[发明专利]用于制造碳纳米结构体的方法和装置、以及碳纳米结构体组件

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造碳纳米结构体的方法和装置、以及碳纳米结构体组件，更具体地涉及用于制造能够在一个方向上延伸的碳纳米结构体的方法和装置、以及碳纳米结构体组件。

背景技术

通常，已知存在以碳纳米管、石墨烯（graphene）等为代表的、包括线形结构（其中碳原子以纳米级直径排列）和片状结构（其由碳原子构成并具有纳米级厚度）的碳纳米结构体。对于这种碳纳米结构体的制造方法，已经提出了这样一种方法：在该方法中，向加热的微细催化剂供给含碳的原料气体，由此从所述催化剂生长出碳纳米结构体（例如参见日本专利公开No.2005-330175）。

发明内容

但是，在常规的方法中，在有些情况中，从催化剂生长出碳纳米结构体时会发生弯曲。对于碳纳米管，例如，在发生弯曲的部分中会存在五元环或七元环，而不是形成碳纳米管的六元环，因此，碳纳米管的性能发生局部改变（例如，电阻变高）。

为了减少如上所述的在碳纳米结构体上发生弯曲，还考虑了在碳纳米结构体的生长过程中向碳纳米结构体施加张力。但是，这难以抚平从催化剂生长出的微细碳纳米结构体的尖端并向所述碳纳米结构体施加张力。

进行本发明以解决上述问题，并且本发明的目的是提供一种制造弯曲等的发生得以减少的碳纳米结构体的方法，以及在所述的制造碳纳米结构体的方法中使用的制造装置，还提供一种弯曲的发生得以减少的碳纳米结构体组件。

根据本发明的制造碳纳米结构体的方法包括以下步骤：制备基体，该基体由包括催化剂的催化剂部件和分离部件形成，所述催化剂部件和所述分离部件彼此接触或彼此成为一体；将所述基体中所述催化剂部件和所述分离部件的接触部分或一体化部分中的至少一部分氧化；使含碳原料气体与所述催化剂部件和/或所述分离部件接触；以及使碳纳米结构体生长。在使碳纳米结构体生长的步骤中，通过加热所述基体同时将所述分离部件与所述催化剂部件分开，使碳纳米结构体在所述催化剂部件和所述分离部件之间的分离界面区域中生长。

这样，可以在催化剂部件和分离部件之间的分离界面区域中使变形（如弯曲）得到减少的碳纳米结构体容易地生长，所述碳纳米结构体从所述催化剂部件延伸至所述分离部件。此外，由于催化剂部件与分离部件的至少一部分接触部分被预先氧化，因此，碳纳米结构体能够有效地在碳纳米结构体的生长步骤中进行生长。

根据本发明的用于制造碳纳米结构体的装置包括：保持部分；驱动部件；气体供给部分；以及加热部件。所述保持部分能够在催化剂部件侧和分离部件侧保持由包括催化剂的催化剂部件和分离部件（催化剂部件和分离部件彼此接触或彼此成为一体）形成的基体。所述驱动部件移动所述保持部分以将所述分离部件与所述催化剂部件分开。所述气体供给部分向所述基体供给反应气体。所述加热部件加热所述基体。通过使用这样的装置，弯曲得到减少的碳纳米结构体能够在所述催化剂部件和所述分离部件之间的分离界面区域中进行生长。

根据本发明的碳纳米结构体组件包括：保持部件，其包括一对彼此相面对设置的保持部分；以及多个碳纳米结构体，其被形成以连接这对保持部分。这样，能够容易地处理在所述保持部分之间施加有张力的碳纳米结构体。

如上所述，根据本发明，能够获得弯曲得到减少的碳纳米结构体。

结合附图，通过以下对本发明的详细说明，本发明的上述以及其他的目的、特征、方面和优点将变得更加明显。

附图说明

图1是描述根据本发明第一实施方案的制造碳纳米结构体的方法的流程图。

图2是描述根据本发明的用于制造碳纳米结构体的装置（其用于图1所示的用于制造碳纳米结构体的方法）的截面示意图。

图3是图2所示的用于制造碳纳米结构体的装置的局部示意图。

图4是示出所形成的碳纳米结构体的示意图。

图5是描述根据本发明第二实施方案的用于制造碳纳米结构体的装置的截面示意图。

图6是示出由图5所示的用于制造碳纳米结构体的装置形成的碳纳米结构体的示意图。

图7是描述根据本发明第三实施方案的用于制造碳纳米结构体的装置的截面示意图。

图8是示出由图7所示的用于制造碳纳米结构体的装置形成的碳纳米结构体的示意图。

图9是图8所示的碳纳米结构体的平面示意图。

图10是描述根据本发明第四实施方案的用于制造碳纳米结构体的装置的截面示意图。

图11是示出由图10所示的用于制造碳纳米结构体的装置形成的碳纳米结构体的示意图。

图12是碳纳米结构体组件的示意图。