[发明专利]附带大致垂直取向的碳纳米管的基材

说明书

技术领域

本发明涉及转印性优异、并且可以转印比以往均匀的厚度的碳纳米管层的附带大致垂直取向的碳纳米管的基材。 

背景技术

燃料电池通过将燃料和氧化剂向被电连接了的两个电极供给，电化学地引起燃料的氧化，从而将化学能直接转换为电能。与火力发电不同，燃料电池不受卡诺循环的制约，因此显示出高的能量转换效率。燃料电池通常是将多个单电池进行层叠而构成，该单电池将以一对电极夹持了电解质膜的膜-电极接合体作为基本结构。 

燃料电池的阳极和阴极中的电化学反应，是通过燃料气体和氧化剂气体等气体，被导入到其与作为导电体的载体所担载的催化剂粒子和确保离子传导路径的高分子电解质接触的面即三相界面来进行。 

阳极侧催化剂层和阴极侧催化剂层中的电极反应，炭黑等碳粒子所担载的催化剂的量多时变得活跃，电池的发电性能提升。但是，燃料电池所使用的催化剂为铂等贵金属，因此存在由于增加催化剂的担载量从而燃料电池的制造成本增大的问题。 

另外，使碳粒子上担载有催化剂的反应电极中，在碳粒子间、以及碳粒子与作为集电体的隔板间发生电子的损失。该电子的损失成为发电性能停滞不前的原因之一。 

因此，作为避免这样的制造成本和电子的损失的问题的以往技术，提出了将碳纳米管(以下，有时称为CNT)用于电极的燃料电池。由于使用了CNT的电极的电阻小，因此具有与使碳粒子上担载有催化剂的电极相比电子的损失被抑制、发电效率提升的优点。另外，使用了CNT的电极 还具有可以将被担载的高价的贵金属催化剂有效利用于电极反应的优点。 

另一方面，从由CNT构建精细的纳米结构的观点出发，CNT的图案化技术受到注目。专利文献1中公开了使用了光固化硅树脂的CNT的转印方法涉及的技术。 

在先技术文献 

专利文献1：日本特开2005-129406号公报 

发明内容

本发明者们在如专利文献1所述的CNT的转印方法涉及的以往方法中，发现了发生转印不良、得到的CNT层的层厚变得不均匀的课题。 

本发明是鉴于上述实际情况完成的，目的是提供一种转印性优异、并且可以转印比以往均匀的厚度的CNT层的附带大致垂直取向的CNT的基材。 

本发明的第1附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小的部分。 

本发明的第1附带大致垂直取向的碳纳米管的基材中，优选：在与上述基材的界面中的碳纳米管的直径，比碳纳米管的根数密度较小的上述部分的直径大。 

本发明的第2附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的直径比其他部分小的部分。 

本发明的第2附带大致垂直取向的碳纳米管的的基材中，优选：在与上述基材的界面中的碳纳米管的直径，比碳纳米管的直径较小的上述部分的直径大。 

本发明的第3附带大致垂直取向的碳纳米管的基材，其特征在于，在相对于上述碳纳米管的长度方向比中央靠上述基材侧，具有在与该基材大致平行的面中的碳纳米管的根数密度比其他部分小、并且在与该基材大致 平行的面中的碳纳米管的直径比其他部分小的部分。 

本发明的第3附带大致垂直取向的碳纳米管的基材中，优选：在与上述基材的界面中的碳纳米管的直径，比碳纳米管的根数密度较小并且碳纳米管的直径较小的上述部分的直径大。 

根据本发明，通过在相对于CNT的长度方向比中央靠基材侧设置CNT的存在稀疏的部分，从而在将CNT从基材剥落转印时，该稀疏部分优先断裂，结果得到厚度均匀的CNT层。 

附图说明

图1是本发明涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第1实施方式的截面模式图。 

图2是本发明涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第2实施方式的截面模式图。 

图3是本发明涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第3实施方式的截面模式图。 

图4是本发明涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第1实施方式的优选方式的截面模式图。 

图5是本发明涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第2实施方式的优选方式的截面模式图。 

图6是本发明涉及的附带大致垂直取向的CNT的基材的第3实施方式的优选方式的截面模式图。 

图7是实施例2的沿CNT的长度方向的截面的SEM图像。