[发明专利]金属性碳纳米管的制造方法、碳纳米管分散液、含碳纳米管的膜及透明导电膜

说明书

技术领域

本发明特别涉及金属性碳纳米管。

背景技术

近年来，随着以液晶显示器为代表的薄型显示装置的市场扩大，透明导电膜的需要急剧增加。透明导电膜例如用于电极。或者，用于电阻膜方式的触摸面板。或者，用于电磁波屏蔽膜。此外，还可以用于各种用途。这种透明导电膜一般由InSn氧化物(ITO)等金属氧化物构成。ITO等的透明导电膜通过溅射等方法成膜。因此，利用这些方法的成膜需要高温。因此，耐热性差的树脂基板的使用受到很大限制。另外，成膜需要真空氛围。因此，随着基板增大，需要巨大的成膜装置。因此，成膜成本增高。另外，由于In为稀有金属，因而难以获得。因此，从这一点考虑，成本也增高。

鉴于上述情况，提出了代替ITO的替代技术。特别提出了通过涂布法设置碳纳米管膜的技术。另外，使用碳纳米管的透明导电膜的评价也较高。

在碳纳米管中，据称单层碳纳米管的导电性最高。不过，单层碳纳米管在溶剂中难以分散。因此，通过涂布构成单层碳纳米管导电膜并不简单。因此，提出了使用分散剂。例如，提出了使用十二烷基硫酸钠(非专利文献1)。另外，提出了使用十二烷基苯磺酸钠(非专利文献1)。另外，提出了使用辛基苯酚聚乙二醇醚(非专利文献1)。另外，提出了使用胆酸钠(非专利文献2)。另外，提出了使用聚乙烯吡咯烷酮(非专利文献3)。

非专利文献1：M.F.Islam等，NANO LETTERS 2003，Vol.3，269

非专利文献2：T.Hertel等，NANO LETTERS 2005，Vol.2，511

非专利文献3：Michael J.O‘Connell等，Chemical Physics Letters342(2001)265

专利文献1：日本再表2006-013788

专利文献2：日本特开2008-055375

发明内容

但是，即使大量使用十二烷基苯磺酸钠(分散剂)，也只能得到低浓度的单层碳纳米管分散液。例如，非专利文献1中，相对于溶剂使用20质量％的十二烷基苯磺酸钠，但是只能得到低浓度的单层碳纳米管分散液。

使用聚乙烯吡咯烷酮(分散剂)时(非专利文献3)，可以得到高浓度的单层碳纳米管分散液。但是，无法除去分散剂(聚乙烯吡咯烷酮)。因此，即使形成单层碳纳米管的膜，该单层碳纳米管膜的导电性也较低。因此，这种情况下难以作为透明导电膜来利用。

这样，在现有技术中，即使大量使用分散剂，也只能得到低浓度的单层碳纳米管分散液。因此，无法采用刮棒涂布法等实用的涂布方法。

提出了使用四氢呋喃、二甲基甲酰胺等有机溶剂的单层碳纳米管分散液。但是，四氢呋喃的毒性高。另外，二甲基甲酰胺的沸点过高。因此，不优选使用这些溶剂。即，难以实用化。

鉴于上述情况，期望在水、醇(例如，甲醇、2-丙醇等醇)等溶剂中分散的单层碳纳米管分散液。

但是，迄今为止，使用水(仅是水)作为溶剂的情况下，润湿性差，分散性差。

另外，据报道碳纳米管中存在金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管。在此，金属性碳纳米管是指轴方向上不存在能带隙的单层碳纳米管。具体而言，可以列举：用下式[Ch＝(n，m)，其中，n、m均为整数]表示单层碳纳米管的手性矢量(Ch)时n-m为3的倍数的单层碳纳米管。半导体性碳纳米管是指轴方向上存在能带隙的单层碳纳米管。具体而言，可以列举：用下式[Ch＝(n，m)，其中，n、m均为整数]表示单层碳纳米管的手性矢量(Ch)时n-m不为3的倍数的单层碳纳米管。这样，可以想象到半导体性碳纳米管的导电性比金属性碳纳米管差。因此，将碳纳米管用于透明导电膜时，优选优先使用金属性碳纳米管。即，使用碳纳米管作为导电膜的构成要素时，即使在同时含有半导体性碳纳米管和金属性碳纳米管的情况下，也优选使金属性碳纳米管的比例相对较高。

但是，几乎没有提出过从金属性碳纳米管和半导体性碳纳米管混合存在的碳纳米管中优先取出金属性碳纳米管的方法(分离方法)。例如，提出了利用辛胺的吸附力的差的方法(专利文献1)。另外，提出了利用电泳法的方法(专利文献2)。但是，这些方法存在所得分散液的碳纳米管含量低的问题。另外，还存在只能应用于短碳纳米管的问题。

因此，本发明要解决的课题就是要解决上述问题。

特别是在于提供可获得高浓度的分散物的金属性碳纳米管的制造方法。

另外，在于提供能够通过简单的涂布技术制作使用金属性碳纳米管的具有高导电性、高透明性的透明导电膜的技术。