锐端多层碳质纳米管放射状集合体及其制造方法技术

本发明专利技术涉及锐端多层碳质纳米管放射状集合体及其制造方法。通过在添加有氢的惰性气体环境气氛中所产生的等离子体焰中导入碳棒，使碳蒸发，在碳棒表面堆积制造作为ＳＴＭ或ＡＦＭ用探针，显示元件，显示器件等的场致发射电子源等使用的，作为新型纳米碳结构的锐端多层碳质纳米管放射状集合体。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
锐端多层碳质纳米管放射状集合体及其制造方法
本申请专利技术涉及锐端多层碳质纳米管放射状集合体及其制造方法。更详细地讲，本申请专利技术涉及作为STM或AFM用探针、显示元件、显示器等的场致发射电子源等使用的、新型纳米碳结构物的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，和锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜及其制造方法。
技术介绍
一直以来就在进行利用碳质纳米管、碳质纳米喇叭管(carbonnanohorn)等的纳米碳结构物质作为微小电子元件的导体或FPD等的电极、微型结构物、高强度材料吸附材料等的许多研究。这种碳质纳米管有石墨片卷成圆筒状的形状，可以分类成一层石墨片的单层碳质纳米管，和有许多石墨片重叠成嵌套状的多层碳质纳米管。一般熟知的单层碳质纳米管大多数直径1-2nm，长度数μm，多层碳质纳米管大多数最外层的直径数10nm，最内侧层的直径数-10nm，长度数μm。而碳质纳米喇叭管是单层碳质纳米管的顶端封闭成圆锥状的形状。这种碳质纳米喇叭管实际上是多数的碳质纳米喇叭管使圆锥状的顶端朝外放射状地集合，作为直径约100nm左右的球状体的碳质纳米喇叭管集合体而获得的。这样的纳米碳结构物中，最近已发现最外侧层的直径虽然是与过去同样的10nm左右，但甚至中心部也致密地形成层，最内侧的最细层的直径是约0.4nm的多层碳质纳米管。这种最内侧的碳质纳米管中约0.4nm的这种直径当然是迄今所发现当中最细的碳质纳米管，是与作为最小的富勒烯C20的分子直径一致的尺寸，再细的碳质纳米管是不能稳定存在的极限细度。即，这种多层碳质纳米管是除此之外致密到内侧不生成管的极限的多层碳质纳米管。-->作为这种致密的多层碳质纳米管的特征，认为除了与过去的多层碳质纳米管同样地是化学性稳定外，机械强度更高，而且，对最内侧的直径0.4nm的碳质纳米管，已搞清有金属性质这种意义深远的特性。这在通常制得的直径1-2nm的单层碳质纳米管中，是与有利用碳原子排列具有金属性质的场合和具有半导体性质场合的这些特性不同的性质。这样，纳米碳结构物，结构只微小地发生变化则特性产生大变化等，稳藏着作为各种功能材料的未知的可能性，另外也期待着出现更新的纳米碳结构物。本申请专利技术是鉴于如上述状况而完成的研究，此外，作为新型的纳米碳结构物，把提供作为STM或AFM用探针，显示元件，显示器等的场致发射电子源等使用的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，和锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜，及其制造方法作为课题。
技术实现思路
本申请专利技术，作为解决上述课题的目的而提供如以下的专利技术。即，首先第1，本申请专利技术提供一端尖成锐角的多个锐端多层碳质纳米管，其锐端朝外呈放射状集合的状态为特征的锐端多层碳质纳米管放射状集合体。此外，本申请专利技术，就上述专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，提供：第2，锐端多层碳质纳米管，甚至中心部也形成碳质纳米管。第3，锐端多层碳质纳米管的最内侧的碳质纳米管的直径是约0.4nm。第4，锐端多层碳质纳米管的锐端部是圆锥状，锐端部的角度是40°以下。第5，锐端多层碳质纳米管的锐端部是圆锥状，该圆锥的顶点在锐端多层碳质纳米管的轴延长线上，管壁的延长线上，或这些的中间。第6，集合体的直径是1-5μm为特征的锐端多层碳质纳米管放射状集合体等。此外，本申请专利技术第7，提供上述任一项的锐端多层碳质纳米管放射状集合体堆叠成膜状为特征为锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜，和-->第8，提供该膜厚是20-150μm为特征的锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜。另外，本申请专利技术，第9，提供通过在添加有氢的惰性气体环境气氛中所产生的等离子体焰中通入碳棒，使碳蒸发，在碳棒表面堆积锐端多层碳质纳米管放射状集合体为特征的锐端多层碳质纳米管放射状集合体的制造方法。此外，本申请专利技术，在上述专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体的制造方法中，提供第10，使用4MHz以上的高频等离子体为特征的制造方法，第11，使等离子体焰的中心部的温度为5000℃以上为特征的制造方法，第12，将碳棒的顶端形成圆锥状为特征的制造方法，第13，导入碳棒使碳棒的顶端位于等离子体焰的中心部为特征的制造方法，第14，等离子体焰是短轴约30mm，长轴约60mm的椭圆球状时，在距等离子体焰的中心15-20mm的碳棒表面堆积锐端多层碳质纳米管放射状集合体为特征的制造方法，第15，向惰性气体中添加的氢为2-10％为特征的制造方法，第16，惰性气体是Ar为特征的制造方法。附图的简单说明图1是示范本申请专利技术中锐端多层碳质纳米管顶端形状的图。图2是示范采用本申请专利技术的方法制得锐端多层碳质纳米管放射状集合体样态的图。图3是示范实施例使用的用于制造锐端碳质纳米管放射状集合体的装置的图。图4是示范本申请专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜的扫描型电子显微镜(SEM)像的图。图5(a)(b)是示范本申请专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体的扫描型电子显微镜(SEM)像的图。图6是示范本申请专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体的透射型电子显微镜(TEM)像的照片。图7是示范本申请专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体的透射型电子显微镜(TEM)像的照片。-->图8是示范本申请专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体的拉曼光谱的图。具体实施方式本申请专利技术具有如上述的特征，以下对其实施方式进行说明。首先，本申请专利技术提供的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于一端尖成锐角的多个锐端多层碳质纳米管，这些锐端部朝外呈放射状集合。本申请专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体中的锐端多层碳质纳米管，长度大约1μm左右的均匀态，其锐端部有尖成40°以下锐角的圆锥状形状。图1(i)-(iii)表示该锐端多层碳质纳米管锐端部的纵截面模示图。更详细地讲，该锐端多层碳质纳米管锐端部的圆锥，其圆锥轴与圆锥面形成的角度是20℃左右以下，锐端部成为40°以下的圆锥状。更代表性地，该锐端部是约30°的圆锥状。此外，该圆锥的顶点的例如(i)所示是在锐端多层碳质纳米管轴的延长线上，或如(iii)所示在管壁的延长线上，或者如(ii)所示在(i)与(iii)的中间，以各种形态混合存在。此外，出人意料的是本申请专利技术的锐端多层碳质纳米管放射状集合体中的锐端多层碳质纳米管，其中心部不形成大的空腔，而是连中心部也致密形成碳质纳米管的形态。该锐端多层碳质纳米管最内侧的碳质纳米管的直径是约0.4nm。这种约0.4nm或包括测定误差的这种尺寸，意味着与最近报道的致密的多层碳质纳米管相同，是内侧不能生成再细管的极限尺寸。因此，可期待这种锐端多层碳质纳米管放射状集合体有特异特性的可能性。这种锐端多层碳质纳米管放射状集合体，如以上所述的锐端多层碳质纳米管其锐端部朝外呈放射状地集合，作为该整体形状，有近似于球体，或宛如长苔形态等。此外，其直径(尺寸)实现大约1-5μm左右。由1根锐端多层碳质纳米管的长度均大约是1μm，可以看出，这种锐端多层碳质纳米管放射状集合体的直径不依赖于锐端多层碳质纳米管放射状集合体的长度，估计集合的锐端多层碳质纳米管的数增加时直径(尺-->寸)增大。另外，本申请专利技术提供的锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜，其特征是上述的锐端多层碳质纳米管放射状集合体堆叠成几层的膜状，该锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜的膜厚，依赖于本文档来自技高网...

【技术保护点】
锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于一端尖成锐角的多个锐端多层碳质纳米管，其锐端部朝外呈放射状集合。

【技术特征摘要】
JP 2002-1-8 001810/20021.锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于一端尖成锐角的多个锐端多层碳质纳米管，其锐端部朝外呈放射状集合。2.权利要求1所述的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于锐端多层碳质纳米管直到中心部也形成碳质纳米管。3.权利要求1或2所述的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于锐端多层碳质纳米管的最内侧的碳质纳米管的直径是约0.4nm。4.权利要求1-3的任一项所述的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于锐端多层碳质纳米管的锐端部是圆锥状，锐端部的角度是40°以下。5.权利要求4所述的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于锐端多层碳质纳米管的锐端部是圆锥状，该圆锥的顶点在锐端多层碳质纳米管的轴的延长线上，管壁的延长线上，或处于它们的中间。6.权利要求1-5的任一项所述的锐端多层碳质纳米管放射状集合体，其特征在于集合体的直径是1-5μm。7.锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜，其特征在于权利要求1-6的任一项所述的锐端多层碳质纳米管放射状集合体堆叠成膜状。8.锐端多层碳质纳米管放射状集合体膜，其特征在于膜厚是20-150μm。9.锐端多层碳质纳米管放射...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭岛澄男，汤男坂雅子，小盐明，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]