JPH03158468A - 炭素を主成分とする被膜 - Google Patents
炭素を主成分とする被膜Info
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- JPH03158468A JPH03158468A JP13503789A JP13503789A JPH03158468A JP H03158468 A JPH03158468 A JP H03158468A JP 13503789 A JP13503789 A JP 13503789A JP 13503789 A JP13503789 A JP 13503789A JP H03158468 A JPH03158468 A JP H03158468A
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭素を主成分として繊維状の材料（ここではそ
れらを総称して単に炭素という）の作製方法に関する。
れらを総称して単に炭素という）の作製方法に関する。
本発明はかかる炭素が光学的エネルギバンド巾２、Ｏｅ
Ｖ以上特に２．６〜４．５ ｅＶを有し、かつその大き
さが１０μｍ以下の粒状または筒状構造を有する繊維状
であってその筒の厚さが３０μｍ以下の厚さを有するこ
とを目的としている。
Ｖ以上特に２．６〜４．５ ｅＶを有し、かつその大き
さが１０μｍ以下の粒状または筒状構造を有する繊維状
であってその筒の厚さが３０μｍ以下の厚さを有するこ
とを目的としている。
本発明は、アセチレンまたはエチレンの如き炭化水素反
応性気体をプラズマ放電雰囲気内に導入し、前記雰囲気
を１５０〜６５０°Ｃに加熱することにより反応性気体
を反応せしめることにより、光学的バンド巾を２．Ｏｅ
Ｖ以上好ましくは２．６〜４．５ｅＶを有する炭素を主
成分とする被膜を繊維状の芯の表面に筒状に作製するこ
とを目的とする。
応性気体をプラズマ放電雰囲気内に導入し、前記雰囲気
を１５０〜６５０°Ｃに加熱することにより反応性気体
を反応せしめることにより、光学的バンド巾を２．Ｏｅ
Ｖ以上好ましくは２．６〜４．５ｅＶを有する炭素を主
成分とする被膜を繊維状の芯の表面に筒状に作製するこ
とを目的とする。
従来炭素とはグラファイトの如き導電性の炭素を考えて
いた。炭素の単結晶はダイヤモンドが知られ、これは硬
度、絶縁物中最大の熱伝導係数を有する等の多くの特性
が知られていた。このダイヤモンドは超高圧超高温にお
いてのみ初めて合成され、それ以外の炭素はグラファイ
ト的な硬度的にもろい不良導体であった。
いた。炭素の単結晶はダイヤモンドが知られ、これは硬
度、絶縁物中最大の熱伝導係数を有する等の多くの特性
が知られていた。このダイヤモンドは超高圧超高温にお
いてのみ初めて合成され、それ以外の炭素はグラファイ
ト的な硬度的にもろい不良導体であった。
しかし本発明では、この炭素がプラズマ気相法を用いる
と光学的エネルギバンド巾が２．６〜４．５ｅＶを有す
る絶縁性を有し、しかも６５０°Ｃ以下、特に２００〜
４００ ’Ｃで形成可能であるというきわめて工業上重
要な特性を有していることを見出した。
と光学的エネルギバンド巾が２．６〜４．５ｅＶを有す
る絶縁性を有し、しかも６５０°Ｃ以下、特に２００〜
４００ ’Ｃで形成可能であるというきわめて工業上重
要な特性を有していることを見出した。
本発明はこの炭素を繊維状を有する芯の表面に筒状に形
成し、さらにこれら炭素繊維をプラスチック等と混合し
て強化有機物を得んとするものである。
成し、さらにこれら炭素繊維をプラスチック等と混合し
て強化有機物を得んとするものである。
また炭素繊維は中心部にナイロン、テトロン等の有機物
からなる繊維を有し、表面部または表面上に反応した炭
素を筒状に被膜化して形成したものである。
からなる繊維を有し、表面部または表面上に反応した炭
素を筒状に被膜化して形成したものである。
この筒状というのは、その中心部は繊維またはその単に
炭化したものであるが、その表面には３０μ以下の厚さ
を有するきわめて硬度の高い即ち光学的に２．ＯｅＶ以
上特に２．６〜４．５ｅＶのエネルギバンド巾を有する
あたかもダイヤモンドの如き硬さを有する被膜が筒状を
有して設けられ、そのためまげ強度等に対し強靭な特性
を有している。
炭化したものであるが、その表面には３０μ以下の厚さ
を有するきわめて硬度の高い即ち光学的に２．ＯｅＶ以
上特に２．６〜４．５ｅＶのエネルギバンド巾を有する
あたかもダイヤモンドの如き硬さを有する被膜が筒状を
有して設けられ、そのためまげ強度等に対し強靭な特性
を有している。
以下に図面に従って本発明を記す。
第１図は本発明に用いたプラズマＣＶＤ（気相法）装置
の概要を示す。
の概要を示す。
図面において反応炉（１）は誘導または容量方式により
ｔｉｆｆエネルギ（２）が与えられている。さらに炭化
水素であるアセチレン（８）より流量計（５）を経て励
起室に至る。この反応性気体は水素よりなり、キャリア
ガス（７）により希釈され、ともに２．４５Ｇｌｌｚの
マイクロ波の電磁エネルギ（３）が与えられて活性化ま
たは分解する。この活性化または分解した反応性気体は
、直流、高周波またはマイクロ波代表的には１３．５６
ＭＩＩｚの電磁エネルギ（２）によりさらに結合を促進
され、加熱され繊維状芯（１２）の表面に被膜状に形成
される。この芯はロール（１０）より（９）に到り、そ
の間に表面に炭素被膜が形成され、さらにより厚くする
ため、逆にロール（９）より（１０）に再度まきもどさ
れ、これを繰り返して厚さが厚くなる。
ｔｉｆｆエネルギ（２）が与えられている。さらに炭化
水素であるアセチレン（８）より流量計（５）を経て励
起室に至る。この反応性気体は水素よりなり、キャリア
ガス（７）により希釈され、ともに２．４５Ｇｌｌｚの
マイクロ波の電磁エネルギ（３）が与えられて活性化ま
たは分解する。この活性化または分解した反応性気体は
、直流、高周波またはマイクロ波代表的には１３．５６
ＭＩＩｚの電磁エネルギ（２）によりさらに結合を促進
され、加熱され繊維状芯（１２）の表面に被膜状に形成
される。この芯はロール（１０）より（９）に到り、そ
の間に表面に炭素被膜が形成され、さらにより厚くする
ため、逆にロール（９）より（１０）に再度まきもどさ
れ、これを繰り返して厚さが厚くなる。
またこの繊維は１本ではなく １００−１０’本が同時
にそれぞれが１〜１０ｍｍの間隔を経て反応空間内に配
置され、その実効的な表面積を増やして炭素の吸収効率
を向上させた。
にそれぞれが１〜１０ｍｍの間隔を経て反応空間内に配
置され、その実効的な表面積を増やして炭素の吸収効率
を向上させた。
この反応性気体および芯である繊維は、ヒータ（１４）
および（１５）により１５０〜６５０°Ｃに加熱され、
反応が促進される。反応後の不要物は排気（１１）を経
てロータリーポンプ（１１）に至る。これは反応中に０
．００１〜１０ｔｏｒｒ代表的には０．１〜０．５ｔｏ
ｒｒの雰囲気を反応性気体に与えるためにきわめて重要
である。
および（１５）により１５０〜６５０°Ｃに加熱され、
反応が促進される。反応後の不要物は排気（１１）を経
てロータリーポンプ（１１）に至る。これは反応中に０
．００１〜１０ｔｏｒｒ代表的には０．１〜０．５ｔｏ
ｒｒの雰囲気を反応性気体に与えるためにきわめて重要
である。
励起室（４）は５０〜５０００Ｗ代表的には２００〜５
００讐でマイクロ波が導かれＣ−１１結合の水素の切断
に有効であった。更に活性化した炭素に運動エネルギを
与え、互いに衝突させ結合させるのに１３．５６Ｍ１ｌ
ｚの周波数の電磁エネルギを１００〜３００−を（２）
により与えることは大きい光学的バンド巾（Ｅｇという
）を作るために重要であった。
００讐でマイクロ波が導かれＣ−１１結合の水素の切断
に有効であった。更に活性化した炭素に運動エネルギを
与え、互いに衝突させ結合させるのに１３．５６Ｍ１ｌ
ｚの周波数の電磁エネルギを１００〜３００−を（２）
により与えることは大きい光学的バンド巾（Ｅｇという
）を作るために重要であった。
形成された炭素は単に熱分解するのみではＥｇは０．１
〜１．５ｅＶであり、またその場合は硬度も十分ではな
かった。さらに電磁エネルギ（３） 、 （２）を与え
ると２．６〜４．５ｅＶ代表的には３．０〜３．５ｅＶ
となり、この場合はビッカース硬度も４５００〜５５０
０Ｋｇ／＋ｕｅ以上というすぐれた値を有していた。ま
た熱伝導度も５．０（Ｗ／ｃｍ ｄｅｇ） という高い
値を有していた。
〜１．５ｅＶであり、またその場合は硬度も十分ではな
かった。さらに電磁エネルギ（３） 、 （２）を与え
ると２．６〜４．５ｅＶ代表的には３．０〜３．５ｅＶ
となり、この場合はビッカース硬度も４５００〜５５０
０Ｋｇ／＋ｕｅ以上というすぐれた値を有していた。ま
た熱伝導度も５．０（Ｗ／ｃｍ ｄｅｇ） という高い
値を有していた。
また炭素の繊維状を作る時、その芯の太さは任意に変更
可能であるが、実質的にはその直径３００μ（０，３ｍ
ｍ）以下であり、特に代表的には１０〜１００μの繊維
表面に３０μ以下、例えば１〜１０μの厚さの炭素（こ
の場合、その芯も成分としては炭素となるが、その光学
的バンド巾εｇは平均値において２ｅＶよりも少ないた
め、表面の厚さのみを考慮する）はちょうど竹のように
内部が空心状になり、結果としてきわめて軽（かつまげ
強度に強い繊維状構造を作ることができた。
可能であるが、実質的にはその直径３００μ（０，３ｍ
ｍ）以下であり、特に代表的には１０〜１００μの繊維
表面に３０μ以下、例えば１〜１０μの厚さの炭素（こ
の場合、その芯も成分としては炭素となるが、その光学
的バンド巾εｇは平均値において２ｅＶよりも少ないた
め、表面の厚さのみを考慮する）はちょうど竹のように
内部が空心状になり、結果としてきわめて軽（かつまげ
強度に強い繊維状構造を作ることができた。
もちろんこの繊維状構造は芯を直接プラズマ中にて炭化
し、その表面に０．１〜５μの厚さに硬度の強い本発明
の炭素を形成してもよい。
し、その表面に０．１〜５μの厚さに硬度の強い本発明
の炭素を形成してもよい。
かかる炭素繊維は一般のプラスチックに混入し複合化し
た。かかる材料は重さが軽いため、航空機等に用いたり
、またＥｇが２．ＯｅＶ以上特に２．６ｅＶ以上さらに
３．５ｅＶ以上有する場合は、強化ガラスまたはその一
部として用いることも可能であり、その応用は計り知れ
ない。
た。かかる材料は重さが軽いため、航空機等に用いたり
、またＥｇが２．ＯｅＶ以上特に２．６ｅＶ以上さらに
３．５ｅＶ以上有する場合は、強化ガラスまたはその一
部として用いることも可能であり、その応用は計り知れ
ない。
本発明において、主として形成された炭素は電磁エネル
ギを弱く加える場合は非晶質（アモルファス）構造を示
していた。しかし電磁エネルギの出力を５０ｈ以上にす
ると５〜２００人の大きさの微結晶性を有するセミアモ
ルファス構造となった。
ギを弱く加える場合は非晶質（アモルファス）構造を示
していた。しかし電磁エネルギの出力を５０ｈ以上にす
ると５〜２００人の大きさの微結晶性を有するセミアモ
ルファス構造となった。
この微結晶性の方が硬度はさらに強くなった。
本発明は被形成面がない場合とした。しかし板状その他
を用いるごとによりそれら基体の機械的強度を補強する
保護膜として用いることができることはいうまでもない
。
を用いるごとによりそれら基体の機械的強度を補強する
保護膜として用いることができることはいうまでもない
。
本発明における芯は有機物の繊維を用いた。しかしこの
芯をガラスとし、その表面に炭素を被膜コーティングを
行うと、この炭素の屈折率が２．３〜２．６を有するた
め、光通信用の５ｉＯｚフアイバーの表面での光信号の
損失を少なくすることにきわめて有効である。この場合
、ファイバー通信ケーブルとしての強度、特に引っ張り
強度も強く、安価な材料である炭素の筒状コーティング
であるため、その工業的価値はきわめて大きなものであ
ると信する。
芯をガラスとし、その表面に炭素を被膜コーティングを
行うと、この炭素の屈折率が２．３〜２．６を有するた
め、光通信用の５ｉＯｚフアイバーの表面での光信号の
損失を少なくすることにきわめて有効である。この場合
、ファイバー通信ケーブルとしての強度、特に引っ張り
強度も強く、安価な材料である炭素の筒状コーティング
であるため、その工業的価値はきわめて大きなものであ
ると信する。
さらにこの繊維状を設ける芯として、銅の如き金属、セ
ラミックを用いてもよく、細い金属線にあっては、その
加工強度を向上でき、また電気的絶縁性も優れているた
め、耐熱性を有する導線として最適である。
ラミックを用いてもよく、細い金属線にあっては、その
加工強度を向上でき、また電気的絶縁性も優れているた
め、耐熱性を有する導線として最適である。
以上は繊維状の芯の表面に筒状に炭素を作製することに
ついて記したが、粒状または微粉末の炭素を作製するこ
とも可能である。この粒状または微粉末の炭素は光学的
バンド巾が２．ＯｅＶ以上好ましくは２゜６〜４．５
ｅＶを有する炭素を主成分とするものである。
ついて記したが、粒状または微粉末の炭素を作製するこ
とも可能である。この粒状または微粉末の炭素は光学的
バンド巾が２．ＯｅＶ以上好ましくは２゜６〜４．５
ｅＶを有する炭素を主成分とするものである。
粒状または微粉末の炭素を形成せんとする場合は、アセ
チレンまたはエチレンの如き三重結合または二重結合を
有する炭化水素反応性気体をプラズマ放電雰囲気中にて
反応せしめ、粉末化した。
チレンまたはエチレンの如き三重結合または二重結合を
有する炭化水素反応性気体をプラズマ放電雰囲気中にて
反応せしめ、粉末化した。
できた粒状または微粉末は平均的には１０μ以下特に５
０〜５０００人の大きさを有していた。
０〜５０００人の大きさを有していた。
粒状または微粉末の炭素の製造は第１図に示した装置に
より前記した方法と同様の方法で微粉末の核の重合化を
することにより行うことが可能である。
より前記した方法と同様の方法で微粉末の核の重合化を
することにより行うことが可能である。
粒状または微粉末の炭素はプラスチック等と混合して強
化有機物を作ることも可能であり、その他として、粒状
または微粉末は研磨材、補強材としても使用可能である
。特に本発明の炭素は、その原料をアセチレンまたはエ
チレンの如く三重結合または二重結合を有する炭化水素
を主として用いたため、低い電気エネルギでも結晶化を
させることができた。しかし、もし補助のマイクロ波を
ＩＫＷ以上と高い電気エネルギで与えると、プロパンガ
スからも作ることが可能である。これは使用原料が安価
であり、また必要なエネルギが高温を必要としない等き
わめて多くの工業的応用を産むことができる。
化有機物を作ることも可能であり、その他として、粒状
または微粉末は研磨材、補強材としても使用可能である
。特に本発明の炭素は、その原料をアセチレンまたはエ
チレンの如く三重結合または二重結合を有する炭化水素
を主として用いたため、低い電気エネルギでも結晶化を
させることができた。しかし、もし補助のマイクロ波を
ＩＫＷ以上と高い電気エネルギで与えると、プロパンガ
スからも作ることが可能である。これは使用原料が安価
であり、また必要なエネルギが高温を必要としない等き
わめて多くの工業的応用を産むことができる。
以上において炭素を主成分として記したが、この中には
水素が０．０１〜ｌＯモルχ含まれており、さらに■価
、■価またはＶ価の不純物を３モル％以下の型金有させ
て、平均的には２．６〜４．５ｅＶを有しつつもＰまた
はＮ型の導電性を与えてもよい。
水素が０．０１〜ｌＯモルχ含まれており、さらに■価
、■価またはＶ価の不純物を３モル％以下の型金有させ
て、平均的には２．６〜４．５ｅＶを有しつつもＰまた
はＮ型の導電性を与えてもよい。
また微粉末は第１図において反応炉（１）の飛翔距離を
調整してその大きさを変更してもよく、本発明では５０
〜５００人の直径を有しているが、この反応炉を塔にし
てその距離を１〜５ｍとすると、０．５〜５μの大きさ
のものを作ることが可能である。
調整してその大きさを変更してもよく、本発明では５０
〜５００人の直径を有しているが、この反応炉を塔にし
てその距離を１〜５ｍとすると、０．５〜５μの大きさ
のものを作ることが可能である。
第１図は本発明の炭素を作製するための装置の概要を示
す。 特許出廓人
す。 特許出廓人
Claims (2)
- １．板状又は繊維状の有機物上に光学的に２．０ｅＶ〜
４．５ｅＶのエネルギーバンド巾を有するダイヤモンド
の如き被膜を形成することを特徴とする炭素を主成分と
する被膜。 - ２．特許請求の範囲第１項に記載された炭素を主成分と
する被膜は０．１〜１０μｍであることを特徴とする炭
素を主成分とする被膜。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56146929A JPS5849609A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 炭素およびその作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03158468A true JPH03158468A (ja) | 1991-07-08 |
Family
ID=15418760
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56146929A Granted JPS5849609A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 炭素およびその作製方法 |
| JP13503789A Pending JPH03158468A (ja) | 1981-09-17 | 1989-05-29 | 炭素を主成分とする被膜 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56146929A Granted JPS5849609A (ja) | 1981-09-17 | 1981-09-17 | 炭素およびその作製方法 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (2) | JPS5849609A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997020981A1 (en) * | 1995-12-01 | 1997-06-12 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Capacitively coupled rf diamond-like-carbon reactor |
| WO1997020982A1 (en) * | 1995-12-01 | 1997-06-12 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Diamond-like-carbon coated aramid fibers having improved mechanical properties |
| US5643343A (en) * | 1993-11-23 | 1997-07-01 | Selifanov; Oleg Vladimirovich | Abrasive material for precision surface treatment and a method for the manufacturing thereof |
| US5711773A (en) * | 1994-11-17 | 1998-01-27 | Plasmoteg Engineering Center | Abrasive material for precision surface treatment and a method for the manufacturing thereof |
| DE102004033090A1 (de) * | 2004-07-08 | 2006-02-09 | Klaus Dr. Rennebeck | Element zur Wärmeableitung |
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Families Citing this family (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN110820320A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-21 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 保温毡及其制备方法、拉晶炉 |
-
1981
- 1981-09-17 JP JP56146929A patent/JPS5849609A/ja active Granted
-
1989
- 1989-05-29 JP JP13503789A patent/JPH03158468A/ja active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| SOLID STATE COMMUN=1980 * |
Cited By (7)
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| US6037016A (en) * | 1995-12-01 | 2000-03-14 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Capacitively coupled RF diamond-like-carbon reactor |
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Also Published As
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| JPS5849609A (ja) | 1983-03-23 |
| JPH0445977B2 (ja) | 1992-07-28 |
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