为0.0001％重量以上1.0％重量以下，碳纳米管复合材料的电导率为10-7S/cm以上。

Carbon nanotube composite

The invention provides a carbon nanotube composite material which can play high conductivity with a low amount of carbon nanotubes. Carbon nanotube composite material of the invention is a composite material of carbon nanotubes dispersed carbon nanotubes into the matrix form, characterized with is composed of a plurality of carbon nanotubes and the area of the base metal, mixed carbon nanotubes content of 0.0001% weight more than 1% by weight, the conductivity of carbon nanotube composite materials for more than 10-7S/cm.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使碳纳米管分散于基质中而得到的碳纳米管复合材料。
技术介绍
在聚合物泡沫体以及弹性体中混合了导电性填料而得的碳纳米管复合材料以各种用途被广泛应用，例如在电子商品、计算机、医用设备等中，作为用于进行电磁屏蔽和/或释放静电的垫圈、密封件而被广泛应用。以往，通常通过使用金属、炭黑等颗粒来赋予导电性。然而，这种以往的导电填料多为颗粒形状，并且为了对基质赋予导电性，必须增加添加量。另一方面，若增加导电性填料的添加量，则存在碳纳米管复合材料会变成例如僵硬的材料而损坏基质原本具有的特性的问题。随着电子部件的小型化与塑性部件的使用的发展，尤其是在民用电子设备中，需要以更低的添加量赋予基质导电性。因此，导电性优异、纵横比高的一维形状的碳纳米管作为导电性填料而倍受关注。然而，碳纳米管容易因范德华力而聚集。由此，若向弹性体等基质中混合碳纳米管，则碳纳米管会聚集成束状，难以使其均匀地分散。因此，介绍了若干解决碳纳米管的聚集而使分散性提高的方法（例如，专利文献1）。已利用这种使碳纳米管均匀地分散于基质的技术，开发了使用碳纳米管的碳纳米管复合材料。例如当将碳纤维从中心部位开始三维（放射状）地延伸的碳纳米管混合到弹性体中时，特定的碳纳米管由于上述的三维形状而在弹性体中均匀地分散，结果在弹性体整体中形成连续的导电通路（导电路径），实现了导电性优异的柔性电极（专利文献2）。另外，包含由碳纳米管、离子性液体、以及具有与离子性液体的混合性的橡胶所形成的碳纳米管橡胶混合物的碳纳米管复合材料具有作为电子线路的构成材料使用所须的充分的导电性和不亚于通常的橡胶材料的弹性，开发出了能够制造可以实现柔性电子产品的可伸长的电子设备的、以碳纳米管橡胶、碳纳米管橡胶膏以及以膏作为橡胶基材的导电性材料（非专利文献1）。然而，这些基于以往技术的碳纳米管复合材料存在若不增加碳纳米管的添加量则无法赋予导电性的问题。（现有技术文献）（专利文献）专利文献1:日本特开2007-330848号公报专利文献2:日本特开2008-198425号公报（非专利文献）非专利文献1:TsuyoshiSekitanietal,ARubberlikeStretchableActiveMatrixUsingElasticConductors,SCIENCE,2008.9.12,vol.321,p.1468-1472
技术实现思路
（专利技术所要解决的问题）本专利技术的目的在于，解决如上所述的以往技术的问题点，实现能够以低添加量的碳纳米管来发挥高导电性的碳纳米管复合材料。（用于解决问题的方法）根据本专利技术的一个实施方式，提供一种将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，其特征在于，具备由多个碳纳米管构成的碳纳米管组和母材区域，碳纳米管的混合量为0.0001％重量以上、1.0％重量以下，碳纳米管复合材料的电导率为10-7S/cm以上。所述碳纳米管组在波长633nm的拉曼光谱分析中在1560cm-1以上1600cm-1以下的范围内的最大峰值强度与所述母材区域在波长633nm的拉曼光谱分析中在1560cm-1以上1600cm-1以下的范围内的最大峰值强度之比可以为5以上。另外，根据本专利技术的一个实施方式，提供一种将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，其特征在于，具备由多个碳纳米管构成的碳纳米管组和母材区域，所述碳纳米管组在波长633nm的拉曼光谱分析中在1560cm-1以上1600cm-1以下的范围内具有峰值，所述母材区域在波长633nm的拉曼光谱分析中在1560cm-1以上1600cm-1以下的范围内没有峰值。所述碳纳米管复合材料具有大于10-11S/cm以上的电导率。在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管组具备1.7以上的分形维。在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的混合量在所述碳纳米管复合材料整体的质量为100%重量的情况下为0.0001%重量以上5%重量以下。所述碳纳米管复合材料包含具有10S/cm以上的导电性的碳纳米管。在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的长度为0.1μm以上。在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的平均直径为1nm以上30nm以下。在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的基于使用了荧光X射线的分析的碳纯度为90%重量以上。所述碳纳米管复合材料在波长633nm的拉曼光谱分析中，在110±10cm-1、190±10cm-1以及200cm-1以上的区域中观测到至少一个峰值。在所述碳纳米管复合材料中，当设利用共振拉曼散射测量法测量得到的光谱中，在1560cm-1以上1600cm-1以下的范围内的最大的峰值强度为G、在1310cm-1以上1350cm-1以下的范围内的最大的峰值强度为D时，G/D比为3以上。在所述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管为单层碳纳米管。在所述碳纳米管复合材料中，所述基质为弹性体。在所述碳纳米管复合材料中，所述的弹性体为从天然橡胶、环氧化天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、氯化丁基橡胶、丙烯酸橡胶、硅橡胶、氟橡胶、丁二烯橡胶、环氧化丁二烯橡胶、表氯醇橡胶、聚氨酯橡胶、聚硫橡胶以及烯烃类、聚氯乙烯类、聚酯类、聚氨酯类、聚酰胺类、苯乙烯类热塑性弹性体中选择的一种以上。在所述碳纳米管复合材料中，所述基质为树脂。在所述碳纳米管复合材料中，所述树脂为从不饱和聚酯、乙烯基酯、环氧树脂、酚醛树脂（可溶性酚醛树脂型）、尿素-三聚氰胺、聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、液晶聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、苯乙烯类树脂、聚氧化亚甲基（聚甲醛）、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚苯硫醚、聚苯醚、改性聚苯醚、聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚砜、聚醚砜、聚酮、聚醚酮、聚醚醚酮、聚醚酮酮、聚芳酯、聚醚腈、酚醛树脂类树脂、苯氧基树脂、聚四氟乙烯中选择的一种以上。（专利技术的效果）根据本专利技术，能够实现具有极小的逾渗阈值（percolationthreshold）的碳纳米管复合材料。另外，能够以低添加量的碳纳米管实现具有高导电性的碳纳米管复合材料。另外，能够实现尽管具有导电性但仍保持了母材的物理特性的碳纳米管复合材料。附图说明图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的碳纳米管复合材料100的示意图。图2是示出本专利技术的一个实施方式所涉及的CNT集合体10的聚散的基质结构的示意图。图3是比较本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，其特征在于，具备由多个碳纳米管构成的碳纳米管组和母材区域，碳纳米管的混合量为0.0001％重量以上、1.0％重量以下，碳纳米管复合材料的电导率为10‑7S/cm以上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.09.29 JP 2011-2139951.一种将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，其特征在于，
具备由多个碳纳米管构成的碳纳米管组和母材区域，
碳纳米管的混合量为0.0001％重量以上、1.0％重量以下，碳纳米管复合材料的电导
率为10-7S/cm以上。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，
所述碳纳米管组在波长633nm的拉曼光谱分析中在1560cm-1以上1600cm-1以下的
范围内的最大峰值强度与所述母材区域在波长633nm的拉曼光谱分析中在1560cm-1以
上1600cm-1以下的范围内的最大峰值强度之比为5以上。
3.一种将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，其特征在于，
具备由多个碳纳米管构成的碳纳米管组和母材区域，所述碳纳米管组在波长633nm
的拉曼光谱分析中在1560cm-1以上1600cm-1以下的范围内具有峰值，
所述母材区域在波长633nm的拉曼光谱分析中在1560cm-1以上1600cm-1以下的范
围内没有峰值。
4.根据权利要求3所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，
所述碳纳米管复合材料具有大于10-11S/cm以上的电导率。
5.根据权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，
所述碳纳米管组具备1.7以上的分形维。
6.根据权利要求3所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，
所述碳纳米管的混合量在所述碳纳米管复合材料整体的质量为100%重量的情况下
为0.0001%重量以上5%重量以下。
7.根据权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，
所述碳纳米管复合材料包含具有10S/cm以上的导电性的碳纳米管。
8.根据权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，
所述碳纳米管的长度为0.1μm以上。
9.根据权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在于，
所述碳纳米管的平均直径为1nm以上30nm以下。
10.根据权利要求1所述的碳纳米管复合材料，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠贤治，阿多诚介，山田健郎，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：发明
国别省市：日本;JP