[发明专利]拉伸的碳纳米管丝及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求基于2013年5月17日提交的第2013-104913号日本专利申请以及2014年3月20日提交的第2014-058722号日本专利申请的优先权，两个日本专利申请通过引用整体并入本文。

本发明涉及拉伸的碳纳米管丝及用于制造拉伸的碳纳米管丝的方法。

背景技术

包括碳纳米管(Carbon Nanotube；CNT)的导电丝期望获得良好的导电率和机械强度；因此，已经提出了用于制造该导电丝的各种方法。

例如，在非专利文献1中，从CNT森林中拉出CNT，并且将CNT扭捻以制造导电的CNT丝。然而，该方法需要使用多壁碳纳米管(MWCNT)和CNT森林。

在非专利文献2中，CNT分散液被注入包含聚乙烯醇的浓缩液体以制造CNT丝。然而，该方法中存在的缺点是所获得的CNT丝具有低导电率。

在专利文献1中，使用包含CNT的分散液和增稠剂来制造CNT丝。然而，难以完全去除增稠剂。

在专利文献2和专利文献3中，通过不添加其他聚合物来提高CNT丝的导电率。然而，期望具有更高导电率的CNT丝。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP2010-168679A

专利文献2：JP2012-126635A

专利文献3：JP2012-127043A

非专利文献

非专利文献1：Inoue等，Carbon,49(2011),2437-2443

非专利文献2：Vigolo等，Science,290(2000),1331-1334

发明内容

技术问题

本发明的目的在于提供一种具有良好导电率和强度的CNT丝，以及用于制造CNT丝的方法。

解决方案

本发明提供以下包含碳纳米管的拉伸丝，以及用于制造包含碳纳米管的拉伸丝的方法。

项1.拉伸丝包括碳纳米管并且具有10％到50％的拉伸率。

项2.一种拉伸丝，包括碳纳米管并且在偏振的拉曼测量中具有3.5或更大的Ih/Iv比，其中Ih表示通过将所述拉伸丝相对于偏振的激光水平放置所测量的G带拉曼强度，并且Iv表示通过将所述拉伸丝相对于所述偏振的激光垂直放置所测量的G带拉曼强度。

项3.根据项1或项2所述的拉伸丝具有2,500S/cm到600,000S/cm的导电率。

项4.根据项1至项3中任一项所述的拉伸丝具有10GPa到640GPa的杨氏模量。

项5.根据项1至项4中任一项所述的拉伸丝具有150MPa到30,000MPa的断裂强度。

项6.根据项1至项5中任一项所述的拉伸丝，其中，碳纳米管为单壁碳纳米管(SWNT)。

项7.根据项1至项6中任一项所述的拉伸丝，其中，碳纳米管为通过增强直喷热分解合成(eDIPS)方法获得的单壁碳纳米管(SWNT)。

项8.一种用于制造根据项1至项7中任一项所述的拉伸丝的方法，该方法包括：

将包含碳纳米管(CNT)和表面活性剂的分散液排入包含有机溶剂的凝固浴中；

将排出的CNT丝浸入水中；以及

将湿润的CNT丝拉伸。

项9.一种用于制造根据项1至项7中任一项所述的拉伸丝的方法，所述方法包括：

将包含碳纳米管(CNT)和表面活性剂的分散液排入凝固浴中；

将排出的CNT丝浸入水中；以及

将湿润的CNT丝拉伸，

其中，所述分散液和所述凝固浴均具有3至11的pH值；

所述分散液和所述凝固浴包含水作为其溶剂；以及

所述分散液或所述凝固浴包含一种或多种盐。

有益效果

根据本发明，能够获得具有良好导电率和强度的拉伸的碳纳米管丝。

附图说明

图1示出拉伸前(无负载：0g)和拉伸后(负载：10g)的本发明的CNT丝的电子显微图。电子显微图示出放大200倍(标尺：50μm)、放大2,000倍(标尺：10μm)以及放大20,000倍(标尺：1μm)的、拉伸前的碳纳米管丝(左列)和拉伸后的碳纳米管丝。

图2示出偏振的拉曼测量的结果。(A)示意性地示出施加到样本的偏振激光的方向。(B)示出拉伸的碳纳米管丝、未拉伸的碳纳米管丝以及在偏振的拉曼测量中获得的碳纳米管膜的光谱波形和拉曼强度比。

具体实施方式