特許 6476104 ＣＮＴ構造体の製造方法および製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6476104

(24)【登録日】2019年2月8日

(45)【発行日】2019年2月27日

(54)【発明の名称】ＣＮＴ構造体の製造方法および製造装置

(51)【国際特許分類】

   C01B 32/158 20170101AFI20190218BHJP

   B82Y 40/00 20110101ALI20190218BHJP

【ＦＩ】

   C01B32/158

   B82Y40/00

【請求項の数】13

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-195274(P2015-195274)

(22)【出願日】2015年9月30日

(65)【公開番号】特開2017-65997(P2017-65997A)

(43)【公開日】2017年4月6日

【審査請求日】2018年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】311002067

【氏名又は名称】ＪＮＣ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】591070587

【氏名又は名称】株式会社梶製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(74)【代理人】

【識別番号】100116241

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 一郎

(72)【発明者】

【氏名】梶 政隆

(72)【発明者】

【氏名】北川 英樹

(72)【発明者】

【氏名】中西 太宇人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 仁

(72)【発明者】

【氏名】木村 雅美

【審査官】 神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１０２７６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２４８０６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−２５４５７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５１４３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ３２／１５８

Ｂ８２Ｙ ４０／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板表面に配列された複数のＣＮＴを含むＣＮＴアレイの一部からＣＮＴ構造体を引き出すＣＮＴ構造体の製造方法であって、
前記ＣＮＴアレイの表面側から前記基板側に引出開始位置設定手段を移動させて、所定位置で停止させる引出開始位置設定ステップと、
ＣＮＴアレイから取り除かれる除去部を前記ＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に移動させてＣＮＴ構造体を引き出す引出ステップと、を備えている、ＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項2】

前記引出開始位置設定ステップでは、前記所定位置は前記引出開始位置設定手段が前記基板表面に接触せず、前記引出開始位置設定手段と前記基板表面との間に前記ＣＮＴアレイの連続部を残す位置であり、
前記引出ステップでは、前記連続部を前記引出開始位置としてＣＮＴ構造体を引き出す請求項１に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項3】

前記引出ステップは、前記引出開始位置設定手段を、前記ＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に移動させてＣＮＴ構造体を引き出す請求項１または２に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項4】

前記引出開始位置設定手段が板状部材を有する請求項２または３に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項5】

前記板状部材は、前記除去部側の前記ＣＮＴ構造体に挿入される側の断面形状が端部に向かって徐々に細くなる先細りのテーパー状である請求項４に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項6】

前記引出開始位置設定ステップと前記引出ステップとの間に、
前記所定位置において前記板状部材を前記除去部側に傾ける傾斜ステップを備えている請求項４または５に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項7】

前記板状部材は、前記除去部側にのみ斜面を備えている請求項５または６に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項8】

前記引出開始位置設定手段が糸状部材を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項9】

前記引出ステップでは、前記引出位置設定ステップにおいて前記引出開始位置設定手段が挿入された前記所定位置から、前記引出開始位置設定手段を移動させてＣＮＴ構造体を引き出す請求項１〜８のいずれか１項に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【請求項10】

基板表面に配列された複数のＣＮＴを含むＣＮＴアレイの一部からＣＮＴ構造体を引き出すことによりＣＮＴ構造体を製造する製造装置であって、前記ＣＮＴアレイから前記ＣＮＴ構造体の引き出しを開始する引出開始位置設定手段と、前記引出開始位置設定手段の位置を制御する制御手段を備えており、
前記制御手段が、前記引出開始位置設定手段を前記ＣＮＴアレイの表面側から前記基板側に移動させて、所定位置で停止させることにより引出開始位置を設定し、前記引出開始位置設定手段を前記ＣＮＴアレイから除去される除去部側に移動させて、前記ＣＮＴアレイから前記ＣＮＴ構造体を引き出すことを特徴とするＣＮＴ構造体の製造装置。

【請求項11】

前記開始部設定手段は板状部材を有しており、前記制御手段は、前記所定位置において、前記板状部材を前記除去部側に傾斜可能である請求項１０に記載のＣＮＴ構造体の製造装置。

【請求項12】

前記引出開始位置設定手段は、糸状部材を有する請求項１０または１１に記載のＣＮＴ構造体の製造装置。

【請求項13】

前記引出開始位置設定手段は、前記除去部側の面と前記ＣＮＴアレイとの付着性が、前記ＣＮＴ供給源側面と前記ＣＮＴアレイとの付着性よりも高い請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のＣＮＴ構造体の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴともいう）の構造体（以下、ＣＮＴ構造体ともいう）の製造方法および製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＮＴは、グラフェンからなる外側面を有するという特異的な構造を有するため、様々な分野における機能材料や構造材料への応用が期待されている。ＣＮＴの有する優れた特性としては、機械的強度が高く、質量が軽く、電気伝導特性が良く、耐熱性、熱伝導性などの熱特性が良く、化学的耐腐食性が高く、且つ電界電子放出特性がよいことが挙げられる。したがって、ＣＮＴを応用した機能材料や構造材料の具体的な用途として、軽量高強度ワイヤ、走査プローブ顕微鏡（ＳＰＭ）の探針、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）の冷陰極、導電性樹脂、高強度樹脂、耐腐食性樹脂、耐摩耗性樹脂、高度潤滑性樹脂、二次電池や燃料電池の電極、ＬＳＩの層間配線材料、バイオセンサーなどが考えられている。

【0003】

種々の用途に応用可能なＣＮＴ構造体の製造方法として、簡単な工程による高効率な製造を目的として、相互に平行であり基板に垂直な複数のＣＮＴを含むＣＮＴアレイから、ウェブやフィルム等を引き出す製造方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
特許文献１には、ＣＮＴアレイの端部に接着面を接着させてＣＮＴフィルムを引き出すＣＮＴ構造体の製造方法において、複数のＣＮＴを基板に０〜９０°の角度で傾倒させて接着面との接触面積を増大させる方法が記載されている。当該方法は、ＣＮＴフィルムを均一に引き出すために、ＣＮＴアレイの端部を引出開始位置としてＣＮＴ構造体の製造する方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−２４８０６９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、ＣＮＴアレイの端部は、内部と比較してＣＮＴの均一性が低いことが多い。このため、特許文献１に記載されているＣＮＴ構造体の製造方法では、仮にＣＮＴアレイ端部のＣＮＴを十分に接着できたとしても、ＣＮＴアレイ端部の均一性の低さに起因して、均一なＣＮＴ構造体を引き出せないことがある。
そこで、本発明は、端部の均一性が低いＣＮＴアレイを原料とする場合でも、ウェブやフィルム等のＣＮＴ構造体を容易かつ安定的に引き出して、均一性の高いＣＮＴ構造体を形成することができる製造方法および装置の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために提供される本発明は、次のとおりである。
［１］基板表面に配列された複数のＣＮＴを含むＣＮＴアレイの一部からＣＮＴ構造体を引き出すＣＮＴ構造体の製造方法であって、前記ＣＮＴアレイの表面側から前記基板側に引出開始位置設定手段を移動させて、所定位置で停止させて引出開始位置を設定する引出開始位置設定ステップと、ＣＮＴアレイから取り除かれる除去部を前記ＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に移動させてＣＮＴ構造体を引き出す引出ステップと、を備えている、ＣＮＴ構造体の製造方法。
［２］前記引出開始位置設定ステップでは、前記所定位置は前記引出開始位置設定手段が前記基板表面に接触せず、前記引出開始位置設定手段と前記基板表面との間に前記ＣＮＴアレイの連続部を残す位置であり、前記引出ステップでは、前記連続部を引出開始位置としてＣＮＴ構造体を引き出す［１］に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。
［３］前記引出ステップは、前記引出開始位置設定手段を、前記ＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に移動させてＣＮＴ構造体を引き出す［１］または［２］に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。
［４］前記引出開始位置設定手段が板状部材を有する［２］または［３］に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。
［５］前記板状部材は、前記ＣＮＴ構造体に挿入される側の断面形状が端部に向かって徐々に細くなる先細りのテーパー状である［４］に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。
［６］前記引出開始位置設定ステップと前記引出ステップとの間に、前記所定位置において前記板状部材を前記除去部側に傾ける傾斜ステップを備えている［４］または［５］に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。
［７］前記板状部材は、前記除去部側にのみ斜面を備えている［５］または［６］に記載のＣＮＴ構造体の製造方法。
［８］前記引出開始位置設定手段が糸状部材を有する［１］〜［３］のいずれか一つに記載のＣＮＴ構造体の製造方法。
［９］前記引出ステップでは、前記引出位置設定ステップにおいて前記引出開始位置設定手段が挿入された前記所定位置から、前記引出開始位置設定手段を移動させてＣＮＴ構造体を引き出す［１］〜［８］のいずれか一つに記載のＣＮＴ構造体の製造方法。

【0007】

［１０］基板表面に配列された複数のＣＮＴを含むＣＮＴアレイの一部からＣＮＴ構造体を引き出すことによりＣＮＴ構造体を製造する製造装置であって、前記ＣＮＴアレイから前記ＣＮＴ構造体の引出を開始する引出開始位置設定手段と、前記引出開始位置設定手段の位置を制御する制御手段を備えており、前記制御手段が、前記引出開始位置設定手段を前記ＣＮＴアレイの表面側から前記基板側に移動させて、所定位置で停止させることにより引出開始位置を設定し、前記引出開始位置設定手段を前記ＣＮＴアレイから除去される除去部側に移動させて、前記ＣＮＴアレイから前記ＣＮＴ構造体を引き出すことを特徴とするＣＮＴ構造体の製造装置。
［１１］前記開始部設定手段は板状部材を有しており、前記制御手段は、前記所定位置において、前記板状部材を前記除去部側に傾斜可能である［１０］に記載のＣＮＴ構造体の製造装置。
［１２］前記引出開始位置設定手段は、糸状部材を有する［１０］または［１１］に記載のＣＮＴ構造体の製造装置。
［１３］前記引出開始位置設定手段は、前記除去部側の面と前記ＣＮＴアレイとの付着性が、前記ＣＮＴ供給源側面と前記ＣＮＴアレイとの付着性よりも高い［１０］〜［１２］のいずれか一つに記載のＣＮＴ構造体の製造装置。

【発明の効果】

【0008】

ＣＮＴアレイの表面側から基板側に引出開始位置設定手段を移動させることにより、ＣＮＴアレイの端ではなく均一性の高い内側にＣＮＴ構造体の引出開始位置を設定することができる。したがって、ＣＮＴアレイの端部が不均一な場合でも、均一性の高いＣＮＴ構造体を容易かつ安定的に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態のＣＮＴ構造体の製造方法を模式的に示す、（ａ）ＣＮＴアレイの表面側から引出開始位置設定手段の挿入を開始する段階（所定位置Ｘへ移動させる前）の斜視図、（ｂ）引出開始位置設定手段をＣＮＴアレイに挿入して所定位置Ｘで停止させた段階の斜視図、（ｃ）ＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に引出開始位置設定手段を移動させた段階（所定位置Ｘから移動させた後）の斜視図

【図2】本発明の実施形態に係る製造方法における板状部材を備えている引出開始位置設定手段の断面形状の一例について引出開始位置設定手段が所定位置Ｘで停止した段階を示す、図１（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図

【図3】本発明の実施形態に係る製造方法における、断面形状が異なる引出開始位置設定手段の他の一例が所定位置Ｘで停止した段階を示す断面図

【図4】本発明の実施形態に係る製造方法における、断面形状が異なる引出開始位置設定手段のさらに他の一例が所定位置Ｘで停止した段階を示す断面図

【図5】本発明の実施形態に係る製造方法における、断面形状が異なる引出開始位置設定手段が所定位置Ｘで停止した段階を示す断面図

【図6】本発明の実施形態に係る製造方法における傾斜ステップを模式的に示す、（ａ）引出開始位置設定手段を所定位置Ｘで停止させた段階の側面図、（ｂ）引出開始位置設定手段の下端を所定位置Ｘに保持したままで、基板表面の法線Ｖを基準として引出開始位置設定手段をＣＮＴアレイ供給源の反対側に傾けた段階の側面図

【図7】所定位置Ｘに移動した段階において、引出開始位置設定手段の除去部側の側面がＣＮＴアレイの端よりも内側にある場合を示す側面図

【図8】所定位置Ｘに移動した段階において、引出開始位置設定手段の除去部側の側面がＣＮＴアレイの端よりも外側にある場合を示す側面図

【図9】本発明の実施形態に係る製造方法において、糸状部材を有する引出開始位置設定手段を用いた場合を模式的に示す、（ａ）ＣＮＴアレイの表面側から引出開始位置設定手段の挿入を開始する段階（所定位置Ｘへ移動させる前）の斜視図、（ｂ）引出開始位置設定手段を所定位置Ｘで停止させた段階の斜視図、（ｃ）引出開始位置設定手段を、ＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に移動させてＣＮＴ構造体を引き出した段階（所定位置Ｘから移動させた後）の斜視図

【図10】本発明の実施形態に係る製造方法における糸状部材を有する引出開始位置設定手段の断面形状の一例を示す、所定位置Ｘに移動した段階における図９（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図

【図11】本発明の実施形態に係るＣＮＴ構造体の製造装置のブロック図

【図12】本発明の実施例１の結果を示す図面代用写真

【図13】本発明の実施例２の結果を示す図面代用写真

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について説明する。
［ＣＮＴ構造体の製造方法］
基板表面に配列された複数のＣＮＴを含むＣＮＴアレイの一部からＣＮＴ構造体を引き出すＣＮＴ構造体の製造方法として、本発明を実施する形態について、以下、説明する。

【0011】

図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のＣＮＴ構造体の製造方法を模式的に示している。図１（ａ）はＣＮＴアレイの表面側から引出開始位置設定手段の挿入を開始する段階（所定位置Ｘへ移動させる前）の斜視図であり、図１（ｂ）は引出開始位置設定手段をＣＮＴアレイに挿入して、所定位置Ｘで停止させた段階の斜視図であり、図１（ｃ）はＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に引出開始位置設定手段を移動させた段階（所定位置Ｘから移動させた後）の斜視図である。図１（ａ）〜図１（ｃ）を参酌しつつ、本実施形態のＣＮＴ構造体の製造方法における、引出開始位置設定ステップおよび引出ステップについて説明する。

【0012】

［引出開始位置設定ステップ］
引出開始位置設定ステップは、ＣＮＴアレイの表面側から基板側に引出開始位置設定手段を移動させて、所定位置で停止させることにより、ＣＮＴアレイに引出開始位置を設定する工程である。本実施形態において、「ＣＮＴアレイの表面」とは、ＣＮＴの先端により形成される面をいう。ＣＮＴの先端側をＣＮＴアレイの「表面側」といい、基板のＣＮＴアレイが成長する面を基板表面という。ＣＮＴが基板と接している側をＣＮＴアレイの「基板側」または「基板表面側」という。

【0013】

図１（ａ）〜図１（ｃ）のうち、図１（ａ）から図１（ｂ）までの工程が引出開始位置設定ステップに相当する。図１（ａ）に示すように、ＣＮＴアレイ２の表面２１側からＣＮＴアレイ２内部に引出開始位置設定手段１を挿入して、図１（ｂ）に示すように、挿入した引出開始位置設定手段１を所定位置Ｘで停止させて、引出開始位置２３を設定する。引出開始位置設定手段１が所定位置Ｘに挿入された状態においては、引出開始位置設定手段１と基板表面３１との間には、ＣＮＴ供給源２Ａと除去部２Ｂとを接続する連続部２Ｃが形成される。

【0014】

図１（ａ）〜図１（ｃ）では、引出開始位置設定手段１を移動させて、ＣＮＴアレイ２内に挿入する例を示している。しかし、引出開始位置設定ステップは、引出開始位置設定手段１をＣＮＴアレイ２内に挿入する場合のみではなく、引出開始位置設定手段１を移動させて、ＣＮＴアレイ２の端２２を有する部分を表面２１側から基板３方向に押しつぶす場合も含んでいる（図８参照）。

【0015】

引出開始位置設定ステップにおいて引出開始位置設定手段１を所定位置Ｘまで挿入することにより、引出ステップによりＣＮＴアレイ２が分割される引出開始位置２３を規定できる。引出ステップにより、基板表面２１上に残ってＣＮＴ供給源となるＣＮＴアレイ２の一方をＣＮＴ供給源２Ａといい、基板表面２１から取り除かれるＣＮＴアレイ２の他方を除去部２Ｂという。図１（ｃ）には、引出開始位置設定手段１とともに除去部２Ｂを所定位置Ｘから移動させて除去部２Ｂを取り除く例を示した。しかし、除去部２ＢをＣＮＴ供給源側から離れる方向に移動させる手段として、引出開始位置設定手段１とは別の部材を用いてもよい。例えば、引出開始位置設定手段１とともに除去部２Ｂを所定位置Ｘから移動せることなく、別の部材を用いて除去部２Ｂを取り除くこととしてもよい。

【0016】

ＣＮＴアレイの連続部２Ｃは、後の引出ステップでＣＮＴ構造体が最初に引き出される引出開始位置２３となる。引出開始位置設定ステップにより、ＣＮＴアレイ２の端２２ではなく、ＣＮＴアレイ２内に引出開始位置２３を設定する。ＣＮＴの均一性が高い連続部２Ｃが引出開始位置２３となるから、後の引出ステップによって引き出しを開始した最初の段階から均質なＣＮＴ構造体４を製造することが可能になる。

【0017】

［引出ステップ］
引出ステップは、ＣＮＴアレイの除去部をＣＮＴアレイの除去部側（ＣＮＴ供給源の反対側）に移動させてＣＮＴ構造体を引き出すステップであり、引出位置設定ステップにおいて引出開始位置設定手段により規定された除去部をＣＮＴアレイから取り除いてＣＮＴ構造体を引き出す工程である。

【0018】

図１（ａ）〜図１（ｃ）のうち、図１（ｂ）から図１（ｃ）までの工程（引出開始位置設定手段を所定位置Ｘから移動させる工程）が引出ステップに相当する。図１（ｂ）に示すように、引出開始位置設定手段１を所定位置Ｘで停止させた後に、図１（ｃ）に示すように、除去部２Ｂ側の方向（ＣＮＴ供給源２Ａとは反対側の方向）に引出開始位置設定手段１を移動させる。引出開始位置設定手段１を移動させることにより、ＣＮＴ供給源２ＡからＣＮＴ構造体４を連続的に引き出す。

【0019】

引出ステップにおいて、引出開始位置設定手段１を除去部２Ｂ側に移動させるとは、所定位置Ｘを基準として、ＣＮＴ供給源２Ａとは反対側に引出開始位置設定手段１を移動させることをいう。

【0020】

なお、図１（ｃ）には、引出開始位置設定手段１を基板３の基板表面３１に対して斜め方向（図中では右下の方向）に移動させる形態を示したが、このように引出開始位置設定手段１を基板表面３１と完全に平行な方向（基板表面３１に対して０°の方向）に移動させることは必要でなく、基板表面３１に対して斜め方向に引出開始位置設定手段１を移動させてもよい。引出開始位置設定手段１の移動方向は、基板表面３１に対して０°〜７０°の範囲とすることが好ましい。

【0021】

［板状部材］
図２は、図１（ｂ）のＡ−Ａ矢視断面図であり、本発明の実施形態に係るＣＮＴ構造体の製造方法において用いられる引出開始位置設定手段の断面形状の一例について引出開始位置設定手段が所定位置Ｘで停止した段階を示している。同図に示すように、引出開始位置設定ステップにおける所定位置Ｘは、引出開始位置設定手段（板状部材）１が基板表面３１に接触しない位置であり、引出開始位置設定手段１と基板表面３１との間にＣＮＴアレイ２の連続部２Ｃを形成する。このようにＣＮＴ供給源２Ａと除去部２Ｂとの間に連続部２Ｃを形成することにより、引出開始位置設定手段１をＣＮＴ供給源２Ａの反対側に移動させる引出ステップにおいて、連続部２Ｃを引出開始位置２３としてＣＮＴ構造体４を引き出すことができる。

【0022】

ＣＮＴアレイ２の高さをＨとし、ＣＮＴアレイ２の連続部２Ｃの高さをＨｃとすると、引出開始位置設定ステップにおいて、引出開始位置設定手段１を所定位置Ｘに挿入した状態における、連続部２Ｃの高さをＨｃが下記の式（１）を満たすことが好ましい。
０．１Ｈ≦Ｈ_Ｃ≦０．９Ｈ・・・（１）

【0023】

連続部２Ｃの高さＨ_Ｃを０．９Ｈ以下とすること、すなわちＣＮＴアレイの表面２１から引出開始位置設定手段１を挿入する距離を０．１Ｈ以上とすることより、引出開始位置設定ステップの後の引出ステップにおいて、除去部２Ｂを安定的に引出開始位置設定手段１とともに移動させることができる。

【0024】

連続部２Ｃの高さＨ_Ｃを０．１Ｈ以上とすること、すなわちＣＮＴアレイの表面２１から引出開始位置設定手段１を挿入する距離を０．９Ｈ以下とすることより、引出開始位置設定ステップの後の引出ステップによってＣＮＴアレイ２が分割されることを防止して、安定的に引出開始位置２３からＣＮＴ構造体４を引き出すことができる。

【0025】

基板表面３１からのＣＮＴアレイ２の高さＨは限定されないが、例えば、０．２ｍｍ〜１．５ｍｍ程度とすれば、安定的に引出開始位置２３とからＣＮＴ構造体４を引き出すことができる。

【0026】

図２に示すように、ＣＮＴアレイ２の端２２は凹凸などが形成され不均一であることが多い。このため、端２２を引出開始位置としてＣＮＴ構造体４（図１（ｃ）参照）を引き出すと、端２２の凹凸に影響されて、均一なＣＮＴ構造体４を引き出すことが困難である。そこで、本実施形態の製造方法は、ＣＮＴアレイ２の表面２１側から引出開始位置設定手段１を挿入することにより、端２２から内側に入った均一性の高いＣＮＴアレイ２の領域に連続部２Ｃを形成して、引出開始位置２３とする。端２２からどの程度離れた位置を連続部２Ｃとするかは、ＣＮＴアレイ２の端２２の不均一性や、ＣＮＴ構造体４に要求される均一性などに応じて、適宜設定することができる。

【0027】

図２では、引出開始位置設定手段１の基板３側が基板表面３１と略平行な端面１０を備えている断面矩形の板状部材を示す。同図に示すように、端面１０を備える引出開始位置設定手段１を用いた場合、引出開始位置設定ステップにおいて引出開始位置設定手段１を挿入することにより（図１（ａ）および図１（ｂ）参照）、端面１０によりＣＮＴアレイ２が押しつぶされて連続部２ＣのＣＮＴ密度が高くなる。したがって、引出開始位置設定手段１を所定位置で停止させた段階では、ＣＮＴ供給源２Ａと除去部Ｂとが密度の高い連続部Ｃにより接続されるから、安定的に連続部Ｃを引出開始位置２３としてＣＮＴ構造体を引き出ことができる。

【0028】

図３は、断面形状が異なる引出開始位置設定手段の他の一例が所定位置Ｘで停止した段階を示す断面図である。同図に示す引出開始位置設定手段（板状部材）５の断面形状は、ＣＮＴ構造体２に挿入される側に２つの傾斜面５１を備え、基板表面３１側端に向かって徐々に細くなり、端部５０を備えた先細りのテーパー状である。ＣＮＴ構造体２に挿入される側の断面形状を先細りのテーパー状とすることにより、ＣＮＴアレイ２の表面２１側からの挿入を円滑にすることができる。したがって、引出開始位置設定手段５を挿入することによって、ＣＮＴ構造体２のＣＮＴの配列状態が乱されることを抑制できる。

【0029】

図４は、断面形状が異なる引出開始位置設定手段のさらに他の一例が所定位置Ｘで停止した段階を示す断面図である。同図に示す引出開始位置設定手段６の断面形状は、端部６０を備えている点において、端部５０を備えた引出開始位置設定手段５と同様であるが、一方側のみが傾斜面６１である点において、両側とも傾斜面５１である引出開始位置設定手段５とは異なっている。しかし、引出開始位置設定手段（板状部材）６がＣＮＴアレイ２の表面２１側からの挿入を円滑化する作用を奏するという点は、引出開始位置設定手段５と同じである。なお、図４には、ＣＮＴ供給源２Ａとは反対側の除去部２Ｂ側のみに傾斜面６１を形成した例を示したが、ＣＮＴ供給源２Ａ側のみを傾斜面６１としてもよい。

【0030】

本実施形態において「先細りのテーパー状」とは、断面形状が端部に向かって徐々に細くなる先細り形状をいい、引出開始位置設定手段として厚みが同じ板状部材を用いた場合に、図２の断面矩形とした構成と比較して、所定位置Ｘまで挿入される時の抵抗を軽減する作用を奏する形状をいう。図３および図４に示したように、両面が傾斜した両刃形状および一方の面のみが傾斜した片刃形状のいずれでもよい。傾斜は一定である必要は無く、連続的または不連続的に変化するものでもよい。例えば、図５に示したように、端面７０および傾斜面７１の両方を備えている断面形状が台形である引出開始位置設定手段７も、先細りのテーパー状に含まれる。

【0031】

［傾斜ステップ］
本実施形態のＣＮＴ構造体の製造方法は、引出開始位置設定ステップと、引出ステップとの間に、所定位置において板状部材をＣＮＴ引出側のＣＮＴアレイ側に傾ける傾斜ステップを備えていてもよい。
図６（ａ）および図６（ｂ）は、本発明の実施形態に係るＣＮＴ構造体の製造方法における傾斜ステップを模式的に示している。図６（ａ）は引出開始位置設定手段を所定位置Ｘで停止させた段階の側面図であり、図６（ｂ）は引出開始位置設定手段の下端を所定位置Ｘに保持したままで、基板表面の法線Ｖを基準として引出開始位置設定手段を、除去部側に傾けた段階の側面図である。

【0032】

傾斜ステップは、図６（ａ）に示すように、引出開始位置設定ステップで引出開始位置設定手段（板状部材）１をＣＮＴアレイ２の所定位置Ｘに挿入した後、図６（ｂ）に示すように、引出開始位置設定手段１の下端を所定位置Ｘに保持したままで、ＣＮＴアレイ２のＣＮＴ供給源２Ａとは反対側、すなわち除去部２Ｂ側に傾ける工程である。この傾斜ステップにより、引出開始位置設定手段１のＣＮＴ供給源２Ａ側の側面１ＡをＣＮＴ供給源２Ａから離れる方向に移動させて、引出開始位置設定手段１とＣＮＴ供給源２Ａとの接触を弱めることができる。同時に、引出開始位置設定手段１の除去部２Ｂ側の側面１ＢをＣＮＴアレイ２の除去部２Ｂ側に移動させて、引出開始位置設定手段１の除去部２Ｂとの接触を強めつつ、除去部２Ｂを押し固めて塊とする。これにより、引出ステップの開始時に、ＣＮＴ供給源２Ａと接している引出開始位置設定手段１の側面１Ａが引出開始位置２３となることを防ぎ、除去部２Ｂを塊状にして移動させることができる。したがって、連続部２Ｃを引出開始位置２３として、ＣＮＴ供給源２ＡからＣＮＴ構造体４をより安定的に引き出すことができる（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。

【0033】

所定位置Ｘから引出開始位置設定手段１を傾ける角度θ（基板表面３１の法線Ｖと引出開始位置設定手段１の除去部２Ｂ側の側面１Ｂとにより形成される角度）を大きくすれば、引出ステップの前に、板状部材をＣＮＴアレイ供給部との接触を弱めるとともに、引き出される側のＣＮＴアレイの除去部２Ｂを引出開始位置設定手段で押し固めてブロック化し、より安定なＣＮＴの塊を形成することができる。

【0034】

所定位置Ｘから引出開始位置設定手段１を傾ける角度θを小さくすれば、基板表面３１と平行な方向に引出開始位置設定手段１を移動させる際、安定的に引出開始位置設定手段１に除去部２Ｂを引っかけて引出開始位置設定手段１と一緒に移動させることができるから、ＣＮＴ構造体を容易に引き出すことが可能になる。

【0035】

所定位置Ｘから引出開始位置設定手段１を傾ける角度θは、ＣＮＴアレイの性質に応じて適宜調整すればよいが、除去部２ＢをＣＮＴの塊とする観点から、４５°以上８９°以下の範囲とすることが好ましい。引出開始位置設定手段１を傾ける角度θを上記の範囲とすることにより、引出開始位置設定手段１により除去部２Ｂを塊の状態で引出開始位置設定手段１の側面１Ｂに接着させることができるから、ＣＮＴ構造体を容易に引き出すことが可能になる。

【0036】

図６（ａ）および図６（ｂ）では、引出開始位置設定手段１を所定位置Ｘに挿入した後の傾斜ステップにより、除去部２Ｂを押し固めて塊とする形態を説明した。以下では、図７および図８を参照して、引出開始位置設定手段６を表面２１側から基板表面３１側に移動させる引出位置設定ステップと同時に、除去部２Ｂを押し固めて塊とする形態を説明する。

【0037】

図７は所定位置（引出開始位置）Ｘに移動した引出開始位置設定手段６の除去部２Ｂ側の側面６ＢがＣＮＴアレイ２の端２２の内側にある場合を示す側面図であり、図８は、所定位置Ｘに移動した引出開始位置設定手段６の除去部２Ｂ側の側面６ＢがＣＮＴアレイ２の端２２よりも外側にある場合を示す側面図である。

【0038】

図７および図８に示すように、引出位置設定ステップにおいて、引出開始位置設定手段６がＣＮＴアレイ２の表面２１から所定位置Ｘに移動すると同時に、斜面６１によって、除去部２ＢのＣＮＴを押し固めて塊とすることができる。したがって、引出開始位置設定手段６を用いることにより、引出位置設定ステップが上述した傾斜ステップと同様の作用を奏することができる。

【0039】

傾斜面６１によりＣＮＴを押し固めて塊とする観点から、基板表面３１の法線Ｖと引出開始位置設定手段６の除去部２Ｂ側の傾斜面６１との角度θは、４５°以上８９°以下の範囲であることが好ましい。

【0040】

ＣＮＴ供給源２Ａ側のＣＮＴは、引出ステップにおいてＣＮＴ構造体の原料となることから、引出位置設定ステップにおいて押し固められないようにすることが均一なＣＮＴ原料体を形成するために好ましい。この観点から、引出位置設定ステップでは、引出開始位置設定手段６のＣＮＴ供給源２Ａ側の側面６Ａには傾斜面６１が設けられていない引出開始位置設定手段６を、側面６Ａが上記法線Ｖと平行となるように、移動させることが好ましい。

【0041】

図７および図８に示したように、除去部２Ｂ側の側面６Ｂにのみ傾斜面６１が形成された引出開始位置設定手段６を用いれば、引出位置設定ステップによって、ＣＮＴ供給源２Ａ側のＣＮＴは押し固めることなく、除去部２Ｂを塊として取り除きやすくしながら引出開始位置２３を設定することができる。したがって、引出ステップにより、引出開始位置２３から均質なＣＮＴ構造体４を容易かつ安定的に引き出すことができる（図１（ａ）〜図１（ｃ）参照）。

【0042】

引出開始位置設定手段として、引出開始位置設定手段１、５、６、７および後述されている８（図９〜図１０参照）のいずれを用いるかは、原料として用いるＣＮＴアレイや形成するＣＮＴ構造体の性質等に応じて、適宜選択すればよい。

【0043】

［糸状部材］
図９（ａ）〜図９（ｃ）は、本発明の実施形態に係る製造方法において、糸状部材を有する引出開始位置設定手段を用いた場合を模式的に示している。図９（ａ）はＣＮＴアレイの表面側から引出開始位置設定手段の挿入を開始する段階（所定位置Ｘへ移動させる前）の斜視図であり、図９（ｂ）は引出開始位置設定手段を所定位置Ｘで停止させた段階の斜視図であり、図９（ｃ）引出開始位置設定手段をＣＮＴアレイのＣＮＴ供給源側から離れる方向に移動させてＣＮＴ構造体を引き出した段階（所定位置Ｘから移動させた後）の斜視図である。同図に示すＣＮＴ構造体の製造方法は、引出開始位置設定手段が板状部材ではなく、糸状部材８１を有している引出開始位置設定手段８を用いる点において、図１（ａ）〜図１（ｃ）に示した製造方法と異なっている。

【0044】

図１０は、本発明の実施形態に係る製造方法における糸状部材を備えている引出開始位置設定手段の断面形状の一例を示す、所定位置Ｘに移動した段階における図９（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図である。本実施形態において「糸状部材」とは、細長く連続した形状の部材をいい、図１０に示すように、ＣＮＴアレイ２の高さＨよりも、糸状部材の直径Ｌが小さいことをいう。換言すれば、所定位置Ｘに挿入された状態（図９（ｂ）参照）において、ＣＮＴアレイ２の表面２１の外側に位置する部分が有しないことをいう。

【0045】

細長く連続した方向に対して垂直に切断した糸状部材８１の断面形状としては、例えば、円形、楕円形、矩形、多角形などが挙げられる。また、糸状部材８１には細長いリボン状のものも含まれる。これら例示した断面形状では、ＣＮＴアレイ２に挿入する際にどの側面から挿入しても同じ条件となるという点において、断面円形の糸状部材８が好ましい。

【0046】

［ＣＮＴ構造体の製造装置］
ＣＮＴ構造体の製造装置として本発明を実施する形態について、以下に説明する。
図１１は、本発明の実施形態に係るＣＮＴ構造体の製造装置のブロック図である。本実施形態のＣＮＴ構造体の製造装置１００は、基板表面に配列された複数のＣＮＴを含むＣＮＴアレイの一部からＣＮＴ構造体を引き出すことによりＣＮＴ構造体を製造する製造装置であって、引出開始位置設定手段１０１と、引出開始位置設定手段１０１の位置を制御する制御手段１０２とを備えている。

【0047】

引出開始位置設定手段１０１は、ＣＮＴアレイ２からＣＮＴ構造体４の引き出しを開始するための手段であり、上述した引出開始位置設定手段１、５〜８などを用いることができる（図１〜１０参照）。

【0048】

制御手段１０２は、引出開始位置設定手段１０１をＣＮＴアレイ２の表面側から基板３側に移動させて、所定位置Ｘで停止させて引出開始位置を設定し、引出開始位置設定手段１０１をＣＮＴアレイ２から除去される除去部２Ｂ側に移動させて、ＣＮＴアレイ２からＣＮＴ構造体４を引き出す。例えば、引出開始位置設定手段１０１の位置をレールで規定して移動させる構成や、引出開始位置設定手段１０１の位置をロボットアームで移動させる構成や、除去部２Ｂをつまんで移動させる構成などが挙げられる。引出開始位置設定手段１０１の位置制御は、コンピュータなどを用いて行うことができる。

【0049】

板状部材を有する引出開始位置設定手段を用いる場合、制御手段は、所定位置において、板状部材を除去部側に傾斜可能な構成とすることが好ましい。板状部材の基板側の端部を同じ位置に維持したまま、反対側の端部を除去部側に移動させることにより、板状部材を除去部側に傾斜させることができる。この構成により、安定的に連続部２Ｃを引出開始位置２３としてＣＮＴ構造を引き出すことができる（図６（ａ）、図６（ｂ）参照）。

【0050】

糸状部材８１を有する引出位置設定手段８を用いることにより、引出位置設定手段８とＣＮＴアレイ２との接触を弱めることができるから、引出位置設定手段８に接するＣＮＴ供給源２Ａが引出開始位置となる可能性を低下させて、連続部２Ｃを引出開始位置２３とすることができる（図９（ａ）〜図９（ｃ）、図１０参照）。

【0051】

引出開始位置設定手段とＣＮＴアレイとの付着性は、ＣＮＴ供給源側面よりも、除去部側面が高いことが好ましい。除去部側の側面のＣＮＴアレイに対する付着性を高くすることにより、引出開始位置設定手段とＣＮＴアレイ供給部との接触を弱めるとともに、引出開始位置設定手段とＣＮＴアレイの除去部との接触を強めることができる。したがって、ＣＮＴ構造体が引き出される際に、引出開始位置設定手段のＣＮＴアレイ供給部側面が引出開始位置となる可能性を低下させて、ＣＮＴアレイの所定位置と基板表面との間の連続部を引出開始位置として均一なＣＮＴ構造体を引き出すことができる。

【0052】

ＣＮＴアレイに対する「付着性」とは、ＣＮＴアレイの付着しやすさの程度をいう。例えば、引出開始位置設定手段の側面に接着剤や粘着剤を塗布することにより、ＣＮＴアレイを付着しやすくすることができる。接着剤や粘着剤の種類は特定されず、一般に用いられている天然系や合成系の接着剤や粘着剤を用いることができる

【0053】

「ＣＮＴ供給源側面」とは、引出開始位置設定手段のＣＮＴ供給源に接する側面をいう（図６、図１０参照）。引出開始位置設定手段が、図６に示す板状部材１を有する場合、ＣＮＴ供給源２Ａと接する側面１ＡがＣＮＴ供給源側面である。図１０に示す糸状部材８を有する場合、同図に示す糸状部材８１の断面の中心線Ｙを基準としてＣＮＴ供給源２Ａ側の側面８１ＡがＣＮＴ供給源側面である。

【0054】

「除去部側面」とは、引出開始位置設定手段の除去部に接する側面をいう（図６、図１０参照）。引出開始位置設定手段が、図６に示す板状部材１を有する場合、除去部２Ｂと接する側面１Ｂが除去部側面である。図１０に示す糸状部材８１を有する場合、同図に示す糸状部材８１の断面の中心線Ｙを基準として、除去部２Ｂ側の側面８１Ｂが除去部側面である。

【実施例】

【0055】

［実施例１］
図１２は、引出開始位置設定手段として板状部材を用いて、ＣＮＴアレイからＣＮＴ構造体を引き出した実施例の結果を示す図面代用写真である。同図に示すように、板状部材を有する引出開始位置設定手段を用いた本発明のＣＮＴ構造体の製造方法によって、均一なＣＮＴ構造体を引き出すことができた。
［実施例２］
図１３は、引出開始位置設定手段として糸状部材を用いて、ＣＮＴアレイからＣＮＴ構造体を引き出した実施例の結果を示す図面代用写真である。同図に示すように、糸状部材を有する引出開始位置設定手段を用いた本発明のＣＮＴ構造体の製造方法によって、均一なＣＮＴ構造体を引き出すことができた。

【産業上の利用可能性】

【0056】

本発明によれば、原料であるＣＮＴアレイから安定的にＣＮＴ構造体を引き出すことができるから、ＣＮＴ構造体の製造方法として有用である。

【符号の説明】

【0057】

１、５、６、７ 引出開始位置設定手段（板状部材）
８ 引出開始位置設定手段
８１ 糸状部材
１Ａ、６Ａ、８１Ａ 側面（ＣＮＴ供給源側面）
１Ｂ、６Ｂ、８１Ｂ 側面（除去部側面）
１０、７０ 端面（端部）
５０、６０ 端部
５１、６１、７１ 傾斜面
２ ＣＮＴアレイ
２Ａ ＣＮＴ供給源
２Ｂ 除去部
２Ｃ 連続部
２１ 表面
２２ 端
２３ 引出開始位置
３ 基板
３１ 基板表面
４ ＣＮＴ構造体
Ｘ 所定位置
Ｖ 基板表面の法線
Ｙ 糸状部材の中心線
１００ ＣＮＴ構造体の製造装置
１０１ 引出開始位置設定手段
１０２ 制御手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】