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特許7575384カーボンナノチューブ集合線及びカーボンナノチューブ集合線バンドル
(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】2024-10-21
(45)【発行日】2024-10-29
(54)【発明の名称】カーボンナノチューブ集合線及びカーボンナノチューブ集合線バンドル
(51)【国際特許分類】
C01B 32/168 20170101AFI20241022BHJP
D01F 9/12 20060101ALI20241022BHJP
【ＦＩ】
C01B32/168
D01F9/12
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2021543736
(86)(22)【出願日】2020-08-28
(86)【国際出願番号】 JP2020032598
(87)【国際公開番号】W WO2021044964
(87)【国際公開日】2021-03-11
【審査請求日】2023-06-21
(31)【優先権主張番号】P 2019160768
(32)【優先日】2019-09-03
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】504171134
【氏名又は名称】国立大学法人 筑波大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】日方 威
(72)【発明者】
【氏名】藤森 利彦
(72)【発明者】
【氏名】大久保 総一郎
(72)【発明者】
【氏名】大塚 順
(72)【発明者】
【氏名】藤田 淳一
【審査官】玉井 一輝
(56)【参考文献】
【文献】特開２００６－２１３５９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０９３８０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２００７／０２４３１２４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１８／１４３４６６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０１Ｂ ３２／１６８
Ｄ０１Ｆ ９／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ集合線であって、前記カーボンナノチューブ集合線の波長５３２ｎｍを用いたラマン分光分析で得られたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．５以上１．６以下であり、
前記積分強度ＩＡは、前記カーボンナノチューブ集合線を構成する前記カーボンナノチューブのうち、その径が１．２ｎｍ超２．１ｎｍ以下の前記カーボンナノチューブに由来し、
前記積分強度ＩＢは、前記カーボンナノチューブ集合線を構成する前記カーボンナノチューブのうち、その径が０．９ｎｍ以上１．２ｎｍ以下の前記カーボンナノチューブに由来し、
前記カーボンナノチューブ集合線の径が０．１μｍ以上１００μｍ以下であり、
前記カーボンナノチューブ集合線の長さが１００μｍ以上である、カーボンナノチューブ集合線。
【請求項2】
前記カーボンナノチューブ集合線の破断強度は、６．８ＧＰａ以上である、請求項１に記載のカーボンナノチューブ集合線。
【請求項3】
前記カーボンナノチューブ集合線において、前記複数のカーボンナノチューブは０．９以上１以下の配向度で配向している、請求項１又は請求項２に記載のカーボンナノチューブ集合線。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブ集合線を複数備えるカーボンナノチューブ集合線バンドルであって、前記カーボンナノチューブ集合線バンドルの波長５３２ｎｍを用いたラマン分光分析で得られたラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．５以上１．６以下であり、
前記積分強度ＩＡは、前記カーボンナノチューブ集合線バンドルを構成する前記カーボンナノチューブのうち、その径が１．２ｎｍ超２．１ｎｍ以下の前記カーボンナノチューブに由来し、
前記積分強度ＩＢは、前記カーボンナノチューブ集合線バンドルを構成する前記カーボンナノチューブのうち、その径が０．９ｎｍ以上１．２ｎｍ以下の前記カーボンナノチューブに由来し、
前記カーボンナノチューブ集合線において、前記カーボンナノチューブが０．９以上１以下の配向度で配向し、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、前記カーボンナノチューブ集合線は０．８以上１以下の配向度で配向している、カーボンナノチューブ集合線バンドル。
【請求項5】
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上５°以下である、請求項４に記載のカーボンナノチューブ集合線バンドル。
【請求項6】
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルの破断強度は、３．２ＧＰａ以上である、請求項４または請求項５に記載のカーボンナノチューブ集合線バンドル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、カーボンナノチューブ集合線及びカーボンナノチューブ集合線バンドルに関する。本出願は、２０１９年９月３日に出願した日本特許出願である特願２０１９－１６０７６８号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載された全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【0002】
炭素原子が六角形に結合したグラフェンシートを円筒状にした構造のカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴとも記す。）は、銅の１／５の軽さで鋼鉄の２０倍の強度、金属的な導電性という優れた特性を持つ素材である。このため、カーボンナノチューブを用いた電線は、特に自動車用モータの軽量化、小型化及び耐食性の向上に貢献する素材として期待されている。
【0003】
カーボンナノチューブは、例えば、特許文献１（特開２００５－３３０１７５号公報）に示されるように、鉄などの微細触媒を加熱しつつ、炭素を含む原料ガスを供給することで触媒からカーボンナノチューブを成長させる気相成長法により得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００５－３３０１７５号公報
【非特許文献】
【0005】
【文献】Ａｇｎｉｅｓｚｋａ Ｌｅｋａｗａ－Ｒａｕｓ ｅｔ ａｌ．“Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ Ｂａｓｅｄ Ｆｉｂｅｒｓ ａｎｄ Ｔｈｅｉｒ Ｆｕｔｕｒｅ Ｕｓｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｗｉｒｉｎｇ”，Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｖｏ．２４，ｐ．ｐ．３６６１－３６８２（２０１４）．ＤＯＩ：１０．１００２／ａｄｆｍ．２０１３０３７１６
【発明の概要】
【0006】
本開示の一態様に係るカーボンナノチューブ集合線は、
複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ集合線であって、
前記カーボンナノチューブ集合線のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上である、カーボンナノチューブ集合線である。
複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ集合線であって、
前記カーボンナノチューブ集合線のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上である、カーボンナノチューブ集合線である。
【0007】
本開示の他の一態様に係るカーボンナノチューブ集合線バンドルは、
上記のカーボンナノチューブ集合線を複数備えるカーボンナノチューブ集合線バンドルであって、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、
前記カーボンナノチューブ集合線において、前記カーボンナノチューブが０．９以上１以下の配向度で配向し、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、前記カーボンナノチューブ集合線は０．８以上１以下の配向度で配向している、カーボンナノチューブ集合線バンドルである。
上記のカーボンナノチューブ集合線を複数備えるカーボンナノチューブ集合線バンドルであって、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、
前記カーボンナノチューブ集合線において、前記カーボンナノチューブが０．９以上１以下の配向度で配向し、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、前記カーボンナノチューブ集合線は０．８以上１以下の配向度で配向している、カーボンナノチューブ集合線バンドルである。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
[本開示が解決しようとする課題]
現在のカーボンナノチューブの作製技術で得られるカーボンナノチューブは、その径が約０．４ｎｍ～２０ｎｍ、かつ、長さが最大５５ｃｍである。カーボンナノチューブを高強度材として用いるためには、より長いカーボンナノチューブが必要であり、カーボンナノチューブを長尺化できる技術が検討されている。
現在のカーボンナノチューブの作製技術で得られるカーボンナノチューブは、その径が約０．４ｎｍ～２０ｎｍ、かつ、長さが最大５５ｃｍである。カーボンナノチューブを高強度材として用いるためには、より長いカーボンナノチューブが必要であり、カーボンナノチューブを長尺化できる技術が検討されている。
【0010】
カーボンナノチューブを長尺化する方法として、複数のカーボンナノチューブを長手方向に配向させて集め、集合線とする方法が考えられる。
【0011】
そのような方法の一つとして、無配向の複数のＣＮＴを分散剤（界面活性剤やポリマー等）と混合し、繊維状に射出成形することにより、ＣＮＴ集合線を得る方法が検討されている（非特許文献１）。この方法では、ＣＴＮ集合線作製後に分散剤を除去する工程を行う。しかし、分散剤の一部は、ＣＮＴ集合線中に残留する。このため、ＣＮＴが有する機械的強度が低下する傾向があった。
【0012】
そこで、本開示は、優れた機械的強度を有するＣＮＴ集合線及びＣＮＴ集合線バンドルを提供することを目的とする。
【0013】
[本開示の効果]
上記態様によれば、優れた機械的強度を有するＣＮＴ集合線及びＣＮＴ集合線バンドルを提供することが可能となる。
上記態様によれば、優れた機械的強度を有するＣＮＴ集合線及びＣＮＴ集合線バンドルを提供することが可能となる。
【0014】
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
【0015】
（１）本開示の一態様に係るカーボンナノチューブ集合線は、
複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ集合線であって、
前記カーボンナノチューブ集合線のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上である、カーボンナノチューブ集合線である。
複数のカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ集合線であって、
前記カーボンナノチューブ集合線のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上である、カーボンナノチューブ集合線である。
【0016】
上記態様によれば、優れた機械的強度を有するＣＮＴ集合線を提供することが可能となる。
【0017】
（２）前記比ＩＢ／ＩＡが０．１以上１０以下であることが好ましい。
これによると、ＣＮＴ集合線は更に優れた機械的強度を有することができる。
これによると、ＣＮＴ集合線は更に優れた機械的強度を有することができる。
【0018】
（３）前記カーボンナノチューブ集合線において、前記複数のカーボンナノチューブは０．９以上１以下の配向度で配向していることが好ましい。
これによると、ＣＮＴ集合線は更に優れた機械的強度を有することができる。
これによると、ＣＮＴ集合線は更に優れた機械的強度を有することができる。
【0019】
（４）本開示の他の一態様に係るカーボンナノチューブ集合線バンドルは、
上記のカーボンナノチューブ集合線を複数備えるカーボンナノチューブ集合線バンドルであって、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、
前記カーボンナノチューブ集合線において、前記カーボンナノチューブが０．９以上１以下の配向度で配向し、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、前記カーボンナノチューブ集合線は０．８以上１以下の配向度で配向している、カーボンナノチューブ集合線バンドルである。
上記のカーボンナノチューブ集合線を複数備えるカーボンナノチューブ集合線バンドルであって、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、
前記カーボンナノチューブ集合線において、前記カーボンナノチューブが０．９以上１以下の配向度で配向し、
前記カーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、前記カーボンナノチューブ集合線は０．８以上１以下の配向度で配向している、カーボンナノチューブ集合線バンドルである。
【0020】
上記態様によれば、優れた機械的強度を有するカーボンナノチューブ集合線バンドルを提供することができる。
【0021】
（５）前記カーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上５°以下であることが好ましい。
これによると、ＣＮＴ集合線バンドルは更に優れた機械的強度を有することができる。
これによると、ＣＮＴ集合線バンドルは更に優れた機械的強度を有することができる。
【0022】
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の一実施形態にかかるカーボンナノチューブ集合線及びカーボンナノチューブ集合線バンドルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
本開示の一実施形態にかかるカーボンナノチューブ集合線及びカーボンナノチューブ集合線バンドルの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。
【0023】
本開示の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、必ずしも実際の寸法関係を表すものではない。
【0024】
本明細書において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。また、範囲の上限値がＣであるとは、範囲の上限がＣ以下であることを意味し、範囲の下限値がＤであるとは、範囲の下限がＤ以上であることを意味する。
【0025】
［実施の形態１：カーボンナノチューブ集合線］
＜カーボンナノチューブ集合線＞
図１は本開示の一実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線（以下、「ＣＮＴ集合線」とも記す。）の代表的な構成例を説明する図である。図１に示されるように、本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線１は、複数のカーボンナノチューブ２を含むカーボンナノチューブ集合線１であって、カーボンナノチューブ集合線１のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上である。
＜カーボンナノチューブ集合線＞
図１は本開示の一実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線（以下、「ＣＮＴ集合線」とも記す。）の代表的な構成例を説明する図である。図１に示されるように、本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線１は、複数のカーボンナノチューブ２を含むカーボンナノチューブ集合線１であって、カーボンナノチューブ集合線１のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上である。
【0026】
（ＣＮＴ集合線のラマンスペクトル）
本開示の一実施形態におけるＣＮＴ集合線は、そのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡ（以下、「積分強度比ＩＢ／ＩＡ」とも記す。）が０．１以上である。
本開示の一実施形態におけるＣＮＴ集合線は、そのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡ（以下、「積分強度比ＩＢ／ＩＡ」とも記す。）が０．１以上である。
【0027】
ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡは、ＣＮＴ集合線を構成するＣＮＴのうち、その径が１．２ｎｍ超２．１ｎｍ以下のＣＮＴに由来する。ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢは、ＣＮＴ集合線を構成するＣＮＴのうち、その径が０．９ｎｍ以上１．２ｎｍ以下のＣＮＴに由来する。従って、積分強度比ＩＢ／ＩＡが大きいほど、ＣＮＴ集合線において、径が１．２ｎｍ超２．１ｎｍ以下のＣＮＴに対する、径が０．９ｎｍ以上１．２ｎｍ以下のＣＮＴの割合が大きいことを示す。
【0028】
本発明者らが鋭意検討した結果、積分強度比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であると、ＣＮＴ集合線は優れた破断強度を有することが新たに見出された。この理由は、細径ＣＮＴがＣＮＴ集合線の間隙に充填されることで密度が向上し、隣接するＣＮＴの間で生ずるすべりが抑制されるためと推察される。
【0029】
積分強度比ＩＢ／ＩＡの下限は０．１であり、０．５が好ましく、１．０がより好ましい。積分強度比ＩＢ／ＩＡの上限は特に限定されないが、例えば１０とすることができる。積分強度比ＩＢ／ＩＡは、０．１以上であり、０．１以上１０以下が好ましく、０．５以上１０以下がより好ましく、１．０以上１０以下が更に好ましい。
【0030】
本明細書におけるＣＮＴ集合線のラマンスペクトルの測定及び評価方法について、下記（Ａ１）～（Ａ３）に説明する。
【0031】
（Ａ１）ラマンスペクトルの測定
下記の装置及び測定条件を用いて、ＣＮＴ集合線のラマンスペクトルを得る。
下記の装置及び測定条件を用いて、ＣＮＴ集合線のラマンスペクトルを得る。
【0032】
〔ラマン分光分析の測定条件〕
ラマン分光装置：Ｒｅｎｉｓｈａｗ社製「ｉｎＶｉａ Ｒａｍａｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」（商標）
波長：５３２ｎｍ
レーザー強度：０．３ｍＷ
対物レンズ倍率：５０倍
スポット径：１μｍ
（Ａ２）積分強度の測定
上記の測定条件において、１本のＣＮＴ集合線表面を走査して、測定点３００ポイント以上におけるラマンスペクトルを得る。各測定点におけるラマンスペクトルをローレンツ関数でフィッティングし、シグナル強度、位置、半値幅（ＦＷＨＭ）を求める。これらの値を用いて、各測定点のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度Ｉａ、及び、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度Ｉｂを求める。
ラマン分光装置：Ｒｅｎｉｓｈａｗ社製「ｉｎＶｉａ Ｒａｍａｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」（商標）
波長：５３２ｎｍ
レーザー強度：０．３ｍＷ
対物レンズ倍率：５０倍
スポット径：１μｍ
（Ａ２）積分強度の測定
上記の測定条件において、１本のＣＮＴ集合線表面を走査して、測定点３００ポイント以上におけるラマンスペクトルを得る。各測定点におけるラマンスペクトルをローレンツ関数でフィッティングし、シグナル強度、位置、半値幅（ＦＷＨＭ）を求める。これらの値を用いて、各測定点のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度Ｉａ、及び、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度Ｉｂを求める。
【0033】
（Ａ３）積分強度比ＩＢ／ＩＡの算出
上記（Ａ２）で得られた３００ポイント以上の各測定点の積分強度Ｉａ及びＩｂに基づき、各測定点の積分強度比Ｉｂ／Ｉａを算出する。３００ポイント以上の各測定点の積分強度比Ｉｂ／Ｉａの平均値を算出する。該平均値が、積分強度比ＩＢ／ＩＡに該当する。
上記（Ａ２）で得られた３００ポイント以上の各測定点の積分強度Ｉａ及びＩｂに基づき、各測定点の積分強度比Ｉｂ／Ｉａを算出する。３００ポイント以上の各測定点の積分強度比Ｉｂ／Ｉａの平均値を算出する。該平均値が、積分強度比ＩＢ／ＩＡに該当する。
【0034】
（カーボンナノチューブの形状）
カーボンナノチューブとしては、公知の構造のＣＮＴを用いることができる。例えば、炭素の層（グラフェン）が１層だけ筒状になっている単層カーボンナノチューブや、炭素の層が複数層積層した状態で筒状になっている二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブ、底が抜けた紙コップの形をしたグラフェンが積層をした構造を有するカップスタック型ナノチューブ等を用いることができる。
カーボンナノチューブとしては、公知の構造のＣＮＴを用いることができる。例えば、炭素の層（グラフェン）が１層だけ筒状になっている単層カーボンナノチューブや、炭素の層が複数層積層した状態で筒状になっている二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブ、底が抜けた紙コップの形をしたグラフェンが積層をした構造を有するカップスタック型ナノチューブ等を用いることができる。
【0035】
カーボンナノチューブの形状はとくに限定されず、先端が閉じているものまたは先端が開孔しているもののいずれも用いることができる。また、図２に示されるように、カーボンナノチューブ２のチューブ部Ｔの一方又は両方の端部に、カーボンナノチューブの作製時に用いた触媒Ｐが付着していてもよい。又、カーボンナノチューブ２のチューブ部Ｔの一方又は両方の端部には円錐状のグラフェンからなるコーン部Ｃが形成されていてもよい。
【0036】
カーボンナノチューブの長さは、用途によって適宜選択することができる。カーボンナノチューブの長さは、例えば、１０μｍ以上が好ましく、１００μｍ以上が更に好ましい。特に、カーボンナノチューブの長さが１００μｍ以上であると、ＣＮＴ集合線の作製の観点から好適である。カーボンナノチューブの長さの上限値は特に制限されないが、製造上の観点からは、６００ｍｍ以下が好ましい。ＣＮＴの長さは１０μｍ以上６００ｍｍ以下が好ましく、１００μｍ以上６００ｍｍ以下が更に好ましい。ＣＮＴの長さは、走査型電子顕微鏡で観察することにより測定することができる。
【0037】
カーボンナノチューブの径の下限は、０．６ｎｍが好ましく、０．７ｎｍがより好ましく、０．８ｎｍが更に好ましい。ＣＮＴの径の上限は２０ｎｍが好ましく、１０ｎｍがより好ましく、５ｎｍが更に好ましい。ＣＮＴの径は０．６ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましく、０．７ｎｍ以上１０ｎｍ以下がより好ましく、０．８ｎｍ以上５ｎｍ以下が更に好ましい。特に、カーボンナノチューブの径が０．８ｎｍ以上５ｎｍ以下であると、ＣＮＴ集合線の高密度化による破断強度向上の観点から好適である。
【0038】
本明細書においてカーボンナノチューブの径とは、一のＣＮＴの平均外径を意味する。ＣＮＴの平均外径は、ＣＮＴの任意の２カ所における断面を透過型電子顕微鏡により直接観察し、該断面において、ＣＮＴの外周上の最も離れた２点間の距離である外径を測定し、得られた外径の平均値を算出することにより得られる。ＣＮＴが一方又は両方の端部にコーン部を含む場合は、コーン部を除く場所において径を測定する。
【0039】
（カーボンナノチューブ集合線の形状）
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線１は、複数のカーボンナノチューブ２を含む。カーボンナノチューブ集合線は、複数のカーボンナノチューブがそれらの長手方向に配向して集合した糸形状であることが好ましい。
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線１は、複数のカーボンナノチューブ２を含む。カーボンナノチューブ集合線は、複数のカーボンナノチューブがそれらの長手方向に配向して集合した糸形状であることが好ましい。
【0040】
カーボンナノチューブ集合線の長さは特に限定されず、用途によって適宜調節することができる。ＣＮＴ集合線の長さは、例えば、１００μｍ以上が好ましく、１０００μｍ以上がより好ましく、１０ｃｍ以上が更に好ましい。ＣＮＴ集合線の長さの上限値は特に制限されないが、製造上の観点からは、１ｍ以下が好ましい。ＣＮＴ集合線の長さは、１００μｍ以上１ｍ以下、１０００μｍ以上１ｍ以下、１０ｃｍ以上１ｍ以下とすることができる。ＣＮＴ集合線の長さは、走査型電子顕微鏡、光学顕微鏡又は目視で観察することにより測定することができる。
【0041】
カーボンナノチューブ集合線の径の大きさは特に限定されず、用途によって適宜調節することができる。ＣＮＴ集合線の径は、例えば、０．１μｍ以上が好ましく、１μｍ以上が更に好ましい。ＣＮＴ集合線の径の上限値は特に制限されないが、製造上の観点からは、１００μｍ以下が好ましい。ＣＮＴ集合線の径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下、１μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。本実施形態において、ＣＮＴ集合線の径の大きさは、ＣＮＴ集合線の長さよりも小さい。すなわち、ＣＮＴ集合線の長さ方向が長手方向に該当する。
【0042】
本明細書においてカーボンナノチューブ集合線の径とは、一のＣＮＴ集合線の平均外径を意味する。一のＣＮＴ集合線の平均外径は、一のＣＮＴ集合線の任意の２箇所における断面を透過型電子顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で観察し、該断面においてＣＮＴ集合線の外周上の最も離れた２点間の距離である外径を測定し、得られた外径の平均値を算出することにより得られる。
【0043】
（配向度）
本開示の一実施形態におけるＣＮＴ集合線において、複数のカーボンナノチューブは０．９以上１以下の配向度で配向していることが好ましい。
本開示の一実施形態におけるＣＮＴ集合線において、複数のカーボンナノチューブは０．９以上１以下の配向度で配向していることが好ましい。
【0044】
本明細書において、ＣＮＴの配向度とは下記（ａ１）～（ａ６）の手順により算出される値である。
【0045】
（ａ１）ＣＮＴ集合線の撮像
下記の機器を用いて、下記の条件で、ＣＮＴ集合線を撮像する。
下記の機器を用いて、下記の条件で、ＣＮＴ集合線を撮像する。
【0046】
透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）：ＪＥＯＬ社製「ＪＥＭ２１００」（商標）
撮像条件：倍率５万倍～１２０万倍、加速電圧６０ｋＶ～２００ｋＶ。
撮像条件：倍率５万倍～１２０万倍、加速電圧６０ｋＶ～２００ｋＶ。
【0047】
なお、出願人が測定した限りでは、同一の試料において測定する限りにおいて、後述する配向度の測定結果を測定視野の選択個所を変更して複数回算出しても、測定結果のばらつきはほとんどないことが確認された。
【0048】
（ａ２）撮像された画像の二値化処理
上記（ａ１）で撮像された画像に対して、下記の画像処理プログラムを用いて、下記の手順に従い二値化処理を施す。
上記（ａ１）で撮像された画像に対して、下記の画像処理プログラムを用いて、下記の手順に従い二値化処理を施す。
【0049】
画像処理プログラム：非破壊による紙の表面繊維配向解析プログラム「ＦｉｂｅｒＯｒｉ８ｓｉｎｇｌｅ０３」（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｏｍａｅ．ｃｏｍ／ＦｉｂｅｒＯｒｉ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ）
処理手順：
１．ヒストグラム平均輝度補正
２．バックグラウンド除去
３．単一閾値による二値化
４．輝度反転
処理手順：
１．ヒストグラム平均輝度補正
２．バックグラウンド除去
３．単一閾値による二値化
４．輝度反転
【0050】
（ａ３）二値化処理された画像のフーリエ変換
上記（ａ２）で得られた画像に対して、上記と同一の画像処理プログラム（非破壊による紙の表面繊維配向解析プログラム「ＦｉｂｅｒＯｒｉ８ｓｉｎｇｌｅ０３」（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｏｍａｅ．ｃｏｍ／ＦｉｂｅｒＯｒｉ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ）を用いてフーリエ変換を行う。
上記（ａ２）で得られた画像に対して、上記と同一の画像処理プログラム（非破壊による紙の表面繊維配向解析プログラム「ＦｉｂｅｒＯｒｉ８ｓｉｎｇｌｅ０３」（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｎｏｍａｅ．ｃｏｍ／ＦｉｂｅｒＯｒｉ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍ）を用いてフーリエ変換を行う。
【0051】
（ａ４）配向角度と配向強度の計算
フーリエ変換画像で、Ｘ軸正方向を０°として、反時計回りの角度（θ°）に対する平均振幅を計算する。
フーリエ変換画像で、Ｘ軸正方向を０°として、反時計回りの角度（θ°）に対する平均振幅を計算する。
【0052】
フーリエ変換画像から、配向角度と配向強度との関係を示すグラフを得る。
（ａ５）半値幅の測定
上記のグラフに基づき、半値全幅（ＦＷＨＭ：ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）を測定する。
（ａ５）半値幅の測定
上記のグラフに基づき、半値全幅（ＦＷＨＭ：ｆｕｌｌ ｗｉｄｔｈ ａｔ ｈａｌｆ ｍａｘｉｍｕｍ）を測定する。
【0053】
（ａ６）配向度の算出
上記の半値全幅に基づき、下記式（１）により、配向度を算出する。
上記の半値全幅に基づき、下記式（１）により、配向度を算出する。
【0054】
配向度＝（１８０°－半値全幅）／１８０° （１）
配向度が０の場合は、完全無配向を意味する。配向度が１の場合は完全配向を意味する。
配向度が０の場合は、完全無配向を意味する。配向度が１の場合は完全配向を意味する。
【0055】
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線において、複数のカーボンナノチューブが０．９以上１．０以下の配向度で配向している。これは、本実施形態のＣＮＴ集合線において、複数のＣＮＴの配向性が高いことを意味する。これにより、本実施形態に係るＣＮＴ集合線はＣＮＴが有する電気伝導度や機械的強度の特性を維持したまま、長尺化することができる。
【0056】
ＣＮＴ集合線におけるＣＮＴの配向度が０．９未満であると、電気伝導度や機械的強度が低下する傾向がある。配向度の下限値は、０．９３が好ましく、０．９４がより好ましく、０．９５が更に好ましい。配向度の上限値は、０．９９が好ましく、１がより好ましい。ＣＮＴ集合線におけるＣＮＴの配向度は０．９３以上０．９９以下、０．９４以上０．９９以下、０．９５以上０．９９以下、０．９３以上１以下、０．９４以上１以下、０．９５以上１以下とすることができる。
【0057】
（カーボンナノチューブのＤ／Ｇ比）
カーボンナノチューブは、波長５３２ｎｍのラマン分光分析におけるＧバンドのピーク強度とＤバンドのピーク強度との比であるＤ／Ｇ比が０．１以下であることが好ましい。
カーボンナノチューブは、波長５３２ｎｍのラマン分光分析におけるＧバンドのピーク強度とＤバンドのピーク強度との比であるＤ／Ｇ比が０．１以下であることが好ましい。
【0058】
Ｇバンドとは、ラマン分光分析法により得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１５９０ｃｍ－１付近に見られるＣＮＴに由来するピークである。Ｄバンドとは、ラマン分光分析法により得られるラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１３５０ｃｍ－１付近に見られるアモルファスカーボンや、グラファイト、ＣＮＴの欠陥に由来するピークである。従って、Ｄ／Ｇ比の値が小さいほど、カーボンナノチューブの結晶性が高く、カーボンナノチューブに含まれるアモルファスカーボンや欠陥を有するグラファイトの量が少ないことを示す。
【0059】
ＣＮＴのＤ／Ｇ比が０．１以下であると、アモルファスカーボンやグラファイトの欠陥が少なく、結晶性が高い。よって該ＣＮＴは、高い引張強度と、高い電気導電率を有することができる。ＣＮＴのＤ／Ｇ比が０．１を超えると、ＣＮＴが十分な引張強度と高い電気導電率を有することができない場合がある。Ｄ／Ｇ比は０．１以下が好ましく、０．０１以下がより好ましい。Ｄ／Ｇ比の下限値は特に制限されないが、例えば、０以上とすることができる。ＣＮＴのＤ／Ｇ比は、０以上０．１以下、０以上０．０１以下とすることができる。
【0060】
本明細書中、カーボンナノチューブ集合線中のカーボンナノチューブのＤ／Ｇ比は、下記の方法により測定される値である。
【0061】
カーボンナノチューブ集合線について、下記の条件でラマン分光分析を行い、ラマンスペクトル（以下、ＣＮＴ集合線のラマンスペクトルとも記す。）を得る。該ＣＮＴ集合線のラマンスペクトルにおいて、Ｇバンドのピーク強度とＤバンドのピーク強度とからＤ／Ｇ比を算出する。該ＣＮＴ集合線のＤ／Ｇ比を、カーボンナノチューブ集合線中のカーボンナノチューブのＤ／Ｇ比と見做す。
【0062】
〔ラマン分光分析の測定条件〕
ラマン分光装置：Ｒｅｎｉｓｈａｗ社製「ｉｎＶｉａ Ｒａｍａｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」（商標）
波長：５３２ｎｍ
レーザー強度：１７ｍＷ
露光時間：１秒
平均回数：３回
対物レンズ倍率：５０倍
本実施形態に係るＣＮＴ集合線中のＣＮＴのＤ／Ｇ比を、ＣＮＴ集合線のＤ／Ｇ比と同一と見做す理由は下記の通りである。
ラマン分光装置：Ｒｅｎｉｓｈａｗ社製「ｉｎＶｉａ Ｒａｍａｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ」（商標）
波長：５３２ｎｍ
レーザー強度：１７ｍＷ
露光時間：１秒
平均回数：３回
対物レンズ倍率：５０倍
本実施形態に係るＣＮＴ集合線中のＣＮＴのＤ／Ｇ比を、ＣＮＴ集合線のＤ／Ｇ比と同一と見做す理由は下記の通りである。
【0063】
本発明者らは、集合線化される前の複数のカーボンナノチューブについてラマン分光分析を上記と同一の条件で行い、ラマンスペクトル（以下、ＣＮＴラマンスペクトルとも記す。）を得た。得られた複数のＣＮＴラマンスペクトルのそれぞれにおいて、Ｇバンドのピーク強度とＤバンドのピーク強度とからＤ／Ｇ比を算出した。
【0064】
次に、該カーボンナノチューブを集合線化させて、ＣＮＴ集合線を準備した。該ＣＮＴ集合線について、上記の条件でラマン分光分析を行い、ラマンスペクトル（以下、ＣＮＴ集合線ラマンスペクトルとも記す。）を得た。該ＣＮＴ集合線ラマンスペクトルにおいて、Ｇバンドのピーク強度とＤバンドのピーク強度とからＤ／Ｇ比を算出した。
【0065】
上記で算出された集合線化される前の複数のカーボンナノチューブのＤ／Ｇ比のデータを平均化した値と、ＣＮＴ集合線のＤ／Ｇ比の値とはほぼ同一であることが確認された。これは、集合線化される前のカーボンナノチューブのＤ／Ｇ比が、ＣＮＴ集合線中のＣＮＴにおいて維持されていることを示す。従って、本明細書中、ＣＮＴ集合線中のカーボンナノチューブのＤ／Ｇ比は、集合線化される前のＣＮＴのＤ／Ｇ比と同一と見做すことができる。
【0066】
（触媒由来元素）
カーボンナノチューブ集合線は、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、金、銀、銅、イットリウム、クロム、パラジウム、白金及びタングステンからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含み、該金属元素は、前記カーボンナノチューブ集合線の長手方向に分散していることが好ましい。ここで、金属元素がＣＮＴ集合線の長手方向に分散しているとは、金属元素がＣＮＴ集合線の長手方向において偏在していないことを意味する。
カーボンナノチューブ集合線は、鉄、ニッケル、コバルト、モリブデン、金、銀、銅、イットリウム、クロム、パラジウム、白金及びタングステンからなる群より選択される少なくとも１種の金属元素を含み、該金属元素は、前記カーボンナノチューブ集合線の長手方向に分散していることが好ましい。ここで、金属元素がＣＮＴ集合線の長手方向に分散しているとは、金属元素がＣＮＴ集合線の長手方向において偏在していないことを意味する。
【0067】
これらの金属元素は、ＣＮＴ集合線の製造時に触媒（フェロセン（Ｆｅ（Ｃ５Ｈ５）２）、ニッケロセン（Ｎｉ（Ｃ５Ｈ５）２）、コバルトセン（Ｃｏ（Ｃ５Ｈ５）２等）を使用した場合における、これらの触媒に由来するものである。ＣＮＴ集合線において、これらの金属元素がＣＮＴ集合線の長手方向に分散して存在していると、金属元素がＣＮＴの有する電気伝導度の特性に影響を与えることなく、ＣＮＴ集合線は本来有する電気伝導度を維持したまま、長尺化することができる。
【0068】
ＣＮＴ集合線に含まれる金属元素の種類、及び、その含有量は、エネルギー分散型Ｘ線分析（Ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ Ｘ－ｒａｙ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＥＤＸ）により確認及び測定することができる。ＣＮＴ集合線における金属元素の合計含有量は原子数基準で０．１％以上５０％以下が好ましく、１％以上４０％以下がより好ましく、５％以上２０％以下が更に好ましい。
【0069】
ＣＮＴ集合線に含まれる金属元素がカーボンナノチューブ集合線の長手方向に分散していることは、ＳＥＭやＴＥＭ等の電子顕微鏡と同時計測可能なＥＤＸや、電子エネルギー損失分光分析（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｌｏｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、ＥＥＬＳ）により確認することができる。
【0070】
カーボンナノチューブ集合線は、硫黄元素を含み、該硫黄元素は、前記カーボンナノチューブ集合線の長手方向に分散していることが好ましい。ここで、硫黄元素がＣＮＴ集合線の長手方向に分散しているとは、硫黄元素がＣＮＴ集合線の長手方向において偏在していないことを意味する。
【0071】
硫黄元素は、ＣＮＴ集合線の製造時に補助触媒（ＣＳ２）を使用した場合における、該補助触媒に由来するものである。ＣＮＴ集合線において、硫黄元素がＣＮＴ集合線の長手方向に分散して存在していると、硫黄元素がＣＮＴの有する電気伝導度や機械的強度等の特性に影響を与えることなく、ＣＮＴ集合線はこれらの特性を維持したまま、長尺化することができる。
【0072】
ＣＮＴ集合線が硫黄元素を含むこと、及び、ＣＮＴ集合線中の硫黄元素の含有量は、ＥＤＸ、熱重量分析、Ｘ線光電子分光法により確認及び測定することができる。ＣＮＴ集合線における硫黄元素の含有量は、原子数基準で０．１％以上２０％以下が好ましく、１％以上１５％以下がより好ましく、２％以上１０％以下が更に好ましい。
【0073】
ＣＮＴ集合線に含まれる硫黄元素がカーボンナノチューブ集合線の長手方向に分散していることは、ＳＥＭやＴＥＭ等の電子顕微鏡と同時計測可能なＥＤＸや、ＥＥＬＳにより確認することができる。
【0074】
（ＣＮＴ集合線の製造方法）
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線は、例えば、図１１に示されるカーボンナノチューブ集合線製造装置２０を用いて、下記の方法で製造することができる。
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線は、例えば、図１１に示されるカーボンナノチューブ集合線製造装置２０を用いて、下記の方法で製造することができる。
【0075】
カーボンナノチューブ集合線製造装置２０は、管状のカーボンナノチューブ成長部（以下、ＣＮＴ成長部とも記す）２１と、ＣＮＴ成長部２１の中にＣＮＴ成長部２１の一方の端部（図１１において右側の端部）から炭素含有ガスを供給するガス供給部２２と、ＣＮＴ成長部２１内に触媒粒子Ｐを供給する触媒供給部２３と、ＣＮＴ成長部２１の他方の端部側（図１１において左側の端部）に配置され、ＣＮＴ成長部２１で得られた複数のカーボンナノチューブを炭素含有ガスの流れに沿う方向に配向して集合させるカーボンナノチューブ集合部２４（以下、ＣＮＴ集合部とも記す）とを備えることができる。
【0076】
触媒供給部はヒータ２５により加熱される。カーボンナノチューブ成長部２１は、電気炉２８内に配置され、ヒータ（図示せず）によって加熱される。カーボンナノチューブ集合部２４には、ハニカム構造体２９が設けられている。ハニカム構造体２９は多数の細い筒状の貫通孔２９１を有する多孔体であり、各貫通孔の断面積は０．０１ｍｍ２以上４ｍｍ２以下、各貫通孔の長さは１０ｍｍ以上２００ｍｍ以下とするこができる。
【0077】
ガス供給部２２から触媒供給部２３内にアルゴンガスを供給しつつ、電気炉内の温度を１０００℃まで昇温する。次に、アルゴンガスに加えて、メタンガス、及び、二硫化炭素（ＣＳ２）ガスを供給する。
【0078】
上記のアルゴンガス、メタンガス、二硫化炭素ガスの供給により、触媒保持具２６上に配置された触媒２７が崩壊して触媒粒子がＣＮＴ成長部２１内に放出される。ガス供給部２２から触媒供給部２３を通じてＣＮＴ成長部２１内触媒粒子に炭素含有ガスを供給することにより、触媒粒子Ｐから、カーボンナノチューブ２が成長する。
【0079】
カーボンナノチューブ２は、ＣＮＴ集合部２４に設けられたハニカム構造体２９の貫通孔２９１を通過する。このとき、ＣＮＴ２の端部に引張力が作用することで、触媒粒子Ｐから延びるＣＮＴが引っ張られ、塑性変形して縮径しつつ長手方向に伸長される。なお、引張力は、炭素含有ガスの流速の変化に由来する。
【0080】
また、複数のＣＮＴ２は、ハニカム構造体２９の貫通孔を通過する際に、炭素含有ガスの流れに沿う方向に配向して集合し、カーボンナノチューブ集合線が形成される。
【0081】
［実施の形態２：カーボンナノチューブ集合線バンドル］
図３は、本開示の一実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドル（以下、「ＣＮＴ集合線バンドル」とも記す。）の代表的な構成例を説明する図である。図３に示されるように、本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドル３は、複数のカーボンナノチューブ集合線１を備え、該カーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、該カーボンナノチューブ集合線１において、カーボンナノチューブ２が０．９以上１以下の配向度で配向し、該カーボンナノチューブ集合線バンドル３において、カーボンナノチューブ集合線１が０．８以上１以下の配向度で配向している。
図３は、本開示の一実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドル（以下、「ＣＮＴ集合線バンドル」とも記す。）の代表的な構成例を説明する図である。図３に示されるように、本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドル３は、複数のカーボンナノチューブ集合線１を備え、該カーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、該カーボンナノチューブ集合線１において、カーボンナノチューブ２が０．９以上１以下の配向度で配向し、該カーボンナノチューブ集合線バンドル３において、カーボンナノチューブ集合線１が０．８以上１以下の配向度で配向している。
【0082】
（カーボンナノチューブ集合線バンドルの構成）
カーボンナノチューブ集合線バンドル３を構成するカーボンナノチューブ集合線１としては、実施の形態１のＣＮＴ集合線を用いることができる。また、該ＣＮＴ集合線１を構成するカーボンナノチューブ２としては、実施の形態１に記載したカーボンナノチューブと同一のものを用いることができる。
カーボンナノチューブ集合線バンドル３を構成するカーボンナノチューブ集合線１としては、実施の形態１のＣＮＴ集合線を用いることができる。また、該ＣＮＴ集合線１を構成するカーボンナノチューブ２としては、実施の形態１に記載したカーボンナノチューブと同一のものを用いることができる。
【0083】
（ラマンスペクトル）
本開示の一実施形態におけるＣＮＴ集合線バンドルは、そのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡ（以下、「積分強度比ＩＢ／ＩＡ」とも記す。）が０．１以上である。
本開示の一実施形態におけるＣＮＴ集合線バンドルは、そのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡ（以下、「積分強度比ＩＢ／ＩＡ」とも記す。）が０．１以上である。
【0084】
ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡは、ＣＮＴ集合線バンドルを構成するＣＮＴのうち、その径が１．２ｎｍ超２．１ｎｍ以下のＣＮＴに由来する。ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢは、ＣＮＴ集合線バンドルを構成するＣＮＴのうち、その径が０．９ｎｍ以上１．２ｎｍ以下のＣＮＴに由来する。従って、積分強度比ＩＢ／ＩＡが大きいほど、ＣＮＴ集合線バンドルにおいて、径が１．２ｎｍ超２．１ｎｍ以下のＣＮＴに対する、径が０．９ｎｍ以上１．２ｎｍ以下のＣＮＴの割合が大きいことを示す。
【0085】
本発明者らが鋭意検討した結果、積分強度比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であると、ＣＮＴ集合線バンドルは優れた破断強度を有することが新たに見出された。この理由は、細径ＣＮＴがＣＮＴ集合線の間隙に充填されることで密度が向上し、隣接するＣＮＴの間で生ずるすべりが抑制されるためと推察される。
【0086】
積分強度比ＩＢ／ＩＡの下限は０．１であり、０．５が好ましく、１．０がより好ましい。積分強度比ＩＢ／ＩＡの上限は特に限定されないが、例えば１０とすることができる。積分強度比ＩＢ／ＩＡは、０．１以上であり、０．１以上１０以下が好ましく、０．５以上１０以下がより好ましく、１．０以上１０以下が更に好ましい。
【0087】
本明細書におけるＣＮＴ集合線バンドルのラマンスペクトルの測定及び評価方法は、測定対象をＣＮＴ集合線バンドルとする以外は、実施の形態１に記載のＣＮＴ集合線のラマンスペクトルの測定及び評価方法と同一であるため、その説明は繰り返さない。
【0088】
後述の実施例で作製されたＣＮＴ集合線バンドルのラマンスペクトルを図４に示す。図４において、試料２及び試料３が実施例であり、本実施形態のＣＮＴ集合線バンドルに該当する。図４において、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲は領域Ａと示され、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲は領域Ｂと示される。試料２及び試料３では、それぞれ３つのピークが観察された。
【0089】
なお、出願人がＣＮＴ集合線バンドルにおける積分強度比ＩＢ／ＩＡと、該ＣＮＴ集合線バンドルを構成するＣＮＴ集合線における積分強度比ＩＢ／ＩＡとを比較したところ、両者はほぼ同一の値を示すことが確認された。従って、本明細書において、ＣＮＴ集合線バンドルにおける積分強度比ＩＢ／ＩＡは、該ＣＮＴ集合線バンドルを構成するＣＮＴ集合線における積分強度比ＩＢ／ＩＡとも見做すことができる。
【0090】
（配向度）
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドルにおいては、カーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブが０．９以上１以下の配向度で配向し、該カーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、カーボンナノチューブ集合線１が０．８以上１以下の配向度で配向している。これは、本実施形態のＣＮＴ集合線バンドルにおいて、ＣＮＴ及びＣＮＴ集合線の配向性が高いことを意味する。これにより、本実施形態に係るＣＮＴ集合線バンドルはＣＮＴが有する電気伝導度や機械的強度の特性を維持したまま、長尺化することができる。
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドルにおいては、カーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブが０．９以上１以下の配向度で配向し、該カーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、カーボンナノチューブ集合線１が０．８以上１以下の配向度で配向している。これは、本実施形態のＣＮＴ集合線バンドルにおいて、ＣＮＴ及びＣＮＴ集合線の配向性が高いことを意味する。これにより、本実施形態に係るＣＮＴ集合線バンドルはＣＮＴが有する電気伝導度や機械的強度の特性を維持したまま、長尺化することができる。
【0091】
ＣＮＴ集合線におけるＣＮＴの配向度が０．９未満であると、電気伝導度や機械的強度が低下する傾向がある。配向度の下限値は０．９であり、０．９３が好ましく、０．９４がより好ましく、０．９５が更に好ましい。配向度の上限値は、０．９９が好ましく、１がより好ましい。ＣＮＴ集合線におけるＣＮＴの配向度は０．９３以上０．９９以下、０．９４以上０．９９以下、０．９５以上０．９９以下、０．９３以上１以下、０．９４以上１以下、０．９５以上１以下とすることができる。
【0092】
ＣＮＴ集合線バンドルにおけるＣＮＴ集合線の配向度が０．８未満であると、電気伝導度や機械的強度が低下する傾向がある。配向度の下限値は０．８であり、０．８３が好ましく、０．８５がより好ましい。配向度の上限値は０．９５が好ましく、１がより好ましい。ＣＮＴ集合線バンドルにおけるＣＮＴ集合線の配向度は０．８以上０．９５以下、０．８３以上０．９５以下、０．８５以上０．９５以下、０．８以上１以下、０．８３以上１以下、０．８５以上１以下とすることができる。
【0093】
カーボンナノチューブ集合線におけるＣＮＴの配向度は、実施の形態１に記載したカーボンナノチューブ集合線におけるカーボンナノチューブの配向度の算出方法と同様の方法で算出される値であるため、その説明は繰り返さない。
【0094】
カーボンナノチューブ集合線バンドルにおけるＣＮＴ集合線の配向度は、基本的には実施の形態１の配向度の算出方法に記載された（ａ１）～（ａ６）の手順と同様の手順で算出される値である。異なる点は、（ａ１）の手順において、下記の機器を用いて、下記の条件で、ＣＮＴ集合線バンドルを撮像する点である。
【0095】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）：テクネックス工房社製「Ｃｒｙ－１０」（商標）
撮像条件：倍率４０倍～１０万倍、加速電圧１ｋＶ～１７ｋＶ
撮像条件：倍率４０倍～１０万倍、加速電圧１ｋＶ～１７ｋＶ
【0096】
上記以外の工程は、実施の形態１の配向度の算出方法に記載された方法と同一であるため、その説明は繰り返さない。
【0097】
（形状）
カーボンナノチューブ集合線バンドルの形状は、複数のカーボンナノチューブ集合線がそれらの長手方向に配向して集合した紐形状である。ＣＮＴ集合線バンドルが、複数のカーボンナノチューブ集合線がそれらの長手方向に配向して集合した紐形状であることは、光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で観察することにより確認することができる。
カーボンナノチューブ集合線バンドルの形状は、複数のカーボンナノチューブ集合線がそれらの長手方向に配向して集合した紐形状である。ＣＮＴ集合線バンドルが、複数のカーボンナノチューブ集合線がそれらの長手方向に配向して集合した紐形状であることは、光学顕微鏡又は走査型電子顕微鏡で観察することにより確認することができる。
【0098】
カーボンナノチューブ集合線バンドルの長さは特に限定されず、用途によって適宜調節することができる。ＣＮＴ集合線バンドルの長さは、例えば、１００μｍ以上が好ましく、１０００μｍ以上がより好ましく、１０ｃｍ以上が更に好ましい。ＣＮＴ集合線バンドルの長さの上限値は特に制限されないが、製造上の観点からは、１ｍ以下が好ましい。ＣＮＴ集合線バンドルの長さは、１００μｍ以上１ｍ以下、１０００μｍ以上１ｍ以下、１０ｃｍ以上１ｍ以下が好ましい。ＣＮＴ集合線バンドルの長さは、光学顕微鏡又は目視で観察することにより測定することができる。
【0099】
カーボンナノチューブ集合線バンドルの径の大きさは特に限定されず、用途によって適宜調節することができる。ＣＮＴ集合線バンドルの径は、例えば、１μｍ以上が好ましく、１０μｍ以上が更に好ましい。ＣＮＴ集合線バンドルの径の上限値は特に制限されないが、製造上の観点からは、１０００μｍ以下が好ましい。ＣＮＴ集合線バンドルの径は、１μｍ以上１０００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上１０００μｍ以下が更に好ましい。本実施形態において、ＣＮＴ集合線バンドルの径の大きさは、ＣＮＴ集合線バンドルの長さよりも小さい。
【0100】
本明細書においてカーボンナノチューブ集合線バンドルの径とは、一のＣＮＴ集合線バンドルの平均外径を意味する。一のＣＮＴ集合線バンドルの平均外径は、一のＣＮＴ集合線バンドルの任意の２箇所における断面を光学顕微鏡で観察し、該断面においてＣＮＴ集合線バンドルの外周上の最も離れた２点間の距離である外径を測定し、得られた外径の平均値を算出することにより得られる。
【0101】
（撚り角度）
カーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上５°以下であることが好ましい。これによると、ＣＮＴ集合線バンドルは更に優れた機械的強度を有することができる。ここでカーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度とは、カーボンナノチューブ集合線バンドル３の長手方向に対する、カーボンナノチューブ集合線１の角度を意味する。なお、撚り角度は光学顕微鏡を用いて測定し、測定の際は、ＣＮＴ集合線バンドルの長手方向が一直線となるように配置して測定する。
カーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上５°以下であることが好ましい。これによると、ＣＮＴ集合線バンドルは更に優れた機械的強度を有することができる。ここでカーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度とは、カーボンナノチューブ集合線バンドル３の長手方向に対する、カーボンナノチューブ集合線１の角度を意味する。なお、撚り角度は光学顕微鏡を用いて測定し、測定の際は、ＣＮＴ集合線バンドルの長手方向が一直線となるように配置して測定する。
【0102】
カーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上４°以下がより好ましく、０°以上３°以下が更に好ましい。
【0103】
（カーボンナノチューブ集合線バンドルの製造方法）
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドルは、例えば、図１２に示されるカーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置５００を用いて製造することができる。
本実施形態に係るカーボンナノチューブ集合線バンドルは、例えば、図１２に示されるカーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置５００を用いて製造することができる。
【0104】
カーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置５００、実施の形態１に記載のカーボンナノチューブ集合線製造装置２０と、カーボンナノチューブ集合線製造装置により得られた複数のカーボンナノチューブ集合線を複数のカーボンナノチューブ集合線の長手方向に沿う方向に配向して束ねてカーボンナノチューブ集合線バンドルを得るバンドル部５０とを備えることができる。
【0105】
バンドル部５０は、カーボンナノチューブ集合線１に揮発性液体５３を付着させる液体付着装置５１と、液体付着装置５１の下流に配置される絞り５５と、複数のカーボンナノチューブ集合線に張力を加えながら、複数のカーボンナノチューブ集合線をその長手方向に沿う方向に配向して束ねて巻き取る巻取装置５２を備えることができる。揮発性液体としては、例えば、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、アセトン、メチルエチルケトン、キシレン、アニソール、トルエン、クレゾール、ピロリドン、カルビトール、カルビトールアセテート、水、エポキシモノマー、アクリルモノマーを用いることができる。揮発性液体にはモノマーあるいは樹脂が含まれる。
【0106】
まず、実施の形態１のＣＮＴ集合線の製造方法と同一の方法で複数のＣＮＴ集合線１を得る。該複数のＣＮＴ集合線１に揮発性液体５３を付着させる。カーボンナノチューブ集合線１に揮発性液体５３を付着させる方法としては、例えば、揮発性液体５３を霧化して蒸気５４とし、該蒸気５４をカーボンナノチューブ集合線に噴霧することが挙げられる。なお、揮発性液体はその後蒸発する。
【0107】
次に、複数のカーボンナノチューブ集合線１を、巻取装置５２で張力を加えながら絞り５５に通過させることにより、それらを長手方向に配向して集合させる。これにより、ＣＮＴ集合線バンドル３が形成される。
【0108】
［付記１］
本開示のカーボンナノチューブ集合線のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡは、０．１以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、０．５以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、１．０以上１０以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線のラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡは、０．１以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、０．５以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、１．０以上１０以下が好ましい。
【0109】
［付記２］
本開示のカーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブの長さは、１０μｍ以上６００ｍｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの長さは、１００μｍ以上６００ｍｍ以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブの長さは、１０μｍ以上６００ｍｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの長さは、１００μｍ以上６００ｍｍ以下が好ましい。
【0110】
［付記３］
本開示のカーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブの径は、０．６ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの径は、０．７ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの径は、０．８ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブの径は、０．６ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの径は、０．７ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの径は、０．８ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。
【0111】
［付記４］
本開示のカーボンナノチューブ集合線の長さは、１００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の長さは、１０００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の長さは、１０ｃｍ以上１ｍ以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線の長さは、１００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の長さは、１０００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の長さは、１０ｃｍ以上１ｍ以下が好ましい。
【0112】
［付記５］
本開示のカーボンナノチューブ集合線の径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の径は、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線の径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の径は、１μｍ以上１００μｍ以下が好ましい。
【0113】
［付記６］
本開示のＣＮＴ集合線において、カーボンナノチューブが０．９３以上０．９９以下の配向度で配向していることが好ましい。
上記配向度は、０．９４以上０．９９以下が好ましい。
上記配向度は、０．９５以上０．９９以下が好ましい。
上記配向度は、０．９３以上１以下が好ましい。
上記配向度は、０．９４以上１以下が好ましい。
上記配向度は、０．９５以上１以下が好ましい。
本開示のＣＮＴ集合線において、カーボンナノチューブが０．９３以上０．９９以下の配向度で配向していることが好ましい。
上記配向度は、０．９４以上０．９９以下が好ましい。
上記配向度は、０．９５以上０．９９以下が好ましい。
上記配向度は、０．９３以上１以下が好ましい。
上記配向度は、０．９４以上１以下が好ましい。
上記配向度は、０．９５以上１以下が好ましい。
【0114】
［付記６］
本開示のカーボンナノチューブのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１５９０±２０ｃｍ－１におけるピーク強度Ｇと、ラマンシフト１３５０±２０ｃｍ－１におけるピーク強度Ｄとの比Ｄ／Ｇは、０以上０．１以下が好ましい。
上記比Ｄ／Ｇは、０以上０．０１以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１５９０±２０ｃｍ－１におけるピーク強度Ｇと、ラマンシフト１３５０±２０ｃｍ－１におけるピーク強度Ｄとの比Ｄ／Ｇは、０以上０．１以下が好ましい。
上記比Ｄ／Ｇは、０以上０．０１以下が好ましい。
【0115】
［付記７］
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡは、０．１以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、０．５以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、１．０以上１０以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルのラマンスペクトルにおいて、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＡと、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲における積分強度ＩＢとの比ＩＢ／ＩＡは、０．１以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、０．５以上１０以下が好ましい。
上記比ＩＢ／ＩＡは、１．０以上１０以下が好ましい。
【0116】
［付記８］
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドル中のカーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブが０．９３以上０．９９以下の配向度で配向していることが好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９４以上０．９９以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９５以上０．９９以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９３以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９４以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９５以上１以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドル中のカーボンナノチューブ集合線において、カーボンナノチューブが０．９３以上０．９９以下の配向度で配向していることが好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９４以上０．９９以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９５以上０．９９以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９３以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９４以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブの配向度は、０．９５以上１以下が好ましい。
【0117】
［付記９］
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、カーボンナノチューブ集合線の配向度は０．８以上０．９５以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８３以上０．９５以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８５以上０．９５以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８３以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８５以上１以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルにおいて、カーボンナノチューブ集合線の配向度は０．８以上０．９５以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８３以上０．９５以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８５以上０．９５以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８３以上１以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線の配向度は、０．８５以上１以下が好ましい。
【0118】
［付記１０］
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルの長さは、１００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの長さは、１０００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの長さは、１０ｃｍ以上１ｍ以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルの長さは、１００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの長さは、１０００μｍ以上１ｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの長さは、１０ｃｍ以上１ｍ以下が好ましい。
【0119】
［付記１１］
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルの径は、１μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの径は、１０μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルの径は、１μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの径は、１０μｍ以上１０００μｍ以下が好ましい。
【0120】
［付記１２］
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上４°以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上３°以下が好ましい。
本開示のカーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上４°以下が好ましい。
上記カーボンナノチューブ集合線バンドルの撚り角度は０°以上３°以下が好ましい。
【実施例】
【0121】
本実施の形態を実施例によりさらに具体的に説明する。ただし、これらの実施例により本実施の形態が限定されるものではない。
【0122】
＜カーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置の準備＞
（装置１）
装置１として、その概要を図１２に示したカーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置と同様の構成を有するカーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置を準備した。具体的には、電気炉２８内にカーボンナノチューブ成長部２１及びカーボンナノチューブ集合部２４を配置する。ＣＮＴ成長部は、内径２０ｍｍ、長さ８００ｍｍの石英管からなる。カーボンナノチューブ集合部２４としては、セラミックスからなるハニカム構造体がＣＮＴ成長部と連続する石英管内に配置されている。ハニカム構造体は、２００個／ｉｎｃｈ（２００ｃｐｓｉ）の貫通孔を有し、一の貫通孔の断面積は１．９６ｍｍ２である。
（装置１）
装置１として、その概要を図１２に示したカーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置と同様の構成を有するカーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置を準備した。具体的には、電気炉２８内にカーボンナノチューブ成長部２１及びカーボンナノチューブ集合部２４を配置する。ＣＮＴ成長部は、内径２０ｍｍ、長さ８００ｍｍの石英管からなる。カーボンナノチューブ集合部２４としては、セラミックスからなるハニカム構造体がＣＮＴ成長部と連続する石英管内に配置されている。ハニカム構造体は、２００個／ｉｎｃｈ（２００ｃｐｓｉ）の貫通孔を有し、一の貫通孔の断面積は１．９６ｍｍ２である。
【0123】
ＣＮＴ成長部２１のＣＮＴ集合部２４と連続する側と反対側に触媒供給部２３を配置する。触媒供給部２３は内径２０ｍｍ、長さ２００ｍｍの石英管からなり、ＣＮＴ成長部と連続して配置されている。触媒供給部２３内の触媒保持具２６上に、触媒としてフェロセンが配置されている。触媒供給部２３はヒータ２５により加熱される。
【0124】
触媒供給部２３のＣＮＴ成長部２１と接続している側と反対側に、ガス供給部２２が配置されている。
【0125】
ＣＮＴ集合部２４の下流側には、揮発性液体５３を付着させる液体付着装置５１と、絞り５５と、巻取装置５２が配置されている。液体付着装置５１内には、揮発性液体５３としてエタノールが封入されている。
【0126】
（装置２）
装置２として、基本的に装置１と同様の構成を有する装置を準備した。装置２では、ハニカム構造体は、４００個／ｉｎｃｈ（４００ｃｐｓｉ）の貫通孔を有し、一の貫通孔の断面積は１．２１ｍｍ２である。
装置２として、基本的に装置１と同様の構成を有する装置を準備した。装置２では、ハニカム構造体は、４００個／ｉｎｃｈ（４００ｃｐｓｉ）の貫通孔を有し、一の貫通孔の断面積は１．２１ｍｍ２である。
【0127】
（装置３）
装置３として、基本的に装置１と同様の構成を有する装置を準備した。装置３では、ハニカム構造体は、６００個／ｉｎｃｈ（６００ｃｐｓｉ）の貫通孔を有し、一の貫通孔の断面積は０．８１ｍｍ２である。
装置３として、基本的に装置１と同様の構成を有する装置を準備した。装置３では、ハニカム構造体は、６００個／ｉｎｃｈ（６００ｃｐｓｉ）の貫通孔を有し、一の貫通孔の断面積は０．８１ｍｍ２である。
【0128】
＜カーボンナノチューブ集合線及びカーボンナノチューブ集合線バンドルの作製＞
装置１～装置３の製造装置を用いて、それぞれ試料１～試料３のカーボンナノチューブ集合線バンドルを作製した。まず、装置１～装置３のそれぞれにおいて、ガス供給部からＣＮＴ成長部内にアルゴンガス濃度が１００体積％のアルゴンガスを１０００ｃｃ／ｍｉｎの流量（流速３．４ｃｍ／ｓｅｃ）で５０分間供給しつつ、電気炉内の温度を１０００℃まで昇温した。次に、アルゴンガスに加えて、メタンガスを５０ｃｃ／ｍｉｎの流量（流速０．１７ｃｍ／ｓｅｃ）、及び、二硫化炭素（ＣＳ２）ガスを１ｃｃ／ｍｉｎの流量（流速０．００３ｃｍ／ｓｅｃ）で１２０分間供給した。アルゴンガス、メタンガス、二硫化炭素を含む混合ガス（炭素含有ガス）全体の流速は、３．６ｃｍ／ｓｅｃである。
装置１～装置３の製造装置を用いて、それぞれ試料１～試料３のカーボンナノチューブ集合線バンドルを作製した。まず、装置１～装置３のそれぞれにおいて、ガス供給部からＣＮＴ成長部内にアルゴンガス濃度が１００体積％のアルゴンガスを１０００ｃｃ／ｍｉｎの流量（流速３．４ｃｍ／ｓｅｃ）で５０分間供給しつつ、電気炉内の温度を１０００℃まで昇温した。次に、アルゴンガスに加えて、メタンガスを５０ｃｃ／ｍｉｎの流量（流速０．１７ｃｍ／ｓｅｃ）、及び、二硫化炭素（ＣＳ２）ガスを１ｃｃ／ｍｉｎの流量（流速０．００３ｃｍ／ｓｅｃ）で１２０分間供給した。アルゴンガス、メタンガス、二硫化炭素を含む混合ガス（炭素含有ガス）全体の流速は、３．６ｃｍ／ｓｅｃである。
【0129】
上記のアルゴンガス、メタンガス、二硫化炭素ガスの供給により、触媒が崩壊して触媒粒子がＣＮＴ成長部内に放出された。その後、ＣＮＴ成長部内でＣＮＴが成長した。
【0130】
その後、ＣＮＴ集合部内でＣＮＴが伸長するとともに集合し、ＣＮＴ集合線が形成された。複数のＣＮＴ集合線を巻取装置で巻き取りながら、ＣＮＴ集合線に揮発性液体（エタノール）を付着させ、その後揮発性液体を蒸発させて、試料１～試料３のＣＮＴ集合線バンドルを得た。
【0131】
また、装置２及び装置３では、ＣＮＴ集合部から放出されたＣＮＴ集合線（試料２及び試料３のＣＮＴ集合線）も採取した。
【0132】
＜カーボンナノチューブ集合線の測定＞
（配向度）
試料２及び試料３のカーボンナノチューブ集合線について、配向度を測定した。配向度の算出方法は、実施の形態１に記載した方法と同一の方法であるため、その説明は繰り返さない。
（配向度）
試料２及び試料３のカーボンナノチューブ集合線について、配向度を測定した。配向度の算出方法は、実施の形態１に記載した方法と同一の方法であるため、その説明は繰り返さない。
【0133】
試料２のＣＮＴ集合線の配向度は０．９３であった。
試料３のＣＮＴ集合線の配向度は０．９１であった。
試料３のＣＮＴ集合線の配向度は０．９１であった。
【0134】
（破断強度）
試料２及び試料３のＣＮＴ集合線について、破断強度を測定した。破断強度の測定方法は下記の通りである。
試料２及び試料３のＣＮＴ集合線について、破断強度を測定した。破断強度の測定方法は下記の通りである。
【0135】
長さ約３ｃｍのＣＮＴ集合線を準備し、その両端を引っ張り治具板に接着剤で固定した。接着剤で固定されていない部分の長さ１ｃｍのＣＮＴ集合線が破断するまでの引っ張り応力をロードセル（測定機器：（株）イマダ製「ＺＴＳ－５Ｎ」）を用いて計測した。
【0136】
試料２のＣＮＴ集合線の破断強度は６．８ＧＰａであった。試料３のＣＮＴ集合線の破断強度は７．２ＧＰａであった。これらは、従来の炭素繊維と同等の破断強度である。すなわち、試料２及び試料３のＣＮＴ集合線は優れた破断強度を有することが確認された。
【0137】
＜カーボンナノチューブ集合線バンドルの測定＞
（配向度）
試料１～試料３のカーボンナノチューブ集合線バンドルについて、配向度を測定した。ＣＮＴ集合線におけるＣＮＴの配向度の算出方法は、実施の形態１に記載した方法と同一の方法であるため、その説明は繰り返さない。ＣＮＴ集合線バンドルにおけるＣＮＴ集合線の配向度の算出方法は、実施の形態２に記載した方法と同一の方法であるため、その説明は繰り返さない。結果を表１の「ＣＮＴ配向度」及び「ＣＮＴ集合線配向度」に示す。
（配向度）
試料１～試料３のカーボンナノチューブ集合線バンドルについて、配向度を測定した。ＣＮＴ集合線におけるＣＮＴの配向度の算出方法は、実施の形態１に記載した方法と同一の方法であるため、その説明は繰り返さない。ＣＮＴ集合線バンドルにおけるＣＮＴ集合線の配向度の算出方法は、実施の形態２に記載した方法と同一の方法であるため、その説明は繰り返さない。結果を表１の「ＣＮＴ配向度」及び「ＣＮＴ集合線配向度」に示す。
【0138】
（ラマンスペクトル）
試料１～試料３のカーボンナノチューブ集合線バンドルについて、ラマンスペクトルを測定した。試料１～試料３のラマンスペクトルを図４に示す。図４において、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲は領域Ａと示され、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲は領域Ｂと示される。ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２８０ｃｍ－１以下の範囲において、試料１では２つのピークが観察され、試料２及び試料３では、それぞれ３つのピークが観察された。
試料１～試料３のカーボンナノチューブ集合線バンドルについて、ラマンスペクトルを測定した。試料１～試料３のラマンスペクトルを図４に示す。図４において、ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２１０ｃｍ－１以下の範囲は領域Ａと示され、ラマンシフト２１０ｃｍ－１超２８０ｃｍ－１以下の範囲は領域Ｂと示される。ラマンシフト１２０ｃｍ－１以上２８０ｃｍ－１以下の範囲において、試料１では２つのピークが観察され、試料２及び試料３では、それぞれ３つのピークが観察された。
【0139】
領域Ａ及び領域Ｂにおいて、各ピークのピーク位置と、該ピーク位置におけるピーク強度、ＦＷＨＭ及び積分強度、並びに、積分強度比ＩＢ／ＩＡを測定した。具体的な測定方法は実施の形態１及び実施の形態２に記載した方法と同一の方法であるため、その説明は繰り返さない。結果を表１の「ピーク位置」、「ピーク強度」、「ＦＷＨＭ」及び「積分強度」欄に示す。
【0140】
【表1】
【0141】
（ラマンマッピング）
試料１及び試料２のＣＮＴ集合線バンドルについて、３００ポイントの各測定点における積分強度をプロットし、ラマンマッピングを作成した。結果を図５～図１０を用いて説明する。なお、後述の図６、図７、図９及び図１０のラマンマッピング像では、積分強度の大きい程、色が薄くなっている。
試料１及び試料２のＣＮＴ集合線バンドルについて、３００ポイントの各測定点における積分強度をプロットし、ラマンマッピングを作成した。結果を図５～図１０を用いて説明する。なお、後述の図６、図７、図９及び図１０のラマンマッピング像では、積分強度の大きい程、色が薄くなっている。
【0142】
図５は、試料１のＣＮＴ集合線バンドルの光学顕微鏡写真を示す図である。図５において、矩形で囲まれた領域は、ラマンマッピングが行われた領域に該当する。図６は、試料１のＣＮＴ集合線バンドルのラマンスペクトルの領域Ａにおけるラマンマッピング像を示す図である。図７は、試料１のＣＮＴ集合線バンドルのラマンスペクトルの領域Ｂにおけるラマンマッピング像を示す図である。図６及び図７において矩形で囲まれた領域が、ラマンマッピングが行われた領域である。
【0143】
【0144】
図８は、試料２のＣＮＴ集合線バンドルの光学顕微鏡写真を示す図である。図８において、矩形で囲まれた領域は、ラマンマッピングが行われた領域に該当する。図９は、試料２のＣＮＴ集合線バンドルのラマンスペクトルの領域Ａにおけるラマンマッピング像を示す図である。図１０は、試料２のＣＮＴ集合線バンドルのラマンスペクトルの領域Ｂにおけるラマンマッピング像を示す図である。図９及び図１０において矩形で囲まれた領域が、ラマンマッピングが行われた領域である。
【0145】
【0146】
（撚り角度）
試料１～試料３のＣＮＴ集合線バンドルの撚り角度を、光学顕微鏡で観察することにより測定した。結果を表１の「撚り角度」欄に示す。
試料１～試料３のＣＮＴ集合線バンドルの撚り角度を、光学顕微鏡で観察することにより測定した。結果を表１の「撚り角度」欄に示す。
【0147】
（破断強度）
試料１～試料３のＣＮＴ集合線バンドルの破断強度を測定した。破断強度の測定方法は、上記のＣＮＴ集合線の破断強度の測定方法と同一であるため、その説明は繰り返さない。結果を表１の「破断強度」に示す。
試料１～試料３のＣＮＴ集合線バンドルの破断強度を測定した。破断強度の測定方法は、上記のＣＮＴ集合線の破断強度の測定方法と同一であるため、その説明は繰り返さない。結果を表１の「破断強度」に示す。
【0148】
＜評価＞
試料１のＣＮＴ集合線バンドルは積分強度比ＩＢ／ＩＡが０．１未満であり、比較例に該当する。試料２及び試料３は、積分強度比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、実施例に該当する。試料２及び試料３の破断強度は試料１の破断強度よりも優れていることが確認された。
試料１のＣＮＴ集合線バンドルは積分強度比ＩＢ／ＩＡが０．１未満であり、比較例に該当する。試料２及び試料３は、積分強度比ＩＢ／ＩＡが０．１以上であり、実施例に該当する。試料２及び試料３の破断強度は試料１の破断強度よりも優れていることが確認された。
【0149】
以上のように本開示の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせたり、様々に変形することも当初から予定している。
【0150】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0151】
１ カーボンナノチューブ集合線、２ カーボンナノチューブ、３ カーボンナノチューブ集合線バンドル、２０ ＣＮＴ集合線製造装置、２１ ＣＮＴ成長部、２２ ガス供給部、２３ 触媒供給部、２４ カーボンナノチューブ集合部、２５ ヒータ、２６ 触媒保持具、２７ 触媒、２８ 電気炉、２９ ハニカム構造体、２９１ 貫通孔、５０ バンドル部、５１ 液体付着装置、５２ 巻取装置、５３ 揮発性液体、５４ 蒸気、５５ 絞り、５００ カーボンナノチューブ集合線バンドル製造装置、Ｔ チューブ部、Ｃ コーン部、Ｐ 触媒粒子
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】