包含碳納米角的致密質材料及其利用制造技術

本說明書的公開內容的目的在于，提供包含碳納米角的致密質材料。為了實現該目的，本說明書公開了一種包含碳納米角、且具有規定的三維形狀的致密質材料。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】包含碳納米角的致密質材料及其利用
[0001 ] 本說明書涉及包含碳納米角的致密質材料及其利用。
技術介紹
近年來， 單層或多層碳納米管、碳納米角、富勒烯、納米膠囊等具有納米級的微細結構的碳物質受到矚目。期待將這些碳物質作為納米結構石墨(graphite)物質應用到新的電子材料、催化劑、光材料等中。特別是，碳納米角作為最接近實用于燃料電池的電極材料、氣體吸藏材料的物質而受到矚目。另一方面，在這樣的碳納米材料的用途開發中，需要對作為粉體的碳納米材料進行成形而賦予形狀、或者進行其他材料的復合化。對于碳納米材料的形狀賦予而言，成形性、結合性成為基本的課題，在復合化時，為了得到復合材料，與其他材料的混合性、成形性及強度等成為基本課題。對于碳納米材料的成形、復合化，已嘗試進行了一定程度的研究(專利文獻I~3)。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:W02003/099717號公報專利文獻2:W02005/028100號公報專利文獻3:日本特開2007 - 320802號公報
技術實現思路
專利技術所要解決的課題然而，碳納米材料一般具有形狀各向異性且為疏水性，而且具有容易凝集的問題。另一方面，還存在不具有結合性的問題。此外，均勻分散性、與其他材料的親和性也存在問題。因此，雖然期待通過成形、復合化對碳納米材料進行用途開發，但在面向實用化的過程中還存在較大問題。另外，一般根據用途而有時需要為一定程度以上的致密質，為了得到致密質材料，前提是需要碳納米材料均勻存在的混合狀態的原料混合物。因此，本說明書的一個目的在于，提供包含碳納米材料的致密質材料及其利用。用于解決課題的方法本專利技術人鑒于上述的課題，將新得到的碳納米角用于復合化，結果發現具有良好的適于成形及復合化的特性。另外，發現基于這樣的特性，使用該碳納米角可以獲得致密質的材料。根據本說明書，基于這些見解而提供以下的技術方案。(I) 一種致密質材料，其為包含碳納米角的致密質材料，所述致密質材料包含碳納米角，且具有規定的三維形狀。(2)根據⑴所述的致密質材料，其為燒成體。(3)根據⑴或⑵所述的致密質材料，其密度為1.0g/cm3以上。(4)根據⑴~(3)中任一項所述的致密質材料，其中，所述碳納米角的細孔容積為0.8cm3/g以上。(5)根據(I)~(4)中任一項所述的致密質材料，其中，所述碳納米角涉及選自Na、K, Mg, Ca、Fe、Si及Cl中的I種或2種以上的元素，并以以下所示的含量而含有，Na:0.003% 以上且 0.3% 以下、K:0.001 % 以上且 0.1 % 以下、 Mg:0.0005% 以上且 0.05% 以下、Ca:0.004% 以上且 0.4% 以下、Fe:0.006% 以上且 0.6% 以下、S1:0.002% 以上且 0.2% 以下、Cl:0.004% 以上且 0.4% 以下。(6)根據⑴~(5)中任一項所述的致密質材料，其中，所述碳納米角以長度為30nm以下的碳納米角為主體。(7)根據(I)~(6)中任一項所述的致密質材料，其包含負載金屬的所述碳納米角。(8)根據(I)~(7)中任一項所述的致密質材料，其還包含陶瓷材料。(9)根據⑴~(7)中任一項所述的致密質材料，其實質上僅包含碳納米角。(10) 一種電磁波屏蔽材料，其包含(I)~(9)中任一項所述的致密質材料。(11) 一種包含碳納米角的致密質材料的制造方法，準備包含通過流體中的電弧放電而制造的碳納米角的成形材料，將所述成形材料在加壓下加熱、成形，制造(I)~(9)中任一項所述的致密質材料。(12)根據(11)所述的制造方法，其中，將所述碳納米角和其他材料在水性介質中混合，進行干燥，準備所述成形材料。(13)根據(11)或(12)所述的制造方法，其中，將所述成形材料在20kN以上的條件下進行加壓，以1000°c以上進行加熱?！靖綀D說明】圖1是示意性地表示本專利技術的裝置的一例的概要的圖。圖2是表示本專利技術的陰極的一例的圖。圖3是示意性地表示本專利技術的裝置的第2實施例的概要的圖。圖4是示意性地表示本專利技術的裝置的第3實施例的概要的圖。圖5是示意性地表示本專利技術的裝置的第4實施例的概要的圖。圖6是表示實施例的碳納米角的粒度分布的對數圖。圖7是表示實施例的碳納米角的TEM明視場像的圖。圖8是表示實施例的碳納米角的TEM明視場像的圖。圖9是表示實施例的碳納米角的TEM明視場像的圖。圖10是表示實施例的碳納米角的TEM明視場像的圖。圖11是表示電磁波屏蔽特性的評價結果的圖。圖12是表示電磁波屏蔽特性的評價結果的圖?！揪唧w實施方式】本說明書涉及包含碳納米角的致密質材料(以下，稱為本致密質材料)。根據本說明書所公開的致密質材料，由于具備高的密度、且具備良好的形狀維持性，因此可適用于需要碳納米角的特性的用途。本致密質材料使用了親水性且具備較大的細孔容積的碳納米角，因此認為操作性優良，并且可通過利用碳納米角結構的用途來發揮性能。另外，本說明書中公開的碳納米材料可通過流體中的電弧放電來合成。根據這樣的制造方法，通過在流體中產生電弧放電，向該電弧放電的產生區域導入惰性氣體，從而可高效地由石墨生成碳蒸氣。另外，可以由碳蒸氣生成包含單層碳納米角的碳納米材料。此外,可以通過惰性氣體的導入,控制電弧放電產生區域的例如放出的電子量、基于電弧放電的發熱區域、發熱溫度、壓力等能量分布，因此可以防止所生成的碳納米材料再次蒸發。此外，通過攪拌流體，從而使生成的碳納米材料遠離電弧放電產生區域，不僅可以防止碳納米材料再次蒸發，還可以防止碳納米材料彼此凝集。另外，通過使對置的陰極的電極截面積大于石墨陽極的電極截面積，從而可以控制電弧放電產生區域的能量分布，因此可高效地生成大量的碳納米材料。該方法不僅可以制造各種碳納米材料，還可以將單層碳納米材料和多層碳納米材料容易地分離。另外，可以在不停止電弧放電的情況下，回收生成的碳納米材料。由此，可以連續地制造并回收碳納米材料。 需要說明的是，在本說明書中，“碳納米材料”包含包括碳納米管、碳納米角、碳纖維、碳螺旋(力一y ^ ^ A )、富勒烯、納米石墨烯、石墨烯納米帶、納米石墨、納米金剛石在內的全部的碳材料。而且，可以是單層，也可以是多層。另外，這里所說的“納米”一般是指納米級的尺寸，但實際上膨脹到微米級的尺寸的碳材料也可以稱作碳納米材料。本說明書中公開的碳納米材料的制造方法及裝置特別適于單層碳納米角的制造。在本說明書中，“ % ”只要沒有特別說明則表示質量％。在本說明書中，“放電”是指，通過施加到電極間的電位差使電極間存在的氣體產生絕緣擊穿，電子被放出，電流流通。此時被放出的電流可稱為放電電流。放電時，發生例如火花放電、電暈放電、氣體分子電離所致的離子化，從而存在產生等離子體且電流在其上流過的現象。因此，也可以稱為等離子體電弧放電。在該過程中的空間中，氣體變為激發狀態并伴有高溫和閃光。對于電弧放電而言，只要是高電流的狀態，則即使在常溫下也會發生，而且并不一定需要真空狀態，因此優選。在本說明書中，“陽極”及“陰極”是指可能具有導電性的電極。例如，電極可以使用包含金屬、陶瓷、碳的材料。另外，電極可以由選自金屬、陶瓷、碳中的一種或多種材料形成。電極表面的一部分或全部可以散布有添加物，也可以涂布有添加本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種致密質復合材料，其為包含碳納米角的致密質材料，所述致密質復合材料包含碳納米角，且具有規定的三維形狀。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.10.19 JP 2011-2294231.一種致密質復合材料，其為包含碳納米角的致密質材料， 所述致密質復合材料包含碳納米角，且具有規定的三維形狀。2.根據權利要求1所述的致密質材料，其為燒成體。3.根據權利要求1或2所述的致密質材料，其密度為1.0g/cm3以上。4.根據權利要求1~3中任一項所述的致密質材料，其中，所述碳納米角的細孔容積為0.8cm3/g 以上。5.根據權利要求1~4中任一項所述的致密質材料，其中，所述碳納米角含有以下所示含量的選自Na、K、Mg、Ca、Fe、Si及Cl中的I種或2種以上的元素， Na:0.003%以上且0.3%以下、 K:0.001%以上且0.1%以下、 Mg:0.0005% 以上且 0.05% 以下、 Ca:0.004%以上且0.4%以下、 Fe:0.006%以上且0.6%以下、 S1:0.002%以上且0. 2%以下、 ...

【專利技術屬性】
技術研發人員：五井野正，北村都筑，
申請(專利權)人：株式會社環境·能量納米技術研究所，
類型：發明
國別省市：日本;JP