碳纳米管包覆电线制造技术

本发明专利技术提供具有与由铜或铝等构成的线材相当的优异的导电性，并且能够实现优异的绝缘性，而且能够实现优异的粘接性的碳纳米管包覆电线。碳纳米管包覆电线(1)具备：碳纳米管线材(10)，其由单个或多个碳纳米管集合体(11)构成，碳纳米管集合体(11)由多个碳纳米管(11a)构成；以及绝缘包覆层(21)，其包覆该碳纳米管线材，碳纳米管线材(10)的外周面的长度方向的算术平均粗糙度(Ra1)超过0.05μm且为16μm以下，并且所述碳纳米管线材的外周面的周向的算术平均粗糙度(Ra2)为0.01μm以上且4.5μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】碳纳米管包覆电线
本专利技术涉及利用绝缘材料包覆由多个碳纳米管构成的碳纳米管线材的碳纳米管包覆电线。
技术介绍
碳纳米管(以下，有时称作“CNT”)是具有各种特性的原材料，被期待应用于许多领域。例如，CNT是由单层具有六角形格子状网眼结构的筒状体的或该筒状体大致同轴地配置多层而构成的三维网眼结构体，该CNT轻量且导电性、导热性、机械强度等的诸特性优异。但是，将CNT制成线材并不容易，并且没有提出CNT用作线材的技术。作为利用了数量少的CNT线的技术的例子，正在研究使用CNT来替代作为形成于多层布线结构的通孔的埋入材料(金属)。具体而言，提出为了降低多层布线结构的电阻而使用多层CNT作为2个以上的导线层的层间布线的布线结构，在多层CNT中，从多层CNT的生长基点向远侧的端部以同心状延伸的多层CNT的多个切口分别与导电层接触(专利文献1)。作为其他示例，提出为了进一步提高CNT材料的导电性而在相邻的CNT线材的电接合点形成由金属等构成的导电性堆积物的碳纳米管材料，该碳纳米管材料能够适用于广泛的用途(专利文献2)。并且，由于CNT线材具有优异的热传导性，提出了具有将碳纳米管作为基质而制作的热传导构件的加热器(专利文献3)。另一方面，作为汽车或产业设备等各种各样的领域中的电力线或信号线，使用由一个或多个线材构成的芯线和包覆该芯线的绝缘包覆构成的电线。作为构成芯线的线材的材料，通常，从电气特性的观点出发使用铜或铜合金，但是在近年来，从轻量化的观点出发，提出了铝或铝合金。例如，铝的比重为铜的比重的约1/3，铝的导电率为铜的导电率的约2/3(在以纯铜为100％IACS的基准的情况下，纯铝为约66％IACS)，为了在铝线材流过与铜线材相同的电流，需要使铝线材的截面积大到铜的线材的截面积的约1.5倍，但即使使用这样增大了截面积的铝线材，铝线材的质量也为纯铜的线材的质量的一半左右，因此从轻量化的观点出发，使用铝线材是有利的。近年来，汽车、产业设备等的高性能化、高功能化正在推进，与之相伴，各种电气设备、控制设备等的配设数增加，并且存在用于这些设备的电气布线体的布线数和来自芯线的发热也增加的倾向。因此，要求提高电线的散热特性。另一方面，若导体与绝缘包覆层之间发生剥离，则在导体与绝缘包覆层之间的间隙部容易发生局部放电，伴随绝缘包覆层的侵蚀等的绝缘破坏的发生，而导致绝缘性下降，因此，为了不损害要求的绝缘性，提高导体即CNT线材与绝缘包覆层之间的粘接性是重要的。并且，另一方面，为了应对环境，要提高汽车等移动体的燃料效率，因此也要求线材的进一步的轻量化。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1：日本特开2006-120730号公报；专利文献2：日本特表2015-523944号公报；专利文献3：日本特开2015-181102号公报。
技术实现思路
(专利技术所要解决的课题)本专利技术的目的在于提供具有与由铜或铝等构成的线材相当的优异的导电性，并且能够实现优异的粘接性，而且能够实现轻量化的碳纳米管包覆电线。(用于解决课题的技术手段)为了达成上述目的，本专利技术的碳纳米管包覆电线具备：碳纳米管线材，其具有单个或多个碳纳米管集合体，该碳纳米管集合体由多个碳纳米管构成；以及绝缘包覆层，其包覆该碳纳米管线材，所述碳纳米管线材的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra1超过3.5μm且为16μm以下，并且所述碳纳米管线材的外周面的周向的算术平均粗糙度Ra2为0.1μm以上且4.5μm以下。并且，优选所述碳纳米管线材的外周面的长度方向的所述算术平均粗糙度Ra1相对于所述碳纳米管集合体的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra3的比值为20以上且500以下。并且，优选所述碳纳米管线材的外周面的长度方向的所述算术平均粗糙度Ra1相对于所述碳纳米管集合体的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra3的比值为400以上且500以下。并且，优选绞合而成的所述碳纳米管线材的捻数为1T/m以上且13000T/m以下。优选绞合而成的所述碳纳米管线材的捻数为1T/m以上且1200T/m以下。所述碳纳米管包覆电线可以还具备：镀敷部，其设置于所述碳纳米管线材与所述绝缘包覆层之间的至少一部分；以及化学修饰部，其设置于所述镀敷部与所述绝缘包覆层之间的至少一部分。所述镀敷部可以是形成于所述碳纳米管线材的整个外周面的镀层，所述化学修饰部形成于所述镀层的整个外周面。优选表示多个所述碳纳米管集合体的取向性的、利用小角X射线散射得到的方位图中的方位角的半值宽度Δθ为60°以下。优选表示多个所述碳纳米管的密度的、利用X射线散射得到的散射强度的(10)峰中的峰顶的q值为2.0nm-1以上且5.0nm-1以下，并且半值宽度Δq为0.1nm-1以上且2.0nm-1以下。优选所述绝缘包覆层的径向的截面积相对于所述碳纳米管线材的径向的截面积的比率为0.01以上且1.5以下。优选所述碳纳米管线材的径向的截面积为0.01mm2以上且80mm2以下。(专利技术效果)使用碳纳米管作为芯线的碳纳米管线材与金属制的芯线不同，在热传导中具有各向异性，并且与径向相比，热量优先在长度方向上传导。即，在碳纳米管线材中，由于散热特性具有各向异性，因此与金属制的芯线相比，具有优异的散热性。并且，碳纳米管线材具有单个或多个由多个碳纳米管构成的碳纳米管集合体，因此与由金属构成的线材不同，在其外周面形成有微少的凹凸。而且，根据本专利技术，碳纳米管线材的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra1超过3.5μm且为16μm以下，并且碳纳米管线材的外周面的周向的算术平均粗糙度Ra2为0.1μm以上且4.5μm以下，因此，形成为构成绝缘包覆层的树脂的一部分进入形成于碳纳米管线材的外周面的微少的凹凸的状态。由此，能够提高碳纳米管线材的外周面与绝缘包覆层的内周面之间的粘接性，并抑制碳纳米管线材与绝缘包覆之间的剥离的发生，实现优异的绝缘性。并且，能够具有与由铜或铝等构成的线材相当的优异的导电性，并且与包覆铜或铝等的金属制导体的包覆电线相比，能够实现轻量化。并且，由于碳纳米管线材的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra1相对于碳纳米管集合体的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra3的比值为20以上且500以下，因此能够进一步提高CNT线材的外周面与绝缘包覆层的内周面之间的粘接性。并且，从提高剥离性的观点出发，Ra1/Ra3的比值优选为400以上且500以下。并且，碳纳米管包覆电线还具备：镀敷部，其设置于所述碳纳米管线材与所述绝缘包覆层之间的至少一部分；以及化学修饰部，其设置于所述镀敷部与所述绝缘包覆层之间的至少一部分，因此通过化学修饰部在镀敷部的外周面形成适度的凹凸，能够防止镀敷部与绝缘包覆层之间的粘接性的下降，并且维持优异的绝缘性。并且，通过使由碳纳米管线材中的碳纳米管集合体的、利用小角X射线散射得到的方位图中的方位角的半值宽度Δθ为60°以下，从而在碳纳米管线材，碳纳米管或碳纳米管集合体具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纳米管包覆电线，其具备：/n碳纳米管线材，其具有单个或多个碳纳米管集合体，该碳纳米管集合体由多个碳纳米管构成；以及/n绝缘包覆层，其包覆该碳纳米管线材，/n所述碳纳米管线材的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra1大于3.5μm且为16μm以下，并且所述碳纳米管线材的外周面的周向的算术平均粗糙度Ra2为0.1μm以上且4.5μm以下。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171026 JP 2017-2076701.一种碳纳米管包覆电线，其具备：
碳纳米管线材，其具有单个或多个碳纳米管集合体，该碳纳米管集合体由多个碳纳米管构成；以及
绝缘包覆层，其包覆该碳纳米管线材，
所述碳纳米管线材的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra1大于3.5μm且为16μm以下，并且所述碳纳米管线材的外周面的周向的算术平均粗糙度Ra2为0.1μm以上且4.5μm以下。


2.根据权利要求1所述的碳纳米管包覆电线，其中，
所述碳纳米管线材的外周面的长度方向的所述算术平均粗糙度Ra1相对于所述碳纳米管集合体的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra3的比值为20以上且500以下。


3.根据权利要求2所述的碳纳米管包覆电线，其中，
所述碳纳米管线材的外周面的长度方向的所述算术平均粗糙度Ra1相对于所述碳纳米管集合体的外周面的长度方向的算术平均粗糙度Ra3的比值为400以上且500以下。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的碳纳米管包覆电线，其中，
绞合而成的所述碳纳米管线材的捻数为1T/m以上且13000T/m以下。


5.根据权利要求1或2所述的碳纳米管包覆电线，其中，
绞合而成的所述碳纳米管线材的捻数为1T/m以上且1200T/m以下。

【专利技术属性】
技术研发人员：山崎悟志，山下智，畑本宪志，会泽英树，
申请(专利权)人：古河电气工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP