纳米碳制造装置和纳米碳制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供用于稳定地大量制造纳米碳的制造方法和制造装置。在制造腔室（１０７）中，将圆筒形石墨棒（１０１）固定至旋转装置（１１５）上，并使得能够以石墨棒（１０１）的长度方向为轴进行旋转，且还可以在长度方向上左右移动。用来自激光源（１１１）的激光束（１０３）照射石墨棒（１０１）的侧面，并在烟羽（１０９）的产生方向上设置纳米碳收集腔室（１１９）。另一方面，通过旋转装置（１１５）将石墨棒（１０１）的侧面中被激光束（１０３）照射的侧面快速旋转，并通过切削工具（１０５）将该侧面平滑化。由切削工具（１０５）产生出的石墨棒（１０１）的切削碎屑被收集入切削石墨收集腔室（１２１），并与所产生的碳纳米突集合体（１１７）分离。

【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。这当中，碳纳米突(carbon nanohorn)具有管形结构，其中由轧制为圆筒形的石墨片制成的碳纳米管的一端具有圆锥形状。由其特异性质可预期其对各
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。已有报道由激光蒸发方法制造碳纳米突集合体，在该方法中，以激光束在惰性气氛中对原料的碳物质(下文中某些情况下称为石墨靶)进行照射(专利文献1)。专利文献1日本专利公开第2001-64004号公报。专利技术公开本专利技术人对通过激光蒸发方法稳定大量生产纳米碳的技术作了大量研究。研究的结果，得到了如下一些认识。采用激光蒸发方法，照射一次激光束的石墨靶的表面变得粗糙。对此可通过以激光束照射圆筒形石墨靶的侧面的情况为例加以说明。图3是采用圆筒形石墨靶的情况下，例示照射方式的图。图3(c)是首先以激光束103照射石墨棒101时，与其长度方向垂直的横截面视图，图3(a)是激光束103照射部分的放大视图。如图3(a)和图3(c)中所示，由于首次被激光束103照射的侧面是平面，因而在特定方向产生烟羽(plume)109。另一方面，图3(d)是表示以图3(c)中的激光束103照射一次或多次之后，再次以激光束103照射的方式的视图。图3(b)是激光束103照射部分的放大视图。如图3(b)和3(d)所示，用激光束103照射一次时，石墨棒101的侧面变得粗糙。当以激光束103再次照射面粗糙化位置时，照射位置处产生功率密度的波动，同时在烟羽109的方向上也产生扰动。还发现，被激光束103照射一次的表面变得粗糙，从而当以激光束103再次照射面时，激光束的照射角度会产生变化，石墨棒101侧面上被激光照射的面积会产生变化，并且石墨棒101侧面上激光束103的功率密度会产生变化。因此，难以稳定大量制造碳纳米突集合体。如上所述，以往尚未发现连续稳定制造碳纳米突集合体的方法，因而开发大量制造技术是将碳纳米突集合体投入实际应用的关键问题。本专利技术是鉴于上述情况而进行的，本专利技术的目的是提供用于稳定大量制造碳纳米突集合体的制造方法和制造装置。本专利技术的另一目的是提供用于稳定大量制造纳米碳的制造方法和制造装置。根据本专利技术，提供纳米碳制造方法，其包含光照射石墨靶的表面，收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳，并将被光照射的石墨靶表面平滑化；再次光照射被平滑化的石墨靶表面，并收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。另外，根据本专利技术，提供纳米碳制造装置，其包含用于光照射石墨靶表面的光源；用于将被光照射的石墨靶表面平滑化的表面处理单元；以及收集由光照射从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳的收集单元。在本专利技术中，“平滑化”是指与处理前相比相对减少石墨靶表面的凹凸程度的处理。根据本专利技术的纳米碳制造方法，尽管石墨靶表面被光照射而变粗糙，但是将其平滑化并再次光照射平滑化后的位置。因而，被光照射的石墨靶表面总能保持在平滑状态。因而，石墨靶表面照射部位的功率密度保持恒定，从而可以稳定地大量合成纳米碳。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，石墨靶表面光照射部位的功率密度。根据本专利技术，提供纳米碳制造方法，其包含使石墨靶绕中心轴旋转的同时光照射圆筒形石墨靶的表面，收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳，并将光照射的石墨靶表面平滑化；使石墨靶绕中心轴旋转的同时再次光照射被平滑化的表面，并收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。另外，根据本专利技术，提供纳米碳制造装置，其包含保持圆筒形石墨靶并使之绕中心轴旋转的靶保持单元；用于光照射石墨靶表面的光源；用于平滑化被光照射的石墨靶表面的表面处理单元；以及收集由光照射从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳的收集单元。根据本专利技术，圆筒形石墨靶绕中心轴旋转，从而使例如被光照射变粗糙的侧面得以平滑化。然后再次光照射被平滑化的侧面。由此，通过使圆筒形石墨靶旋转的同时进行光照射和平滑化，可连续并有效地大量制造纳米碳。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，例如可采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。只要其具有棒状，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表面优选为圆筒形石墨靶的侧面。此处，“圆筒形石墨靶的侧面”是指与圆筒的长度方向平行的曲面(圆筒面)。根据本专利技术，提供纳米碳制造装置，其包含保持平板形石墨靶并使该石墨靶在表面的法线方向上旋转180°的靶保持单元；用于光照射石墨靶表面的光源；用于平滑化被光照射的所述石墨靶表面的表面处理单元；以及收集由光照射从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳的收集单元。另外，根据本专利技术，提供纳米碳的制造方法，其包含光照射平板形石墨靶的表面，并收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳；使被光照射的石墨靶在表面的法线方向上旋转180°之后，平滑化被光照射的石墨靶表面；再次光照射平滑化后的表面，并收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。在本专利技术中，在平板形石墨靶的一个面被光照射之后，将该面反转并光照射另一面。然后在光照射另一面的同时可将一个面进行平滑化。将石墨靶再次反转之后，将平滑化后的一个面进行第二次光照射。在第二次光照射过程中，对另一面进行平滑化。由此，本专利技术的构成方式为在反转平板形石墨靶的光照射面的同时进行光照射，当光照射一个面时，可对另一面进行平滑化。因此，通过使用平板形的石墨靶，可有效并稳定地制造出具有期望性质的高纯度纳米碳。在本专利技术的纳米碳制造方法中，可在光照射石墨靶表面及再次光照射石墨靶表面的过程中，在移动光照射位置的同时进行光照射。另外，本专利技术的纳米碳制造装置可进一步含有移动石墨靶相对于光源的相对位置的移动单元。作为移动单元，例如在使圆筒形石墨靶绕中心轴旋转的同时进行光照射的情况下，可以采用移动石墨靶的位置从而在石墨靶的长度方向上移动照射位置的方式。通过移动照射位置，可更有效并连续地实施光照射、平滑化和再次光照射的步骤，从而可实现纳米碳的有效大量制造。例如，根据本专利技术，提供纳米碳的制造方法，其包含将石墨靶置于腔室中，移动照射位置的同时光照射石墨靶的表面，收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳，并平滑化被光照射的石墨靶表面；在移动照射位置的同时再次光照射平滑化后的石墨靶表面，而不将石墨靶从腔室取出，并收集从石墨靶蒸发的碳蒸气作为纳米碳。在本专利技术的纳米碳制造方法中，平滑化被光照射的表面可包含除去石墨靶表面的一部分。另外，在本专利技术的纳米碳制造装置中，表面处理单元可在与光照射位置不同的位置除去石墨靶表面的一部分。通过这样作，由于光照射而变粗糙的石墨靶表面可更有效地被平滑化。对除去石墨靶表面一部分的方法并无特别限制，只要石墨靶表面可以被平滑化即可；然而，可以列举切削、研磨、抛光等作为例子。本专利技术的纳米碳制造装置可进一步含有碎屑收集单元，用于收集表面处理单元中产生的石墨靶的碎屑。通过这样，可将切削石墨靶表面产生的切削碎屑与生成的纳米碳有效分离并收集。在本专利技术的纳米碳制造方法中，光照射可包含以激光本文档来自技高网...

【技术保护点】
纳米碳制造装置，其包含：光源，用于光照射石墨靶的表面；表面处理单元，用于平滑化被光照射的所述石墨靶表面；和收集单元，用于收集经光照射从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]