[发明专利]碳纳米结构体、以及用于制造碳纳米结构体的方法及装置

说明书

用于制造碳纳米结构体的方法包括用于制备基体的制备步骤(S10)和氧化步骤(S20)以及用于使碳纳米颗粒生长的步骤(S30)。在制备基体的步骤中，制备了这样的基体，其中催化剂部件和分离部件的接触部分或一体化部分中的至少一部分被氧化。在步骤(S30)中，碳纳米结构体在催化剂部件和分离部件的分离界面区域中生长。步骤(S30)包括以下步骤的至少一个：向催化剂部件中面向所述分离界面的区域的部分局部地供给原料气体的步骤，其中所述碳纳米结构体在所述分离界面区域生长；以及局部地加热所述分离界面区域的步骤。该方法使得能够提供一种抑制弯曲等情况的发生的长碳纳米结构体和用于制造该碳纳米结构体的方法，以及在制造该纳米结构体的方法中使用的制造装置。

技术领域

本发明涉及碳纳米结构体、用于制造碳纳米结构体的方法及装置，更具体地，本发明涉及在一个方向上延伸的碳纳米结构体、以及制造碳纳米结构体的方法及装置。

背景技术

通常，已知存在以碳纳米管、石墨烯等为代表的、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(例如参见日本专利待审公开No.2005-330175)。

文献列表

专利文献

专利文献1：日本专利待审公开No.2005-330175

发明内容

技术问题

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，且获得的碳纳米结构体在长度上受限。

本发明旨在解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种弯曲的发生得以减少的长的碳纳米结构体、制造该碳纳米结构体的方法、以及在制造该碳纳米结构体的方法中使用的制造装置。

发明内容

根据本发明的制造碳纳米结构体的方法包括制备基体和使碳纳米结构体生长的步骤。在基体的制备步骤中，制备了由分离部件和包含催化剂的催化剂部件形成的基体，其中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，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被氧化。在使碳纳米结构体生长的步骤中，通过向所述基体供给含碳的原料气体，同时加热所述基体并使所述分离部件与所述催化剂部件分离，从而使得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。使碳纳米结构体生长的步骤包括以下步骤中的至少一个步骤：向催化剂部件中面向分离界面区域的部分局部地供给原料气体的步骤，其中所述碳纳米结构体在该分离界面区域处生长，以及局部地加热分离界面区域的步骤。

这样，在催化剂部件的上述分离界面区域内，将局部地进行还原过程、渗碳作用和碳纳米结构体的生长过程。此外，由于碳纳米结构体的末端(与催化剂部件侧的端部相反的一端)与分离部件连接，可以通过将分离部件与催化剂部件分开，从而向碳纳米结构体施加恒定的张力。因此，在催化剂部件的上述分离界面区域内，随着碳纳米结构体的生长，碳化的催化剂部件的一部分被分离并以细颗粒的形式被拉入碳纳米结构中。随着催化剂部件的一部分的分离，催化剂部件新形成的表面暴露在分离界面区域中，并在新形成的表面进行还原过程、渗碳作用和碳纳米结构体的生长过程。特别地，通过局部加热催化剂部件的上述分离界面区域，或向分离界面区域局部地供应原料气体来促进这样的过程。结果，能够获得弯曲等情况的发生得以减少的长的碳纳米结构体。