碳纳米管复合材料及导电材料制造技术

本发明专利技术提供一种具备高导电性、并可以对于应变等重复应力发挥优异的耐久性的碳纳米管复合材料以及导电材料。本发明专利技术的碳纳米管复合材料是将碳纳米管分散到基质中而形成的导电材料，根据波长633nm的拉曼光谱分析，在110±10cm-1、190±10cm-1以及200cm-1以上的区域中分别观测到峰值，施加100次10%延展的重复应力的负荷后的电阻R与施加负荷前的电阻R0之比R/R0为5以下。另外，本发明专利技术的导电材料具备碳纳米管复合材料的这些特性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种具备高导电性、并可以对于应变等重复应力发挥优异的耐久性的碳纳米管复合材料以及导电材料。本专利技术的碳纳米管复合材料是将碳纳米管分散到基质中而形成的导电材料，根据波长633nm的拉曼光谱分析，在110±10cm-1、190±10cm-1以及200cm-1以上的区域中分别观测到峰值，施加100次10%延展的重复应力的负荷后的电阻R与施加负荷前的电阻R0之比R/R0为5以下。另外，本专利技术的导电材料具备碳纳米管复合材料的这些特性。【专利说明】碳纳米管复合材料及导电材料
本专利技术涉及使碳纳米管分散于基质中而得的碳纳米管复合材料以及具备碳纳米管复合材料的导电材料。
技术介绍
仅由碳原子构成的碳纳米管是电特性、导热性、机械性质优异的材料。碳纳米管是重量非常轻且极强韧、并且具有优异的弹性/复原性的材料。具有这样优异性质的碳纳米管作为工业材料，是极富魅力且重要的物质。对在聚合物泡沫体以及弹性体中混合了导电性填料而得的碳纳米管复合材料、导电材料以各种用途被广泛应用，例如在电子商品、计算机、医用设备等中，作为用于进行电磁屏蔽和/或释放静电的垫圈、密封件而被广泛应用。以往，通常通过使用金属、炭黑等颗粒来赋予导电性。随着电子部件的小型化与塑料部件的利用的发展，尤其在民用电子设备中，具有更高导电性的碳纳米管复合材料、导电材料变得必不可少。于是，导电性优异的碳纳米管作为导电性填料而受到关注。例如，若将碳纤维从中心部位开始三维(放射状)地延伸的碳纳米管混合在弹性体中，则上述特定的碳纳米管由于上述的三维形状，在弹性体中均匀地分散，结果在弹性体整体中形成连续的导电通路(导电路径)，实现了导电性优异的柔性电极(专利文献I)。此外，关于包含由碳纳米管、离子性液体、以及具有与离子性液体的混合性的橡胶所形成的碳纳米管 橡胶混合物的碳纳米管复合材料、导电材料，具有在用作电子线路的构成材料而使用方面的充分的lS/cm以上的导电率和10%以上的延展率，已被用作可以实现柔性电子产品的、可伸长的电子设备的布线(专利文献2)。然而，这些基于以往技术的碳纳米管复合材料、导电材料若反复施加应变等应力，则由于导电性填料无法完全地追随基质的变形，因此存在基质中的导电性填料的导电通路会逐渐不可逆地产生结构变化而导电性恶化的问题。例如，在使用了上述离子液体、碳纳米管、橡胶的碳纳米管复合材料、导电材料的情况下，离子液体附着于碳纳米管的周围，会促进碳纳米管在基质间良好地分散。但是，由于液体状的离子液体存在于碳纳米管与橡胶的界面，因而会妨碍碳纳米管与橡胶的良好的应力传递。因此，在重复施加了应力的情况下，离子液体渗出，碳纳米管与橡胶之间的界面的结构会发生变化，导电性会劣化。因此，在非专利文献I中，在通过打孔而在碳纳米管复合材料、导电材料上开多个孔而改善柔软性后，利用PDMS橡胶覆盖开了孔的碳纳米管复合材料、导电材料，据此来提高力学耐久性。这样，实际情况是不存在不通过特别的处理就具有高导电性、且力学耐久性也优异的碳纳米管复合材料、导电材料而正在期待这种碳纳米管复合材料以及导电材料的出现。(现有技术文献)(专利文献)专利文献1:日本特开2008-198425号公报专利文献2:国际公开W02009/102077(非专利文献)非专利文献1:Tsuyoshi Sekitani et al, A Rubberlike Stretchable ActiveMatrixUsing Elastic Conductors, SCIENCE, 2008.9.12, vol.321, p.1468-1472
技术实现思路
(专利技术所要解决的问题)本专利技术的问题在于提供一种能够解决如上所述的现有技术的问题点、且具备高导电性、对于应变等重复应力能够发挥优异的耐久性的碳纳米管复合材料以及导电材料。(用于解决问题的方法)根据本专利技术的一个实施方式，提供一种将碳纳米管分散到基质中而成的碳纳米管复合材料，其特征在于，在波长633nm的拉曼光谱分析中，在110± lOcnT1、190± IOcnT1以及200CHT1以上的区域中分别观测到峰值，施加100次的10%延展的重复应力的负荷后的电阻R与施加负荷前的电阻Rtl之比R/Ro为5以下。上述碳纳米管复合材料延展50%时具备0.0I S/cm以上的导电性(电导率)。在上述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的混合量在设所述碳纳米管复合材料整体的质量为100%质量的情况下，为0.01%质量以上70%质量以下。上述碳纳米管复合材料`包含具有lS/cm以上的导电性的碳纳米管，并且所述碳纳米管复合材料自身的导电性为0.01S/cm以上。上述碳纳米管复合材料永久延展小于60%。上述纳米管复合材料的弹性率为0.1MPa以上300MPa以下。在上述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的长度为0.1 μ m以上。在上述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的平均直径为Inm以上30nm以下。在上述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管的基于使用荧光X射线的分析的碳纯度为90%重量以上。在上述碳纳米管复合材料中，所述碳纳米管当在基于共振拉曼散射测量法的测量得到的光谱中，设在1560CHT1以上1600CHT1以下的范围内的最大的峰值强度为G、在1310CHT1以上1350CHT1以下的范围内的最大的峰值强度为D时，G/D比为3以上。在上述碳纳米管复合材料中，所述基质为弹性体。在上述碳纳米管复合材料中，所述弹性体是从丁腈橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯、聚氨酯橡胶、丙烯酸橡胶、表氯醇橡胶、氟橡胶、丁苯橡胶、异戊二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁基橡胶、硅橡胶、乙烯-丙烯共聚物以及乙烯-丙烯-二烯烃三元共聚物中选择的一种以上。在上述碳纳米管复合材料中，所述基质含有氟橡胶。在上述碳纳米管复合材料中，所述基质为树脂。 在上述碳纳米管复合材料中，所述树脂由娃系树脂、改性娃系树脂、丙稀Ife系树月旨、氯丁二烯系树脂、聚硫化物系树脂、聚氨酯系树脂、聚异丁烯系树脂、氟硅系树脂中的至少一种形成。另外，根据本专利技术的一个实施方式，提供具备上述的任一种碳纳米管复合材料的导电材料。(专利技术的效果)关于本专利技术所涉及的碳纳米管复合材料以及导电材料，由于存在碳纳米管的导电区域效率良好地形成连续的导电通路，因此以少的碳纳米管的混合量就可以具有高导电性。另外，关于本专利技术所涉及的碳纳米管复合材料以及导电材料，由于碳纳米管与基质各自具有优异的变形能力，追随相互的变形而变形，因此即使重复施加应变等应力，也能够防止存在碳纳米管的导电区域的结构变化、龟裂、断裂等于未然。因此，本专利技术所涉及的碳纳米管复合材料以及导电材料对于应变等重复应力能够发挥优异的耐久性。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术的一个实施方式所涉及的碳纳米管复合材料100的示意图。图2是用于制造本专利技术的一个实施方式所涉及的碳纳米管复合材料的制造装置的示意图。图3是示出本专利技术的一个实施方式所涉及的碳纳米管复合材料的制造过程的流程图。图4是示出本专利技术的一个实施例所涉及的碳纳米管复合材料的RBM的拉曼光谱的图。图5是示 出本专利技术的一个实施例所涉及的碳纳米管复合材料的波长633nm处的拉曼光谱的图。图6是用于本专利技术的一个实施例所涉及的碳纳米管复合材料的重复应力负荷试验的装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：畠贤治，阿多诚介，小桥和文，
申请(专利权)人：独立行政法人产业技术综合研究所，
类型：
国别省市：