附带大致垂直取向的碳纳米管的基材制造技术

本发明专利技术提供一种转印性优异、并且可以转印比以往均匀的厚度的碳纳米管层的附带大致垂直取向的碳纳米管的基材。一种附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，是碳纳米管大致垂直取向了的基材，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小的部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】附带大致垂直取向的碳纳米管的基材
本专利技术涉及转印性优异、并且可以转印比以往均匀的厚度的碳纳米管层的附带大致垂直取向的碳纳米管的基材。
技术介绍
燃料电池通过将燃料和氧化剂向被电连接了的两个电极供给，电化学地引起燃料的氧化，从而将化学能直接转换为电能。与火力发电不同，燃料电池不受卡诺循环的制约，因此显示出高的能量转换效率。燃料电池通常是将多个单电池进行层叠而构成，该单电池将以一对电极夹持了电解质膜的膜-电极接合体作为基本结构。燃料电池的阳极和阴极中的电化学反应，是通过燃料气体和氧化剂气体等气体，被导入到其与作为导电体的载体所担载的催化剂粒子和确保离子传导路径的高分子电解质接触的面即三相界面来进行。阳极侧催化剂层和阴极侧催化剂层中的电极反应，炭黑等碳粒子所担载的催化剂的量多时变得活跃，电池的发电性能提升。但是，燃料电池所使用的催化剂为钼等贵金属，因此存在由于增加催化剂的担载量从而燃料电池的制造成本增大的问题。另外，使碳粒子上担载有催化剂的反应电极中，在碳粒子间、以及碳粒子与作为集电体的隔板间发生电子的损失。该电子的损失成为发电性能停滞不前的原因之一。因此，作为避 免这样的制造成本和电子的损失的问题的以往技术，提出了将碳纳米管(以下，有时称为CNT)用于电极的燃料电池。由于使用了 CNT的电极的电阻小，因此具有与使碳粒子上担载有催化剂的电极相比电子的损失被抑制、发电效率提升的优点。另外，使用了 CNT的电极还具有可以将被担载的高价的贵金属催化剂有效利用于电极反应的优点。另一方面，从由CNT构建精细的纳米结构的观点出发，CNT的图案化技术受到注目。专利文献I中公开了使用了光固化硅树脂的CNT的转印方法涉及的技术。在先技术文献专利文献1:日本特开2005-129406号公报
技术实现思路
本【专利技术者】们在如专利文献I所述的CNT的转印方法涉及的以往方法中，发现了发生转印不良、得到的CNT层的层厚变得不均匀的课题。本专利技术是鉴于上述实际情况完成的，目的是提供一种转印性优异、并且可以转印比以往均匀的厚度的CNT层的附带大致垂直取向的CNT的基材。本专利技术的第I附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小的部分。本专利技术的第I附带大致垂直取向的碳纳米管的基材中，优选:在与上述基材的界面中的碳纳米管的直径，比碳纳米管的根数密度较小的上述部分的直径大。本专利技术的第2附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的直径比其他部分小的部分。本专利技术的第2附带大致垂直取向的碳纳米管的的基材中，优选:在与上述基材的界面中的碳纳米管的直径，比碳纳米管的直径较小的上述部分的直径大。本专利技术的第3附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小、并且在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的直径比其他部分小的部分。本专利技术的第3附带大致垂直取向的碳纳米管的基材中，优选:在与上述基材的界面中的碳纳米管的直径，比碳纳米管的根数密度较小并且碳纳米管的直径较小的上述部分的直径大。根据本专利技术，通过在相对于CNT的长度方向比中央靠基材侧设置CNT的存在稀疏的部分，从而在将CNT从基材剥落转印时，该稀疏部分优先断裂，结果得到厚度均匀的CNT层。 【附图说明】图1是本专利技术涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第I实施方式的截面模式图。图2是本专利技术涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第2实施方式的截面模式图。图3是本专利技术涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第3实施方式的截面模式图。图4是本专利技术涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第I实施方式的优选方式的截面模式图。图5是本专利技术涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第2实施方式的优选方式的截面模式图。图6是本专利技术涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第3实施方式的优选方式的截面模式图。图7是实施例2的沿CNT的长度方向的截面的SEM图像。图8是实施例2的基材界面的TEM图像。图9是实施例2的基材附近的Voronoi分割图、和实施例2的中央的Voronoi分割图。图10是表示实施例2的基材界面的CNT的直径的直方图的条形图。图11是实施例2的基材界面、基材附近、中央、和表层的CNT的直径的直方图。图12是表示了以往的CNT的转印方法中的不良情况的截面模式图。图13是以往的附带CNT的基材的截面模式图。【具体实施方式】本专利技术的第I附带大致垂直取向的碳纳米管的基材(以下，有时称为第I专利技术)，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小的部分。本专利技术的第2附带大致垂直取向的碳纳米管的基材(以下，有时称为第2专利技术)，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的直径比其他部分小的部分。本专利技术的第3附带大致垂直取向的碳纳米管的基材(以下，有时称为第3专利技术)，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小、并且在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的直径比其他部分小的部分。第I专利技术将CNT的根数密度比其他部分小的部分设置在基材侧。第2专利技术将CNT的直径比其他部分小的部分设置在基材侧。第3专利技术兼备第I专利技术和第2专利技术的特征，将CNT的根数密度比其他部分小、并且CNT的直径比其他部分小的部分设置在基材侧。这三个专利技术在全都在相对于CNT的长度方向比中央靠基材侧，具备与其他部分相比CNT的存在稀疏的部分这点上共通。其结果，这三个专利技术全都取得在将CNT从基材剥离转印时，该稀疏部分优先断裂，结果得到厚度均匀的CNT层的效果。以下，在本说明书中，对这三个专利技术的共通点进行主要说明，对各专利技术相应地进行个别说明。在以往的CNT的转印方法中，不能避免即使在转印后，转印部位的基材上残存CNT、转印后的CNT层的层厚不整齐的转印不良。图12是表示了以往的CNT的转印方法中的不良情况的截面模式图。图12是表示了从基材71向电解质膜等转印部位72转印CNT73的情况的图。CNT73上担载有催化剂粒子74，并且被覆有电解质树脂75。在转印性良好的情况下，转印后的基材71上残留有成为CNT生长核心的催化剂粒子76。图12(a)是表示了进行转印的初始的基材上残存CNT的例子的图。认为这是通过在以往的CNT中，由于CNT的直径、根数密度在CNT层的整个区域中是均匀的，因此CNT不断裂、CNT的一部分或全部从电解质膜等转印部位72脱落从而引起的。图12(b)是表示了转印后的CNT层的层厚不整齐的例子的图。认为这是通过在以往的CNT中，由于CNT的直径、根数密度在CNT层的整个区域中是均匀的，因此断裂部分因各CNT而参差不齐从而引起的。另外，以往的CNT的转印方法中，也发生了 CNT以包含催化剂粒子的状态被转印的不良情况。图12(c)是表示了 CNT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，是碳纳米管大致垂直取向了的基材，其特征在于：在相对于所述碳纳米管的长度方向比中央靠所述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小的部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.17 JP 2011-2518621.一种附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，是碳纳米管大致垂直取向了的基材，其特征在于: 在相对于所述碳纳米管的长度方向比中央靠所述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小的部分。2.根据权利要求1所述的附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，在与所述基材的界面中的碳纳米管的直径，比碳纳米管的根数密度较小的所述部分的直径大。3.一种附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，是碳纳米管大致垂直取向了的基材，其特征在于: 在相对于所述碳纳米管的长度方向比中央靠所述基材侧，具有在与该基材大致平...

【专利技术属性】
技术研发人员：今西雅弘，宫本绅司，杉本岩生，山下智也，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，日立造船株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP