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JP7689785B1 - Carbon nanotube assembly - Google Patents

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JP7689785B1
JP7689785B1 JP2025020211A JP2025020211A JP7689785B1 JP 7689785 B1 JP7689785 B1 JP 7689785B1 JP 2025020211 A JP2025020211 A JP 2025020211A JP 2025020211 A JP2025020211 A JP 2025020211A JP 7689785 B1 JP7689785 B1 JP 7689785B1
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JP2025020211A
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培培 辛
フィ テン
彩乃 大澤(森)
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CARBON FLY, INC.
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CARBON FLY, INC.
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Abstract

【課題】新規なカーボンナノチューブの集合体を提供すること。
【解決手段】複数のカーボンナノチューブ(CNT)を含む、CNTの集合体であり、前記集合体を構成する110本以上のCNTを透過型電子顕微鏡で観察した際に、最も多く観察される層数をn(nは整数)とした場合、前記観察をした全てのCNTの合計100%に対し、層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合が20~38%であり、層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合が35~80%であり、層数がnであるCNTの外径の平均値をX(nm)とした場合、層数がn-1であるCNTの外径の平均値がX-2.8(nm)~X+0.5(nm)であり、層数がn+1であるCNTの外径の平均値がX-0.5(nm)~X+2.8(nm)であり、前記観察をした全てのCNTの外径の平均値がX-1.5(nm)~X+1.5(nm)である、カーボンナノチューブの集合体。
【選択図】なし
The present invention provides a novel aggregate of carbon nanotubes.
[Solution] An aggregate of carbon nanotubes including a plurality of CNTs, wherein when 110 or more CNTs constituting the aggregate are observed with a transmission electron microscope, where the most frequently observed number of walls is n (n is an integer), the total percentage of CNTs having numbers of walls from n-1 to n+1 is 20-38%, and the total percentage of CNTs having numbers of walls from n-2 to n+2 is 35-80%, relative to a total of 100% of all observed CNTs; where the average value of the outer diameter of CNTs having number of walls n is X (nm), the average value of the outer diameter of CNTs having number of walls n-1 is X-2.8 (nm) to X+0.5 (nm), the average value of the outer diameter of CNTs having number of walls n+1 is X-0.5 (nm) to X+2.8 (nm), and the average value of the outer diameter of all observed CNTs is X-1.5 (nm) to X+1.5 (nm).
[Selection diagram] None

Description

本開示は、カーボンナノチューブの集合体に関する。 This disclosure relates to an aggregate of carbon nanotubes.

カーボンナノチューブは、電気・電子機器用途および輸送機械用途などに使用されている。例えばヒーターなどの用途には、カーボンナノチューブフィルムが使用される場合もある(例えば、特許文献1)。 Carbon nanotubes are used in electrical and electronic equipment and transportation machinery. For example, carbon nanotube films are sometimes used for heaters (see, for example, Patent Document 1).

特開2010-257971号公報JP 2010-257971 A

本開示は、新規なカーボンナノチューブの集合体を提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a novel carbon nanotube aggregate.

本開示のカーボンナノチューブ(CNT)の集合体の一態様は、複数のCNTを含み、集合体を構成する110本以上のCNTを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した際に、最も多く観察される層数をn(nは整数)とした場合、該観察をした全てのCNTの合計100%に対し、層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合が20~38%であり、層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合が35~80%である。また、層数がnであるCNTの外径の平均値をX(nm)とした場合、層数がn-1であるCNTの外径の平均値がX-2.8(nm)~X+0.5(nm)であり、層数がn+1であるCNTの外径の平均値がX-0.5(nm)~X+2.8(nm)であり、該観察をした全てのCNTの外径の平均値がX-1.5(nm)~X+1.5(nm)である。 One embodiment of the carbon nanotube (CNT) aggregate of the present disclosure includes a plurality of CNTs, and when 110 or more CNTs constituting the aggregate are observed with a transmission electron microscope (TEM), if the most frequently observed number of layers is n (n is an integer), the total percentage of CNTs with the number of layers being n-1 to n+1 is 20 to 38%, and the total percentage of CNTs with the number of layers being n-2 to n+2 is 35 to 80%, relative to a total of 100% of all observed CNTs. In addition, if the average value of the outer diameter of CNTs with n layers is X (nm), the average value of the outer diameter of CNTs with n-1 layers is X-2.8 (nm) to X+0.5 (nm), the average value of the outer diameter of CNTs with n+1 layers is X-0.5 (nm) to X+2.8 (nm), and the average value of the outer diameter of all observed CNTs is X-1.5 (nm) to X+1.5 (nm).

本開示によると、新規なカーボンナノチューブの集合体を提供することができる。 The present disclosure provides a novel carbon nanotube aggregate.

図1は、実施例1で得られたカーボンナノチューブのTEM画像の一例である。FIG. 1 is an example of a TEM image of the carbon nanotubes obtained in Example 1.

本明細書において、数値範囲A~Bは、A以上B以下を意味する。本明細書において、数値範囲を示す「~」の前後に記載されている数値の単位が同一である場合は、「~」の前に記載されている数値の単位を省略することがある。 In this specification, the numerical range A to B means greater than or equal to A and less than or equal to B. In this specification, when the units of the numbers written before and after "~" indicating a numerical range are the same, the unit of the numbers written before "~" may be omitted.

本明細書において、カーボンナノチューブを「CNT」とも称し、カーボンナノチューブフォレストを「CNTフォレスト」とも称し、カーボンナノチューブ繊維を「CNT繊維」とも称し、カーボンナノチューブウェブを「CNTウェブ」とも称する。 In this specification, carbon nanotubes are also referred to as "CNTs", carbon nanotube forests are also referred to as "CNT forests", carbon nanotube fibers are also referred to as "CNT fibers", and carbon nanotube webs are also referred to as "CNT webs".

[カーボンナノチューブの集合体]
本開示のカーボンナノチューブ(CNT)の集合体は、複数のCNTを含む。集合体を構成する110本以上のCNTを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察した際に、最も多く観察される層数をn(nは整数)とした場合、該観察をした全てのCNTの合計100%に対し、層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合が20~38%であり、層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合が35~80%である。また、層数がnであるCNTの外径の平均値をX(nm)とした場合、層数がn-1であるCNTの外径の平均値がX-2.8(nm)~X+0.5(nm)であり、層数がn+1であるCNTの外径の平均値がX-0.5(nm)~X+2.8(nm)であり、該観察をした全てのCNTの外径の平均値がX-1.5(nm)~X+1.5(nm)である。
[Aggregation of carbon nanotubes]
The aggregate of carbon nanotubes (CNTs) of the present disclosure includes a plurality of CNTs. When 110 or more CNTs constituting the aggregate are observed with a transmission electron microscope (TEM), if the most frequently observed number of layers is n (n is an integer), the total percentage of CNTs having the number of layers n-1 to n+1 is 20 to 38%, and the total percentage of CNTs having the number of layers n-2 to n+2 is 35 to 80%, relative to a total of 100% of all observed CNTs. In addition, if the average value of the outer diameter of CNTs having the number of layers n is X (nm), the average value of the outer diameter of CNTs having the number of layers n-1 is X-2.8 (nm) to X+0.5 (nm), the average value of the outer diameter of CNTs having the number of layers n+1 is X-0.5 (nm) to X+2.8 (nm), and the average value of the outer diameter of all observed CNTs is X-1.5 (nm) to X+1.5 (nm).

本開示のCNTの集合体は、複数のCNTを含む。
CNTは、例えば、熱化学気相成長法(熱CVD)法、プラズマCVD法、レーザーアブレーション法、アーク放電法、または燃焼法などの方法を用いて製造できる。
The CNT aggregate of the present disclosure includes a plurality of CNTs.
CNTs can be produced using methods such as thermal chemical vapor deposition (thermal CVD), plasma CVD, laser ablation, arc discharge, or combustion.

本開示のCNTの集合体は、例えば、基板上に設けられたCNTフォレスト、またはCNTフォレストから得られる集合体である。CNTフォレストとは、基板上に設けられ、基板の表面に対して垂直な方向に配向した複数のCNTの集合体を指す。CNTフォレストにおいて、複数のCNTは、上記基板上に林立している。
CNTフォレストから得られる集合体は、例えばパウダー状のCNTの集合体である。なお、パウダー状のCNTの集合体を、単にパウダー状のCNTとも記す。
The CNT aggregate of the present disclosure is, for example, a CNT forest provided on a substrate, or an aggregate obtained from a CNT forest. A CNT forest refers to an aggregate of multiple CNTs provided on a substrate and aligned in a direction perpendicular to the substrate surface. In a CNT forest, multiple CNTs stand tall on the substrate.
The aggregate obtained from the CNT forest is, for example, a powder-like aggregate of CNTs. Note that the powder-like aggregate of CNTs is also simply referred to as powder-like CNTs.

本開示のCNTの集合体を構成する110本以上のCNTを透過型電子顕微鏡(TEM)で観察して算出される、CNTの層数、外径、および内径などについて、以下記載する。透過型電子顕微鏡(TEM)を用いてCNTを観察することを「TEM観察」ともいい、TEM観察により得られた画像を「TEM画像」ともいう。 The number of layers, outer diameter, inner diameter, etc. of the CNTs calculated by observing the 110 or more CNTs that make up the CNT aggregate of the present disclosure with a transmission electron microscope (TEM) are described below. Observing CNTs using a transmission electron microscope (TEM) is also called "TEM observation," and an image obtained by TEM observation is also called a "TEM image."

TEM観察をする110本以上のCNTは、CNTの集合体から任意に選択できる。ただし、TEM観察を行っている際に、層数が変化しているCNTが観察された場合には、CNTの集合体から該CNTを含まないように110本以上のCNTを選択する。
CNTの集合体が基板上に設けられたCNTフォレストである場合には、CNTの集合体から110本以上のCNTを選択することは、CNTフォレストから110本以上のCNTを採取することを指す。
TEMを用いた観察方法の詳細は、実施例欄に記載する。
The 110 or more CNTs to be observed with a TEM can be arbitrarily selected from the CNT aggregate. However, if a CNT with a changed number of walls is observed during TEM observation, a CNT with 110 or more CNTs is selected from the CNT aggregate so as not to include the CNT.
When the CNT assembly is a CNT forest disposed on a substrate, selecting 110 or more CNTs from the CNT assembly refers to harvesting 110 or more CNTs from the CNT forest.
Details of the observation method using a TEM will be described in the Examples section.

CNTの集合体は、単層カーボンナノチューブを含んでいてもよい。 The CNT aggregate may include single-walled carbon nanotubes.

110本以上のCNTをTEM観察した際に、最も多く観察される層数をn(nは整数)とした場合、観察をした全てのCNTの合計100%に対し、層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合は20~38%であり、層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合は35~80%である。 When 110 or more CNTs are observed using a TEM, if the most commonly observed number of layers is n (n is an integer), the total percentage of CNTs with layers between n-1 and n+1 is 20-38%, and the total percentage of CNTs with layers between n-2 and n+2 is 35-80%, out of a total of 100% of all observed CNTs.

層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合とは、TEM観察をしたCNTの総数(本数)に対する、層数がn-1~n+1であるCNTの総数(本数)の割合を指す。層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合、および層数がnであるCNTの割合についても同様である。
110本以上のCNTをTEM観察した際に、最も多く観察される層数が2つ以上ある場合は、最も多く観察される層数のうち、観察された全ての層数の中央値に最も近い層数をnとする。中央値とは、CNTの層数の分布におけるメジアンを指し、具体的には、CNTの層数の累積分布における累積値が50%となる値(層数)を指す。
The total proportion of CNTs with n-1 to n+1 walls refers to the proportion of the total number (number) of CNTs with n-1 to n+1 walls to the total number (number) of CNTs observed by TEM. The same applies to the total proportion of CNTs with n-2 to n+2 walls and the proportion of CNTs with n walls.
When 110 or more CNTs are observed under TEM, if the most commonly observed number of walls is two or more, the most commonly observed number of walls that is closest to the median of all the observed numbers of walls is defined as n. The median refers to the median in the distribution of the number of walls of CNTs, and more specifically, refers to the value (number of walls) at which the cumulative value in the cumulative distribution of the number of walls of CNTs is 50%.

nが1である場合には、層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合とは、層数が1~2であるCNTの合計割合を意味し、層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合とは、層数が1~3であるCNTの合計割合を意味する。
nが2である場合には、層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合とは、層数が1~3であるCNTの合計割合を意味し、層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合とは、層数が1~4であるCNTの合計割合を意味する。
When n is 1, the total proportion of CNTs having n-1 to n+1 walls means the total proportion of CNTs having 1 to 2 walls, and the total proportion of CNTs having n-2 to n+2 walls means the total proportion of CNTs having 1 to 3 walls.
When n is 2, the total proportion of CNTs having n-1 to n+1 walls means the total proportion of CNTs having 1 to 3 walls, and the total proportion of CNTs having n-2 to n+2 walls means the total proportion of CNTs having 1 to 4 walls.

nは、好ましくは3以上、より好ましくは3~20、さらに好ましくは4~15、さらにより好ましくは5~15、特に好ましくは7~13である。
層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合は、好ましくは22~36%、より好ましくは24~35%、さらに好ましくは26~34%である。
層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合は、好ましくは40~76%、より好ましくは45~73%、さらに好ましくは50~70%である。
層数がn-1~n+1およびn-2~n+2であるCNTの合計割合が上記範囲にあると、CNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストはスピナビリティ(紡糸性)に優れるとともに、CNTの集合体は分散性にも優れる。言い換えると、本開示のCNTの集合体は、スピナビリティと、分散性とのバランスに優れる。
n is preferably 3 or more, more preferably 3 to 20, even more preferably 4 to 15, still more preferably 5 to 15, and particularly preferably 7 to 13.
The total proportion of CNTs having wall numbers from n-1 to n+1 is preferably 22 to 36%, more preferably 24 to 35%, and even more preferably 26 to 34%.
The total proportion of CNTs having wall numbers from n-2 to n+2 is preferably 40 to 76%, more preferably 45 to 73%, and even more preferably 50 to 70%.
When the total proportion of CNTs with wall numbers n-1 to n+1 and n-2 to n+2 is within the above range, the CNT aggregate, particularly the CNT forest provided on the substrate, has excellent spinnability, and the CNT aggregate also has excellent dispersibility. In other words, the CNT aggregate of the present disclosure has an excellent balance between spinnability and dispersibility.

層数がnであるCNTの割合は、好ましくは10~30%、より好ましくは15~29%、さらに好ましくは17~28%である。
層数がnであるCNTの割合が上記範囲にあると、CNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストはスピナビリティに優れるとともに、CNTの集合体は分散性にも優れる。言い換えると、本開示のCNTの集合体は、スピナビリティと、分散性とのバランスに優れる。
The proportion of CNTs having n walls is preferably 10 to 30%, more preferably 15 to 29%, and even more preferably 17 to 28%.
When the ratio of CNTs having n layers is within the above range, the CNT aggregate, particularly the CNT forest provided on the substrate, has excellent spinnability, and the CNT aggregate also has excellent dispersibility. In other words, the CNT aggregate of the present disclosure has an excellent balance between spinnability and dispersibility.

CNTの集合体を構成するCNTの層数の分布が広いと、層数がn、n-1~n+1およびn-2~n+2であるCNTの合計割合は小さくなる。 When the distribution of the number of layers of the CNTs that make up the CNT aggregate is wide, the total proportion of CNTs with layer numbers n, n-1 to n+1, and n-2 to n+2 becomes small.

nの値、ならびに層数がn、n-1~n+1およびn-2~n+2であるCNTの合計割合は、例えば、後述するCNTの集合体の製造方法において、触媒基板に用いられる基板の種類、バッファ層の有無、バッファ層の種類および厚さ、触媒層の種類および厚さ、CVD法における反応室内の圧力、ならびに原料ガスおよびキャリアガスの流量を調整することにより、調整できる。TEM観察を逐次行いながら、これらの量を調整してもよい。 The value of n and the total proportion of CNTs with layer numbers of n, n-1 to n+1, and n-2 to n+2 can be adjusted, for example, in the manufacturing method of CNT aggregates described below, by adjusting the type of substrate used for the catalyst substrate, the presence or absence of a buffer layer, the type and thickness of the buffer layer, the type and thickness of the catalyst layer, the pressure in the reaction chamber in the CVD method, and the flow rates of the source gas and carrier gas. These amounts may be adjusted while successively performing TEM observations.

110本以上のCNTをTEM観察した際に、層数がnであるCNTの外径の平均値をX(nm)とした場合、層数がn-1であるCNTの外径の平均値はX-2.8(nm)~X+0.5(nm)であり、層数がn+1であるCNTの外径の平均値はX-0.5(nm)~X+2.8(nm)である。また、TEM観察をした(nの算出に用いた)全てのCNTの外径の平均値はX-1.5(nm)~X+1.5(nm)である。 When 110 or more CNTs were observed under a TEM, if the average outer diameter of CNTs with n layers is X (nm), the average outer diameter of CNTs with n-1 layers is X-2.8 (nm) to X+0.5 (nm), and the average outer diameter of CNTs with n+1 layers is X-0.5 (nm) to X+2.8 (nm). In addition, the average outer diameter of all CNTs observed under a TEM (used to calculate n) is X-1.5 (nm) to X+1.5 (nm).

CNTの外径とは、TEM観察によって得られた画像を用いて測定されるCNTの最外層の直径を指し、最外層の外側にアモルファスなどが付着している場合には、アモルファスなども含めた直径を指す。 The outer diameter of a CNT refers to the diameter of the outermost layer of the CNT measured using images obtained by TEM observation, and if amorphous material or the like is attached to the outside of the outermost layer, it refers to the diameter including the amorphous material.

Xは、CNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストがスピナビリティに優れるとともに、CNTの集合体が分散性に優れるという観点から、好ましくは1~30nm、より好ましくは3~25nm、さらに好ましくは5~20nm、特に好ましくは10.0~20.0nmである。
層数がnであるCNTの外径の平均値とは、層数がnであるCNTについての外径の算術平均を指す。層数がn-1であるCNTの外径の平均値、層数がn+1であるCNTの外径の平均値、TEM観察をした全てのCNTの外径の平均値についても同様である。
From the viewpoint of providing a CNT aggregate, particularly a CNT forest provided on a substrate, with excellent spinnability and providing a CNT aggregate with excellent dispersibility, X is preferably 1 to 30 nm, more preferably 3 to 25 nm, even more preferably 5 to 20 nm, and particularly preferably 10.0 to 20.0 nm.
The average outer diameter of CNTs with n walls refers to the arithmetic average of the outer diameters of CNTs with n walls. The same applies to the average outer diameter of CNTs with n-1 walls, the average outer diameter of CNTs with n+1 walls, and the average outer diameter of all CNTs observed under TEM.

層数がn-1であるCNTの外径の平均値は、CNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストがスピナビリティに優れるとともに、CNTの集合体が分散性に優れるという観点から、好ましくはX-2.6(nm)~X+0.5(nm)、より好ましくはX-2.5(nm)~X+0.5(nm)、さらに好ましくはX-2.4(nm)~X+0.4(nm)である。 The average outer diameter of CNTs with n-1 walls is preferably X-2.6 (nm) to X+0.5 (nm), more preferably X-2.5 (nm) to X+0.5 (nm), and even more preferably X-2.4 (nm) to X+0.4 (nm), from the viewpoints that the CNT aggregate, particularly the CNT forest provided on the substrate, has excellent spinnability and that the CNT aggregate has excellent dispersibility.

層数がn+1であるCNTの外径の平均値は、CNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストがスピナビリティに優れるとともに、CNTの集合体が分散性に優れるという観点から、好ましくはX-0.5(nm)~X+2.6(nm)、より好ましくはX-0.5(nm)~X+2.5(nm)、さらに好ましくはX-0.4(nm)~X+2.4(nm)である。 The average outer diameter of CNTs with n+1 layers is preferably X-0.5 (nm) to X+2.6 (nm), more preferably X-0.5 (nm) to X+2.5 (nm), and even more preferably X-0.4 (nm) to X+2.4 (nm), from the viewpoints that the CNT aggregate, particularly the CNT forest provided on the substrate, has excellent spinnability and that the CNT aggregate has excellent dispersibility.

TEM観察をした全てのCNTの外径の平均値は、CNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストがスピナビリティに優れるとともに、CNTの集合体が分散性に優れるという観点から、好ましくはX-1.3(nm)~X+1.3(nm)、より好ましくはX-1.1(nm)~X+1.1(nm)、さらに好ましくはX-0.9(nm)~X+0.9(nm)である。 The average outer diameter of all CNTs observed under TEM is preferably X-1.3 (nm) to X+1.3 (nm), more preferably X-1.1 (nm) to X+1.1 (nm), and even more preferably X-0.9 (nm) to X+0.9 (nm), from the viewpoints that the CNT aggregate, particularly the CNT forest provided on the substrate, has excellent spinnability and that the CNT aggregate has excellent dispersibility.

CNTの外径は、例えば、後述するCNTの集合体の製造方法において、触媒基板に用いられる基板の種類、バッファ層の有無、バッファ層の種類および厚さ、触媒層の種類および厚さ、CVD法における反応室内の圧力、ならびに原料ガスおよびキャリアガスの流量を調整することにより、調整できる。TEM観察を逐次行いながら、これらの量を調整してもよい。 The outer diameter of the CNTs can be adjusted, for example, in the manufacturing method of CNT aggregates described below, by adjusting the type of substrate used for the catalyst substrate, the presence or absence of a buffer layer, the type and thickness of the buffer layer, the type and thickness of the catalyst layer, the pressure in the reaction chamber in the CVD method, and the flow rates of the source gas and carrier gas. These amounts may be adjusted while successively performing TEM observations.

TEM観察をした(層数を観察してnの算出に用いた)全てのCNTの内径の平均値は、CNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストがスピナビリティに優れるとともに、CNTの集合体が分散性に優れるという観点から、好ましくは1.0~6.0nm、より好ましくは3.5~6.0nm、さらに好ましくは3.7~5.7nm、特に好ましくは4.0~5.5nmである。 The average inner diameter of all CNTs observed under TEM (the number of layers was observed and used to calculate n) is preferably 1.0 to 6.0 nm, more preferably 3.5 to 6.0 nm, even more preferably 3.7 to 5.7 nm, and particularly preferably 4.0 to 5.5 nm, from the viewpoint that the CNT aggregate, particularly the CNT forest provided on the substrate, has excellent spinnability and the CNT aggregate has excellent dispersibility.

CNTの内径とは、TEM観察によって得られた画像を用いて測定されるCNTの最内層の直径を指す。
TEM観察をした全てのCNTの内径の平均値とは、TEM観察をした全てのCNTについての内径の算術平均を指す。
The inner diameter of a CNT refers to the diameter of the innermost layer of a CNT, which is measured using an image obtained by TEM observation.
The average value of the inner diameters of all CNTs observed under a TEM refers to the arithmetic average of the inner diameters of all CNTs observed under a TEM.

CNTの内径は、例えば、後述するCNTの集合体の製造方法において、触媒基板に用いられる基板の種類、バッファ層の有無、バッファ層の種類および厚さ、触媒層の種類および厚さ、CVD法における反応室内の圧力、ならびに原料ガスおよびキャリアガスの流量を調整することにより、調整できる。TEM観察を逐次行いながら、これらの量を調整してもよい。 The inner diameter of the CNTs can be adjusted, for example, in the manufacturing method of CNT aggregates described below, by adjusting the type of substrate used for the catalyst substrate, the presence or absence of a buffer layer, the type and thickness of the buffer layer, the type and thickness of the catalyst layer, the pressure in the reaction chamber in the CVD method, and the flow rates of the source gas and carrier gas. These amounts may be adjusted while successively performing TEM observations.

CNTの集合体を構成するCNTの平均長さは、好ましくは10~1000μm、より好ましくは30~800μm、さらに好ましくは50~500μmである。CNTの平均長さは、例えば、CVD法を行う時間、すなわちCNTの成長時間を調整することにより、調整できる。
CNTの平均長さとは、走査電子顕微鏡(SEM)を用いて観察をした全てのCNTについての長さの算術平均を指す。CNTの平均長さは、具体的には、SEMを用いてCNTの画像を10枚得る。10枚の画像1枚につき長さの測定点を10点任意に選択して測定し、合計100点の長さを測定し、次いで、100点の長さの測定値を算術平均することにより、CNTの平均長さを求めることができる。
The average length of the CNTs constituting the CNT aggregate is preferably 10 to 1000 μm, more preferably 30 to 800 μm, and even more preferably 50 to 500 μm. The average length of the CNTs can be adjusted, for example, by adjusting the time for which the CVD method is performed, i.e., the growth time of the CNTs.
The average length of CNT refers to the arithmetic average of the lengths of all CNTs observed using a scanning electron microscope (SEM). Specifically, the average length of CNT is measured by obtaining 10 images of CNTs using an SEM. For each of the 10 images, 10 length measurement points are arbitrarily selected and measured, measuring the length of a total of 100 points, and then arithmetically averaging the measured length values of the 100 points to obtain the average length of CNT.

CNTの集合体を構成するCNTの炭素純度は、好ましくは95.0~99.999%である。CNTの炭素純度の下限値は、好ましくは96.0%、より好ましくは97.0%、さらに好ましくは98.0%、よりさらに好ましくは99.0%、特に好ましくは99.8%である。CNTの炭素純度の上限値は、例えば99.99%でもよく、99.9%でもよい。CNTの炭素純度は、例えば、蛍光X線を用いた元素分析により求めることができる。なお、本開示において、炭素純度の%は質量%を意味する。 The carbon purity of the CNTs constituting the CNT aggregate is preferably 95.0 to 99.999%. The lower limit of the carbon purity of the CNTs is preferably 96.0%, more preferably 97.0%, even more preferably 98.0%, even more preferably 99.0%, and particularly preferably 99.8%. The upper limit of the carbon purity of the CNTs may be, for example, 99.99% or 99.9%. The carbon purity of the CNTs can be determined, for example, by elemental analysis using fluorescent X-rays. In this disclosure, the percentage of carbon purity means mass%.

CNTの集合体を構成するCNTの結晶性は、例えば、ラマン分光法を用いて評価できる。ラマン分光法による結晶性の評価では、D/G比の値が指標として用いられる。D/G比とは、ラマン分光法で測定されるラマンスペクトルにおいて、1580cm-1付近に現れるGバンドのピーク強度に対する、1360cm-1付近に現れるDバンドのピーク強度の比である。D/G比の値が小さいほど、カーボンナノチューブの結晶性が高いことを意味する。CNTのD/G比は、好ましくは0.5~1.0、より好ましくは0.6~0.8である。 The crystallinity of the CNTs constituting the CNT aggregate can be evaluated, for example, by using Raman spectroscopy. In the evaluation of crystallinity by Raman spectroscopy, the value of the D/G ratio is used as an index. The D/G ratio is the ratio of the peak intensity of the D band appearing near 1360 cm −1 to the peak intensity of the G band appearing near 1580 cm −1 in the Raman spectrum measured by Raman spectroscopy. The smaller the value of the D/G ratio, the higher the crystallinity of the carbon nanotubes. The D/G ratio of the CNTs is preferably 0.5 to 1.0, more preferably 0.6 to 0.8.

CNTの炭素純度および結晶性は、例えば、後述するCNTの集合体の製造方法において、触媒基板におけるバッファ層の厚さ、バッファ層に使用される材料の種類、触媒層の厚さ、触媒の種類、CVD法における原料ガスの種類および流量、ならびに反応室内の温度および圧力を調整することにより、それぞれ調整できる。 The carbon purity and crystallinity of the CNTs can be adjusted, for example, in the manufacturing method of CNT aggregates described below, by adjusting the thickness of the buffer layer in the catalyst substrate, the type of material used for the buffer layer, the thickness of the catalyst layer, the type of catalyst, the type and flow rate of the source gas in the CVD method, and the temperature and pressure in the reaction chamber.

[カーボンナノチューブの集合体の製造方法]
本開示のCNTの集合体は、例えば、基板上に設けられたCNTフォレスト、またはCNTフォレストから得られる集合体である。CNTフォレストは、例えば、後述する方法により製造することができる。CNTフォレストから得られる集合体(例えばパウダー状のCNTの集合体)は、例えば、CNTフォレストから、スクレーパーなどを用いてCNTを基板から削ぎ落とすことで得られる。
[Method for producing aggregates of carbon nanotubes]
The CNT aggregate of the present disclosure is, for example, a CNT forest provided on a substrate, or an aggregate obtained from a CNT forest. The CNT forest can be produced, for example, by the method described below. An aggregate obtained from a CNT forest (for example, a powder-like CNT aggregate) can be obtained, for example, by scraping off the CNTs from the substrate from the CNT forest using a scraper or the like.

CNTフォレストは、例えば、基板、および該基板上に設けられた触媒層を備える触媒基板を用いて、化学気相成長法(CVD法)を行うことにより、得ることができる。CVD法は、反応室内に上記触媒基板を配置した後、反応室内に原料ガスを供給し、触媒層の表面にCNTを成長させる方法である。CVD法としては、熱CVD法が好ましい。 CNT forests can be obtained, for example, by performing chemical vapor deposition (CVD) using a catalyst substrate that includes a substrate and a catalyst layer provided on the substrate. CVD is a method in which the catalyst substrate is placed in a reaction chamber, and then raw material gas is supplied into the reaction chamber to grow CNTs on the surface of the catalyst layer. As a CVD method, thermal CVD is preferred.

基板としては、例えば、シリコン基板、アルミナ基板、酸化マグネシウム基板、ガラス基板、サファイア基板、チタン基板およびステンレス基板が挙げられる。 Examples of substrates include silicon substrates, alumina substrates, magnesium oxide substrates, glass substrates, sapphire substrates, titanium substrates, and stainless steel substrates.

基板の厚さは、ハンドリング性および基板のコストの観点から、好ましくは0.03~2.0mm、より好ましくは0.05~1.8mm、さらに好ましくは0.07~1.6mm、特に好ましくは0.09~1.4mmである。 From the viewpoint of ease of handling and cost of the substrate, the thickness of the substrate is preferably 0.03 to 2.0 mm, more preferably 0.05 to 1.8 mm, even more preferably 0.07 to 1.6 mm, and particularly preferably 0.09 to 1.4 mm.

触媒層は、例えば、スパッタリングにより基板に触媒粒子を付着させて形成できる。
触媒としては、例えば、金属が挙げられ、具体的には、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、モリブデン(Mo)、金(Au)、およびこれらからなる群から選ばれる少なくとも1種の金属を含む合金が挙げられる。合金としては、例えば、鉄合金、ニッケル合金、およびコバルト合金が挙げられる。触媒は、金属酸化物および金属化合物などの、金属の前駆体であってもよい。金属酸化物としては、例えば、鉄酸化物、ニッケル酸化物、およびコバルト酸化物が挙げられる。金属化合物としては、例えば、塩化鉄が挙げられる。前駆体を使用する場合は、前駆体を加熱することなどにより、CVD法を行う前に金属に変換する必要がある。
触媒の種類を変更することにより、CNTの層数、外径および内径を変化させることができる。
The catalyst layer can be formed by depositing catalyst particles onto the substrate, for example, by sputtering.
Examples of the catalyst include metals, specifically, iron (Fe), nickel (Ni), cobalt (Co), molybdenum (Mo), gold (Au), and alloys containing at least one metal selected from the group consisting of these. Examples of the alloy include iron alloys, nickel alloys, and cobalt alloys. The catalyst may be a precursor of a metal, such as a metal oxide or a metal compound. Examples of the metal oxide include iron oxide, nickel oxide, and cobalt oxide. Examples of the metal compound include iron chloride. When a precursor is used, it is necessary to convert the precursor into a metal before carrying out the CVD method, such as by heating the precursor.
By changing the type of catalyst, the number of walls, outer diameter, and inner diameter of the CNTs can be changed.

触媒層の厚さは、好ましくは1~20nm、より好ましくは2~17nm、さらに好ましくは3~15nm、特に好ましくは4~10nmである。触媒層を厚くするほど、CNTの層数および外径は大きくなる傾向にある。触媒層を薄くするほど、CNTの集合体を構成するCNTの層数の分布は狭くなる傾向にある。 The thickness of the catalyst layer is preferably 1 to 20 nm, more preferably 2 to 17 nm, even more preferably 3 to 15 nm, and particularly preferably 4 to 10 nm. The thicker the catalyst layer, the larger the number of layers and the outer diameter of the CNTs tend to be. The thinner the catalyst layer, the narrower the distribution of the number of layers of the CNTs that make up the CNT aggregates tends to be.

触媒基板は、基板と触媒層との間に、バッファ層をさらに備えてもよい。バッファ層に使用される材料としては、例えば、シリカ(SiO2)、アルミナ(Al23)、窒化シリコン(SiN)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化銅(Cu2O)、および酸化ニッケル(NiO)が挙げられる。バッファ層は、例えば、スパッタリングにより形成できる。
バッファ層に使用される材料の種類を変更することにより、CNTの外径および内径を変化させることができる。例えば一製造条件においては、バッファ層に使用される材料がアルミナ(Al23)である場合には、CNTの外径および内径は小さくなる傾向にあり、上記材料がシリカ(SiO2)である場合には、CNTの外径および内径は大きくなる傾向にある。
The catalyst substrate may further include a buffer layer between the substrate and the catalyst layer. Examples of materials used for the buffer layer include silica ( SiO2 ), alumina ( Al2O3 ), silicon nitride (SiN), zinc oxide ( ZnO ), copper oxide ( Cu2O ), and nickel oxide (NiO). The buffer layer can be formed by, for example, sputtering.
The outer and inner diameters of the CNTs can be changed by changing the type of material used for the buffer layer. For example, under one manufacturing condition, when the material used for the buffer layer is alumina ( Al2O3 ) , the outer and inner diameters of the CNTs tend to be small, and when the material is silica ( SiO2 ), the outer and inner diameters of the CNTs tend to be large.

バッファ層の厚さは、例えば10~100nmでもよく、20~80nmでもよく、30~60nmでもよい。 The thickness of the buffer layer may be, for example, 10 to 100 nm, 20 to 80 nm, or 30 to 60 nm.

触媒層を形成するためのスパッタリングおよびバッファ層を形成するためのスパッタリングは、スパッタリングの対象に応じて公知の装置および条件で行うことができる。スパッタリングを行う圧力条件は、好ましくは0.01~10Pa、より好ましくは0.1~1Pa程度である。 The sputtering for forming the catalyst layer and the sputtering for forming the buffer layer can be performed using known equipment and conditions depending on the target of sputtering. The pressure conditions for sputtering are preferably about 0.01 to 10 Pa, and more preferably about 0.1 to 1 Pa.

原料ガスとしては、炭素を含む原料ガスを用いることができ、例えば、炭化水素、硫黄含有有機ガス、リン含有有機ガス、一酸化炭素およびアルコールが挙げられる。炭化水素としては、例えば、メタンおよびエタンなどのアルカン化合物、エチレンおよびブタジエンなどのアルケン化合物、アセチレンなどのアルキン化合物、ベンゼン、トルエンおよびスチレンなどのアリール炭化水素化合物、インデン、ナフタレンおよびフェナントレンなどの縮合環を有する芳香族炭化水素、シクロプロパンおよびシクロへキサンなどのシクロアルカン化合物、シクロペンテンなどのシクロオレフィン化合物、ならびにステロイドなどの縮合環を有する脂環式炭化水素化合物が挙げられる。アルコールとしては、例えば、メタノールおよびエタノールが挙げられる。原料ガスは、得られるCNTの炭素純度の観点から、好ましくは炭化水素である。 As the raw material gas, a raw material gas containing carbon can be used, and examples thereof include hydrocarbons, sulfur-containing organic gases, phosphorus-containing organic gases, carbon monoxide, and alcohols. Examples of the hydrocarbons include alkane compounds such as methane and ethane, alkene compounds such as ethylene and butadiene, alkyne compounds such as acetylene, aryl hydrocarbon compounds such as benzene, toluene, and styrene, aromatic hydrocarbons having condensed rings such as indene, naphthalene, and phenanthrene, cycloalkane compounds such as cyclopropane and cyclohexane, cycloolefin compounds such as cyclopentene, and alicyclic hydrocarbon compounds having condensed rings such as steroids. Examples of the alcohols include methanol and ethanol. From the viewpoint of the carbon purity of the obtained CNTs, the raw material gas is preferably a hydrocarbon.

原料ガスの流量は、CVD法における反応室の大きさ、および基板の大きさなどに応じて適切に設定できる。例えばCVD装置として、石英反応管の体積が2.0×10-3、加熱ゾーンが石英反応管の60%である装置を使用し、基板の大きさが直径2インチである場合、原料ガスの流量は、5~100sccmでもよく、7~80sccmでもよく、10~60sccmでもよく、15~40sccmでもよい。 The flow rate of the source gas can be appropriately set depending on the size of the reaction chamber in the CVD method, the size of the substrate, etc. For example, when a CVD apparatus is used in which the volume of the quartz reaction tube is 2.0×10 −3 m 3 and the heating zone is 60% of the quartz reaction tube, and the substrate size is 2 inches in diameter, the flow rate of the source gas may be 5 to 100 sccm, 7 to 80 sccm, 10 to 60 sccm, or 15 to 40 sccm.

原料ガスと共に、原料ガスを搬送するガスであるキャリアガスを、上記反応室に供給してもよい。キャリアガスとしては、例えば、ヘリウム、ネオン、アルゴン、窒素、および水素が挙げられる。なお、水素はカーボンナノチューブの生産性および品質などに寄与すると考えられ、反応性キャリアガスとも呼ばれる。 A carrier gas, which is a gas that transports the raw material gas, may be supplied to the reaction chamber together with the raw material gas. Examples of carrier gases include helium, neon, argon, nitrogen, and hydrogen. Hydrogen is also called a reactive carrier gas, as it is believed to contribute to the productivity and quality of carbon nanotubes.

キャリアガスの流量は、CVD法に用いる装置の大きさ、および基板の大きさなどに応じて適切に設定できる。例えばCVD装置として、石英反応管の体積が2.0×10-3、加熱ゾーンが石英反応管の60%である装置を使用し、基板の大きさが直径2インチである場合、キャリアガスの流量は、好ましくは50~2500sccm、より好ましくは200~2200sccm、さらに好ましくは300~2000sccm、特に好ましくは400~1900sccmである。 The flow rate of the carrier gas can be appropriately set depending on the size of the apparatus used in the CVD method, the size of the substrate, etc. For example, when a CVD apparatus is used in which the volume of the quartz reaction tube is 2.0×10 −3 m 3 and the heating zone is 60% of the quartz reaction tube, and the substrate size is 2 inches in diameter, the flow rate of the carrier gas is preferably 50 to 2500 sccm, more preferably 200 to 2200 sccm, further preferably 300 to 2000 sccm, and particularly preferably 400 to 1900 sccm.

CVD法における反応室内の温度は、CNTの成長速度および得られるCNTの炭素純度の観点から、好ましくは600~850℃、より好ましくは650~800℃である。
CVD法における反応室内の圧力は、CNTの成長速度および炭素純度の観点から、好ましくは常圧である。CVD法を実施する際の他の条件に応じて、反応室内の圧力を常圧から減圧または加圧してもよい。一製造条件においては反応室内の圧力が高いほど、CNTの集合体を構成するCNTの層数の分布は狭くなる傾向にある。
本開示のCNTの集合体の製造においては、反応室内の圧力は、好ましくは450~800torr、より好ましくは480~750torr、さらに好ましくは510~700torr、特に好ましくは540~650torrである。
The temperature in the reaction chamber in the CVD method is preferably 600 to 850° C., more preferably 650 to 800° C., from the viewpoints of the growth rate of CNTs and the carbon purity of the obtained CNTs.
The pressure in the reaction chamber in the CVD method is preferably normal pressure from the viewpoint of the growth rate of CNTs and the carbon purity. The pressure in the reaction chamber may be reduced or increased from normal pressure depending on other conditions when the CVD method is performed. Under certain manufacturing conditions, the higher the pressure in the reaction chamber, the narrower the distribution of the number of layers of the CNTs constituting the CNT aggregate tends to be.
In the production of the CNT aggregate of the present disclosure, the pressure in the reaction chamber is preferably 450 to 800 torr, more preferably 480 torr to 750 torr, further preferably 510 torr to 700 torr, and particularly preferably 540 torr to 650 torr.

CNTフォレストにおけるCNTの平均長さは、例えば、上述したCNTの平均長さと同様である。 The average length of the CNTs in the CNT forest is, for example, similar to the average length of the CNTs described above.

[カーボンナノチューブの集合体の用途]
本開示のCNTの集合体は、例えば、靴、釣竿、ゴルフシャフトおよびテニスラケットなどのスポーツ・レジャー用途;二次電池、放熱材、電極シート、電磁波シールド、電磁波吸収シート、静電防止シート、電池部品、電子部品、ならびにノート型パソコン、タブレットおよびスマートフォンの筐体などの電気・電子機器用途;建築材料などの建築用途;自動車、バイク、自転車、鉄道、ドローン、ロケット、航空機、および船舶などの輸送機械用途;水力発電機および風力発電機などのエネルギー用途;衣類およびバッグなどのファッション用途に使用できる。
[Uses of carbon nanotube aggregates]
The CNT aggregates of the present disclosure can be used, for example, for sports and leisure applications, such as shoes, fishing rods, golf shafts, and tennis rackets; for electrical and electronic equipment applications, such as secondary batteries, heat dissipation materials, electrode sheets, electromagnetic wave shields, electromagnetic wave absorbing sheets, antistatic sheets, battery parts, electronic parts, and housings for notebook computers, tablets, and smartphones; for construction applications, such as building materials; for transportation machinery applications, such as automobiles, motorcycles, bicycles, trains, drones, rockets, aircraft, and ships; for energy applications, such as hydroelectric generators and wind power generators; and for fashion applications, such as clothing and bags.

本開示のCNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストは、カーボンナノチューブ繊維(CNT繊維)またはカーボンナノチューブウェブ(CNTウェブ)を用いる用途に好適に使用される。CNT繊維またはCNTウェブを用いる用途としては、例えば、CNTフィルムを用いる用途が挙げられ、具体的には、上述した用途の他に、ヒーターも挙げられる。 The CNT aggregates of the present disclosure, particularly the CNT forests provided on a substrate, are suitable for use in applications that use carbon nanotube fibers (CNT fibers) or carbon nanotube webs (CNT webs). Applications that use CNT fibers or CNT webs include, for example, applications that use CNT films, and specifically, in addition to the applications mentioned above, heaters are also included.

CNTウェブは、例えば、基板上に設けられたCNTフォレストの状態のCNTの集合体を用いて、CNTフォレストから複数のCNTを引き出すことにより、具体的には複数のCNTをシート状に引き出すことにより製造できる。より具体的には、CNTウェブは、例えば、CNTフォレストを構成するCNTのうち、端部に位置するCNTを、ピンセットなどの摘み器具などを用いて、CNTフォレストが設けられた基板の表面に対して平行な方向にCNTフォレストから離れるように引き出すことにより製造できる。CNTフォレストのうち、端部に位置するCNTを引き出すと、引き出されたCNTに隣接するCNTがファンデルワールス力により順次引き出される。引き出されたCNTは、長手方向が引き出された方向に揃うよう配向する。そのため、CNT繊維を構成する複数のCNTは、一方向に配向している。CNT繊維を構成する複数のCNTは、ファンデルワールス力により互いに結合している。これにより、CNTが引き出された方向に延びるCNT繊維が複数集まって構成されるCNTウェブが得られる。 The CNT web can be produced, for example, by using an aggregate of CNTs in a CNT forest state provided on a substrate, and by drawing out a number of CNTs from the CNT forest, specifically by drawing out a number of CNTs in a sheet form. More specifically, the CNT web can be produced, for example, by using a pinching tool such as tweezers to pull out the CNTs located at the ends of the CNTs that make up the CNT forest, away from the CNT forest in a direction parallel to the surface of the substrate on which the CNT forest is provided. When the CNTs located at the ends of the CNT forest are pulled out, the CNTs adjacent to the pulled out CNTs are pulled out one by one due to van der Waals forces. The pulled out CNTs are oriented so that their longitudinal direction is aligned with the direction in which they are pulled out. Therefore, the multiple CNTs that make up the CNT fiber are oriented in one direction. The multiple CNTs that make up the CNT fiber are bonded to each other by van der Waals forces. This results in a CNT web that is composed of multiple CNT fibers that extend in the direction in which the CNTs are pulled out.

CNT繊維を含むCNTフィルムは、例えば、CNTフォレストから複数のCNTを引き出して得られるCNTウェブをシート状に複数製造した後に、各CNTウェブを積層する方法、またはCNTフォレストから複数のCNTを引き出して得られるCNTウェブを、ローラーの周面などに複数周巻き付けることによりロールを製造した後、ローラーの回転軸方向に沿ってロールを切り開く方法により製造できる。 CNT films containing CNT fibers can be produced, for example, by producing multiple CNT webs obtained by extracting multiple CNTs from a CNT forest into sheets, and then laminating the CNT webs; or by producing a roll by wrapping a CNT web obtained by extracting multiple CNTs from a CNT forest around the periphery of a roller or the like multiple times, and then cutting the roll open along the direction of the roller's rotation axis.

本開示のCNTの集合体、特に基板上に設けられたCNTフォレストは、CNTの層数、外径、内径および長さなどの物性値が上記範囲にあることにより、スピナビリティに優れるとともに、CNTの集合体は分散性に優れる。CNTの集合体がスピナビリティに優れると、CNTフォレストを用いてCNT繊維およびCNTウェブを製造する際、CNTフォレストからCNTを引き出している途中で、CNT繊維およびCNTウェブが切れるおそれが少ない。CNTの集合体が分散性に優れると、例えば、リチウムイオン二次電池などの二次電池における導電助剤として好適である。 The CNT aggregate of the present disclosure, particularly the CNT forest provided on a substrate, has excellent spinnability and excellent dispersibility due to the physical properties such as the number of CNT layers, outer diameter, inner diameter, and length being within the above ranges. If the CNT aggregate has excellent spinnability, there is less risk of the CNT fiber and CNT web being cut while the CNTs are being pulled out of the CNT forest when producing CNT fibers and CNT webs using the CNT forest. If the CNT aggregate has excellent dispersibility, it is suitable, for example, as a conductive auxiliary agent in secondary batteries such as lithium ion secondary batteries.

上記CNTの集合体に対する分散媒としては、例えば、水および有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、例えば、水溶性有機溶媒が挙げられ、具体的には、アルコール系溶媒、多価アルコールエーテル系溶媒、アミン系溶媒、アミド系溶媒、複素環系溶媒、スルホキシド系溶媒、スルホン系溶媒、低級ケトン系溶媒、尿素、およびアセトニトリルが挙げられる。 Examples of the dispersion medium for the CNT aggregates include water and organic solvents. Examples of the organic solvent include water-soluble organic solvents, specifically alcohol solvents, polyhydric alcohol ether solvents, amine solvents, amide solvents, heterocyclic solvents, sulfoxide solvents, sulfone solvents, lower ketone solvents, urea, and acetonitrile.

アルコール系溶媒としては、例えば、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、およびポリプロピレングリコールが挙げられる。
多価アルコールエーテル系溶媒としては、例えば、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、およびプロピレングリコールモノエチルエーテルが挙げられる。
Examples of alcohol-based solvents include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, ethylene glycol, diethylene glycol, polyethylene glycol, propylene glycol, dipropylene glycol, and polypropylene glycol.
Examples of polyhydric alcohol ether solvents include ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, propylene glycol monomethyl ether, and propylene glycol monoethyl ether.

アミン系溶媒としては、例えば、エタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N-メチルジエタノールアミン、N-エチルジエタノールアミン、モルホリン、N-エチルモルホリン、エチレンジアミンおよびジエチレンジアミンが挙げられる。
アミド系溶媒としては、例えば、N-メチル-2-ピロリドン(NMP)、N-エチル-2-ピロリドン(NEP)、N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N,N-ジエチルアセトアミドおよびN-メチルカプロラクタムが挙げられる。
Examples of the amine solvent include ethanolamine, diethanolamine, triethanolamine, N-methyldiethanolamine, N-ethyldiethanolamine, morpholine, N-ethylmorpholine, ethylenediamine, and diethylenediamine.
Examples of the amide solvent include N-methyl-2-pyrrolidone (NMP), N-ethyl-2-pyrrolidone (NEP), N,N-dimethylformamide, N,N-dimethylacetamide, N,N-diethylacetamide, and N-methylcaprolactam.

複素環系溶媒としては、例えば、テトラヒドロフラン、シクロヘキシルピロリドン、2-オキサゾリドン、および1,3-ジメチル-2-イミダゾリジノンが挙げられる。
スルホキシド系溶媒としては、例えば、ジメチルスルホキシドが挙げられる。
スルホン系溶媒としては、例えば、ヘキサメチルホスホロトリアミドおよびスルホランが挙げられる。
低級ケトン系溶媒としては、例えば、アセトン、およびメチルエチルケトンが挙げられる。
Heterocyclic solvents include, for example, tetrahydrofuran, cyclohexylpyrrolidone, 2-oxazolidone, and 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone.
An example of the sulfoxide solvent is dimethyl sulfoxide.
Sulfone solvents include, for example, hexamethylphosphorotriamide and sulfolane.
Examples of lower ketone solvents include acetone and methyl ethyl ketone.

本開示は、例えば以下の態様を有する。
[1]
複数のカーボンナノチューブ(CNT)を含む、CNTの集合体であり、
前記集合体を構成する110本以上のCNTを透過型電子顕微鏡で観察した際に、
最も多く観察される層数をn(nは整数)とした場合、前記観察をした全てのCNTの合計100%に対し、
層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合が20~38%であり、
層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合が35~80%であり、
層数がnであるCNTの外径の平均値をX(nm)とした場合、
層数がn-1であるCNTの外径の平均値がX-2.8(nm)~X+0.5(nm)であり、
層数がn+1であるCNTの外径の平均値がX-0.5(nm)~X+2.8(nm)であり、
前記観察をした全てのCNTの外径の平均値がX-1.5(nm)~X+1.5(nm)である、
カーボンナノチューブの集合体。
The present disclosure has, for example, the following aspects.
[1]
An aggregate of carbon nanotubes (CNTs) including a plurality of CNTs;
When the 110 or more CNTs constituting the aggregate were observed with a transmission electron microscope,
When the most frequently observed number of layers is n (n is an integer), the total number of layers is 100% of all the CNTs observed.
the total percentage of CNTs having a number of walls of n-1 to n+1 is 20 to 38%,
the total percentage of CNTs having a number of walls of n-2 to n+2 is 35 to 80%,
If the average outer diameter of a CNT with n walls is X (nm),
the average outer diameter of the CNTs having n-1 walls is X-2.8 (nm) to X+0.5 (nm);
the average outer diameter of the CNTs having n+1 walls is X-0.5 (nm) to X+2.8 (nm);
The average outer diameter of all the observed CNTs is X-1.5 (nm) to X+1.5 (nm);
An aggregate of carbon nanotubes.

[2]
前記観察をした全てのCNTの内径の平均値が1.0~6.0nmである、[1]に記載のカーボンナノチューブの集合体。
[2]
The aggregate of carbon nanotubes according to [1], wherein the average inner diameter of all the observed CNTs is 1.0 to 6.0 nm.

[3]
前記nが3以上である、[1]または[2]に記載のカーボンナノチューブの集合体。
[3]
The aggregate of carbon nanotubes according to [1] or [2], wherein n is 3 or more.

[4]
前記CNTの集合体が、基板上に設けられたCNTフォレストである、[1]~[3]のいずれかに記載のカーボンナノチューブの集合体。
[4]
The carbon nanotube aggregate according to any one of [1] to [3], wherein the CNT aggregate is a CNT forest provided on a substrate.

[5]
前記CNTの集合体が、CNTフォレストから得られる集合体である、[1]~[3]のいずれかに記載のカーボンナノチューブの集合体。
[5]
The carbon nanotube aggregate according to any one of [1] to [3], wherein the CNT aggregate is an aggregate obtained from a CNT forest.

以下、実施例に基づいて本開示のCNTの集合体をさらに具体的に説明するが、本開示のCNTの集合体はこれらの実施例に限定されるものではない。 The CNT aggregates of the present disclosure will be described in more detail below with reference to examples, but the CNT aggregates of the present disclosure are not limited to these examples.

[実施例1]
まず、以下の(1)~(6)の手順により、触媒から垂直配向CNTを成長させ、ウェハに対して垂直に配向された垂直配向CNTフォレストを作製した。
(1)直径が2インチ、厚さが0.1mmであるチタン製金属箔基板上に、リアクティブスパッタリング法でシリコン(Si)をターゲットとして、アルゴン200sccmと酸素50sccmを導入してシリコンと反応させながら、厚さ40nmのシリカ(SiO)のバッファ層を成膜した。
(2)シリカのバッファ層の上に、スパッタリング法で厚さ5nmの鉄の触媒層を均一に成膜し、触媒基板を得た。
(3)触媒基板をCVD装置内の加熱ゾーンの中央に配置し、真空引きを行った後、炉内温度が730℃になるまで炉内(反応室内)を昇温し、触媒粒子(鉄粒子)を活性化させた。CVD装置として、石英反応管の体積が2.0×10-3、加熱ゾーンが石英反応管の60%である装置を使用した。
(4)窒素ガスを1497sccm導入し、炉内の圧力を600torrに保ちながら、炉内をキャリアガス(窒素ガス)雰囲気とした。
(5)炉内温度が729℃で安定した後、窒素ガス導入量を変えずにさらに、アセチレンガス(C)を20sccm、水素ガスを100sccm導入し、CNTを10分間成長させた。
(6)その後、炉を冷却し、触媒基板およびCNTフォレスト(基板上にCNTが林立したもの)を取り出した。
[Example 1]
First, vertically aligned CNTs were grown from a catalyst by the following steps (1) to (6), and a vertically aligned CNT forest aligned perpendicular to the wafer was produced.
(1) A 40 nm thick buffer layer of silica (SiO 2 ) was formed on a titanium metal foil substrate having a diameter of 2 inches and a thickness of 0.1 mm by reactive sputtering using silicon (Si) as a target while introducing 200 sccm of argon and 50 sccm of oxygen to react with the silicon.
(2) On the silica buffer layer, a 5 nm-thick iron catalyst layer was uniformly formed by sputtering to obtain a catalyst substrate.
(3) The catalyst substrate was placed in the center of the heating zone in the CVD apparatus, and after evacuation, the temperature inside the furnace (reaction chamber) was raised to 730° C. to activate the catalyst particles (iron particles). The CVD apparatus used had a quartz reaction tube with a volume of 2.0×10 −3 m 3 and a heating zone that was 60% of the quartz reaction tube.
(4) Nitrogen gas was introduced at 1,497 sccm, and the pressure inside the furnace was kept at 600 torr, creating a carrier gas (nitrogen gas) atmosphere inside the furnace.
(5) After the temperature inside the furnace was stabilized at 729° C., acetylene gas (C 2 H 2 ) was further introduced at 20 sccm and hydrogen gas at 100 sccm without changing the amount of nitrogen gas introduced, and CNTs were grown for 10 minutes.
(6) The furnace was then cooled, and the catalyst substrate and the CNT forest (a substrate with CNTs growing on top of it) were removed.

次に、触媒基板上に形成されたCNTフォレストを、スクレーパーを用いて基板から削ぎ落とし、パウダー状のCNTを得た。 Next, the CNT forest formed on the catalyst substrate was scraped off the substrate using a scraper to obtain powdered CNTs.

CNTフォレストを構成する、CNTの炭素純度は99.8%以上であり、結晶度(D/G比)は0.6~0.8であった。
また、得られたパウダー状のCNTから114本のCNTを任意に選択し、後述するTEM観察を行った。観察結果を表1に示す。
The carbon purity of the CNTs making up the CNT forest was 99.8% or more, and the crystallinity (D/G ratio) was 0.6 to 0.8.
In addition, 114 CNTs were randomly selected from the obtained powder-like CNTs and subjected to TEM observation, which will be described later. The observation results are shown in Table 1.

合計114本のCNTを観察した結果、最も多く観察された層数は10であった。
層数が9~11であるCNTの合計割合は32.5%であり、層数が8~12であるCNTの合計割合は64.0%であった。
A total of 114 CNTs were observed, and the most commonly observed number of walls was 10.
The total proportion of CNTs having 9 to 11 walls was 32.5%, and the total proportion of CNTs having 8 to 12 walls was 64.0%.

層数が10であるCNTの外径の平均値は10.1nmであり、層数が9であるCNTの外径の平均値は10.4nmであり、層数が11であるCNTの外径の平均値は12.4nmであった。
TEM観察を行った114本のCNTの外径の平均値は10.3nmであり、内径の平均値は4.9nmであった。
SEM観察によるCNTフォレストを構成するCNTの1本当たりの長さは、平均250μmであった。
The average outer diameter of the CNTs with 10 walls was 10.1 nm, the average outer diameter of the CNTs with 9 walls was 10.4 nm, and the average outer diameter of the CNTs with 11 walls was 12.4 nm.
The average outer diameter of 114 CNTs observed under TEM was 10.3 nm, and the average inner diameter was 4.9 nm.
SEM observation revealed that the average length of each CNT making up the CNT forest was 250 μm.

図1に、実施例1で得られたCNTのTEM画像の一例を示した。図1における長さDはCNTの外径の一例であり、長さdは内径の一例である。 Figure 1 shows an example of a TEM image of the CNT obtained in Example 1. The length D in Figure 1 is an example of the outer diameter of the CNT, and the length d is an example of the inner diameter.

[比較例1]
まず、以下の(1)~(6)の手順により、触媒から垂直配向CNTを成長させ、ウェハに対して垂直に配向された垂直配向CNTフォレストを作製した。
(1)直径が2インチ、厚さが0.1mmであるチタン製金属箔基板上に、リアクティブスパッタリング法でアルミニウム(Al)をターゲットとして、アルゴン98sccmと酸素21sccmを導入してアルミニウムと反応させながら、厚さ40nmのアルミナ(Al)のバッファ層を成膜した。
(2)アルミナのバッファ層の上に、スパッタリング法で厚さ5nmの鉄の触媒層を均一に成膜し、触媒基板を得た。
(3)触媒基板をCVD装置内の加熱ゾーンの中央に配置し、真空引きを行った後、炉内温度が730℃になるまで炉内(反応室内)を昇温し、触媒粒子(鉄粒子)を活性化させた。CVD装置として、石英反応管の体積が2.0×10-3、加熱ゾーンが石英反応管の60%である装置を使用した。
(4)窒素ガスを1498sccm導入し、炉内の圧力を749torrに保ちながら、炉内をキャリアガス(窒素ガス)雰囲気とした。
(5)炉内温度が730℃で安定した後、窒素ガス導入量を変えずにさらに、アセチレンガス(C)を21sccm、水素ガスを99sccm導入し、CNTを10分間成長させた。
(6)その後、炉を冷却し、触媒基板およびCNTフォレスト(基板上にCNTが林立したもの)を取り出した。
[Comparative Example 1]
First, vertically aligned CNTs were grown from a catalyst by the following steps (1) to (6), and a vertically aligned CNT forest aligned perpendicular to the wafer was produced.
(1) On a titanium metal foil substrate having a diameter of 2 inches and a thickness of 0.1 mm, a buffer layer of alumina (Al 2 O 3 ) having a thickness of 40 nm was formed by reactive sputtering using aluminum (Al) as a target while introducing 98 sccm of argon and 21 sccm of oxygen to react with the aluminum.
(2) On the alumina buffer layer, a 5 nm-thick iron catalyst layer was uniformly formed by sputtering to obtain a catalyst substrate.
(3) The catalyst substrate was placed in the center of the heating zone in the CVD apparatus, and after evacuation, the temperature inside the furnace (reaction chamber) was raised to 730° C. to activate the catalyst particles (iron particles). The CVD apparatus used had a quartz reaction tube with a volume of 2.0×10 −3 m 3 and a heating zone that was 60% of the quartz reaction tube.
(4) Nitrogen gas was introduced at 1,498 sccm, and the pressure inside the furnace was kept at 749 torr, creating a carrier gas (nitrogen gas) atmosphere inside the furnace.
(5) After the temperature inside the furnace was stabilized at 730° C., 21 sccm of acetylene gas (C 2 H 2 ) and 99 sccm of hydrogen gas were further introduced without changing the amount of nitrogen gas introduced, and CNTs were grown for 10 minutes.
(6) The furnace was then cooled, and the catalyst substrate and the CNT forest (a substrate with CNTs growing on top of it) were removed.

次に、触媒基板上に形成されたCNTフォレストを、スクレーパーを用いて基板から削ぎ落とし、パウダー状のCNTを得た。 Next, the CNT forest formed on the catalyst substrate was scraped off the substrate using a scraper to obtain powdered CNTs.

CNTフォレストを構成する、CNTの炭素純度は99.8%以上であり、結晶度(D/G比)は0.6~0.8であった。
また、得られたパウダー状のCNTから161本のCNTを任意に選択し、後述するTEM観察を行った。観察結果を表2に示す。
The carbon purity of the CNTs making up the CNT forest was 99.8% or more, and the crystallinity (D/G ratio) was 0.6 to 0.8.
In addition, 161 CNTs were randomly selected from the obtained powder-like CNTs and were subjected to TEM observation, which will be described later. The observation results are shown in Table 2.

合計161本のCNTを観察した結果、最も多く観察された層数は6であった。
層数が5~7であるCNTの合計割合は47.8%であり、層数が4~8であるCNTの合計割合は80.1%であった。
A total of 161 CNTs were observed, and the most commonly observed number of walls was six.
The total percentage of CNTs having 5 to 7 walls was 47.8%, and the total percentage of CNTs having 4 to 8 walls was 80.1%.

層数が6であるCNTの外径の平均値は7.6nmであり、層数が5であるCNTの外径の平均値は7.4nmであり、層数が7であるCNTの外径の平均値は7.5nmであった。
TEM観察を行った161本のCNTの外径の平均値は7.5nmであり、内径の平均値は4.1nmであった。
SEM観察によるCNTフォレストを構成するCNTの1本当たりの長さは、平均250μmであった。
The average outer diameter of the CNTs with six walls was 7.6 nm, the average outer diameter of the CNTs with five walls was 7.4 nm, and the average outer diameter of the CNTs with seven walls was 7.5 nm.
The average outer diameter of 161 CNTs observed under TEM was 7.5 nm, and the average inner diameter was 4.1 nm.
SEM observation revealed that the average length of each CNT making up the CNT forest was 250 μm.

[比較例2]
まず、以下の(1)~(6)の手順により、触媒から垂直配向CNTを成長させ、ウェハに対して垂直に配向された垂直配向CNTフォレストを作製した。
(1)直径が2インチ、厚さが0.1mmであるチタン製金属箔基板上に、リアクティブスパッタリング法でシリコン(Si)をターゲットとして、アルゴン201sccmと酸素49sccmを導入してシリコンと反応させながら、厚さ40nmのシリカ(SiO)のバッファ層を成膜した。
(2)シリカのバッファ層の上に、スパッタリング法で厚さ5nmの鉄の触媒層を均一に成膜し、触媒基板を得た。
(3)触媒基板をCVD装置内の加熱ゾーンの中央に配置し、真空引きを行った後、炉内温度が730℃になるまで炉内(反応室内)を昇温し、触媒粒子(鉄粒子)を活性化させた。CVD装置として、石英反応管の体積が2.0×10-3、加熱ゾーンが石英反応管の60%である装置を使用した。
(4)窒素ガスを1502sccm導入し、炉内の圧力を751torrに保ちながら、炉内をキャリアガス(窒素ガス)雰囲気とした。
(5)炉内温度が730℃で安定した後、窒素ガス導入量を変えずにさらに、アセチレンガス(C)を20sccm、水素ガスを98sccm導入し、CNTを10分間成長させた。
(6)その後、炉を冷却し、触媒基板およびCNTフォレスト(基板上にCNTが林立したもの)を取り出した。
[Comparative Example 2]
First, vertically aligned CNTs were grown from a catalyst by the following steps (1) to (6), and a vertically aligned CNT forest aligned perpendicular to the wafer was produced.
(1) A 40 nm thick buffer layer of silica (SiO 2 ) was formed on a titanium metal foil substrate having a diameter of 2 inches and a thickness of 0.1 mm by reactive sputtering using silicon (Si) as a target and introducing 201 sccm of argon and 49 sccm of oxygen to react with the silicon.
(2) On the silica buffer layer, a 5 nm-thick iron catalyst layer was uniformly formed by sputtering to obtain a catalyst substrate.
(3) The catalyst substrate was placed in the center of the heating zone in the CVD apparatus, and after evacuation, the temperature inside the furnace (reaction chamber) was raised to 730° C. to activate the catalyst particles (iron particles). The CVD apparatus used had a quartz reaction tube with a volume of 2.0×10 −3 m 3 and a heating zone that was 60% of the quartz reaction tube.
(4) Nitrogen gas was introduced at 1502 sccm, and the pressure inside the furnace was kept at 751 torr, creating a carrier gas (nitrogen gas) atmosphere inside the furnace.
(5) After the temperature inside the furnace was stabilized at 730° C., acetylene gas (C 2 H 2 ) was further introduced at 20 sccm and hydrogen gas at 98 sccm without changing the amount of nitrogen gas introduced, and CNTs were grown for 10 minutes.
(6) The furnace was then cooled, and the catalyst substrate and the CNT forest (a substrate with CNTs growing on top of it) were removed.

次に、触媒基板上に形成されたCNTフォレストを、スクレーパーを用いて基板から削ぎ落とし、パウダー状のCNTを得た。 Next, the CNT forest formed on the catalyst substrate was scraped off the substrate using a scraper to obtain powdered CNTs.

CNTフォレストを構成する、CNTの炭素純度は99.8%以上であり、結晶度(D/G比)は0.6~0.8であった。
また、得られたパウダー状のCNTから166本のCNTを任意に選択し、後述するTEM観察を行った。観察結果を表3に示す。
The carbon purity of the CNTs making up the CNT forest was 99.8% or more, and the crystallinity (D/G ratio) was 0.6 to 0.8.
In addition, 166 CNTs were randomly selected from the obtained powder-like CNTs and subjected to TEM observation, which will be described later. The observation results are shown in Table 3.

合計166本のCNTを観察した結果、最も多く観察された層数は6であった。
層数が5~7であるCNTの合計割合は42.2%であり、層数が4~8であるCNTの合計割合は65.1%であった。
層数が6であるCNTの外径の平均値は9.3nmであり、層数が5であるCNTの外径の平均値は8.3nmであり、層数が7であるCNTの外径の平均値は10.7nmであった。
TEM観察を行った166本のCNTの外径の平均値は11.5nmであり、内径の平均値は5.4nmであった。
SEM観察によるCNTフォレストを構成するCNTの1本当たりの長さは、平均246μmであった。
A total of 166 CNTs were observed, and the most commonly observed number of walls was six.
The total percentage of CNTs having 5 to 7 walls was 42.2%, and the total percentage of CNTs having 4 to 8 walls was 65.1%.
The average outer diameter of the CNTs with six walls was 9.3 nm, the average outer diameter of the CNTs with five walls was 8.3 nm, and the average outer diameter of the CNTs with seven walls was 10.7 nm.
The average outer diameter of 166 CNTs observed under TEM was 11.5 nm, and the average inner diameter was 5.4 nm.
SEM observation revealed that the average length of each CNT making up the CNT forest was 246 μm.

[比較例3]
まず、以下の(1)~(5)の手順により、触媒から垂直配向CNTを成長させ、ウェハに対して垂直に配向された垂直配向CNTフォレストを作製した。
(1)直径が2インチ、厚さが0.725mmであるシリコンウェハ上に、スパッタリング法で鉄(Fe)をターゲットとして、厚さ3nmの鉄の触媒層を均一に成膜し、触媒基板を製造した。
(2)触媒基板をCVD装置内の加熱ゾーンの中央に配置し、真空引きを行った後、炉内温度が730℃になるまで炉内(反応室内)を昇温し、触媒粒子(鉄粒子)を活性化させた。CVD装置として、石英反応管の体積が2.0×10-3、加熱ゾーンが石英反応管の60%である装置を使用した。
(3)窒素ガスを1502sccm導入し、炉内の圧力を751torrに保ちながら、炉内をキャリアガス(窒素ガス)雰囲気とした。
(4)炉内温度が732℃で安定した後、窒素ガス導入量を変えずにさらに、アセチレンガス(C)を20sccm、水素ガスを279sccm導入し、CNTを10分間成長させた。
(5)その後、炉を冷却し、触媒基板およびCNTフォレスト(基板上にCNTが林立したもの)を取り出した。
[Comparative Example 3]
First, vertically aligned CNTs were grown from a catalyst by the following steps (1) to (5), and a vertically aligned CNT forest aligned perpendicular to the wafer was produced.
(1) A catalyst substrate was manufactured by forming a uniform iron catalyst layer having a thickness of 3 nm on a silicon wafer having a diameter of 2 inches and a thickness of 0.725 mm by a sputtering method using iron (Fe) as a target.
(2) The catalyst substrate was placed in the center of the heating zone in the CVD apparatus, and after evacuation, the temperature inside the furnace (reaction chamber) was raised to 730° C. to activate the catalyst particles (iron particles). The CVD apparatus used had a quartz reaction tube with a volume of 2.0×10 −3 m 3 and a heating zone that was 60% of the quartz reaction tube.
(3) Nitrogen gas was introduced at 1502 sccm, and the pressure inside the furnace was kept at 751 torr, creating a carrier gas (nitrogen gas) atmosphere inside the furnace.
(4) After the temperature inside the furnace was stabilized at 732° C., acetylene gas (C 2 H 2 ) was further introduced at 20 sccm and hydrogen gas at 279 sccm without changing the amount of nitrogen gas introduced, and CNTs were grown for 10 minutes.
(5) The furnace was then cooled, and the catalyst substrate and the CNT forest (a substrate with CNTs growing on top of it) were removed.

次に、触媒基板上に形成されたCNTフォレストを、スクレーパーを用いて基板から削ぎ落とし、パウダー状のCNTを得た。 Next, the CNT forest formed on the catalyst substrate was scraped off the substrate using a scraper to obtain powdered CNTs.

CNTフォレストを構成する、CNTの炭素純度は99.8%以上であり、結晶度(D/G比)は0.6~0.8であった。
また、得られたパウダー状のCNTから115本のCNTを任意に選択し、後述するTEM観察を行った。観察結果を表4に示す。
The carbon purity of the CNTs making up the CNT forest was 99.8% or more, and the crystallinity (D/G ratio) was 0.6 to 0.8.
In addition, 115 CNTs were randomly selected from the obtained powder-like CNTs and subjected to TEM observation, which will be described later. The observation results are shown in Table 4.

合計115本のCNTを観察した結果、観察された層数の中央値は6であり、最も多く観察された層数は6であった。
層数が5~7であるCNTの合計割合は83.5%であり、層数が4~8であるCNTの合計割合は95.7%であった。
A total of 115 CNTs were observed, and the median number of walls observed was six, with six being the most commonly observed number of walls.
The total percentage of CNTs having 5 to 7 walls was 83.5%, and the total percentage of CNTs having 4 to 8 walls was 95.7%.

層数が6であるCNTの外径の平均値は9.2nmであり、層数が5であるCNTの外径の平均値は8.1nmであり、層数が7であるCNTの外径の平均値は10.6nmであった。
TEM観察を行った115本のCNTの外径の平均値は9.2nmであり、内径の平均値は3.9nmであった。
SEM観察によるCNTフォレストを構成するCNTの1本当たりの長さは、平均247μmであった。
The average outer diameter of the CNTs with six walls was 9.2 nm, the average outer diameter of the CNTs with five walls was 8.1 nm, and the average outer diameter of the CNTs with seven walls was 10.6 nm.
The average outer diameter of 115 CNTs observed under TEM was 9.2 nm, and the average inner diameter was 3.9 nm.
SEM observation revealed that the average length of each CNT making up the CNT forest was 247 μm.

[TEM観察]
実施例および比較例で製造したパウダー状のCNTについて、以下の(1)~(3)の方法により、TEM観察、ならびにCNTの層数、外径、および内径の測定を行った。
(1)得られたパウダー状のCNTをエタノールに分散させ、マイクログリッドに滴下した。
(2)乾燥させたサンプルをFE-TEM(日本電子(株)製、JEM-2100F)を用いて観察し、TEM画像を得た。この際に、所定の本数のCNTを任意に選択した。
(3)各TEM画像について、ImageJを用いてCNTの層数、外径、および内径を測定した。CNTの外径および内径については、TEM画像に写るCNTにおいてそれぞれ3か所ずつ測定し、その平均値とした。TEM画像に写るCNTの外径または内径が目視で分かる程度にCNTの途中で変化している場合には、外径または内径が細い箇所、太い箇所、中程度の箇所の3か所を測定箇所として選択した。
[TEM Observation]
The powdered CNTs produced in the Examples and Comparative Examples were subjected to TEM observation and measurements of the number of layers, outer diameter, and inner diameter of the CNTs by the following methods (1) to (3).
(1) The obtained powdered CNTs were dispersed in ethanol and dropped onto a microgrid.
(2) The dried sample was observed using an FE-TEM (JEM-2100F, manufactured by JEOL Ltd.) to obtain a TEM image. At this time, a predetermined number of CNTs were arbitrarily selected.
(3) For each TEM image, the number of layers, outer diameter, and inner diameter of the CNT were measured using ImageJ. The outer diameter and inner diameter of the CNT were measured at three points on the CNT shown in the TEM image, and the average value was calculated. When the outer diameter or inner diameter of the CNT shown in the TEM image changed visually, three points were selected as measurement points: a point with a thin outer diameter or inner diameter, a point with a thick outer diameter, and a point with a medium outer diameter or inner diameter.

[スピナビリティ評価]
100枚以上のCNTフォレストからCNTウェブを引き出したことがある3名の評価者が、実施例および比較例と同一の条件により製造したCNTフォレストの端部からCNTウェブを引き出すことにより、スピナビリティを以下の基準に沿って評価した。
各評価者はそれぞれ5枚のCNTフォレストについて上記操作を行い、その平均値を各評価者の評価とした。
3名の評価者の評価の平均値を、CNTの集合体のスピナビリティとした。
[Spinnability evaluation]
Three evaluators with experience of pulling CNT webs from more than 100 CNT forests pulled CNT webs from the ends of CNT forests produced under the same conditions as in the examples and comparative examples, and evaluated the spinnability according to the following criteria.
Each evaluator performed the above operation on five CNT forests, and the average value was used as each evaluator's evaluation.
The average value of the evaluations by the three evaluators was taken as the spinnability of the CNT aggregate.

実施例1のCNTの集合体のスピナビリティは3.8、比較例1のCNTの集合体のスピナビリティは1.1、比較例2のCNTの集合体のスピナビリティは1.2、比較例3のCNTの集合体のスピナビリティは4.4であった。 The spinnability of the CNT aggregate in Example 1 was 3.8, the spinnability of the CNT aggregate in Comparative Example 1 was 1.1, the spinnability of the CNT aggregate in Comparative Example 2 was 1.2, and the spinnability of the CNT aggregate in Comparative Example 3 was 4.4.

5:CNTウェブを、CNTフォレストの端部から他方の端部まで1回で引き出すことができる。
4:CNTウェブを、CNTフォレストの端部から他方の端部まで2回で引き出すことができる。
3:CNTウェブを、CNTフォレストの端部から他方の端部まで3回で引き出すことができる。
2:CNTウェブを、CNTフォレストの端部から他方の端部まで4~6回で引き出すことができる。
1:CNTウェブを、CNTフォレストの端部から他方の端部まで7回以上で引き出すことができる、または、端部から他方の端部まで引き出すことができない。
5: The CNT web can be pulled from one end of the CNT forest to the other in one go.
4: The CNT web can be pulled from one end of the CNT forest to the other in two passes.
3: The CNT web can be pulled from one end of the CNT forest to the other in three passes.
2: The CNT web can be pulled from one end of the CNT forest to the other in 4-6 passes.
1: The CNT web can be pulled from one end of the CNT forest to the other end 7 or more times, or it cannot be pulled from one end to the other end.

[分散性評価]
実施例および比較例で得られたCNTフォレストにおいて、CNTをスクレーパーを用いてウェハから削ぎ落し、パウダー状のCNTの集合体を得た。
CNTの分散液を100回以上作製したことがある3名の評価者が、以下の操作を行った後、以下の基準で評価した。
[Dispersibility Evaluation]
In the CNT forests obtained in the examples and comparative examples, the CNTs were scraped off the wafer using a scraper to obtain a powder-like aggregate of CNTs.
Three evaluators who had prepared CNT dispersions 100 or more times carried out the following operations and then evaluated the results according to the following criteria.

ガラス製スクリュー管にパウダー状のCNTの集合体0.002gを測り取り、エタノール5mlを加え、40000Hzの超音波を2分間照射した。
目視により観察を行い、分散性を以下の基準で評価した。
なお、各評価者が、各パウダー状のCNTの集合体について、3回ずつ評価を行い、その平均値を各評価者の評価とした。
3名の評価者の評価の平均値をCNTの集合体の分散性の評価とした。
0.002 g of powdered CNT aggregates was weighed out and placed in a glass screw tube, 5 ml of ethanol was added, and the mixture was irradiated with ultrasonic waves of 40,000 Hz for 2 minutes.
The dispersion was visually observed and evaluated according to the following criteria.
Each evaluator evaluated each powder-like CNT aggregate three times, and the average value was used as the evaluation for each evaluator.
The average value of the evaluations by the three evaluators was regarded as the evaluation of the dispersibility of the CNT aggregates.

実施例1のCNTの集合体の分散性は2.8、比較例1のCNTの集合体の分散性は3.3、比較例例2のCNTの集合体の分散性は3.2、比較例3のCNTの集合体の分散性は1.4であった。
4:超音波照射後2分以内に均一に分散した。
3:超音波照射後2分以内に、わずかな塊が観察されるが実用上問題ない程度に分散した。
2:超音波照射後2分の時点で塊が観察され、実用上問題ない程度に分散させるためには3分以内の追加の分散が必要であった。
1:超音波照射後2分の時点で塊が観察され、実用上問題ない程度に分散させるためには3分を超える追加の分散が必要であった。
The dispersibility of the CNT aggregate of Example 1 was 2.8, the dispersibility of the CNT aggregate of Comparative Example 1 was 3.3, the dispersibility of the CNT aggregate of Comparative Example 2 was 3.2, and the dispersibility of the CNT aggregate of Comparative Example 3 was 1.4.
4: Uniform dispersion occurred within 2 minutes after ultrasonic irradiation.
3: Within 2 minutes after ultrasonic irradiation, slight lumps were observed, but the particles were dispersed to an extent that would not cause any practical problems.
2: Lumps were observed 2 minutes after ultrasonic irradiation, and additional dispersion for up to 3 minutes was required to disperse the mixture to a degree acceptable for practical use.
1: Lumps were observed 2 minutes after ultrasonic irradiation, and additional dispersion for more than 3 minutes was required to disperse the material to a degree that would not cause practical problems.

Claims (4)

複数のカーボンナノチューブ(CNT)を含む、CNTの集合体であり、
前記集合体を構成する110本以上のCNTを透過型電子顕微鏡で観察した際に、
最も多く観察される層数をn(nは3~15の整数)とした場合、前記観察をした全てのCNTの合計100%に対し、
層数がn-1~n+1であるCNTの合計割合が22~36%であり、
層数がn-2~n+2であるCNTの合計割合が50~70%であり、
層数がnであるCNTの外径の平均値をX(nm)とした場合、
層数がn-1であるCNTの外径の平均値がX-2.8(nm)~X+0.5(nm)であり、
層数がn+1であるCNTの外径の平均値がX-0.5(nm)~X+2.8(nm)であり、
前記観察をした全てのCNTの外径の平均値がX-1.5(nm)~X+1.5(nm)である、
カーボンナノチューブの集合体。
An aggregate of carbon nanotubes (CNTs) including a plurality of CNTs;
When the 110 or more CNTs constituting the aggregate were observed with a transmission electron microscope,
When the most frequently observed number of layers is n (n is an integer from 3 to 15 ), the total number of layers is 100% of all the CNTs observed.
the total percentage of CNTs having a number of walls of n-1 to n+1 is 22 to 36%,
the total percentage of CNTs having a number of walls between n-2 and n+2 is between 50% and 70%;
If the average outer diameter of a CNT with n walls is X (nm),
the average outer diameter of the CNTs having n-1 walls is X-2.8 (nm) to X+0.5 (nm);
the average outer diameter of the CNTs having n+1 walls is X-0.5 (nm) to X+2.8 (nm);
The average outer diameter of all the observed CNTs is X-1.5 (nm) to X+1.5 (nm);
An aggregate of carbon nanotubes.
前記観察をした全てのCNTの内径の平均値が1.0~6.0nmである、請求項1に記載のカーボンナノチューブの集合体。 The carbon nanotube aggregate according to claim 1, wherein the average inner diameter of all the observed CNTs is 1.0 to 6.0 nm. 前記集合体を構成するCNTの平均長さが10~1000μmである、請求項1に記載のカーボンナノチューブの集合体。2. The carbon nanotube aggregate according to claim 1, wherein the average length of the CNTs constituting the aggregate is 10 to 1000 μm. 前記CNTの集合体が、基板上に設けられたCNTフォレストである、請求項1に記載のカーボンナノチューブの集合体。
The carbon nanotube aggregate of claim 1 , wherein the CNT aggregate is a CNT forest disposed on a substrate.
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