纳米碳的制造装置和纳米碳的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及纳米碳的稳定大量制造。在制造腔室（１０７）中，圆筒形石墨棒（１０１）固定于旋转装置（１１５）上，并能够以石墨棒（１０１）的长度方向为轴进行旋转，且能在长度方向上左右移动。石墨棒（１０１）的侧面被来自激光源（１１１）的激光束（１０３）照射。纳米碳收集腔室（１１９）设置在烟羽（１０９）的产生方向上，以收集生成的碳纳米突集合体（１１７）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及。
技术介绍
近年来，对纳米碳的工业应用研究颇为盛行。纳米碳是指具有纳米尺度微细结构的碳物质，由碳纳米管和碳纳米突等为代表。已有报道通过激光蒸发方法(激光烧蚀方法)制造由轧制成圆筒形的石墨薄片制成的碳纳米管，在该方法中，原料碳物质(下文中某些情况下称为石墨靶)在惰性气体氛围中被激光束照射(专利文献1)。在专利文献1中，包含催化剂的碳小球被用作石墨靶，其表面被激光束照射。另外，碳纳米突也具有管状结构，其中碳纳米管的一端具有圆锥形状。从它的特异性质可以预期在各种
的应用。通常，通过在各个圆锥形部分之间起作用的范德华力，碳纳米突集合成以管为中心的圆锥形部分从表面上突出成角(horn)的形式，从而形成碳纳米突集合体。据报道，碳纳米突集合体也用激光蒸发方法制造(专利文献2)。在专利文献2中，圆筒形石墨靶的表面被激光束照射，以此来制造碳纳米突集合体。专利文献1日本专利申请公开第2000-313608号公报专利文献2日本专利申请公开第2001-64004号公报专利技术简述此处，在把碳纳米突集合体投入实际应用的方面，大量制造的技术发展是一个关键的问题。然而，在碳纳米突集合体的连续、稳定制造方面，上述相关技术中描述的方法还有改进的空间。鉴于上述情况，本专利技术的目的是为碳纳米突集合体的稳定大量制造提供制造方法和制造装置。同时，本专利技术的另一个目的是为纳米碳的稳定大量制造提供制造方法和制造装置。本专利技术人在纳米碳的有效大量制造技术方面做了很多研究。本专利技术是在以上描述的新知识基础上完成的。根据本专利技术，提供纳米碳的制造装置，其包含保持圆筒形石墨靶的靶保持单元；光源，用于光照射石墨靶的圆筒面；移动单元，用于将被靶保持单元保持的石墨靶和光源中的一方相对于另一方移动，以移动圆筒面上的光的照射位置；和收集单元，用于收集从被光照射的石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。另外，根据本专利技术，提供纳米碳的制造方法，其中在移动光的照射位置的同时光照射圆筒形石墨靶的圆筒面，并且收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。在本专利技术中，光照射是在圆筒形石墨靶的圆筒面上进行的。此处，在激光蒸发方法中，被激光束照射一次的石墨靶的表面变得粗糙。以在圆筒形石墨靶表面照射激光束的情况为例对此进行说明。图3是在采用圆筒形石墨靶的情况下表示其照射方式的图。图3(c)是首次用激光束103照射石墨棒101时，垂直于石墨棒101长度方向的横截面视图，图3(a)是激光束103照射部分的放大图。如图3(a)和3(c)中所示，由于被激光束103首次照射的侧面是平面，因而在某些确定方向上产生烟羽(plume)109。另一方面，图3(d)是说明图3(c)中用激光束103照射侧面一次或多次之后，再次用激光束103照射的方式的图。图3(b)是激光束103照射部分的放大图。如图3(b)和3(d)所示，石墨棒101的侧面被激光束103照射一次时变得粗糙。当用激光束103再次照射面变粗糙的位置时，激光束103的照射角度和石墨棒101侧面上的光照射面积产生变化，因此在照射位置处产生功率密度的波动，并且在产生烟羽109的方向上也产生扰动。在本专利技术中，在移动圆筒面上的照射位置的同时，进行光照射。因此，与在恒定照射位置持续照射激光束的情况相比，可以使照射位置处的功率密度的大小稳定。因此，能够以稳定的方式有效地制造具有期望性质的纳米碳。另外，在圆筒形石墨靶上，形成圆筒面的侧面通常具有比平坦端面更大的表面积，因此，通过在移动圆筒面上的照射位置的同时进行光照射时，可以确实地提供平滑表面作为新的照射面。因此，能够稳定、大量地制造纳米碳。此处，在本说明书中，“功率密度”是指实际照射石墨靶表面的光的功率密度，即，石墨靶表面的光照射位置处的功率密度。根据本专利技术，提供纳米碳的制造装置，其包含靶保持单元，保持圆筒形石墨靶并使石墨靶绕中心轴旋转；光源，用于光照射石墨靶的圆筒面；和收集单元，用于收集从被光照射的石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。另外，根据本专利技术，提供纳米碳的制造方法，其中在使石墨靶绕中心轴旋转的同时光照射圆筒形石墨靶的圆筒面，并且收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。在本专利技术中，在使石墨靶绕中心轴旋转的同时，光照射圆筒面。因此，通过简单的构成就可以连续地变化光照射位置。因此，能够有效地提供新的照射位置，稳定、大量地制造纳米碳。通过使圆筒形石墨靶绕中心轴旋转光照射圆筒面，能够容易地以比光照射石墨靶的端面的情况简单的构成提供新的照射位置。此处，在本专利技术中，“中心轴”是指穿过与圆筒形石墨靶的长度方向垂直的横截面中心，并与长度方向水平的轴。另外，例如可使用石墨棒作为圆筒形的石墨靶。此处，“石墨棒”是指形成棒状的石墨靶。只要它具有棒状，至于是空心还是实心则无关紧要。另外，如上所述，被光照射的圆筒形石墨靶的表面优选是圆筒形石墨靶的侧面。在本说明书中，“圆筒形石墨靶的侧面”是指与圆筒体的长度方向平行的曲面，并且这一表面也称为圆筒面。本专利技术的纳米碳制造装置可以进一步形成包含使石墨靶相对于光源的相对位置移动的移动单元的结构。另外，在本专利技术的纳米碳制造方法中，光照射可以在移动光的照射位置的同时进行。通过这样，可以更加稳定地获得具有期望性质的纳米碳。在本专利技术的纳米碳制造装置中，移动单元可以形成在使石墨靶上的照射位置处的照射角度接近恒定的同时移动光的照射位置的结构。另外，本专利技术的纳米碳使用方法可以包含光照射，使得圆筒面上的光照射角度接近恒定。通过这样，能够更加确实地抑制照射位置处光的功率密度的波动。因此，能够稳定地以高产量制造具有期望性质的纳米碳。此处，在本说明书中，包含在煤烟状物质中的碳纳米突的比率也称为“碳纳米突的纯度”或“碳纳米突的收率”。在本专利技术的纳米碳制造方法中，光照射可以是激光束照射。通过这样，能够更加确实地在石墨靶的表面施加具有期望功率密度的光。因此，能够更稳定地制造纳米碳。本专利技术的纳米碳制造装置可以形成其中收集单元包括用于收集收集通过光照射产生的纳米碳的粉末的腔室的结构。通过这样，能够容易地将收集腔室的尺寸设计为适合纳米碳产生量的尺寸。因此，能够更加确实地收集产生的纳米碳的粉末。另外，通过将产生的纳米碳粉末分离到收集腔室，纳米碳能够抑制施加到石墨靶上的光照射引起的功率密度的波动。本专利技术的纳米碳制造装置可以形成包含引导单元的结构，所述的引导单元在通过光照射从光照射位置处产生烟羽的方向上延伸，并且与收集腔室连能，从而将纳米碳引导到收集腔室。通过这样，可以更确实地将通过冷却从烟羽飞出的碳蒸气而产生的纳米碳导入收集腔室、并收集。在本专利技术的纳米碳制造方法中，收集纳米碳可以包括收集碳纳米突。另外，在本专利技术的纳米碳制造装置中，纳米碳可以是碳纳米突。另外，在本专利技术中，碳纳米突可以构成碳纳米突集合体。通过这样，能够有效地进行碳纳米突集合体的大量合成。在本专利技术中，构成碳纳米突集合体的碳纳米突可以是单层碳纳米突或者多层碳纳米突。另外，也可以收集碳纳米管作为纳米碳。此处，这些结构的任何组合和通过在方法、装置等之间变换本专利技术的表现而获得的方式也是本专利技术有效的方式。如上用图3所描述的，石墨靶的表面被激光束照射一次即变得粗糙。当用激光束103再次照射面粗糙化状态的位置时，激光束103的功率密度产生变化。因此，优选提供石墨靶圆筒面的平滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米碳制造装置，其包含：靶保持单元，保持圆筒形石墨靶；光源，用于光照射所述石墨靶的圆筒面；移动单元，用于将被所述靶保持单元保持的所述石墨靶和光源中的一方相对于另一方移动，以移动所述光在所述圆筒面上的照射位置；和　 　收集单元，用于收集从被所述光照射的所述石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：莇丈史，真子隆志，吉武务，久保佳实，饭岛澄男，汤田坂雅子，糟屋大介，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]