JPH0445977B2 - - Google Patents
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- JPH0445977B2 JPH0445977B2 JP56146929A JP14692981A JPH0445977B2 JP H0445977 B2 JPH0445977 B2 JP H0445977B2 JP 56146929 A JP56146929 A JP 56146929A JP 14692981 A JP14692981 A JP 14692981A JP H0445977 B2 JPH0445977 B2 JP H0445977B2
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- carbon
- reactive gas
- gas
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- fibrous
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Landscapes
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は炭素を主成分とした材料（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。
〔従来技術及びその問題点〕
従来炭素とはグラフアイトの如き導電性の炭素
を考えていた。炭素の単結晶のダイヤモンドが知
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。このダン
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アイト的な硬度的
にもろい不良導体であつた。
を考えていた。炭素の単結晶のダイヤモンドが知
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。このダン
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アイト的な硬度的
にもろい不良導体であつた。
しかし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℃以下、特に200〜400℃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ことに本発明は基づ
くものである。
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℃以下、特に200〜400℃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ことに本発明は基づ
くものである。
本発明は、結晶性を有する炭素を主成分とした
炭素を繊維状を有する芯に形成して繊維状炭素を
形成することを目的としている。
炭素を繊維状を有する芯に形成して繊維状炭素を
形成することを目的としている。
本発明は上記目的を達成するため、反応容器に
反応性気体を供給する手段と、前記容器内の反応
性気体を真空排除する手段と、マイクロ波エネル
ギーを前記反応性気体に供給する手段とを具備す
るプラズマ反応装置を用いる方法において、減圧
下に保持された前記反応容器内に、繊維状を有す
る芯を設け、前記反応性気体である三重結合また
は二重結合を有する炭化物気体と水素との混合気
体を導入して前記マイクロ波エネルギーを前記反
応性気体に供給してプラズマ気相反応を生ぜし
め、さらに500W以上の高周波エネルギーを前記
混合気体に供給して、前記繊維状を有する芯に、
結晶性を有する炭素を主成分とした炭素を形成さ
せることとしたものである。
反応性気体を供給する手段と、前記容器内の反応
性気体を真空排除する手段と、マイクロ波エネル
ギーを前記反応性気体に供給する手段とを具備す
るプラズマ反応装置を用いる方法において、減圧
下に保持された前記反応容器内に、繊維状を有す
る芯を設け、前記反応性気体である三重結合また
は二重結合を有する炭化物気体と水素との混合気
体を導入して前記マイクロ波エネルギーを前記反
応性気体に供給してプラズマ気相反応を生ぜし
め、さらに500W以上の高周波エネルギーを前記
混合気体に供給して、前記繊維状を有する芯に、
結晶性を有する炭素を主成分とした炭素を形成さ
せることとしたものである。
繊維状炭素は中心部の芯にナイロン、テトロン
等の有機物からなる繊維、ガラス、金属またはセ
ラミツク等を用い、その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。
等の有機物からなる繊維、ガラス、金属またはセ
ラミツク等を用い、その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2.0eV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。
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2.0eV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。
反応性気体には、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
主として用いる。
如く三重結合または二重結合を有する炭化水素を
主として用いる。
以下に図面に従つて本発明を記す。
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。
法）装置の概要を示す。
図面において反応炉１は誘導または容量方式に
より電磁エネルギ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
ヤリアガス７により希釈され、ともに2.45GHzの
マイクロ波の磁気エネルギ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、高周波、代表的には13.56MHzの電磁
エネルギ２によりさらに結合を促進され、加熱さ
れた繊維状芯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100〜104本が同時にそれぞれ１〜
10mmの間隔を経て反応空間内に配置され、その実
初的な表面積を増やして炭素の吸収効率を向上さ
せた。
より電磁エネルギ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
ヤリアガス７により希釈され、ともに2.45GHzの
マイクロ波の磁気エネルギ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、高周波、代表的には13.56MHzの電磁
エネルギ２によりさらに結合を促進され、加熱さ
れた繊維状芯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100〜104本が同時にそれぞれ１〜
10mmの間隔を経て反応空間内に配置され、その実
初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150〜160℃に加熱され、反
応が促進される。反応後に不要物は排気１１を経
てロータリーポンプ１１に到る。これは反応中に
0.001〜10torr代表的には0.1〜0.5torr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。
１４および１５により150〜160℃に加熱され、反
応が促進される。反応後に不要物は排気１１を経
てロータリーポンプ１１に到る。これは反応中に
0.001〜10torr代表的には0.1〜0.5torr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200〜500Wで
マイクロ波が導かれＣ−Ｈ結合の水素を切断に有
効であつた。
マイクロ波が導かれＣ−Ｈ結合の水素を切断に有
効であつた。
更に活性化した炭素に運動エレルギを与え、互
いに衝突させ結合させるのに13.56MHzの周波数
の電磁エネルギを100〜300W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
ために重要であつた。
いに衝突させ結合させるのに13.56MHzの周波数
の電磁エネルギを100〜300W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
ために重要であつた。
しかし本発明においては、この電磁エネルギの
出力を500W以上にして、５〜200Åの大きさの結
晶性を有する構造にした。
出力を500W以上にして、５〜200Åの大きさの結
晶性を有する構造にした。
形成された炭素は、単に反応性気体を熱分解す
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つたが、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、この場合はビツカース硬度も
4500〜5500Kg／mm2以上とすぐれた値を有してい
た。また熱伝導度も5.0（Ｗ／cmdeg）という高い
値を有していた。
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つたが、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、この場合はビツカース硬度も
4500〜5500Kg／mm2以上とすぐれた値を有してい
た。また熱伝導度も5.0（Ｗ／cmdeg）という高い
値を有していた。
また炭素の繊維状を作る時も、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
300μｍ（0.3mm）以下であり、特に代表的には10
〜100μｍの繊維表面に30μｍ以下、例えば１〜
10μｍ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Eg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）はちようど竹のように内部の
空心状になり、結果としてきわめて軽くかつまげ
強度に強い繊維状構造を作ることができた。
任意に変更可能であるが、実質的にはその直径
300μｍ（0.3mm）以下であり、特に代表的には10
〜100μｍの繊維表面に30μｍ以下、例えば１〜
10μｍ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Eg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）はちようど竹のように内部の
空心状になり、結果としてきわめて軽くかつまげ
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0.1〜5μｍの厚さに硬度
の強い本発明の炭素を形成してもよい。
にて炭化し、その表面に0.1〜5μｍ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ツクに混入し
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2.0eV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。
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2.0eV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
アス）構造を示していた。しかし電磁エネルギの
出力を500W以上にすると５〜200Åの大きさの結
晶性を有する構造となつた。この結晶性の方が硬
度はさらに強くなつた。
磁エネルギを弱く加える場合は非晶質（アモルフ
アス）構造を示していた。しかし電磁エネルギの
出力を500W以上にすると５〜200Åの大きさの結
晶性を有する構造となつた。この結晶性の方が硬
度はさらに強くなつた。
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0.01〜10モル％（原子％）含まれ
ており、さらに価、価または価の不純物を
３モル％（原子％）以下の量含有させて、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。
の中には水素が0.01〜10モル％（原子％）含まれ
ており、さらに価、価または価の不純物を
３モル％（原子％）以下の量含有させて、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。
また本発明における心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
を被膜コーテイングを行うと、この炭素の屈折率
が2.3〜2.6を有するため、光通信用のSiO2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、フアイバー通信
ケーブルとしての強度、特に引つ張り強度も強
く、安価な材料である炭素の筒状コーテイングで
あるため、その工業的価値はきわめて大きなもの
であると信ずる。
た。しかしこの芯をガラスとし、その表面に炭素
を被膜コーテイングを行うと、この炭素の屈折率
が2.3〜2.6を有するため、光通信用のSiO2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、フアイバー通信
ケーブルとしての強度、特に引つ張り強度も強
く、安価な材料である炭素の筒状コーテイングで
あるため、その工業的価値はきわめて大きなもの
であると信ずる。
さらにこの繊維状を設ける芯として、銅の如き
金属、セラミツクを用いてよく、細い金属線にあ
つては、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。
金属、セラミツクを用いてよく、細い金属線にあ
つては、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。
反応容器に反応性気体を供給する手段と、前記
容器内の反応性気体を真空排除する手段と、マイ
クロ波エネルギーを前記反応性気体に供給する手
段とを具備するプラズマ反応装置を用いる方法に
おいて、減圧下に保持された前記反応容器内に、
繊維状を有する芯を設け、前記反応性気体である
三重結合または二重結合を有する炭化物気体と水
素との混合気体を導入して前記マイクロ波エネル
ギーを前記反応性気体に供給してプラズマ気相反
応を生ぜしめ、さらに500W以上の高周波エネル
ギーを前記混合気体に供給して、前記繊維状を有
する芯に、結晶性を有する炭素を主成分とした炭
素を形成させることにより、結晶性を有する炭素
を主成分とした炭素を繊維状を有する芯に形成し
て繊維状炭素を形成することが可能となる。
容器内の反応性気体を真空排除する手段と、マイ
クロ波エネルギーを前記反応性気体に供給する手
段とを具備するプラズマ反応装置を用いる方法に
おいて、減圧下に保持された前記反応容器内に、
繊維状を有する芯を設け、前記反応性気体である
三重結合または二重結合を有する炭化物気体と水
素との混合気体を導入して前記マイクロ波エネル
ギーを前記反応性気体に供給してプラズマ気相反
応を生ぜしめ、さらに500W以上の高周波エネル
ギーを前記混合気体に供給して、前記繊維状を有
する芯に、結晶性を有する炭素を主成分とした炭
素を形成させることにより、結晶性を有する炭素
を主成分とした炭素を繊維状を有する芯に形成し
て繊維状炭素を形成することが可能となる。
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。
概要を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 反応容器に反応性気体を供給する手段と、前
記容器内の反応性気体を真空排除する手段と、マ
イクロ波エネルギーを前記反応性気体に供給する
手段とを具備するプラズマ反応装置を用いる方法
において、減圧下に保持された前記反応容器内
に、繊維状を有する芯を設け、前記反応性気体で
ある三重結合または二重結合を有する炭化物気体
と水素との混合気体を導入して前記マイクロ波エ
ネルギーを前記反応性気体に供給してプラズマ気
相反応を生ぜしめ、さらに500W以上の高周波エ
ネルギーを前記混合気体に供給して、前記繊維状
を有する芯に、結晶性を有する炭素を主成分とし
た炭素を形成させることを特長とする繊維状炭素
の作製方法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、繊維状を有
する芯が、有機物、ガラス、金属、セラミツクで
あることを特徴とする繊維状炭素の作製方法。
Priority Applications (2)
| 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 |
| JP13503789A JPH03158468A (ja) | 1981-09-17 | 1989-05-29 | 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 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61285536A Division JPS62171910A (ja) | 1986-11-29 | 1986-11-29 | 炭素 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5849609A JPS5849609A (ja) | 1983-03-23 |
| JPH0445977B2 true JPH0445977B2 (ja) | 1992-07-28 |
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 After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13503789A Pending JPH03158468A (ja) | 1981-09-17 | 1989-05-29 | 炭素を主成分とする被膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JPS5849609A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| 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 |
| DE69624504T2 (de) * | 1995-12-01 | 2003-06-26 | E.I. Du Pont De Nemours And Co., Wilmington | Diamantartige kohlenstoffbeschichtete aramidfasern mit verbesserten mechanischen eigenschaften |
| EP0876528B1 (en) * | 1995-12-01 | 2002-10-02 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Capacitively coupled rf diamond-like-carbon reactor |
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-
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 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5849609A (ja) | 1983-03-23 |
| JPH03158468A (ja) | 1991-07-08 |
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