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CNTの代表的な製造法

カーボンナノチューブを製造する方法は、大きく分けて化学的な方法と物理的な方法があります。

前者は化学反応によって合成するもので、比較的コストの低い方法です。

メタンや水素ガスを、触媒とともに高温で反応させて炭素を放出させます。

気体の中で合成する気相法と液体の中で合成する液相法とがありますが、特に気相法は従来からよく使われており、日機装は基板を用いずに連続的に取出す方法を開発しました。

産業技術総合研究所は2004年に、水分を極微量添加することで触媒の活性時間および活性度を大幅に改善する水分添加CVD法によって、高純度単層カーボンナノチューブ合成法を開発しています。

またそれを、二層カーボンナノチューブ(単層カーボンナノチューブの持つ高導電性、柔軟性と、多層カーボンナノチューブの持つ電気的、熱的安定性を両立)の合成に応用することにも成功しています。

2007年2月7日には、日本ゼオンと共同で、シリコン基板でなくロール紙状のニッケル合金基板から生成することにも成功したと発表しています。

生成コストは低減し、放電性能に優れるスーパーキャパシタ(エネルギー蓄積・供給装置)や医療分野などへの応用を考えているようです。

マイクロフェーズ社は、こういったカーボンナノチューブ化学的合成の、いわば簡易版を発売しています。

反応器の中にエタノールを入れて基板を局所的に加熱しながら真空引するだけで、10~30分程度で合成することができます。

価格は148万円です。

後者の代表的なものとしては、レーザー照射(蒸発)法やアーク放電法があります。

レーザー照射法は、アルゴンガスの中でグラファイトにYAGなどのレーザーを照射し、蒸発した炭素の中からカーボンナノチューブを高密度で取り出します。

反応温度を制御することにより、さまざまな径の単層カーボンナノチューブを製造できます。

アーク放電法は一番早くから行われた方法で、炭素電極間で放電を起こして陽極側の炭素を蒸発させるものです。

単層も多層も作れますが、チューブの径はかなりバラバラになってしまいます。

JFEグループのNKKは、アーク放電法によりテープ状のカーボンナノチューブを量産する技術を開発しました。


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