中空熱源
【課題】本発明は、中空熱源に関する。
【解決手段】本発明の中空熱源は、加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含む。前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含む中空の構造であり、前記カーボンナノチューブ複合構造体が少なくとも一枚の自立構造を有するカーボンナノチューブフィルム及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合される。該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、該複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合っている。
【解決手段】本発明の中空熱源は、加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含む。前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含む中空の構造であり、前記カーボンナノチューブ複合構造体が少なくとも一枚の自立構造を有するカーボンナノチューブフィルム及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合される。該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、該複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合っている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空熱源に関し、特にカーボンナノチューブを利用した中空熱源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱源は、人々の生活及び科学の研究などの分野において重要な役割を果たす。例えば、電気加熱器、電気ストーブ及び赤外線治療器などに応用される。中空熱源は、熱源の一種であり、立体構造体である。中空熱源は、加熱される物の各々の部分を同時に加熱することができ、加熱する面積が大きく、加熱の均一性がよく、効率が高い。
【０００３】
従来技術として、中空熱源は、加熱素子及び少なくとも、二つの電極を含む。該少なくとも、二つの電極は、前記加熱素子の表面に設置され、該加熱素子に電気的に接続される。前記少なくとも二つの電極によって前記加熱素子に電流を流す場合、熱が該加熱素子から放出される。従来の中空熱源は、金属のフィラメント又は炭素繊維を加熱素子として、電気エネルギーを熱エネルギーに転換するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記金属のフィラメント又は炭素繊維は、強度が悪く、折れやすく、重量が重い。特に前記金属のフィラメントを所定の角度に曲げる場合には、該金属のフィラメントがより折れやすくなるという欠点がある。また、前記金属のフィラメント又は炭素繊維から放出した熱は、標準的な波長で外部に放射するので、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が低く、エネルギーが浪費されるという欠点がある。
【０００６】
従って、本発明は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高い中空熱源を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
中空熱源は、加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含む。前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含む中空の構造であり、前記カーボンナノチューブ複合構造体が少なくとも一枚の自立構造を有するカーボンナノチューブフィルム及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合される。該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、該複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合っている。
【０００８】
前記加熱素子において、前記複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合って、複数の微孔が形成され、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透する。
【発明の効果】
【０００９】
従来の中空熱源と比べると、本発明の中空熱源には、下記の優れた点がある。
【００１０】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成することによって、前記カーボンナノチューブが、前記加熱素子において、カーボンナノチューブ構造体の形態を保持するので、前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電経路を形成することができ、従来技術におけるカーボンナノチューブが、溶液に分散された濃度に制限されることと比べて、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が９９％に達することができる。従って、前記中空熱源は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率は高く、該中空熱源の放熱温度を高めることができる。
【００１１】
前記中空熱源において、加熱素子がカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが均一的に配列され、該加熱素子が均一な厚さ及び抵抗を有するので、該加熱素子は、均一的に熱を放出することができる。前記カーボンナノチューブが電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高いので、前記中空熱源は、昇温速度が速く、熱応答速度が速く、熱交換速度が速い。
【００１２】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブが優れた力学性能、優れた靭性及び優れた機械強度を有するので、該加熱素子は、優れた力学性能、優れた靭性と機械強度を有し、使用寿命が長くなる。更に、カーボンナノチューブ構造体及び柔軟性の基体が複合し、前記加熱素子が形成する場合、該加熱素子を利用して、柔軟性の中空熱源を製造することができる。
【００１３】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブの直径が小さいので、該加熱素子は、厚さが小さい。従って、極めて小型の中空熱源を製造することができ、該小型の中空熱源を利用して、小型の加熱対象となる素子を加熱することができる。
【００１４】
前記基体の材料は、ポリマーに制限されなく、温度の範囲が広いので、前記中空熱源が更に広く応用されることができる。
【００１５】
前記カーボンナノチューブ構造体が、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されるので、優れた導電性を有する。従って、前記中空熱源は、優れた加熱性能を有する。また、前記カーボンナノチューブフィルムが所定の透明度を有するので、透明の中空熱源を製造することができる。
【００１６】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成する方法は、簡単である。且つ前記カーボンナノチューブが前記加熱素子における含有量が容易に制御することができる。前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体と前記基体材料とを直接複合した後、該カーボンナノチューブ構造体が従来の状態を保持することができる。従って、前記加熱素子は、純カーボンナノチューブ構造体からなる加熱素子とほとんど同じ熱を放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係る中空熱源の加熱素子の断面拡大図である。
【図２】本発明の実施例に係る中空熱源の加熱素子の断面拡大図である。
【図３】本発明の実施例に係る中空熱源における、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図４】ドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図５】図１中のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを引き出す見取り図である。
【図６】本発明の実施例に係る中空熱源における、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが等方的に配列されたカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図７】本発明の実施例に係る中空熱源における、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されたカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図８】本発明の実施例に係る中空熱源における、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図９】本発明の実施例に係る中空熱源における、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの写真である。
【図１０】ろ過された綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体の写真である。
【図１１】本発明の実施例に係る中空熱源における、超長構造カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図１２】本発明の実施例に係る非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図１３】本発明の実施例に係るねじれ状のカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図１４】本発明の実施例に係る中空熱源の製造方法のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例１に係る第一種の中空熱源の構造を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１に係る第一種の中空熱源の図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿って切断した断面図である。
【図１７】本発明の実施例１に係る第一種の中空熱源のドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向に沿って、前記カーボンナノチューブ複合構造体を切断し、形成された断面の写真である。
【図１８】本発明の実施例１に係る第二種の中空熱源の構造を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１に係る第三種の中空熱源の構造を示す図である。
【図２０】本発明の実施例２に係る中空熱源の構造を示す図である。
【図２１】本発明の実施例２に係る中空熱源を図２０に示すＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿って切る断面図である。
【図２２】本発明の実施例２に係る中空熱源を図２０に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿って切る断面図である。
【図２３】本発明の実施例３に係る中空熱源の構造を示す図である。
【図２４】本発明の実施例３に係る中空熱源を図２３に示すＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿って切る断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１９】
本発明は、立体の中空熱源を提供する。該中空熱源は、中空の三次元支持体と、加熱素子と、第一電極及び第二電極と、を含む。前記加熱素子は、前記中空の三次元支持体の表面に設置される。前記第一電極及び前記第二電極は、それぞれ前記加熱素子に電気的に接続され、該加熱素子を電源に電気的に接続させることに用いられる。
【００２０】
前記中空の三次元支持体は、前記加熱素子を支持し、該加熱素子を中空の立体構造体に形成させることに用いられる。前記加熱素子は複数の方向から前記中空の空間を加熱して、該加熱素子の加熱効率を高めることができる。前記中空の三次元支持体の材料は、例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、石英などの硬性材料であってもよく、プラスチック及び柔らかい繊維などの柔軟性の材料であってもよい。前記中空の三次元支持体が柔軟性の材料を採用する場合、実際の応用に応じて、任意の形状に湾曲させることができる。前記中空の三次元支持体は、中空の構造を有する。該中空の構造は、加熱対象の形状によって、変えることができる。前記中空の三次元支持体の形状は、チューブ状、球形状又は中空の直方体形状などである。
【００２１】
前記加熱素子は、前記中空の三次元支持体の裏表面又は外表面に設置される。前記中空の三次元支持体の裏表面とは、該中空の三次元支持体の、中空の空間に面した表面である。前記中空の三次元支持体の外表面とは、該中空の三次元支持体の前記裏表面と対向する反対の表面である。前記加熱素子は、カーボンナノチューブ複合構造体である。該カーボンナノチューブ複合構造体は、接着剤又は機械方式を利用し、前記中空の三次元支持体の表面に設置することができる。
【００２２】
前記加熱素子は、カーボンナノチューブ複合構造体である。該カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体及び基体を含む。該カーボンナノチューブ構造体及び基体が複合される。具体的には、前記カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を含むので、前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔に浸漬し、カーボンナノチューブ複合構造体が形成される。前記基体の体積が大きい場合、前記カーボンナノチューブ構造体が前記基体の中に置かれ、該基体に被覆される。
【００２３】
前記カーボンナノチューブ構造体が自立構造を有する。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブを含み、該複数のカーボンナノチューブが分子間力で接続され、均一に分布されるので、該カーボンナノチューブ構造体が所定の形状を有する。前記カーボンナノチューブ構造体は、膜状構造又は線状構造である。前記カーボンナノチューブ構造体において、隣接するカーボンナノチューブの間に複数の隙間があるので、前記カーボンナノチューブ構造体には、複数の微孔が形成され、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。従って、前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体における微孔の中に浸漬し、該カーボンナノチューブ構造体と緊密に結合する。
【００２４】
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、膜状のカーボンナノチューブ複合構造体又は、少なくとも一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体を含む。該膜状のカーボンナノチューブ複合構造体又は、少なくとも一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記中空の三次元支持体の表面に設置される。
【００２５】
一つの例として、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、二次元の構造体である。この場合、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記中空の三次元支持体の外表面に被覆し、又は巻き付くことができ、或いは、接着剤又は機械方式で前記中空の三次元支持体の裏表面に固定することもできる。前記カーボンナノチューブ構造体と前記基体材料とを複合させる方式によって、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体の具体的な構造は、下記の二種に分類される。
【００２６】
第一種では、図１を参照すると、前記加熱素子は、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体である。該膜状のカーボンナノチューブ複合構造体、膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４及び基体２０４２を含む。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４に複数の微孔があるので、前記基体２０４２の材料は、該膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４の微孔の中に浸漬できる。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４が母体として、前記基体２０４２の材料が添加材料として、母体とする前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４の微孔の中に添加される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４が複数のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、該複数のカーボンナノチューブフィルムが積層して設置される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４が一つのカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体が膜状の自立構造体に形成される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４は、複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行して設置され、交差して設置され、又は相互に編んで、膜状の自立構造体を形成することができる。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４は、カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、前記カーボンナノチューブ線状構造体が前記カーボンナノチューブフィルムの少なくとも一つの表面に設置される。
【００２７】
第二種では、図２を参照すると、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体２０４４及び基体２０４２を含む。前記基体２０４２は、膜状の構造であり、前記カーボンナノチューブ構造体２０４４が前記基体２０４２の中に分布される。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体２０４４は、前記基体２０４２の中に均一的に分布されることが好ましい。前記基体２０４２は、前記カーボンナノチューブ構造体２０４４を完全に被覆することができる。又は、少なくとも、一部の基体２０４２の材料が前記カーボンナノチューブ構造体２０４４の中に浸漬する。前記カーボンナノチューブ構造体２０４４が平行して、間隔を置いて設置された複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体は、前記第一電極から前記第二電極へ延びる。
【００２８】
もう一つの例として、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、一次元の構造体である。この場合、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、下記の二種に分類される。
【００２９】
第一種では、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ線状構造体及び基体を含む。前記カーボンナノチューブ線状構造体に多くの微孔があるので、前記基体の材料は、該カーボンナノチューブ線状構造体の微孔の中に浸漬する。
【００３０】
第二種では、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ線状構造体及び基体を含む。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、前記基体の中に複合される。
【００３１】
前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブを含み、該複数のカーボンナノチューブが分子間力で接続され、均一に分布される。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。前記非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。前記配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さが０．５ナノメートル〜１．０ミリメートルである。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、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である場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。前記カーボンナノチューブ構造体は、配向型のカーボンナノチューブ構造体であることが好ましい。
【００３２】
前記カーボンナノチューブ構造体の熱応答速度は、該カーボンナノチューブ構造体の厚さと関係がある。前記カーボンナノチューブ構造体は、同じ表面積を有する場合、その厚さが厚ければ、熱応答速度が遅くなり、その厚さが薄ければ、熱応答速度が速くなる。前記カーボンナノチューブ構造体の純度が高く、該カーボンナノチューブ構造体は大きな比表面積（例えば、１００ｍ２／ｇ以上）を有するので、該カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであるが、好ましくは、０（０は含まず）〜１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋである。前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が非常に低いので、前記加熱素子を速やかに加熱させることができる。即ち、前記カーボンナノチューブ構造体は、速い熱応答速度がある。前記カーボンナノチューブ構造体の密度が低く、１．３５ｇ／ｃｍ３程度に達するので、前記カーボンナノチューブ構造体の光透過性が高い。
【００３３】
具体的には、前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の、カーボンナノチューブフィルム、カーボンナノチューブ線状構造体、又はカーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブ線状構造体の組み合わせを含む。前記カーボンナノチューブ構造体が複数のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブフィルムが積層して設置される。前記カーボンナノチューブ構造体が複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行して設置され、交差して設置され、又は編んで、二次元のカーボンナノチューブ構造体を形成することができる。また、前記カーボンナノチューブ構造体は、前記カーボンナノチューブ線状構造体を巻き付くことにより、二次元のカーボンナノチューブ構造体を形成することができる。
【００３４】
本発明のカーボンナノチューブフィルムとしては、以下の（一）乃至（四）のものが挙げられる。
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。図３を参照すると、単一の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１を参照）から引き出して得られ、自立構造を有したものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおいて、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行に、カーボンナノチューブフィルムを引き出す方向に沿って、且つ、同じ方向に沿って配列されている。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で端と端が接続されている。
【００３５】
微視的には、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおいて、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブ以外に、該同じ方向に沿っておらずランダムな方向を向いたカーボンナノチューブも存在している。ここで、該ランダムな方向を向いたカーボンナノチューブは、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブと比べて、割合は小さい。
【００３６】
図４を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さは実質的に同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの厚さが１０マイクロメートル以下である場合、該カーボンナノチューブフィルム１４３ａの透光率が９６％以上程度に達するため、透明熱源に用いられることも可能である。一枚の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの単位面積当たりの熱容量は、１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋ以下である。
【００３７】
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを含む場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおけるカーボンナノチューブ１４５は、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおけるカーボンナノチューブ１４５が０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成され、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルム１４３ａは、同一平面上に隙間なく並列されることもできる。
【００３８】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。
【００３９】
第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１を参照）であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直に生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。
【００４０】
本実施例において、前記カーボンを含むガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。
【００４１】
本実施例により提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもよい。
【００４２】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブ束からなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。
【００４３】
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブ束が端と端で接合され、連続的なカーボンナノチューブフィルムが形成される（図５を参照）。
【００４４】
（二）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のプレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）を含む。図６又は図７を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００４５】
図６を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される。該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体が平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
【００４６】
図７を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００４７】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。前記カーボンナノチューブフィルムにおける隣接するカーボンナノチューブの間に隙間があるので、該カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数の微孔が形成され、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。
【００４８】
（三）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）を含む。図８及び図９を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、相互に絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布され、前記綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１０マイクロメートル以上であり、２００マイクロメートル〜９００マイクロメートルであると好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、複数の微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が１０マイクロメートル以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、１．０マイクロメートル〜１．０ミリメートルであり、１００マイクロメートルであることが好ましい。
【００４９】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。
【００５０】
第一ステップでは、前記カーボンナノチューブフィルムのもとになるカーボンナノチューブを提供する。
【００５１】
ナイフのような工具で前記カーボンナノチューブを前記基材から剥離し、カーボンナノチューブの原料が形成される。前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料においては、該カーボンナノチューブの長さは、１０マイクロメートル以上であり、２００マイクロメートル〜９００マイクロメートルであることが好ましい。
【００５２】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブの原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブの原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。
【００５３】
前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度攪拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。前記溶剤は水または揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法により、カーボンナノチューブを含む溶剤に対して１０〜３０分間処理する。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブはそれぞれもつれて、綿毛構造に形成されている。
【００５４】
第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。
【００５５】
まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を濾紙が置かれたファネルにつぎ、しばらく放置して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離される。図１０を参照すると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。
【００５６】
分離された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開し、展開された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を焙り、或いは、該溶剤が自然に蒸発すると、図８と図９に示す綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００５７】
前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が展開される面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度が小さくなる。
【００５８】
また、微多孔膜とエアーポンプファネル（Ａｉｒ−ｐｕｍｐｉｎｇ Ｆｕｎｎｅｌ）を利用して綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。具体的には、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルにつぎ、該エアーポンプファネルに抽気し、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は、平滑な表面を有する。該微多孔膜において、単一の微小孔の直径は、０．２２マイクロメートルにされている。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは容易に前記微多孔膜から剥落することができる。さらに、前記エアーポンプを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけるので、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成させることができる。
【００５９】
（四）超長構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の超長構造カーボンナノチューブフィルム（ｕｌｔｒａ−ｌｏｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）を含む。図１１を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、１０ナノメートル〜１００マイクロメートルである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記複数のカーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は０マイクロメートル〜５マイクロメートルである。前記距離が０マイクロメートルである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブフィルムにおける各々の前記カーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムの長さと基本的に同じである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１センチメートル以上であり、１センチメートル〜３０センチメートルであることが好ましい。さらに、各々の前記カーボンナノチューブには結節がない。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは１０マイクロメートルである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは１０センチメートルである。
【００６０】
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブ線状構造体を含むことができる。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋ以下であり、０（０は含まず）〜５×１０−５Ｊ／ｃｍ２・Ｋであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は４．５ｎｍ〜１ｃｍであり、１．０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【００６１】
図１２を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。
【００６２】
図１３を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００６３】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種は、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種は、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種は、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００６４】
前記カーボンナノチューブ線状構造体が二本以上のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、各々のカーボンナノチューブワイヤが平行に配列され、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体を形成する。或いは、各々のカーボンナノチューブワイヤが、螺旋状に配列され、ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体を形成する。即ち、前記非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、前記カーボンナノチューブ線状構造体の長手方向に沿って、配列される。前記ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、前記線状構造体の軸向に沿って、螺旋状に配列される。
【００６５】
前記非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤである。前記ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤである。
【００６６】
前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径は、０．５ナノメートル〜２ミリメートルである。単一の前記カーボンナノチューブワイヤの直径が大きく、前記カーボンナノチューブワイヤの数量が多いほど、前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径が大きくなる。この逆に、単一の前記カーボンナノチューブワイヤの直径が小さく、前記カーボンナノチューブワイヤの数量が少ないほど、前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径が小さくなる。
【００６７】
前記カーボンナノチューブワイヤにおけるカーボンナノチューブが配向して配列されるので、該カーボンナノチューブワイヤからなるカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブが配向して配列される。
【００６８】
また、前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤを揮発性有機溶剤で処理してもよい。前記揮発性有機溶剤の表面力の作用で前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤにおける隣接するカーボンナノチューブが分子間力で緊密に接続されるので、該ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤは、直径及び比表面積が小さくなり、大きな密度、優れた機械強度及び優れた強靭性を有する。
【００６９】
前記カーボンナノチューブ構造体が、一つの前記カーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブの両端は、それぞれ、前記電極に電気的に接続される。前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行に配列され、又は交叉して配列される。前記交叉して配列されたカーボンナノチューブ線状構造体の交叉する角度は、制限されない。前記各々のカーボンナノチューブ線状構造体を設置する方式が制限されず、均一な加熱素子を形成することができることを確保してもよい。
【００７０】
前記カーボンナノチューブ線状構造体が、揮発性有機溶剤又は機械外力で前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを処理し、形成されたものであり、且つ前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムが、自立構造体を有するので、該カーボンナノチューブ線状構造体は、自立構造体も有する。前記カーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブの間に、隙間があるので、該カーボンナノチューブ線状構造体は、複数の微孔があり、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。
【００７１】
前記基体の材料は、高分子材料及び無機非金属材料などの一種又は数種である。前記中空熱源の加熱素子を製造する過程において、前記基体の材料又は該基体の材料に形成された予製体は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸透し、該カーボンナノチューブ構造体と緊密に接合することができる。前記基体の材料は、固化された後、複合構造が形成されるように、所定の温度で液体又は気体でなければならない。また、前記中空熱源が作動して生じた熱で、前記中空熱源を破壊し、又は変形させないために、前記基体は耐熱性材料からなることが必要である。
【００７２】
具体的には、前記高分子材料は、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーの一種又は数種である。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、繊維素、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどの一種又は数種である。前記無機非金属材料は、ガラス、セラミックス、半導体材料の一種又は数種である。また、前記基体の材料は、柔軟性の高分子材料であってもよい。例えば、シリコーンゴム、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル樹脂の一種又は数種である。
【００７３】
前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中にのみ添加してもよく、前記カーボンナノチューブ構造体を完全に被覆してもよい。前記加熱素子は、複数のカーボンナノチューブ構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ構造体が間隔を置いて、或いは、互いに接触して前記基体の材料の中に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体が二次元の構造体である場合、該二次元の構造体が間隔を置いて、又は接触して前記基体の中に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体が線状構造体である場合、該線状構造体が間隔を置いて、又は接触して前記基体の中に設置される。また、前記加熱素子の異なる領域を、異なる温度までに加熱させるために、前記カーボンナノチューブ構造体を前記基体材料における所定の位置に設置することができる。
【００７４】
前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸漬するので、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブを固定することができる。従って、前記中空熱源が使用される過程において、前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが外力で脱離することができない。前記基体の材料で、前記カーボンナノチューブ構造体を被覆させる場合、更に、該カーボンナノチューブ構造体を保護でき、前記基体が、絶縁性の有機高分子材料又は無機非金属材料である場合、前記加熱素子と外部とを絶縁させる。また、前記基体により、熱を均一的に伝送することができる。前記カーボンナノチューブ構造体が急速に昇温する場合、該基体により、前記加熱素子を徐々と昇温させることができる。さらに、前記基体の材料が柔軟性の高分子材料を採用することができ、前記中空熱源の柔軟性及び強靱性を増加することができる。
【００７５】
前記基体の材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合して製造する加熱素子において、前記カーボンナノチューブは、均一的に分布し、その含有量が９９％に達するので、前記加熱素子を利用した熱源の放熱温度を高めることができる。前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電通路を形成することができ、従来技術におけるカーボンナノチューブが、溶液に分散された濃度に制限されることと比べて、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が９９％に達することができる。
【００７６】
前記第一電極及び前記第二電極は、前記加熱素子に電気的に接続しなければならない。前記第一電極及び前記第二電極は、導電材料からなり、前記加熱素子の同じ表面、又はそれぞれ前記加熱素子の対向する両表面に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体の接着性又は導電接着剤を利用して、前記第一電極及び前記第二電極を前記加熱素子の表面に設置することができる。前記導電接着剤を利用する場合、前記第一電極及び前記第二電極と前記カーボンナノチューブ構造体とを電気的に接続させる同時に、前記第一電極及び前記第二電極を前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定させることができる。前記第一電極及び前記第二電極によって、前記加熱素子に電圧を印加することができる。前記加熱素子が作動する場合、前記前記第一電極と前記第二電極との間の短路を防止し、該第一電極及び第二電極との間に所定の抵抗を接続するために、該第一電極及び第二電極は、所定の距離を置いて設置しなければならない。
【００７７】
前記加熱素子の基体が、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔だけに添加される場合、前記カーボンナノチューブ構造体における一部のカーボンナノチューブが前記加熱素子の表面に露出するので、前記第一電極及び前記第二電極は、前記加熱素子の同じ表面又は異なる表面に設置して、前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続できる。前記加熱素子の基体は、前記カーボンナノチューブ構造体を被覆する場合、前記第一電極、前記第二電極と前記カーボンナノチューブ構造体とに電気的に接続させるために、該第一電極及び前記第二電極を前記カーボンナノチューブ複合構造体の中に設置し、前記カーボンナノチューブ構造体に直接に接続させる。前記第一電極及び前記第二電極を外部電源に電気的に接続させるために、該第一電極及び前記第二電極の一部は、前記加熱素子の外部に露出し、或いは、二つのリード線により、それぞれ第一電極及び前記第二電極を、前記カーボンナノチューブ複合構造体の外部に引き出す。
【００７８】
前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの配列方向が同じである場合、前記カーボンナノチューブは、前記第一電極から、前記第二電極へ延伸するように配列されている。例えば、前記カーボンナノチューブ構造体は、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記第一電極及び前記第二電極を、それぞれ前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長軸方向に垂直して配置させる。前記カーボンナノチューブ構造体が平行して配列された複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体の両端にそれぞれ、前記第一電極及び前記第二電極と電気的に接続させる。
【００７９】
前記第一電極及び前記第二電極は、導電フィルム、金属シート又は金属リード線である。前記導電フィルムの材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）フィルム、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブ構造体などである。前記金属は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、ネオジム、パラジウム又はセシウムなどである。前記合金は、前記金属の合金である。前記第一電極及び前記第二電極は、カーボンナノチューブ構造体からなる場合、該カーボンナノチューブ構造体は、上述の図３又は図１１に示されたカーボンナノチューブフィルム、或いは、図１２又は図１３に示されたカーボンナノチューブワイヤを含む。該カーボンナノチューブフィルム又はカーボンナノチューブワイヤは、金属性を有するカーボンナノチューブを含むことが必要である。この場合、該カーボンナノチューブ構造体が自体の接着性又は導電接着剤によって、前記加熱素子又は前記カーボンナノチューブ構造体の表面に固定する。前記金属シート又は金属リード線の材料は、銅又はアルミニウムなどである。前記第一電極及び前記第二電極が金属シートである場合、該金属シートは、導電接着剤で前記加熱素子又は前記カーボンナノチューブ構造体の表面に固定することができる。前記導電接着剤は、前記第一電極及び前記第二電極に前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させると同時に、該第一電極及び該第二電極に前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定させる。
【００８０】
前記中空熱源は、複数の第一電極及び複数の第二電極を含んでもよい。該複数の第一電極及び複数の第二電極は、間隔を置いて設置され、それぞれ、前記加熱素子に電気的に接続される。異なる電極に電圧を印加することによって、該二つの電極の間に設置された加熱素子を作動させることができるので、該加熱素子のある部分が放熱することができる。
【００８１】
前記中空の熱源は、更に反射層を含む。該反射層は、前記加熱素子から放出された熱を反射し、該熱を前記中空の三次元支持体の中空の構造に放出させ、加熱効率を高めることに用いられる。前記加熱素子が前記中空の三次元支持体の裏表面に設置される場合、前記反射層は、前記中空の三次元支持体と前記加熱素子の間に設置してもよく、前記中空の三次元支持体の外表面に設置してもよい。前記加熱素子が前記中空の三次元支持体の外表面に設置される場合、前記反射層は、前記加熱素子の、前記中空の三次元支持体と対向する面とは反対の表面に設置される。即ち、前記加熱素子は、前記中空の三次元支持体と前記反射層との間に設置される。前記反射層は、材料が、例えば、金属酸化物、金属塩及びセラミックスなどの絶縁材料である。
【００８２】
前記中空の熱源は、更に保護層を含むことができる。該保護層は、塗布又はスパッタリンク法を利用し、前記加熱素子の、前記反射層と対向する面とは反対の表面に形成される。前記保護層の材料は、例えば、プラスチック、ゴム及び樹脂などの絶縁材料である。前記保護層の厚さが制限されず、実際の応用に応じて選択することができ、該保護層の厚さが０．５ミリメートル〜２ミリメートルであることが好ましい。前記保護層は、前記中空熱源を絶縁状態で使用させ、ほこりが前記加熱素子に付着することを防止し、該加熱素子を保護することに用いられる。
【００８３】
図１４を参照すると、本発明は、中空熱源を製造する方法を提供する。具体的には、下記のステップを含む。
【００８４】
第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を有する。
【００８５】
カーボンナノチューブ構造体の構造及びその製造方法は、上述のカーボンナノチューブ構造体の構造及びその製造方法である。
【００８６】
第二ステップでは、中空の三次元支持体を提供し、前記カーボンナノチューブ構造体を前記中空の三次元支持体の表面に設置する。
【００８７】
前記中空の三次元支持体は、前記加熱素子を支持し、該加熱素子を中空の立体構造体に形成することに用いられる。前記中空の三次元支持体の材料は、例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、石英などの硬性材料であってもよく、プラスチック及び柔らかい繊維などの柔軟性の材料であってもよい。
【００８８】
前記カーボンナノチューブ構造体を、前記中空の三次元支持体の外表面に被覆し、又は巻き付くことができる。或いは、前記カーボンナノチューブ構造体を、前記中空の三次元支持体の裏表面又は外表面に接着剤又は機械方式を利用して固定することができる。
【００８９】
第三ステップでは、第一電極及び第二電極を、間隔を置いて設置し、該第一電極及び第二電極にカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。
【００９０】
前記第一電極及び第二電極の設置方式は、前記カーボンナノチューブ構造体の構造と関係がある。該第一電極から第二電極へ延伸する方向は、前記カーボンナノチューブ構造体における部分のカーボンナノチューブの長軸方向と同じである必要がある。
【００９１】
前記第一電極及び第二電極は、導電材料からなり、前記カーボンナノチューブ構造体の同じ表面、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体の対向する両表面に設置され、又は前記カーボンナノチューブ構造体の表面に巻き付かれる。前記第一電極及び第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体の接着性又は導電接着剤を利用して、前記加熱素子の表面に設置することができる。前記導電接着剤は、前記第一電極及び第二電極と前記カーボンナノチューブ構造体とが電気的に接続する同時に、前記第一電極及び第二電極を前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定することができる。前記第一電極及び第二電極によって、前記加熱素子に電圧を印加することができる。前記加熱素子が加熱された場合、短路を防止するように、所定の抵抗を接続するために、前記第一電極及び第二電極は、所定の距離を置いて設置しなければならない。
【００９２】
前記第一電極及び第二電極は、導電フィルム、金属シート又は金属リード線である。前記導電フィルムの材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）フィルム、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブ構造体などである。前記導電フィルムは、物理気相堆積法、化学気相堆積法又は他の方法で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に形成する。前記金属シート又は金属リード線の材料は、銅又はアルミニウムなどである。該金属シート又は金属リード線は、導電接着剤で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に固定することができる。
【００９３】
前記第一電極及び第二電極は、金属性のカーボンナノチューブ構造体であってもよい。該カーボンナノチューブ構造体は、図３、図１１、図１２又は図１３に示された構造である。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に金属層を被覆し、該カーボンナノチューブ構造体の導電性を高めるようになることが好ましい。
【００９４】
第四ステップでは、基体の予製体を提供し、該基体の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合し、加熱素子を形成する。
【００９５】
前記基体の予製体は、基体の材料、基体材料からなる溶液、該基体材料を製造する予製反応物である。該基体の予製体は、所定の温度で液体又は気体である。前記の基体の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とが複合する方法は、塗布、堆積、印刷及び浸漬などの一種である。
【００９６】
前記基体の材料は、高分子材料及び非金属材料などの一種又は数種である。具体的には、前記高分子材料が熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーの一種又は数種であるので、前記基体の予製体の材料は、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーに形成するポリマー単体の溶液である。或いは、前記熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーが揮発性の有機溶剤に溶解し、形成された混合溶液である。前記カーボンナノチューブ構造体を前記液体の基体の予製体に浸漬した後、該液体の基体の予製体を固化し、前記基体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合させる。
【００９７】
前記非金属材料が、ガラス、セラミックス又は半導体材料などであるので、前記基体の予製体は、非金属材料粒子で製造されたペースト、非金属材料を製造する反応気体、気体状態の非金属材料である。具体的には、真空蒸着、スパッター、化学気相堆積法、物理気相堆積法などの方法で気体の基体の予製体を形成し、該基体の予製体を前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に堆積させる。また、複数の非金属材料粒子を溶剤に分散し、ペーストを形成し、前記基体の予製体として、前記カーボンナノチューブ構造体を前記ペーストの中に浸漬した後、溶剤を蒸発し、前記基体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合させる。
【００９８】
前記基体の予製体が液体である場合、前記カーボンナノチューブ構造体を前記液体の基体の予製体の中に浸漬した後、該液体の基体の予製体を固化することによって、前記基体の材料を前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸透させ、加熱素子を形成するようになる。前記基体の予製体が気体である場合、該基体の予製体を前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に堆積することによって、前記基体の材料を前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に添加させ、加熱素子を形成するようになる。
【００９９】
前記第三ステップにおいて、第一電極及び第二電極を形成するステップを、前記第四ステップにおける前記カーボンナノチューブ複合構造体を形成した後に行なってもよい。前記基体材料が前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中だけに添加される場合、即ち、前記一部のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面に露出する場合、前記第二ステップと同じ方法で前記第一電極及び第二電極を前記加熱素子の表面に直接に形成し、該第一電極及び第二電極を前記加熱素子におけるカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。前記基体材料が前記カーボンナノチューブ構造体の表面を被覆する場合、前記カーボンナノチューブに前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面に露出させるように切断する方法で前記カーボンナノチューブ複合構造体を切る。その後、前記第二ステップと同じ方法で前記第一電極及び第二電極に前記露出したカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させることができる。
【０１００】
（実施例１）
図１５及び図１６を参照すると、本発明実施例１に係る中空熱源１００は、中空の三次元支持体１０２、加熱素子１０４、第一電極１１０、第二電極１１２、反射層１０８、保護層（図示せず）を含む。前記中空の三次元支持体１０２は、断面の形状が環状である中空のセラミックス管である。前記加熱素子１０４は、前記中空の三次元支持体１０２の外表面に設置され、基体及びカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体が前記基体の中に複合される。前記加熱素子１０４は、前記第一電極１１０及び前記第二電極１１２に電気的に接続する。
【０１０１】
前記基体材料は、エポキシ樹脂である。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブ構造体において、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列された方向が平行する。カーボンナノチューブは、前記第一電極１１０から前記第二電極１１２へ延伸する方向に沿って配列される。前記基体の材料が前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸漬されたので、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブを固定することができる。且つ前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体を被覆するので、更に、該カーボンナノチューブ構造体を保護することができる。前記第一電極１１０及び前記第二電極１１２は、材料がパラジウムであり、その厚さが５ナノメートルである。該第一電極１１０及び該第二電極１１２は、それぞれ、銀ペーストで前記加熱素子１０４に設置され、カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続される。前記パラジウムと前記カーボンナノチューブとが優れた金属ぬれ性を持つので、前記第一電極１１０及び前記第二電極１１２と前記加熱素子１０４との間が優れた電気的な接続を有し、前記中空熱源１００が電気エネルギーを利用する比例を高めることができる。
【０１０２】
前記加熱素子１０４が前記中空の三次元支持体１０２の外表面に設置されるので、前記反射層１０８は、前記加熱素子１０４の前記中空の三次元支持体１０２と対向する面とは反対の表面に設置される。即ち、前記加熱素子１０４は、前記中空の三次元支持体１０２と前記反射層１０８との間に設置される。前記反射層１０８は、酸化アルミニウム膜であり、その厚さは、１００マイクロメートル〜０．５ミリメートルである。勿論、前記反射層１０８を設置しなくてもよい。これによって、前記中空熱源１００の加熱方向が制限されず、前記中空熱源１００の裏表面又は外表面から熱を放出することができる。前記加熱素子が自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体からなる場合、前記中空の三次元支持体を利用せず、該加熱素子を中空の三次元構造に形成させることができる。
【０１０３】
図１７は、本発明実施例１におけるカーボンナノチューブの長軸方向に垂直な方向沿って、前記カーボンナノチューブ複合構造体を切断し、形成された断面の写真である。図１７を参照すると、前記カーボンナノチューブとエポキシ樹脂とが複合した後、前記カーボンナノチューブが前記エポキシ樹脂において、基本的に同じ方向に沿って配列する状態を保持することができることが分かる。本的に同じ方向に沿って配列する。
【０１０４】
本実施例は、前記中空熱源１００を利用し、加熱対象を加熱する方法を提供する。
【０１０５】
まず、加熱対象を提供する。
【０１０６】
次に、前記加熱対象を前記中空熱源１００の中空の構造の内部に置く。
【０１０７】
前記中空熱源１００の第一電極１１０及び第二電極１１２を電圧が１０ボルト〜２０ボルトである電源（図示せず）に電気的に接続すると、該中空熱源１００は、波長が長い電磁波を放出することができる。温度測量機器で測ると、前記中空熱源１００における加熱素子１０４の表面温度が５０℃〜５００℃に上げ、前記加熱対象を加熱することが分かる。これによって、前記カーボンナノチューブ構造体は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高いことが分かる。前記加熱素子１０４の表面の熱が熱輻射で前記加熱対象に伝わるので、該加熱対象を均一的に加熱することができる。黒体であるカーボンナノチューブにとって、温度が２００℃〜４５０℃である場合、人の目に見えない赤外線を放出することができる。この時の熱輻射が安定し、熱放出の効率が高く、放出する熱量が大きいという優れた点がある。
【０１０８】
前記加熱対象が、前記中空熱源１００に直接接触し、又は、前記中空熱源１００と所定の距離を置いて設置されてもよい。前記カーボンナノチューブ構造体から放出された電磁波を利用して、前記加熱対象を加熱する。前記カーボンナノチューブ構造体を利用した中空熱源１００は、工場の管道、実験室、電気加熱器及び電気ストーブなどに応用されることができる。
【０１０９】
前記加熱素子１０４の寸法及び該加熱素子１０４に印加された電圧を制御することにより、前記加熱素子１０４から放出された熱を制御することができる。前記電圧が一定である場合、前記加熱素子１０４の厚さを変換させることにより、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長を調整することができる。即ち、前記加熱素子１０４が厚くなるほど、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。前記加熱素子１０４の厚さが一定である場合、前記加熱素子１０４に印加された電圧が大きくなるほど、記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。従って、前記中空熱源１００を簡単に制御することができる。
【０１１０】
前記加熱素子１０４の面積が一定である場合、該加熱素子１０４に印加された電圧の大きさ及び前記カーボンナノチューブ構造体の厚さを制御することにより、前記加熱素子１０４から放出した熱を制御することができる。前記電圧が一定である場合、前記加熱素子１０４の厚さを変換させることにより、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長を調整することができる。即ち、前記加熱素子１０４が厚くなるほど、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。前記加熱素子１０４が薄くなるほど、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は長くなる。前記加熱素子１０４の厚さが一定である場合、前記加熱素子１０４に印加された電圧が大きくなるほど、記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。前記加熱素子１０４に印加された電圧が小さくなるほど、記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は長くなる。従って、前記中空熱源１００を簡単に制御することができる。
【０１１１】
前記中空熱源１００におけるカーボンナノチューブ構造体は、厚さが小さく、透明であり、且つ前記基体の材料が透明の有機材料又は透明の無機材料である場合、該中空熱源１００は透明の中空熱源である。前記中空熱源１００における加熱素子１０４の基体が柔軟性のポリマーからなる場合、該中空熱源１００は、柔軟性の中空熱源である。
【０１１２】
また、図１８を参照すると、前記加熱素子１０４が、一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、該線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記中空の三次元支持体１０２の表面に巻き付かれる。図１９を参照すると、前記加熱素子１０４が、複数の線状のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、該複数の線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、交差して設置され、膜状の構造が編まれ、前記中空の三次元支持体１０２に被覆、巻き付くことができる。
【０１１３】
図１５、図１６を参照して、前記実施例１の中空熱源１００を製造する方法を例として、詳しく説明する。
【０１１４】
第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を有する。
【０１１５】
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブ構造体において、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列された方向が平行する。
【０１１６】
第二ステップでは、中空の三次元支持体１０２を提供し、前記カーボンナノチューブ構造体を前記中空の三次元支持体１０２の表面に設置する。
【０１１７】
前記中空の三次元支持体１０２は、中空のセラミックス管である。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含み、隣接するドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列された方向が平行し、該カーボンナノチューブ構造体の厚さが３００マイクロメートルである。前記カーボンナノチューブ構造体自身の接着性を利用して、該カーボンナノチューブ構造体を前記中空の三次元支持体１０２の表面に被覆する。
【０１１８】
第三ステップでは、第一電極１１０及び第二電極１１２を、間隔を置いて設置し、該第一電極１１０及び第二電極１１２にカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。
【０１１９】
スパッターの方法で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に前記第一電極１１０及び第二電極１１２とする二つのパラジウムフィルムを堆積した後、該二つのパラジウムフィルムをそれぞれ、金属リード線に電気的に接続する。
【０１２０】
第四ステップでは、基体の予製体を提供し、該基体の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合し、加熱素子１０４を形成する。
【０１２１】
本実施例において、グルーを注射する方法で、高分子材料とカーボンナノチューブ構造体とを複合し、加熱素子１０４を形成する。該方法は、下記のステップを含む。
【０１２２】
第一サブステップでは、液体の熱硬化性の高分子材料を提供する。
【０１２３】
前記液体の熱硬化性の高分子材料の粘度が５パスカル・秒以下であり、室温で前記粘度を３０分間以上保持することができる。前記熱硬化性の高分子材料は、高分子材料及び、固化剤、改質剤、填料又は稀釈剤などの添加物を含む。
【０１２４】
前記高分子材料が前記熱硬化性の高分子材料における質量パーセンテージの含有量は、７０％〜９５％である。前記添加物が前記熱硬化性の高分子材料における質量パーセンテージの含有量は、５％〜３０％である。前記高分子材料は、フェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、ビスマレイミド樹脂（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ）ポリベンゾオキサジン樹脂（Ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｉｎｅｓ ｒｅｓｉｎ）樹脂、シアネート エステル樹脂（Ｃｙａｎａｔｅ ｓｅｔｅｒ ｒｅｓｉｎ）、ポリイミド樹脂、（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂 （ＰＭＭＡ） などの一種又は数種である。
【０１２５】
前記固化剤は、前記熱硬化性の高分子材料の固化を加速することに用いられ、脂肪族アミン（Ａｌｉｐｈａｔｉｃ ａｍｉｎｅ）、脂環式アミン（Ａｌｉｃｙｃｌｉｃ ａｍｉｎｅ）、芳香族アミン（Ａｒｏｍａｔｉｃ ａｍｉｎｅ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、酸無水物 （Ａｃｉｄ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、第三級アミン（Ｔｅｒｔｉａｒｙ ａｍｉｎｅｓ）、樹脂などの一種又は数種である。
【０１２６】
前記改質剤は、前記熱硬化性の高分子材料の柔軟性、抗せん断性、抗折性、絶縁性などを高めることができる。前記改質剤は、多硫化ゴム（Ｐｏｌｙｓｕｌｆｉｄｅ ｒｕｂｂｅｒ）、ポリアミド樹脂（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ ）などの一種又は数種である。
【０１２７】
前記添加物は、前記熱硬化性の高分子材料が固化された時の放熱条件を改善することに用いられ、該熱硬化性の高分子材料の用量を減少し、コストを減少することもできる。前記添加物は、石綿繊維、ガラス繊維、石英の粉末、酸化アルミニウム、シリカゲルの粉などの一種又は数種である。
【０１２８】
前記稀釈剤は、ジグリシジルエーテル（Ｄｉｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ）、ポリグリシジルエーテル（Ｐｏｌｙｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ）、アリルフェノール（Ａｌｌｙｌｐｈｅｎｏｌ）などの一種又は数種である。
【０１２９】
本実施例は、エポキシ樹脂で液体の熱硬化性の高分子材料を製造する。具体的には、下記のステップを含む。
【０１３０】
まず、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂及びグリシド酸エステル型エポキシ樹脂の混合物を容器に置き、該混合物を３０℃〜６０℃に加熱し、且つ該混合物を均一的に混合させるように、該混合物を１０分間撹拌する。
【０１３１】
次に、脂肪族アミン及びジグリシジルエーテルを前記混合物に添加し、化学反応を行なって、反応産物を形成する。
【０１３２】
最後に、前記反応産物を３０℃〜６０℃に加熱し、エポキシ樹脂を含む液体の熱硬化性の高分子材料を形成する。
【０１３３】
第二サブステップでは、前記液体の熱硬化性の高分子材料で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する。
【０１３４】
前記液体の熱硬化性の高分子材料で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する方法は、下記のステップを含む。
【０１３５】
まず、前記カーボンナノチューブ構造体が設置された前記中空の三次元支持体１０２を金型の中に置く。
【０１３６】
次に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬するために、前記液体熱硬化性の高分子材料を前記金型の中に注射する。前記液体の熱硬化性の高分子材料が前記カーボンナノチューブ構造体を十分に浸漬するために、該カーボンナノチューブ構造体を浸漬する時間は、１０分間以上である。
【０１３７】
本実施例において、まず、前記積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを前記中空のセラミックス管の表面に被覆した後、前記カーボンナノチューブ構造体が設置された該中空のセラミックス管を金型の中に置く。次に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬するために、前記エポキシ樹脂を含む液体熱硬化性の高分子材料を前記金型の中に注射して、２０分間浸漬する。
【０１３８】
理解していただきたいことには、前記液体の熱硬化性の高分子材料が前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する方法が、前記注射する方法に限りなく、該液体の熱硬化性の高分子材料が毛細管現象により、前記カーボンナノチューブ構造体に吸入され、該カーボンナノチューブ構造体を浸漬するようになり、或いは、前記カーボンナノチューブ構造体を前記液体の熱硬化性の高分子材料の中に浸漬することである。
【０１３９】
第三サブステップでは、前記液体の熱硬化性の高分子材料に浸漬された前記カーボンナノチューブ構造体を固化し、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。
【０１４０】
本実施例において、エポキシ樹脂を含む熱硬化性の高分子材料、を固化する方法は、下記のステップを含む。
【０１４１】
まず、加熱装置により、前記金型を５０℃〜７０℃に加熱して、該温度の下で、前記エポキシ樹脂を含む熱硬化性の高分子材料が液体である。前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記温度を１時間〜３時間に保持し、前記熱硬化性の高分子材料に熱を吸収させ続ける。
【０１４２】
次に、前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記金型を８０℃〜１００℃に加熱し続けて、該温度の下で１時間〜３時間保持する。
【０１４３】
その後で、前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記金型を１１０℃〜１５０℃に加熱し続けて、該温度の下で２時間〜２０時間保持する。
【０１４４】
最後、加熱することを止めて、前記金型が室温に下がった後で、離型してカーボンナノチューブ複合構造体を形成する。
【０１４５】
前記加熱方法において、前記金型を直接に１１０℃〜１５０℃に加熱することにより、前記熱硬化性の高分子材料を固化することもできる。
【０１４６】
第四サブステップでは、前記カーボンナノチューブ構造体の外表面に反射層１０８を形成する。
【０１４７】
スパッターの方法で前記カーボンナノチューブ構造体の外表面に反射層１０８とする酸化アルミニウム膜を形成する。該反射層１０８の厚さが１００マイクロメートルである。
【０１４８】
前記実施例１における加熱素子１０４が柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、前記中空熱源１００は、下記の方法により、製造することができる。
【０１４９】
第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体を提供する。
【０１５０】
第二ステップでは、柔軟性の基体材料の予製体を提供し、該柔軟性の基体材料の予製体および前記カーボンナノチューブ構造体を複合し、柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体を形成する。
【０１５１】
第三ステップでは、中空の三次元支持体１０２を提供し、前記柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体を前記中空の三次元支持体１０２の表面に設置する。
【０１５２】
第四ステップでは、間隔を置いて第一電極１１０及び第二電極１１２を設置し、該第一電極１１０及び第二電極１１２をそれぞれ前記柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体におけるカーボンナノチューブ構造体に電気的に接続させる。
【０１５３】
勿論、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続するように、間隔を置いて前記第一電極１１０及び第二電極１１２を形成した後、該カーボンナノチューブ構造体及び前記柔軟性の基体材料の予製体を複合し、カーボンナノチューブ複合構造体が形成してもよい。
【０１５４】
（実施例２）
図２０、図２１及び図２２を参照すると、本実施例は、中空熱源２００を提供する。本実施例の中空熱源２００は、加熱素子２０４、反射層２０８、二つの第一電極２１０及び二つの第二電極２１２を含む。前記加熱素子２０４は、中空の直方体に形成されるカーボンナノチューブ構造体であり、該カーボンナノチューブ構造体が上述のカーボンナノチューブ構造体のいずれかの一種である。前記二つの第一電極２１０及び前記二つの第二電極２１２は、それぞれ、前記中空の直方体の中空の構造の各々の側面が接合する位置に設置され、前記加熱素子２０４に電気的に接続される。前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２は、前記加熱素子２０４を支持する役割を果たす。前記反射層２０８は、前記加熱素子２０４の、前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２と対向する面とは反対の表面に設置される。
【０１５５】
前記中空熱源２００において、前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２の数量は制限されず、該第一電極２１０及び該第二電極２１２を所定の形状に並べて、上述のカーボンナノチューブ構造体を前記所定の形状に並べられた前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２に巻き付け、中空の加熱素子２０４を形成しさえすればよい。前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２は、電流を前記カーボンナノチューブ構造体に流すと同時に、該カーボンナノチューブ構造体を支持するために用いられる。
【０１５６】
（実施例３）
図２３と図２４を参照すると、本実施例は、中空熱源３００を提供する。本実施例の中空熱源３００は、中空の三次元支持体３０２、加熱素子３０４、第一電極３１０、第二電極３１２、反射層３０８及び保護層３０９を含む。前記反射層３０８は、前記中空の三次元支持体３０２の裏表面に設置される。前記加熱素子３０４は、前記反射層３０８の、前記中空の三次元支持体３０２と対向する面とは反対の表面に設置される。前記保護層３０９は、前記加熱素子３０４の、前記反射層３０８と対向する面とは反対の表面に設置される。前記第一電極３１０及び前記第二電極３１２は、それぞれ、前記加熱素子３０４と前記反射層３０８との間に設置され、該加熱素子３０４に電気的に接続され、該加熱素子３０４を電源に電気的に接続させる。
【０１５７】
本実施例において、前記中空の三次元支持体３０２は、中空の半楕円球体であり、該中空の半楕円球体が中空の構造を有する。前記反射層３０８は、前記中空の半楕円球体の、その中空の構造に面した表面に設置される。前記加熱素子３０４は、上述のカーボンナノチューブ構造体のいずれかの一種であり、前記反射層３０８の、前記中空の半楕円球体と対向する面とは反対の表面を覆う。前記第一電極３１０は、前記加熱素子３０４の底部の、前記反射層３０８と接触する表面に設置され、該加熱素子３０４に電気的に接続される。前記第二電極３１２は、環状であり、前記加熱素子３０４の開口部の、前記反射層３０８と接触する表面に設置され、該加熱素子３０４に電気的に接続される。前記保護層３０９は、塗布又はスパッタリンク法を利用し、前記加熱素子３０４の、前記反射層３０８と対向する面とは反対の表面に形成される。前記保護層の材料は、例えば、プラスチック、ゴム及び樹脂などの絶縁材料である。前記保護層の厚さが制限されず、実際の応用に応じて選択することができ、該保護層の厚さが０．５ミリメートル〜２ミリメートルであることが好ましい。前記保護層は、前記中空熱源３００を絶縁状態で使用させ、ほこりが前記加熱素子３０４に付着することを防止し、該加熱素子３０４を保護することに用いられる。前記中空の三次元支持体３０２は、加熱対象を収容する空間を有し、該加熱対象を加熱することが可能であればいずれの形状でもよい。
【０１５８】
前記中空熱源及び該中空熱源の製造方法は、下記の優れた点がある。
【０１５９】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成することによって、前記カーボンナノチューブが、前記加熱素子において、カーボンナノチューブ構造体の形態を保持するので、前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電通路を形成することができ、従来技術におけるカーボンナノチューブが、溶液に分散された濃度に制限されることと比べて、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が９９％に達することができる。従って、前記中空熱源は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率は高く、該中空熱源の放熱温度を高めることができる。
【０１６０】
前記中空熱源において、加熱素子がカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが均一的に配列され、該加熱素子が均一な厚さ及び抵抗を有するので、該加熱素子は、均一的に熱を放出することができる。前記カーボンナノチューブが電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高いので、前記中空熱源は、昇温速度が速く、熱応答速度が速く、熱交換速度が速い。
【０１６１】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブが優れた力学性能、優れた靭性及び優れた機械強度を有するので、該加熱素子は、優れた力学性能、優れた靭性と機械強度を有し、使用寿命が長くなる。更に、カーボンナノチューブ構造体及び柔軟性の基体が複合し、前記加熱素子が形成する場合、該加熱素子を利用して、柔軟性の中空熱源を製造することができる。
【０１６２】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブの直径が小さいので、該加熱素子は、厚さが小さい。従って、極めて小型の中空熱源を製造することができ、該小型の中空熱源を利用して、小型の加熱対象となる素子を加熱することができる。
【０１６３】
前記基体の材料は、ポリマーに制限されなく、温度の範囲が広いので、前記中空熱源が更に広く応用されることができる。
【０１６４】
前記カーボンナノチューブ構造体が、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されるので、優れた導電性を有する。従って、前記中空熱源は、優れた加熱性能を有する。また、前記カーボンナノチューブフィルムが所定の透明度を有するので、透明の中空熱源を製造することができる。
【０１６５】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成する方法は、簡単である。且つ前記カーボンナノチューブが前記加熱素子における含有量が容易に制御することができる。前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体と前記基体材料とを直接に複合した後、該カーボンナノチューブ構造体が従来の状態を保持することができる。従って、前記加熱素子は、純カーボンナノチューブ構造体からなる加熱素子とほとんど同じ熱を放出することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１００、２００、３００ 中空熱源
１１０、２１０、３１０ 第一電極
１１２、２１２、３１２ 第二電極
１０４、２０４、３０４ 加熱素子
１０８、２０８、３０８ 反射層
１０２、３０２ 中空の三次元支持体
１４３ａ カーボンナノチューブフィルム
１４３ｂ カーボンナノチューブセグメント
１４５ カーボンナノチューブ
３０９ 保護層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空熱源に関し、特にカーボンナノチューブを利用した中空熱源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱源は、人々の生活及び科学の研究などの分野において重要な役割を果たす。例えば、電気加熱器、電気ストーブ及び赤外線治療器などに応用される。中空熱源は、熱源の一種であり、立体構造体である。中空熱源は、加熱される物の各々の部分を同時に加熱することができ、加熱する面積が大きく、加熱の均一性がよく、効率が高い。
【０００３】
従来技術として、中空熱源は、加熱素子及び少なくとも、二つの電極を含む。該少なくとも、二つの電極は、前記加熱素子の表面に設置され、該加熱素子に電気的に接続される。前記少なくとも二つの電極によって前記加熱素子に電流を流す場合、熱が該加熱素子から放出される。従来の中空熱源は、金属のフィラメント又は炭素繊維を加熱素子として、電気エネルギーを熱エネルギーに転換するものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｋａｉｌｉ Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、前記金属のフィラメント又は炭素繊維は、強度が悪く、折れやすく、重量が重い。特に前記金属のフィラメントを所定の角度に曲げる場合には、該金属のフィラメントがより折れやすくなるという欠点がある。また、前記金属のフィラメント又は炭素繊維から放出した熱は、標準的な波長で外部に放射するので、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が低く、エネルギーが浪費されるという欠点がある。
【０００６】
従って、本発明は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高い中空熱源を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
中空熱源は、加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含む。前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含む中空の構造であり、前記カーボンナノチューブ複合構造体が少なくとも一枚の自立構造を有するカーボンナノチューブフィルム及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合される。該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、該複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合っている。
【０００８】
前記加熱素子において、前記複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合って、複数の微孔が形成され、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透する。
【発明の効果】
【０００９】
従来の中空熱源と比べると、本発明の中空熱源には、下記の優れた点がある。
【００１０】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成することによって、前記カーボンナノチューブが、前記加熱素子において、カーボンナノチューブ構造体の形態を保持するので、前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電経路を形成することができ、従来技術におけるカーボンナノチューブが、溶液に分散された濃度に制限されることと比べて、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が９９％に達することができる。従って、前記中空熱源は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率は高く、該中空熱源の放熱温度を高めることができる。
【００１１】
前記中空熱源において、加熱素子がカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが均一的に配列され、該加熱素子が均一な厚さ及び抵抗を有するので、該加熱素子は、均一的に熱を放出することができる。前記カーボンナノチューブが電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高いので、前記中空熱源は、昇温速度が速く、熱応答速度が速く、熱交換速度が速い。
【００１２】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブが優れた力学性能、優れた靭性及び優れた機械強度を有するので、該加熱素子は、優れた力学性能、優れた靭性と機械強度を有し、使用寿命が長くなる。更に、カーボンナノチューブ構造体及び柔軟性の基体が複合し、前記加熱素子が形成する場合、該加熱素子を利用して、柔軟性の中空熱源を製造することができる。
【００１３】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブの直径が小さいので、該加熱素子は、厚さが小さい。従って、極めて小型の中空熱源を製造することができ、該小型の中空熱源を利用して、小型の加熱対象となる素子を加熱することができる。
【００１４】
前記基体の材料は、ポリマーに制限されなく、温度の範囲が広いので、前記中空熱源が更に広く応用されることができる。
【００１５】
前記カーボンナノチューブ構造体が、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されるので、優れた導電性を有する。従って、前記中空熱源は、優れた加熱性能を有する。また、前記カーボンナノチューブフィルムが所定の透明度を有するので、透明の中空熱源を製造することができる。
【００１６】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成する方法は、簡単である。且つ前記カーボンナノチューブが前記加熱素子における含有量が容易に制御することができる。前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体と前記基体材料とを直接複合した後、該カーボンナノチューブ構造体が従来の状態を保持することができる。従って、前記加熱素子は、純カーボンナノチューブ構造体からなる加熱素子とほとんど同じ熱を放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例に係る中空熱源の加熱素子の断面拡大図である。
【図２】本発明の実施例に係る中空熱源の加熱素子の断面拡大図である。
【図３】本発明の実施例に係る中空熱源における、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図４】ドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図５】図１中のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを引き出す見取り図である。
【図６】本発明の実施例に係る中空熱源における、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが等方的に配列されたカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図７】本発明の実施例に係る中空熱源における、プレシッド構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されたカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図８】本発明の実施例に係る中空熱源における、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図９】本発明の実施例に係る中空熱源における、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの写真である。
【図１０】ろ過された綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体の写真である。
【図１１】本発明の実施例に係る中空熱源における、超長構造カーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図１２】本発明の実施例に係る非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図１３】本発明の実施例に係るねじれ状のカーボンナノチューブワイヤのＳＥＭ写真である。
【図１４】本発明の実施例に係る中空熱源の製造方法のフローチャートである。
【図１５】本発明の実施例１に係る第一種の中空熱源の構造を示す図である。
【図１６】本発明の実施例１に係る第一種の中空熱源の図１５に示すＸＶＩ−ＸＶＩ線に沿って切断した断面図である。
【図１７】本発明の実施例１に係る第一種の中空熱源のドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向に沿って、前記カーボンナノチューブ複合構造体を切断し、形成された断面の写真である。
【図１８】本発明の実施例１に係る第二種の中空熱源の構造を示す図である。
【図１９】本発明の実施例１に係る第三種の中空熱源の構造を示す図である。
【図２０】本発明の実施例２に係る中空熱源の構造を示す図である。
【図２１】本発明の実施例２に係る中空熱源を図２０に示すＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿って切る断面図である。
【図２２】本発明の実施例２に係る中空熱源を図２０に示すＸＸＩＩ−ＸＸＩＩ線に沿って切る断面図である。
【図２３】本発明の実施例３に係る中空熱源の構造を示す図である。
【図２４】本発明の実施例３に係る中空熱源を図２３に示すＸＸＩＶ−ＸＸＩＶ線に沿って切る断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１９】
本発明は、立体の中空熱源を提供する。該中空熱源は、中空の三次元支持体と、加熱素子と、第一電極及び第二電極と、を含む。前記加熱素子は、前記中空の三次元支持体の表面に設置される。前記第一電極及び前記第二電極は、それぞれ前記加熱素子に電気的に接続され、該加熱素子を電源に電気的に接続させることに用いられる。
【００２０】
前記中空の三次元支持体は、前記加熱素子を支持し、該加熱素子を中空の立体構造体に形成させることに用いられる。前記加熱素子は複数の方向から前記中空の空間を加熱して、該加熱素子の加熱効率を高めることができる。前記中空の三次元支持体の材料は、例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、石英などの硬性材料であってもよく、プラスチック及び柔らかい繊維などの柔軟性の材料であってもよい。前記中空の三次元支持体が柔軟性の材料を採用する場合、実際の応用に応じて、任意の形状に湾曲させることができる。前記中空の三次元支持体は、中空の構造を有する。該中空の構造は、加熱対象の形状によって、変えることができる。前記中空の三次元支持体の形状は、チューブ状、球形状又は中空の直方体形状などである。
【００２１】
前記加熱素子は、前記中空の三次元支持体の裏表面又は外表面に設置される。前記中空の三次元支持体の裏表面とは、該中空の三次元支持体の、中空の空間に面した表面である。前記中空の三次元支持体の外表面とは、該中空の三次元支持体の前記裏表面と対向する反対の表面である。前記加熱素子は、カーボンナノチューブ複合構造体である。該カーボンナノチューブ複合構造体は、接着剤又は機械方式を利用し、前記中空の三次元支持体の表面に設置することができる。
【００２２】
前記加熱素子は、カーボンナノチューブ複合構造体である。該カーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体及び基体を含む。該カーボンナノチューブ構造体及び基体が複合される。具体的には、前記カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を含むので、前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔に浸漬し、カーボンナノチューブ複合構造体が形成される。前記基体の体積が大きい場合、前記カーボンナノチューブ構造体が前記基体の中に置かれ、該基体に被覆される。
【００２３】
前記カーボンナノチューブ構造体が自立構造を有する。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態のことである。すなわち、前記カーボンナノチューブ構造体を対向する両側から支持して、前記カーボンナノチューブ構造体の構造を変化させずに、前記カーボンナノチューブ構造体を懸架させることができることを意味する。前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブを含み、該複数のカーボンナノチューブが分子間力で接続され、均一に分布されるので、該カーボンナノチューブ構造体が所定の形状を有する。前記カーボンナノチューブ構造体は、膜状構造又は線状構造である。前記カーボンナノチューブ構造体において、隣接するカーボンナノチューブの間に複数の隙間があるので、前記カーボンナノチューブ構造体には、複数の微孔が形成され、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。従って、前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体における微孔の中に浸漬し、該カーボンナノチューブ構造体と緊密に結合する。
【００２４】
前記カーボンナノチューブ複合構造体は、膜状のカーボンナノチューブ複合構造体又は、少なくとも一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体を含む。該膜状のカーボンナノチューブ複合構造体又は、少なくとも一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記中空の三次元支持体の表面に設置される。
【００２５】
一つの例として、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、二次元の構造体である。この場合、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記中空の三次元支持体の外表面に被覆し、又は巻き付くことができ、或いは、接着剤又は機械方式で前記中空の三次元支持体の裏表面に固定することもできる。前記カーボンナノチューブ構造体と前記基体材料とを複合させる方式によって、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体の具体的な構造は、下記の二種に分類される。
【００２６】
第一種では、図１を参照すると、前記加熱素子は、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体である。該膜状のカーボンナノチューブ複合構造体、膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４及び基体２０４２を含む。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４に複数の微孔があるので、前記基体２０４２の材料は、該膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４の微孔の中に浸漬できる。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４が母体として、前記基体２０４２の材料が添加材料として、母体とする前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４の微孔の中に添加される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４が複数のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、該複数のカーボンナノチューブフィルムが積層して設置される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４が一つのカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体が膜状の自立構造体に形成される。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４は、複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行して設置され、交差して設置され、又は相互に編んで、膜状の自立構造体を形成することができる。前記膜状のカーボンナノチューブ構造体２０４４は、カーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、前記カーボンナノチューブ線状構造体が前記カーボンナノチューブフィルムの少なくとも一つの表面に設置される。
【００２７】
第二種では、図２を参照すると、前記膜状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ構造体２０４４及び基体２０４２を含む。前記基体２０４２は、膜状の構造であり、前記カーボンナノチューブ構造体２０４４が前記基体２０４２の中に分布される。さらに、前記カーボンナノチューブ構造体２０４４は、前記基体２０４２の中に均一的に分布されることが好ましい。前記基体２０４２は、前記カーボンナノチューブ構造体２０４４を完全に被覆することができる。又は、少なくとも、一部の基体２０４２の材料が前記カーボンナノチューブ構造体２０４４の中に浸漬する。前記カーボンナノチューブ構造体２０４４が平行して、間隔を置いて設置された複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体は、前記第一電極から前記第二電極へ延びる。
【００２８】
もう一つの例として、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、一次元の構造体である。この場合、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、下記の二種に分類される。
【００２９】
第一種では、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ線状構造体及び基体を含む。前記カーボンナノチューブ線状構造体に多くの微孔があるので、前記基体の材料は、該カーボンナノチューブ線状構造体の微孔の中に浸漬する。
【００３０】
第二種では、前記線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、カーボンナノチューブ線状構造体及び基体を含む。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、前記基体の中に複合される。
【００３１】
前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブを含み、該複数のカーボンナノチューブが分子間力で接続され、均一に分布される。前記カーボンナノチューブ構造体に、前記複数のカーボンナノチューブが配向し又は配向せずに配置されている。前記複数のカーボンナノチューブの配列方式により、前記カーボンナノチューブ構造体は非配向型のカーボンナノチューブ構造体及び配向型のカーボンナノチューブ構造体の二種に分類される。前記非配向型のカーボンナノチューブ構造体では、カーボンナノチューブが異なる方向に沿って配置され、又は絡み合っている。前記配向型のカーボンナノチューブ構造体では、前記複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列している。又は、配向型のカーボンナノチューブ構造体において、配向型のカーボンナノチューブ構造体が二つ以上の領域に分割される場合、各々の領域における複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って配列されている。この場合、異なる領域におけるカーボンナノチューブの配列方向は異なる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さが０．５ナノメートル〜１．０ミリメートルである。前記カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブである。前記カーボンナノチューブが単層カーボンナノチューブである場合、直径は０．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、前記カーボンナノチューブが二層カーボンナノチューブである場合、直径は１ｎｍ〜５０ｎｍに設定され、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である場合、直径は１．５ｎｍ〜５０ｎｍに設定される。前記カーボンナノチューブ構造体は、配向型のカーボンナノチューブ構造体であることが好ましい。
【００３２】
前記カーボンナノチューブ構造体の熱応答速度は、該カーボンナノチューブ構造体の厚さと関係がある。前記カーボンナノチューブ構造体は、同じ表面積を有する場合、その厚さが厚ければ、熱応答速度が遅くなり、その厚さが薄ければ、熱応答速度が速くなる。前記カーボンナノチューブ構造体の純度が高く、該カーボンナノチューブ構造体は大きな比表面積（例えば、１００ｍ２／ｇ以上）を有するので、該カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量は、０（０は含まず）〜２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋであるが、好ましくは、０（０は含まず）〜１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋである。前記カーボンナノチューブ構造体の単位面積当たりの熱容量が非常に低いので、前記加熱素子を速やかに加熱させることができる。即ち、前記カーボンナノチューブ構造体は、速い熱応答速度がある。前記カーボンナノチューブ構造体の密度が低く、１．３５ｇ／ｃｍ３程度に達するので、前記カーボンナノチューブ構造体の光透過性が高い。
【００３３】
具体的には、前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の、カーボンナノチューブフィルム、カーボンナノチューブ線状構造体、又はカーボンナノチューブフィルム及びカーボンナノチューブ線状構造体の組み合わせを含む。前記カーボンナノチューブ構造体が複数のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記複数のカーボンナノチューブフィルムが積層して設置される。前記カーボンナノチューブ構造体が複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行して設置され、交差して設置され、又は編んで、二次元のカーボンナノチューブ構造体を形成することができる。また、前記カーボンナノチューブ構造体は、前記カーボンナノチューブ線状構造体を巻き付くことにより、二次元のカーボンナノチューブ構造体を形成することができる。
【００３４】
本発明のカーボンナノチューブフィルムとしては、以下の（一）乃至（四）のものが挙げられる。
（一）ドローン構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。図３を参照すると、単一の前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１を参照）から引き出して得られ、自立構造を有したものである。単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおいて、前記複数のカーボンナノチューブの大部分は、前記カーボンナノチューブフィルムの表面に平行に、カーボンナノチューブフィルムを引き出す方向に沿って、且つ、同じ方向に沿って配列されている。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で端と端が接続されている。
【００３５】
微視的には、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおいて、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブ以外に、該同じ方向に沿っておらずランダムな方向を向いたカーボンナノチューブも存在している。ここで、該ランダムな方向を向いたカーボンナノチューブは、前記同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブと比べて、割合は小さい。
【００３６】
図４を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂを含む。前記複数のカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、長さ方向に沿って分子間力で端と端が接続されている。それぞれのカーボンナノチューブセグメント１４３ｂは、相互に平行に、分子間力で結合された複数のカーボンナノチューブ１４５を含む。単一の前記カーボンナノチューブセグメント１４３ｂにおいて、前記複数のカーボンナノチューブ１４５の長さは実質的に同じである。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを有機溶剤に浸漬させることにより、前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの強靭性及び機械強度を高めることができる。前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの厚さが１０マイクロメートル以下である場合、該カーボンナノチューブフィルム１４３ａの透光率が９６％以上程度に達するため、透明熱源に用いられることも可能である。一枚の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａの単位面積当たりの熱容量は、１．７×１０−６Ｊ／ｃｍ２・Ｋ以下である。
【００３７】
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された複数の前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａを含む場合、隣接する前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａは、分子間力で結合されている。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおけるカーボンナノチューブ１４５は、それぞれ０°〜９０°の角度で交差している。隣接する前記カーボンナノチューブフィルム１４３ａにおけるカーボンナノチューブ１４５が０°以上の角度で交差する場合、前記カーボンナノチューブ構造体に複数の微孔が形成され、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。又は、前記複数のカーボンナノチューブフィルム１４３ａは、同一平面上に隙間なく並列されることもできる。
【００３８】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は次のステップを含む。
【００３９】
第一ステップでは、カーボンナノチューブアレイを提供する。該カーボンナノチューブアレイは、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１を参照）であり、該超配列カーボンナノチューブアレイの製造方法は、化学気相堆積法を採用する。該製造方法は、次のステップを含む。ステップ（ａ）では、平らな基材を提供し、該基材はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材及び酸化層が形成されたシリコン基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチのシリコン基材を選択することが好ましい。ステップ（ｂ）では、前記基材の表面に、均一的に触媒層を形成する。該触媒層の材料は鉄、コバルト、ニッケル及びその２種以上の合金のいずれか一種である。ステップ（ｃ）では、前記触媒層が形成された基材を７００℃〜９００℃の空気で３０分〜９０分間アニーリングする。ステップ（ｄ）では、アニーリングされた基材を反応炉に置き、保護ガスで５００℃〜７４０℃の温度で加熱した後で、カーボンを含むガスを導入して、５分〜３０分間反応を行って、超配列カーボンナノチューブアレイ（Ｓｕｐｅｒａｌｉｇｎｅｄ ａｒｒａｙ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ，非特許文献１）を成長させることができる。該カーボンナノチューブアレイの高さは１００マイクロメートル以上である。該カーボンナノチューブアレイは、互いに平行し、基材に垂直に生長する複数のカーボンナノチューブからなる。該カーボンナノチューブは、長さが長いため、部分的にカーボンナノチューブが互いに絡み合っている。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブアレイは、例えば、アモルファスカーボン及び残存する触媒である金属粒子などの不純物を含まなくなる。
【００４０】
本実施例において、前記カーボンを含むガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、エチレンを選択することが好ましい。保護ガスは窒素ガスまたは不活性ガスであり、アルゴンガスが好ましい。
【００４１】
本実施例により提供されたカーボンナノチューブアレイは、前記の製造方法により製造されることに制限されず、アーク放電法またはレーザー蒸発法で製造してもよい。
【００４２】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブアレイから、少なくとも、一枚のカーボンナノチューブフィルムを引き伸ばす。まず、ピンセットなどの工具を利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。例えば、一定の幅を有するテープを利用して複数のカーボンナノチューブの端部を持つ。次に、所定の速度で前記複数のカーボンナノチューブを引き出し、複数のカーボンナノチューブ束からなる連続のカーボンナノチューブフィルムを形成する。
【００４３】
前記複数のカーボンナノチューブを引き出す工程において、前記複数のカーボンナノチューブがそれぞれ前記基材から脱離すると、分子間力で前記カーボンナノチューブ束が端と端で接合され、連続的なカーボンナノチューブフィルムが形成される（図５を参照）。
【００４４】
（二）プレシッド構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚のプレシッド構造カーボンナノチューブフィルム（ｐｒｅｓｓｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）を含む。図６又は図７を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブは、等方的に配列されているか、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列されている。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用することにより、所定の圧力をかけて前記カーボンナノチューブアレイを押し、該カーボンナノチューブアレイを圧力で倒すことにより形成された、シート状の自立構造を有するものである。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列方向は、前記押し器具の形状及び前記カーボンナノチューブアレイを押す方向により決められている。
【００４５】
図６を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向せずに配置される。該カーボンナノチューブフィルムは、等方的に配列されている複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブが分子間力で相互に引き合い、接続する。該カーボンナノチューブ構造体が平面等方性を有する。該カーボンナノチューブフィルムは、平面を有する押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイが成長された基板に垂直な方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを押すことにより形成される。
【００４６】
図７を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配向して配列される。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列された複数のカーボンナノチューブを含む。ローラー形状を有する押し器具を利用して、同じ方向に沿って前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、基本的に同じ方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。また、ローラー形状を有する押し器具を利用して、異なる方向に沿って、前記カーボンナノチューブアレイを同時に押す場合、前記異なる方向に沿って、選択的な方向に配列されたカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００４７】
前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの傾斜の程度は、前記カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブと該カーボンナノチューブフィルムの表面とは、角度αを成し、該角度αは０°以上１５°以下である。好ましくは、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが該カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。前記圧力が大きくなるほど、前記傾斜の程度が大きくなる。前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、前記カーボンナノチューブアレイの高さ及び該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力に関係する。即ち、前記カーボンナノチューブアレイの高さが大きくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が小さくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが大きくなる。これとは逆に、カーボンナノチューブアレイの高さが小さくなるほど、また、該カーボンナノチューブアレイにかけた圧力が大きくなるほど、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さが小さくなる。前記カーボンナノチューブフィルムにおける隣接するカーボンナノチューブの間に隙間があるので、該カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数の微孔が形成され、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。
【００４８】
（三）綿毛構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の綿毛構造カーボンナノチューブフィルム（ｆｌｏｃｃｕｌａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）を含む。図８及び図９を参照すると、単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、複数のカーボンナノチューブは、相互に絡み合い、等方的に配列されている。前記カーボンナノチューブ構造体においては、前記複数のカーボンナノチューブが均一に分布され、前記綿毛構造カーボンナノチューブフィルムの表面に平行する。複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されている。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１０マイクロメートル以上であり、２００マイクロメートル〜９００マイクロメートルであると好ましい。前記カーボンナノチューブ構造体は、自立構造の薄膜の形状に形成されている。ここで、自立構造とは、支持体材を利用せず、前記カーボンナノチューブ構造体を独立して利用することができるという形態である。前記複数のカーボンナノチューブは、分子間力で接近して、相互に絡み合って、カーボンナノチューブネット状に形成されている。前記複数のカーボンナノチューブは配向せずに配置されて、複数の微小な穴が形成されている。ここで、単一の前記微小な穴の直径が１０マイクロメートル以下になる。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、相互に絡み合って配置されるので、該カーボンナノチューブ構造体は柔軟性に優れ、任意の形状に湾曲して形成させることができる。用途に応じて、前記カーボンナノチューブ構造体の長さ及び幅を調整することができる。前記カーボンナノチューブ構造体の厚さは、１．０マイクロメートル〜１．０ミリメートルであり、１００マイクロメートルであることが好ましい。
【００４９】
前記カーボンナノチューブフィルムの製造方法は、下記のステップを含む。
【００５０】
第一ステップでは、前記カーボンナノチューブフィルムのもとになるカーボンナノチューブを提供する。
【００５１】
ナイフのような工具で前記カーボンナノチューブを前記基材から剥離し、カーボンナノチューブの原料が形成される。前記カーボンナノチューブは、ある程度互いに絡み合っている。前記カーボンナノチューブの原料においては、該カーボンナノチューブの長さは、１０マイクロメートル以上であり、２００マイクロメートル〜９００マイクロメートルであることが好ましい。
【００５２】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブの原料を溶剤に浸漬し、該カーボンナノチューブの原料を処理して、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を形成する。
【００５３】
前記カーボンナノチューブ原料を前記溶剤に浸漬した後、超音波式分散、又は高強度攪拌又は振動などの方法により、前記カーボンナノチューブを綿毛構造に形成させる。前記溶剤は水または揮発性有機溶剤である。超音波式分散方法により、カーボンナノチューブを含む溶剤に対して１０〜３０分間処理する。カーボンナノチューブは大きな比表面積を有し、カーボンナノチューブの間に大きな分子間力が生じるので、前記カーボンナノチューブはそれぞれもつれて、綿毛構造に形成されている。
【００５４】
第三ステップでは、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶液をろ過して、最終的な綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を取り出す。
【００５５】
まず、濾紙が置かれたファネルを提供する。前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を濾紙が置かれたファネルにつぎ、しばらく放置して、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が分離される。図１０を参照すると、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが互いに絡み合って、不規則的な綿毛構造となる。
【００５６】
分離された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を容器に置き、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を所定の形状に展開し、展開された前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に所定の圧力を加え、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体に残留した溶剤を焙り、或いは、該溶剤が自然に蒸発すると、図８と図９に示す綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。
【００５７】
前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体が展開される面積によって、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度を制御できる。即ち、一定の体積を有する前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体は、展開される面積が大きくなるほど、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムの厚さと面密度が小さくなる。
【００５８】
また、微多孔膜とエアーポンプファネル（Ａｉｒ−ｐｕｍｐｉｎｇ Ｆｕｎｎｅｌ）を利用して綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。具体的には、微多孔膜とエアーポンプファネルを提供し、前記綿毛構造のカーボンナノチューブ構造体を含む溶剤を、前記微多孔膜を通して前記エアーポンプファネルにつぎ、該エアーポンプファネルに抽気し、乾燥させると、綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムが形成される。前記微多孔膜は、平滑な表面を有する。該微多孔膜において、単一の微小孔の直径は、０．２２マイクロメートルにされている。前記微多孔膜は平滑な表面を有するので、前記カーボンナノチューブフィルムは容易に前記微多孔膜から剥落することができる。さらに、前記エアーポンプを利用することにより、前記綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムに空気圧をかけるので、均一な綿毛構造のカーボンナノチューブフィルムを形成させることができる。
【００５９】
（四）超長構造カーボンナノチューブフィルム
前記カーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の超長構造カーボンナノチューブフィルム（ｕｌｔｒａ−ｌｏｎｇ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｆｉｌｍ）を含む。図１１を参照すると、前記カーボンナノチューブフィルムは、ほぼ同じ長さを有する複数のカーボンナノチューブを含む。単一の前記カーボンナノチューブフィルムにおいて、前記複数のカーボンナノチューブは、同じ方向に沿って、均一に並列されている。単一の前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは、１０ナノメートル〜１００マイクロメートルである。前記複数のカーボンナノチューブは、それぞれ前記複数のカーボンナノチューブフィルムの表面に平行に配列され、相互に平行に配列されている。隣接する前記カーボンナノチューブは所定の距離で分離して設置される。前記距離は０マイクロメートル〜５マイクロメートルである。前記距離が０マイクロメートルである場合、隣接する前記カーボンナノチューブは分子間力で接続されている。前記カーボンナノチューブフィルムにおける各々の前記カーボンナノチューブの長さは、前記カーボンナノチューブフィルムの長さと基本的に同じである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは、１センチメートル以上であり、１センチメートル〜３０センチメートルであることが好ましい。さらに、各々の前記カーボンナノチューブには結節がない。本実施形態において、前記カーボンナノチューブフィルムの厚さは１０マイクロメートルである。単一の前記カーボンナノチューブの長さは１０センチメートルである。
【００６０】
前記カーボンナノチューブ構造体は少なくとも一本のカーボンナノチューブ線状構造体を含むことができる。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、少なくとも一本のカーボンナノチューブワイヤを含む。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの熱容量は、２×１０−４Ｊ／ｃｍ２・Ｋ以下であり、０（０は含まず）〜５×１０−５Ｊ／ｃｍ２・Ｋであることが好ましい。一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は４．５ｎｍ〜１ｃｍであり、１．０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【００６１】
図１２を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤ（非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ）は、端と端とが接続された複数のカーボンナノチューブセグメント（図示せず）を含む。前記カーボンナノチューブセグメントは、同じ長さ及び幅を有する。さらに、各々の前記カーボンナノチューブセグメントに、同じ長さの複数のカーボンナノチューブが平行に配列されている。前記複数のカーボンナノチューブはカーボンナノチューブワイヤの中心軸に平行に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。
【００６２】
図１３を参照すると、前記カーボンナノチューブワイヤをねじり、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤを形成することができる。ここで、前記複数のカーボンナノチューブは前記カーボンナノチューブワイヤの中心軸を軸に、螺旋状に配列されている。この場合、一本の前記カーボンナノチューブワイヤの直径は、１μｍ〜１ｃｍである。前記カーボンナノチューブ線状構造体は、前記非ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ、ねじれ状カーボンナノチューブワイヤ又はそれらの組み合わせのいずれか一種からなる。
【００６３】
前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、カーボンナノチューブアレイから引き出してなるカーボンナノチューブフィルムを利用する。前記カーボンナノチューブワイヤを形成する方法は、次の三種がある。第一種は、前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長手方向に沿って、前記カーボンナノチューブフィルムを所定の幅で切断し、カーボンナノチューブワイヤを形成する。第二種は、前記カーボンナノチューブフィルムを有機溶剤に浸漬させて、前記カーボンナノチューブフィルムを収縮させてカーボンナノチューブワイヤを形成することができる。第三種は、前記カーボンナノチューブフィルムを機械加工（例えば、紡糸工程）してねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。詳しく説明すれば、まず、前記カーボンナノチューブフィルムを紡糸装置に固定させる。次に、前記紡糸装置を動作させて前記カーボンナノチューブフィルムを回転させ、ねじれたカーボンナノチューブワイヤを形成する。
【００６４】
前記カーボンナノチューブ線状構造体が二本以上のカーボンナノチューブワイヤを含む場合、各々のカーボンナノチューブワイヤが平行に配列され、非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体を形成する。或いは、各々のカーボンナノチューブワイヤが、螺旋状に配列され、ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体を形成する。即ち、前記非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、前記カーボンナノチューブ線状構造体の長手方向に沿って、配列される。前記ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、前記線状構造体の軸向に沿って、螺旋状に配列される。
【００６５】
前記非ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤである。前記ねじれ状のカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブワイヤは、非ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤ又はねじれ状のカーボンナノチューブワイヤである。
【００６６】
前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径は、０．５ナノメートル〜２ミリメートルである。単一の前記カーボンナノチューブワイヤの直径が大きく、前記カーボンナノチューブワイヤの数量が多いほど、前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径が大きくなる。この逆に、単一の前記カーボンナノチューブワイヤの直径が小さく、前記カーボンナノチューブワイヤの数量が少ないほど、前記カーボンナノチューブ線状構造体の直径が小さくなる。
【００６７】
前記カーボンナノチューブワイヤにおけるカーボンナノチューブが配向して配列されるので、該カーボンナノチューブワイヤからなるカーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブが配向して配列される。
【００６８】
また、前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤを揮発性有機溶剤で処理してもよい。前記揮発性有機溶剤の表面力の作用で前記ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤにおける隣接するカーボンナノチューブが分子間力で緊密に接続されるので、該ねじれ状のカーボンナノチューブワイヤは、直径及び比表面積が小さくなり、大きな密度、優れた機械強度及び優れた強靭性を有する。
【００６９】
前記カーボンナノチューブ構造体が、一つの前記カーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブの両端は、それぞれ、前記電極に電気的に接続される。前記カーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該複数のカーボンナノチューブ線状構造体が平行に配列され、又は交叉して配列される。前記交叉して配列されたカーボンナノチューブ線状構造体の交叉する角度は、制限されない。前記各々のカーボンナノチューブ線状構造体を設置する方式が制限されず、均一な加熱素子を形成することができることを確保してもよい。
【００７０】
前記カーボンナノチューブ線状構造体が、揮発性有機溶剤又は機械外力で前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを処理し、形成されたものであり、且つ前記ドローン構造カーボンナノチューブフィルムが、自立構造体を有するので、該カーボンナノチューブ線状構造体は、自立構造体も有する。前記カーボンナノチューブ線状構造体におけるカーボンナノチューブの間に、隙間があるので、該カーボンナノチューブ線状構造体は、複数の微孔があり、該微孔の直径が１０マイクロメートル以下である。
【００７１】
前記基体の材料は、高分子材料及び無機非金属材料などの一種又は数種である。前記中空熱源の加熱素子を製造する過程において、前記基体の材料又は該基体の材料に形成された予製体は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸透し、該カーボンナノチューブ構造体と緊密に接合することができる。前記基体の材料は、固化された後、複合構造が形成されるように、所定の温度で液体又は気体でなければならない。また、前記中空熱源が作動して生じた熱で、前記中空熱源を破壊し、又は変形させないために、前記基体は耐熱性材料からなることが必要である。
【００７２】
具体的には、前記高分子材料は、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーの一種又は数種である。例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、繊維素、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニルなどの一種又は数種である。前記無機非金属材料は、ガラス、セラミックス、半導体材料の一種又は数種である。また、前記基体の材料は、柔軟性の高分子材料であってもよい。例えば、シリコーンゴム、ポリウレタン、ポリメタクリル酸メチル樹脂の一種又は数種である。
【００７３】
前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中にのみ添加してもよく、前記カーボンナノチューブ構造体を完全に被覆してもよい。前記加熱素子は、複数のカーボンナノチューブ構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ構造体が間隔を置いて、或いは、互いに接触して前記基体の材料の中に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体が二次元の構造体である場合、該二次元の構造体が間隔を置いて、又は接触して前記基体の中に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体が線状構造体である場合、該線状構造体が間隔を置いて、又は接触して前記基体の中に設置される。また、前記加熱素子の異なる領域を、異なる温度までに加熱させるために、前記カーボンナノチューブ構造体を前記基体材料における所定の位置に設置することができる。
【００７４】
前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸漬するので、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブを固定することができる。従って、前記中空熱源が使用される過程において、前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが外力で脱離することができない。前記基体の材料で、前記カーボンナノチューブ構造体を被覆させる場合、更に、該カーボンナノチューブ構造体を保護でき、前記基体が、絶縁性の有機高分子材料又は無機非金属材料である場合、前記加熱素子と外部とを絶縁させる。また、前記基体により、熱を均一的に伝送することができる。前記カーボンナノチューブ構造体が急速に昇温する場合、該基体により、前記加熱素子を徐々と昇温させることができる。さらに、前記基体の材料が柔軟性の高分子材料を採用することができ、前記中空熱源の柔軟性及び強靱性を増加することができる。
【００７５】
前記基体の材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合して製造する加熱素子において、前記カーボンナノチューブは、均一的に分布し、その含有量が９９％に達するので、前記加熱素子を利用した熱源の放熱温度を高めることができる。前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電通路を形成することができ、従来技術におけるカーボンナノチューブが、溶液に分散された濃度に制限されることと比べて、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が９９％に達することができる。
【００７６】
前記第一電極及び前記第二電極は、前記加熱素子に電気的に接続しなければならない。前記第一電極及び前記第二電極は、導電材料からなり、前記加熱素子の同じ表面、又はそれぞれ前記加熱素子の対向する両表面に設置される。前記カーボンナノチューブ構造体の接着性又は導電接着剤を利用して、前記第一電極及び前記第二電極を前記加熱素子の表面に設置することができる。前記導電接着剤を利用する場合、前記第一電極及び前記第二電極と前記カーボンナノチューブ構造体とを電気的に接続させる同時に、前記第一電極及び前記第二電極を前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定させることができる。前記第一電極及び前記第二電極によって、前記加熱素子に電圧を印加することができる。前記加熱素子が作動する場合、前記前記第一電極と前記第二電極との間の短路を防止し、該第一電極及び第二電極との間に所定の抵抗を接続するために、該第一電極及び第二電極は、所定の距離を置いて設置しなければならない。
【００７７】
前記加熱素子の基体が、前記カーボンナノチューブ構造体の微孔だけに添加される場合、前記カーボンナノチューブ構造体における一部のカーボンナノチューブが前記加熱素子の表面に露出するので、前記第一電極及び前記第二電極は、前記加熱素子の同じ表面又は異なる表面に設置して、前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続できる。前記加熱素子の基体は、前記カーボンナノチューブ構造体を被覆する場合、前記第一電極、前記第二電極と前記カーボンナノチューブ構造体とに電気的に接続させるために、該第一電極及び前記第二電極を前記カーボンナノチューブ複合構造体の中に設置し、前記カーボンナノチューブ構造体に直接に接続させる。前記第一電極及び前記第二電極を外部電源に電気的に接続させるために、該第一電極及び前記第二電極の一部は、前記加熱素子の外部に露出し、或いは、二つのリード線により、それぞれ第一電極及び前記第二電極を、前記カーボンナノチューブ複合構造体の外部に引き出す。
【００７８】
前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの配列方向が同じである場合、前記カーボンナノチューブは、前記第一電極から、前記第二電極へ延伸するように配列されている。例えば、前記カーボンナノチューブ構造体は、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む場合、前記第一電極及び前記第二電極を、それぞれ前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの長軸方向に垂直して配置させる。前記カーボンナノチューブ構造体が平行して配列された複数のカーボンナノチューブ線状構造体を含む場合、該カーボンナノチューブ線状構造体の両端にそれぞれ、前記第一電極及び前記第二電極と電気的に接続させる。
【００７９】
前記第一電極及び前記第二電極は、導電フィルム、金属シート又は金属リード線である。前記導電フィルムの材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）フィルム、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブ構造体などである。前記金属は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、ネオジム、パラジウム又はセシウムなどである。前記合金は、前記金属の合金である。前記第一電極及び前記第二電極は、カーボンナノチューブ構造体からなる場合、該カーボンナノチューブ構造体は、上述の図３又は図１１に示されたカーボンナノチューブフィルム、或いは、図１２又は図１３に示されたカーボンナノチューブワイヤを含む。該カーボンナノチューブフィルム又はカーボンナノチューブワイヤは、金属性を有するカーボンナノチューブを含むことが必要である。この場合、該カーボンナノチューブ構造体が自体の接着性又は導電接着剤によって、前記加熱素子又は前記カーボンナノチューブ構造体の表面に固定する。前記金属シート又は金属リード線の材料は、銅又はアルミニウムなどである。前記第一電極及び前記第二電極が金属シートである場合、該金属シートは、導電接着剤で前記加熱素子又は前記カーボンナノチューブ構造体の表面に固定することができる。前記導電接着剤は、前記第一電極及び前記第二電極に前記カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させると同時に、該第一電極及び該第二電極に前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定させる。
【００８０】
前記中空熱源は、複数の第一電極及び複数の第二電極を含んでもよい。該複数の第一電極及び複数の第二電極は、間隔を置いて設置され、それぞれ、前記加熱素子に電気的に接続される。異なる電極に電圧を印加することによって、該二つの電極の間に設置された加熱素子を作動させることができるので、該加熱素子のある部分が放熱することができる。
【００８１】
前記中空の熱源は、更に反射層を含む。該反射層は、前記加熱素子から放出された熱を反射し、該熱を前記中空の三次元支持体の中空の構造に放出させ、加熱効率を高めることに用いられる。前記加熱素子が前記中空の三次元支持体の裏表面に設置される場合、前記反射層は、前記中空の三次元支持体と前記加熱素子の間に設置してもよく、前記中空の三次元支持体の外表面に設置してもよい。前記加熱素子が前記中空の三次元支持体の外表面に設置される場合、前記反射層は、前記加熱素子の、前記中空の三次元支持体と対向する面とは反対の表面に設置される。即ち、前記加熱素子は、前記中空の三次元支持体と前記反射層との間に設置される。前記反射層は、材料が、例えば、金属酸化物、金属塩及びセラミックスなどの絶縁材料である。
【００８２】
前記中空の熱源は、更に保護層を含むことができる。該保護層は、塗布又はスパッタリンク法を利用し、前記加熱素子の、前記反射層と対向する面とは反対の表面に形成される。前記保護層の材料は、例えば、プラスチック、ゴム及び樹脂などの絶縁材料である。前記保護層の厚さが制限されず、実際の応用に応じて選択することができ、該保護層の厚さが０．５ミリメートル〜２ミリメートルであることが好ましい。前記保護層は、前記中空熱源を絶縁状態で使用させ、ほこりが前記加熱素子に付着することを防止し、該加熱素子を保護することに用いられる。
【００８３】
図１４を参照すると、本発明は、中空熱源を製造する方法を提供する。具体的には、下記のステップを含む。
【００８４】
第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を有する。
【００８５】
カーボンナノチューブ構造体の構造及びその製造方法は、上述のカーボンナノチューブ構造体の構造及びその製造方法である。
【００８６】
第二ステップでは、中空の三次元支持体を提供し、前記カーボンナノチューブ構造体を前記中空の三次元支持体の表面に設置する。
【００８７】
前記中空の三次元支持体は、前記加熱素子を支持し、該加熱素子を中空の立体構造体に形成することに用いられる。前記中空の三次元支持体の材料は、例えば、セラミックス、ガラス、樹脂、石英などの硬性材料であってもよく、プラスチック及び柔らかい繊維などの柔軟性の材料であってもよい。
【００８８】
前記カーボンナノチューブ構造体を、前記中空の三次元支持体の外表面に被覆し、又は巻き付くことができる。或いは、前記カーボンナノチューブ構造体を、前記中空の三次元支持体の裏表面又は外表面に接着剤又は機械方式を利用して固定することができる。
【００８９】
第三ステップでは、第一電極及び第二電極を、間隔を置いて設置し、該第一電極及び第二電極にカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。
【００９０】
前記第一電極及び第二電極の設置方式は、前記カーボンナノチューブ構造体の構造と関係がある。該第一電極から第二電極へ延伸する方向は、前記カーボンナノチューブ構造体における部分のカーボンナノチューブの長軸方向と同じである必要がある。
【００９１】
前記第一電極及び第二電極は、導電材料からなり、前記カーボンナノチューブ構造体の同じ表面、それぞれ前記カーボンナノチューブ構造体の対向する両表面に設置され、又は前記カーボンナノチューブ構造体の表面に巻き付かれる。前記第一電極及び第二電極は、前記カーボンナノチューブ構造体の接着性又は導電接着剤を利用して、前記加熱素子の表面に設置することができる。前記導電接着剤は、前記第一電極及び第二電極と前記カーボンナノチューブ構造体とが電気的に接続する同時に、前記第一電極及び第二電極を前記カーボンナノチューブ構造体の表面によく固定することができる。前記第一電極及び第二電極によって、前記加熱素子に電圧を印加することができる。前記加熱素子が加熱された場合、短路を防止するように、所定の抵抗を接続するために、前記第一電極及び第二電極は、所定の距離を置いて設置しなければならない。
【００９２】
前記第一電極及び第二電極は、導電フィルム、金属シート又は金属リード線である。前記導電フィルムの材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）フィルム、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブ構造体などである。前記導電フィルムは、物理気相堆積法、化学気相堆積法又は他の方法で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に形成する。前記金属シート又は金属リード線の材料は、銅又はアルミニウムなどである。該金属シート又は金属リード線は、導電接着剤で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に固定することができる。
【００９３】
前記第一電極及び第二電極は、金属性のカーボンナノチューブ構造体であってもよい。該カーボンナノチューブ構造体は、図３、図１１、図１２又は図１３に示された構造である。前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に金属層を被覆し、該カーボンナノチューブ構造体の導電性を高めるようになることが好ましい。
【００９４】
第四ステップでは、基体の予製体を提供し、該基体の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合し、加熱素子を形成する。
【００９５】
前記基体の予製体は、基体の材料、基体材料からなる溶液、該基体材料を製造する予製反応物である。該基体の予製体は、所定の温度で液体又は気体である。前記の基体の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とが複合する方法は、塗布、堆積、印刷及び浸漬などの一種である。
【００９６】
前記基体の材料は、高分子材料及び非金属材料などの一種又は数種である。具体的には、前記高分子材料が熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーの一種又は数種であるので、前記基体の予製体の材料は、熱可塑性ポリマー及び熱硬化性ポリマーに形成するポリマー単体の溶液である。或いは、前記熱可塑性ポリマー又は熱硬化性ポリマーが揮発性の有機溶剤に溶解し、形成された混合溶液である。前記カーボンナノチューブ構造体を前記液体の基体の予製体に浸漬した後、該液体の基体の予製体を固化し、前記基体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合させる。
【００９７】
前記非金属材料が、ガラス、セラミックス又は半導体材料などであるので、前記基体の予製体は、非金属材料粒子で製造されたペースト、非金属材料を製造する反応気体、気体状態の非金属材料である。具体的には、真空蒸着、スパッター、化学気相堆積法、物理気相堆積法などの方法で気体の基体の予製体を形成し、該基体の予製体を前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に堆積させる。また、複数の非金属材料粒子を溶剤に分散し、ペーストを形成し、前記基体の予製体として、前記カーボンナノチューブ構造体を前記ペーストの中に浸漬した後、溶剤を蒸発し、前記基体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合させる。
【００９８】
前記基体の予製体が液体である場合、前記カーボンナノチューブ構造体を前記液体の基体の予製体の中に浸漬した後、該液体の基体の予製体を固化することによって、前記基体の材料を前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸透させ、加熱素子を形成するようになる。前記基体の予製体が気体である場合、該基体の予製体を前記カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブの表面に堆積することによって、前記基体の材料を前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に添加させ、加熱素子を形成するようになる。
【００９９】
前記第三ステップにおいて、第一電極及び第二電極を形成するステップを、前記第四ステップにおける前記カーボンナノチューブ複合構造体を形成した後に行なってもよい。前記基体材料が前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中だけに添加される場合、即ち、前記一部のカーボンナノチューブが前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面に露出する場合、前記第二ステップと同じ方法で前記第一電極及び第二電極を前記加熱素子の表面に直接に形成し、該第一電極及び第二電極を前記加熱素子におけるカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。前記基体材料が前記カーボンナノチューブ構造体の表面を被覆する場合、前記カーボンナノチューブに前記カーボンナノチューブ複合構造体の表面に露出させるように切断する方法で前記カーボンナノチューブ複合構造体を切る。その後、前記第二ステップと同じ方法で前記第一電極及び第二電極に前記露出したカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させることができる。
【０１００】
（実施例１）
図１５及び図１６を参照すると、本発明実施例１に係る中空熱源１００は、中空の三次元支持体１０２、加熱素子１０４、第一電極１１０、第二電極１１２、反射層１０８、保護層（図示せず）を含む。前記中空の三次元支持体１０２は、断面の形状が環状である中空のセラミックス管である。前記加熱素子１０４は、前記中空の三次元支持体１０２の外表面に設置され、基体及びカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体が前記基体の中に複合される。前記加熱素子１０４は、前記第一電極１１０及び前記第二電極１１２に電気的に接続する。
【０１０１】
前記基体材料は、エポキシ樹脂である。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブ構造体において、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列された方向が平行する。カーボンナノチューブは、前記第一電極１１０から前記第二電極１１２へ延伸する方向に沿って配列される。前記基体の材料が前記カーボンナノチューブ構造体の微孔の中に浸漬されたので、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブを固定することができる。且つ前記基体の材料は、前記カーボンナノチューブ構造体を被覆するので、更に、該カーボンナノチューブ構造体を保護することができる。前記第一電極１１０及び前記第二電極１１２は、材料がパラジウムであり、その厚さが５ナノメートルである。該第一電極１１０及び該第二電極１１２は、それぞれ、銀ペーストで前記加熱素子１０４に設置され、カーボンナノチューブ構造体と電気的に接続される。前記パラジウムと前記カーボンナノチューブとが優れた金属ぬれ性を持つので、前記第一電極１１０及び前記第二電極１１２と前記加熱素子１０４との間が優れた電気的な接続を有し、前記中空熱源１００が電気エネルギーを利用する比例を高めることができる。
【０１０２】
前記加熱素子１０４が前記中空の三次元支持体１０２の外表面に設置されるので、前記反射層１０８は、前記加熱素子１０４の前記中空の三次元支持体１０２と対向する面とは反対の表面に設置される。即ち、前記加熱素子１０４は、前記中空の三次元支持体１０２と前記反射層１０８との間に設置される。前記反射層１０８は、酸化アルミニウム膜であり、その厚さは、１００マイクロメートル〜０．５ミリメートルである。勿論、前記反射層１０８を設置しなくてもよい。これによって、前記中空熱源１００の加熱方向が制限されず、前記中空熱源１００の裏表面又は外表面から熱を放出することができる。前記加熱素子が自立構造を有するカーボンナノチューブ構造体からなる場合、前記中空の三次元支持体を利用せず、該加熱素子を中空の三次元構造に形成させることができる。
【０１０３】
図１７は、本発明実施例１におけるカーボンナノチューブの長軸方向に垂直な方向沿って、前記カーボンナノチューブ複合構造体を切断し、形成された断面の写真である。図１７を参照すると、前記カーボンナノチューブとエポキシ樹脂とが複合した後、前記カーボンナノチューブが前記エポキシ樹脂において、基本的に同じ方向に沿って配列する状態を保持することができることが分かる。本的に同じ方向に沿って配列する。
【０１０４】
本実施例は、前記中空熱源１００を利用し、加熱対象を加熱する方法を提供する。
【０１０５】
まず、加熱対象を提供する。
【０１０６】
次に、前記加熱対象を前記中空熱源１００の中空の構造の内部に置く。
【０１０７】
前記中空熱源１００の第一電極１１０及び第二電極１１２を電圧が１０ボルト〜２０ボルトである電源（図示せず）に電気的に接続すると、該中空熱源１００は、波長が長い電磁波を放出することができる。温度測量機器で測ると、前記中空熱源１００における加熱素子１０４の表面温度が５０℃〜５００℃に上げ、前記加熱対象を加熱することが分かる。これによって、前記カーボンナノチューブ構造体は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高いことが分かる。前記加熱素子１０４の表面の熱が熱輻射で前記加熱対象に伝わるので、該加熱対象を均一的に加熱することができる。黒体であるカーボンナノチューブにとって、温度が２００℃〜４５０℃である場合、人の目に見えない赤外線を放出することができる。この時の熱輻射が安定し、熱放出の効率が高く、放出する熱量が大きいという優れた点がある。
【０１０８】
前記加熱対象が、前記中空熱源１００に直接接触し、又は、前記中空熱源１００と所定の距離を置いて設置されてもよい。前記カーボンナノチューブ構造体から放出された電磁波を利用して、前記加熱対象を加熱する。前記カーボンナノチューブ構造体を利用した中空熱源１００は、工場の管道、実験室、電気加熱器及び電気ストーブなどに応用されることができる。
【０１０９】
前記加熱素子１０４の寸法及び該加熱素子１０４に印加された電圧を制御することにより、前記加熱素子１０４から放出された熱を制御することができる。前記電圧が一定である場合、前記加熱素子１０４の厚さを変換させることにより、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長を調整することができる。即ち、前記加熱素子１０４が厚くなるほど、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。前記加熱素子１０４の厚さが一定である場合、前記加熱素子１０４に印加された電圧が大きくなるほど、記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。従って、前記中空熱源１００を簡単に制御することができる。
【０１１０】
前記加熱素子１０４の面積が一定である場合、該加熱素子１０４に印加された電圧の大きさ及び前記カーボンナノチューブ構造体の厚さを制御することにより、前記加熱素子１０４から放出した熱を制御することができる。前記電圧が一定である場合、前記加熱素子１０４の厚さを変換させることにより、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長を調整することができる。即ち、前記加熱素子１０４が厚くなるほど、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。前記加熱素子１０４が薄くなるほど、前記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は長くなる。前記加熱素子１０４の厚さが一定である場合、前記加熱素子１０４に印加された電圧が大きくなるほど、記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は短くなる。前記加熱素子１０４に印加された電圧が小さくなるほど、記加熱素子１０４から放出した電磁波の波長は長くなる。従って、前記中空熱源１００を簡単に制御することができる。
【０１１１】
前記中空熱源１００におけるカーボンナノチューブ構造体は、厚さが小さく、透明であり、且つ前記基体の材料が透明の有機材料又は透明の無機材料である場合、該中空熱源１００は透明の中空熱源である。前記中空熱源１００における加熱素子１０４の基体が柔軟性のポリマーからなる場合、該中空熱源１００は、柔軟性の中空熱源である。
【０１１２】
また、図１８を参照すると、前記加熱素子１０４が、一つの線状のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、該線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、前記中空の三次元支持体１０２の表面に巻き付かれる。図１９を参照すると、前記加熱素子１０４が、複数の線状のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、該複数の線状のカーボンナノチューブ複合構造体は、交差して設置され、膜状の構造が編まれ、前記中空の三次元支持体１０２に被覆、巻き付くことができる。
【０１１３】
図１５、図１６を参照して、前記実施例１の中空熱源１００を製造する方法を例として、詳しく説明する。
【０１１４】
第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体を提供し、該カーボンナノチューブ構造体が複数の微孔を有する。
【０１１５】
前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含む。前記カーボンナノチューブ構造体において、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列された方向が平行する。
【０１１６】
第二ステップでは、中空の三次元支持体１０２を提供し、前記カーボンナノチューブ構造体を前記中空の三次元支持体１０２の表面に設置する。
【０１１７】
前記中空の三次元支持体１０２は、中空のセラミックス管である。前記カーボンナノチューブ構造体は、積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを含み、隣接するドローン構造カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブの配列された方向が平行し、該カーボンナノチューブ構造体の厚さが３００マイクロメートルである。前記カーボンナノチューブ構造体自身の接着性を利用して、該カーボンナノチューブ構造体を前記中空の三次元支持体１０２の表面に被覆する。
【０１１８】
第三ステップでは、第一電極１１０及び第二電極１１２を、間隔を置いて設置し、該第一電極１１０及び第二電極１１２にカーボンナノチューブ構造体と電気的に接続させる。
【０１１９】
スパッターの方法で前記カーボンナノチューブ構造体の表面に前記第一電極１１０及び第二電極１１２とする二つのパラジウムフィルムを堆積した後、該二つのパラジウムフィルムをそれぞれ、金属リード線に電気的に接続する。
【０１２０】
第四ステップでは、基体の予製体を提供し、該基体の予製体と前記カーボンナノチューブ構造体とを複合し、加熱素子１０４を形成する。
【０１２１】
本実施例において、グルーを注射する方法で、高分子材料とカーボンナノチューブ構造体とを複合し、加熱素子１０４を形成する。該方法は、下記のステップを含む。
【０１２２】
第一サブステップでは、液体の熱硬化性の高分子材料を提供する。
【０１２３】
前記液体の熱硬化性の高分子材料の粘度が５パスカル・秒以下であり、室温で前記粘度を３０分間以上保持することができる。前記熱硬化性の高分子材料は、高分子材料及び、固化剤、改質剤、填料又は稀釈剤などの添加物を含む。
【０１２４】
前記高分子材料が前記熱硬化性の高分子材料における質量パーセンテージの含有量は、７０％〜９５％である。前記添加物が前記熱硬化性の高分子材料における質量パーセンテージの含有量は、５％〜３０％である。前記高分子材料は、フェノール樹脂（Ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｒｅｓｉｎ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ）、ビスマレイミド樹脂（Ｂｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅ）ポリベンゾオキサジン樹脂（Ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｉｎｅｓ ｒｅｓｉｎ）樹脂、シアネート エステル樹脂（Ｃｙａｎａｔｅ ｓｅｔｅｒ ｒｅｓｉｎ）、ポリイミド樹脂、（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ）、ポリウレタン（Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）、ポリメタクリル酸メチル樹脂 （ＰＭＭＡ） などの一種又は数種である。
【０１２５】
前記固化剤は、前記熱硬化性の高分子材料の固化を加速することに用いられ、脂肪族アミン（Ａｌｉｐｈａｔｉｃ ａｍｉｎｅ）、脂環式アミン（Ａｌｉｃｙｃｌｉｃ ａｍｉｎｅ）、芳香族アミン（Ａｒｏｍａｔｉｃ ａｍｉｎｅ）、ポリアミド（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、酸無水物 （Ａｃｉｄ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、第三級アミン（Ｔｅｒｔｉａｒｙ ａｍｉｎｅｓ）、樹脂などの一種又は数種である。
【０１２６】
前記改質剤は、前記熱硬化性の高分子材料の柔軟性、抗せん断性、抗折性、絶縁性などを高めることができる。前記改質剤は、多硫化ゴム（Ｐｏｌｙｓｕｌｆｉｄｅ ｒｕｂｂｅｒ）、ポリアミド樹脂（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ ｒｅｓｉｎ ）などの一種又は数種である。
【０１２７】
前記添加物は、前記熱硬化性の高分子材料が固化された時の放熱条件を改善することに用いられ、該熱硬化性の高分子材料の用量を減少し、コストを減少することもできる。前記添加物は、石綿繊維、ガラス繊維、石英の粉末、酸化アルミニウム、シリカゲルの粉などの一種又は数種である。
【０１２８】
前記稀釈剤は、ジグリシジルエーテル（Ｄｉｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ）、ポリグリシジルエーテル（Ｐｏｌｙｇｌｙｃｉｄｙｌ ｅｔｈｅｒ）、アリルフェノール（Ａｌｌｙｌｐｈｅｎｏｌ）などの一種又は数種である。
【０１２９】
本実施例は、エポキシ樹脂で液体の熱硬化性の高分子材料を製造する。具体的には、下記のステップを含む。
【０１３０】
まず、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂及びグリシド酸エステル型エポキシ樹脂の混合物を容器に置き、該混合物を３０℃〜６０℃に加熱し、且つ該混合物を均一的に混合させるように、該混合物を１０分間撹拌する。
【０１３１】
次に、脂肪族アミン及びジグリシジルエーテルを前記混合物に添加し、化学反応を行なって、反応産物を形成する。
【０１３２】
最後に、前記反応産物を３０℃〜６０℃に加熱し、エポキシ樹脂を含む液体の熱硬化性の高分子材料を形成する。
【０１３３】
第二サブステップでは、前記液体の熱硬化性の高分子材料で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する。
【０１３４】
前記液体の熱硬化性の高分子材料で前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する方法は、下記のステップを含む。
【０１３５】
まず、前記カーボンナノチューブ構造体が設置された前記中空の三次元支持体１０２を金型の中に置く。
【０１３６】
次に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬するために、前記液体熱硬化性の高分子材料を前記金型の中に注射する。前記液体の熱硬化性の高分子材料が前記カーボンナノチューブ構造体を十分に浸漬するために、該カーボンナノチューブ構造体を浸漬する時間は、１０分間以上である。
【０１３７】
本実施例において、まず、前記積層された百枚のドローン構造カーボンナノチューブフィルムを前記中空のセラミックス管の表面に被覆した後、前記カーボンナノチューブ構造体が設置された該中空のセラミックス管を金型の中に置く。次に、前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬するために、前記エポキシ樹脂を含む液体熱硬化性の高分子材料を前記金型の中に注射して、２０分間浸漬する。
【０１３８】
理解していただきたいことには、前記液体の熱硬化性の高分子材料が前記カーボンナノチューブ構造体を浸漬する方法が、前記注射する方法に限りなく、該液体の熱硬化性の高分子材料が毛細管現象により、前記カーボンナノチューブ構造体に吸入され、該カーボンナノチューブ構造体を浸漬するようになり、或いは、前記カーボンナノチューブ構造体を前記液体の熱硬化性の高分子材料の中に浸漬することである。
【０１３９】
第三サブステップでは、前記液体の熱硬化性の高分子材料に浸漬された前記カーボンナノチューブ構造体を固化し、カーボンナノチューブ複合構造体を形成する。
【０１４０】
本実施例において、エポキシ樹脂を含む熱硬化性の高分子材料、を固化する方法は、下記のステップを含む。
【０１４１】
まず、加熱装置により、前記金型を５０℃〜７０℃に加熱して、該温度の下で、前記エポキシ樹脂を含む熱硬化性の高分子材料が液体である。前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記温度を１時間〜３時間に保持し、前記熱硬化性の高分子材料に熱を吸収させ続ける。
【０１４２】
次に、前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記金型を８０℃〜１００℃に加熱し続けて、該温度の下で１時間〜３時間保持する。
【０１４３】
その後で、前記熱硬化性の高分子材料が固化される程度を増加するように、前記金型を１１０℃〜１５０℃に加熱し続けて、該温度の下で２時間〜２０時間保持する。
【０１４４】
最後、加熱することを止めて、前記金型が室温に下がった後で、離型してカーボンナノチューブ複合構造体を形成する。
【０１４５】
前記加熱方法において、前記金型を直接に１１０℃〜１５０℃に加熱することにより、前記熱硬化性の高分子材料を固化することもできる。
【０１４６】
第四サブステップでは、前記カーボンナノチューブ構造体の外表面に反射層１０８を形成する。
【０１４７】
スパッターの方法で前記カーボンナノチューブ構造体の外表面に反射層１０８とする酸化アルミニウム膜を形成する。該反射層１０８の厚さが１００マイクロメートルである。
【０１４８】
前記実施例１における加熱素子１０４が柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体である場合、前記中空熱源１００は、下記の方法により、製造することができる。
【０１４９】
第一ステップでは、カーボンナノチューブ構造体を提供する。
【０１５０】
第二ステップでは、柔軟性の基体材料の予製体を提供し、該柔軟性の基体材料の予製体および前記カーボンナノチューブ構造体を複合し、柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体を形成する。
【０１５１】
第三ステップでは、中空の三次元支持体１０２を提供し、前記柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体を前記中空の三次元支持体１０２の表面に設置する。
【０１５２】
第四ステップでは、間隔を置いて第一電極１１０及び第二電極１１２を設置し、該第一電極１１０及び第二電極１１２をそれぞれ前記柔軟性のカーボンナノチューブ複合構造体におけるカーボンナノチューブ構造体に電気的に接続させる。
【０１５３】
勿論、前記カーボンナノチューブ構造体に電気的に接続するように、間隔を置いて前記第一電極１１０及び第二電極１１２を形成した後、該カーボンナノチューブ構造体及び前記柔軟性の基体材料の予製体を複合し、カーボンナノチューブ複合構造体が形成してもよい。
【０１５４】
（実施例２）
図２０、図２１及び図２２を参照すると、本実施例は、中空熱源２００を提供する。本実施例の中空熱源２００は、加熱素子２０４、反射層２０８、二つの第一電極２１０及び二つの第二電極２１２を含む。前記加熱素子２０４は、中空の直方体に形成されるカーボンナノチューブ構造体であり、該カーボンナノチューブ構造体が上述のカーボンナノチューブ構造体のいずれかの一種である。前記二つの第一電極２１０及び前記二つの第二電極２１２は、それぞれ、前記中空の直方体の中空の構造の各々の側面が接合する位置に設置され、前記加熱素子２０４に電気的に接続される。前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２は、前記加熱素子２０４を支持する役割を果たす。前記反射層２０８は、前記加熱素子２０４の、前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２と対向する面とは反対の表面に設置される。
【０１５５】
前記中空熱源２００において、前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２の数量は制限されず、該第一電極２１０及び該第二電極２１２を所定の形状に並べて、上述のカーボンナノチューブ構造体を前記所定の形状に並べられた前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２に巻き付け、中空の加熱素子２０４を形成しさえすればよい。前記第一電極２１０及び前記第二電極２１２は、電流を前記カーボンナノチューブ構造体に流すと同時に、該カーボンナノチューブ構造体を支持するために用いられる。
【０１５６】
（実施例３）
図２３と図２４を参照すると、本実施例は、中空熱源３００を提供する。本実施例の中空熱源３００は、中空の三次元支持体３０２、加熱素子３０４、第一電極３１０、第二電極３１２、反射層３０８及び保護層３０９を含む。前記反射層３０８は、前記中空の三次元支持体３０２の裏表面に設置される。前記加熱素子３０４は、前記反射層３０８の、前記中空の三次元支持体３０２と対向する面とは反対の表面に設置される。前記保護層３０９は、前記加熱素子３０４の、前記反射層３０８と対向する面とは反対の表面に設置される。前記第一電極３１０及び前記第二電極３１２は、それぞれ、前記加熱素子３０４と前記反射層３０８との間に設置され、該加熱素子３０４に電気的に接続され、該加熱素子３０４を電源に電気的に接続させる。
【０１５７】
本実施例において、前記中空の三次元支持体３０２は、中空の半楕円球体であり、該中空の半楕円球体が中空の構造を有する。前記反射層３０８は、前記中空の半楕円球体の、その中空の構造に面した表面に設置される。前記加熱素子３０４は、上述のカーボンナノチューブ構造体のいずれかの一種であり、前記反射層３０８の、前記中空の半楕円球体と対向する面とは反対の表面を覆う。前記第一電極３１０は、前記加熱素子３０４の底部の、前記反射層３０８と接触する表面に設置され、該加熱素子３０４に電気的に接続される。前記第二電極３１２は、環状であり、前記加熱素子３０４の開口部の、前記反射層３０８と接触する表面に設置され、該加熱素子３０４に電気的に接続される。前記保護層３０９は、塗布又はスパッタリンク法を利用し、前記加熱素子３０４の、前記反射層３０８と対向する面とは反対の表面に形成される。前記保護層の材料は、例えば、プラスチック、ゴム及び樹脂などの絶縁材料である。前記保護層の厚さが制限されず、実際の応用に応じて選択することができ、該保護層の厚さが０．５ミリメートル〜２ミリメートルであることが好ましい。前記保護層は、前記中空熱源３００を絶縁状態で使用させ、ほこりが前記加熱素子３０４に付着することを防止し、該加熱素子３０４を保護することに用いられる。前記中空の三次元支持体３０２は、加熱対象を収容する空間を有し、該加熱対象を加熱することが可能であればいずれの形状でもよい。
【０１５８】
前記中空熱源及び該中空熱源の製造方法は、下記の優れた点がある。
【０１５９】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成することによって、前記カーボンナノチューブが、前記加熱素子において、カーボンナノチューブ構造体の形態を保持するので、前記加熱素子におけるカーボンナノチューブが、均一的に分布し、導電通路を形成することができ、従来技術におけるカーボンナノチューブが、溶液に分散された濃度に制限されることと比べて、該カーボンナノチューブは、前記加熱素子における含有量が９９％に達することができる。従って、前記中空熱源は、電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率は高く、該中空熱源の放熱温度を高めることができる。
【０１６０】
前記中空熱源において、加熱素子がカーボンナノチューブ構造体を含み、該カーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが均一的に配列され、該加熱素子が均一な厚さ及び抵抗を有するので、該加熱素子は、均一的に熱を放出することができる。前記カーボンナノチューブが電気エネルギーを熱エネルギーに転換する効率が高いので、前記中空熱源は、昇温速度が速く、熱応答速度が速く、熱交換速度が速い。
【０１６１】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブが優れた力学性能、優れた靭性及び優れた機械強度を有するので、該加熱素子は、優れた力学性能、優れた靭性と機械強度を有し、使用寿命が長くなる。更に、カーボンナノチューブ構造体及び柔軟性の基体が複合し、前記加熱素子が形成する場合、該加熱素子を利用して、柔軟性の中空熱源を製造することができる。
【０１６２】
前記加熱素子おけるカーボンナノチューブの直径が小さいので、該加熱素子は、厚さが小さい。従って、極めて小型の中空熱源を製造することができ、該小型の中空熱源を利用して、小型の加熱対象となる素子を加熱することができる。
【０１６３】
前記基体の材料は、ポリマーに制限されなく、温度の範囲が広いので、前記中空熱源が更に広く応用されることができる。
【０１６４】
前記カーボンナノチューブ構造体が、ドローン構造カーボンナノチューブフィルムからなる場合、前記カーボンナノチューブフィルムにおける複数のカーボンナノチューブが同じ方向に沿って、端と端が接続されるので、優れた導電性を有する。従って、前記中空熱源は、優れた加熱性能を有する。また、前記カーボンナノチューブフィルムが所定の透明度を有するので、透明の中空熱源を製造することができる。
【０１６５】
前記基体材料と前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体とを直接に複合し、加熱素子を形成する方法は、簡単である。且つ前記カーボンナノチューブが前記加熱素子における含有量が容易に制御することができる。前記自立構造体を有するカーボンナノチューブ構造体と前記基体材料とを直接に複合した後、該カーボンナノチューブ構造体が従来の状態を保持することができる。従って、前記加熱素子は、純カーボンナノチューブ構造体からなる加熱素子とほとんど同じ熱を放出することができる。
【符号の説明】
【０１６６】
１００、２００、３００ 中空熱源
１１０、２１０、３１０ 第一電極
１１２、２１２、３１２ 第二電極
１０４、２０４、３０４ 加熱素子
１０８、２０８、３０８ 反射層
１０２、３０２ 中空の三次元支持体
１４３ａ カーボンナノチューブフィルム
１４３ｂ カーボンナノチューブセグメント
１４５ カーボンナノチューブ
３０９ 保護層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含み、
前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含む中空の構造であり、前記カーボンナノチューブ複合構造体が少なくとも一枚の自立構造を有するカーボンナノチューブフィルム及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合され、
該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、
該複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合っていることを特徴とする中空熱源。
【請求項２】
前記加熱素子において、前記複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合って、複数の微孔が形成され、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透されていることを特徴とする、請求項１に記載の中空熱源。
【請求項１】
加熱素子と、前記加熱素子と電気的に接続された少なくとも二つの電極と、を含み、
前記加熱素子がカーボンナノチューブ複合構造体を含む中空の構造であり、前記カーボンナノチューブ複合構造体が少なくとも一枚の自立構造を有するカーボンナノチューブフィルム及び基体材料を含み、該カーボンナノチューブフィルム及び基体材料が複合され、
該単一のカーボンナノチューブフィルムが複数のカーボンナノチューブからなり、
該複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合っていることを特徴とする中空熱源。
【請求項２】
前記加熱素子において、前記複数のカーボンナノチューブが相互に絡み合って、複数の微孔が形成され、前記基体材料が、前記複数の微孔の中に浸透されていることを特徴とする、請求項１に記載の中空熱源。
【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】
【公開番号】特開２０１０−２５７９７６（Ｐ２０１０−２５７９７６Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９７２８７（Ｐ２０１０−９７２８７）
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（５９８０９８３３１）ツィンファ ユニバーシティ (534)
【出願人】（５０００８０５４６）鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１１日（２０１０．１１．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２０日（２０１０．４．２０）
【出願人】（５９８０９８３３１）ツィンファ ユニバーシティ (534)
【出願人】（５０００８０５４６）鴻海精密工業股▲ふん▼有限公司 (1,018)
【Ｆターム（参考）】
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