JPH07189040A - 円筒状黒鉛繊維の製造方法 - Google Patents
円筒状黒鉛繊維の製造方法Info
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Landscapes
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- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】大量かつ太さ、方向の揃った円筒状黒鉛繊維を
得る製造方法、及び金属を内包する円筒状黒鉛繊維を得
る製造方法を提供する。 【構成】ガス供給系５より炭化水素ガスを供給し、炭素
電極７、１０間に直流アーク放電を起こさせ、円筒状黒
鉛繊維を大量に成長させる。また、正電極を金属にする
ことにより金属を内包した円筒状黒鉛繊維を成長させ
る。さらに成長の核として炭素クラスター、金属クラス
ターを用い、気相成長により太さ、向きの揃った円筒状
黒鉛繊維を成長させる。
得る製造方法、及び金属を内包する円筒状黒鉛繊維を得
る製造方法を提供する。 【構成】ガス供給系５より炭化水素ガスを供給し、炭素
電極７、１０間に直流アーク放電を起こさせ、円筒状黒
鉛繊維を大量に成長させる。また、正電極を金属にする
ことにより金属を内包した円筒状黒鉛繊維を成長させ
る。さらに成長の核として炭素クラスター、金属クラス
ターを用い、気相成長により太さ、向きの揃った円筒状
黒鉛繊維を成長させる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、円筒状黒鉛繊維の製造
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、円筒状黒鉛繊維を得る方法とし
て、アルゴンガスあるいはヘリウムガス中で炭素電極間
にアーク放電を起こさせ、陰極上に成長させる製造方法
が考案された。
て、アルゴンガスあるいはヘリウムガス中で炭素電極間
にアーク放電を起こさせ、陰極上に成長させる製造方法
が考案された。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、この方法で
は、原料の炭素は放電により蒸発した電極から供給され
るのみで、成長速度が遅く、また、繊維の太さの一様性
にも欠けているという欠点があった。
は、原料の炭素は放電により蒸発した電極から供給され
るのみで、成長速度が遅く、また、繊維の太さの一様性
にも欠けているという欠点があった。
【０００４】本発明の目的は、このような事情に鑑みて
なされたものであり、大量かつ一様に円筒状黒鉛繊維を
製造する方法を提供することにある。
なされたものであり、大量かつ一様に円筒状黒鉛繊維を
製造する方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の円筒状黒鉛繊維
の製造方法は、炭化水素ガスを含む雰囲気において炭素
電極間にアーク放電を起こさせて陰極上より円筒状黒鉛
繊維を得ることを特徴としている。また、基板上に配列
させた金属微粒子、あるいは炭素クラスターを核として
用いれば、円筒状黒鉛繊維を大量かつ配向した状態で成
長させることもできる。
の製造方法は、炭化水素ガスを含む雰囲気において炭素
電極間にアーク放電を起こさせて陰極上より円筒状黒鉛
繊維を得ることを特徴としている。また、基板上に配列
させた金属微粒子、あるいは炭素クラスターを核として
用いれば、円筒状黒鉛繊維を大量かつ配向した状態で成
長させることもできる。
【０００６】さらに、炭素電極の陽極にタングステン等
の金属を用いることにより、金属を中に含んだ円筒状黒
鉛繊維を成長させる製造方法である。
の金属を用いることにより、金属を中に含んだ円筒状黒
鉛繊維を成長させる製造方法である。
【０００７】
【作用】本発明においては、炭素の供給源が電極だけで
なく、雰囲気ガスから連続的に供給できることから、大
量に円筒状黒鉛繊維を製造することができる。また、基
板上に配列させた金属微粒子、あるいは炭素クラスター
を核として成長させることにより、太さおよび向きの揃
った円筒状黒鉛繊維を製造することができる。この場
合、金属粒子とは遷移金属粒子を、炭素クラスターとし
てはＣ６０，Ｃ７０等を用いれば配向性が高く、高品質
な黒鉛繊維を得ることができる。
なく、雰囲気ガスから連続的に供給できることから、大
量に円筒状黒鉛繊維を製造することができる。また、基
板上に配列させた金属微粒子、あるいは炭素クラスター
を核として成長させることにより、太さおよび向きの揃
った円筒状黒鉛繊維を製造することができる。この場
合、金属粒子とは遷移金属粒子を、炭素クラスターとし
てはＣ６０，Ｃ７０等を用いれば配向性が高く、高品質
な黒鉛繊維を得ることができる。
【０００８】さらに、金属を円筒状黒鉛繊維の中空部分
に入れることができる。
に入れることができる。
【０００９】
【実施例】以下に本発明の実施例を図によって説明す
る。 （実施例１）図１は、炭化水素ガスを含む雰囲気で円筒
状黒鉛繊維を製造する装置の例を示したものである。図
において、円筒状黒鉛繊維が成長する一対の炭素棒電極
７、１０を真空容器１の中央に配置し、容器１内を真空
排気系２で排気する。所定の圧力、例えば、真空計３で
計測して１０-6Ｔｏｒｒ程度になった段階で真空バルブ
４を閉じ、ガス供給系５でにより炭化水素ガス、希ガス
を供給する。圧力計により圧力を測定し、真空容器１内
が所定の圧力になるように設定する。
る。 （実施例１）図１は、炭化水素ガスを含む雰囲気で円筒
状黒鉛繊維を製造する装置の例を示したものである。図
において、円筒状黒鉛繊維が成長する一対の炭素棒電極
７、１０を真空容器１の中央に配置し、容器１内を真空
排気系２で排気する。所定の圧力、例えば、真空計３で
計測して１０-6Ｔｏｒｒ程度になった段階で真空バルブ
４を閉じ、ガス供給系５でにより炭化水素ガス、希ガス
を供給する。圧力計により圧力を測定し、真空容器１内
が所定の圧力になるように設定する。
【００１０】一方の炭素電極７は、アーク放電源８の正
導電端子９に、他方の炭素棒電極１０を負導電端子１１
に接続する。正の炭素棒電極７は、可動装置１２により
電極間のギャップを適当に調整することができる。
導電端子９に、他方の炭素棒電極１０を負導電端子１１
に接続する。正の炭素棒電極７は、可動装置１２により
電極間のギャップを適当に調整することができる。
【００１１】炭素棒電極７、１０に、直径１センチ炭素
棒を用い、メタンガス２０Ｔｏｒｒ、アルゴンガス８０
Ｔｏｒｒの混合ガス雰囲気中で、電極７、１０間に直流
アーク放電を起こさせる。放電電圧を３０Ｖとし、放電
電流を２００Ａに設定して放電を行った。その結果、負
電極である炭素棒電極１０の先端に、炭素の堆積物が成
長した。
棒を用い、メタンガス２０Ｔｏｒｒ、アルゴンガス８０
Ｔｏｒｒの混合ガス雰囲気中で、電極７、１０間に直流
アーク放電を起こさせる。放電電圧を３０Ｖとし、放電
電流を２００Ａに設定して放電を行った。その結果、負
電極である炭素棒電極１０の先端に、炭素の堆積物が成
長した。
【００１２】この堆積物を電子顕微鏡で観察すると円筒
状黒鉛繊維であった。
状黒鉛繊維であった。
【００１３】この実施例においてガスの供給量と真空ポ
ンプの排気量を適当に調整することにより、連続的に原
料ガスが供給でき、大量生産が可能となった。 （実施例２）図２は、金属をその中空部分に含んだ円筒
状黒鉛繊維を製造する装置の例を示したものである。図
において、円筒状黒鉛繊維が成長する一対の炭素棒電極
１９と、金属棒電極（あるいは金属を含む炭素棒電極）
２２を真空容器１３の中央に配置し、容器１３内を真空
排気系１５で排気する。所定の圧力、例えば、真空計１
５で計測して１０-6Ｔｏｒｒ程度になった段階で真空バ
ルブ１６を閉じ、ガス供給系１７により希ガスを供給す
る。圧力計１８により圧力を測定し、真空容器１３内が
所定の圧力になるように設定する。ここで、ガス供給系
１７より供給するガスとして炭化水素ガスを含んだもの
を供給すれば、さらに大量に高品質なものが得られる。
ンプの排気量を適当に調整することにより、連続的に原
料ガスが供給でき、大量生産が可能となった。 （実施例２）図２は、金属をその中空部分に含んだ円筒
状黒鉛繊維を製造する装置の例を示したものである。図
において、円筒状黒鉛繊維が成長する一対の炭素棒電極
１９と、金属棒電極（あるいは金属を含む炭素棒電極）
２２を真空容器１３の中央に配置し、容器１３内を真空
排気系１５で排気する。所定の圧力、例えば、真空計１
５で計測して１０-6Ｔｏｒｒ程度になった段階で真空バ
ルブ１６を閉じ、ガス供給系１７により希ガスを供給す
る。圧力計１８により圧力を測定し、真空容器１３内が
所定の圧力になるように設定する。ここで、ガス供給系
１７より供給するガスとして炭化水素ガスを含んだもの
を供給すれば、さらに大量に高品質なものが得られる。
【００１４】金属棒電極（金属を含む炭素棒電極）２２
は、アーク放電源２０の正導電端子２３に、炭素棒電極
１９を負導電端子２１に接続する。炭素棒電極１９は可
動装置２４により電極間のギャップを調整することがで
きる。
は、アーク放電源２０の正導電端子２３に、炭素棒電極
１９を負導電端子２１に接続する。炭素棒電極１９は可
動装置２４により電極間のギャップを調整することがで
きる。
【００１５】金属棒電極２２に、直径５ミリのタングス
テン棒、炭素棒電極１９に、直径１０ミリのものを用
い、アルゴンガス１００Ｔｏｒｒ雰囲気中で電極１９、
２２間に直流アーク放電を起こさせる。放電電圧を３０
Ｖ、放電電流を２００Ａに設定して放電を行った。その
結果、負電極である炭素棒電極１９の先端には、炭素の
堆積物が成長した。
テン棒、炭素棒電極１９に、直径１０ミリのものを用
い、アルゴンガス１００Ｔｏｒｒ雰囲気中で電極１９、
２２間に直流アーク放電を起こさせる。放電電圧を３０
Ｖ、放電電流を２００Ａに設定して放電を行った。その
結果、負電極である炭素棒電極１９の先端には、炭素の
堆積物が成長した。
【００１６】この堆積物を電子顕微鏡で調べると、タン
グステンをその中空部分に含んだ円筒状黒鉛繊維であっ
た。 （実施例３）図３、４は、基板上に配列した円筒状黒鉛
繊維を製造する方法の例を示したものである。
グステンをその中空部分に含んだ円筒状黒鉛繊維であっ
た。 （実施例３）図３、４は、基板上に配列した円筒状黒鉛
繊維を製造する方法の例を示したものである。
【００１７】図３は、基板３１に二硫化モリブデン結晶
を用いた場合の図である。この基板３１上に、ＭＢＥ法
によりＣ６０炭素クラスター３２の結晶を成長させ、こ
のクラスターを円筒状黒鉛繊維成長の核に用いるもので
ある。
を用いた場合の図である。この基板３１上に、ＭＢＥ法
によりＣ６０炭素クラスター３２の結晶を成長させ、こ
のクラスターを円筒状黒鉛繊維成長の核に用いるもので
ある。
【００１８】図４は、基板４１にシリコン結晶を用い、
電子ビームリソグラフィーの手法により直径２ナノメー
ターの鉄クラスター４２を析出させ、このクラスターを
円筒状黒鉛繊維成長の核に用いるものである。
電子ビームリソグラフィーの手法により直径２ナノメー
ターの鉄クラスター４２を析出させ、このクラスターを
円筒状黒鉛繊維成長の核に用いるものである。
【００１９】実際の成長は、電気管状炉により、ＣＶＤ
法で行った。メタンガスを成長用ガスとして用い、炉の
温度を１０００℃に設定して成長させたところ、直径が
およそ２ナノメーターによく揃った円筒状黒鉛繊維が基
板に垂直に成長していた。
法で行った。メタンガスを成長用ガスとして用い、炉の
温度を１０００℃に設定して成長させたところ、直径が
およそ２ナノメーターによく揃った円筒状黒鉛繊維が基
板に垂直に成長していた。
【００２０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、大量に、
また、太さと向きの揃った円筒状黒鉛繊維が提供でき
る。さらに、複合材料としても期待できるその中空部分
に金属を含んだ円筒状黒鉛繊維も提供することができ
る。
また、太さと向きの揃った円筒状黒鉛繊維が提供でき
る。さらに、複合材料としても期待できるその中空部分
に金属を含んだ円筒状黒鉛繊維も提供することができ
る。
【図１】円筒状黒鉛繊維製造装置の概略図である。
【図２】金属を含んだ円筒状黒鉛繊維製造装置の概略図
である。
である。
【図３】炭素クラスターを円筒状黒鉛繊維成長の核とす
る基板の模式図である。
る基板の模式図である。
【図４】金属クラスターを円筒状黒鉛繊維成長の核とす
る基板の模式図である。
る基板の模式図である。
１ 真空容器 ２ 真空排気系 ３ 真空計 ４ 真空バルブ ５ ガス供給系 ６ 圧力計 ７ 炭素棒電極 ８ アーク放電源 ９ 正導電端子 １０ 炭素棒電極 １１ 負導電端子 １２ 可動装置 １３ 真空容器 １４ 真空排気系 １５ 真空計 １６ 真空バルブ １７ ガス供給系 １８ 圧力計 １９ 炭素棒電極 ２０ アーク放電源 ２１ 負導電端子 ２２ 金属棒電極 ２３ 正導電端子 ２４ 可動装置 ３１ 二硫化モリブデン基板 ３２ Ｃ６０炭素クラスター結晶 ４１ シリコン基板 ４２ 鉄クラスター
Claims (4)
- 【請求項１】 炭化水素ガスを含む雰囲気中において、
炭素電極間にアーク放電を起こさせることを特徴とする
円筒状黒鉛繊維の製造方法。 - 【請求項２】 基板上に配列させた炭素クラスターを成
長の核として、炭化水素ガスを用いたＣＶＤ法を行うこ
とを特徴とする円筒状黒鉛繊維の製造方法。 - 【請求項３】 基板上に配列させた金属微粒子を成長の
核として、炭化水素ガスを用いたＣＶＤ法を行うことを
特徴とする円筒状黒鉛繊維の製造方法。 - 【請求項４】 アーク放電電極の陽極にタングステン等
の金属を用いることにより、金属を中に含ませることを
特徴とする金属内包の円筒状黒鉛繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330210A JPH07189040A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 円筒状黒鉛繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5330210A JPH07189040A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 円筒状黒鉛繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07189040A true JPH07189040A (ja) | 1995-07-25 |
Family
ID=18230080
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5330210A Pending JPH07189040A (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 円筒状黒鉛繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07189040A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002070406A1 (en) * | 2001-03-01 | 2002-09-12 | Sony Corporation | Device and method for manufacture of carbonaceous material |
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| JP2005533745A (ja) * | 2002-07-22 | 2005-11-10 | ライプニッツ−インスティトゥート フュア フェストケルパー− ウント ヴェルクシュトフフォルシュング ドレスデン エー ファオ | 内包フラーレンの製造方法 |
| JP2007169814A (ja) * | 2005-12-21 | 2007-07-05 | Jfe Engineering Kk | 微細炭素繊維およびそれを用いたバイオデバイス |
| JP2009167031A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Mie Univ | 金属内包カーボンナノチューブの製造方法及びそれにより製造された金属内包カーボンナノチューブ |
| CN108046237A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-18 | 中国石油大学(北京) | 弧光等离子制备碳纳米材料的装置 |
Citations (5)
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| JPS61194223A (ja) * | 1985-02-22 | 1986-08-28 | Showa Denko Kk | 気相法炭素繊維の製造法 |
| JPH02167898A (ja) * | 1988-12-21 | 1990-06-28 | Mitsubishi Petrochem Co Ltd | グラファイトウィスカーの製造法 |
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| JPH07165406A (ja) * | 1993-10-19 | 1995-06-27 | Sony Corp | カーボンチューブの製造方法 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP5330210A patent/JPH07189040A/ja active Pending
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| CN108046237A (zh) * | 2017-12-15 | 2018-05-18 | 中国石油大学(北京) | 弧光等离子制备碳纳米材料的装置 |
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