[發(fā)明專利]碳納米管復(fù)合材料

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611036979.3
• 申請(qǐng)日: 2016-11-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107039103B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 西浦憲;德富淳一郎;權(quán)田秀雄;柳本潤(rùn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 矢崎總業(yè)株式會(huì)社;國(guó)立大學(xué)法人東京大學(xué)
• 主分類號(hào): H01B5/02
• 分類號(hào): H01B5/02;H01B1/02;H01B1/04
• 代理公司: 北京奉思知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11464
• 代理人: 吳立;鄒軼鮫

本發(fā)明提供一種碳納米管復(fù)合材料。碳納米管復(fù)合材料(1)包含：金屬基材(10)，其由多個(gè)棒狀金屬晶粒(11)的取向?yàn)橄嗤较虻亩嗑w構(gòu)成；和碳納米管導(dǎo)電路徑部(20)，其由具有摻雜劑的摻雜碳納米管構(gòu)成，在金屬基材(10)的橫截面中存在于棒狀金屬晶粒(11)間的晶界(15)的一部分，并且沿著金屬基材(10)的長(zhǎng)邊方向(L)存在，從而形成在金屬基材(10)的長(zhǎng)邊方向?qū)щ姷膶?dǎo)電路徑。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳納米管復(fù)合材料。

背景技術(shù)

現(xiàn)有技術(shù)中，作為提高金屬材料的強(qiáng)度的方法，越來(lái)越多使用在金屬材料中混合與金屬材料的基材金屬(base metal)不同的第2金屬的方法。但是，如果在金屬材料中混合第2金屬，則存在金屬材料的導(dǎo)電性大幅下降的問(wèn)題。

因此，碳納米管復(fù)合材料正受到關(guān)注。由于碳納米管的強(qiáng)度高，并且進(jìn)行電氣傳導(dǎo)(日文：バリスティック伝導(dǎo))，與金屬材料相比，期待提高強(qiáng)度和導(dǎo)電性。當(dāng)前，提出了各種碳納米管復(fù)合材料。

在專利文獻(xiàn)1中記載了具有細(xì)胞狀構(gòu)造的復(fù)合材料線材，該細(xì)胞狀構(gòu)造具有：包含碳納米管的隔壁部；和被隔壁部覆蓋且由鋁材料等構(gòu)成的隔壁內(nèi)部。該復(fù)合材料線材中，碳納米管相對(duì)于鋁材料的配合比為0.2重量％以上、5重量％以下。

專利文獻(xiàn)1中記載的復(fù)合材料線材的制造如下地進(jìn)行。即，首先，對(duì)含有鋁粉末、碳納米管和彈性體的混合物進(jìn)行熱處理，從而使彈性體氣化，得到多孔體。其次，使多孔體在罐中進(jìn)行等離子燒結(jié)，制作坯料。進(jìn)一步地，對(duì)該坯料進(jìn)行擠壓成形，在500℃下進(jìn)行退火，從而得到復(fù)合材料線材。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：特開(kāi)2011-171291號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明欲解決的技術(shù)問(wèn)題

然而，專利文獻(xiàn)1記載的復(fù)合材料線材存在導(dǎo)電率低這樣的問(wèn)題。可以認(rèn)為其原因是，在鋁粉末的粒子表面形成有氧化皮膜、電阻升高，或者多孔體、坯料中的空隙在復(fù)合材料線材中殘留為孔隙。

另外，專利文獻(xiàn)1中記載的復(fù)合材料線材由于導(dǎo)電率低，因此碳納米管相對(duì)于鋁材料的配合比大多需要是0.2重量％以上、5重量％以下，因此，存在碳納米管的配合量大、生產(chǎn)成本高這樣的問(wèn)題。

并且，專利文獻(xiàn)1中記載的復(fù)合材料線材中，碳納米管形成了所謂的細(xì)胞狀構(gòu)造。但是，碳納米管一般是包含了半導(dǎo)體型碳納米管和金屬型碳納米管的混合物，一旦半導(dǎo)體型碳納米管與金屬型碳納米管接觸，則產(chǎn)生肖特基接觸。專利文獻(xiàn)1中記載的復(fù)合材料線材形成有因肖特基接觸而接觸電阻高的碳納米管的細(xì)胞狀構(gòu)造，因此存在導(dǎo)電率低這樣的問(wèn)題。

另外，對(duì)于專利文獻(xiàn)1中記載的復(fù)合材料線材，在鋁粉末與碳納米管復(fù)合化時(shí)，碳納米管發(fā)生彎曲、變形，從而存在碳納米管的導(dǎo)電率下降這樣的問(wèn)題。

需要說(shuō)明的是，專利文獻(xiàn)1中雖然有使用摻雜后的碳納米管這樣的記載，但是對(duì)摻雜后的碳納米管的作用、使用摻雜后的碳納米管的理由，沒(méi)有任何記載。

本發(fā)明是鑒于上述事項(xiàng)而完成的，其目的是提供導(dǎo)電率高且碳納米管的配合量少的碳納米管復(fù)合材料。

用于解決問(wèn)題的技術(shù)手段

本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)方案涉及的碳納米管復(fù)合材料的特征在于，包括：金屬基材，其由多晶體構(gòu)成，所述多晶體中多個(gè)棒狀金屬晶粒的取向?yàn)橄嗤较颍灰约疤技{米管導(dǎo)電路徑部，其由具有摻雜劑的摻雜碳納米管構(gòu)成，在所述金屬基材的橫截面中存在于所述棒狀金屬晶粒間的晶界的一部分，并且沿著所述金屬基材的長(zhǎng)邊方向存在，從而形成在所述金屬基材的長(zhǎng)邊方向?qū)щ姷膶?dǎo)電路徑。

也可以是，摻雜劑是從由含鹵素元素的物質(zhì)、含堿金屬的物質(zhì)和金屬氧化物組成的組中選出的一種以上摻雜劑。