[发明专利]碳纳米管纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳纳米管纤维及其制造方法，特别地，涉及包含多根碳纳米管的聚集体的碳纳米管纤维、及制造该碳纳米管纤维的方法。

背景技术

近年来，作为导电性、热传导性及机械特性优异的材料，碳纳米管(以下也称为“CNT”)已备受瞩目。

但是，由于CNT是直径为纳米尺度的微细的筒状体，因此就CNT单体而言，操作性、加工性不良。为此，已提出了下述方法：例如，使多根CNT聚集成纤维状而形成碳纳米管纤维(以下也称为“CNT纤维”)，以单体形式或作为丝线的一部分利用该CNT纤维(例如，参照专利文献1、2)。进而，该CNT纤维作为导电性、热传导性及机械特性优异的纤维状材料而受到关注。现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-038203号公报

专利文献2：日本特开2012-127043号公报

发明内容

发明要解决的问题

这里，针对CNT纤维，要求其性能(导电性、热传导性、机械特性等)的进一步提高，而为了提高CNT纤维的性能，使具有优异特性的CNT以高密度聚集是重要的。然而，就上述现有的CNT纤维而言，无法使具有优异特性的CNT以高密度聚集，就现有的CNT纤维而言，存在进一步高性能化的余地。

在此，本发明的目的在于提供导电性、热传导性及机械特性等性能优异的碳纳米管纤维。

解决问题的方法

本发明人等为了实现上述目的而进行了深入研究。进而，本发明人等发现，通过使用具有给定结构的碳纳米管作为至少一部分来形成碳纳米管纤维，可以得到导电性、热传导性及机械特性等性能优异的碳纳米管纤维，进而完成了本发明。

即，本发明以有效地解决上述问题为目的，本发明的碳纳米管纤维包含多根碳纳米管的聚集体，所述多根碳纳米管包含：具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管。这样，如果使用具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管来形成碳纳米管纤维，可以获得导电性、热传导性及机械特性等性能优异的碳纳米管纤维。

这里，就本发明的碳纳米管纤维而言，优选所述具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管以碳纳米管每100根中5根以上的比例存在。这是因为，如果在碳纳米管100根中以5根以上的比例存在具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管，可以充分提高导电性、热传导性及机械特性等性能。

另外，就本发明的碳纳米管纤维而言，优选所述具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管具有单壁结构。这是因为，如果具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管具有单壁结构，则可以进一步提高碳纳米管纤维的导电性、热传导性及机械特性等性能。

进一步，就本发明的碳纳米管纤维而言，优选所述具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管具有没有因富勒烯插入处理而被插入富勒烯的部分。这是因为，如果具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管具有没有被插入富勒烯的部分，则可以进一步提高碳纳米管纤维的导电性、热传导性及机械特性等性能。

进一步，就本发明的碳纳米管纤维而言，优选所述具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管的变形部分的平均幅长为5nm以上且9nm以下。这是因为，如果具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管的变形部分的平均幅长在5nm以上且9nm以下，则可以进一步提高碳纳米管纤维的导电性、热传导性及机械特性等性能。

另外，就本发明的碳纳米管纤维而言，优选所述多根碳纳米管的BET比表面积在600m²/g以上。这是因为，如果包含具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管的多根碳纳米管的BET比表面积在600m²/g以上，则可以充分提高导电性、热传导性及机械特性等性能。

进一步，优选本发明的碳纳米管纤维的密度在1.0g/cm³以上且1.5g/cm³以下。这是因为，如果密度在1.0g/cm³以上且1.5g/cm³以下，则可以充分提高导电性、热传导性及机械特性等性能，并且能够容易地制造。

另外，本发明以有效地解决上述问题为目的，本发明的碳纳米管纤维的制造方法的特征在于，包括：将含有多根碳纳米管、分散剂及溶剂的碳纳米管分散液挤出到凝固液中而进行纺丝的工序，所述多根碳纳米管包含：具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管。这样制造的碳纳米管纤维包含具有至少一部分发生了变形的结构的碳纳米管，导电性、热传导性及机械特性等性能优异。