[发明专利]取向碳纳米管集合体的制造方法以及制造装置

说明书

技术领域

本发明涉及可以容易地监视取向碳纳米管集合体的生长状态、且可以高效率地量产期望高度的取向碳纳米管集合体的取向碳纳米管集合体的制造方法以及制造装置。另外，在本说明书中，取向碳纳米管集合体意味着，利用范德华力结合多个碳纳米管(例如根数密度为5×10¹¹根/cm²以上)，而集合成块状、膜状、或束状的状态。

背景技术

近年来，具有特异的物理、化学、机械特性的碳纳米管(以下还称为CNT)得到了瞩目。特别，沿着同一方向取向了多个CNT的取向CNT具有高纯度且高比表面积、高垂直取向性和狭长性这样的多个优点，所以将该集合体应用于致动器、生物传感器、或者电容器材料、高导电性材料、以及物质储藏材料等的机会变多。

为了将取向CNT集合体广泛地用作这样的产业材料，鉴于取向CNT集合体的电气特性、化学特性、机械特性、热传导性、以及比表面积等这样的物性较大地受到取向CNT集合体的高度的影响的现象，可以高效地量产适合于其用途的期望高度的取向CNT集合体技术的实现是不可欠缺的。

作为制造这样的取向CNT集合体的化学气相生长装置(以下还称为CVD装置)中的可以适合于量产技术的附带技术，过去提出了使用光的干涉、吸收、衍射以及投影这样的光学手法实时地观察取向CNT集合体的生长状态的技术(参照非专利文献1～4)。

但是，在这些文献记载的方法中，高度的可测定范围窄，用具有微米等级下的充分的分辨率无法高精度地测定取向CNT集合体的高度，而且每当合成时需要调节测定装置中的光学系统等，测定本身不易实现，不适合于量产设备。

近年来，实现了根据使用光学照相机拍摄而得到的图像数据以1mm单位测定取向CNT集合体的高度的技术(参照非专利文献5～7)。

但是，在这些文献记载的技术中，为了对应于每当合成时成为测定对象的取向CNT集合体与透镜的距离(测定距离)变化，在每次合成时也需要校正图像数据的比例尺并再次调节焦距，而不适合于量产设备的方面完全未得到改善。另外，在一般的光学照相机的情况下，透镜倍率与视场角的大小(视野的宽度)成反比例关系，所以具有如果提高分辨率则可测定范围变窄，相反如果扩大可测定范围则分辨率变低这样的特性。因此，无法使用单一的透镜系统同时实现高分辨率和宽视野，期望高度无法在宽范围中的取向CNT集合体的制造中简单地对应。而且，由于在其内部逐渐地附着碳类杂质的污浊，导致合成炉自身的光透射性降低，所以难以使用一般的光学照相机长时间地从外部实时观察取向CNT集合体的生长状态。

非专利文献1：D.B.Geohegan，et al.，In situ Growth RateMeasurements And Length Control During Chemical VaporDeposition of Vertically Aligned Multi wall Carbon Nanotubes，Applied Physics Letters，Vol.83，p.1851-1853，2003.

非专利文献2：D-H.Kim，et al.，Dynamic Growth RateBehavior of a Carbon Nanotube Forest Characterized by In situOptical Growth Monitoring，Nano Letters，Vol.3，No.6，p.863-865，2003.

非专利文献3：S.Maruyama，et al.，Growth Process of VerticallyAligned Single-Walled Carbon Nanotubes，Chemical PhysicsLetters，403，p.320-323，2005.

非专利文献4：L.M.Dell’Acqua-Bellavitis，et al.，Kinetics forthe Synthesis Reaction of Aligned Carbon Nanotubes：A Study Basedon In situ Diffractography，Nano Letters，4，p.1613-1620，2004

非专利文献5：Itaru Gunjishima，et al，In situ Optical Imagingof Carbon Nanotube Growth，Japanese Journal of Applied Physics，Vol.46，No.5A，p.3149-3151，2007.