TWI697456B - 層積體 - Google Patents
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Abstract
本發明為一種層積體，前述層積體具有碳奈米管片及第一保護材，前述碳奈米管片具有複數的碳奈米管在第一保護材的面內的其中一個方向上排成一列的構造，前述第一保護材與前述碳奈米管片鄰接的面的表面粗糙度(Ra1)為0.05μm以上。
Description
本發明是有關於層積體。
以往使用碳奈米管的薄片已眾所周知。
在文獻1(日本特許第5255021號公報)中揭示有具有保護結構體的碳奈米管結構體，該保護結構體，具備：至少一張的拉伸構造(drawn)碳奈米管薄膜、支撐體、以及被覆膜。
不過，碳奈米管片為了提供時容易處理，從而有藉由以剝離性的薄膜等作為支撐體的層積體的形態來提供的情況。
然而，依據支撐體，會有因無法輕鬆將碳奈米管片剝離等的緣故，而在碳奈米管片上發生缺陷等的不良狀況的問題。
本發明的目地在於提供可以防止在碳奈米管片上所發
生的不良狀況的層積體。
本發明的一個態樣所涉及的層積體，具有碳奈米管片及第一保護材，前述碳奈米管片具有複數的碳奈米管在第一保護材的面內的其中一個方向上排成一列的構造，前述第一保護材與前述碳奈米管片鄰接的面的表面粗糙度Ra1為0.05μm以上。
在本發明的一個態樣所涉及的層積體中，較佳為前述第一保護材的表面粗糙度Ra1為10μm以下。
依據本發明，係提供可以防止在碳奈米管片上所發生的不良狀況的層積體。
1A、1B:層積體
10:碳奈米管片
11:第一CNT片面
12:第二CNT片面
20:第一保護材
21:第一保護材面
30:第二保護材
31:第二保護材面
第1圖是本發明的一個實施方式所涉及的層積體的剖面圖。
第2圖是本發明的另一個實施方式所涉及的層積體的剖面圖。
如第1圖所示般，本發明的一個實施方式所涉及的層積體1A具有碳奈米管片10以及第一保護材20。本實施方式所涉及的層積體1A是碳奈米管片10的第一CNT片面11與第一保護材20的第一保護材面21鄰接。
碳奈米管片10具有複數的碳奈米管優先在第一保護材的面內的其中一個方向上排成一列的構造。
在本說明書中，「碳奈米管在第一保護材的面內的其中一個方向上排成一列的狀態」代表碳奈米管沿第一保護材的面內的其中一個方向排成一列的狀態的意思，舉例如：碳奈米管的長軸與第一保護材的面內的其中一個方向平行地排成一列的狀態。
此外，在本說明書中，「優先地排成一列的狀態」代表該排成一列的狀態為主流的意思。例如，如上述般，碳奈米管的長軸是與第一保護材的面內的其中一個方向平行地排成一列的狀態的情況下，如果該排成一列狀態為主流的話，一部分的碳奈米管即使碳奈米管的長軸不與第一保護材的面內的其中一個方向平行地排成一列的狀態也可以。
碳奈米管片10可藉由例如從碳奈米管的叢(是指使碳奈米管在基板上複數成長，成為相對於基板垂直方向進行配向的成長體，也有被稱為「陣列」的情況)，將由分子間力所集合的碳奈米管以薄片的狀態抽出而從基板拉開所獲得。
碳奈米管片10的厚度是視用途做適當決定。例如，從保持碳奈米管片10的高透明性，或調整其電氣性的表面電阻的觀點來看，碳奈米管片10的厚度t10(參照第1
圖)較佳為0.01μm以上100μm以下，更佳為0.05μm以上75μm以下。
第一保護材20與碳奈米管片10鄰接的面(第一保護材面21)的表面粗糙度(算術平均粗糙度)Ra1為0.05μm以上。
如果第一保護材面21的表面粗糙度Ra1為0.05μm以上，在從作為支撐體的第一保護材20剝離時，碳奈米管片10不會斷裂，可以輕鬆剝離。
第一保護材面21的表面粗糙度Ra1較佳為0.1μm以上，更佳為0.15μm以上。
另外，本說明書之表面粗糙度是根據JIS B0633：2001藉由觸針式表面粗糙度計所測定的值。
第一保護材面21的表面粗糙度Ra1較佳為10μm以下。
如果第一保護材面21的表面粗糙度Ra1為10μm以下，由於適度維持作為支撐體的第一保護材20的表面(第一保護材面21)的平滑性，所以抑制了因第一保護材面21的凹凸所造成的碳奈米管片10的破壞等之缺陷的發生。
第一保護材面21的表面粗糙度Ra1更佳為5μm以下，最佳為3μm以下。
以將第一保護材面21的表面粗糙度Ra1控制在前述
範圍的手段來說，可以舉出的手段例如：使構成第一保護材面21的樹脂等的材料中含有粒子狀物質的方法；在使構成第一保護材面21的樹脂等的材料熔融成形時，藉著將溶融的材料射出於具有凹凸的輥子等的上面，而在第一保護材面21形成凹凸形狀的方法；藉由物理的成形手段(例如噴砂及研磨等)而將凹凸設置在第一保護材面21的方法；以及藉由將互溶性低的材料彼此混合且以塗布及乾燥等形成被膜，在其中一方的材料的連續構造中形成另一方的材料的不連續構造藉此將凹凸形狀設置在第一保護材面21的方法等。以上述的粒子狀物質來說，舉例如：二氧化矽填充劑等的無機填充劑、以及聚甲基丙烯酸甲酯填充劑等的有機填充劑等。
以第一保護材20來說，如果是具有上述的表面粗糙度的片狀的構件的話，則不特別限制。舉例如：聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁稀薄膜、聚丁二烯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚對苯二甲酸丁二酯薄膜、聚胺甲酸酯薄膜、乙烯乙酸乙烯酯共聚合物薄膜、離子聚合物樹脂薄膜、乙烯‧(甲基)丙烯酸共聚合物薄膜、乙烯‧(甲基)丙烯酸酯共聚合物薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚醯亞胺薄膜、以及氟素樹脂薄膜等的樹脂薄膜。此外，可以使用金屬(例如，鋁、銅、以及金等)的箔，或使用片狀的玻璃等。
此外，作為第一保護材20，可以使用例如烹飪紙、
耐油紙、玻璃紙、以及羊皮紙等的紙，此些也可以是市售品。
此些之中，從容易控制表面粗糙度的觀點來看，較佳為樹脂薄膜，從入手的容易性來看，更佳為聚酯薄膜或聚烯烴薄膜。
第一保護材20的厚度t20(參照第1圖)，從碳奈米管片10的保護、以及處理性的觀點來看，較佳為10μm以上300μm以下，更佳為15μm以上200μm以下，最佳為25μm以上150μm以下。
另外，層積體1A的整體的厚度(t10+t20)較佳為11μm以上400μm以下。
層積體1A的製造方法未特別限制。
例如，層積體1A是經如下述般之工程所製造的。
首先，藉由公知的方法，將碳奈米管的叢形成在矽晶圓等的基板上。接著，藉由將形成之叢的端部扭轉，以鑷子等抽出而從基板拉開，製作碳奈米管片。
將第一保護材的其中一方的面(具有上述的表面粗糙度Ra1的面)貼合在製作的碳奈米管片的其中一方的面，可得層積體1A。
本實施方式所涉及的層積體，不但處理性良好，在將保護材剝離進行使用時碳奈米管片也不會發生不良狀況。
針對第二實施方式所涉及的層積體的構造進行說明。在第二實施方式的說明中，與第一實施方式相同的構成要素是標示相同符號及名稱等，省略或簡略說明。此外，在第二實施方式中，也包含具體例，對於未特別提及的構造等，可以使用與在第一實施方式中說明的構造等相同的構造等。
如第2圖所示般，本實施方式所涉及的層積體1B，具有：碳奈米管片10、第一保護材20、以及第二保護材30。本實施方式所涉及的層積體1B是碳奈米管片10的第一CNT片面11與第一保護材20的第一保護材面21鄰接。而且，與碳奈米管片10鄰接於第一保護材的面(第一CNT片面11)相反的面(第二CNT片面12)是和第二保護材30的第二保護材面31鄰接。
藉著在碳奈米管片10的兩面具有保護材(第一保護材20、第二保護材30)，更加提昇層積體1B的處理性，也更加提昇對於碳奈米管片10保護性。
第一保護材20是第一保護材面21的表面粗糙度Ra1為0.05μm以上。
如果第一保護材面21的表面粗糙度Ra1為0.05μm以上，從作為支撐體的第一保護材20剝離時，碳奈米管片10不會斷裂，可以輕鬆剝離。
第一保護材面21的表面粗糙度Ra1較佳為0.1μm以上，更佳為0.15μm以上。
第一保護材面21的表面粗糙度Ra1較佳為10μm以下。
如果第一保護材面21的表面粗糙度Ra1為10μm以下，由於適度維持作為支撐體的第一保護材20的表面(第一保護材面21)的平滑性，所以抑制了因第一保護材面21的凹凸所造成的碳奈米管片10的破壞等之缺陷的發生。
第一保護材面21的表面粗糙度Ra1較佳為5μm以下，更佳為3μm以下。
第二保護材30較佳為與碳奈米管片10鄰接的面(第二保護材面31)的表面粗糙度Ra2比第一保護材20的第一保護材面21的表面粗糙度Ra1更大。此外，較佳為第一保護材20的第一保護材面21的表面粗糙度Ra1與第二保護材30的第二保護材面31的表面粗糙度Ra2的差是在0.05μm以上。
藉由第一保護材20的第一保護材面21的表面粗糙度Ra1與第二保護材30的第二保護材面31的表面粗糙度Ra2的差為0.05μm以上，可以防止在先將第一保護材20或第二保護材30的其中一方剝除時，碳奈米管片10的一部分殘存在該先剝除的保護材上而碳奈米管片10斷裂的情形。
較佳為第一保護材20的第一保護材面21的表面粗糙度Ra1與第二保護材30的第二保護材面31的表面粗糙度Ra2的差是0.08μm以上，更佳為0.10μm以上。
第二保護材30的第二保護材面31的表面粗糙度Ra2是0.1μm以上為佳，較佳為0.1μm以上10μm以下，更佳為0.13μm以上5μm以下，最佳為0.15μm以上3μm以下。
如果第二保護材面31的表面粗糙度Ra2是上述範圍的話，則可以容易將碳奈米管片10不斷裂地，從第二保護材30剝離，並且可以抑制因第二保護材面31的凹凸所造成的碳奈米管片10的破壞等之缺陷的發生。
第二保護材30的材質未特別限制，可以使用與作為第一保護材20的材質所舉例的材質相同的材質。
第二保護材30的厚度t30(參照第2圖)從碳奈米管片10的保護以及處理性的觀點來看，較佳為10μm以上300μm以下，更佳為15μm以上200μm以下，最佳為25μm以上150μm以下。
層積體1B的整體的厚度(t10+t20+t30)較佳為21μm以上700μm以下。
本實施方式所涉及的層積體，不但處理性良好，在將保護材剝離進行使用時碳奈米管片也不會發生不良狀況。
本發明不限制於前述第一實施方式以及第二實施方式，在可以達成本發明的目地的範圍內的變形及改良等皆包含在本發明裏。另外，在以下的說明中，如果與在前述實施方式所說明的構件等相同的話，則賦予相同符號而省
略或簡略其說明。
例如，也可以是碳奈米管片和保護材交互層積複數張的層積體。以如此般的層積體來說，舉例如：將第一實施方式的層積體1A複數個層積形成的層積體等。在此情況下，與第一保護材20的第一保護材面21相反的面(與層積的其他層積體的碳奈米管片接觸的面)的表面粗糙度Ra3較佳為0.05μm以上，更佳為0.05μm以上10μm以下。此外，第一保護材面21的表面粗糙度Ra1和與第一保護材20的第一保護材面21相反的面的表面粗糙度Ra3是任一方比另一方更大，並且此些的差較佳為0.05μm以上。
此外，例如，層積體可以是片狀或輥狀。
另外，例如，如第一實施方式的層積體1A般，將碳奈米管片的其中一方的表面露出的層積體形成輥狀的情況下，通常以碳奈米管片成為內側的方式捲取。因此，例如，如果是第一實施方式的層積體1A的話，則與第一保護材20的第一保護材面21相反的面(在捲取的狀態下成為與碳奈米管片10接觸的保護材20的外側的面)的表面粗糙度Ra(out)較佳為0.05μm以上，更佳為0.05μm以上10μm以下。此外，第一保護材20的第一保護材面21的表面粗糙度Ra1和與第一保護材20的第一保護材面21相反的面(在捲取的狀態下與碳奈米管片10接觸的保護材20的外側的面)的表面粗糙度Ra(out)是任一方比另一方更大，並且此些的差較佳為0.05μm以上。更佳為與
第一保護材20的第一保護材面21相反的面(在捲取的狀態下成為與碳奈米管片10接觸的保護材20的外側的面)的表面粗糙度Ra(out)，比第一保護材20的第一保護材面21的表面粗糙度Ra1更粗。
在層積體是使前述的層積體複數個層積所形成的層積體之情況下，保護材的表面粗糙度只須參考上述做適當設定即可。
以下，舉出實施例進一步詳細說明本發明。本發明不受此些的實施例任何限制。
採用熱CVD裝置，藉由觸媒式化學氣相沉積法，將碳奈米管叢形成在分割的6吋矽晶圓上，該熱CVD裝置是具備三個爐且使用氬氣作為載送氣體，使用炔作為碳源。碳奈米管叢的高度為300μm。
藉由將碳奈米管叢的端部扭轉且以鑷子抽出，而形成碳奈米管片。將碳奈米管片藉由自黏性而卡止在兩根平行的支撐棒(銅棒，直徑2mm)且將剩餘部分切斷，而獲得
貼在兩根的支撐棒間的自立式(self-standing)的碳奈米管片。
將如上述般所得的碳奈米管片，與厚度50μm的保護材a(日本Lintec股份有限公司製，SP-PET50N mat C)的剝離面(具有剝離性的面)的相反側的面貼合，而獲得碳奈米管片和保護材a的層積體。
除了使用厚度48μm的保護材b(烹飪紙，BRADSHAW INTERNATIONAL.INC.製，goodcook parchment paper、nonstick型)來取代保護材a以外，其餘皆與實施例1相同，而獲得碳奈米管片和保護材b的層積體。
除了使用厚度38μm的保護材c(氟素系剝離薄膜(Lintec股份有限公司製，SP-PET38E-0010YC))來取代保護材a以外，其餘皆與實施例1相同，而獲得碳奈米管片和保護材c的層積體。另外，將保護材c的氟素面(實施氟素加工的面)與碳奈米管片貼合。
將在實施例以及比較例中使用的保護材的表面粗糙度
(與碳奈米管片之接觸面的表面粗糙度)，預先使用觸針式表面粗糙度計(股份有限公司Mitutoyo製，SURF TEST SV-3000)，且根據JIS B 0633：2001進行測定。
將市售的黏合薄片貼於在實施例1~2以及比較例1所得的層積體之碳奈米管片的端部，捏住黏合薄片而將碳奈米管片從第一保護材剝離。將碳奈米管片可以不斷裂地剝離的情況標記為A，將碳奈米管片發生斷裂的情況標記為B。將結果示於表1。
如表1所示般，可以確認實施例1~2的層積體即使在從第一保護材剝離時碳奈米管片也可以不斷裂地剝離。
另一方面，則可以確認第一保護材的與碳奈米管片之接觸面的表面粗糙度Ra1低於0.05μm的比較例1的層積體，在從第一保護材剝離時發生碳奈米管片斷裂的情形。
1A:層積體
10:碳奈米管片
11:第一CNT片面
20:第一保護材
21:第一保護材面
Claims (9)
- 一種層積體，前述層積體具有碳奈米管片及第一保護材，前述碳奈米管片具有複數的碳奈米管在前述第一保護材的面內的其中一個方向上排成一列的構造，前述第一保護材與前述碳奈米管片鄰接的面的表面粗糙度Ra1為0.05μm以上10μm以下，複數個前述碳奈米管之各自的長軸是互相平行且與前述第一保護材的表面平行地排列，前述第一保護材係為從由聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜、聚丁稀薄膜、聚丁二烯薄膜、聚甲基戊烯薄膜、聚氯乙烯薄膜、聚對苯二甲酸乙二酯薄膜、聚萘二甲酸乙二醇酯薄膜、聚對苯二甲酸丁二酯薄膜、聚胺甲酸酯薄膜、乙烯乙酸乙烯酯共聚合物薄膜、離子聚合物樹脂薄膜、乙烯‧(甲基)丙烯酸共聚合物薄膜、乙烯‧(甲基)丙烯酸酯共聚合物薄膜、聚苯乙烯薄膜、聚碳酸酯薄膜、聚醯亞胺薄膜以及氟素樹脂薄膜所構成的群組中選出的1種薄膜，或金屬箔，或片狀的玻璃，或從由烹飪紙、耐油紙、玻璃紙以及羊皮紙所構成的群組中選出的1種紙。
- 如申請專利範圍第1項的層積體，其中，前述碳奈米管片的厚度為0.01μm以上100μm以下。
- 如申請專利範圍第1項的層積體，其中，前述第一保護材的厚度為10μm以上300μm以下。
- 如申請專利範圍第1項的層積體，其中，前述層 積體全體之厚度為11μm以上400μm以下。
- 如申請專利範圍第1項的層積體，其中，在前述碳奈米管片之與前述第一保護材相反側的位置，還具有第二保護材，前述碳奈米管片與前述第二保護材鄰接。
- 如申請專利範圍第5項的層積體，其中，前述層積體全體的厚度為21μm以上700μm以下。
- 如申請專利範圍第5項的層積體，其中，前述第二保護材與前述碳奈米管片鄰接的面的表面粗糙度Ra2比前述第一保護材的表面粗糙度Ra1更大。
- 如申請專利範圍第5項的層積體，其中，前述第二保護材與前述碳奈米管片鄰接的面的表面粗糙度Ra2和第一保護材的表面粗糙度Ra1的差是在0.05μm以上。
- 如申請專利範圍第7項的層積體，其中，前述表面粗糙度Ra2為0.1μm以上10μm以下。
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