特許 7233835 カーボンナノチューブ分散液、およびその製造方法

(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】

(24)【登録日】2023-02-27

(45)【発行日】2023-03-07

(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ分散液、およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 32/174 20170101AFI20230228BHJP

   B02C 7/00 20060101ALI20230228BHJP

   H01B 1/24 20060101ALI20230228BHJP

   H01B 13/00 20060101ALI20230228BHJP

【ＦＩ】

C01B32/174

B02C7/00

H01B1/24 A

H01B13/00 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2017209824

(22)【出願日】2017-10-30

(65)【公開番号】P2019081676

(43)【公開日】2019-05-30

【審査請求日】2020-10-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000111085

【氏名又は名称】ニッタ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002675

【氏名又は名称】弁理士法人ドライト国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古園 智大

(72)【発明者】

【氏名】小向 拓治

【審査官】廣野 知子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０６５９６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－０３１３２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０５３１６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２４５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２３０９５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７２１４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６７５４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０２４７１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０８２０７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０２４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１３１９６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１９５８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１１－５１７００９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０１Ｂ ３２／００－３２／９９１

Ｂ０２Ｃ １／００－７／１８

Ｈ０１Ｂ １／００－１／２４

Ｈ０１Ｂ １３／００、１３／０４

Ｂ０２Ｃ １／００－７／１８、１５／００－１７／２４

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＪＳＴＣｈｉｎａ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分散媒と、
前記分散媒に分散され、カーボンナノチューブからなるナノ炭素材料とを含み、
前記ナノ炭素材料は、９８％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下であり、長さの標準偏差が４０μｍ以下であり、平均アスペクト比が４０００以上２００００以下であることを特徴とするカーボンナノチューブ分散液。

【請求項2】

前記ナノ炭素材料は、ラマンスペクトルにおけるがＧ／Ｄ比が１．０以上であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノチューブ分散液。

【請求項3】

カーボンナノチューブの集合体を含むナノ炭素材料に第１の分散処理を施して、前記ナノ炭素材料の９５％以上の長さを１μｍ以上１０５μｍ以下に調整する工程と、
前記第１の分散処理後のナノ炭素材料に第２の分散処理を施して、前記集合体の少なくとも一部をほぐす工程とを備え、
９８％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下であり、長さの標準偏差が４０μｍ以下であり、平均アスペクト比が４０００以上２００００以下であるナノ炭素材料を得ることを特徴とするカーボンナノチューブ分散液の製造方法。

【請求項4】

前記第１の分散処理は、コロイドミルまたはホモジナイザーを用いて行なうことを特徴とする請求項３記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法。

【請求項5】

前記第２の分散処理は、高圧分散処理であることを特徴とする請求項４記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法。

【請求項6】

前記第１の分散処理前の前記ナノ炭素材料は、１０％以上の長さが１０５μｍを超えることを特徴とする請求項３～５のいずれか１項記載のカーボンナノチューブ分散液の製造方法。

【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分散液、およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

カーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴと称する）は、導電性、熱伝導性等の機能を所望の部材に付与できるナノ炭素材料の一種であり、ＣＮＴ分散液の状態で種々の用途に用いられている。ＣＮＴを水等の分散媒に分散させてＣＮＴ分散液を得る際には、超音波ホモジナイザーや高圧ホモジナイザー等を用いた分散処理を行なうことが提案されている（例えば、特許文献１）。

【0003】

現在、市販されているＣＮＴからなるナノ炭素材料は、バンドル状やタングル状に凝集したＣＮＴ集合体を含んでいる。バンドル状のＣＮＴ集合体は、長さや太さ等にバラつきがあり、長さが１００μｍを超える長尺のＣＮＴ集合体が存在する場合もある。このような長尺のＣＮＴ集合体を含むナノ炭素材料を用いて均一なＣＮＴ分散液を得るには、分散処理を複数回繰り返す必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第５９２４１０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ＣＮＴ集合体を含むナノ炭素材料を分散処理することで、ＣＮＴ集合体は解繊されるが、長さや太さのバラつきが大きくなる。ＣＮＴ集合体は、短いほどほぐれ易く、長いほどほぐれ難いためである。長尺のＣＮＴ集合体は、分散処理を繰り返すことで短尺化する。このため、均一なＣＮＴ分散液を得ることが困難である。

【0006】

不均一なＣＮＴ分散液を用いた場合には、導電性や熱伝導性といった特性を均一に発現させることが困難となる。例えば塗膜の形成に用いる場合、ＣＮＴ分散液中に存在する長尺のＣＮＴ集合体は、異物となって悪影響を及ぼす。ＣＮＴ分散液に分散されるナノ炭素材料は、ＣＮＴ集合体が極力解繊されているとともに、長尺の割合が少なく長さのバラつきが抑制されていることが求められる。

【0007】

そこで本発明は、１０５μｍを超える長尺の割合が少なく、解繊されたＣＮＴ集合体の多いナノ炭素材料が分散されたＣＮＴ分散液、およびその製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係るカーボンナノチューブ分散液は、分散媒と、前記分散媒に分散され、カーボンナノチューブからなるナノ炭素材料とを含み、前記ナノ炭素材料は、９８％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下で、平均アスペクト比が１００以上２００００以下であることを特徴とする。

【0009】

本発明に係るカーボンナノチューブ分散液の製造方法は、カーボンナノチューブの集合体を含むナノ炭素材料に第１の分散処理を施して、前記ナノ炭素材料の９５％以上の長さを１μｍ以上１０５μｍ以下に調整する工程と、前記第１の分散処理後のナノ炭素材料に第２の分散処理を施して、前記集合体の少なくとも一部をほぐす工程とを備え、９８％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下で、平均アスペクト比が１００以上２００００以下であるナノ炭素材料を得ることを特徴とする。

【発明の効果】

【0010】

本発明においては、ＣＮＴ集合体を含むナノ炭素材料を用いてＣＮＴ分散液を製造するにあたって、ＣＮＴ集合体の少なくとも一部をほぐす前に、ナノ炭素材料を短尺化して長さを所定の範囲に調整している。ナノ炭素材料は、９５％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下に調整されることにより、ほぐれ易くなる。ＣＮＴ集合体は、引き続いて行なわれる処理により容易にほぐれ、ＣＮＴ表面での欠陥の発生は抑制される。ＣＮＴ集合体がほぐれる際に長尺のナノ炭素材料が短尺化して、長さが１μｍ以上１０５μｍ以下のナノ炭素材料は、全体の９８％以上となる。

【0011】

こうして、１０５μｍを超える長尺の割合が少なく、解繊されたＣＮＴ集合体の多いナノ炭素材料が分散された本発明のＣＮＴ分散液が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】ＣＮＴ集合体を含む市販のナノ炭素材料の光学顕微鏡写真である。

【図2】第１の分散処理後のＣＮＴ集合体の長さの比率を示すグラフ図である。

【図3】第１の分散処理後のＣＮＴ集合体の光学顕微鏡写真である。

【図4】第２の分散処理後のＣＮＴの長さの比率を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。

【0014】

１．ＣＮＴ分散液
本実施形態のＣＮＴ分散液（以下、単に分散液とも称する）は、ＣＮＴからなるナノ炭素材料が分散媒中に分散されている。ナノ炭素材料中のＣＮＴの多くは、単離分散したＣＮＴやＣＮＴ集合体がほぐれた状態で含まれているが、ＣＮＴ集合体の状態で確認される場合もある。分散媒としては、例えば、水を用いることができる。分散しているナノ炭素材料の９８％以上は、長さが１μｍ以上１０５μｍ以下である。ナノ炭素材料の長さは、光学顕微鏡観察に基づいて求めることができる。具体的には、１０００倍の光学顕微鏡写真の所定領域内に確認されるナノ炭素材料の長さを測定する。ナノ炭素材料の９５％以上は長さが９０μｍ以下であることが好ましく、ナノ炭素材料の９０％以上は長さが７５μｍ以下であることがより好ましい。

【0015】

ＣＮＴの直径は、一般的には約５～１００ｎｍである。長さが１μｍ以上１０５μｍ以下の場合、ＣＮＴのアスペクト比の範囲は１０以上２１０００以下と算出される。現実には、ＣＮＴのアスペクト比の下限は１００程度である。本実施形態においては、ナノ炭素材料の９８％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下であるので、ナノ炭素材料の平均アスペクト比は１００以上２００００以下となる。本明細書において「平均アスペクト比」とは、ナノ炭素材料毎に算出されたアスペクト比の数平均値をさす。平均アスペクト比は、光学顕微鏡観察に基づいて得られた長さ、および透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）写真を測定して得られた直径を用いて算出することができる。ナノ炭素材料の平均アスペクト比は、４０００以上１５０００以下が好ましい。

【0016】

ナノ炭素材料は、長さの標準偏差が４０μｍ程度以下であることが好ましい。長さの標準偏差は、顕微鏡観察に基づいて得られたナノ炭素材料の長さを用いて算出することができる。標準偏差が小さいことは、長さのバラつきが抑制されていることを示す。ナノ炭素材料の長さの標準偏差は、２５μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることが最も好ましい。

【0017】

上述の要件を備えていれば、本実施形態の分散液中のナノ炭素材料は、必ずしもＣＮＴ集合体が完全に解繊されて単離したＣＮＴである必要はなく、解繊が不完全なＣＮＴ集合体が一部に含まれていてもよい。

【0018】

ナノ炭素材料を構成しているＣＮＴは、後述するように予め第１の分散処理を行なうことで第２の分散処理の回数を減らせるので、ラマンスペクトルにおけるＧバンドとＤバンドとのピーク強度比（Ｇ／Ｄ比）の低下が抑制される。ＣＮＴのＧ／Ｄ比は、１．０以上とすることができる。Ｇ／Ｄ比が１．０以上のＣＮＴは欠陥が少ないため、電気特性が優れている。Ｇ／Ｄ比は、１．０５以上であることがより好ましく、１．１０以上であることが最も好ましい。

【0019】

２．製造方法
上述したように、市販されているナノ炭素材料には、長さが１０５μｍを超える長尺なＣＮＴ集合体が含まれている。１０５μｍを超える長尺なＣＮＴ集合体は、ナノ炭素材料の１０％以上を占めることがある。

【0020】

本実施形態のＣＮＴ分散液は、そのようなＣＮＴ集合体を含むナノ炭素材料を用いて、本実施形態の方法により製造することができる。本実施形態の製造方法は、ナノ炭素材料を短尺化して長さを所定の範囲内に調整する第１の分散処理と、第１の分散処理後のＣＮＴ集合体の少なくとも一部をほぐして、ナノ炭素材料の平均アスペクト比を高める第２の分散処理とを備える。第２の分散処理の結果、所定の範囲内の長さのナノ炭素材料の割合が増加する。以下、各分散処理について説明する。

【0021】

（第１の分散処理）
ＣＮＴ集合体を含むナノ炭素材料を液体に加えて、第１の分散処理に供する試料を調製する。液体としては、例えば、水、Ｎ－メチル－２－ピロリドン等を用いることができる。試料におけるナノ炭素材料の濃度は、０．０１～２０質量％程度とすることができる。例えば５００ｇの水に、ナノ炭素材料０．０５～１２５ｇ程度を加えて試料を調製する。

【0022】

第１の分散処理には、例えばコロイドミル（ＩＫＡジャパン社、ｍａｊｉｃＬＡＢ）等の湿式微粉砕機を用いることができる。ナノ炭素材料の９５％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下となるように、条件を適宜選択して第１の分散処理を行なう。例えば、コロイドミルの場合、間隙を１０～３００μｍとし、３０００～２６０００ｒｐｍで１～１２０分の処理を行なう。試料の投入が困難であれば、例えばポンプ（兵神装備社 モーノポンプ）等を用いることで投入できる。

【0023】

第１の分散処理を行なうことによって、ナノ炭素材料中のＣＮＴ集合体は、短尺化して長さのバラつきが小さくなる（標準偏差：４０μｍ以下程度）。長さが短くなることで、ＣＮＴ集合体はほぐれやすくなる。第１の分散処理の条件によっては、ＣＮＴ集合体は短尺化されるとともに、ほぐれて太さが小さくなることがある。

【0024】

（第２の分散処理）
第１の分散処理によって短尺化したナノ炭素材料を、例えば高圧ホモジナイザー等を用いて高圧分散処理することで、ＣＮＴ集合体の少なくとも一部をほぐす（解繊処理）。高圧分散処理に供する試料には、必要に応じて、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の樹脂を加えてもよい。圧力等、高圧分散処理の条件は、適宜設定することができる。高圧ホモジナイザーは、扁平率が０．１以上で短い方の軸の長さが１００μｍ以下程度の扁平ノズルを備えることが好ましい。扁平ノズルの扁平率は、０．６以上であることがより好ましい。

【0025】

第２の分散処理を行なうことによって、ＣＮＴ集合体の少なくとも一部がほぐれる。ナノ炭素材料は、先立つ第１の分散処理によって、ＣＮＴ集合体がほぐれ易い状態とされているので、ＣＮＴ集合体をほぐすために第２の分散処理を繰り返す必要はない。ＣＮＴ集合体は、表面修飾処理なしでも容易にほぐれて、長さや太さのバラつきが抑えられる。その結果、ナノ炭素材料の平均アスペクト比は、１００以上２００００以下となる。この際、長さが１０５μｍを超えるナノ炭素材料が短尺化して、ナノ炭素材料の９８％以上は、長さが１μｍ以上１０５μｍ以下となる。

【0026】

（任意の処理）
第２の分散処理後には、必要に応じて所定の分散媒で希釈して、ＣＮＴからなるナノ炭素材料を所定の濃度で含有するＣＮＴ分散液としてもよい。希釈後においても、ＣＮＴ分散液中のナノ炭素材料は、９８％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下であり、平均アスペクト比が１００以上２００００以下である。こうしたＣＮＴ分散液は、例えば導電塗膜の形成など、種々の用途に用いることができる。

【0027】

例えば電池電極用途に用いる際には、上述した要件を備えたナノ炭素材料が、０．０１～２０質量％程度の濃度で水やＮ－メチル－２－ピロリドンに分散された分散液とすることができる。

【0028】

３．作用及び効果
本実施形態に係るＣＮＴ分散液の製造方法においては、まず、ＣＮＴ集合体を含むナノ炭素材料の９５％以上の長さを１μｍ以上１０５μｍ以下に調整するので、ナノ炭素材料における長さのバラつきが抑制される（第１の分散処理）。ナノ炭素材料は、１０５μｍを越える長尺の割合が制限されて全体的に短尺化することから、含まれているＣＮＴ集合体がほぐれ易くなる。

【0029】

ＣＮＴ集合体をほぐすための処理（解繊処理）は、ＣＮＴの表面に欠陥を引き起こす傾向がある。解繊処理を繰り返して、ほぐれ難い長尺のＣＮＴ集合体を短尺のＣＮＴ集合体と同程度までほぐすと、ＣＮＴ表面の欠陥が増大する。ＣＮＴ表面の欠陥は、電気特性の低下の原因となる。解繊処理の繰り返しによって、長尺のＣＮＴ集合体の短尺化が進み、解繊されるＣＮＴ集合体の長さのバラつきも増大してしまう。

【0030】

本実施形態に係る製造方法では、ＣＮＴ集合体が予めほぐれ易い状態とされているので、ＣＮＴ集合体を容易にほぐすことができる（第２の分散処理）。ビーズミルによる切断や表面修飾処理は必要なく、ＣＮＴ表面に欠陥が増大するおそれは低減される。それゆえ、ナノ炭素材料を構成しているＣＮＴは、ラマンスペクトルにおけるＧ／Ｄ比を１．０以上とすることができる。

【0031】

第１の分散処理を施すことによって長さのバラつきが抑制されたＣＮＴ集合体が、第２の分散処理により解繊されてほぐれることで、長さや太さのバラつきが抑えられる。ナノ炭素材料の平均アスペクト比は、１００以上２００００以下となる。この際、長さが１０５μｍを越える長尺のナノ炭素材料が短尺化されて、ナノ炭素材料の９８％以上の長さが１μｍ以上１０５μｍ以下となる。こうして、本実施形態のＣＮＴ分散液が得られる。

【0032】

本実施形態に係るＣＮＴ分散液は、分散しているナノ炭素材料の９８％以上が１μｍ以上１０５μｍ以下で、ナノ炭素材料の平均アスペクト比が１００以上２００００以下である。ナノ炭素材料が均一に分散したＣＮＴ分散液であることから、導電性や熱伝導性等の機能を、所望の部材に均一に付与することができる。本実施形態に係るＣＮＴ分散液は、１０５μｍを超える長尺のＣＮＴ集合体の割合が制限されているので、機能を付与する際、悪影響を及ぼすおそれは回避される。

【0033】

４．実施例
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

【0034】

＜第１の分散処理の影響＞
まず、市販のナノ炭素材料に第１の分散処理を施して、分散処理後の長さを調べる。第１の分散処理前のナノ炭素材料は、ＣＮＴ集合体からなる。図１の光学顕微鏡写真に示すようにＣＮＴ集合体の中には、１０５μｍを超える長尺で太さが５μｍ程度のものも含まれている。

【0035】

こうしたナノ炭素材料０．１５ｇを、５００ｇの水に加えて、第１の分散処理を行なうための試料を調製した。第１の分散処理には、コロイドミル（ＩＫＡジャパン社、ｍａｊｉｃＬＡＢ）を用いる。コロイドミルの間隙を４０μｍとし、１６０００ｒｐｍで所定時間の分散処理を行なった。処理時間は、５分、１０分、３０分の３種類とした。

【0036】

第１の分散処理を所定時間行なった後、試料中のＣＮＴ集合体の長さを求めた。その比率を図２のグラフに示す。図２のグラフには、第１の分散処理前（０分）の試料中のＣＮＴ集合体についても、長さの比率を示してある。ＣＮＴ集合体の長さは、顕微鏡観察に基づいて求めた。具体的には、１０００倍の光学顕微鏡写真の所定領域内に確認されるＣＮＴ集合体の長さを、観察できる範囲で測定した。測定下限は約４μｍである。

【0037】

測定された長さを所定の区間に分けて度数分布を求め、各区間に含まれるＣＮＴ集合体の本数の比率を算出した。図２のグラフにおけるプロットは、所定の各区間の長さを有するＣＮＴ集合体の比率である。例えば、ＣＮＴ集合体長さが１５μｍにおけるプロットは、長さが１５μｍ以下のＣＮＴ集合体の比率に相当する。この区間には、１μｍ以上１５μｍ以下の長さのＣＮＴ集合体が含まれているものとする。また、３０μｍにおけるプロットは、長さが１５μｍ超３０μｍ以下のＣＮＴ集合体の比率に相当し、４５μｍにおけるプロットは、長さが３０μｍ超４５μｍ以下のＣＮＴ集合体の比率に相当する。

【0038】

また、光学顕微鏡写真の同様の領域について、１５μｍ超１０５μｍ以下の長さのＣＮＴ集合体の存在比率を求めた。その結果を、ＣＮＴ集合体の平均長さおよび長さの標準偏差とともに、下記表１にまとめる。ＣＮＴ集合体の平均長さおよび長さの標準偏差は、前述の度数分布から算出した。平均長さおよび標準偏差の算出には、図２のグラフの横軸に示している各区間の上限の長さを用いた。

【0039】

さらに、第１の分散処理前後の試料中のＣＮＴ集合体について、所定の長さを境界にした存在比（Ｘμｍ以下：Ｘμｍ超（Ｘ＝７５、９０、１０５））を求めて、下記表２にまとめる。

【0040】

【表1】

【0041】

【表2】

【0042】

図２および表１，２に示すように、第１の分散処理前（０分）の試料は、ＣＮＴ集合体の長さのバラつきが大きい。コロイドミルを用いた第１の分散処理を行なうことによって、ＣＮＴ集合体が短尺化するとともに長さのバラつきが小さくなることが、図２および表１，２に示されている。

【0043】

第１の分散処理の時間が長くなるにしたがって、短いＣＮＴ集合体の割合が増加する。１０５μｍを超えるＣＮＴ集合体の含有率は、処理前には４４％であるが、第１の分散処理を３０分間行なうことによって、１％に減少している。

【0044】

図３は、第１の分散処理を３０分行なった後の試料中のＣＮＴ集合体の光学顕微鏡写真である。コロイドミルを用いた第１の分散処理によって、ＣＮＴ集合体の平均長さが４０μｍ程度以下に短尺化するのに加えて、ＣＮＴ集合体がほぐれる傾向にあることがわかる。図３の光学顕微鏡写真には、ほぐれた状態のＣＮＴ集合体が多数確認される。

【0045】

＜分散液の調製およびＣＮＴの長さの評価＞
上述のナノ炭素材料を用いて分散液（実施例１，２，比較例）を調製し、得られた分散液中のＣＮＴの長さを調べて比較する。

【0046】

実施例１の分散液は、上述と同様の試料に、第１の分散処理および第２の分散処理を施して調製した。第１の分散処理は、上述したコロイドミル（ＩＫＡジャパン社、ｍａｊｉｃＬＡＢ）を用い、間隙３００μｍ、１６０００ｒｐｍで１０分間行なった。

【0047】

第１の分散処理後の試料を高圧分散処理することで、第２の分散処理を行なった。高圧分散処理には、高圧ホモジナイザーを用い、１００ＭＰａで５回循環させた。

【0048】

こうして得られた実施例１の分散液中のナノ炭素材料には、ＣＮＴ集合体が一部に確認されたが、ほとんどのＣＮＴ集合体はほぐれていた。

【0049】

実施例２の分散液は、第１の分散処理において、間隙を４０μｍに変更し、処理時間を３０分に変更する以外は、実施例１と同様にして調製した。実施例１の場合と同様、実施例２の分散液中のナノ炭素材料には、ＣＮＴ集合体が一部に確認されたが、ほとんどのＣＮＴ集合体はほぐれていた。

【0050】

比較例の分散液は、第１の分散処理を行なわない以外は実施例１と同様にして調製した。

【0051】

実施例１，２および比較例の分散液中のＣＮＴの長さを求めて、その比率を図４のグラフに示す。ＣＮＴの長さは、上述したように顕微鏡観察に基づいて求めた。上述と同様に測定された長さを所定の区間に分けて度数分布を求め、各区間に含まれるＣＮＴの本数の比率を算出した。度数分布における各区間は、４μｍ以上１５μｍ以下，１５μｍ超３０μｍ以下，３０μｍ超４５μｍ以下，４５μｍ超６０μｍ以下，６０μｍ超７５μｍ以下，７５μｍ超９０μｍ以下，９０μｍ超１０５μｍ以下，１０５μｍ超１２０μｍ以下，１２０μｍ超１３０μｍ以下，１３０μｍ超１４５μｍ以下，１４５μｍ超１６０μｍ以下，１６０μｍ超１７５μｍ以下，１７５μｍ超２０５μｍ以下，２０５μｍ超２３５μｍ以下，２３５μｍ超２６５μｍ以下，および２６５μｍ超２９５μｍ以下である。

【0052】

図４中の各プロットは、図２の場合と同様、所定の各区間の長さを有するＣＮＴである。また、第１の分散処理後で第２の分散処理前のＣＮＴ集合体、および第２の分散処理後のＣＮＴについて、所定の長さを境界にした存在比（Ｘμｍ以下：Ｘμｍ超（Ｘ＝７５、９０、１０５））を求めた。その結果を、下記表３にまとめる。

【0053】

【表3】

【0054】

上記表３中に（処理前）として示されているのは、第１の分散処理後で第２の分散処理前のＣＮＴ集合体についての結果であり、（処理後）として示されているのは、第２の分散処理後に得られた分散液中のＣＮＴについての結果である。

【0055】

実施例１，２は、第１の分散処理を施しているので、第２の分散処理前においても、ＣＮＴ集合体の長さのバラつきが抑制されている。第２の分散処理後には、ＣＮＴの長さのバラつきはさらに抑制されることが表３に示されている。実施例１，２の分散液中のＣＮＴの長さのバラツキが小さいことは、図４からもわかる。

【0056】

実施例１，２、および比較例の分散液中のＣＮＴについて、上述と同様に各区間の上限の長さを用いて、度数分布から長さの標準偏差を求めた。ＣＮＴの長さの標準偏差は、実施例１では２３μｍであり、実施例２では１５μｍであり、比較例では４２μｍであった。なお、実施例１，２、および比較例の分散液中のＣＮＴの平均長さは、それぞれ３５．８μｍ、２７．４μｍ、および４７．０μｍであった。

【0057】

比較例の結果に示されるように、第１の分散処理を施さずに高圧分散による第２の分散処理を行なった場合には、ＣＮＴの長さのバラつきを抑制することができない。比較例の分散液では、７５μｍ以下の短いＣＮＴは８２％にとどまっており、ＣＮＴの９％は１０５μｍを超える長さを有している。

【0058】

なお、分散液中のナノ炭素材料の平均アスペクト比は、実施例１では６０００程度であり、実施例２では４５００程度であり、比較例では３５００程度であった。平均アスペクト比は、測定された各ＣＮＴのアスペクト比を平均して求めた。直径は、ＴＥＭ写真を用いて測定した。

【0059】

＜ラマンスペクトル分析による評価＞
上述のナノ炭素材料を、ラマンスペクトル分析用の試料１とした。

【0060】

同様のナノ炭素材料を以下のように処理して、ラマンスペクトル分析用の試料２、試料３を用意した。

【0061】

試料２の調製にあたっては、０．１５ｇのナノ炭素材料を５００ｇの水に加えた混合物を、上述のコロイドミルを用いて処理した（間隙４０μｍ、１６０００ｒｐｍ、３０分）。処理後の混合物をガラス基板上に滴下し、９０℃で乾燥させて、ラマンスペクトル分析用の試料２とした。

【0062】

試料３の調製にあたっては、試料２の場合と同様の混合物を、コロイドミルを用いずに高圧分散装置のみで処理した（圧力１００ＭＰａ、循環回数５回）。処理後の混合物をガラス基板上に滴下し、９０℃で乾燥させて、ラマンスペクトル分析用の試料３とした。

【0063】

試料１～３それぞれについてラマンスペクトル分析を２回ずつ行ない、スペクトルにおけるＧバンドとＤバンドとのピーク強度比（Ｇ／Ｄ比）を求めた。その結果を、下記表４にまとめる。

【0064】

【表4】

【0065】

上記表４に示されるように、Ｇ／Ｄ比は、高圧分散処理後（試料３）には低下傾向にあるものの、コロイドミルでの処理後（試料２）では維持される傾向である。未処理状態と同等のＧ／Ｄ比を維持できることから、コロイドミルを用いた第１の分散処理は、ＣＮＴの表面の欠陥を過度に増加させないことがわかる。

【0066】

なお、コロイドミルで処理した試料２は、ナノ炭素材料中のＣＮＴ集合体がほぐれ易い状態とされている。こうした試料２に対して高圧分散処理を行なうと、ＣＮＴ集合体は容易にほぐれることから、高圧分散処理の回数が少なくともＣＮＴ集合体をほぐして分散させることができる。ＣＮＴ表面の欠陥が増大するおそれが小さいことから、ラマンスペクトルにおけるＧバンドとＤバンドとのピーク強度比（Ｇ／Ｄ比）の低下を抑制することができる。

【0067】

５．変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。

【0068】

第１の分散処理は、ナノ炭素材料中のＣＮＴ集合体を短尺化して、９５％以上の長さを１μｍ以上１０５μｍ以下に調整することができれば、任意の手法により行なうことができる。第１の分散処理には、コロイドミルの他、ホモジナイザーを用いてもよい。

【0069】

さらに、ＣＮＴ集合体を含むナノ炭素材料をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）等の溶剤に混合し、所定の条件で所定時間混練することによって、第１の分散処理を行なうこともできる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】