JP2009057249A - 炭素構造体、複合部材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単な工程により、従来の樹脂を用いた被覆層より耐磨耗性を向上させた被覆層および当該被覆層を備える複合部材を提供する。
【解決手段】本発明に従った炭素構造体１は、貫通穴としての開口部３を有する筒状の炭素構造体１であって、複数のカーボンナノチューブ２を含む側壁を備える。そして、本発明による複合部材としての被覆層が形成された線材は、上記炭素構造体１と、線材とを備える。線材は、炭素構造体１の開口部３に挿入され、炭素構造体１と密着している。
【選択図】図１

Description

この発明は、炭素構造体、複合部材およびその製造方法に関し、より特定的には、カーボンナノチューブを含む炭素構造体、複合部材およびその製造方法に関する。

従来、ケーブルなどの線材の耐磨耗性などを向上させるため、芯線と当該芯線を樹脂層により被覆した線材が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、芯線を被覆する樹脂層の組成を最適化することで、耐磨耗性や機械的特性などを向上させた樹脂層を被覆したケーブルが開示されている。
特開２００６−２９９２３５号公報

上述のような従来の線材では、被覆材として樹脂層を用いているため、耐磨耗性という観点から特性の向上に限界があった。たとえば機械装置の可動部に当該線材を配置したときには、可動部の動作の繰返しにより線材の樹脂層からなる被覆材が他の部材との接触などに起因して結果的に磨耗し、線材が損傷するため十分な耐久性を得られなかった。

また、上述した線材に限らず、相対的に移動可能な部材の間において磨耗を低減することは、機械装置などにおいて耐久性を向上させるために極めて有効である。ここで、耐磨耗性を向上させるために部材の表面に硬質の被膜を形成するなどの手法も考えられるが、このような硬質の被膜を形成するためには溶射など特殊な表面処理加工を必要とし、処理工程が複雑であるという問題があった。さらに、このような硬質の被膜を形成することは上記のようなケーブルなどの可撓性を有する部材には適用が難しかった。

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、比較的簡単な工程により、従来の樹脂を用いた被覆層より耐磨耗性を向上させた被覆層および当該被覆層を備える複合部材を提供することである。

発明者は、上記のような耐磨耗性を有する被覆層について研究した結果、本発明を完成した。すなわち、炭素からなるファイバー状の繊維であるカーボンナノチューブが、優れた耐磨耗性および潤滑性を有することを発明者は見出し、被覆層を構成する材料としてカーボンナノチューブを利用するという新規な着想を得たのである。具体的には、発明者は、カーボンナノチューブを筒状に成形することで得られる炭素構造体を、ケーブルなどの構造部材の外周面に密着させることで、カーボンナノチューブからなる耐磨耗性の被覆層を形成したのである。このようなカーボンナノチューブを含む被覆層は、可撓性を有すると共に極めて高い耐磨耗性および潤滑性を示し、構造部材の耐磨耗性を向上させることができた。

上記のような知見に基づき、本発明に従った炭素構造体は、貫通穴を有する筒状の炭素構造体であって、複数のカーボンナノチューブを含む側壁を備える。

このようにすれば、炭素構造体の貫通穴にケーブルやパイプなどの構造部材を挿入し、炭素構造体を構造部材の表面に密着させることで、構造部材の表面にカーボンナノチューブを含む被覆層を容易に形成することができる。なお、ここでカーボンナノチューブは、黒鉛（グラファイト）のシートが円筒状に閉じた構造を有するチューブ状の炭素多面体をいう。

この発明に従った複合部材は、上記炭素構造体と、構造部材とを備える。構造部材は、炭素構造体の貫通穴に挿入され、炭素構造体と密着している。このようにすれば、カーボンナノチューブを含む炭素構造体を構造部材の表面に被覆層として配置するので、被覆層に含まれるカーボンナノチューブの存在に起因して優れた耐磨耗性や潤滑性、熱伝導性を有する複合部材を実現できる。

この発明に従った複合部材の製造方法は、上記複合部材の製造方法であって、炭素構造体を準備する工程と、炭素構造体の貫通穴の内部に構造部材を挿入する工程と、構造部材に炭素構造体を密着させる工程とを備える。このようにすれば、本発明による複合部材を容易に得ることができる。

本発明によれば、高い耐磨耗性を有する複合部材を得ることができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明による炭素構造体の実施の形態１を示す断面模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図１および図２を参照して、本発明による炭素構造体の実施の形態１を説明する。

図１および図２に示すように、本発明による炭素構造体１は、円筒形状であって、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）によって構成されている。具体的には、炭素構造体１では、複数のカーボンナノチューブ２により側壁が構成されている。当該側壁では、炭素構造体１の中央部に形成された開口部３から外周側へと延びるようにカーボンナノチューブ２が配置されている。炭素構造体１は、その開口部３の近傍においてはカーボンナノチューブ２が密集して配置されている。つまり、炭素構造体１の側壁では、図１に示すように外周側から内周側に向けてカーボンナノチューブ２の密度が徐々に高くなっている。このため、炭素構造体１の中央部に図１および図２に示すような開口部３が存在していても、筒状体としての形態を維持している。

このような炭素構造体１は、後述するようにその開口部３の内部にケーブルなどの構造部材を配置し、当該構造部材に炭素構造体１を密着させる（たとえばローラなどで押圧する）ことで、構造部材の表面にカーボンナノチューブからなる被覆層を容易に形成することができる。

図３は、図１および図２に示した炭素構造体の製造方法を説明するためのフローチャートである。図４〜図６は、図３に示した炭素構造体の製造方法を説明するための模式図である。図３〜図６を参照して、図１および図２に示した炭素構造体の製造方法を説明する。

まず図３に示すように、下地線材準備工程（Ｓ１０）を実施する。この工程（Ｓ１０）においては、図４に示すようにその側面全体にナノ粒子１２が分散配置された下地線材７を準備する。ここで、図４は、下地線材準備工程（Ｓ１０）において準備される下地線材を示す断面模式図である。下地線材７は図４に示すように断面形状が円形状の線材である。下地線材７を構成する材料としては、導電体や絶縁体といった任意の材料を用いることができるが、カーボンナノチューブを製造する際の加熱温度に耐えることが可能な材料を用いることが好ましい。

また、ナノ粒子１２としては、活性な金属をその材料として用いることができる。そのようなナノ粒子１２を構成する金属としては、たとえばバナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）などを用いることができる。また、このナノ粒子１２を形成する際、下地線材７の表面に予め下地膜を形成しておいてもよい。たとえば、この下地膜を構成する材料としては、アルミナ、シリカ、アルミン酸ナトリウム、ミョウバン、リン酸アルミニウムなどのアルミニウム化合物、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、硫酸カルシウムなどのカルシウム化合物、酸化マグネシウム、水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどのマグネシウム化合物、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウムなどのアパタイト系の材料を用いることが好ましい。

次に、カーボンナノチューブ成長工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、下地線材準備工程（Ｓ１０）において準備された下地線材７の周囲にカーボンナノチューブを形成するための炭素を含む原料ガスを供給するとともに、当該下地線材７および原料ガスを加熱する。このようにすれば、下地線材７の側面に形成されたナノ粒子１２上にそれぞれカーボンナノチューブ２（図１参照）が成長する。この結果、図５および図６に示すような構造を得る。図５は、図３のカーボンナノチューブ成長工程（Ｓ２０）によって得られた構造を説明するための断面模式図である。図６は、図５の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。

なお、カーボンナノチューブ２には、黒鉛シートが円筒状に閉じた多層構造を有する多層ナノチューブと、黒鉛シートが円筒状に閉じた単層構造を有する単層ナノチューブとがある。ここで、図１に示した炭素構造体１を構成するカーボンナノチューブ２は、上述した単層ナノチューブがそのほとんどを占めている。

次に、図３に示すように、下地線材分離工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、下地線材７とカーボンナノチューブ２との接合部に超音波を印加することにより、カーボンナノチューブ２からなる筒状体から下地線材７を分離する。分離された下地線材７は、図６に示す下地線材７の延在方向に沿ってカーボンナノチューブ２からなる筒状の炭素構造体から引抜かれる。この結果、図１および図２に示すような炭素構造体１を得ることができる。

なお、上述した製造方法において、下地線材７の表面に形成されるナノ粒子１２の粒径はたとえば１００ｎｍ以下、好ましくは１．０ｎｍ以上１０ｎｍ以下、より好ましくは０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下とする。また、上述したナノ粒子１２の下に下地膜を形成する場合、当該下地膜の厚みとしては２．０ｎｍ以上１００ｎｍ以下といった値を用いることができる。

（実施の形態２）
図７は、本発明による炭素構造体の実施の形態２を示す断面模式図である。図８は、図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。図７および図８を参照して、本発明による炭素構造体の実施の形態２を説明する。

図７および図８に示すように、本発明による炭素構造体１は、概略円筒状の形状を有している。具体的には、炭素構造体１は、当該炭素構造体１の延在する軸に沿った方向に延びるように、中心部に開口部３が形成されている。この開口部３の周囲の側壁４はカーボンナノチューブからなる。この側壁４においては、カーボンナノチューブがローラなどの押圧部材によって開口部３の延在方向に沿った方向、あるいは開口部３の延在方向に交差する方向（側壁４の周方向）に倒れて互いに絡み付くことにより、構成されている。

このような炭素構造体１を用いても、図１および図２に示した炭素構造体１と同様に、開口部３の内部にケーブルなどの構造部材を配置し、当該構造部材に炭素構造体１を密着させることで、構造部材の表面にカーボンナノチューブからなる被覆層を容易に形成することができる。また、図７および図８に示した炭素構造体１では、側壁４においてカーボンナノチューブが互いに絡み付いて固定されているので、その形状が壊れにくく、取扱が容易である。

図９は、図７および図８に示した炭素構造体の製造方法を説明するためのフローチャートである。図１０は、図９に示した炭素構造体の製造方法を説明するための模式図である。図１１は、図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。図９〜図１１を参照して、図７および図８に示した炭素構造体の製造方法を説明する。

図９に示すように、まず下地線材準備工程（Ｓ１０）およびカーボンナノチューブ成長工程（Ｓ２０）を、図３に示した炭素構造体の製造方法と同様に実施する。その後、加工工程（Ｓ４０）を実施する。この加工工程（Ｓ４０）においては、具体的には図１０に示すように下地線材７の表面に対してほぼ垂直な方向に延びているカーボンナノチューブ２を、ローラ１１によって押圧する。このとき、ローラ１１は下地線材７の表面に沿った方向にカーボンナノチューブ２を倒すように、当該カーボンナノチューブ２を押圧する。このようなローラ１１による加工を下地線材７の外周面の全周にわたって行なうことにより、図１１に示すように、下地線材７の外周面上には、カーボンナノチューブの延在方向が下地線材７の表面に沿った方向であって下地線材７の延在方向に沿っている、加工されたカーボンナノチューブ層１３が形成される。

その後、図３に示した製造方法と同様に、下地線材分離工程（Ｓ３０）を実施する。この結果、図７および図８に示した炭素構造体を得ることができる。

図１２は、図７および図８に示した本発明による炭素構造体の実施の形態２の変形例を示す断面模式図である。図１２を参照して、本発明による炭素構造体の実施の形態２の変形例を説明する。なお、図１２は図７に対応する。

図１２に示した炭素構造体１は、基本的には図７および図８に示した炭素構造体と同様の構造を備えるが、カーボンナノチューブを含む側壁４におけるカーボンナノチューブの延在方向が図７および図８に示した炭素構造体１と異なっている。すなわち、図１２に示した炭素構造体１では、矢印５に示すように側壁４の円周方向に沿った方向（炭素構造体１の延在方向に交差する方向）にカーボンナノチューブが延在するように配置されている。このようにしても、図７および図８に示したカーボンナノチューブを含む炭素構造体による効果と同様の効果を得ることができる。

図１２に示した炭素構造体の製造方法は、基本的には図９〜図１１に示した炭素構造体の製造方法と同様であるが、加工工程の内容が異なっている。すなわち、図１２に示した炭素構造体１を製造する場合には、加工工程（Ｓ４０）において、カーボンナノチューブ２を押圧するローラ１１の押圧方向が異なる。つまり、図１２に示した炭素構造体を製造する場合には、ローラ１１が下地線材７（図の側面上を円周方向に周回するように移動しながらカーボンナノチューブ２を押圧する。このようにすれば、カーボンナノチューブ２は下地線材７の側面の周方向に沿って倒れることになる。そして、このように円周方向にカーボンナノチューブが配向している、加工されたカーボンナノチューブ層１３（図１０参照）を形成した後、下地線材分離工程（Ｓ３０）を実施することにより図１２に示した炭素構造体１を得ることができる。

（実施の形態３）
図１３は、本発明による複合部材の実施の形態３を示す断面模式図である。図１４は、図１３の線分ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面模式図である。図１３および図１４を参照して、本発明による複合部材の実施の形態３としての被覆ケーブルを説明する。

図１３および図１４に参照して、本発明による被覆ケーブルは、線材１７と、この線材１７の外周側壁を囲むように配置されたカーボンナノチューブからなる被覆層１４とからなる。線材１７は、その中心軸に沿って延在する導体線１５と、この導体線１５の側面上を覆う絶縁膜１６とからなる。カーボンナノチューブからなる被覆層１４は、絶縁膜１６の外周面を覆うように配置されている。

このような被覆ケーブルは、被覆層１４がカーボンナノチューブからなるため、優れた耐摩耗性および潤滑性を示す。そのため、機械装置の摺動部や間接部などの可動部に配置されるケーブルとして、図１３および図１４に示すような本発明による被覆ケーブルを用いれば、間接部や摺動部の動きに応じて当該被覆ケーブルが他の部材と接触しても、被覆ケーブルの外周に位置する被覆層１４が破れるといった問題の発生を抑制できる。さらに、カーボンナノチューブからなる被覆層１４は、熱伝導性も優れているため、線材１７において熱が発生した場合でも当該熱を迅速に外部へ放出することができる。

図１５は、図１３および図１４に示した本発明による複合部材としての被覆ケーブルの製造方法を説明するためのフローチャートである。図１６〜図２０は、図１５に示した本発明による被覆ケーブルの製造方法を説明するための模式図である。図１５〜図２０を参照して、図１３および図１４に示した本発明による被覆ケーブルの製造方法を説明する。

まず、図１５に示すように、炭素構造体準備工程（Ｓ１００）を実施する。この工程（Ｓ１００）においては、図３に示した炭素構造体の製造方法によって形成された、図１および図２に示すような炭素構造体１を準備する。

次に、線材挿入工程（Ｓ１１０）を実施する。具体的には、図１６および図１７に示すように、炭素構造体１の中心軸に沿って形成されている開口部３の内部に線材１７を挿入する。ここで、図１７は、図１６の線分ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面模式図である。

次に、加工工程（Ｓ１４０）を実施する。この加工工程（Ｓ１４０）においては、図１８および図１９に示すように、１組のローラ２１を用いてカーボンナノチューブからなる筒状体である炭素構造体を線材１７の外周側壁に密着させる。具体的には、図１８に示すように、１組のローラ２１を用いて、線材１７の外周側面の複数の方向からカーボンナノチューブからなる筒状体である炭素構造体を押え付ける。ここで、図１９は、図１８の線分ＸＩＸ−ＸＩＸにおける断面模式図である。このようにして、図１９に示すように線材１７の外周を被覆するように、加工されたカーボンナノチューブ層１３を形成できる。この加工されたカーボンナノチューブ層１３は、線材１７の外周側面全体にわたって線材１７の表面に密着している。

この後、図１５に示すように、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。この工程（Ｓ１５０）では、図２０に示すように、加工されたカーボンナノチューブ層１３が形成された線材１７を、容器１８に保持される溶液１９中に浸漬する。この結果、加工されたカーボンナノチューブ層１３に溶液が含浸する。その後、溶液１９中から線材１７を取出し、当該線材１７の側面全体に密着している、加工されたカーボンナノチューブ層１３を乾燥させる。この結果、当該加工されたカーボンナノチューブ層１３は固形化し、図１３および図１４に示したカーボンナノチューブからなる被覆層１４となる。

溶液１９としては、水やアルコールなど任意の溶液を用いることができる。また、この溶液１９を保持する容器１８としては、任意の形状および材質の容器を用いることができる。

このような固形化工程（Ｓ１５０）を実施することにより、加工されたカーボンナノチューブ層１３が線材１７の表面により強固に密着する。また、固形化工程（Ｓ１５０）を実施することにより得られる、カーボンナノチューブからなる被覆層１４の厚みも、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する前の加工されたカーボンナノチューブ層１３の厚みよりも薄くなる。すなわち、加工されたカーボンナノチューブ層１３に比べて、被覆層１４の密度を高めることができる。この結果、被覆層１４の強度を向上させることができる。このようにして、図１３および図１４に示した本発明による被覆ケーブルを得ることができる。

（実施の形態４）
図２１は、本発明による複合部材の実施の形態４を示す斜視模式図である。図２２は、図２１の線分ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩにおける断面模式図である。図２１および図２２を参照して、本発明による複合部材の実施の形態４としての被覆パイプを説明する。

図２１および図２２に示すように、被覆パイプは、パイプ２５と、このパイプの外周側壁を覆うように配置されているカーボンナノチューブからなる被覆層１４とを備える。そして、この被覆層１４においては、パイプ２５の外周側面から突出する方向に延びる平板状の形状を有するフィン部２６が形成されている。このフィン部２６は、被覆層１４の対向する部位から外周側に延在するように形成されている。このフィン部２６も、被覆層１４と同様にカーボンナノチューブからなる。

このようにすれば、パイプ２５の耐磨耗性を向上させることができるとともに、パイプ２５の内部をたとえば冷却水などが流れる場合に、パイプ２５の側壁および被覆層１４を介してフィン部２６から効率的に熱を放出することができる。これは、被覆層１４およびフィン部２６を構成するカーボンナノチューブが高い熱伝導率を有するためである。この結果、パイプ２５の内部を流通する冷却媒体の温度を効果的に下げることができる。

次に、図２１および図２２に示した被覆パイプの製造方法を説明する。図２１および図２２に示した被覆パイプの製造方法は、基本的には図１５に示した被覆ケーブルの製造方法と同様であるが、加工工程（Ｓ１４０）によって形成される、加工されたカーボンナノチューブ層１３の形状が異なる。以下、具体的に説明する。

図２３は、図２１および図２２に示す被覆パイプの製造方法を説明するための模式図である。図２３は図１９に対応する。図２１および図２２に示す被覆パイプを形成する場合、図１５に示した製造方法と同様に炭素構造体準備工程（Ｓ１００）を実施する。そして、線材挿入工程（Ｓ１１０）と同様に、炭素構造体の開口部にパイプ２５を挿入する工程を実施する。

その後、加工工程（Ｓ１４０）を実施するが、この加工工程（Ｓ１４０）においては、１対のローラでパイプ２５を上下方向から挟むようにしてカーボンナノチューブを押圧することにより、図２３に示すような構造を得る。すなわち、パイプ２５を中心として、左右方向に加工されたカーボンナノチューブ層１３が延在するような構造を得る。このように、加工されたカーボンナノチューブ層１３によって、パイプ２５から左右方向に延びるような、平板状の構造を形成した後、図１５に示した製造方法と同様に固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。具体的には、平板状に成形された加工されたカーボンナノチューブ層１３に液体を含浸させ、当該液体を乾燥することによって、加工されたカーボンナノチューブ層１３を固形化する。この結果、図２１および図２２に示すようにカーボンナノチューブからなる被覆層１４およびフィン部２６が形成される。このようにして、図２１および図２２に示す被覆パイプを形成することができる。

（実施の形態５）
図２４は、本発明による複合部材の実施の形態５を示す断面模式図である。図２５は、図２４の線分ＸＸＶ−ＸＸＶにおける断面模式図である。図２４および図２５を参照して、本発明による複合部材の実施の形態５としての回転部材を説明する。

図２４および図２５に示した回転部材３９は、中心軸に沿って延びる断面形状が円形状の軸３７と、軸３７の外周表面を覆うように配置されたカーボンナノチューブからなる被覆層１４と、この被覆層１４の外周面上に配置された円筒状の外輪３８とを備える。被覆層１４は、軸３７の外周面に密着している。一方、外輪３８は被覆層１４に接触するとともに、被覆層１４に対して図２４の矢印３６に示す方向に回転可能になっている。ここで、カーボンナノチューブからなる被覆層１４は高強度でありかつ極めて耐磨耗性および潤滑性が優れているため、外輪３８の矢印３６方向における回転をスムーズに行なうことができる。また、通常の潤滑油などを用いていないため、たとえば高温環境下などにおいても外輪３８の回転特性を維持することができる。

図２６は、図２４および図２５に示した回転部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２６を参照して、図２４および図２５に示した回転部材の製造方法を説明する。

図２６に示すように、回転部材３９の製造方法では、まず炭素構造体準備工程（Ｓ１００）を実施する。この工程（Ｓ１００）においては、図１５に示した被覆ケーブルの製造方法における工程（Ｓ１００）と同様に図１および図２に示したような炭素構造体１を準備する。

次に、軸挿入工程（Ｓ２１０）を実施する。具体的には、炭素構造体１の中心部に形成された開口部３に軸３７（図２４参照）を挿入配置する。

次に、加工工程（Ｓ１４０）を実施する。この工程（Ｓ１４０）においては、たとえば図１８に示すようなローラ２１を用いて炭素構造体を構成するカーボンナノチューブを押圧することにより、軸３７の表面に炭素構造体を構成するカーボンナノチューブを倒して密着させる。また、このときカーボンナノチューブは、軸３７の外周の周方向に沿って延在した状態となるように、押圧されることが好ましい。

その後、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。この工程（Ｓ１５０）においては、基本的には図１５および図２０を参照して説明した固形化工程（Ｓ１５０）と同様の工程を実施する。この結果、軸３７の外周側面にカーボンナノチューブからなる被覆層１４が配置された構造を得ることができる。

次に、外輪設置工程（Ｓ２２０）を実施する。この工程（Ｓ２２０）においては、被覆層１４の外周側に外輪３８（図２４参照）を嵌め込む。言い換えれば、円筒状の外輪３８の内周側の開口部に、被覆層１４が外周に配置された軸３７を挿入する。この結果、図２４および図２５に示す回転部材を得ることができる。

（実施の形態６）
図２７は、本発明による複合部材の実施の形態６を示す断面模式図である。図２８は、図２７の線分ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩにおける断面模式図である。図２７〜図２８を参照して、本発明による複合部材の実施の形態６としての直動ガイド部材を説明する。

図２７および図２８に示すように、本発明による直動ガイド部材４９は、基本的には図２４および図２５に示した回転部材３９と同様の構造を備えるが、被覆層１４を備える軸３７の外周側に配置されている部材の形状およびその動作が異なっている。すなわち、直動ガイド部材４９においては、被覆層１４が形成された軸３７の外周側面上に接触するように移動体４８が設置されている。移動体４８は、図２７に示すようにその平面形状が四角形状であり、中央部に軸３７を挿入可能な円形状の開口部が形成されている。そして、移動体４８は、図２８の矢印３６に示す方向に（すなわち軸３７の延在方向に沿って）移動可能になっている。

この場合も、被覆層１４がカーボンナノチューブからなり極めて耐磨耗性および潤滑性に優れ、また高強度であるため、潤滑油などを用いることなく移動体４８の動作を行なうことができる。このため、潤滑油などの使用が困難な高温環境下においても移動体４８を軸３７に沿って自在に移動させることができる。

図２９は、図２７および図２８に示した直動ガイド部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。図２９を参照して、図２７および図２８に示した直動ガイド部材の製造方法を説明する。

図２９に示すように、直動ガイド部材４９の製造方法では、図２６に示した回転部材の製造方法と同様に、炭素構造体準備工程（Ｓ１００）、軸挿入工程（Ｓ２１０）、加工工程（Ｓ１４０）、固形化工程（Ｓ１５０）を実施する。この結果、軸３７の外周側面にカーボンナノチューブからなる被覆層１４が配置された構造を得ることができる。

次に、移動体設置工程（Ｓ２３０）を実施する。この工程（Ｓ２３０）においては、被覆層１４の外周側に移動体４８（図２７参照）を嵌め込む。言い換えれば、移動体４８の内周側の開口部に、被覆層１４が外周に配置された軸３７を挿入する。この結果、図２７および図２８に示す直動ガイド部材４９を得ることができる。

以下、上述した実施の形態と一部重複する部分もあるが、本発明の特徴的な構成を列挙する。本発明に従った炭素構造体１は、貫通穴としての開口部３を有する筒状の炭素構造体１であって、複数のカーボンナノチューブ２を含む側壁を備える。このようにすれば、炭素構造体１の開口部３に構造部材（線材１７やパイプ２５、あるいは軸３７など）を挿入し、炭素構造体１を線材１７やパイプ２５、あるいは軸３７の外周表面に密着させることで、線材１７などの表面にカーボンナノチューブ２を含む被覆層１４を容易に形成することができる。

上記炭素構造体１では、図１および図２に示すように、側壁において、複数のカーボンナノチューブ２が開口部３の内部から外部へ向かうように放射状に配置されていてもよい。この場合、線材１７などを炭素構造体１の開口部３に挿入し、炭素構造体１を線材１７などの表面に密着させるときに、カーボンナノチューブ２に対して応力を加える方向を適宜調整することで、カーボンナノチューブ２の延在方向を容易に変更することができる。このため、線材１７などの構造部材の特性（たとえば線材１７において耐磨耗性が要求される表面の部位と接触する他の部材の移動条件（磨耗条件）など）に応じて、被覆層１４となった炭素構造体１におけるカーボンナノチューブ２の延在方向を変更することができる。したがって、被覆層１４が形成された線材１７など（複合部材）の耐磨耗性をより向上させることができる。

上記炭素構造体１では、図７、図８、図１２に示すように、側壁において、複数のカーボンナノチューブが側壁の内周面に沿った方向（図８の矢印５、または図１２の矢印５で示される方向）に延びるように配置されていてもよい。この場合、炭素構造体１の側壁においてカーボンナノチューブ２が側壁内周面に沿った方向に延びるように倒れた状態になるので、複数のカーボンナノチューブが互いに絡み合うようにすることができる。このため、図１に示すように開口部３の内部から外部へ向かうように放射状にカーボンナノチューブ２が配置されている場合より、炭素構造体１の強度を向上させることができる。この結果、炭素構造体１の取扱が容易になる。

この発明に従った複合部材（被覆層１４が形成された線材１７、回転部材３９または直動ガイド部材４９）は、上記炭素構造体１と、構造部材（線材１７、軸３７）とを備える。構造部材（線材１７または軸３７）は、炭素構造体１の開口部３に挿入され、炭素構造体１と密着している。このようにすれば、カーボンナノチューブを含む炭素構造体１を線材１７または軸３７の表面に被覆層１４として配置するので、被覆層１４に含まれるカーボンナノチューブの存在に起因して優れた耐磨耗性や潤滑性、熱伝導性を有する複合部材（被覆層１４が形成された線材１７からなる被覆ケーブル、回転部材３９または直動ガイド部材４９）を実現できる。

上記複合部材では、図１３、図１４などに示すように、炭素構造体１の側壁において、複数のカーボンナノチューブ２の延在方向は線材１７などが挿入された開口部３の延在方向に沿った方向となっていてもよい。このようにすれば、特に複合部材（たとえば直動ガイド部材４９）の表面と接触する他の部材（たとえば移動体４８）の移動方向（摺動方向）が開口部３の延在方向（軸３７の延在方向）に沿っている場合に、特に優れた耐磨耗性を得ることができる。

上記複合部材では、図２４および図２５に示す回転部材３９のように、炭素構造体の側壁において、複数のカーボンナノチューブの延在方向が側壁の周方向に沿った方向（軸３７の外周の周方向）となっていてもよい。このようにすれば、特に炭素構造体（軸３７の外周に密着された被覆層１４）の表面と接触する他の部材（外輪３８）の移動方向（摺動方向）が側壁の周方向に沿っている場合に、特に優れた耐磨耗性を得ることができる。

上記複合部材（被覆層１４が形成された線材１７である被覆ケーブル）は、図２１および図２２に示すように、炭素構造体（被覆層１４）の側壁から外周側に向けて突出する、カーボンナノチューブを含むフィン部２６をさらに備えていてもよい。この場合、カーボンナノチューブは耐磨耗性に加えて熱伝導性にも優れているため、被覆層１４およびフィン部２６を、放熱用の部材として利用することができる。

上記複合部材（回転部材３９または直動ガイド部材４９）は、図２４、図２５、図２７、図２８に示すように、炭素構造体（被覆層１４）の外周表面と接触するとともに、被覆層１４に対して摺動可能に配置された外周部材（外輪３８または移動体４８）をさらに備えていてもよい。この場合、外輪３８または移動体４８と接触する被覆層１４は上記のように耐磨耗性に優れているため、外輪３８または移動体４８と被覆層１４との間に潤滑油などを配置することなく、外輪３８または移動体４８の移動を滑らかにかつ安定して行なうことができる。このため、潤滑油が使用できないような環境下（たとえば高温雰囲気など）においても、外輪３８または移動体４８の動作を確実に行なうことができる。

上記複合部材（回転部材３９）において、図２４および図２５に示すように、構造部材としての軸３７の外形は円柱状であってもよい。被覆層１４は軸３７の円周状の側面に密着している。外輪３８は、軸３７の上記側面に対して円周方向に摺動可能となっている。この場合、軸３７に対して周方向に摺動する（回転する）外輪３８の動作を確実に行なうことができる。

上記複合部材（直動ガイド部材４９）において、図２７および図２８に示すように、構造部材としての軸３７の外形は棒状である。被覆層１４は軸３７の延在方向に沿った側面に密着してもよい。移動体４８は、軸３７の延在方向に摺動可能となっている。この場合、軸３７の延在方向に摺動する（軸３７の延在方向に沿って移動する）移動体４８の動作を確実に行なうことができる。

この発明に従った複合部材（被覆ケーブル、回転部材３９または直動ガイド部材４９）の製造方法は、上記複合部材の製造方法であって、炭素構造体１を準備する工程（炭素構造体準備工程（Ｓ１００））と、炭素構造体１の貫通穴（開口部３）の内部に構造部材（線材１７または軸３７）を挿入する工程（線材挿入工程（Ｓ１１０）または軸挿入工程（Ｓ２１０））と、線材１７または軸３７に炭素構造体１を密着させる工程（加工工程（Ｓ１４０））とを備える。このようにすれば、本発明による複合部材（被覆ケーブル、回転部材３９または直動ガイド部材４９）を容易に得ることができる。

上記複合部材の製造方法は、炭素構造体１の側壁を構成する複数のカーボンナノチューブ２を互いに固着させる工程（固形化工程（Ｓ１５０））をさらに備えていてもよい。この場合、炭素構造体１からなる被覆層１４を構造部材としての線材１７や軸３７により密着させることができる。

上記複合部材の製造方法において、固形化工程（Ｓ１５０）は、図２０に示すように、複数のカーボンナノチューブ２に溶液１９を含浸させたあと、前記溶液１９を乾燥させることにより前記複数のカーボンナノチューブ２を互いに固着させる工程を含んでいてもよい。この場合、比較的簡単な工程で被覆層１４を線材１７などに密着させることができる。

上記複合部材の製造方法において、溶液１９は樹脂を含んでいてもよい。また、当該樹脂は熱伝導性の接着剤であってもよく、熱伝導性のグリスであってもよい。この場合、乾燥した後で互いに固着したカーボンナノチューブ２の間に、上記接着剤やグリスの成分が残存することにより、カーボンナノチューブ２同士の密着性をより高めることができる。また、溶液１９に含まれる樹脂の材質を適宜変更することで、炭素構造体１からなる被覆層１４の特性（たとえば熱伝導特性や強度など）を変更することができる。

（実施例１）
まず、直径が３ｍｍのアルミナからなる断面形状が円形状の棒を準備した。当該棒の外周側面上にアルミ膜を形成した。そして、当該アルミ膜を陽極酸化することにより、棒の外周側面にナノサイズのピンホールを多数形成した。さらに、当該棒の外周側面上に、鉄を含有する溶液を塗布した。その後、当該棒に対して熱処理を施すことにより、ピンホール内に平均直径が約１ｎｍの鉄からなるナノ粒子を形成した。このようにして、アルミナからなる棒の側面全体に触媒としてのナノ粒子が分散配置された構造を得た。

次に、反応ガスとして、エチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混合したガスを、当該アルミナからなる棒の外周側面に供給しながら熱処理を行なった。この熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約２ｍｍ程度であった。

その後、超音波振動をアルミナからなる棒に印加し、形成されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を解消しながら、アルミナ棒をカーボンナノチューブの集合体から引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置されていた部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体である筒状体（炭素構造体）が得られた。

次に、このカーボンナノチューブからなる筒状体の開口部に、ポリエチレンを被覆した銅ケーブルを挿入した。そして、ローラによってカーボンナノチューブを当該ケーブルの側面に沿った方向に倒すように、銅ケーブルの外周側から銅ケーブルに向けて押圧した。このようにして、ケーブル表面にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、このケーブルをアルコールに浸漬した後、乾燥させることにより、ケーブル表面におけるカーボンナノチューブを互いに固着させた。このようにして、カーボンナノチューブからなる被覆層を形成した。

このようなカーボンナノチューブからなる被覆層を形成したケーブルを、人型ロボットの関節部近傍であって、摩耗しやすい部分に信号線としてセットした。そして、その関節部を５０００時間開閉駆動させた。このような実験を行なった後においても、カーボンナノチューブからなる被覆は破れることなく、当該ケーブルは健全な状態を維持した。そして、このようにケーブルが健全な状態を維持したことから、当該ロボットの関節部は、実験時間を通して問題なく駆動した。

一方、カーボンナノチューブによる被覆層を形成していないケーブルを、上記した実験に用いた関節部近傍の同じ部分に設置し、同様の試験を行なった。その結果、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成されていないケーブルでは、ポリエチレンからなる被覆が摩耗によって破れ、漏電が発生した。このため、ロボットの関節部は漏電の発生により動作しなくなった。

（実施例２）
まず、直径が１０ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。この棒の外周面上に鉄とコバルトとを平均厚みが約１ｎｍになるように成膜した。そして、当該棒に対して熱処理を施すことにより、平均直径が約１ｎｍの鉄からなるナノ粒子をアルミナからなる棒の外周側面上に固着させた。この結果、外周側面全体に触媒としてのナノ粒子が分散配置されたアルミナからなる棒が得られた。

そして、反応ガスとして、エチレンガスに１００ｐｐｍの水を混ぜたガスを、アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を８００℃とし、加熱時間を２０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約５ｍｍ程度であった。

その後、超音波振動をアルミナからなる棒に印加し、生成されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を解消しながらアルミナ棒を引抜いた。このようにして、アルミナ棒が配置された部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体である筒状体（炭素構造体）を得た。

この炭素構造体の開口部に銅製のパイプを挿入した。パイプの外径は１０ｍｍ、内径が９．５ｍｍである。そして、ローラによってカーボンナノチューブを銅製のパイプに対して上下方向から押え付けることにより、当該銅パイプが内部に埋設された、外観形状が平板状の形状のカーボンナノチューブ集合体を得た。さらに、加工されたカーボンナノチューブを、高熱伝導接着剤樹脂を含んだ有機溶剤に浸漬した後乾燥させた。この結果、銅パイプの表面と加工されたカーボンナノチューブとの間、およびカーボンナノチューブ同士を互いに強固に固着させることができた。このようにして、カーボンナノチューブからなる冷却フィンが表面に形成された、カーボンナノチューブからなる被覆を有する銅パイプを得た。

このようなカーボンナノチューブからなるフィンが形成された銅パイプについて、フィン部を有さない銅パイプと共に冷却特性を測定する実験を行なった。具体的には、３０℃に加熱された水を、各銅パイプ中にそれぞれ密封し、１０℃に調整した室温中で銅パイプ中の水が１５℃に下がるまでの時間を計測するという条件で実験を行なった。

この結果、カーボンナノチューブからなるフィンを備える銅パイプにおいては、従来の銅パイプのみの場合に比べて冷却に要した時間を４０％短縮することができた。

（実施例３）
まず、直径が１０ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。その棒の上に鉄とコバルトとを平均厚みが１ｎｍになるように成膜した。その後、熱処理を行なうことにより、アルミナの外周側面上に平均径が約１ｎｍの鉄からなるナノ粒子を固着させた。このようにして、側面全体に触媒としてのナノ粒子が形成されたアルミナからなる棒を得た。

そして、反応ガスとして、エチレンガスに１００ｐｐｍの水を混ぜたガスを、アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を８００℃とし、加熱時間を２０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に炭素カーボンナノチューブを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約５ｍｍ程度であった。

その後、実施例２と同様に、超音波振動をアルミナからなる棒に印加して、生成したカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を解消しながらアルミナ棒を引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置された部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）を得た。

そして、この炭素構造体の開口部に銅パイプを挿入した。さらに、平ローラによってカーボンナノチューブを当該銅パイプの上下方向から押え付けることによって、カーボンナノチューブを平板状の束とし、その平板状の束の中に銅パイプが埋設された状態とした。

さらに、平板状に加工されたカーボンナノチューブを、高熱伝導性のグリスを含んだ有機溶剤に浸漬した後、乾燥させた。この結果、銅パイプの表面とカーボンナノチューブとを強固に固着させることができるとともに、銅パイプの表面から外周方向に突出するようなフィン部を形成することができた。このカーボンナノチューブからなるフィン部への銅パイプからの熱伝導は、上述のように高熱伝導性のグリスがカーボンナノチューブに含浸されていることから、単にカーボンナノチューブと銅パイプとを固着した場合よりも良好になっている。

そして、このようにして形成したカーボンナノチューブからなる被覆層およびフィンが形成された銅パイプと、このような被覆層を有さない銅パイプとを比較するため、以下のような実験を行なった。具体的には、３０℃に加熱された水を、各銅パイプ中にそれぞれ密封し、１０℃に調整した室温中で銅パイプ中の水が１５℃に下がるまでの時間を計測するという実験を行なった。

この結果、カーボンナノチューブからなる被覆およびフィンが形成された銅パイプを使用した場合、従来のこのような被覆を有さない銅パイプを用いた場合に比べて冷却に要した時間を約３０％短縮することができた。

（実施例４）
直径が３ｍｍのアルミナからなる棒をまず準備した。当該アルミナからなる棒の外周側面にアルミ膜を形成し、当該アルミ膜を陽極酸化することによってアルミナ膜を形成した。その上から、平均厚みが１ｎｍ程度となるように鉄の薄膜を形成した。そして、反応ガスとしてエチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混ぜたガスを、当該アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブの密集した構造（カーボンナノチューブフォレスト）を生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約３ｍｍ程度であった。

その後、フッ素系樹脂からなるロールを用いて、アルミナからなる棒の延在方向に沿ってカーボンナノチューブを倒した。そして、加工されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を、当該棒に超音波を印加することによって解消しながら、カーボンナノチューブの集合体から棒を引抜いた。この結果、アルミナからなる棒が配置されていた部分に開口部が形成された、カーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）を得た。

そして、この炭素構造体の開口部にステンレスからなる軸を挿入した。さらに、ローラによって炭素構造体（カーボンナノチューブ）を当該ステンレスからなる軸の側面の周方向（回転方向）に沿った方向に押圧することにより、当該軸にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、当該軸をアルコールに浸漬した後乾燥させることによって、軸の外周側面におけるカーボンナノチューブをお互いに固着させた。この結果、軸の外周側面に密着したカーボンナノチューブからなる被覆層を形成することができた。形成されたカーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有密度は約５０％となった。なお、ここで空間占有密度とは、筒状体全体の体積を１００％とした場合の前記筒状体を構成するカーボンナノチューブの体積の比率をいう。

さらに、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成された軸の外周に、回転体となる筒状のステンレス筒を配置した。すなわち、ステンレス筒の内周開口部に、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成された軸を挿入した。この結果、カーボンナノチューブからなる被覆の空間占有密度は約３５％となった。そして、温度条件を室温として、このステンレス筒を１００ｒｐｍで回転させたところ、焼付きなどが発生することなく安定して回転させることができた。

一方、軸と回転体としてのステンレス筒との間にボールベアリングを挿入し、潤滑剤を特に用いることなく当該回転体であるステンレス筒を１０００ｒｐｍで回転させたところ、すぐに焼付きが発生した。

（実施例５）
まず、直径が５ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。当該アルミナからなる棒の外周側面上に、実施例４などと同様の方法によりアルミナ膜を形成した。さらにその上から、平均厚みが１ｎｍ程度の鉄の薄膜を形成した。そして、反応ガスとして、エチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混ぜたガスを、当該アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に単層カーボンナノチューブフォレストを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約４ｍｍ程度であった。

その後、フッ素系樹脂からなるロールで押圧することにより、アルミナからなる棒の延在方向に沿ってカーボンナノチューブを倒した。その後、加工されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を、超音波の印加などによって解消しながらカーボンナノチューブの集合体からアルミナ棒を引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置されていた部分に開口部が形成された、加工されたカーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）を得た。得られた炭素構造体では、カーボンナノチューブは炭素構造体の延在方向に沿った方向に倒れて互いに絡み合い固定されている。

このカーボンナノチューブからなる筒状体の開口部に、ステンレスからなる軸を挿入した。そして、カーボンナノチューブからなる筒状体をステンレスからなる軸に向けてローラで押圧することにより、その軸の側面にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、当該軸をアルコールに浸漬した後乾燥させることにより、軸の外周側面上に配置されたカーボンナノチューブを互いに固着させた。このようにして、軸の外周側面を覆う被覆層を形成した。なお、軸の外周側面に形成されたカーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有密度は約５０％となっていた。

さらに、当該軸の外周に、実施例４と同様に回転体（外輪）となる筒状のステンレス筒を配置した。このようにして回転部材を得た。この結果、カーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有密度は約３５％となった。

そして、雰囲気温度として５００℃という高温真空雰囲気中で、ステンレス筒を１０００ｒｐｍで回転させた。このような場合でも、カーボンナノチューブからなる被覆層を備えた回転部材においては、焼付きが発生することなく安定してステンレス筒が回転していた。

一方、ステンレス筒と軸との間にカーボンナノチューブからなる被覆層に代えたボールベアリングを挿入し、潤滑剤を用いることなく雰囲気温度が５００℃という真空雰囲気中で当該ステンレス筒を回転させた。回転条件としては１０００ｒｐｍとした。この場合、すぐに焼付きが発生し、ステンレス筒は回転しなくなった。

（実施例６）
まず、直径が５ｍｍのアルミナからなる棒を準備した。アルミナ棒の外周側面上に、実施例４と同様にアルミナ膜を形成した。さらにその上から、平均厚みが１ｎｍとなるように鉄の薄膜を形成した。そして、反応ガスとして、エチレンガスに１５０ｐｐｍの水を混ぜたガスを、アルミナからなる棒の表面に供給しながら熱処理を行なった。熱処理の条件としては、加熱温度を７５０℃とし、加熱時間を３０分程度とした。この結果、アルミナからなる棒の外周側面全体に炭素カーボンナノチューブフォレストを生成させることができた。生成したカーボンナノチューブの長さは約４ｍｍ程度であった。

その後、フッ素系樹脂からなるロールでアルミナからなる棒の長手方向に沿ってカーボンナノチューブフォレストを構成するカーボンナノチューブを倒した。そして、加工されたカーボンナノチューブとアルミナからなる棒との接続を、超音波の印加などによって解消しながら、カーボンナノチューブの集合体からアルミナ棒を引抜いた。この結果、アルミナ棒が配置されていた部分に開口部が形成された、加工されたカーボンナノチューブの集合体からなる筒状体（炭素構造体）が得られた。得られた炭素構造体では、カーボンナノチューブは炭素構造体の延在方向に沿った方向に倒れて互いに絡み合い固定されている。

そして、このカーボンナノチューブからなる筒状体の開口部に、ステンレスからなる軸を挿入した。さらに、ローラによってカーボンナノチューブをステンレスからなる軸の外周側面の当該軸の延在方向に沿って押圧することにより、当該軸の外周側面にカーボンナノチューブを密着させた。さらに、当該軸をアルコールに浸漬した後乾燥させることにより、軸の外周側面上におけるカーボンナノチューブを互いに固着させた。このようにして、カーボンナノチューブからなる被覆層が軸の外周側面に形成された。このとき、軸の外周側面に生成したカーボンナノチューブからなる被覆層の空間占有率は約４０％であった。

さらに、軸の延在方向（一軸方向）に移動させるため、筒状のステンレス筒を軸の外周を囲むように設置した。すなわち、筒状のステンレス筒の内周開口部に、カーボンナノチューブからなる被覆層が形成された軸を挿入した。このようにして、直動ガイド部材を準備した。なお、カーボンナノチューブからなる被覆における空間占有密度は約２０％となった。

そして、雰囲気温度を６００℃とした高温真空中で、ステンレス筒を軸の延在方向（一軸方向）に繰返して移動させた。この結果、特に焼付きなどは発生することなく安定してステンレス筒を移動させることができた。

一方、ステンレス筒と軸との間にカーボンナノチューブからなる被覆層に代えてボールベアリングを挿入した直動ガイド部材を準備した。当該直動ガイド部材について、潤滑油などの潤滑剤を用いずに同じ高温真空環境下で繰返しステンレス筒を移動させたところ、焼付きが発生し、ステンレス筒の移動ができなくなった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、耐磨耗性や潤滑性、あるいは放熱性が要求されるケーブルやパイプ、その他の可動部材などに有利に適用される。

本発明による炭素構造体の実施の形態１を示す断面模式図である。 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。 図１および図２に示した炭素構造体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図３に示した炭素構造体の製造方法を説明するための模式図である。 図３のカーボンナノチューブ成長工程（Ｓ２０）によって得られた構造を説明するための断面模式図である。 図５の線分ＶＩ−ＶＩにおける断面模式図である。 本発明による炭素構造体の実施の形態２を示す断面模式図である。 図７の線分ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩにおける断面模式図である。 図７および図８に示した炭素構造体の製造方法を説明するためのフローチャートである。 図９に示した炭素構造体の製造方法を説明するための模式図である。 図１０の線分ＸＩ−ＸＩにおける断面模式図である。 図７および図８に示した本発明による炭素構造体の実施の形態２の変形例を示す断面模式図である。 本発明による複合部材の実施の形態３を示す断面模式図である。 図１３の線分ＸＩＶ−ＸＩＶにおける断面模式図である。 図１３および図１４に示した本発明による複合部材としての被覆ケーブルの製造方法を説明するためのフローチャートである。 図１５に示した本発明による被覆ケーブルの製造方法を説明するための模式図である。 図１６の線分ＸＶＩＩ−ＸＶＩＩにおける断面模式図である。 図１５に示した本発明による被覆ケーブルの製造方法を説明するための模式図である。 図１８の線分ＸＩＸ−ＸＩＸにおける断面模式図である。 図１５に示した本発明による被覆ケーブルの製造方法を説明するための模式図である。 本発明による複合部材の実施の形態４を示す斜視模式図である。 図２１の線分ＸＸＩＩ−ＸＸＩＩにおける断面模式図である。 図２１および図２２に示す被覆パイプの製造方法を説明するための模式図である。 本発明による複合部材の実施の形態５を示す断面模式図である。 図２４の線分ＸＸＶ−ＸＸＶにおける断面模式図である。 図２４および図２５に示した回転部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。 本発明による複合部材の実施の形態６を示す断面模式図である。 図２７の線分ＸＸＶＩＩＩ−ＸＸＶＩＩＩにおける断面模式図である。 図２７および図２８に示した直動ガイド部材の製造方法を説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 炭素構造体、２ カーボンナノチューブ、３ 開口部、４ 側壁、５，３６ 矢印、７ 下地線材、１１，２１ ローラ、１２ ナノ粒子、１３ 加工されたカーボンナノチューブ層、１４ 被覆層、１５ 導体線、１６ 絶縁膜、１７ 線材、１８ 容器、１９ 溶液、２５ パイプ、２６ フィン部、３７ 軸、３８ 外輪、３９ 回転部材、４８ 移動体、４９ 直動ガイド部材。

Claims (12)

1. 貫通穴を有する筒状の炭素構造体であって、
   複数のカーボンナノチューブを含む側壁を備える、炭素構造体。
2. 前記側壁において、前記複数のカーボンナノチューブは前記貫通穴の内部から外部へ向かうように放射状に配置される、請求項１に記載の炭素構造体。
3. 前記側壁において、前記複数のカーボンナノチューブは前記側壁の内周面に沿った方向に延びるように配置される、請求項１に記載の炭素構造体。
4. 前記炭素構造体と、
   前記炭素構造体の前記貫通穴に挿入され、前記炭素構造体と密着している構造部材とを備える、複合部材。
5. 前記炭素構造体の側壁において、前記複数のカーボンナノチューブの延在方向は前記構造部材が挿入された前記貫通穴の延在方向に沿った方向となっている、請求項４に記載の複合部材。
6. 前記炭素構造体の側壁において、前記複数のカーボンナノチューブの延在方向は前記側壁の周方向に沿った方向となっている、請求項４に記載の複合部材。
7. 前記炭素構造体の側壁から外周側に向けて突出する、カーボンナノチューブを含むフィンをさらに備える、請求項４〜６のいずれか１項に記載の複合部材。
8. 前記炭素構造体の外周表面と接触するとともに、前記炭素構造体に対して摺動可能に配置された外周部材をさらに備える、請求項４〜６のいずれか１項に記載の複合部材。
9. 前記構造部材の外形は円柱状であり、
   前記炭素構造体は前記構造部材の円周状の側面に密着し、
   前記外周部材は、前記構造部材の前記側面に対して円周方向に摺動可能となっている、請求項８に記載の複合部材。
10. 前記構造部材の外形は棒状であり、
    前記炭素構造体は前記構造部材の延在方向に沿った側面に密着し、
    前記外周部材は、前記構造部材の延在方向に摺動可能となっている、請求項８に記載の複合部材。
11. 請求項４〜１０のいずれか１項に記載の複合部材の製造方法であって、
    炭素構造体を準備する工程と、
    前記炭素構造体の貫通穴の内部に構造部材を挿入する工程と、
    前記構造部材に前記炭素構造体を密着させる工程とを備える、複合部材の製造方法。
12. 前記炭素構造体の側壁を構成する複数のカーボンナノチューブを互いに固着させる工程をさらに備える、請求項１１に記載の複合部材の製造方法。

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