ナノファイバーのリボンおよびシートならびにナノファイバーの撚り糸および無撚り糸の製造および適用
本発明は、ナノファイバーの糸、リボン、およびシートに関するものであって;前記糸、リボン、およびシートを製造する方法;そして前記糸、リボン、およびシートの応用を対象とする。幾つかの実施形態において、ナノチューブの糸、リボンおよびシートはカーボンナノチューブを含む。詳細には、本発明のその様なカーボンナノチューブは以下の様な独特な特性および特性の組み合わせを提供する。例えば、極度の靭性、ノットにおける破損に対する耐性、高レベルの電気および熱伝導性、可逆的に出現する高いエネルギー吸収性、破損歪みが同様な靭性を有するその他のファイバーにおける数%と比較して13%まであること、クリープに対する耐性が非常に高いこと、空気中で450℃にて1時間加熱した場合でさえも強度を保持すること、および空気中で照射された時でさえも非常に高い放射線耐性およびUV耐性などである。
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【特許請求の範囲】
【請求項1】
ナノファイバーを含む糸を製造する方法であって、
(a)実質的に平行なナノファイバーの配列を含む予備的主要アセンブリを与えるステップと、
(b)周りで撚りが発生できる整列軸を有するナノファイバーの主要アセンブリを与えるために予備的主要アセンブリから引き出すステップであって、前記主要アセンブリが、(i)整列した配列、および(ii)前記整列軸の周りでの整列に向かって集束する配列とからなるグループより選択される主要アセンブリである、ステップと、
(c)撚り糸を製造するために前記主要アセンブリの整列軸の周りで撚糸するステップとを含む方法。
【請求項2】
ナノファイバーを含む糸を製造するための装置であって、
(a)実質的に平行なナノファイバーの配列を含む予備的主要アセンブリを与えるステップと、
(b)周りで撚りが発生できる整列軸を有するナノファイバーの主要アセンブリを与えるために予備的主要アセンブリから引き出すステップであって、前記主要アセンブリが、(i)整列した配列、および(ii)前記整列軸の周りでの整列に向かって集束する配列とからなるグループより選択される主要アセンブリである、ステップと、
(c)撚り糸を製造するために前記主要アセンブリの整列軸の周りで撚糸するステップを入れるステップとを含む方法を実行するように作動可能である装置。
【請求項3】
ナノファイバーを含む糸を製造するための装置であって、
(a)実質的に平行なナノファイバーの配列を含む予備的主要アセンブリと、
(b)前記予備的主要アセンブリに付設した引き出し機構であって、前記引き出し機構が、周りで撚りが発生できる整列軸を有するナノファイバーの主要アセンブリを与えるために予備的主要アセンブリから引き出すよう作動可能であり、前記主要アセンブリが、(i)整列した配列、および(ii)前記整列軸の周りでの整列に向かって集束する配列とからなるグループより選択される主要アセンブリである、引き出し機構と、
(c)撚糸機構であって、撚り糸を製造するために前記主要アセンブリの整列軸の周りで撚糸するよう作動可能である撚糸機構とを含む装置。
【請求項4】
前記ナノファイバーが、実質的に平行なナノファイバーの配列を形成するよう化学的に合成される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項5】
前記予備的主要アセンブリがナノファイバー糸ではない、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項6】
前記予備的主要アセンブリの配向方向が、前記主要アセンブリの配向方向とは異なる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項7】
前記予備主要アセンブリを与える工程が、機械的引き出し方法により前記予備的主要アセンブリを形成することを含まない、請求項1の方法または請求項2の装置。
【請求項8】
主要アセンブリを製造するための予備的主要アセンブリからの引き出しが、前記予備的主要アセンブリからナノファイバーの一部分だけを取り除く、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項9】
前記一部分が片撚り糸を製造するために使用され、かつ前記一部分は予備的アセンブリにおけるナノファイバーの10%より少ない、請求項8の方法または装置。
【請求項10】
予備的アセンブリの提供が、ナノファイバーを液体中に分散させることによって予備的アセンブリを形成することを含む、請求項1の方法または請求項2の装置。
【請求項11】
(a)紡錘に撚り糸を巻くこと、(b)基板に撚り糸を堆積させること、および(c)別の構造体に前記撚り糸を組み入れることからなるグループより選択される技術によって、前記撚り糸を収集する方法をさらに含む、請求項1の方法または請求項2の装置。
【請求項12】
紡錘、基板、構造体、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、前記撚り糸を収集するための手段をさらに含む、請求項3の装置。
【請求項13】
ナノファイバーの重要な構成要素が、ナノファイバー軸と直交する最大約500nmである最大厚さを有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項14】
ナノファイバーが、最も薄い横厚さ方向において、少なくとも約100である長さ対厚さの最小比を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項15】
撚り糸の円周に対するナノファイバー長さの最小比が少なくとも約5である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項16】
直径Dを有する撚り糸に対して撚り糸長さ当たり一方向に導入される最大撚りが少なくとも約0.06/Dターンである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項17】
(a)ナノファイバーの重要な構成要素が、ナノファイバー軸と直交する最大約341nmである最大厚さを有し、
(b)ナノファイバーが、最も薄い横厚さ方向において、少なくとも約100である長さ対厚さの最小比を有し、
(c)撚り糸の円周に対するナノファイバー長さの最小比が少なくとも約5であり、および
(d)直径Dを有する撚り糸に対して撚り糸長さ当たり一方向に導入される最大撚りが少なくとも約0.06/Dターンである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項18】
一方向に導入された最大の撚りが少なくとも約0.12/Dターンである、請求項16または17の方法または装置。
【請求項19】
一方向に導入された最大の撚りが少なくとも約0.18/Dターンである、請求項16または17の方法または装置。
【請求項20】
一方向に導入された最大の撚りが約0.06/Dターン〜約0.18/Dの間である、請求項16または17の方法または装置。
【請求項21】
前記ナノファイバーの重要な構成要素のナノファイバー軸と直交する最大厚さが最大約100nmである、請求項13または17の方法または装置。
【請求項22】
前記ナノファイバーの重要な構成要素のナノファイバー軸と直交する最大厚さが最大約30nmである、請求項13または17の方法または装置。
【請求項23】
ナノファイバー長さ方向に直交する前記ナノファイバーの重要な構成要素の最大厚さが少なくともナノファイバーのおよその直径であるように、ナノファイバーが少なくともおよそ円柱状である、請求項13または17の方法または装置。
【請求項24】
ナノファイバーの最も薄い横厚さ方向において、長さ対厚さの最小比が少なくとも約1000である、請求項14または17の方法または装置。
【請求項25】
ナノファイバーの大多数重量画分が、最も薄い横厚さ方向において、少なくとも50の長さ対厚さの最小比を有する、請求項14または17の方法または装置。
【請求項26】
撚り糸中のナノファイバーが、撚り糸円周に対するナノファイバー長さの少なくとも約10の最小比を有する、請求項15または17の方法または装置。
【請求項27】
撚り糸が撚り糸の撚りの1ターンの長さの少なくとも2倍の重量平均ナノファイバー長さを有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項28】
撚り糸の表面付近から撚り糸の内部の深部に移動し撚り糸の表面付近に戻る距離における撚り糸中のナノファイバーの主要な重量分率が、ナノファイバー長さの最大約20%である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項29】
予備的主要アセンブリがナノファイバー・フォレストである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項30】
予備的主要アセンブリがカーボンナノチューブ・フォレストである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項31】
撚り糸が本質的にフォレスト高さ全体から同時に引き出されるフォレストからのカーボンナノチューブで形成される、請求項30の方法または装置。
【請求項32】
カーボンナノチューブが約10nmの直径を有する多層カーボンナノチューブである、請求項30の方法または装置。
【請求項33】
フォレストの基部におけるフォレスト密度が少なくとも200億ナノチューブ/cm2である、請求項30の方法または装置。
【請求項34】
カーボンナノチューブで占有されるフォレストの基部の面積の百分率が約4%より高い、請求項33の方法または装置。
【請求項35】
カーボンナノチューブで占有されるフォレストの基部の面積の百分率が約40%未満である、請求項34の方法または装置。
【請求項36】
フォレストの基部で測定された場合で、(i)フォレストにおける単位面積当たりのカーボンナノチューブの数と、(ii)カーボンナノチューブ直径との積が、0.16と1.6との間の範囲である、請求項30の方法または装置。
【請求項37】
フォレスト中のカーボンナノチューブが間欠的に束になっている、請求項30の方法または装置。
【請求項38】
フォレストの基部領域で開始されたカーボンナノチューブの少なくとも約20%が本質的にフォレストの上部まで延長する、請求項30の方法または装置。
【請求項39】
フォレストの高さが少なくとも約50ミクロンである、請求項30の方法または装置。
【請求項40】
フォレストの高さが少なくとも約100ミクロンである、請求項30の方法または装置。
【請求項41】
主要アセンブリが端部を有し、撚り糸を製造するために主要アセンブリが前記端部を中心に直接的に撚糸される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項42】
前記撚り糸が端部を有し、前記端部が撚り糸を収集するために使用されるローラーに直接的に取り付けられる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項43】
予備的アセンブリからの引き出しの開始から配列軸の周りにおける撚糸の開始までの間、撚り糸がいかなる中間的表面とも接触しない、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項44】
ローラーが主要アセンブリの整列軸の周りにおける回転による撚糸に使用され、前記ローラーは糸を収集するためのローラーの軸の周りで同時に回転される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項45】
前記ローラーは第一ドライブおよび第二ドライブを有し、第一ドライブおよび第二ドライブは独立して作動し撚り糸における撚りが自由に変更できる、請求項44の方法または装置。
【請求項46】
カーボンナノチューブ・フォレストが成長する基板を支持するために受け台が使用される、請求項30の方法または装置。
【請求項47】
前記受け台がカーボンナノチューブ・フォレストを支持する複数の基板を保持するために配設される、請求項46の方法または装置。
【請求項48】
前記基板は第一面および第二面を有し、カーボンナノチューブ・フォレストは基板の第一面および第二面上に成長する、請求項46の方法または装置。
【請求項49】
(a)前記ナノファイバーは多層カーボンナノチューブを含み、
(b)前記撚り糸は多層カーボンナノチューブ糸である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項50】
主要アセンブリは多層カーボンナノチューブ糸の主軸と整列した軸の周りで回転される、請求項49の方法または装置。
【請求項51】
多層ナノチューブ糸は多層カーボンナノチューブ糸を収集するためのローラーの軸を中心に回転するローラーに取り付けられる、請求項49の方法または装置。
【請求項52】
多層カーボンナノチューブ・フォレストを支持する平面基板は回転ホルダに収容され、前記回転ホルダは撚り糸の軸に実質的に沿って整列した軸を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項53】
(a)複数の平面基板が回転ホルダに収容され、
(b)複数の平面基板は各々多層カーボンナノチューブ・フォレストを支持し、および
(c)前記回転ホルダは撚り糸の軸に実質的に沿って整列した軸を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項54】
前記基板が円柱状である、請求項52の方法または装置。
【請求項55】
複数の前記平面基板が各々円柱状である、請求項53の方法または装置。
【請求項56】
撚り糸の巻き取りによって前記撚り糸を収集するステップをさらに含み、モータが撚糸および巻き取りを同時に実行するために利用される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項57】
前記モータが撚糸および巻き取りを同時に実行するためにディスクおよび電磁石を使用する、請求項56の方法または装置。
【請求項58】
前記モータが単一の加変速モータであり、単一の加変速モータで中断無しに、撚糸の速度および巻き取りの速度を調整することによって巻き取りのレベルとは独立して撚糸のレベルを設定できる、請求項56の方法または装置。
【請求項59】
撚糸のレベルおよび撚り糸の製造速度が電子的なインターフェイスによって制御できる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項60】
前記方法または装置により、製造される撚り糸に最小の張力がかけられ、小さい破断強度の撚り糸を製造できる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項61】
マルチストランド糸を製造するために複数の撚り糸を製造し、複数の撚り糸を一緒に紡糸することをさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項62】
連続的にマルチストランド糸を製造するために、複数の撚り糸を製造するために使用される装置が、さらに複数の撚り糸を一緒に重ね合わせるために利用される、請求項61の方法または装置。
【請求項63】
引き出しおよび撚糸が約−20℃と約500℃との間の温度で実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項64】
引き出しおよび撚糸が最大約50℃の温度で実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項65】
引き出しおよび撚糸の少なくとも1つが、
(a)撚り糸に沿って電流を流すことによるナノファイバーの抵抗加熱、
(b)可視光線、紫外線、赤外線、無線周波数、マイクロ波周波数およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される領域からの電磁波照射のナノファイバーによる吸収、および
(c)それらの組み合わせ、
からなるグループより選択される加熱手段を使用した昇温状態で実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項66】
予備的主要ナノファイバーアセンブリが基板に対して少なくともおよそ直交したナノファイバーの配向を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項67】
前記基板がおよそ平面状である、請求項66の方法または装置。
【請求項68】
前記基板がおよそ円柱状である、請求項67の方法または装置。
【請求項69】
予備的主要アセンブリがナノファイバー・フォレストであり、前記ナノファイバー・フォレストは非平面状基板の上に支持され、そして前記非平面状基板上のナノファイバー・フォレストの占有領域に対する最小曲率半径はナノファイバー・フォレストの最大高さの少なくとも約10倍である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項70】
前記基板はローラーの上で加工されるのに十分な可撓性がある、請求項66の方法または装置。
【請求項71】
少なくともおよそ直交した配向はナノファイバー・フォレストによって与えられる、請求項66の方法または装置。
【請求項72】
前記ナノファイバーはカーボンナノチューブが優勢的である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項73】
前記カーボンナノチューブは主に多層カーボンナノチューブである、請求項72の方法または装置。
【請求項74】
カーボンナノチューブ・フォレストにおいてカーボンナノチューブは少なくとも部分的に束で配列されており、個々のカーボンナノチューブは少なくとも時折1個より多くの束に含まれる、請求項72の方法または装置。
【請求項75】
カーボンナノチューブ・フォレストにおける束内の部分的配列および前記束の間の個々のナノチューブの移動がカーボンナノチューブ・フォレストの処理によって達成されるかまたは高められる、請求項74の方法または装置。
【請求項76】
前記処理がカーボンナノチューブ・フォレストの中への流体の浸潤およびその後のカーボンナノチューブ・フォレストからの前記流体の除去を含む、請求項75の方法または装置。
【請求項77】
さらに糸強化剤を適用することを含み、
(a)前記糸強化剤が、摩擦助剤、電解質、結合剤、糸の熱伝導性を高める種、糸の電気伝導性を高める種、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される添加剤を含み、
(b)前記糸強化剤が、予備的主要アセンブリ、主要アセンブリ、および撚り糸のうちの少なくとも1つに適用される、
請求項1の方法または請求項2もしくは3の方法または装置。
【請求項78】
前記糸強化剤が、ガス状態からの適用、液体状態からの適用、ガスプラズマによる方法、溶液からの電気化学的な方法、粒子浸潤による方法、ファイバー浸潤による方法、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法で適用される、請求項77の方法または装置。
【請求項79】
前記糸強化剤が撚り糸の製造後に適用される、請求項77の方法または装置。
【請求項80】
前記糸強化剤がポリマーを含む、請求項77の方法または装置。
【請求項81】
前記ポリマーがポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールコポリマー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項80の方法または装置。
【請求項82】
前記撚り糸が張力歪みを受けている間に前記糸強化剤が適用される、請求項77の方法または装置。
【請求項83】
前記引っ張り歪みは、前記糸強化剤が適用されていない撚り糸の破断歪みの少なくとも約10%である、請求項82の方法または装置。
【請求項84】
前記ナノファイバーの予備的主要アセンブリは、適用された摩擦改良剤、紡糸に有用な結合剤、撚りの保持に役立つ結合剤、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される薬剤を含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項85】
前記主要アセンブリおよび撚り糸が以下の中の少なくとも1つ:
(a)実質的に異なる寸法を有するナノファイバー;
(b)寸法的な均質性の度合いを変更できる非ナノサイズ直径のファイバー;
(c)様々な表面処理を有するナノファイバー;および
(d)有効的な連続的長さを有するナノファイバーを含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項86】
予備的主要アセンブリにおけるナノチューブが疎水性材料でコーティングされる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項87】
前記疎水性材料がフルオロカーボンポリマーを含む、請求項86の方法または装置。
【請求項88】
表面処理が実行されそして前記表面処理が気相反応によって実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項89】
撚り糸を製造するために引き出しおよび撚糸が同時に実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項90】
撚糸がナノファイバーリボン楔を撚り糸に変換する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項91】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有した部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、予備的主要アセンブリの約5cm以内で起こる、請求項90の方法または装置。
【請求項92】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有する部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、予備的主要アセンブリの約5mm以内で起こる、請求項90の方法または装置。
【請求項93】
前記ナノファイバーリボン楔がナノファイバー・フォレストから引き出される、請求項90の方法または装置。
【請求項94】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有した部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、ナノファイバー・フォレストの幅の最大約10倍であるナノファイバー・フォレストからの距離以内において起こる、請求項93の方法または装置。
【請求項95】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有する部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、およそナノファイバー・フォレストの幅の最大約3倍であるナノファイバー・フォレストからの距離以内において起こる、請求項93の方法または装置。
【請求項96】
(a)ナノファイバーリボン楔は、楔端部、楔頂点、第一側部翼および第二側部翼を有し;そして
(b)糸コアの形成が、楔端部から楔頂点までの距離の約1/4〜約3/4でありかつ第一側部翼および第二側部翼の間の側方距離の約1/4〜約3/4の間で出現する、
請求項93の方法または装置。
【請求項97】
主要アセンブリは、少なくとも1mm幅を有する実質的に長方形のナノファイバーリボンである整列したナノファイバー配列を含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項98】
前記ナノファイバーが、単層ナノチューブ、2層ナノチューブ、多層ナノチューブ、スクロールナノチューブ、コイル状ナノチューブ、機能化ナノチューブ、卷縮ナノチューブ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項99】
(a)撚り糸をナノファイバー成長のための触媒で浸潤すること、
(b)化学蒸着を使用して撚り糸内部でナノファイバーを成長させること、をさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項100】
前記撚り糸がカーボンナノチューブを含み、化学蒸着によって成長したナノファイバーがカーボンナノチューブを含む、請求項99の方法または装置。
【請求項101】
前記ナノファイバーが重量ベースで主としてカーボンナノチューブを含む、請求項99の方法または装置。
【請求項102】
ナノファイバーが、重量ベースで主として金属のように導電性のカーボンナノチューブ含む、請求項99の方法または装置。
【請求項103】
前記ナノファイバーが少なくとも部分的に材料で充填された内部を有するカーボンナノチューブを含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項104】
前記ナノファイバーが、イモゴライトナノファイバー、カーボンナノチューブ、ドープされたカーボンナノチューブ、SiCナノファイバー、MgB2ナノファイバー、カーボンドープされたMgB2ナノファイバー、Biナノファイバー、III−V族元素の2元のナノファイバー、Siナノファイバー、ZnOナノファイバー、セレンナノファイバー、フッ素化ナノファイバー、MoとSとIとの化合物のナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項105】
予備的主要アセンブリは化学蒸着で製造された多層カーボンナノチューブを主として含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項106】
前記引き出しが約90°と約60°の間の引き出し角度においてであり、引き出し角度は引き出し方向とフォレスト中のナノファイバーの方向の間の角度である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項107】
前記引き出しが約0°と約50°の間の引き出し角度においてであり、引き出し角度は引き出し方向とフォレスト中のナノファイバーの方向の間の角度である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項108】
前記予備的主要アセンブリは、ナノファイバー・フォレストを含み、前記ナノファイバー・フォレストは、フォレスト用の成長した基板から剥ぎ取られ、前記成長基板に付着されずに撚り糸に製造される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項109】
1個より多くのナノファイバー・フォレストが、ナノファイバー・フォレスト用の成長した基板から剥ぎ取られ、撚り糸が製造されるナノファイバー・フォレスト層の配列をもたらすために互いを積み重ねられる、請求項1または請求項8の方法または装置。
【請求項110】
ナノファイバーの端部領域付近のナノファイバー端部を誘導体化することをさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項111】
ナノファイバーの端部を誘導体化することにより、隣接するナノファイバー・フォレスト中のナノファイバーを少なくともおよそ端末相互間で結合できるようにする、請求項110の方法または装置。
【請求項112】
(a)積み重ねたナノファイバー・フォレスト層の配列の間の界面に結合補助手段を形成すること、および、
(b) 結合補助手段の流動性を与える局部的温度で積み重ねたナノファイバー・フォレスト層の配列から引き出すことをさらに含む、請求項109の方法または装置。
【請求項113】
前記ナノファイバーが、基板の上に炉の成長領域の中でフォレストとして合成され、前記基板が、炉の成長領域からフォレスト中のナノファイバーが引き出しおよび撚糸される領域に連続的に移動する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項114】
前記基板が、ベルト、ベルトに付設した基板、ドラム、ドラムに付設した基板、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項113の方法または装置。
【請求項115】
前記基板が少なくとも約50センチメートルの外径を有する実質的に円柱状のドラムである、請求項114の方法または装置。
【請求項116】
前記予備的主要アセンブリまたは前記主要アセンブリがパターン化されたナノファイバーアセンブリを含む、請求項1の方法または装置。
【請求項117】
前記パターン化されたナノファイバーのアセンブリが撚り糸の直径を決定するために使用される、請求項116の方法または装置。
【請求項118】
前記パターン化されたナノファイバーのアセンブリが少なくともカーボンナノファイバー・フォレストのうちの少なくとも1つを含む、請求項116の方法または装置。
【請求項119】
前記パターン化アセンブリはナノファイバー・フォレストを含み、かつ前記パターン化されたナノファイバーアセンブリは、ナノファイバー・フォレスト成長のために使用される基板上へのパターン化された触媒の堆積、ナノファイバー・フォレストにパターンをカットすること、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法によって提供される、請求項116の方法または装置。
【請求項120】
ナノファイバーの前記パターン化アセンブリは、ナノファイバー・フォレストの隣接する細長片が平行であり、かつ実質的にナノファイバーがないこと、異なるタイプのナノファイバー、異なる高さのナノファイバー、コーティングの存在またはコーティングのタイプのどちらかで異なっているナノファイバー、異なる化学的処理のナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特徴によって規定される領域で分離されているアセンブリである、請求項116の方法または装置。
【請求項121】
ナノファイバーの前記パターン化アセンブリは、移動する基板の上にあり、かつパターン化されたアセンブリのパターニングが基板の動きの方向に沿って配向される平行なナノファイバー細長片を提供する、請求項116の方法または装置。
【請求項122】
前記平行なナノファイバー細長片は、前記平行なナノファイバー細長片の長さに沿って少なくとも部分的にパターン化される、請求項121の方法または装置。
【請求項123】
前記平行なナノファイバー細長片は、片撚り糸である前記撚り糸を別々に製造するために使用される、請求項121の方法または装置。
【請求項124】
前記撚り糸は、異なる長さ、異なる化学的組成、異なるコーティング、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特徴を有するナノファイバーを含み、かつ前記撚り糸は主要アセンブリ、予備的主要アセンブリ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される同一アセンブリから引き出しおよび撚糸される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項125】
前記アセンブリは少なくとも1個のナノファイバー・フォレストを含む、請求項124の方法または装置。
【請求項126】
異なる特徴を有するナノファイバーは前記アセンブリの異なる領域から引き出され、かつ前記異なる特徴は異なるタイプ、異なる表面処理、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項125の方法または装置。
【請求項127】
前記主要アセンブリが、
(a)主として一方向に配向される前記ナノファイバーを含むシートを製作すること、および
(b)前記シートから前記ナノファイバーを引き出すこと
によって得られる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項128】
前記主要アセンブリ中の前記ナノファイバーは配向場を流体のナノファイバー分散物に適用することによって主として一方向に配向され、かつ前記配向場は磁場、電場、せん断流れの場、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項129】
前記流体は前記配向の後に実質的に取り除かれる、請求項128の方法または装置。
【請求項130】
糸強化剤が適用され、かつ前記糸強化剤が、撚り糸の電気伝導性を、前記糸強化剤を適用しなかった撚り糸の電気伝導性より高く増加させる効果を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項131】
前記撚り糸の電気伝導性は、撚り糸に電気伝導性材料を取り込むことにより増加され、かつ前記電気伝導性材料は導電性ポリマー、金属、合金、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項132】
前記電気伝導性材料は導電性ポリマーを含み、かつ前記導電性ポリマーは撚り糸と電気化学的に重合されるドーピング可能な有機ポリマーを含む、請求項131の方法または装置。
【請求項133】
前記製造された撚り糸の生産後の化学反応をさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項134】
前記撚り糸を織物に組み入れることをさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項135】
前記撚り糸の織物への組み入れが製織方法を含む、請求項134の方法または装置。
【請求項136】
(a)前記撚り糸は外側表面および内部を有し、
(b)前記生産後の化学反応は主として撚り糸の前記外側表面上で起こり、そして
(c)撚り糸の内部のナノファイバーは主として電気伝導性ナノファイバーである、請求項133の方法または装置。
【請求項137】
前記生産後の化学反応は電子ビーム、イオンビーム、マイクロ波、無線周波、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される照射によって促進される反応を含む、請求項133の方法または装置。
【請求項138】
前記照射は、前記生産後の化学反応を促進する化学剤の存在下で行われる、請求項137の方法または装置。
【請求項139】
前記撚り糸中のナノファイバーは、重量ベースで主としてカーボンナノチューブである、請求項134の方法または装置。
【請求項140】
前記ナノファイバーは、重量ベースで主として多層カーボンナノチューブである、請求項134の方法または装置。
【請求項141】
前記多層カーボンナノチューブは最大約100nmの直径を主として有する、請求項140の方法または装置。
【請求項142】
前記ナノファイバーが中空ナノファイバーを含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項143】
前記中空ナノファイバーは薬剤で少なくとも部分的に充填される、請求項142の方法または装置。
【請求項144】
前記主要アセンブリが、
(a)揮発性成分を含む液体を吸収すること、および
(b)その後液体中の揮発成分を蒸発させること
によって高密度化される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項145】
(a)前記主要アセンブリが、カッティングにより、またはさもなければナノファイバーシートをリボン形状に形成することにより得られた、配向されたナノファイバーリボンであり、
(b)前記ナノファイバーは主としてシートの面内の一方向に主に整列され、そして
(c)前記リボン長さは整列の方向に沿っている、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項146】
(a)主要アセンブリが配向されたナノファイバーリボンであり、そして
(b)前記ナノファイバーリボンのリボン厚さとリボン幅の積が、撚り糸におけるナノファイバーの少なくとも約20重量%に対する平均ナノファイバー長さの二乗の最大約1%である、請求項145の方法または装置。
【請求項147】
前記積が、撚り糸におけるナノファイバーの少なくとも約50重量%に対する平均ナノファイバー長さの二乗の最大約0.5%である、請求項146の方法または装置。
【請求項148】
(a)予備的主要アセンブリは、ナノファイバーが主としてリボンの面内でかつリボンの方向に対して直交して配向されるナノファイバーリボンを含み、そして
(b)ナノファイバーが、撚糸前または撚糸の間のどちらかで主要アセンブリを形成するためにナノファイバーリボンの端部から引き出される、
請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項149】
(a)予備的主要アセンブリは、ナノファイバーがナノファイバーシートに対して主として垂直に配向されるナノファイバーシートまたはリボンを含み、そして
(b)ナノファイバーが、撚糸された主要アセンブリを形成するためにナノファイバーシートまたはリボンの側部から引き出される、
請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項150】
(a)ナノファイバー配列の内部である程度のファイバー相互間の結合性を有する実質的に平行なナノファイバー配列を与えるようにナノファイバーを配置するステップ、および
(b)リボンまたはシートを実質的に撚糸しないで、幅が少なくとも約1mmであるリボンまたはシートとして、ナノファイバー配列から前記ナノファイバーを引き出すステップ、を含むナノファイバーリボンまたはシートを製造する方法。
【請求項151】
ナノファイバーリボンまたはシートを製造するための装置であって、
(a)ナノファイバー配列の内部である程度のファイバー相互間の結合性を有する実質的に平行なナノファイバー配列を与えるようにナノファイバーを配置するステップと、
(b)リボンまたはシートを実質的に撚糸しないで、幅が少なくとも約1mmであるリボンまたはシートとして、ナノファイバー配列から前記ナノファイバーを引き出すステップとを含む方法を実行するよう作動可能である装置。
【請求項152】
(a)ナノファイバー配列の内部である程度のファイバー相互間の結合性を有する実質的に平行なナノファイバー配列、および
(b)引き出し機構であって、リボンまたはシートを実質的に撚糸しないで、幅が少なくとも約1mmであるリボンまたはシートとして、ナノファイバー配列からナノファイバーを引き出す作動可能である引き出し機構を含む、ナノファイバーリボンまたはシートを製造するための装置。
【請求項153】
基板上に前記リボンまたはシートを堆積させることをさらに含む、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項154】
(a)前記ナノファイバーの重要な構成要素が約500nm未満の最大厚さを有し、
(b)前記ナノファイバーが少なくとも約100の長さ対厚さの最小比を有し、そして
(c)リボンまたはシートの厚さに対するナノファイバー長さの最小比が約5よりも大きい、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項155】
前記リボンまたはシートが少なくとも約1メートルの連続した長さを有する、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項156】
前記リボンまたはシートが少なくとも約4センチメートルの幅である、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項157】
前記リボンまたはシートの基板上への堆積が巻き付けを含む、請求項153の方法または装置。
【請求項158】
前記基板が紡錘を含む、請求項153の方法または装置。
【請求項159】
前記ナノファイバーの引き出しがナノファイバーリボンを製造し、そしてナノファイバーリボンがナノファイバーシートを形成するよう積層される、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項160】
前記積層は、化学的結合剤、電子ビーム、熱処理、イオンビーム、無線周波照射、マイクロ波照射、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される積層手段を含む、請求項159の方法または装置。
【請求項161】
前記積層は有機ポリマーを使用することを含む、請求項159の方法または装置。
【請求項162】
前記ナノファイバー配列はナノファイバー・フォレストである、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項163】
前記ナノファイバー・フォレストがカーボンナノチューブを含む、請求項162の方法または装置。
【請求項164】
前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブを含む、請求項163の方法または装置。
【請求項165】
前記ナノファイバーが、ナノチューブのフォレストとして、炉の成長領域において基板上で合成され、前記基板が、炉の成長領域から、フォレスト中のナノファイバーがリボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態に引き出される領域に連続的に移動する、請求項162の方法または装置。
【請求項166】
前記ナノファイバー配列がパターン化されたナノファイバーのアセンブリである、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項167】
ナノファイバーリボンは製造されそしてナノファイバーのパターン化アセンブリはナノファイバーリボンの幅を決定するために使用される、請求項166の方法または装置。
【請求項168】
前記パターン化されたナノファイバーアセンブリは、ナノファイバー・フォレスト成長のために使用される基板上へのパターン化された触媒の堆積、ナノファイバーの配列にパターンをカットすること、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される技術によって提供される、請求項166の方法または装置。
【請求項169】
ナノファイバーの前記パターン化アセンブリは、ナノファイバー・フォレストの隣接する細長片が平行であり、かつ実質的にナノファイバーがないこと、異なるタイプのナノファイバー、異なる高さのナノファイバー、コーティングの存在またはコーティングのタイプのいずれかが異なっているナノファイバー、異なる化学的処理のナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特徴によって規定される領域で分離されているアセンブリである、請求項166の方法または装置。
【請求項170】
ナノファイバー単糸の1平方ミクロンの断面積中に少なくとも約1万のナノファイバーを含むナノファイバーの単糸であって、
(a)前記ナノファイバー単糸は少なくとも約1メートルの長さであり、
(b)前記ナノファイバー単糸は約10ミクロンより少ない直径を有し、そして
(c)前記ナノファイバー単糸は、未重ね合わせ、重ね合わせ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態である、
ナノファイバー単糸。
【請求項171】
少なくとも約10万のナノファイバーがナノファイバー単糸の1平方ミクロン断面積を通過する、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項172】
最大約5ミクロンの直径を有する、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項173】
最大約2ミクロンの直径を有する、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項174】
前記ナノファイバー単糸が電気伝導性である、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項175】
前記ナノファイバー単糸が少なくとも約10J/gの靭性を有する、請求項171のナノファイバー単糸。
【請求項176】
前記ナノファイバー単糸がナノファイバーの片撚り糸である、請求項175のナノファイバー単糸。
【請求項177】
前記ナノファイバー単糸が実質的にいかなるポリマーも含まない、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項178】
前記ナノファイバー単糸が周期的な一連のノットを有するか、またはノットを有さない、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項179】
前記ナノファイバー単糸が長さに沿って周期的にパターン化されている、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項180】
前記ナノファイバー単糸がナノファイバーの撚り、糸の直径、ナノファイバーの組成、および糸の構造、ナノファイバーを上塗りした物質、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の周期的変化によって少なくとも部分的に周期的にパターン化される、請求項179のナノファイバー単糸。
【請求項181】
前記ナノファイバー単糸が異なる糸区分に対して電気伝導性の周期的変更を与えるために糸の長さ方向に沿って周期的にパターン化される、請求項179のナノファイバー単糸。
【請求項182】
前記ナノファイバー単糸が糸の吸収性能力の周期的変更を達成するために使用できる糸の空孔率の周期的変化をもたらすよう糸の長さ方向に沿って周期的にパターン化される、請求項179のナノファイバー単糸。
【請求項183】
前記ナノファイバー単糸が実質的にナノファイバー単糸の全長に沿って撚糸される、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項184】
ナノファイバー単糸が実質的に未撚糸であり、ファイバー相互間の結合をもたらす薬剤で浸潤される、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項185】
前記薬剤が有機ポリマーを含む、請求項184のナノファイバー単糸。
【請求項186】
前記ナノファイバー単糸の引っ張り強度が、前記ナノファイバー単糸における一つ結びの結果、平均で最大約20%減少する、請求項135のナノファイバー単糸。
【請求項187】
請求項1の方法で製造された撚り糸。
【請求項188】
請求項175のナノファイバー単糸を含む防護性衣料。
【請求項189】
バクテリアに対する低透過性、高無線波吸収、高マイクロ波吸収、高熱伝導性、高静電気放電能力、機械的侵入を妨げる高い性能、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の結果として防護性をもたらす請求項175のナノファイバー単糸を含む防護性織物。
【請求項190】
空気の流れに対して高度な抵抗をもたらすようにナノファイバー単糸が高密度に織物に製織される、請求項189の防護性織物。
【請求項191】
空気流れに対する抵抗が帆布織物の空気流れに対する抵抗と同様である、請求項190の防護性織物。
【請求項192】
請求項174の電気伝導性のナノファイバー単糸が、アンテナ、センサー、強誘電元素を含む音響アレイのパーツとして織物中に組み込まれている、織物。
【請求項193】
対向する表面を接触させる圧力の付与により織物の対向する表面の間で相互接続を形成するために少なくとも部分的に組み込まれる請求項170のナノファイバー単糸を含む織物。
【請求項194】
ナノファイバー単糸が、対向表面を互いに接触させて保持するフックとして働く対向表面の要素と相互作用するループ形状である、請求項193の織物。
【請求項195】
前記ループおよびフックが、良好な電気伝導性、良好な熱伝導性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性で特徴付けられる、請求項194の織物。
【請求項196】
電気伝導性のナノファイバー単糸が、化学的センサーおよび機械的センサーからなるグループより選択されるセンサーとして織物の中に組み込まれる、請求項192の織物。
【請求項197】
前記センサーが化学的センサーであり、化学的センサーの応答が、糸の電気伝導性、熱電力、電気化学的静電容量、およびこれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の変化によってもたらされる、請求項196の織物。
【請求項198】
(a)電気伝導性のナノファイバー単糸が強誘電元素を含む音響アレイのパーツとして織物に組み込まれ、
(b)前記強誘電元素が少なくとも部分的に電気伝導性のナノファイバー単糸をコーティングし、隣接する電気伝導性の糸およびファイバーを分離し、そして
(c)前記強誘電元素の少なくとも一部分が単糸の方向に対して、または単糸が重ね合わされた場合は重ね合わされた糸の方向に対して、少なくともおよそ直角に少なくとも部分的に電気的にポーリング処理される、請求項192の織物。
【請求項199】
前記ポーリングの方向は、織物の局部的平面に対して少なくともおよそ直交する、請求項198の織物。
【請求項200】
少なくとも2つの電気伝導性のワイヤを組み込んだ織物であって、各々の電気伝導性のワイヤが請求項174のナノファイバー単糸を含む織物。
【請求項201】
(a)電気伝導性ナノファイバー単糸の少なくともかなりの部分が絶縁性表面コーティングを有さず、
(b)織物が電気伝導性のナノファイバー単糸の少なくとも5倍の直径を有する電気絶縁性の糸をさらに含み、
(c)前記絶縁性糸は電気伝導性ナノファイバー単糸の間における接触を妨げる、請求項200の織物。
【請求項202】
請求項170のナノチューブファイバー単糸を含むデバイスであって、電子的スイッチ、電気的変圧器、電磁石、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイス。
【請求項203】
請求項170のナノチューブファイバー単糸を含み、電子的スイッチ、電気的変圧器、電磁石、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスを含む織物。
【請求項204】
ポリマー、金属、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料と組み合わせて複合ファイバーを形成する請求項170のナノファイバー単糸を含む、複合材。
【請求項205】
ナノファイバー単糸が織物の中に組み入れられる、請求項170のナノファイバー単糸を含む織物。
【請求項206】
ナノファイバー単糸が製品において使用されるよう構成され、前記製品は、電気化学的デバイス、組織増殖のための足場、電気ヒータ、可視光および赤外光領域の白熱ランプ光源、電子電界放出源、電子熱放出源、電子織物の構成要素、サーモクロミック要素、燃料電池、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項170のナノファイバー単糸を含む製品。
【請求項207】
前記ナノファイバー単糸がカーボンナノチューブを含む、請求項206の製品。
【請求項208】
前記ナノファイバー単糸が組織増殖用足場として使用される、請求項170のナノファイバー単糸を含む組織増殖用足場。
【請求項209】
前記足場が機能性ニューロンの増殖をもたらす、請求項208の足場。
【請求項210】
前記足場がニューロンに接続する、請求項208の足場。
【請求項211】
前記ナノファイバー単糸は、前記ナノファイバー単糸内に含有される薬剤の取り込みの結果、最初に高度な剛性を有し、組織増殖の間に起こる生物学プロセスの間少なくとも部分的に除去される、請求項208の足場。
【請求項212】
前記ナノファイバー単糸がサーモクロミック材料システムに使用される、請求項170のナノファイバー単糸を含むサーモクロミック材料システム。
【請求項213】
前記サーモクロミック材料は、サーモクロミック液晶、サーモクロミックポリマー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料を含む、請求項212のサーモクロミック材料システム。
【請求項214】
請求項170のナノファイバー単糸を含む電気化学的デバイスであって、電気化学的デバイスは透明性、吸収性、反射性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性においてスイッチ切り替え可能な変化を提供する、電気化学的デバイス。
【請求項215】
特性におけるスイッチ切り替え可能な変化は波長における変化を含む、請求項214の電気化学的デバイス。
【請求項216】
特性におけるスイッチ切り替え可能な変化は、ナノファイバー単糸内部の電気化学的に誘起される変化に少なくとも部分的に起因している、請求項214の電気化学的デバイス。
【請求項217】
電界放出源が、フラットパネルディスプレイ、ランプ、サージ保護を与えるガス放電管、x線発生器、マイクロ波発生器、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスのパーツである、請求項170のナノファイバー単糸を含む電界放出源。
【請求項218】
光放出を与えるための蛍光体をさらに含む、請求項217の電界放出源。
【請求項219】
電界放出源は、最大約10ミクロン直径のナノファイバー単糸の先端からの電子放出を使用する、請求項217の電界放出源。
【請求項220】
前記ナノファイバー単糸は電界放出源デバイス中で軸方向に構成され、前記電界放出源デバイスは円柱状形状である、請求項170のナノファイバー単糸を含む電界放出源デバイス。
【請求項221】
撚り糸がカーボンナノチューブを含む、請求項1の撚り糸を組み込んだ電界放出デバイス。
【請求項222】
前記ナノファイバー単糸は電界放出源の中に組み込まれ、そこでは電界放出は主としてナノファイバー単糸の側面から起こる、請求項170のナノファイバー単糸を含む電界放出源。
【請求項223】
請求項217の電界放出源であって、前記電界放出源は、電界放出の増強をもたらすために、ナノファイバー単糸の表面から延びるナノチューブファイバーを供給するためにナノファイバー単糸を処理することを含む方法によって製造される、電界放出源。
【請求項224】
請求項223の電界放出源であって、前記処理はプラズマ処理、機械的磨耗、超音波処理、熱アニール、酸化性環境内での化学的処理、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を含む電界放出源。
【請求項225】
電気伝導性のナノファイバーを含む請求項150の方法により製造された透明な導電体であって、基板上の電極として適用される透明な導電体。
【請求項226】
請求項225の透明導電体を含むデバイスであって、
(a)前記デバイスは、液晶ディスプレイ、発光ディスプレイ、太陽電池、スイッチ切り替え可能な透明ウインドウ、レーザー、光変調器、電界放出デバイス、電子スイッチ、光学的偏光子、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択され、そして
(b)前記透明導電体は、電極、偏光性光学要素、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される構成要素として機能する透明導電体である、デバイス。
【請求項227】
請求項170のナノファイバー単糸を含む電気化学的デバイスであって、
(a)前記電気化学的デバイスは、バッテリ、超コンデンサ、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するための電子機械的アクチュエータ、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するための電子機械アクチェータ、燃料電池、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択され、
(b)前記デバイスはデバイス電極としてナノファイバー単糸を利用し、そして
(c)電解質がナノファイバー単糸の電極の中に存在し対向電極にイオン的導電性経路を与える、電気化学的デバイス。
【請求項228】
ナノファイバー単糸は電解質を充填したカーボンナノファイバーの片撚り糸を含む、請求項227の電気化学的デバイス。
【請求項229】
別の電解質充填カーボンナノチューブの撚り糸を含む第二のデバイス電極をさらに含む請求項228の電気化学的デバイスであって、両方の電解質充填のカーボンナノチューブ撚り糸は共に重ね合わされる、電気化学的デバイス。
【請求項230】
請求項174のナノファイバー単糸を含む電気伝導性ワイヤ。
【請求項231】
いずれかの温度で超電導性である、請求項230の電気伝導性のワイヤ。
【請求項232】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、前記電気伝導性ワイヤはMgB2、Nb3Sn、または MoS9−xIxからなるグループより選択される材料のナノファイバーを含み、ここでXは約4.5と約6の間である、電気伝導性のワイヤ。
【請求項233】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、糸表面を絶縁され、電気伝導性ナノファイバー単糸を含み、糸表面の絶縁は、糸表面のナノファイバーの化学的変換、絶縁性ポリマーのコーティング、糸表面上にねじられた絶縁性ナノファイバーのシース、およびそれらの組み合わせの存在からなるグループより選択される条件に起因する伝導性ワイヤ。
【請求項234】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、電気伝導性のナノファイバー単糸中にナノ粒子を含み、前記ナノ粒子はPtおよびその合金からなるグループより選択される、電気伝導性のワイヤ。
【請求項235】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、電気伝導性のナノファイバー単糸中に電解質を含む、電気伝導性ワイヤ。
【請求項236】
請求項174の電気伝導性ナノファイバー糸を含む燃料電池であって、電気伝導性のナノファイバー糸は燃料電池の電極を形成し、前記電気伝導性のナノファイバー単糸は触媒および電解質を含む、燃料電池。
【請求項237】
請求項170のナノファイバー単糸を利用するマイクロ流体回路デバイス。
【請求項238】
3次元構造である、請求項237のマイクロ流体回路デバイス。
【請求項239】
異なるナノファイバー単糸間に流体を輸送するためノットを使用する、請求項237のマイクロ流体回路デバイス。
【請求項240】
請求項237のマイクロ流体回路デバイスであって、前記ナノファイバー単糸はナノファイバーの片撚り糸である、マイクロ流体回路デバイス。
【請求項241】
請求項237のマイクロ流体回路デバイスを含む織物。
【請求項242】
請求項150の方法によって製造されたナノファイバー製品。
【請求項243】
重ね合わせられた撚り糸を製造するためさらに重ね合わせられている、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項244】
請求項174のナノファイバー単糸であって、前記ナノファイバー単糸が材料を吸収しており、そして電気、マイクロ波、無線周波、可視光、赤外光、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される照射吸収を使用することによる前記電気導電性糸の加熱の少なくとも部分的結果として、少なくとも前記材料を部分的に放出している、ナノファイバー単糸。
【請求項245】
機械的強化を提供しマイクロ流動機能および自己修復機能の増強をもたらす請求項170によるナノファイバー単糸を含む、マイクロ流体の自己修復性構造体。
【請求項246】
ナノファイバー単糸が撚糸され、ナノファイバー単糸は白熱電気光源の白熱要素を含む、請求項170のナノファイバー単糸を含む白熱電気光源。
【請求項247】
ナノファイバー単糸が重ね合わされている、請求項246の白熱電気光源。
【請求項248】
撚り糸は電気伝導性であり、そして白熱電気光源の白熱要素を含む、請求項1の方法で製造された撚り糸を含む、白熱電気光源。
【請求項249】
請求項1の方法で製造された撚り糸を含む製品であって、
(a)前記製品は電気化学的デバイス、組織増殖足場、電気ヒータ、白熱光源、電界放出源、電子熱放射源、サーモクロミック要素、燃料電池、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択され、
(b)撚り糸は電気伝導性である、製品。
【請求項250】
織物の局部的平面に対して少なくともおよそ垂直である電界を印加して、請求項199による織物をポーリング処理する方法。
【請求項251】
請求項170のナノファイバー単糸を含む糸アセンブリの中に電子チップを組み入れる方法であって、
(a)流動性媒体の中にフリーの電子チップを分散させるステップと、
(b)電子チップに対するドッキングサイトを与えるために、ナノファイバー単糸を含む糸アセンブリを構造化するステップと、
(c)電子チップがドッキングサイトの中で選択的に自己組織化されるように糸アセンブリの上から電子チップを含む流動性媒体を流すステップとを含む方法。
【請求項252】
請求項170のナノファイバー単糸をナノファイバー単糸の長さに沿ってパターニングする方法であって、光重合;電子ビームにより誘起されるポリマーの反応;圧力により誘起される物質移動;材料を堆積、除去、変形させるための液体処理、気相処理、およびプラズマ処理;ならびにそれらの組み合わせからなるグループより選択されるパターニング技術を含む方法。
【請求項253】
請求項170のナノファイバー単糸をナノファイバー単糸の長さに沿ってパターニングする方法であって、その方法はナノファイバー単糸が製造されるナノファイバー配列の周期的パターニングの使用を含む、方法。
【請求項254】
前記周期的パターニングはナノファイバー単糸が引き出されるナノファイバー・フォレスト配列の周期的パターニングによって少なくとも部分的に提供される、請求項253の方法。
【請求項255】
(a)ナノファイバーを含む多孔性糸を選択するステップと、
(b)星糸を形成するために糸をノッティングするステップと、
(c)ガス;蒸気;プラズマ;液体;溶液;流体分散物;超臨界液体;融解物からなるグループから選択される物質;ならびに電気化学的堆積、電気化学的材料除去;電気化学的重合;およびこれらの組み合わせをもたらす条件;に星糸を暴露することにより糸の領域選択的な材料処置を達成するステップを含む方法。
【請求項256】
星糸をリソグラフ法で使用することをさらに含む、請求項255の方法。
【請求項257】
前記リソグラフ法が電気回路、流体回路、熱的回路、ならびにそれらの組み合わせおよび要素からなるグループより選択される回路を製作するために使用する、請求項256の方法。
【請求項258】
ノッティングおよび暴露ステップの少なくともひとつが糸密度を変化させ、前記密度変化は前記領域選択的な材料処置を主に引き起こす、請求項255の方法。
【請求項259】
前記糸がナノファイバーを含む、請求項255の方法。
【請求項260】
(a)ノッティングの結果異なる密度を有する星糸の異なる領域に対して保護剤の選択的吸収が起こり、そして
(b)保護剤がほとんど存在しないかまたはさほど広がっていない糸領域に対して選択的に材料処置が実行される、請求項258の方法。
【請求項261】
(a)弾性的に変形可能な基板、電気的に変形可能な基板、およびそれらの組み合わせからなるグループより基板を選択するステップ、
(b)変形された基板を形成するために基板を伸長させるステップであって、前記伸長は弾性的伸長、電気的伸長、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるステップと、
(c)変形された基板にナノファイバーシートまたはリボンを接着適用するステップと、
(d)前記接着適用ステップの後、前記伸長の少なくとも部分的な戻りを可能にするステップとを含む、変形可能なナノファイバーシートまたはリボンを製造する方法。
【請求項262】
基板が反対面を有する基板シートまたはリボンであり、基板が伸長状態の場合に、ナノファイバーシートまたはリボンが基板の反対面に接着適用される、請求項261の方法。
【請求項263】
ナノファイバーシートまたはリボンがカーボンナノチューブを含む、請求項261の方法。
【請求項264】
前記ナノファイバーシートまたはリボンが主としてカーボンナノチューブを含み、前記ナノファイバーシートまたはリボンが主として固体状態で起こる引き出し方法によってシートまたはリボンの形で最初に形成される、請求項263の方法。
【請求項265】
前記シートまたはリボンがナノチューブ・フォレストから引き出される、請求項264の方法。
【請求項266】
弾性的に変形可能なナノファイバーシートを2つのエラストマーポリマーシートの間に埋め込む方法であって:
(a)第一のエラストマーポリマーシートを選択するステップと、
(b)第一のエラストマーポリマーシートを弾性的に伸長させて変形された基板を形成するステップと、
(c)ナノファイバーシートを変形基板に接着適用するステップと、
(d)前記接着適用ステップの後少なくとも部分的に前記弾性的伸長の戻りを可能にするステップと、
(e)第一のエラストマーポリマーシートが緩和された状態または部分的に緩和された状態であるときに、ナノファイバーシートに第二のエラストマーポリマーシートのための樹脂前駆体を適用するステップと、
(f)第一のエラストマーポリマーシートが緩和状態または部分的緩和状態である間に第二のエラストマーポリマーシートを形成するために樹脂前駆体を硬化させるステップとを含む方法。
【請求項267】
ナノファイバーシートがカーボンナノチューブを含む、請求項266の方法。
【請求項268】
基板が電気機械的アクチュエータとして使用できる材料であり、かつナノファイバーシートまたはリボンが電子伝導性である、請求項261の方法。
【請求項269】
ナノファイバーシートが変形された基板に接着適用される請求261の方法で製造される製品。
【請求項270】
基板が、ゴムおよびエラストマー織物からなるグループより選択される弾性的に変形可能な基板を含む、請求項269の製品。
【請求項271】
基板が電歪性のゴム基板を含む、請求項269の製品。
【請求項272】
前記基板がシリコーンゴムを含むシートである、請求項271の製品。
【請求項273】
基板がエラストマーポリマーを含むエラストマー織物を含む、請求項270の製品。
【請求項274】
綿、ポリエステル、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるファイバーをさらに含む、請求項270の製品。
【請求項275】
ナノファイバーシートが電子伝導性であり、基板が弾性的に変形可能でかつ実質的に電子絶縁性である、請求項268の製品。
【請求項276】
請求項268の少なくとも2つの変形可能なナノファイバーシートまたはリボンを含むデバイスであって、
(a)前記デバイスは(i)電気機械的作動、(ii)機械的エネルギーの電気的エネルギーへの変換、(iii)機械的振動の減衰、および(iv)それらの組み合わせからなるグループより選択される機能のために作動可能であり、
(b)少なくとも2つの変形可能なナノフィバーシートまたはリボンは各々弾性的に変形可能であり、かつ電子伝導性のナノファイバーシートまたはリボンであり
(c)少なくとも2個の変形可能なナノファイバーシートまたはリボンはデバイスの電極として働くデバイス。
【請求項277】
デバイスが電気機械的作動のために作動可能であり、さらに電歪性ゴム、または電気化学的ドーピングが可能な導電性有機ポリマーを含む、請求項276のデバイス。
【請求項278】
デバイスが機械的エネルギーの電気的エネルギーへの変換のために作動可能であり、少なくとも約25%の可逆的弾性変形を受けることができる電歪性ゴムまたは圧電ゴムをさらに含む、請求項276のデバイス。
【請求項279】
デバイスが機械的減衰のために作動可能であり、少なくとも約25%の可逆的弾性変形を受けることができる電歪性ゴムまたは圧電ゴムをさらに含む、請求項276のデバイスであって、機械的減衰は前記電極の間で電流の輸送の制御によって得られるデバイス。
【請求項280】
ナノファイバーを含む糸を紡糸する方法であって、
(a)ナノファイバー・フォレストから整列したナノファイバーを含む主要アセンブリを引き出すステップであって、引き出し方向とフォレストにおけるナノファイバーの整列方向の間の角度は約90°と約5°との間にあるステップと、
(b)ナノファイバーの主要アセンブリを主要アセンブリのナノファイバーにほぼ整列している軸の周りで撚糸してナノファイバーの撚り糸を製造するステップを含む方法。
【請求項281】
ナノファイバー・フォレストが基板上にある、請求項280の方法。
【請求項282】
ナノファイバー・フォレストがナノファイバー・フォレストの成長のために使用された基板で支持されない、請求項281の方法。
【請求項283】
前記角度が90°と50°の間にある、請求項280の方法。
【請求項284】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーが引き出しステップの間連続的に連結されているか、引き出しステップの間連結を維持していたか、またはそれらの組み合わせである、請求項280の方法。
【請求項285】
引き出しステップの間に引き出されたナノファイバーはナノファイバー・フォレストとナノファイバー集束ゾーンとの間でほぼ平面的な楔を形成する、請求項280の方法。
【請求項286】
前記楔はナノファイバー・フォレストから最大約5mmで糸になる、請求項285の方法。
【請求項287】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーは最も薄い横方向において少なくとも約10の長さ対厚さの最小比を有する、請求項280の方法。
【請求項288】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーは最も薄い横方向において少なくとも約100の長さ対厚さの最小比を有する、請求項280の方法。
【請求項289】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーは最も薄い横方向において少なくとも約1000の長さ対厚さの最小比を有する、請求項280の方法。
【請求項290】
引き出しステップおよび撚糸ステップは、最大で約100℃で各々実行される、請求項280の方法。
【請求項291】
引き出しステップおよび撚糸ステップの中の少なくとも1個の間にナノファイバーまたは基板に熱がかけられる、請求項290の方法。
【請求項292】
前記ナノファイバー・フォレストのナノファイバーはカーボンナノチューブを含む、請求項280の方法。
【請求項293】
前記カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブである、請求項292の方法。
【請求項294】
ナノファイバー・フォレストを糸強化剤で処理するステップをさらに含む、請求項280の方法。
【請求項295】
ナノファイバーは炉の成長領域の中でナノファイバー・フォレストとして基板上に合成され、基板は炉の成長領域から引き出しステップの間ナノファイバー・フォレストの中のナノファイバーが引き出される第二の領域の中へ連続的に移動する、請求項280の方法。
【請求項296】
前記基板はベルト、ドラム、ドラムに付設した基板、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項295の方法。
【請求項297】
主要アセンブリがナノチューブリボンまたはシートを含む、請求項280の方法。
【請求項298】
ナノファイバーを含む糸を紡糸する方法であって、
(a)合成されたままナノファイバーの配列から引き出して複数のほぼ整列しているナノファイバーを含む主要アセンブリを形成するステップであって、ここでナノファイバー配列からのナノファイバーは、引き出しステップの間連続的に連結しているか、引き出しステップの間以前の引き出しステップの連結を維持しているか、またはそれらの組み合わせであるステップと、
(b)整列したナノファイバーの主要アセンブリをナノファイバーとほぼ整列した軸の周りで撚糸してナノファイバーの撚り糸を製造するステップであって、主なナノファイバーの長さはナノファイバー撚り糸の円周の少なくとも5倍であるステップとを含む方法。
【請求項299】
前記引き出しはナノファイバーの配列からであり、前記配列は最大約0.05g/cm3の密度を有する、請求項298の方法。
【請求項300】
ナノファイバーの配列はおよそ未整列のナノファイバー配列または整列が不十分なナノファイバー配列を含む、請求項298の方法。
【請求項301】
ナノファイバーの配列は高度に整列したナノファイバー・フォレストである、請求項298の方法。
【請求項302】
主要アセンブリは高度に整列したナノファイバーを含むナノファイバーリボンまたはシートである、請求項300の方法。
【請求項303】
(a)基板上のリボンまたはシート、あるいは基板上のリボンまたはシートを平行に配向した積み重ねとして主要アセンブリを収集するステップと、
(b)その後、前記リボンまたはシートあるいは前記リボンまたはシートの配向した積み重ねの部分を基板から取り除くステップと、
(c)その後、ナノチューブ整列方向の周りで前記リボンまたはシート(またはそれらの積み重ね)の構成要素を撚糸して撚り糸を製造するステップとをさらに含む、請求項302の方法。
【請求項304】
前記ナノファイバーは主としてカーボンナノチューブを含む、請求項298の方法。
【請求項305】
ナノファイバーを含む撚り糸を製造する方法であって、
(a)液体ベースの方法を使用して、少なくとも20重量%のナノファイバーを含むナノファイバー糸を紡糸するステップと、
(b)糸方向の周りで撚糸し撚り糸を製造するステップとを含む方法。
【請求項306】
糸円周に対するナノファイバー長さの最小比は少なくとも約5である、請求項305の方法。
【請求項307】
前記主要アセンブリは、ナノファイバーの凝集紡糸によって間接的または直接的に糸に形成される、請求項305の方法。
【請求項308】
前記凝集紡糸が直接的または間接的にポリマーおよびナノファイバーを含む複合材を提供する、請求項307の方法。
【請求項309】
凝集紡糸ナノファイバー糸の永久的伸長をもたらす引き出しプロセスをさらに含む、請求項308の方法であって、撚糸は引き出しプロセスの前、間、または後で実行される方法。
【請求項310】
撚糸は主としてポリマーが流動状態または半流動状態の間に部分的に実行される、請求項309の方法。
【請求項311】
ポリマーはポリマー含有ナノファイバー糸が引き出された後だが実質的な撚糸が導入される前に、実質的に除かれる、請求項309の方法。
【請求項312】
実質的なポリマー除去が熱分解による、請求項311の方法。
【請求項313】
凝集ベースの紡糸には、紡糸溶液の中にカーボンナノチューブを分散した液からの紡糸を伴い、紡糸溶液は酸、超酸、有機液体、水およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項307の方法。
【請求項314】
紡糸溶液および凝集溶液の少なくとも1つはポリビニルアルコールを含む、請求項313の方法。
【請求項315】
ナノファイバーがカーボンナノチューブを含む、請求項305の方法。
【請求項316】
ナノファイバーが主としてカーボンナノチューブを含む、請求項315の方法。
【請求項317】
ナノチューブが主として単層カーボンナノチューブを含む、請求項316の方法。
【請求項318】
ナノファイバー・フォレストからナノファイバーリボンまたはシートを製造する方法であって、
(a)ナノファイバーを含むナノファイバー・フォレストを製造するステップであって、ナノファイバー・フォレストはナノファイバー・フォレストから少なくとも約1mm幅のリボンまたはシートを引き出すのに適切であり、ナノファイバー・フォレストは側壁を有するステップと、
(b)ナノファイバー・フォレストの側壁または側壁の近傍にアタッチメントを接続するステップと、
(c)アタッチメントを引っ張ることによりナノファイバー・フォレストからナノファイバーリボンまたはシートを引き出すステップとを含む方法。
【請求項319】
ナノファイバー・フォレストはカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ・フォレストである、請求項318の方法。
【請求項320】
カーボンナノチューブは直径約10nmの多層カーボンナノチューブであり、カーボンナノチューブ・フォレストの基部でのフォレスト密度は少なくとも約200億ナノチューブ/cm2である、請求項319の方法。
【請求項321】
カーボンナノチューブ・フォレストのナノチューブで占有されている基部面積のパーセントは少なくとも約4%である、請求項319の方法。
【請求項322】
カーボンナノチューブ・フォレストのナノチューブで占有されている基部面積のパーセントは最大約40%である、請求項319の方法。
【請求項323】
カーボンナノチューブ・フォレストの基部において測定される場合、カーボンナノチューブ・フォレストにおける単位面積当たりのナノチューブの数と、カーボンナノチューブの直径との積は約0.16と約1.6との間の範囲である、請求項319の方法。
【請求項324】
カーボンナノチューブ・フォレストにおけるカーボンナノチューブは間欠的に束になっている、請求項319の方法。
【請求項325】
カーボンナノチューブ・フォレストの基部領域で開始されたカーボンナノチューブの少なくとも20%はカーボンナノチューブ・フォレストの上部まで本質的に延びる、請求項319の方法。
【請求項326】
カーボンナノチューブ・フォレストの高さは少なくとも約50ミクロンである、請求項319の方法。
【請求項327】
カーボンナノチューブ・フォレストの高さは少なくとも約100ミクロンである、請求項319の方法。
【請求項328】
ナノファイバーはナノファイバー・フォレストの側壁の本質的に全高から同時に引っ張られる、請求項318の方法。
【請求項329】
引き出しステップは1分当たり少なくとも5メートルの速度で行われる、請求項319の方法。
【請求項330】
請求項319の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートであって、透明でありかつ電気伝導性であるナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項331】
請求項319の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートであって、高度に配列されたエアロゲルであるナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項332】
請求項331のナノファイバーリボンまたはシートであって、10μg/cm2よりも少ない面積密度を有するナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項333】
少なくとも約5cmの幅を有する、請求項319の方法で製造されたナノファイバーシート。
【請求項334】
請求項331の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートであって、最大で約0.005g/cm3の密度を有するナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項335】
請求項331のナノファイバーリボンまたはシートであって、基板に付着されているナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項336】
請求項335のナノファイバーリボンまたはシートであって、前記基板はプラスチック、接着剤塗布テープ、ガラス、金属、ペーパ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料を含む、ナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項337】
請求項319の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートを含む重ね合わせ層であって、ナノファイバーリボンおよびシートは互いに配向されているがカーボンナノチューブの同一の優先整列方向は持たない、重ね合わせ層。
【請求項338】
(a)カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ・フォレストを製造するステップであって、カーボンナノチューブ・フォレストは、カーボンナノチューブ・フォレストからリボンまたはチューブを引き出すのに好適であり、リボンまたはシートは少なくとも約1mm幅であり、カーボンナノチューブ・フォレストは側壁を有するステップと、
(b)カーボンナノチューブ・フォレストの側壁または側壁の近傍にアタッチメントを接続するステップと、
(c)アタッチメントを引っ張ることによりカーボンナノチューブ・フォレストからリボンまたはシートを引き出すステップであって、リボンまたはシートは高度に配向されたエアロゲルリボンまたはシートであるステップと、
(d)シートまたはリボンを液体で浸潤しその後シートまたはリボンから液体を蒸発させるステップであって、浸潤および蒸発は少なくとも部分的にシートまたはリボンを高密度化し、高密度化シートまたはリボンを形成するステップとを含む方法。
【請求項339】
請求項338の方法で製造された高密度化シートまたはリボンであって、最大約100nmの厚さを有する高密度化シートまたはリボン。
【請求項340】
面積選択的な高密度化は、高密度化を引き起こす液体を選択した面積へ分配することによりナノファイバーリボンまたはシートに対して提供される、請求項339の方法。
【請求項341】
液体による前記浸潤は、蒸気凝縮、液体の吸収、液体のエアロゾルへの暴露、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を含む、請求項338の方法。
【請求項342】
液体はアセトン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、クロロホルム、クロロベンゼン、類似した凝集エネルギー密度を有する液体、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される物質を含む、請求項338の方法。
【請求項343】
液体が水および界面活性剤を含む、請求項338の方法。
【請求項344】
接続ステップが接着剤、ピン配列、またはそれらの組み合わせからなるグループより選択される付着手段を使用することを含む、請求項318の方法。
【請求項345】
付着手段が少なくとも直線配列とおよそ等価であり、引き出し方向は有効な直線配列の方向に対して少なくともおよそ直交する、請求項344の方法。
【請求項346】
アタッチメントの接続は、ナノファイバー・フォレストに対してフォレストの上部および側壁付近であり、前記接続は直線の接着剤ストリップの使用を含む、請求項345の方法。
【請求項347】
アタッチメントの接続はナノファイバー・フォレストの高さの約1/3と約3/4の間で侵入するピン配列による、請求項345の方法。
【請求項348】
ピン配列における異なるピンはナノファイバー・フォレストの中に異なる深さで侵入する、請求項347の方法。
【請求項349】
ナノファイバーを含む糸、リボン、またはシートの強化方法であって、
(a)糸、リボンまたはシートの中に液体を浸潤させるステップと、
(b)糸、リボンまたはシートから液体を蒸発させ、糸、リボンまたはシートを強化するステップを含む方法。
【請求項350】
前記蒸発ステップが糸、リボンまたはシートの密度を高める、請求項349の方法。
【請求項351】
密度の増加が少なくとも100パーセントの因数である、請求項350の方法。
【請求項352】
前記糸、リボン、またはシートはエアロゲルである、請求項349の方法。
【請求項353】
ナノファイバーがカーボンナノチューブを含む、請求項349の方法。
【請求項354】
ナノファイバーがカーボンナノチューブを含み、前記糸、リボン、またはシートはエアロゲルである、請求項349の方法。
【請求項355】
液体が溶解されたポリマーを含む、請求項354の方法。
【請求項356】
カーボンナノチューブは前記糸、リボン、またはシートにおいて重量ベースで主成分である、請求項353の方法。
【請求項357】
カーボンナノチューブは前記糸、リボン、またはシートにおいて容積ベースで主成分である、請求項353の方法。
【請求項358】
前記糸、リボン、またはシートの非ナノファイバー成分の容積はカーボンナノチューブの容積の10分の1未満である、請求項357の方法。
【請求項359】
糸、リボン、またはシートは化学蒸着により反応器で形成されたカーボンナノチューブエアロゲルの加工で形成される、請求項353の方法。
【請求項360】
糸、リボン、またはシートは固体状態の引き出しでカーボンナノチューブ・フォレストから形成される、請求項353の方法。
【請求項361】
高密度化に使用された液体の蒸発後にポリマーが糸、リボン、またはシートに保持され、糸、リボン、またはシートの特性は、液体蒸発の間、液体蒸発の後、または液体蒸発中と液体蒸発後の両方で、糸、リボン、またはシートを非可逆的な伸長によってさらに強化される、請求項355の方法。
【請求項362】
非可逆的な伸長は100%よりも大きい、請求項361の方法。
【請求項363】
(a)液体を浸潤させ、糸、リボン、またはシートから液体を蒸発させた後にポリマーを糸、リボン、またはシートに浸潤させるステップと、および
(b)その後ポリマー浸潤させた糸、リボン、またはシートを少なくとも100%引き出すステップとをさらに含む、請求項349の方法。
【請求項364】
浸潤ステップおよび蒸発ステップの後、糸、リボン、またはシート(またはカーボンナノチューブの配向方向に沿った区分けにより形成された糸、リボン、またはシートの少なくとも一部)はその後撚糸され撚り糸または仮撚りを受けた糸を製造する、請求項353の方法。
【請求項365】
(i)ナノファイバーの重要な成分はナノファイバー軸に直交する最大の厚さで最大約30nmを有し、(ii)ナノファイバーは最も薄い横方向の厚さにおいて、少なくとも約1000の長さ対厚さの最小比を有し、(iii)糸円周に対するナノファイバー長さの最小比は少なくとも約5であり、(iv)直径Dの撚り糸に対する、糸長さ当たりの一方向に導入される最大の撚りが少なくとも約0.06/Dターンである、請求項353の方法。
【請求項366】
直径Dの撚り糸に対する、糸長さ当たりの一方向に導入される最大の撚りが少なくとも約0.12/Dターンである、請求項365の方法。
【請求項367】
前記液体浸潤は、蒸気凝縮、液体の吸収、液体のエアロゾルへの暴露、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法である、請求項349の方法。
【請求項368】
高密度化に使用される液体はアセトン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、クロロホルム、クロロベンゼン、または類似した凝集エネルギー密度を有する液体からなるグループより選択される物質を含む、請求項353の方法。
【請求項369】
液体の浸潤および蒸発が糸、リボン、またはシートが基板に付着されている間に生じる、請求項353の方法。
【請求項370】
基板から糸、リボン、またはシートを取り除くことをさらに含む、請求項369の方法。
【請求項371】
液体が水および界面活性剤を含む、請求項353の方法。
【請求項372】
前記エアロゲルがフリーズドライ方法で形成される、請求項352の方法。
【請求項373】
導入された正味の撚りは十分に低く、相当する単糸の螺旋角度は最大約5°である、請求項365の方法。
【請求項374】
ナノファイバーを含む糸を強化する方法であって、
(a)第一の方向に撚糸するステップと、
(b)第二の方向に撚糸するステップであって、第二の方向は第一の方向と反対であり、第一の方向および第二の方向における撚糸の正味の撚りは約ゼロであるステップとを含む方法。
【請求項375】
撚糸は中間的な位置で適用され、その結果第一の方向の撚りは中間的位置の片側で導入され、第二の方向の撚りは中間的位置の反対側で導入される、請求項374の方法。
【請求項376】
第一の方向での糸の撚糸は糸の端部での撚糸の適用により、第二の方向での糸の撚糸は糸の同じ端部に対する反対方向に等しい数での撚糸の適用による、請求項374の方法。
【請求項377】
(a)糸は第一方向の撚糸によって生じる引っ張り強度の増加を有し、
(b)糸は第二の方向における撚糸の後で少なくとも約20%の引っ張り強度の増加を保持する、請求項374の方法。
【請求項378】
(a)糸は糸の第一方向での撚糸の後に第一直径を有し、
(b)糸は糸の第二方向での撚糸の後に第二直径を有し、
(c)第二直径に対する第一直径の比は少なくとも約0.75である、請求項374の方法。
【請求項379】
ナノファイバーの撚り糸を製造する装置であって、
(a)ナノファイバーの供給部と、
(b)ナノファイバーを供給からコレクタへ輸送するための輸送チューブと、
(c)供給部からのナノファイバーを収集する回転可能なコレクタと、
(d)コレクタが回転される間にコレクタからナノファイバー撚り糸を回収するワインダであって、それにより撚糸されたナノファイバー糸がコレクタから回収されるにつれコレクタ内部のナノファイバーは撚糸されてナノファイバー撚り糸を形成するワインダとを含む装置。
【請求項380】
輸送チューブがナノファイバーを供給部からコレクタまで運ぶために輸送チューブを通してガスを流す操作が可能である、請求項379の装置。
【請求項381】
ナノファイバーの供給部がナノファイバーを含むエアロゲルを含む、請求項379の装置。
【請求項382】
エアロゲルの形がエアロゲルシートである、請求項381の装置。
【請求項383】
エアロゲルシートがナノファイバー・フォレストからのシートの紡糸によって製造される、請求項382の装置。
【請求項384】
撚り糸に仮撚りを挿入するドッフィングチューブネーブルをさらに含む、請求項379の装置。
【請求項385】
ナノファイバーの撚り糸が巻きつけられる糸パッケージをさらに含む、請求項379の装置。
【請求項386】
ナノファイバー撚り糸を製造する方法であって、
(a)コレクタへナノファイバーを連続的に供給するステップと、
(b)およそ平行なナノファイバーのアセンブリを形成するためにコレクタを回転させるステップと、
(c)アセンブリからナノファイバー糸を形成するステップと、
(d)アセンブリからナノファイバー糸を回収するステップであって、糸がコレクタの回転により撚糸されてナノファイバーの撚り糸を形成するステップを含む方法。
【請求項387】
ナノファイバーの撚り糸を製造する装置であって、
(a)コレクタにナノファイバーを連続的に供給するステップと、
(b)およそ平行なナノファイバーのアセンブリを形成するためコレクタを回転するステップと、
(c)アセンブリからナノファイバー糸を形成するステップと
(d)アセンブリからナノファイバー糸を回収するステップであって、糸がコレクタの回転により撚糸されてナノファイバーの撚り糸を形成する、ステップとを含む方法を実行するように操作可能である装置。
【請求項388】
ナノファイバーを連続的にコレクタへ運ぶためにガスを流すステップをさらに含む、請求項386または387の方法。
【請求項389】
糸パッケージにナノファイバー撚り糸を巻きつけるステップをさらに含む、請求項386または387の方法。
【請求項390】
整列した導電性チャネルの配列を含むデバイスであって:
(a)前記導電性チャネルは、電子、イオン、フォノン、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される種を指向性を持って輸送するように操作でき、
(b)前記導電性チャネルはリボン、シート、糸およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形でナノファイバーにより提供されるデバイス。
【請求項391】
請求項390のデバイスであって、
(a)前記デバイスが、電子の輸送に関わり、
(b)前記デバイスが、電気的接触をさらに含み、前記接触は導電性チャネルを介して電流をもたらし、
(i)ナノファイバーにより前記電流は非常に低いノイズを有し、
(ii)前記電流は、交流、パルス電流、直流、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプであり得、
(c)前記デバイスが、伝導体、伝送線、低い熱抵抗係数のレジスタ、およびヒータのうちの少なくとも1つとして使用するために操作が可能であるデバイス。
【請求項392】
請求項391のデバイスであって、
(a)前記デバイスは電子の指向性輸送に関わり、
(b)整列した導電性チャネルを流れる電流は非常に異方性であり、前記チャネルに垂直な電流に対するチャネルに沿った電流の比は少なくとも約10より大きく、異方性は整列した導電性チャネルの整列により与えられるデバイス。
【請求項393】
請求項391のデバイスであって、
(a)前記デバイスは、センサーとして使用するために作動可能であり、
(b)前記センサーは導電性チャネルの中の少なくとも1つと相互作用する外部検知剤によって前記導電性チャネルを流れる電流変化を検知し、
(c)前記センサーは、化学的センサー、環境的センサー、放射センサー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプであるデバイス。
【請求項394】
前記デバイスセンサーは温度、圧力、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される環境条件を感知するために作動可能な環境的センサーである、請求項393のデバイス。
【請求項395】
請求項394のデバイスであって、
(a)前記センサーはマトリクスセンサーであり、
(b)前記マトリクスセンサーは位置を感知でき、
(c)前記マトリクスは、少なくとも2個の導電性チャネルの重なる直交配置シートの組み合わせにより提供されるデバイス。
【請求項396】
請求項390のデバイスであって、
前記デバイスは、電磁(EM)シールドを与え、前記EMシールドは反射性、吸収性、透過性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプであるデバイス。
【請求項397】
電磁波(EM)照射に対するアンテナ機能を提供する、請求項390のデバイス。
【請求項398】
請求項396のデバイスであって、
(a)前記デバイスは、スクリーンを有するディスプレイデバイスと統合され、
(b)光学的に透明なナノファイバーシートが、ディスプレイデバイスによって放射されるEM放射がスクリーンを通ることを遮断するようにディスプレイのスクリーンをコーティングし、
(c)ディスプレイデバイスはLCD、LED、OLED、FED、陰極線チューブ(CRT)、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるディスプレイ要素を含むデバイス。
【請求項399】
請求項390のデバイスであって、
(a)前記デバイスは、フォノンおよび電子の輸送を介した熱移動のために操作でき、
(b)前記デバイスは、前記導電性チャネルと熱的に接触する熱シンクをさらに含み、
(c)直接の熱接触、EM放射、光線、粒子線、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される手段によりデバイスに熱源を適用できるデバイス。
【請求項400】
熱画像化マトリクスボロメータとして操作でき、前記熱画像化マトリクスボロメータは室温から3000℃までの広い範囲にわたって温度の分布を高感度および高解像度で測定するために作動可能である、請求項399のデバイス。
【請求項401】
(a)リボン、シート、糸およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形で配向ナノファイバーを提供するステップと、
(b)電子、イオン、フォノンおよびそれらの組み合わせからなるグループら選択される種の指向性輸送のために前記配向ナノファイバーを導電性チャネルの配列として使用するステップを含む方法。
【請求項402】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは電子を輸送することを含み、前記方法が、前記配向したナノファイバーを介して電流を確立するために配向ナノファイバーに電気的接触を与えるステップをさらに含む、請求項401の方法であって、(a)前記電流は低いノイズ特性を有し、そして(b)前記電流は交流、直流、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプである方法。
【請求項403】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは、フォノンの輸送による熱および温度の輸送を含み、前記方法が、前記配向ナノファイバーと熱的に接触する熱シンクを提供するステップをさらに含む、請求項401の方法。
【請求項404】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは、EM放射をシールドすることを含み、このようなシールドは反射性、吸収性、透過性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプを含む、請求項401の方法。
【請求項405】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは、少なくとも1個のセンサーを確立し、前記センサーは、化学的センサー、環境的センサー、放射センサー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプである、請求項401の方法。
【請求項406】
(a)糸、リボン、シートおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形でナノファイバーを含む陰極と、
(b)低いガス圧の領域が前記陰極から分離する陽極とを含むデバイス。
【請求項407】
ナノファイバー撚り糸を主要構成要素として含む第一構造タイプをさらに含み、陽極に対する形状で電界放出冷陰極としての使用のために作動可能な、請求項406のデバイスであって、前記形状は糸先端からの電子放出用の垂直型、糸側面からの放出のための水平型、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイス。
【請求項408】
(a)陰極は糸の形のナノファイバーを含み、
(b)糸は織物の密度および形状によって電流密度を動作可能に制御できる陰極用織物アセンブリを提供するように支持用織物マトリクスに製織される、請求項407のデバイス。
【請求項409】
(a)陰極は糸の形のナノファイバーを含み、
(b)前記デバイスは、多層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ、およびその組み合わせからなるグループより選択されるナノチューブを含む糸強化ナノファイバーシートを組み込む、請求項407のデバイス。
【請求項410】
(a)陰極は、糸の形のナノファイバーを含み、
(b)前記デバイスは、多層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ、およびその組み合わせを含む、光学的に透明なナノファイバーシートを、陰極のパーツとしてさらに含む、請求項407のデバイス。
【請求項411】
主要構成要素としてナノファイバーリボン、ナノファイバーシート、およびその組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む第二の構造タイプをさらに含み、電界放出冷陰極として陽極に関連した形状での使用のために作動可能である、請求項406のデバイス。
【請求項412】
ナノファイバーをシート、リボン、およびその組み合わせの形で含む第一副構造をさらに含む、請求項411のデバイスであって、ナノファイバーシートおよびリボンは光学的に透明であるデバイス。
【請求項413】
撚り糸に沿って様々なトポロジーのノットを有する撚り糸を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、放出電流はノットの少なくとも1個の位置で動作可能に変調できるデバイス。
【請求項414】
様々な所望の形状の複数の重ねアセンブリに集成した糸の配列を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、放出電流密度および動作電圧は、複数の重ね合わせアセンブリのうちの一つの重ね合わせアセンブリにおける糸の数、および重ね合わせたアセンブリ幾何形状の片方または両方により調節できるデバイス。
【請求項415】
単糸を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、
(a)末端を有する単糸は、陽極に関して垂直に配置され、
(b)糸の末端は放出電子をさばき、陽極にドット像を創出するために作動可能である、デバイス。
【請求項416】
第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、糸は陽極に対して平行な糸側面を有する平面上に配置され、その結果電子が糸の側面から作動可能に放出されて陽極上に線の像を創出できるデバイス。
【請求項417】
支持ワイヤまたはシリンダーの周りにあるピッチをもって螺旋状に巻きつけられた撚り糸を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、ピッチは放出電流密度を動作可能に調節できるデバイス。
【請求項418】
前記陰極は光学的に透明であり、かつ陽極の前面に配置され、その結果放出電子は陰極から陽極に向かって後方に移動でき、前記陽極は透明な陰極を通して見ることができる、請求項411のデバイス。
【請求項419】
動作時間の増加と共に電子電流密度が増加する点で自己改造型であり、閾値および動作電圧は高電界における撚り糸のほどけおよび糸のボディから延びる付加的なナノファイバー自由端の創出により動作時間と共に減少する、請求項407のデバイス。
【請求項420】
(a)糸、リボン、シートおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形状のナノファイバーを含む電界放出用の冷陰極であって、前記形状が
(i)配列の中で十分なファイバー間の接続性を有する配列に整列したナノファイバーを、主要アセンブリを提供するように配設するステップと、
(ii)主要アセンブリから電極材料として前記ナノファイバーを引き出すステップと、
を包含する方法によって作製される、冷陰極と、
(b)低いガス圧の領域が前記陰極から分離する陽極とを含むデバイス。
【請求項421】
請求項420のデバイスを製造するための方法であって、
(a)以下の構成要素、すなわち、
(i)糸、リボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む陰極、および
(ii)陽極
を提供するステップと、
(b)前記陽極と前記陰極の間に低い圧力領域を確立するステップとを含む方法。
【請求項422】
冷陰極が光学的に透明なナノファイバーシートを含み、
光学的に透明なナノファイバーシートは多層カーボンナノチューブを含む、請求項420のデバイス。
【請求項423】
冷陰極が光学的に透明なナノファイバーシートを含み、前記光学的に透明なナノファイバーシートは単層カーボンナノチューブを含む、請求項420のデバイス。
【請求項424】
前記ナノファイバーはSiCナノファイバー、MgB2ナノファイバー、カーボンをドープしたMgB2ナノファイバー、WO−酸化タングステンナノファイバ、WS2ナノファイバー、Biナノファイバー、III−V族元素の2元のナノファイバー、Siナノファイバー、ZnOナノファイバー、セレンナノファイバー、フッ素化されたナノファイバー、MoとSとIとの化合物であるナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項420のデバイス。
【請求項425】
前記多層カーボンナノチューブは、プラズマにより増強される化学気相成長法で製造され、ナノチューブの構造はプラズマのパラメータで制御できる、請求項422のデバイス。
【請求項426】
フラットパネルディスプレイ、蛍光ランプ、白熱ランプ、サージ保護性のガス放電管、X線発生器、マイクロ波発生器、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスとして使用するために操作できる、請求項420のデバイス。
【請求項427】
陽極への蛍光コーティングをさらに含む、請求項420のデバイスであって、蛍光体コーティングが光の放出を与える操作ができる、デバイス。
【請求項428】
(a)前記ナノファイバーは透明キャピラリに巻き付けられたシートを含む形であり、
(b)透明キャピラリはデバイス中で軸方向に構成され
(c)陽極とデバイスは円柱状である、請求項420のデバイス。
【請求項429】
電界放出は透明シートの内部のナノファイバーの側部から主として起こる、請求項420のデバイス。
【請求項430】
冷陰極は、増強された電界放出を与えるように作動可能である、表面から突出する新しい自由端を、ナノファイバーから形成するように、ナノファイバーを処理するステップを含む方法でさらに製造される、請求項420のデバイス。
【請求項431】
前記処理ステップはプラズマ処理、機械的磨耗、超音波処理、熱アニール、酸化性環境内での化学的処理、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を含む、請求項430のデバイス。
【請求項432】
陰極のナノファイバーがパターン化されている、請求項420のデバイス。
【請求項433】
ナノファイバーシートをそれらの長さ方向に沿ってパターニングする方法であって、その方法は、光重合;光リソグラフィ;電子ビームにより誘起されるポリマーの反応;圧力により誘起される物質移動;材料を堆積、除去、および変形させるための、液体処理、気相処理、およびプラズマ処理;ならびにそれらの組み合わせからなるグループより選択されるパターニング技術を含む方法。
【請求項434】
請求項420によるナノファイバーシート冷陰極を作るための方法であって、ナノファイバーシート冷陰極を作るために、ナノファイバーが紡糸される整列したナノファイバー・フォレスト配列の周期的パターニングを使用することを含む方法。
【請求項435】
前記周期的パターニングはナノファイバー・フォレスト配列の周期的パターニングを与えることを含む、請求項434の方法。
【請求項436】
パターニング技術はナノファイバーシートの厚さ、ナノファイバーせん断幅、ナノファイバー組成、ナノファイバー構造、ナノファイバー長さ、ナノファイバーオーバコート材料、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の周期的変更でナノファイバーシートを周期的にパターニングすることを含む、請求項433の方法。
【請求項437】
パターニング技術は、放出電流の空間的周期的変化を創出するように、ナノファイバーシートの長さおよび幅に沿ってナノファイバーシートの異なる区分に対する電気的伝導性に周期的変更を与えるように周期的にパターニングすることを含む、請求項433の方法。
【請求項438】
(a)第一電極であって、糸、リボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む第一電極と、
(b)第一電極と作動可能に関連する活性層と、
(c)活性層および第一電極と作動可能に関連する第二電極とを含む光電子デバイス。
【請求項439】
(a)第一電極であって、リボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む第一電極であって、前記形が
(i)主要アセンブリを提供するように配列内部で十分なファイバー間の相互接続性を有する整列配列にナノファイバーを配設するステップと、
(ii)主要アセンブリから電極材料として前記ナノファイバーを引き出すステップと
を含む方法で製造される第一電極と、
(b)第一電極と作動可能に関連する活性層と、
(c)活性層および第一電極と作動可能に関連する第二電極とを含む光電子デバイス。
【請求項440】
前記第一電極が光学的に透明である、請求項438または439の光電子デバイス。
【請求項441】
前記ナノファイバーは、低い仕事関数の金属、単層カーボンナノチューブおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料でコーティングされる、請求項440の光電子デバイス。
【請求項442】
前記ナノファイバーは、アルカリ金属およびn型ドーピングのためその他の電子ドナー、ハロゲン、およびp型ドーピングのためのその他の電子アクセプター、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるチューブ間電荷移動ドーパントで電子的にドーピングされる、請求項440の光電子デバイス。
【請求項443】
前記ナノファイバーは、B原子、N原子、P原子、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるチューブ内置換ドーパントで電子的にドーピングされる、請求項440の光電子デバイス。
【請求項444】
前記第一電極は導電性ポリマー、別のタイプのナノファイバー、別のタイプのナノチューブ、半導体ナノ結晶、量子ドット、量子ロッド、有機染料、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される活性材料で含浸される、請求項440の光電子デバイス。
【請求項445】
前記デバイスが、太陽電池、光起電力検出器、光起電力トランジスタ、LED、OLED、PLED、光感応FET、電気ポンプレーザ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスとしての使用のために作動可能である、請求項438または439の光電子デバイス。
【請求項446】
前記デバイスが、光起電力デバイスであり、第一電極は活性層に創出された正電荷の収集の受動陽極として作動可能である、請求項440の光電子デバイス。
【請求項447】
前記材料は低い仕事関数の材料であり、前記デバイスが、コーティングされたナノファイバー電極が負の電荷を収集する受動電極として機能するよう作動可能な光起電力デバイスである、請求項441の光電子デバイス。
【請求項448】
前記光電子デバイスが、太陽電池として機能するよう作動可能な光起電力デバイスである、請求項446または447の光電子デバイス。
【請求項449】
前記光電子デバイスが、光検出器として機能するよう作動可能な光起電力デバイスである、請求項446または447の光電子デバイス。
【請求項450】
前記デバイスが、光起電力デバイスであり、第一電極は光吸収の増強のためおよび電荷担体の光発生のための光活性陽極として機能するよう作動可能である、440の光電子デバイス。
【請求項451】
前記デバイスが、光起電力デバイスであり、第一電極は光吸収の増強のため、および電荷担持体の光発生のための光活性陰極として機能するよう作動可能である、請求項441の光電子デバイス。
【請求項452】
前記ナノファイバーが、活性層へ界面が延びる3次元形状およびトポロジーを有し、前記活性層が電荷生成ネットワークを提供するように第一電極のナノファイバーマトリクスの孔に浸透する、請求項440の光電子デバイス。
【請求項453】
前記第一電極に、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、およびそれらの混合物からなるグループより選択される活性物質が含浸されている、請求項440の光電子デバイス。
【請求項454】
前記光電子デバイスが、
(a)非導電性の可撓性基板に付着した透明ナノファイバー材料の形態の還元電極であって、透明ナノファイバー材料がシート、糸、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態である還元電極と、
(b)色素を有する従来の多孔性チタニアを含む酸化電極とを含む光電気化学的な、色素増感太陽電池である、請求項440の光電子デバイス。
【請求項455】
請求項454の光電子・光電気化学デバイスであって、前記色素増感太陽電池が透明ナノファイバー材料でできた酸化電極を有し、透明ナノファイバー材料が、多孔性チタニア、染料のホスト材料となる他の金属酸化物およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるコーティングでコーティングされる、光電子・光電気化学デバイス。
【請求項456】
前記色素増感太陽電池が、前記還元電極上に、単層ナノチューブおよび電気化学的触媒活性を有する金属からなるグループより選択されるタイプのコーティングを含み、コーティングは電解質との電荷交換反応を増強するよう作動可能である、請求項455の光電子・光電気化学デバイス。
【請求項457】
少なくとも1つの透明ナノファイバー電極をさらに含み、これにより、多重接合の連結型光起電力デバイスを形成し、前記透明ナノファイバー電極が単接合部品間の分離相互接続層として働く、請求項440の光電子デバイス。
【請求項458】
第一面および第二面を有する透明ナノファイバー分離相互接続層をさらに含み、前記透明ナノファイバー分離相互接続層が、電荷再結合層として作動可能に機能するように透明ナノファイバー電極および活性層に作動可能に接続され、透明ナノファイバー分離相互接続層が、前記透明ナノファイバー分離相互接続層の第一面および第二面において異なる仕事関数を有する両面電極を形成するように、少なくとも部分的に前記第一面に被覆される、請求項457の光電子デバイス。
【請求項459】
請求項440の光電子デバイスであって、前記デバイスが有機光発光デバイス(OLED)であり、第一電極が活性層への正電荷注入用の陽極を含む、光電子デバイス。
【請求項460】
請求項459の光電子デバイスであって、前記OLEDが活性層に第一層、第二層および第三層を含み、
(a)前記第一層が、正孔輸送層(HTL)を含み、前記HTLが前記第一電極のナノファイバーの周りに配置され、
(b)前記第二層が、放射層(EML)を含み、
(c)前記第三層が電子輸送層(ETL)を含む、光電子デバイス。
【請求項461】
光電子デバイスを製造する方法であって、
(a)以下を含む構成要素を与えるステップ:
(i)第一電極としての使用に対し作動可能な自立型の透明ナノファイバー材料であって、前記材料は糸、リボン、シートおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態であって、そして前記材料は約10m2/gより大きい表面積を含む、自立型の透明ナノファイバー材料;
(ii)第一電極と作動可能に関連付けられた活性材料層;
(iii)活性材料および第一電極と作動可能に関連付けられた第二電極;ならびに
(b)光電子デバイスを作動可能に形成するために構成要素をアセンブリするステップ、を含む、方法。
【請求項462】
請求項461の方法であって、前記アセンブリステップがボトムアップ、直接アセンブリを含み、前記アセンブリステップは
(a)第一の透明電極として低密度の整列エアロゲルの形態の前記自立型ナノファイバー材料を透明基板上に堆積させるステップ、
(b)前記第一の透明電極の上部に活性材料を堆積させるステップ、および
(c)不透明電極および透明電極からなるグループより選択した前記第二電極を前記活性材料の上部に堆積させるステップを含む方法。
【請求項463】
前記透明基板は、ガラス、可撓性プラスチックフィルム、エラストマープラスチックフィルム、エラストマー繊維およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項462の方法。
【請求項464】
請求項461の方法であって、前記アセンブリステップが上下逆アセンブリステップを含み、
(a)前記第二電極を基板に堆積させるステップ、
(b)前記第二電極の上部に前記活性材料を堆積させるステップ、および
(c)自立型の透明なナノファイバーシートを、低密度自立型整列エアロゲルの形態で、第一の透明電極として活性層の上部に、プレスによる積層、スタンピング、堆積、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を用いて付設するステップとを含む方法。
【請求項465】
前記基板は、シリコンウエハおよびほかの不透明材料からなるグループより選択される材料を含む、請求項464の方法。
【請求項466】
請求項461の方法であって、自立型ナノファイバー電極が
(a)主要アセンブリを与えるために十分なファイバー相互間の接続性を有するナノファイバーを整配列に配置するステップと、
(b)および前記主要アセンブリから電極材料として前記ナノファイバーを引き出すステップとを含む方法によって製造される、方法。
【請求項467】
整配列がナノファイバー・フォレストを含む、請求項466の方法。
【請求項468】
請求項466に記載の方法であって、自立型ナノファイバー電極を製造するステップが、導電性ポリマー、異なるタイプのナノファイバー、量子ドット、量子ロッド、有機染料、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料でナノファイバー電極内の孔を充填するステップをさらに含み、前記充填ステップは、ナノファイバーを整配列に配置するステップの後に続いて実行される方法。
【請求項469】
前記充填ステップは、前記引き出しステップの後に続いて実行される、請求項468の方法。
【請求項1】
ナノファイバーを含む糸を製造する方法であって、
(a)実質的に平行なナノファイバーの配列を含む予備的主要アセンブリを与えるステップと、
(b)周りで撚りが発生できる整列軸を有するナノファイバーの主要アセンブリを与えるために予備的主要アセンブリから引き出すステップであって、前記主要アセンブリが、(i)整列した配列、および(ii)前記整列軸の周りでの整列に向かって集束する配列とからなるグループより選択される主要アセンブリである、ステップと、
(c)撚り糸を製造するために前記主要アセンブリの整列軸の周りで撚糸するステップとを含む方法。
【請求項2】
ナノファイバーを含む糸を製造するための装置であって、
(a)実質的に平行なナノファイバーの配列を含む予備的主要アセンブリを与えるステップと、
(b)周りで撚りが発生できる整列軸を有するナノファイバーの主要アセンブリを与えるために予備的主要アセンブリから引き出すステップであって、前記主要アセンブリが、(i)整列した配列、および(ii)前記整列軸の周りでの整列に向かって集束する配列とからなるグループより選択される主要アセンブリである、ステップと、
(c)撚り糸を製造するために前記主要アセンブリの整列軸の周りで撚糸するステップを入れるステップとを含む方法を実行するように作動可能である装置。
【請求項3】
ナノファイバーを含む糸を製造するための装置であって、
(a)実質的に平行なナノファイバーの配列を含む予備的主要アセンブリと、
(b)前記予備的主要アセンブリに付設した引き出し機構であって、前記引き出し機構が、周りで撚りが発生できる整列軸を有するナノファイバーの主要アセンブリを与えるために予備的主要アセンブリから引き出すよう作動可能であり、前記主要アセンブリが、(i)整列した配列、および(ii)前記整列軸の周りでの整列に向かって集束する配列とからなるグループより選択される主要アセンブリである、引き出し機構と、
(c)撚糸機構であって、撚り糸を製造するために前記主要アセンブリの整列軸の周りで撚糸するよう作動可能である撚糸機構とを含む装置。
【請求項4】
前記ナノファイバーが、実質的に平行なナノファイバーの配列を形成するよう化学的に合成される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項5】
前記予備的主要アセンブリがナノファイバー糸ではない、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項6】
前記予備的主要アセンブリの配向方向が、前記主要アセンブリの配向方向とは異なる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項7】
前記予備主要アセンブリを与える工程が、機械的引き出し方法により前記予備的主要アセンブリを形成することを含まない、請求項1の方法または請求項2の装置。
【請求項8】
主要アセンブリを製造するための予備的主要アセンブリからの引き出しが、前記予備的主要アセンブリからナノファイバーの一部分だけを取り除く、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項9】
前記一部分が片撚り糸を製造するために使用され、かつ前記一部分は予備的アセンブリにおけるナノファイバーの10%より少ない、請求項8の方法または装置。
【請求項10】
予備的アセンブリの提供が、ナノファイバーを液体中に分散させることによって予備的アセンブリを形成することを含む、請求項1の方法または請求項2の装置。
【請求項11】
(a)紡錘に撚り糸を巻くこと、(b)基板に撚り糸を堆積させること、および(c)別の構造体に前記撚り糸を組み入れることからなるグループより選択される技術によって、前記撚り糸を収集する方法をさらに含む、請求項1の方法または請求項2の装置。
【請求項12】
紡錘、基板、構造体、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、前記撚り糸を収集するための手段をさらに含む、請求項3の装置。
【請求項13】
ナノファイバーの重要な構成要素が、ナノファイバー軸と直交する最大約500nmである最大厚さを有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項14】
ナノファイバーが、最も薄い横厚さ方向において、少なくとも約100である長さ対厚さの最小比を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項15】
撚り糸の円周に対するナノファイバー長さの最小比が少なくとも約5である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項16】
直径Dを有する撚り糸に対して撚り糸長さ当たり一方向に導入される最大撚りが少なくとも約0.06/Dターンである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項17】
(a)ナノファイバーの重要な構成要素が、ナノファイバー軸と直交する最大約341nmである最大厚さを有し、
(b)ナノファイバーが、最も薄い横厚さ方向において、少なくとも約100である長さ対厚さの最小比を有し、
(c)撚り糸の円周に対するナノファイバー長さの最小比が少なくとも約5であり、および
(d)直径Dを有する撚り糸に対して撚り糸長さ当たり一方向に導入される最大撚りが少なくとも約0.06/Dターンである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項18】
一方向に導入された最大の撚りが少なくとも約0.12/Dターンである、請求項16または17の方法または装置。
【請求項19】
一方向に導入された最大の撚りが少なくとも約0.18/Dターンである、請求項16または17の方法または装置。
【請求項20】
一方向に導入された最大の撚りが約0.06/Dターン〜約0.18/Dの間である、請求項16または17の方法または装置。
【請求項21】
前記ナノファイバーの重要な構成要素のナノファイバー軸と直交する最大厚さが最大約100nmである、請求項13または17の方法または装置。
【請求項22】
前記ナノファイバーの重要な構成要素のナノファイバー軸と直交する最大厚さが最大約30nmである、請求項13または17の方法または装置。
【請求項23】
ナノファイバー長さ方向に直交する前記ナノファイバーの重要な構成要素の最大厚さが少なくともナノファイバーのおよその直径であるように、ナノファイバーが少なくともおよそ円柱状である、請求項13または17の方法または装置。
【請求項24】
ナノファイバーの最も薄い横厚さ方向において、長さ対厚さの最小比が少なくとも約1000である、請求項14または17の方法または装置。
【請求項25】
ナノファイバーの大多数重量画分が、最も薄い横厚さ方向において、少なくとも50の長さ対厚さの最小比を有する、請求項14または17の方法または装置。
【請求項26】
撚り糸中のナノファイバーが、撚り糸円周に対するナノファイバー長さの少なくとも約10の最小比を有する、請求項15または17の方法または装置。
【請求項27】
撚り糸が撚り糸の撚りの1ターンの長さの少なくとも2倍の重量平均ナノファイバー長さを有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項28】
撚り糸の表面付近から撚り糸の内部の深部に移動し撚り糸の表面付近に戻る距離における撚り糸中のナノファイバーの主要な重量分率が、ナノファイバー長さの最大約20%である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項29】
予備的主要アセンブリがナノファイバー・フォレストである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項30】
予備的主要アセンブリがカーボンナノチューブ・フォレストである、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項31】
撚り糸が本質的にフォレスト高さ全体から同時に引き出されるフォレストからのカーボンナノチューブで形成される、請求項30の方法または装置。
【請求項32】
カーボンナノチューブが約10nmの直径を有する多層カーボンナノチューブである、請求項30の方法または装置。
【請求項33】
フォレストの基部におけるフォレスト密度が少なくとも200億ナノチューブ/cm2である、請求項30の方法または装置。
【請求項34】
カーボンナノチューブで占有されるフォレストの基部の面積の百分率が約4%より高い、請求項33の方法または装置。
【請求項35】
カーボンナノチューブで占有されるフォレストの基部の面積の百分率が約40%未満である、請求項34の方法または装置。
【請求項36】
フォレストの基部で測定された場合で、(i)フォレストにおける単位面積当たりのカーボンナノチューブの数と、(ii)カーボンナノチューブ直径との積が、0.16と1.6との間の範囲である、請求項30の方法または装置。
【請求項37】
フォレスト中のカーボンナノチューブが間欠的に束になっている、請求項30の方法または装置。
【請求項38】
フォレストの基部領域で開始されたカーボンナノチューブの少なくとも約20%が本質的にフォレストの上部まで延長する、請求項30の方法または装置。
【請求項39】
フォレストの高さが少なくとも約50ミクロンである、請求項30の方法または装置。
【請求項40】
フォレストの高さが少なくとも約100ミクロンである、請求項30の方法または装置。
【請求項41】
主要アセンブリが端部を有し、撚り糸を製造するために主要アセンブリが前記端部を中心に直接的に撚糸される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項42】
前記撚り糸が端部を有し、前記端部が撚り糸を収集するために使用されるローラーに直接的に取り付けられる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項43】
予備的アセンブリからの引き出しの開始から配列軸の周りにおける撚糸の開始までの間、撚り糸がいかなる中間的表面とも接触しない、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項44】
ローラーが主要アセンブリの整列軸の周りにおける回転による撚糸に使用され、前記ローラーは糸を収集するためのローラーの軸の周りで同時に回転される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項45】
前記ローラーは第一ドライブおよび第二ドライブを有し、第一ドライブおよび第二ドライブは独立して作動し撚り糸における撚りが自由に変更できる、請求項44の方法または装置。
【請求項46】
カーボンナノチューブ・フォレストが成長する基板を支持するために受け台が使用される、請求項30の方法または装置。
【請求項47】
前記受け台がカーボンナノチューブ・フォレストを支持する複数の基板を保持するために配設される、請求項46の方法または装置。
【請求項48】
前記基板は第一面および第二面を有し、カーボンナノチューブ・フォレストは基板の第一面および第二面上に成長する、請求項46の方法または装置。
【請求項49】
(a)前記ナノファイバーは多層カーボンナノチューブを含み、
(b)前記撚り糸は多層カーボンナノチューブ糸である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項50】
主要アセンブリは多層カーボンナノチューブ糸の主軸と整列した軸の周りで回転される、請求項49の方法または装置。
【請求項51】
多層ナノチューブ糸は多層カーボンナノチューブ糸を収集するためのローラーの軸を中心に回転するローラーに取り付けられる、請求項49の方法または装置。
【請求項52】
多層カーボンナノチューブ・フォレストを支持する平面基板は回転ホルダに収容され、前記回転ホルダは撚り糸の軸に実質的に沿って整列した軸を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項53】
(a)複数の平面基板が回転ホルダに収容され、
(b)複数の平面基板は各々多層カーボンナノチューブ・フォレストを支持し、および
(c)前記回転ホルダは撚り糸の軸に実質的に沿って整列した軸を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項54】
前記基板が円柱状である、請求項52の方法または装置。
【請求項55】
複数の前記平面基板が各々円柱状である、請求項53の方法または装置。
【請求項56】
撚り糸の巻き取りによって前記撚り糸を収集するステップをさらに含み、モータが撚糸および巻き取りを同時に実行するために利用される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項57】
前記モータが撚糸および巻き取りを同時に実行するためにディスクおよび電磁石を使用する、請求項56の方法または装置。
【請求項58】
前記モータが単一の加変速モータであり、単一の加変速モータで中断無しに、撚糸の速度および巻き取りの速度を調整することによって巻き取りのレベルとは独立して撚糸のレベルを設定できる、請求項56の方法または装置。
【請求項59】
撚糸のレベルおよび撚り糸の製造速度が電子的なインターフェイスによって制御できる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項60】
前記方法または装置により、製造される撚り糸に最小の張力がかけられ、小さい破断強度の撚り糸を製造できる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項61】
マルチストランド糸を製造するために複数の撚り糸を製造し、複数の撚り糸を一緒に紡糸することをさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項62】
連続的にマルチストランド糸を製造するために、複数の撚り糸を製造するために使用される装置が、さらに複数の撚り糸を一緒に重ね合わせるために利用される、請求項61の方法または装置。
【請求項63】
引き出しおよび撚糸が約−20℃と約500℃との間の温度で実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項64】
引き出しおよび撚糸が最大約50℃の温度で実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項65】
引き出しおよび撚糸の少なくとも1つが、
(a)撚り糸に沿って電流を流すことによるナノファイバーの抵抗加熱、
(b)可視光線、紫外線、赤外線、無線周波数、マイクロ波周波数およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される領域からの電磁波照射のナノファイバーによる吸収、および
(c)それらの組み合わせ、
からなるグループより選択される加熱手段を使用した昇温状態で実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項66】
予備的主要ナノファイバーアセンブリが基板に対して少なくともおよそ直交したナノファイバーの配向を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項67】
前記基板がおよそ平面状である、請求項66の方法または装置。
【請求項68】
前記基板がおよそ円柱状である、請求項67の方法または装置。
【請求項69】
予備的主要アセンブリがナノファイバー・フォレストであり、前記ナノファイバー・フォレストは非平面状基板の上に支持され、そして前記非平面状基板上のナノファイバー・フォレストの占有領域に対する最小曲率半径はナノファイバー・フォレストの最大高さの少なくとも約10倍である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項70】
前記基板はローラーの上で加工されるのに十分な可撓性がある、請求項66の方法または装置。
【請求項71】
少なくともおよそ直交した配向はナノファイバー・フォレストによって与えられる、請求項66の方法または装置。
【請求項72】
前記ナノファイバーはカーボンナノチューブが優勢的である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項73】
前記カーボンナノチューブは主に多層カーボンナノチューブである、請求項72の方法または装置。
【請求項74】
カーボンナノチューブ・フォレストにおいてカーボンナノチューブは少なくとも部分的に束で配列されており、個々のカーボンナノチューブは少なくとも時折1個より多くの束に含まれる、請求項72の方法または装置。
【請求項75】
カーボンナノチューブ・フォレストにおける束内の部分的配列および前記束の間の個々のナノチューブの移動がカーボンナノチューブ・フォレストの処理によって達成されるかまたは高められる、請求項74の方法または装置。
【請求項76】
前記処理がカーボンナノチューブ・フォレストの中への流体の浸潤およびその後のカーボンナノチューブ・フォレストからの前記流体の除去を含む、請求項75の方法または装置。
【請求項77】
さらに糸強化剤を適用することを含み、
(a)前記糸強化剤が、摩擦助剤、電解質、結合剤、糸の熱伝導性を高める種、糸の電気伝導性を高める種、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される添加剤を含み、
(b)前記糸強化剤が、予備的主要アセンブリ、主要アセンブリ、および撚り糸のうちの少なくとも1つに適用される、
請求項1の方法または請求項2もしくは3の方法または装置。
【請求項78】
前記糸強化剤が、ガス状態からの適用、液体状態からの適用、ガスプラズマによる方法、溶液からの電気化学的な方法、粒子浸潤による方法、ファイバー浸潤による方法、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法で適用される、請求項77の方法または装置。
【請求項79】
前記糸強化剤が撚り糸の製造後に適用される、請求項77の方法または装置。
【請求項80】
前記糸強化剤がポリマーを含む、請求項77の方法または装置。
【請求項81】
前記ポリマーがポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールコポリマー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項80の方法または装置。
【請求項82】
前記撚り糸が張力歪みを受けている間に前記糸強化剤が適用される、請求項77の方法または装置。
【請求項83】
前記引っ張り歪みは、前記糸強化剤が適用されていない撚り糸の破断歪みの少なくとも約10%である、請求項82の方法または装置。
【請求項84】
前記ナノファイバーの予備的主要アセンブリは、適用された摩擦改良剤、紡糸に有用な結合剤、撚りの保持に役立つ結合剤、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される薬剤を含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項85】
前記主要アセンブリおよび撚り糸が以下の中の少なくとも1つ:
(a)実質的に異なる寸法を有するナノファイバー;
(b)寸法的な均質性の度合いを変更できる非ナノサイズ直径のファイバー;
(c)様々な表面処理を有するナノファイバー;および
(d)有効的な連続的長さを有するナノファイバーを含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項86】
予備的主要アセンブリにおけるナノチューブが疎水性材料でコーティングされる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項87】
前記疎水性材料がフルオロカーボンポリマーを含む、請求項86の方法または装置。
【請求項88】
表面処理が実行されそして前記表面処理が気相反応によって実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項89】
撚り糸を製造するために引き出しおよび撚糸が同時に実行される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項90】
撚糸がナノファイバーリボン楔を撚り糸に変換する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項91】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有した部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、予備的主要アセンブリの約5cm以内で起こる、請求項90の方法または装置。
【請求項92】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有する部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、予備的主要アセンブリの約5mm以内で起こる、請求項90の方法または装置。
【請求項93】
前記ナノファイバーリボン楔がナノファイバー・フォレストから引き出される、請求項90の方法または装置。
【請求項94】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有した部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、ナノファイバー・フォレストの幅の最大約10倍であるナノファイバー・フォレストからの距離以内において起こる、請求項93の方法または装置。
【請求項95】
ナノファイバーリボン楔からおよそ円形の断面を有する部分的に撚糸された糸への実質的に完全な変換が、およそナノファイバー・フォレストの幅の最大約3倍であるナノファイバー・フォレストからの距離以内において起こる、請求項93の方法または装置。
【請求項96】
(a)ナノファイバーリボン楔は、楔端部、楔頂点、第一側部翼および第二側部翼を有し;そして
(b)糸コアの形成が、楔端部から楔頂点までの距離の約1/4〜約3/4でありかつ第一側部翼および第二側部翼の間の側方距離の約1/4〜約3/4の間で出現する、
請求項93の方法または装置。
【請求項97】
主要アセンブリは、少なくとも1mm幅を有する実質的に長方形のナノファイバーリボンである整列したナノファイバー配列を含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項98】
前記ナノファイバーが、単層ナノチューブ、2層ナノチューブ、多層ナノチューブ、スクロールナノチューブ、コイル状ナノチューブ、機能化ナノチューブ、卷縮ナノチューブ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項99】
(a)撚り糸をナノファイバー成長のための触媒で浸潤すること、
(b)化学蒸着を使用して撚り糸内部でナノファイバーを成長させること、をさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項100】
前記撚り糸がカーボンナノチューブを含み、化学蒸着によって成長したナノファイバーがカーボンナノチューブを含む、請求項99の方法または装置。
【請求項101】
前記ナノファイバーが重量ベースで主としてカーボンナノチューブを含む、請求項99の方法または装置。
【請求項102】
ナノファイバーが、重量ベースで主として金属のように導電性のカーボンナノチューブ含む、請求項99の方法または装置。
【請求項103】
前記ナノファイバーが少なくとも部分的に材料で充填された内部を有するカーボンナノチューブを含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項104】
前記ナノファイバーが、イモゴライトナノファイバー、カーボンナノチューブ、ドープされたカーボンナノチューブ、SiCナノファイバー、MgB2ナノファイバー、カーボンドープされたMgB2ナノファイバー、Biナノファイバー、III−V族元素の2元のナノファイバー、Siナノファイバー、ZnOナノファイバー、セレンナノファイバー、フッ素化ナノファイバー、MoとSとIとの化合物のナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項105】
予備的主要アセンブリは化学蒸着で製造された多層カーボンナノチューブを主として含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項106】
前記引き出しが約90°と約60°の間の引き出し角度においてであり、引き出し角度は引き出し方向とフォレスト中のナノファイバーの方向の間の角度である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項107】
前記引き出しが約0°と約50°の間の引き出し角度においてであり、引き出し角度は引き出し方向とフォレスト中のナノファイバーの方向の間の角度である、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項108】
前記予備的主要アセンブリは、ナノファイバー・フォレストを含み、前記ナノファイバー・フォレストは、フォレスト用の成長した基板から剥ぎ取られ、前記成長基板に付着されずに撚り糸に製造される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項109】
1個より多くのナノファイバー・フォレストが、ナノファイバー・フォレスト用の成長した基板から剥ぎ取られ、撚り糸が製造されるナノファイバー・フォレスト層の配列をもたらすために互いを積み重ねられる、請求項1または請求項8の方法または装置。
【請求項110】
ナノファイバーの端部領域付近のナノファイバー端部を誘導体化することをさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項111】
ナノファイバーの端部を誘導体化することにより、隣接するナノファイバー・フォレスト中のナノファイバーを少なくともおよそ端末相互間で結合できるようにする、請求項110の方法または装置。
【請求項112】
(a)積み重ねたナノファイバー・フォレスト層の配列の間の界面に結合補助手段を形成すること、および、
(b) 結合補助手段の流動性を与える局部的温度で積み重ねたナノファイバー・フォレスト層の配列から引き出すことをさらに含む、請求項109の方法または装置。
【請求項113】
前記ナノファイバーが、基板の上に炉の成長領域の中でフォレストとして合成され、前記基板が、炉の成長領域からフォレスト中のナノファイバーが引き出しおよび撚糸される領域に連続的に移動する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項114】
前記基板が、ベルト、ベルトに付設した基板、ドラム、ドラムに付設した基板、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項113の方法または装置。
【請求項115】
前記基板が少なくとも約50センチメートルの外径を有する実質的に円柱状のドラムである、請求項114の方法または装置。
【請求項116】
前記予備的主要アセンブリまたは前記主要アセンブリがパターン化されたナノファイバーアセンブリを含む、請求項1の方法または装置。
【請求項117】
前記パターン化されたナノファイバーのアセンブリが撚り糸の直径を決定するために使用される、請求項116の方法または装置。
【請求項118】
前記パターン化されたナノファイバーのアセンブリが少なくともカーボンナノファイバー・フォレストのうちの少なくとも1つを含む、請求項116の方法または装置。
【請求項119】
前記パターン化アセンブリはナノファイバー・フォレストを含み、かつ前記パターン化されたナノファイバーアセンブリは、ナノファイバー・フォレスト成長のために使用される基板上へのパターン化された触媒の堆積、ナノファイバー・フォレストにパターンをカットすること、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法によって提供される、請求項116の方法または装置。
【請求項120】
ナノファイバーの前記パターン化アセンブリは、ナノファイバー・フォレストの隣接する細長片が平行であり、かつ実質的にナノファイバーがないこと、異なるタイプのナノファイバー、異なる高さのナノファイバー、コーティングの存在またはコーティングのタイプのどちらかで異なっているナノファイバー、異なる化学的処理のナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特徴によって規定される領域で分離されているアセンブリである、請求項116の方法または装置。
【請求項121】
ナノファイバーの前記パターン化アセンブリは、移動する基板の上にあり、かつパターン化されたアセンブリのパターニングが基板の動きの方向に沿って配向される平行なナノファイバー細長片を提供する、請求項116の方法または装置。
【請求項122】
前記平行なナノファイバー細長片は、前記平行なナノファイバー細長片の長さに沿って少なくとも部分的にパターン化される、請求項121の方法または装置。
【請求項123】
前記平行なナノファイバー細長片は、片撚り糸である前記撚り糸を別々に製造するために使用される、請求項121の方法または装置。
【請求項124】
前記撚り糸は、異なる長さ、異なる化学的組成、異なるコーティング、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特徴を有するナノファイバーを含み、かつ前記撚り糸は主要アセンブリ、予備的主要アセンブリ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される同一アセンブリから引き出しおよび撚糸される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項125】
前記アセンブリは少なくとも1個のナノファイバー・フォレストを含む、請求項124の方法または装置。
【請求項126】
異なる特徴を有するナノファイバーは前記アセンブリの異なる領域から引き出され、かつ前記異なる特徴は異なるタイプ、異なる表面処理、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項125の方法または装置。
【請求項127】
前記主要アセンブリが、
(a)主として一方向に配向される前記ナノファイバーを含むシートを製作すること、および
(b)前記シートから前記ナノファイバーを引き出すこと
によって得られる、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項128】
前記主要アセンブリ中の前記ナノファイバーは配向場を流体のナノファイバー分散物に適用することによって主として一方向に配向され、かつ前記配向場は磁場、電場、せん断流れの場、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項129】
前記流体は前記配向の後に実質的に取り除かれる、請求項128の方法または装置。
【請求項130】
糸強化剤が適用され、かつ前記糸強化剤が、撚り糸の電気伝導性を、前記糸強化剤を適用しなかった撚り糸の電気伝導性より高く増加させる効果を有する、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項131】
前記撚り糸の電気伝導性は、撚り糸に電気伝導性材料を取り込むことにより増加され、かつ前記電気伝導性材料は導電性ポリマー、金属、合金、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項132】
前記電気伝導性材料は導電性ポリマーを含み、かつ前記導電性ポリマーは撚り糸と電気化学的に重合されるドーピング可能な有機ポリマーを含む、請求項131の方法または装置。
【請求項133】
前記製造された撚り糸の生産後の化学反応をさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項134】
前記撚り糸を織物に組み入れることをさらに含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項135】
前記撚り糸の織物への組み入れが製織方法を含む、請求項134の方法または装置。
【請求項136】
(a)前記撚り糸は外側表面および内部を有し、
(b)前記生産後の化学反応は主として撚り糸の前記外側表面上で起こり、そして
(c)撚り糸の内部のナノファイバーは主として電気伝導性ナノファイバーである、請求項133の方法または装置。
【請求項137】
前記生産後の化学反応は電子ビーム、イオンビーム、マイクロ波、無線周波、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される照射によって促進される反応を含む、請求項133の方法または装置。
【請求項138】
前記照射は、前記生産後の化学反応を促進する化学剤の存在下で行われる、請求項137の方法または装置。
【請求項139】
前記撚り糸中のナノファイバーは、重量ベースで主としてカーボンナノチューブである、請求項134の方法または装置。
【請求項140】
前記ナノファイバーは、重量ベースで主として多層カーボンナノチューブである、請求項134の方法または装置。
【請求項141】
前記多層カーボンナノチューブは最大約100nmの直径を主として有する、請求項140の方法または装置。
【請求項142】
前記ナノファイバーが中空ナノファイバーを含む、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項143】
前記中空ナノファイバーは薬剤で少なくとも部分的に充填される、請求項142の方法または装置。
【請求項144】
前記主要アセンブリが、
(a)揮発性成分を含む液体を吸収すること、および
(b)その後液体中の揮発成分を蒸発させること
によって高密度化される、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項145】
(a)前記主要アセンブリが、カッティングにより、またはさもなければナノファイバーシートをリボン形状に形成することにより得られた、配向されたナノファイバーリボンであり、
(b)前記ナノファイバーは主としてシートの面内の一方向に主に整列され、そして
(c)前記リボン長さは整列の方向に沿っている、請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項146】
(a)主要アセンブリが配向されたナノファイバーリボンであり、そして
(b)前記ナノファイバーリボンのリボン厚さとリボン幅の積が、撚り糸におけるナノファイバーの少なくとも約20重量%に対する平均ナノファイバー長さの二乗の最大約1%である、請求項145の方法または装置。
【請求項147】
前記積が、撚り糸におけるナノファイバーの少なくとも約50重量%に対する平均ナノファイバー長さの二乗の最大約0.5%である、請求項146の方法または装置。
【請求項148】
(a)予備的主要アセンブリは、ナノファイバーが主としてリボンの面内でかつリボンの方向に対して直交して配向されるナノファイバーリボンを含み、そして
(b)ナノファイバーが、撚糸前または撚糸の間のどちらかで主要アセンブリを形成するためにナノファイバーリボンの端部から引き出される、
請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項149】
(a)予備的主要アセンブリは、ナノファイバーがナノファイバーシートに対して主として垂直に配向されるナノファイバーシートまたはリボンを含み、そして
(b)ナノファイバーが、撚糸された主要アセンブリを形成するためにナノファイバーシートまたはリボンの側部から引き出される、
請求項1の方法または請求項2もしくは3の装置。
【請求項150】
(a)ナノファイバー配列の内部である程度のファイバー相互間の結合性を有する実質的に平行なナノファイバー配列を与えるようにナノファイバーを配置するステップ、および
(b)リボンまたはシートを実質的に撚糸しないで、幅が少なくとも約1mmであるリボンまたはシートとして、ナノファイバー配列から前記ナノファイバーを引き出すステップ、を含むナノファイバーリボンまたはシートを製造する方法。
【請求項151】
ナノファイバーリボンまたはシートを製造するための装置であって、
(a)ナノファイバー配列の内部である程度のファイバー相互間の結合性を有する実質的に平行なナノファイバー配列を与えるようにナノファイバーを配置するステップと、
(b)リボンまたはシートを実質的に撚糸しないで、幅が少なくとも約1mmであるリボンまたはシートとして、ナノファイバー配列から前記ナノファイバーを引き出すステップとを含む方法を実行するよう作動可能である装置。
【請求項152】
(a)ナノファイバー配列の内部である程度のファイバー相互間の結合性を有する実質的に平行なナノファイバー配列、および
(b)引き出し機構であって、リボンまたはシートを実質的に撚糸しないで、幅が少なくとも約1mmであるリボンまたはシートとして、ナノファイバー配列からナノファイバーを引き出す作動可能である引き出し機構を含む、ナノファイバーリボンまたはシートを製造するための装置。
【請求項153】
基板上に前記リボンまたはシートを堆積させることをさらに含む、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項154】
(a)前記ナノファイバーの重要な構成要素が約500nm未満の最大厚さを有し、
(b)前記ナノファイバーが少なくとも約100の長さ対厚さの最小比を有し、そして
(c)リボンまたはシートの厚さに対するナノファイバー長さの最小比が約5よりも大きい、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項155】
前記リボンまたはシートが少なくとも約1メートルの連続した長さを有する、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項156】
前記リボンまたはシートが少なくとも約4センチメートルの幅である、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項157】
前記リボンまたはシートの基板上への堆積が巻き付けを含む、請求項153の方法または装置。
【請求項158】
前記基板が紡錘を含む、請求項153の方法または装置。
【請求項159】
前記ナノファイバーの引き出しがナノファイバーリボンを製造し、そしてナノファイバーリボンがナノファイバーシートを形成するよう積層される、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項160】
前記積層は、化学的結合剤、電子ビーム、熱処理、イオンビーム、無線周波照射、マイクロ波照射、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される積層手段を含む、請求項159の方法または装置。
【請求項161】
前記積層は有機ポリマーを使用することを含む、請求項159の方法または装置。
【請求項162】
前記ナノファイバー配列はナノファイバー・フォレストである、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項163】
前記ナノファイバー・フォレストがカーボンナノチューブを含む、請求項162の方法または装置。
【請求項164】
前記カーボンナノチューブが多層カーボンナノチューブを含む、請求項163の方法または装置。
【請求項165】
前記ナノファイバーが、ナノチューブのフォレストとして、炉の成長領域において基板上で合成され、前記基板が、炉の成長領域から、フォレスト中のナノファイバーがリボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態に引き出される領域に連続的に移動する、請求項162の方法または装置。
【請求項166】
前記ナノファイバー配列がパターン化されたナノファイバーのアセンブリである、請求項150の方法または請求項151もしくは152の装置。
【請求項167】
ナノファイバーリボンは製造されそしてナノファイバーのパターン化アセンブリはナノファイバーリボンの幅を決定するために使用される、請求項166の方法または装置。
【請求項168】
前記パターン化されたナノファイバーアセンブリは、ナノファイバー・フォレスト成長のために使用される基板上へのパターン化された触媒の堆積、ナノファイバーの配列にパターンをカットすること、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される技術によって提供される、請求項166の方法または装置。
【請求項169】
ナノファイバーの前記パターン化アセンブリは、ナノファイバー・フォレストの隣接する細長片が平行であり、かつ実質的にナノファイバーがないこと、異なるタイプのナノファイバー、異なる高さのナノファイバー、コーティングの存在またはコーティングのタイプのいずれかが異なっているナノファイバー、異なる化学的処理のナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特徴によって規定される領域で分離されているアセンブリである、請求項166の方法または装置。
【請求項170】
ナノファイバー単糸の1平方ミクロンの断面積中に少なくとも約1万のナノファイバーを含むナノファイバーの単糸であって、
(a)前記ナノファイバー単糸は少なくとも約1メートルの長さであり、
(b)前記ナノファイバー単糸は約10ミクロンより少ない直径を有し、そして
(c)前記ナノファイバー単糸は、未重ね合わせ、重ね合わせ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態である、
ナノファイバー単糸。
【請求項171】
少なくとも約10万のナノファイバーがナノファイバー単糸の1平方ミクロン断面積を通過する、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項172】
最大約5ミクロンの直径を有する、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項173】
最大約2ミクロンの直径を有する、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項174】
前記ナノファイバー単糸が電気伝導性である、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項175】
前記ナノファイバー単糸が少なくとも約10J/gの靭性を有する、請求項171のナノファイバー単糸。
【請求項176】
前記ナノファイバー単糸がナノファイバーの片撚り糸である、請求項175のナノファイバー単糸。
【請求項177】
前記ナノファイバー単糸が実質的にいかなるポリマーも含まない、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項178】
前記ナノファイバー単糸が周期的な一連のノットを有するか、またはノットを有さない、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項179】
前記ナノファイバー単糸が長さに沿って周期的にパターン化されている、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項180】
前記ナノファイバー単糸がナノファイバーの撚り、糸の直径、ナノファイバーの組成、および糸の構造、ナノファイバーを上塗りした物質、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の周期的変化によって少なくとも部分的に周期的にパターン化される、請求項179のナノファイバー単糸。
【請求項181】
前記ナノファイバー単糸が異なる糸区分に対して電気伝導性の周期的変更を与えるために糸の長さ方向に沿って周期的にパターン化される、請求項179のナノファイバー単糸。
【請求項182】
前記ナノファイバー単糸が糸の吸収性能力の周期的変更を達成するために使用できる糸の空孔率の周期的変化をもたらすよう糸の長さ方向に沿って周期的にパターン化される、請求項179のナノファイバー単糸。
【請求項183】
前記ナノファイバー単糸が実質的にナノファイバー単糸の全長に沿って撚糸される、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項184】
ナノファイバー単糸が実質的に未撚糸であり、ファイバー相互間の結合をもたらす薬剤で浸潤される、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項185】
前記薬剤が有機ポリマーを含む、請求項184のナノファイバー単糸。
【請求項186】
前記ナノファイバー単糸の引っ張り強度が、前記ナノファイバー単糸における一つ結びの結果、平均で最大約20%減少する、請求項135のナノファイバー単糸。
【請求項187】
請求項1の方法で製造された撚り糸。
【請求項188】
請求項175のナノファイバー単糸を含む防護性衣料。
【請求項189】
バクテリアに対する低透過性、高無線波吸収、高マイクロ波吸収、高熱伝導性、高静電気放電能力、機械的侵入を妨げる高い性能、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の結果として防護性をもたらす請求項175のナノファイバー単糸を含む防護性織物。
【請求項190】
空気の流れに対して高度な抵抗をもたらすようにナノファイバー単糸が高密度に織物に製織される、請求項189の防護性織物。
【請求項191】
空気流れに対する抵抗が帆布織物の空気流れに対する抵抗と同様である、請求項190の防護性織物。
【請求項192】
請求項174の電気伝導性のナノファイバー単糸が、アンテナ、センサー、強誘電元素を含む音響アレイのパーツとして織物中に組み込まれている、織物。
【請求項193】
対向する表面を接触させる圧力の付与により織物の対向する表面の間で相互接続を形成するために少なくとも部分的に組み込まれる請求項170のナノファイバー単糸を含む織物。
【請求項194】
ナノファイバー単糸が、対向表面を互いに接触させて保持するフックとして働く対向表面の要素と相互作用するループ形状である、請求項193の織物。
【請求項195】
前記ループおよびフックが、良好な電気伝導性、良好な熱伝導性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性で特徴付けられる、請求項194の織物。
【請求項196】
電気伝導性のナノファイバー単糸が、化学的センサーおよび機械的センサーからなるグループより選択されるセンサーとして織物の中に組み込まれる、請求項192の織物。
【請求項197】
前記センサーが化学的センサーであり、化学的センサーの応答が、糸の電気伝導性、熱電力、電気化学的静電容量、およびこれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の変化によってもたらされる、請求項196の織物。
【請求項198】
(a)電気伝導性のナノファイバー単糸が強誘電元素を含む音響アレイのパーツとして織物に組み込まれ、
(b)前記強誘電元素が少なくとも部分的に電気伝導性のナノファイバー単糸をコーティングし、隣接する電気伝導性の糸およびファイバーを分離し、そして
(c)前記強誘電元素の少なくとも一部分が単糸の方向に対して、または単糸が重ね合わされた場合は重ね合わされた糸の方向に対して、少なくともおよそ直角に少なくとも部分的に電気的にポーリング処理される、請求項192の織物。
【請求項199】
前記ポーリングの方向は、織物の局部的平面に対して少なくともおよそ直交する、請求項198の織物。
【請求項200】
少なくとも2つの電気伝導性のワイヤを組み込んだ織物であって、各々の電気伝導性のワイヤが請求項174のナノファイバー単糸を含む織物。
【請求項201】
(a)電気伝導性ナノファイバー単糸の少なくともかなりの部分が絶縁性表面コーティングを有さず、
(b)織物が電気伝導性のナノファイバー単糸の少なくとも5倍の直径を有する電気絶縁性の糸をさらに含み、
(c)前記絶縁性糸は電気伝導性ナノファイバー単糸の間における接触を妨げる、請求項200の織物。
【請求項202】
請求項170のナノチューブファイバー単糸を含むデバイスであって、電子的スイッチ、電気的変圧器、電磁石、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイス。
【請求項203】
請求項170のナノチューブファイバー単糸を含み、電子的スイッチ、電気的変圧器、電磁石、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスを含む織物。
【請求項204】
ポリマー、金属、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料と組み合わせて複合ファイバーを形成する請求項170のナノファイバー単糸を含む、複合材。
【請求項205】
ナノファイバー単糸が織物の中に組み入れられる、請求項170のナノファイバー単糸を含む織物。
【請求項206】
ナノファイバー単糸が製品において使用されるよう構成され、前記製品は、電気化学的デバイス、組織増殖のための足場、電気ヒータ、可視光および赤外光領域の白熱ランプ光源、電子電界放出源、電子熱放出源、電子織物の構成要素、サーモクロミック要素、燃料電池、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項170のナノファイバー単糸を含む製品。
【請求項207】
前記ナノファイバー単糸がカーボンナノチューブを含む、請求項206の製品。
【請求項208】
前記ナノファイバー単糸が組織増殖用足場として使用される、請求項170のナノファイバー単糸を含む組織増殖用足場。
【請求項209】
前記足場が機能性ニューロンの増殖をもたらす、請求項208の足場。
【請求項210】
前記足場がニューロンに接続する、請求項208の足場。
【請求項211】
前記ナノファイバー単糸は、前記ナノファイバー単糸内に含有される薬剤の取り込みの結果、最初に高度な剛性を有し、組織増殖の間に起こる生物学プロセスの間少なくとも部分的に除去される、請求項208の足場。
【請求項212】
前記ナノファイバー単糸がサーモクロミック材料システムに使用される、請求項170のナノファイバー単糸を含むサーモクロミック材料システム。
【請求項213】
前記サーモクロミック材料は、サーモクロミック液晶、サーモクロミックポリマー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料を含む、請求項212のサーモクロミック材料システム。
【請求項214】
請求項170のナノファイバー単糸を含む電気化学的デバイスであって、電気化学的デバイスは透明性、吸収性、反射性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性においてスイッチ切り替え可能な変化を提供する、電気化学的デバイス。
【請求項215】
特性におけるスイッチ切り替え可能な変化は波長における変化を含む、請求項214の電気化学的デバイス。
【請求項216】
特性におけるスイッチ切り替え可能な変化は、ナノファイバー単糸内部の電気化学的に誘起される変化に少なくとも部分的に起因している、請求項214の電気化学的デバイス。
【請求項217】
電界放出源が、フラットパネルディスプレイ、ランプ、サージ保護を与えるガス放電管、x線発生器、マイクロ波発生器、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスのパーツである、請求項170のナノファイバー単糸を含む電界放出源。
【請求項218】
光放出を与えるための蛍光体をさらに含む、請求項217の電界放出源。
【請求項219】
電界放出源は、最大約10ミクロン直径のナノファイバー単糸の先端からの電子放出を使用する、請求項217の電界放出源。
【請求項220】
前記ナノファイバー単糸は電界放出源デバイス中で軸方向に構成され、前記電界放出源デバイスは円柱状形状である、請求項170のナノファイバー単糸を含む電界放出源デバイス。
【請求項221】
撚り糸がカーボンナノチューブを含む、請求項1の撚り糸を組み込んだ電界放出デバイス。
【請求項222】
前記ナノファイバー単糸は電界放出源の中に組み込まれ、そこでは電界放出は主としてナノファイバー単糸の側面から起こる、請求項170のナノファイバー単糸を含む電界放出源。
【請求項223】
請求項217の電界放出源であって、前記電界放出源は、電界放出の増強をもたらすために、ナノファイバー単糸の表面から延びるナノチューブファイバーを供給するためにナノファイバー単糸を処理することを含む方法によって製造される、電界放出源。
【請求項224】
請求項223の電界放出源であって、前記処理はプラズマ処理、機械的磨耗、超音波処理、熱アニール、酸化性環境内での化学的処理、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を含む電界放出源。
【請求項225】
電気伝導性のナノファイバーを含む請求項150の方法により製造された透明な導電体であって、基板上の電極として適用される透明な導電体。
【請求項226】
請求項225の透明導電体を含むデバイスであって、
(a)前記デバイスは、液晶ディスプレイ、発光ディスプレイ、太陽電池、スイッチ切り替え可能な透明ウインドウ、レーザー、光変調器、電界放出デバイス、電子スイッチ、光学的偏光子、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択され、そして
(b)前記透明導電体は、電極、偏光性光学要素、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される構成要素として機能する透明導電体である、デバイス。
【請求項227】
請求項170のナノファイバー単糸を含む電気化学的デバイスであって、
(a)前記電気化学的デバイスは、バッテリ、超コンデンサ、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するための電子機械的アクチュエータ、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換するための電子機械アクチェータ、燃料電池、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択され、
(b)前記デバイスはデバイス電極としてナノファイバー単糸を利用し、そして
(c)電解質がナノファイバー単糸の電極の中に存在し対向電極にイオン的導電性経路を与える、電気化学的デバイス。
【請求項228】
ナノファイバー単糸は電解質を充填したカーボンナノファイバーの片撚り糸を含む、請求項227の電気化学的デバイス。
【請求項229】
別の電解質充填カーボンナノチューブの撚り糸を含む第二のデバイス電極をさらに含む請求項228の電気化学的デバイスであって、両方の電解質充填のカーボンナノチューブ撚り糸は共に重ね合わされる、電気化学的デバイス。
【請求項230】
請求項174のナノファイバー単糸を含む電気伝導性ワイヤ。
【請求項231】
いずれかの温度で超電導性である、請求項230の電気伝導性のワイヤ。
【請求項232】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、前記電気伝導性ワイヤはMgB2、Nb3Sn、または MoS9−xIxからなるグループより選択される材料のナノファイバーを含み、ここでXは約4.5と約6の間である、電気伝導性のワイヤ。
【請求項233】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、糸表面を絶縁され、電気伝導性ナノファイバー単糸を含み、糸表面の絶縁は、糸表面のナノファイバーの化学的変換、絶縁性ポリマーのコーティング、糸表面上にねじられた絶縁性ナノファイバーのシース、およびそれらの組み合わせの存在からなるグループより選択される条件に起因する伝導性ワイヤ。
【請求項234】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、電気伝導性のナノファイバー単糸中にナノ粒子を含み、前記ナノ粒子はPtおよびその合金からなるグループより選択される、電気伝導性のワイヤ。
【請求項235】
請求項231の電気伝導性のワイヤであって、電気伝導性のナノファイバー単糸中に電解質を含む、電気伝導性ワイヤ。
【請求項236】
請求項174の電気伝導性ナノファイバー糸を含む燃料電池であって、電気伝導性のナノファイバー糸は燃料電池の電極を形成し、前記電気伝導性のナノファイバー単糸は触媒および電解質を含む、燃料電池。
【請求項237】
請求項170のナノファイバー単糸を利用するマイクロ流体回路デバイス。
【請求項238】
3次元構造である、請求項237のマイクロ流体回路デバイス。
【請求項239】
異なるナノファイバー単糸間に流体を輸送するためノットを使用する、請求項237のマイクロ流体回路デバイス。
【請求項240】
請求項237のマイクロ流体回路デバイスであって、前記ナノファイバー単糸はナノファイバーの片撚り糸である、マイクロ流体回路デバイス。
【請求項241】
請求項237のマイクロ流体回路デバイスを含む織物。
【請求項242】
請求項150の方法によって製造されたナノファイバー製品。
【請求項243】
重ね合わせられた撚り糸を製造するためさらに重ね合わせられている、請求項170のナノファイバー単糸。
【請求項244】
請求項174のナノファイバー単糸であって、前記ナノファイバー単糸が材料を吸収しており、そして電気、マイクロ波、無線周波、可視光、赤外光、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される照射吸収を使用することによる前記電気導電性糸の加熱の少なくとも部分的結果として、少なくとも前記材料を部分的に放出している、ナノファイバー単糸。
【請求項245】
機械的強化を提供しマイクロ流動機能および自己修復機能の増強をもたらす請求項170によるナノファイバー単糸を含む、マイクロ流体の自己修復性構造体。
【請求項246】
ナノファイバー単糸が撚糸され、ナノファイバー単糸は白熱電気光源の白熱要素を含む、請求項170のナノファイバー単糸を含む白熱電気光源。
【請求項247】
ナノファイバー単糸が重ね合わされている、請求項246の白熱電気光源。
【請求項248】
撚り糸は電気伝導性であり、そして白熱電気光源の白熱要素を含む、請求項1の方法で製造された撚り糸を含む、白熱電気光源。
【請求項249】
請求項1の方法で製造された撚り糸を含む製品であって、
(a)前記製品は電気化学的デバイス、組織増殖足場、電気ヒータ、白熱光源、電界放出源、電子熱放射源、サーモクロミック要素、燃料電池、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択され、
(b)撚り糸は電気伝導性である、製品。
【請求項250】
織物の局部的平面に対して少なくともおよそ垂直である電界を印加して、請求項199による織物をポーリング処理する方法。
【請求項251】
請求項170のナノファイバー単糸を含む糸アセンブリの中に電子チップを組み入れる方法であって、
(a)流動性媒体の中にフリーの電子チップを分散させるステップと、
(b)電子チップに対するドッキングサイトを与えるために、ナノファイバー単糸を含む糸アセンブリを構造化するステップと、
(c)電子チップがドッキングサイトの中で選択的に自己組織化されるように糸アセンブリの上から電子チップを含む流動性媒体を流すステップとを含む方法。
【請求項252】
請求項170のナノファイバー単糸をナノファイバー単糸の長さに沿ってパターニングする方法であって、光重合;電子ビームにより誘起されるポリマーの反応;圧力により誘起される物質移動;材料を堆積、除去、変形させるための液体処理、気相処理、およびプラズマ処理;ならびにそれらの組み合わせからなるグループより選択されるパターニング技術を含む方法。
【請求項253】
請求項170のナノファイバー単糸をナノファイバー単糸の長さに沿ってパターニングする方法であって、その方法はナノファイバー単糸が製造されるナノファイバー配列の周期的パターニングの使用を含む、方法。
【請求項254】
前記周期的パターニングはナノファイバー単糸が引き出されるナノファイバー・フォレスト配列の周期的パターニングによって少なくとも部分的に提供される、請求項253の方法。
【請求項255】
(a)ナノファイバーを含む多孔性糸を選択するステップと、
(b)星糸を形成するために糸をノッティングするステップと、
(c)ガス;蒸気;プラズマ;液体;溶液;流体分散物;超臨界液体;融解物からなるグループから選択される物質;ならびに電気化学的堆積、電気化学的材料除去;電気化学的重合;およびこれらの組み合わせをもたらす条件;に星糸を暴露することにより糸の領域選択的な材料処置を達成するステップを含む方法。
【請求項256】
星糸をリソグラフ法で使用することをさらに含む、請求項255の方法。
【請求項257】
前記リソグラフ法が電気回路、流体回路、熱的回路、ならびにそれらの組み合わせおよび要素からなるグループより選択される回路を製作するために使用する、請求項256の方法。
【請求項258】
ノッティングおよび暴露ステップの少なくともひとつが糸密度を変化させ、前記密度変化は前記領域選択的な材料処置を主に引き起こす、請求項255の方法。
【請求項259】
前記糸がナノファイバーを含む、請求項255の方法。
【請求項260】
(a)ノッティングの結果異なる密度を有する星糸の異なる領域に対して保護剤の選択的吸収が起こり、そして
(b)保護剤がほとんど存在しないかまたはさほど広がっていない糸領域に対して選択的に材料処置が実行される、請求項258の方法。
【請求項261】
(a)弾性的に変形可能な基板、電気的に変形可能な基板、およびそれらの組み合わせからなるグループより基板を選択するステップ、
(b)変形された基板を形成するために基板を伸長させるステップであって、前記伸長は弾性的伸長、電気的伸長、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるステップと、
(c)変形された基板にナノファイバーシートまたはリボンを接着適用するステップと、
(d)前記接着適用ステップの後、前記伸長の少なくとも部分的な戻りを可能にするステップとを含む、変形可能なナノファイバーシートまたはリボンを製造する方法。
【請求項262】
基板が反対面を有する基板シートまたはリボンであり、基板が伸長状態の場合に、ナノファイバーシートまたはリボンが基板の反対面に接着適用される、請求項261の方法。
【請求項263】
ナノファイバーシートまたはリボンがカーボンナノチューブを含む、請求項261の方法。
【請求項264】
前記ナノファイバーシートまたはリボンが主としてカーボンナノチューブを含み、前記ナノファイバーシートまたはリボンが主として固体状態で起こる引き出し方法によってシートまたはリボンの形で最初に形成される、請求項263の方法。
【請求項265】
前記シートまたはリボンがナノチューブ・フォレストから引き出される、請求項264の方法。
【請求項266】
弾性的に変形可能なナノファイバーシートを2つのエラストマーポリマーシートの間に埋め込む方法であって:
(a)第一のエラストマーポリマーシートを選択するステップと、
(b)第一のエラストマーポリマーシートを弾性的に伸長させて変形された基板を形成するステップと、
(c)ナノファイバーシートを変形基板に接着適用するステップと、
(d)前記接着適用ステップの後少なくとも部分的に前記弾性的伸長の戻りを可能にするステップと、
(e)第一のエラストマーポリマーシートが緩和された状態または部分的に緩和された状態であるときに、ナノファイバーシートに第二のエラストマーポリマーシートのための樹脂前駆体を適用するステップと、
(f)第一のエラストマーポリマーシートが緩和状態または部分的緩和状態である間に第二のエラストマーポリマーシートを形成するために樹脂前駆体を硬化させるステップとを含む方法。
【請求項267】
ナノファイバーシートがカーボンナノチューブを含む、請求項266の方法。
【請求項268】
基板が電気機械的アクチュエータとして使用できる材料であり、かつナノファイバーシートまたはリボンが電子伝導性である、請求項261の方法。
【請求項269】
ナノファイバーシートが変形された基板に接着適用される請求261の方法で製造される製品。
【請求項270】
基板が、ゴムおよびエラストマー織物からなるグループより選択される弾性的に変形可能な基板を含む、請求項269の製品。
【請求項271】
基板が電歪性のゴム基板を含む、請求項269の製品。
【請求項272】
前記基板がシリコーンゴムを含むシートである、請求項271の製品。
【請求項273】
基板がエラストマーポリマーを含むエラストマー織物を含む、請求項270の製品。
【請求項274】
綿、ポリエステル、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるファイバーをさらに含む、請求項270の製品。
【請求項275】
ナノファイバーシートが電子伝導性であり、基板が弾性的に変形可能でかつ実質的に電子絶縁性である、請求項268の製品。
【請求項276】
請求項268の少なくとも2つの変形可能なナノファイバーシートまたはリボンを含むデバイスであって、
(a)前記デバイスは(i)電気機械的作動、(ii)機械的エネルギーの電気的エネルギーへの変換、(iii)機械的振動の減衰、および(iv)それらの組み合わせからなるグループより選択される機能のために作動可能であり、
(b)少なくとも2つの変形可能なナノフィバーシートまたはリボンは各々弾性的に変形可能であり、かつ電子伝導性のナノファイバーシートまたはリボンであり
(c)少なくとも2個の変形可能なナノファイバーシートまたはリボンはデバイスの電極として働くデバイス。
【請求項277】
デバイスが電気機械的作動のために作動可能であり、さらに電歪性ゴム、または電気化学的ドーピングが可能な導電性有機ポリマーを含む、請求項276のデバイス。
【請求項278】
デバイスが機械的エネルギーの電気的エネルギーへの変換のために作動可能であり、少なくとも約25%の可逆的弾性変形を受けることができる電歪性ゴムまたは圧電ゴムをさらに含む、請求項276のデバイス。
【請求項279】
デバイスが機械的減衰のために作動可能であり、少なくとも約25%の可逆的弾性変形を受けることができる電歪性ゴムまたは圧電ゴムをさらに含む、請求項276のデバイスであって、機械的減衰は前記電極の間で電流の輸送の制御によって得られるデバイス。
【請求項280】
ナノファイバーを含む糸を紡糸する方法であって、
(a)ナノファイバー・フォレストから整列したナノファイバーを含む主要アセンブリを引き出すステップであって、引き出し方向とフォレストにおけるナノファイバーの整列方向の間の角度は約90°と約5°との間にあるステップと、
(b)ナノファイバーの主要アセンブリを主要アセンブリのナノファイバーにほぼ整列している軸の周りで撚糸してナノファイバーの撚り糸を製造するステップを含む方法。
【請求項281】
ナノファイバー・フォレストが基板上にある、請求項280の方法。
【請求項282】
ナノファイバー・フォレストがナノファイバー・フォレストの成長のために使用された基板で支持されない、請求項281の方法。
【請求項283】
前記角度が90°と50°の間にある、請求項280の方法。
【請求項284】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーが引き出しステップの間連続的に連結されているか、引き出しステップの間連結を維持していたか、またはそれらの組み合わせである、請求項280の方法。
【請求項285】
引き出しステップの間に引き出されたナノファイバーはナノファイバー・フォレストとナノファイバー集束ゾーンとの間でほぼ平面的な楔を形成する、請求項280の方法。
【請求項286】
前記楔はナノファイバー・フォレストから最大約5mmで糸になる、請求項285の方法。
【請求項287】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーは最も薄い横方向において少なくとも約10の長さ対厚さの最小比を有する、請求項280の方法。
【請求項288】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーは最も薄い横方向において少なくとも約100の長さ対厚さの最小比を有する、請求項280の方法。
【請求項289】
ナノファイバー・フォレストからのナノファイバーは最も薄い横方向において少なくとも約1000の長さ対厚さの最小比を有する、請求項280の方法。
【請求項290】
引き出しステップおよび撚糸ステップは、最大で約100℃で各々実行される、請求項280の方法。
【請求項291】
引き出しステップおよび撚糸ステップの中の少なくとも1個の間にナノファイバーまたは基板に熱がかけられる、請求項290の方法。
【請求項292】
前記ナノファイバー・フォレストのナノファイバーはカーボンナノチューブを含む、請求項280の方法。
【請求項293】
前記カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブである、請求項292の方法。
【請求項294】
ナノファイバー・フォレストを糸強化剤で処理するステップをさらに含む、請求項280の方法。
【請求項295】
ナノファイバーは炉の成長領域の中でナノファイバー・フォレストとして基板上に合成され、基板は炉の成長領域から引き出しステップの間ナノファイバー・フォレストの中のナノファイバーが引き出される第二の領域の中へ連続的に移動する、請求項280の方法。
【請求項296】
前記基板はベルト、ドラム、ドラムに付設した基板、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項295の方法。
【請求項297】
主要アセンブリがナノチューブリボンまたはシートを含む、請求項280の方法。
【請求項298】
ナノファイバーを含む糸を紡糸する方法であって、
(a)合成されたままナノファイバーの配列から引き出して複数のほぼ整列しているナノファイバーを含む主要アセンブリを形成するステップであって、ここでナノファイバー配列からのナノファイバーは、引き出しステップの間連続的に連結しているか、引き出しステップの間以前の引き出しステップの連結を維持しているか、またはそれらの組み合わせであるステップと、
(b)整列したナノファイバーの主要アセンブリをナノファイバーとほぼ整列した軸の周りで撚糸してナノファイバーの撚り糸を製造するステップであって、主なナノファイバーの長さはナノファイバー撚り糸の円周の少なくとも5倍であるステップとを含む方法。
【請求項299】
前記引き出しはナノファイバーの配列からであり、前記配列は最大約0.05g/cm3の密度を有する、請求項298の方法。
【請求項300】
ナノファイバーの配列はおよそ未整列のナノファイバー配列または整列が不十分なナノファイバー配列を含む、請求項298の方法。
【請求項301】
ナノファイバーの配列は高度に整列したナノファイバー・フォレストである、請求項298の方法。
【請求項302】
主要アセンブリは高度に整列したナノファイバーを含むナノファイバーリボンまたはシートである、請求項300の方法。
【請求項303】
(a)基板上のリボンまたはシート、あるいは基板上のリボンまたはシートを平行に配向した積み重ねとして主要アセンブリを収集するステップと、
(b)その後、前記リボンまたはシートあるいは前記リボンまたはシートの配向した積み重ねの部分を基板から取り除くステップと、
(c)その後、ナノチューブ整列方向の周りで前記リボンまたはシート(またはそれらの積み重ね)の構成要素を撚糸して撚り糸を製造するステップとをさらに含む、請求項302の方法。
【請求項304】
前記ナノファイバーは主としてカーボンナノチューブを含む、請求項298の方法。
【請求項305】
ナノファイバーを含む撚り糸を製造する方法であって、
(a)液体ベースの方法を使用して、少なくとも20重量%のナノファイバーを含むナノファイバー糸を紡糸するステップと、
(b)糸方向の周りで撚糸し撚り糸を製造するステップとを含む方法。
【請求項306】
糸円周に対するナノファイバー長さの最小比は少なくとも約5である、請求項305の方法。
【請求項307】
前記主要アセンブリは、ナノファイバーの凝集紡糸によって間接的または直接的に糸に形成される、請求項305の方法。
【請求項308】
前記凝集紡糸が直接的または間接的にポリマーおよびナノファイバーを含む複合材を提供する、請求項307の方法。
【請求項309】
凝集紡糸ナノファイバー糸の永久的伸長をもたらす引き出しプロセスをさらに含む、請求項308の方法であって、撚糸は引き出しプロセスの前、間、または後で実行される方法。
【請求項310】
撚糸は主としてポリマーが流動状態または半流動状態の間に部分的に実行される、請求項309の方法。
【請求項311】
ポリマーはポリマー含有ナノファイバー糸が引き出された後だが実質的な撚糸が導入される前に、実質的に除かれる、請求項309の方法。
【請求項312】
実質的なポリマー除去が熱分解による、請求項311の方法。
【請求項313】
凝集ベースの紡糸には、紡糸溶液の中にカーボンナノチューブを分散した液からの紡糸を伴い、紡糸溶液は酸、超酸、有機液体、水およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項307の方法。
【請求項314】
紡糸溶液および凝集溶液の少なくとも1つはポリビニルアルコールを含む、請求項313の方法。
【請求項315】
ナノファイバーがカーボンナノチューブを含む、請求項305の方法。
【請求項316】
ナノファイバーが主としてカーボンナノチューブを含む、請求項315の方法。
【請求項317】
ナノチューブが主として単層カーボンナノチューブを含む、請求項316の方法。
【請求項318】
ナノファイバー・フォレストからナノファイバーリボンまたはシートを製造する方法であって、
(a)ナノファイバーを含むナノファイバー・フォレストを製造するステップであって、ナノファイバー・フォレストはナノファイバー・フォレストから少なくとも約1mm幅のリボンまたはシートを引き出すのに適切であり、ナノファイバー・フォレストは側壁を有するステップと、
(b)ナノファイバー・フォレストの側壁または側壁の近傍にアタッチメントを接続するステップと、
(c)アタッチメントを引っ張ることによりナノファイバー・フォレストからナノファイバーリボンまたはシートを引き出すステップとを含む方法。
【請求項319】
ナノファイバー・フォレストはカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ・フォレストである、請求項318の方法。
【請求項320】
カーボンナノチューブは直径約10nmの多層カーボンナノチューブであり、カーボンナノチューブ・フォレストの基部でのフォレスト密度は少なくとも約200億ナノチューブ/cm2である、請求項319の方法。
【請求項321】
カーボンナノチューブ・フォレストのナノチューブで占有されている基部面積のパーセントは少なくとも約4%である、請求項319の方法。
【請求項322】
カーボンナノチューブ・フォレストのナノチューブで占有されている基部面積のパーセントは最大約40%である、請求項319の方法。
【請求項323】
カーボンナノチューブ・フォレストの基部において測定される場合、カーボンナノチューブ・フォレストにおける単位面積当たりのナノチューブの数と、カーボンナノチューブの直径との積は約0.16と約1.6との間の範囲である、請求項319の方法。
【請求項324】
カーボンナノチューブ・フォレストにおけるカーボンナノチューブは間欠的に束になっている、請求項319の方法。
【請求項325】
カーボンナノチューブ・フォレストの基部領域で開始されたカーボンナノチューブの少なくとも20%はカーボンナノチューブ・フォレストの上部まで本質的に延びる、請求項319の方法。
【請求項326】
カーボンナノチューブ・フォレストの高さは少なくとも約50ミクロンである、請求項319の方法。
【請求項327】
カーボンナノチューブ・フォレストの高さは少なくとも約100ミクロンである、請求項319の方法。
【請求項328】
ナノファイバーはナノファイバー・フォレストの側壁の本質的に全高から同時に引っ張られる、請求項318の方法。
【請求項329】
引き出しステップは1分当たり少なくとも5メートルの速度で行われる、請求項319の方法。
【請求項330】
請求項319の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートであって、透明でありかつ電気伝導性であるナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項331】
請求項319の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートであって、高度に配列されたエアロゲルであるナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項332】
請求項331のナノファイバーリボンまたはシートであって、10μg/cm2よりも少ない面積密度を有するナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項333】
少なくとも約5cmの幅を有する、請求項319の方法で製造されたナノファイバーシート。
【請求項334】
請求項331の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートであって、最大で約0.005g/cm3の密度を有するナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項335】
請求項331のナノファイバーリボンまたはシートであって、基板に付着されているナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項336】
請求項335のナノファイバーリボンまたはシートであって、前記基板はプラスチック、接着剤塗布テープ、ガラス、金属、ペーパ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料を含む、ナノファイバーリボンまたはシート。
【請求項337】
請求項319の方法で製造されたナノファイバーリボンまたはシートを含む重ね合わせ層であって、ナノファイバーリボンおよびシートは互いに配向されているがカーボンナノチューブの同一の優先整列方向は持たない、重ね合わせ層。
【請求項338】
(a)カーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ・フォレストを製造するステップであって、カーボンナノチューブ・フォレストは、カーボンナノチューブ・フォレストからリボンまたはチューブを引き出すのに好適であり、リボンまたはシートは少なくとも約1mm幅であり、カーボンナノチューブ・フォレストは側壁を有するステップと、
(b)カーボンナノチューブ・フォレストの側壁または側壁の近傍にアタッチメントを接続するステップと、
(c)アタッチメントを引っ張ることによりカーボンナノチューブ・フォレストからリボンまたはシートを引き出すステップであって、リボンまたはシートは高度に配向されたエアロゲルリボンまたはシートであるステップと、
(d)シートまたはリボンを液体で浸潤しその後シートまたはリボンから液体を蒸発させるステップであって、浸潤および蒸発は少なくとも部分的にシートまたはリボンを高密度化し、高密度化シートまたはリボンを形成するステップとを含む方法。
【請求項339】
請求項338の方法で製造された高密度化シートまたはリボンであって、最大約100nmの厚さを有する高密度化シートまたはリボン。
【請求項340】
面積選択的な高密度化は、高密度化を引き起こす液体を選択した面積へ分配することによりナノファイバーリボンまたはシートに対して提供される、請求項339の方法。
【請求項341】
液体による前記浸潤は、蒸気凝縮、液体の吸収、液体のエアロゾルへの暴露、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を含む、請求項338の方法。
【請求項342】
液体はアセトン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、クロロホルム、クロロベンゼン、類似した凝集エネルギー密度を有する液体、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される物質を含む、請求項338の方法。
【請求項343】
液体が水および界面活性剤を含む、請求項338の方法。
【請求項344】
接続ステップが接着剤、ピン配列、またはそれらの組み合わせからなるグループより選択される付着手段を使用することを含む、請求項318の方法。
【請求項345】
付着手段が少なくとも直線配列とおよそ等価であり、引き出し方向は有効な直線配列の方向に対して少なくともおよそ直交する、請求項344の方法。
【請求項346】
アタッチメントの接続は、ナノファイバー・フォレストに対してフォレストの上部および側壁付近であり、前記接続は直線の接着剤ストリップの使用を含む、請求項345の方法。
【請求項347】
アタッチメントの接続はナノファイバー・フォレストの高さの約1/3と約3/4の間で侵入するピン配列による、請求項345の方法。
【請求項348】
ピン配列における異なるピンはナノファイバー・フォレストの中に異なる深さで侵入する、請求項347の方法。
【請求項349】
ナノファイバーを含む糸、リボン、またはシートの強化方法であって、
(a)糸、リボンまたはシートの中に液体を浸潤させるステップと、
(b)糸、リボンまたはシートから液体を蒸発させ、糸、リボンまたはシートを強化するステップを含む方法。
【請求項350】
前記蒸発ステップが糸、リボンまたはシートの密度を高める、請求項349の方法。
【請求項351】
密度の増加が少なくとも100パーセントの因数である、請求項350の方法。
【請求項352】
前記糸、リボン、またはシートはエアロゲルである、請求項349の方法。
【請求項353】
ナノファイバーがカーボンナノチューブを含む、請求項349の方法。
【請求項354】
ナノファイバーがカーボンナノチューブを含み、前記糸、リボン、またはシートはエアロゲルである、請求項349の方法。
【請求項355】
液体が溶解されたポリマーを含む、請求項354の方法。
【請求項356】
カーボンナノチューブは前記糸、リボン、またはシートにおいて重量ベースで主成分である、請求項353の方法。
【請求項357】
カーボンナノチューブは前記糸、リボン、またはシートにおいて容積ベースで主成分である、請求項353の方法。
【請求項358】
前記糸、リボン、またはシートの非ナノファイバー成分の容積はカーボンナノチューブの容積の10分の1未満である、請求項357の方法。
【請求項359】
糸、リボン、またはシートは化学蒸着により反応器で形成されたカーボンナノチューブエアロゲルの加工で形成される、請求項353の方法。
【請求項360】
糸、リボン、またはシートは固体状態の引き出しでカーボンナノチューブ・フォレストから形成される、請求項353の方法。
【請求項361】
高密度化に使用された液体の蒸発後にポリマーが糸、リボン、またはシートに保持され、糸、リボン、またはシートの特性は、液体蒸発の間、液体蒸発の後、または液体蒸発中と液体蒸発後の両方で、糸、リボン、またはシートを非可逆的な伸長によってさらに強化される、請求項355の方法。
【請求項362】
非可逆的な伸長は100%よりも大きい、請求項361の方法。
【請求項363】
(a)液体を浸潤させ、糸、リボン、またはシートから液体を蒸発させた後にポリマーを糸、リボン、またはシートに浸潤させるステップと、および
(b)その後ポリマー浸潤させた糸、リボン、またはシートを少なくとも100%引き出すステップとをさらに含む、請求項349の方法。
【請求項364】
浸潤ステップおよび蒸発ステップの後、糸、リボン、またはシート(またはカーボンナノチューブの配向方向に沿った区分けにより形成された糸、リボン、またはシートの少なくとも一部)はその後撚糸され撚り糸または仮撚りを受けた糸を製造する、請求項353の方法。
【請求項365】
(i)ナノファイバーの重要な成分はナノファイバー軸に直交する最大の厚さで最大約30nmを有し、(ii)ナノファイバーは最も薄い横方向の厚さにおいて、少なくとも約1000の長さ対厚さの最小比を有し、(iii)糸円周に対するナノファイバー長さの最小比は少なくとも約5であり、(iv)直径Dの撚り糸に対する、糸長さ当たりの一方向に導入される最大の撚りが少なくとも約0.06/Dターンである、請求項353の方法。
【請求項366】
直径Dの撚り糸に対する、糸長さ当たりの一方向に導入される最大の撚りが少なくとも約0.12/Dターンである、請求項365の方法。
【請求項367】
前記液体浸潤は、蒸気凝縮、液体の吸収、液体のエアロゾルへの暴露、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法である、請求項349の方法。
【請求項368】
高密度化に使用される液体はアセトン、エタノール、メタノール、イソプロピルアルコール、トルエン、クロロホルム、クロロベンゼン、または類似した凝集エネルギー密度を有する液体からなるグループより選択される物質を含む、請求項353の方法。
【請求項369】
液体の浸潤および蒸発が糸、リボン、またはシートが基板に付着されている間に生じる、請求項353の方法。
【請求項370】
基板から糸、リボン、またはシートを取り除くことをさらに含む、請求項369の方法。
【請求項371】
液体が水および界面活性剤を含む、請求項353の方法。
【請求項372】
前記エアロゲルがフリーズドライ方法で形成される、請求項352の方法。
【請求項373】
導入された正味の撚りは十分に低く、相当する単糸の螺旋角度は最大約5°である、請求項365の方法。
【請求項374】
ナノファイバーを含む糸を強化する方法であって、
(a)第一の方向に撚糸するステップと、
(b)第二の方向に撚糸するステップであって、第二の方向は第一の方向と反対であり、第一の方向および第二の方向における撚糸の正味の撚りは約ゼロであるステップとを含む方法。
【請求項375】
撚糸は中間的な位置で適用され、その結果第一の方向の撚りは中間的位置の片側で導入され、第二の方向の撚りは中間的位置の反対側で導入される、請求項374の方法。
【請求項376】
第一の方向での糸の撚糸は糸の端部での撚糸の適用により、第二の方向での糸の撚糸は糸の同じ端部に対する反対方向に等しい数での撚糸の適用による、請求項374の方法。
【請求項377】
(a)糸は第一方向の撚糸によって生じる引っ張り強度の増加を有し、
(b)糸は第二の方向における撚糸の後で少なくとも約20%の引っ張り強度の増加を保持する、請求項374の方法。
【請求項378】
(a)糸は糸の第一方向での撚糸の後に第一直径を有し、
(b)糸は糸の第二方向での撚糸の後に第二直径を有し、
(c)第二直径に対する第一直径の比は少なくとも約0.75である、請求項374の方法。
【請求項379】
ナノファイバーの撚り糸を製造する装置であって、
(a)ナノファイバーの供給部と、
(b)ナノファイバーを供給からコレクタへ輸送するための輸送チューブと、
(c)供給部からのナノファイバーを収集する回転可能なコレクタと、
(d)コレクタが回転される間にコレクタからナノファイバー撚り糸を回収するワインダであって、それにより撚糸されたナノファイバー糸がコレクタから回収されるにつれコレクタ内部のナノファイバーは撚糸されてナノファイバー撚り糸を形成するワインダとを含む装置。
【請求項380】
輸送チューブがナノファイバーを供給部からコレクタまで運ぶために輸送チューブを通してガスを流す操作が可能である、請求項379の装置。
【請求項381】
ナノファイバーの供給部がナノファイバーを含むエアロゲルを含む、請求項379の装置。
【請求項382】
エアロゲルの形がエアロゲルシートである、請求項381の装置。
【請求項383】
エアロゲルシートがナノファイバー・フォレストからのシートの紡糸によって製造される、請求項382の装置。
【請求項384】
撚り糸に仮撚りを挿入するドッフィングチューブネーブルをさらに含む、請求項379の装置。
【請求項385】
ナノファイバーの撚り糸が巻きつけられる糸パッケージをさらに含む、請求項379の装置。
【請求項386】
ナノファイバー撚り糸を製造する方法であって、
(a)コレクタへナノファイバーを連続的に供給するステップと、
(b)およそ平行なナノファイバーのアセンブリを形成するためにコレクタを回転させるステップと、
(c)アセンブリからナノファイバー糸を形成するステップと、
(d)アセンブリからナノファイバー糸を回収するステップであって、糸がコレクタの回転により撚糸されてナノファイバーの撚り糸を形成するステップを含む方法。
【請求項387】
ナノファイバーの撚り糸を製造する装置であって、
(a)コレクタにナノファイバーを連続的に供給するステップと、
(b)およそ平行なナノファイバーのアセンブリを形成するためコレクタを回転するステップと、
(c)アセンブリからナノファイバー糸を形成するステップと
(d)アセンブリからナノファイバー糸を回収するステップであって、糸がコレクタの回転により撚糸されてナノファイバーの撚り糸を形成する、ステップとを含む方法を実行するように操作可能である装置。
【請求項388】
ナノファイバーを連続的にコレクタへ運ぶためにガスを流すステップをさらに含む、請求項386または387の方法。
【請求項389】
糸パッケージにナノファイバー撚り糸を巻きつけるステップをさらに含む、請求項386または387の方法。
【請求項390】
整列した導電性チャネルの配列を含むデバイスであって:
(a)前記導電性チャネルは、電子、イオン、フォノン、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される種を指向性を持って輸送するように操作でき、
(b)前記導電性チャネルはリボン、シート、糸およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形でナノファイバーにより提供されるデバイス。
【請求項391】
請求項390のデバイスであって、
(a)前記デバイスが、電子の輸送に関わり、
(b)前記デバイスが、電気的接触をさらに含み、前記接触は導電性チャネルを介して電流をもたらし、
(i)ナノファイバーにより前記電流は非常に低いノイズを有し、
(ii)前記電流は、交流、パルス電流、直流、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプであり得、
(c)前記デバイスが、伝導体、伝送線、低い熱抵抗係数のレジスタ、およびヒータのうちの少なくとも1つとして使用するために操作が可能であるデバイス。
【請求項392】
請求項391のデバイスであって、
(a)前記デバイスは電子の指向性輸送に関わり、
(b)整列した導電性チャネルを流れる電流は非常に異方性であり、前記チャネルに垂直な電流に対するチャネルに沿った電流の比は少なくとも約10より大きく、異方性は整列した導電性チャネルの整列により与えられるデバイス。
【請求項393】
請求項391のデバイスであって、
(a)前記デバイスは、センサーとして使用するために作動可能であり、
(b)前記センサーは導電性チャネルの中の少なくとも1つと相互作用する外部検知剤によって前記導電性チャネルを流れる電流変化を検知し、
(c)前記センサーは、化学的センサー、環境的センサー、放射センサー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプであるデバイス。
【請求項394】
前記デバイスセンサーは温度、圧力、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される環境条件を感知するために作動可能な環境的センサーである、請求項393のデバイス。
【請求項395】
請求項394のデバイスであって、
(a)前記センサーはマトリクスセンサーであり、
(b)前記マトリクスセンサーは位置を感知でき、
(c)前記マトリクスは、少なくとも2個の導電性チャネルの重なる直交配置シートの組み合わせにより提供されるデバイス。
【請求項396】
請求項390のデバイスであって、
前記デバイスは、電磁(EM)シールドを与え、前記EMシールドは反射性、吸収性、透過性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプであるデバイス。
【請求項397】
電磁波(EM)照射に対するアンテナ機能を提供する、請求項390のデバイス。
【請求項398】
請求項396のデバイスであって、
(a)前記デバイスは、スクリーンを有するディスプレイデバイスと統合され、
(b)光学的に透明なナノファイバーシートが、ディスプレイデバイスによって放射されるEM放射がスクリーンを通ることを遮断するようにディスプレイのスクリーンをコーティングし、
(c)ディスプレイデバイスはLCD、LED、OLED、FED、陰極線チューブ(CRT)、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるディスプレイ要素を含むデバイス。
【請求項399】
請求項390のデバイスであって、
(a)前記デバイスは、フォノンおよび電子の輸送を介した熱移動のために操作でき、
(b)前記デバイスは、前記導電性チャネルと熱的に接触する熱シンクをさらに含み、
(c)直接の熱接触、EM放射、光線、粒子線、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される手段によりデバイスに熱源を適用できるデバイス。
【請求項400】
熱画像化マトリクスボロメータとして操作でき、前記熱画像化マトリクスボロメータは室温から3000℃までの広い範囲にわたって温度の分布を高感度および高解像度で測定するために作動可能である、請求項399のデバイス。
【請求項401】
(a)リボン、シート、糸およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形で配向ナノファイバーを提供するステップと、
(b)電子、イオン、フォノンおよびそれらの組み合わせからなるグループら選択される種の指向性輸送のために前記配向ナノファイバーを導電性チャネルの配列として使用するステップを含む方法。
【請求項402】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは電子を輸送することを含み、前記方法が、前記配向したナノファイバーを介して電流を確立するために配向ナノファイバーに電気的接触を与えるステップをさらに含む、請求項401の方法であって、(a)前記電流は低いノイズ特性を有し、そして(b)前記電流は交流、直流、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプである方法。
【請求項403】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは、フォノンの輸送による熱および温度の輸送を含み、前記方法が、前記配向ナノファイバーと熱的に接触する熱シンクを提供するステップをさらに含む、請求項401の方法。
【請求項404】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは、EM放射をシールドすることを含み、このようなシールドは反射性、吸収性、透過性、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプを含む、請求項401の方法。
【請求項405】
前記配向ナノファイバーを使用するステップは、少なくとも1個のセンサーを確立し、前記センサーは、化学的センサー、環境的センサー、放射センサー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるタイプである、請求項401の方法。
【請求項406】
(a)糸、リボン、シートおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形でナノファイバーを含む陰極と、
(b)低いガス圧の領域が前記陰極から分離する陽極とを含むデバイス。
【請求項407】
ナノファイバー撚り糸を主要構成要素として含む第一構造タイプをさらに含み、陽極に対する形状で電界放出冷陰極としての使用のために作動可能な、請求項406のデバイスであって、前記形状は糸先端からの電子放出用の垂直型、糸側面からの放出のための水平型、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイス。
【請求項408】
(a)陰極は糸の形のナノファイバーを含み、
(b)糸は織物の密度および形状によって電流密度を動作可能に制御できる陰極用織物アセンブリを提供するように支持用織物マトリクスに製織される、請求項407のデバイス。
【請求項409】
(a)陰極は糸の形のナノファイバーを含み、
(b)前記デバイスは、多層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ、およびその組み合わせからなるグループより選択されるナノチューブを含む糸強化ナノファイバーシートを組み込む、請求項407のデバイス。
【請求項410】
(a)陰極は、糸の形のナノファイバーを含み、
(b)前記デバイスは、多層カーボンナノチューブ、単層カーボンナノチューブ、およびその組み合わせを含む、光学的に透明なナノファイバーシートを、陰極のパーツとしてさらに含む、請求項407のデバイス。
【請求項411】
主要構成要素としてナノファイバーリボン、ナノファイバーシート、およびその組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む第二の構造タイプをさらに含み、電界放出冷陰極として陽極に関連した形状での使用のために作動可能である、請求項406のデバイス。
【請求項412】
ナノファイバーをシート、リボン、およびその組み合わせの形で含む第一副構造をさらに含む、請求項411のデバイスであって、ナノファイバーシートおよびリボンは光学的に透明であるデバイス。
【請求項413】
撚り糸に沿って様々なトポロジーのノットを有する撚り糸を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、放出電流はノットの少なくとも1個の位置で動作可能に変調できるデバイス。
【請求項414】
様々な所望の形状の複数の重ねアセンブリに集成した糸の配列を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、放出電流密度および動作電圧は、複数の重ね合わせアセンブリのうちの一つの重ね合わせアセンブリにおける糸の数、および重ね合わせたアセンブリ幾何形状の片方または両方により調節できるデバイス。
【請求項415】
単糸を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、
(a)末端を有する単糸は、陽極に関して垂直に配置され、
(b)糸の末端は放出電子をさばき、陽極にドット像を創出するために作動可能である、デバイス。
【請求項416】
第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、糸は陽極に対して平行な糸側面を有する平面上に配置され、その結果電子が糸の側面から作動可能に放出されて陽極上に線の像を創出できるデバイス。
【請求項417】
支持ワイヤまたはシリンダーの周りにあるピッチをもって螺旋状に巻きつけられた撚り糸を含む第二副構造をさらに含む、請求項407のデバイスであって、ピッチは放出電流密度を動作可能に調節できるデバイス。
【請求項418】
前記陰極は光学的に透明であり、かつ陽極の前面に配置され、その結果放出電子は陰極から陽極に向かって後方に移動でき、前記陽極は透明な陰極を通して見ることができる、請求項411のデバイス。
【請求項419】
動作時間の増加と共に電子電流密度が増加する点で自己改造型であり、閾値および動作電圧は高電界における撚り糸のほどけおよび糸のボディから延びる付加的なナノファイバー自由端の創出により動作時間と共に減少する、請求項407のデバイス。
【請求項420】
(a)糸、リボン、シートおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形状のナノファイバーを含む電界放出用の冷陰極であって、前記形状が
(i)配列の中で十分なファイバー間の接続性を有する配列に整列したナノファイバーを、主要アセンブリを提供するように配設するステップと、
(ii)主要アセンブリから電極材料として前記ナノファイバーを引き出すステップと、
を包含する方法によって作製される、冷陰極と、
(b)低いガス圧の領域が前記陰極から分離する陽極とを含むデバイス。
【請求項421】
請求項420のデバイスを製造するための方法であって、
(a)以下の構成要素、すなわち、
(i)糸、リボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む陰極、および
(ii)陽極
を提供するステップと、
(b)前記陽極と前記陰極の間に低い圧力領域を確立するステップとを含む方法。
【請求項422】
冷陰極が光学的に透明なナノファイバーシートを含み、
光学的に透明なナノファイバーシートは多層カーボンナノチューブを含む、請求項420のデバイス。
【請求項423】
冷陰極が光学的に透明なナノファイバーシートを含み、前記光学的に透明なナノファイバーシートは単層カーボンナノチューブを含む、請求項420のデバイス。
【請求項424】
前記ナノファイバーはSiCナノファイバー、MgB2ナノファイバー、カーボンをドープしたMgB2ナノファイバー、WO−酸化タングステンナノファイバ、WS2ナノファイバー、Biナノファイバー、III−V族元素の2元のナノファイバー、Siナノファイバー、ZnOナノファイバー、セレンナノファイバー、フッ素化されたナノファイバー、MoとSとIとの化合物であるナノファイバー、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項420のデバイス。
【請求項425】
前記多層カーボンナノチューブは、プラズマにより増強される化学気相成長法で製造され、ナノチューブの構造はプラズマのパラメータで制御できる、請求項422のデバイス。
【請求項426】
フラットパネルディスプレイ、蛍光ランプ、白熱ランプ、サージ保護性のガス放電管、X線発生器、マイクロ波発生器、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスとして使用するために操作できる、請求項420のデバイス。
【請求項427】
陽極への蛍光コーティングをさらに含む、請求項420のデバイスであって、蛍光体コーティングが光の放出を与える操作ができる、デバイス。
【請求項428】
(a)前記ナノファイバーは透明キャピラリに巻き付けられたシートを含む形であり、
(b)透明キャピラリはデバイス中で軸方向に構成され
(c)陽極とデバイスは円柱状である、請求項420のデバイス。
【請求項429】
電界放出は透明シートの内部のナノファイバーの側部から主として起こる、請求項420のデバイス。
【請求項430】
冷陰極は、増強された電界放出を与えるように作動可能である、表面から突出する新しい自由端を、ナノファイバーから形成するように、ナノファイバーを処理するステップを含む方法でさらに製造される、請求項420のデバイス。
【請求項431】
前記処理ステップはプラズマ処理、機械的磨耗、超音波処理、熱アニール、酸化性環境内での化学的処理、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を含む、請求項430のデバイス。
【請求項432】
陰極のナノファイバーがパターン化されている、請求項420のデバイス。
【請求項433】
ナノファイバーシートをそれらの長さ方向に沿ってパターニングする方法であって、その方法は、光重合;光リソグラフィ;電子ビームにより誘起されるポリマーの反応;圧力により誘起される物質移動;材料を堆積、除去、および変形させるための、液体処理、気相処理、およびプラズマ処理;ならびにそれらの組み合わせからなるグループより選択されるパターニング技術を含む方法。
【請求項434】
請求項420によるナノファイバーシート冷陰極を作るための方法であって、ナノファイバーシート冷陰極を作るために、ナノファイバーが紡糸される整列したナノファイバー・フォレスト配列の周期的パターニングを使用することを含む方法。
【請求項435】
前記周期的パターニングはナノファイバー・フォレスト配列の周期的パターニングを与えることを含む、請求項434の方法。
【請求項436】
パターニング技術はナノファイバーシートの厚さ、ナノファイバーせん断幅、ナノファイバー組成、ナノファイバー構造、ナノファイバー長さ、ナノファイバーオーバコート材料、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される特性の周期的変更でナノファイバーシートを周期的にパターニングすることを含む、請求項433の方法。
【請求項437】
パターニング技術は、放出電流の空間的周期的変化を創出するように、ナノファイバーシートの長さおよび幅に沿ってナノファイバーシートの異なる区分に対する電気的伝導性に周期的変更を与えるように周期的にパターニングすることを含む、請求項433の方法。
【請求項438】
(a)第一電極であって、糸、リボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む第一電極と、
(b)第一電極と作動可能に関連する活性層と、
(c)活性層および第一電極と作動可能に関連する第二電極とを含む光電子デバイス。
【請求項439】
(a)第一電極であって、リボン、シート、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形のナノファイバーを含む第一電極であって、前記形が
(i)主要アセンブリを提供するように配列内部で十分なファイバー間の相互接続性を有する整列配列にナノファイバーを配設するステップと、
(ii)主要アセンブリから電極材料として前記ナノファイバーを引き出すステップと
を含む方法で製造される第一電極と、
(b)第一電極と作動可能に関連する活性層と、
(c)活性層および第一電極と作動可能に関連する第二電極とを含む光電子デバイス。
【請求項440】
前記第一電極が光学的に透明である、請求項438または439の光電子デバイス。
【請求項441】
前記ナノファイバーは、低い仕事関数の金属、単層カーボンナノチューブおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料でコーティングされる、請求項440の光電子デバイス。
【請求項442】
前記ナノファイバーは、アルカリ金属およびn型ドーピングのためその他の電子ドナー、ハロゲン、およびp型ドーピングのためのその他の電子アクセプター、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるチューブ間電荷移動ドーパントで電子的にドーピングされる、請求項440の光電子デバイス。
【請求項443】
前記ナノファイバーは、B原子、N原子、P原子、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるチューブ内置換ドーパントで電子的にドーピングされる、請求項440の光電子デバイス。
【請求項444】
前記第一電極は導電性ポリマー、別のタイプのナノファイバー、別のタイプのナノチューブ、半導体ナノ結晶、量子ドット、量子ロッド、有機染料、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される活性材料で含浸される、請求項440の光電子デバイス。
【請求項445】
前記デバイスが、太陽電池、光起電力検出器、光起電力トランジスタ、LED、OLED、PLED、光感応FET、電気ポンプレーザ、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるデバイスとしての使用のために作動可能である、請求項438または439の光電子デバイス。
【請求項446】
前記デバイスが、光起電力デバイスであり、第一電極は活性層に創出された正電荷の収集の受動陽極として作動可能である、請求項440の光電子デバイス。
【請求項447】
前記材料は低い仕事関数の材料であり、前記デバイスが、コーティングされたナノファイバー電極が負の電荷を収集する受動電極として機能するよう作動可能な光起電力デバイスである、請求項441の光電子デバイス。
【請求項448】
前記光電子デバイスが、太陽電池として機能するよう作動可能な光起電力デバイスである、請求項446または447の光電子デバイス。
【請求項449】
前記光電子デバイスが、光検出器として機能するよう作動可能な光起電力デバイスである、請求項446または447の光電子デバイス。
【請求項450】
前記デバイスが、光起電力デバイスであり、第一電極は光吸収の増強のためおよび電荷担体の光発生のための光活性陽極として機能するよう作動可能である、440の光電子デバイス。
【請求項451】
前記デバイスが、光起電力デバイスであり、第一電極は光吸収の増強のため、および電荷担持体の光発生のための光活性陰極として機能するよう作動可能である、請求項441の光電子デバイス。
【請求項452】
前記ナノファイバーが、活性層へ界面が延びる3次元形状およびトポロジーを有し、前記活性層が電荷生成ネットワークを提供するように第一電極のナノファイバーマトリクスの孔に浸透する、請求項440の光電子デバイス。
【請求項453】
前記第一電極に、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化タングステン、およびそれらの混合物からなるグループより選択される活性物質が含浸されている、請求項440の光電子デバイス。
【請求項454】
前記光電子デバイスが、
(a)非導電性の可撓性基板に付着した透明ナノファイバー材料の形態の還元電極であって、透明ナノファイバー材料がシート、糸、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態である還元電極と、
(b)色素を有する従来の多孔性チタニアを含む酸化電極とを含む光電気化学的な、色素増感太陽電池である、請求項440の光電子デバイス。
【請求項455】
請求項454の光電子・光電気化学デバイスであって、前記色素増感太陽電池が透明ナノファイバー材料でできた酸化電極を有し、透明ナノファイバー材料が、多孔性チタニア、染料のホスト材料となる他の金属酸化物およびそれらの組み合わせからなるグループより選択されるコーティングでコーティングされる、光電子・光電気化学デバイス。
【請求項456】
前記色素増感太陽電池が、前記還元電極上に、単層ナノチューブおよび電気化学的触媒活性を有する金属からなるグループより選択されるタイプのコーティングを含み、コーティングは電解質との電荷交換反応を増強するよう作動可能である、請求項455の光電子・光電気化学デバイス。
【請求項457】
少なくとも1つの透明ナノファイバー電極をさらに含み、これにより、多重接合の連結型光起電力デバイスを形成し、前記透明ナノファイバー電極が単接合部品間の分離相互接続層として働く、請求項440の光電子デバイス。
【請求項458】
第一面および第二面を有する透明ナノファイバー分離相互接続層をさらに含み、前記透明ナノファイバー分離相互接続層が、電荷再結合層として作動可能に機能するように透明ナノファイバー電極および活性層に作動可能に接続され、透明ナノファイバー分離相互接続層が、前記透明ナノファイバー分離相互接続層の第一面および第二面において異なる仕事関数を有する両面電極を形成するように、少なくとも部分的に前記第一面に被覆される、請求項457の光電子デバイス。
【請求項459】
請求項440の光電子デバイスであって、前記デバイスが有機光発光デバイス(OLED)であり、第一電極が活性層への正電荷注入用の陽極を含む、光電子デバイス。
【請求項460】
請求項459の光電子デバイスであって、前記OLEDが活性層に第一層、第二層および第三層を含み、
(a)前記第一層が、正孔輸送層(HTL)を含み、前記HTLが前記第一電極のナノファイバーの周りに配置され、
(b)前記第二層が、放射層(EML)を含み、
(c)前記第三層が電子輸送層(ETL)を含む、光電子デバイス。
【請求項461】
光電子デバイスを製造する方法であって、
(a)以下を含む構成要素を与えるステップ:
(i)第一電極としての使用に対し作動可能な自立型の透明ナノファイバー材料であって、前記材料は糸、リボン、シートおよびそれらの組み合わせからなるグループより選択される形態であって、そして前記材料は約10m2/gより大きい表面積を含む、自立型の透明ナノファイバー材料;
(ii)第一電極と作動可能に関連付けられた活性材料層;
(iii)活性材料および第一電極と作動可能に関連付けられた第二電極;ならびに
(b)光電子デバイスを作動可能に形成するために構成要素をアセンブリするステップ、を含む、方法。
【請求項462】
請求項461の方法であって、前記アセンブリステップがボトムアップ、直接アセンブリを含み、前記アセンブリステップは
(a)第一の透明電極として低密度の整列エアロゲルの形態の前記自立型ナノファイバー材料を透明基板上に堆積させるステップ、
(b)前記第一の透明電極の上部に活性材料を堆積させるステップ、および
(c)不透明電極および透明電極からなるグループより選択した前記第二電極を前記活性材料の上部に堆積させるステップを含む方法。
【請求項463】
前記透明基板は、ガラス、可撓性プラスチックフィルム、エラストマープラスチックフィルム、エラストマー繊維およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される、請求項462の方法。
【請求項464】
請求項461の方法であって、前記アセンブリステップが上下逆アセンブリステップを含み、
(a)前記第二電極を基板に堆積させるステップ、
(b)前記第二電極の上部に前記活性材料を堆積させるステップ、および
(c)自立型の透明なナノファイバーシートを、低密度自立型整列エアロゲルの形態で、第一の透明電極として活性層の上部に、プレスによる積層、スタンピング、堆積、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される方法を用いて付設するステップとを含む方法。
【請求項465】
前記基板は、シリコンウエハおよびほかの不透明材料からなるグループより選択される材料を含む、請求項464の方法。
【請求項466】
請求項461の方法であって、自立型ナノファイバー電極が
(a)主要アセンブリを与えるために十分なファイバー相互間の接続性を有するナノファイバーを整配列に配置するステップと、
(b)および前記主要アセンブリから電極材料として前記ナノファイバーを引き出すステップとを含む方法によって製造される、方法。
【請求項467】
整配列がナノファイバー・フォレストを含む、請求項466の方法。
【請求項468】
請求項466に記載の方法であって、自立型ナノファイバー電極を製造するステップが、導電性ポリマー、異なるタイプのナノファイバー、量子ドット、量子ロッド、有機染料、およびそれらの組み合わせからなるグループより選択される材料でナノファイバー電極内の孔を充填するステップをさらに含み、前記充填ステップは、ナノファイバーを整配列に配置するステップの後に続いて実行される方法。
【請求項469】
前記充填ステップは、前記引き出しステップの後に続いて実行される、請求項468の方法。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】
【図42】
【図43】
【図44】
【図45】
【図46】
【図47】
【図48】
【図49】
【図50】
【図51】
【図52】
【図53】
【図54】
【図55】
【図56】
【図57】
【図58】
【図59A】
【図59B】
【図59C】
【図59D】
【図60】
【図61】
【図62A】
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【図63】
【図64】
【図65】
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【図70】
【図71】
【図72】
【図73】
【図74A−B】
【図74C】
【図75】
【図76】
【図77】
【図78】
【図79】
【図80】
【図81】
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【図106】
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【図20】
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【図23】
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【図29】
【図30】
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【図33】
【図34】
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【図59A】
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【図61】
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【図74A−B】
【図74C】
【図75】
【図76】
【図77】
【図78】
【図79】
【図80】
【図81】
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【図83】
【図84】
【図85】
【図86】
【図87】
【図88】
【図89】
【図90】
【図91】
【図92】
【図93】
【図94】
【図95】
【図96】
【図97】
【図98】
【図99】
【図100】
【図101】
【図102】
【図103】
【図104】
【図105】
【図106】
【公表番号】特表2008−523254(P2008−523254A)
【公表日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−540423(P2007−540423)
【出願日】平成17年11月9日(2005.11.9)
【国際出願番号】PCT/US2005/041031
【国際公開番号】WO2007/015710
【国際公開日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【出願人】(591217403)ボード オブ リージェンツ, ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム (49)
【氏名又は名称原語表記】BOARD OF REGENTS,THE UNIVERSITY OF TEXAS SYSTEM
【出願人】(507150035)コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション (2)
【Fターム(参考)】
【公表日】平成20年7月3日(2008.7.3)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年11月9日(2005.11.9)
【国際出願番号】PCT/US2005/041031
【国際公開番号】WO2007/015710
【国際公開日】平成19年2月8日(2007.2.8)
【出願人】(591217403)ボード オブ リージェンツ, ザ ユニバーシティ オブ テキサス システム (49)
【氏名又は名称原語表記】BOARD OF REGENTS,THE UNIVERSITY OF TEXAS SYSTEM
【出願人】(507150035)コモンウェルス サイエンティフィック アンド インダストリアル リサーチ オーガニゼーション (2)
【Fターム(参考)】
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