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TWI518121B - 碳奈米管片及其製造方法 - Google Patents

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TWI518121B
TWI518121B TW100104870A TW100104870A TWI518121B TW I518121 B TWI518121 B TW I518121B TW 100104870 A TW100104870 A TW 100104870A TW 100104870 A TW100104870 A TW 100104870A TW I518121 B TWI518121 B TW I518121B
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carbon nanotube
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sheet
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polymer
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TW100104870A
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TW201137002A (en
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古月文志
矢嶋尊
安部敏行
坂井徹
Original Assignee
國立大學法人北海道大學
大陽日酸股份有限公司
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Description

碳奈米管片及其製造方法
本發明係關於將經垂直配向之碳奈米管予以薄片化之碳奈米管片及其製造方法。
本申請案係主張2010年2月15日於日本提出申請之日本特願2010-030691號之優先權，並在此援用其內容。
碳奈米管(carbon nanotube：CNT)係單層或多層由碳原子排列配置成六角網目狀之石墨烯片捲成圓筒狀之直徑約0.7至100nm左右、長度約數μm至數mm左右之中空構造的物質，不僅具有優異的熱及化學安定性和力學強度，並且因石墨烯片之捲繞方式和管的粗細等不同而具有不同性質，故期待可作為未來的機械材料或功能性材料等。
然而，構成碳奈米管之原子中，構成表面之原子的比例高。例如，單層碳奈米管中構成原子均為表面原子。因此，容易因相鄰之碳奈米管間的凡得瓦力(Vander Waals’ force)而凝聚，通常，複數根碳奈米管會形成束(bundle)或是形成凝聚物而存在。此高凝聚性會使單獨1根碳奈米管所具有之優異特性的可應用性受到限制。
已知將碳奈米管垂直配向於矽(Si)或氧化矽(SiO2)等基板上而製作由碳奈米管所構成之薄片之方法(專利文獻1至4)。藉此所製作之配向碳奈米管片中，係使碳奈米管其軸方向與薄片厚度方向一致而排列。因此，導電性和熱傳導性顯示高異向性，而期待可進行各種應用。此外，由於此製作方法可使碳奈米管的直徑及長度均一一致，而具有可製作期望厚度的碳奈米管片之優點。碳奈米管片中，碳奈米管係在基板上成束地配向。
惟，難以自基板將維持其原狀態之碳奈米管片剝離。
因此，一般作法是黏附於塗佈有黏著材之薄片上並進行剝離，或是將加熱至軟化點溫度以上之樹脂壓著於碳奈米管，並在施加較大壓力予以固定後進行剝離。
專利文獻1中，係提出一種將高分子材料含浸於垂直配向於基板上之碳奈米管之方法。
專利文獻2中，係提出一種將碳奈米管呈垂直配向之基板，藉由高壓壓附於經加熱之導電性聚合物，而將碳奈米管固植入在導電性聚合物使基板上的碳奈米管轉印至導電性聚合物之方法。
專利文獻3中，係提出一種藉由將碳奈米管呈垂直配向之基板壓附於導電性黏著劑，而將碳奈米管轉印至導電性接著劑之方法。
專利文獻4中，係提出一種藉由將單體含浸於垂直配向於基板(集電體)上之碳奈米管間，聚合後進行碳化，而製作在基板上形成於碳奈米管間填充碳化物之薄片而成之電極之方法。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]　日本特開2006-069165號公報
[專利文獻2]　日本特開2004-030926號公報
[專利文獻3]　日本特開2004-127737號公報
[專利文獻4]　日本特開2007-035811號公報
[專利文獻5]　日本特開2007-039623號公報
然而，垂直配向於基板上之碳奈米管大致形成束，無法將樹脂或橡膠等具有高黏度之高分子材料進入此碳奈米管的束內。此外，具實用性之碳奈米管片必須為碳奈米管充分密集在基板上。此時，由於束彼此間的間隔變得更小，以樹脂或橡膠等具有高黏度之高分子材料為例，即使降低黏度，亦無法充分地進入束之間。
因此，專利文獻1所提出之方法，由於充分地聚集在基板上且呈垂直配向之碳奈米管中，不論在束內或束之間，高分子材料均無法充分地進入，所以無法將高分子材料均一地填充於碳奈米管片內並將碳奈米管予以薄片化而固定。此外，在維持碳奈米管片之狀態下，無法從基板剝離。因此，結果為有無法作為碳奈米管片利用之問題。
此外，專利文獻2所提出之方法中，同樣的，充分地聚集在基板上且呈垂直配向之碳奈米管中，不論在碳奈米管的束內或束之間，樹脂或橡膠等具有高黏度之高分子材料均無法充分地進入，所以無法將導電性聚合物填充於碳奈米管片內並將碳奈米管固定。結果為實際上有無法轉印之問題。
此外，專利文獻3所提出之方法同樣的在充分地聚集在基板上且呈垂直配向之碳奈米管中，不論是束內或束之間，高分子均無法充分地進入。再者，碳奈米管的高度必須精確地一致。此外，轉印後的碳奈米管片，僅碳奈米管的一端被接著，並非碳奈米管本身形成薄片構造，而成為不安定的獨立狀態，在此狀態下，有作為碳奈米管片的實用性不足之問題。除此之外，導電性和熱傳導性的異向性未達到期待。
專利文獻4所提出之方法具有將單體含浸之步驟。然而，與專利文獻1至3相同，於基板上垂直配向之碳奈米管形成束，即使是單體亦無法進入束內。另一方面，即使單體可進入束間，但難以進入成束之碳奈米管之間。因而有無法製成碳奈米管呈均一地排列配置之狀態的碳奈米管片之問題。因此，乃具有碳奈米管片之面方向的導電率和熱傳導度不均一，其特性不安定，並且無法得到異向性亦安定之性能之問題。
本發明係鑒於上述情形而完成者，目的在提供一種碳奈米管片及其製造方法，係將1根根碳奈米管在隔離狀態下充填高分子材料，關於面內的物性具有極致的均一性，可利用單獨的碳奈米管的物性。
本發明者等為了達成上述目的進行精心探討，結果發現將大致成束之碳奈米管群垂直配向於基板上後，適用溶液中的隔離分散技術(例如專利文獻5)，溶解碳奈米管的凝聚(成束)而形成使1根根碳奈米管隔離之狀態，然後藉由將單體含浸於隔離狀態的碳奈米管之間並使該等聚合，在1根根碳奈米管處於隔離狀態下，藉由樹脂固定而製作完成碳奈米管片。想到製作具有更加極致的均一性，藉由樹脂所固定之碳奈米管片之嶄新想法，遂完成本發明。
本發明為了解決上述課題，係採用下列手段。
(1)一種碳奈米管片，係由碳奈米管與高分子材料所構成之碳奈米管片，前述碳奈米管為隔離狀態，其軸方向配向於前述碳奈米管片的厚度方向，前述碳奈米管間係充填有前述高分子材料。
(2)如(1)下述之碳奈米管片，其中前述碳奈米管的端部係從前述碳奈米管片的表面及/或內面突出。
(3)如(1)下述之碳奈米管片，其中前述碳奈米管的端部係埋入於前述高分子材料內，並且碳奈米管並未從前述碳奈米管片的表面及內面的任一面突出者。
(4)如(1)至(3)中任一項所述之碳奈米管片，其中在前述碳奈米管片的面方向之碳奈米管的佔有率為0.001%以上。
(5)如(1)至(4)中任一項所述之碳奈米管片，其中前述碳奈米管片之厚度方向的體積電阻率(ρt)與面方向的體積電阻率(ρ1)之比ρ1/ρt為50以上。
(6)如(1)至(5)中任一項所述之碳奈米管片，其中前述碳奈米管的長度為10μm以上。
(7)如(6)所述之碳奈米管片，其中充填前述高分子材料之厚度為前述碳奈米管的長度之0.5%至150%。
(8)一種碳奈米管片的製造方法，係具備：將具備基板、以及使成束的複數個碳奈米管相對於前述基板呈垂直配向之碳奈米管群之配向碳奈米管基材，浸漬(immerse)於含有兩性分子的溶液之步驟；使前述浸漬後的配向碳奈米管基材乾燥之步驟；將單體含浸(impregnate)於前述乾燥後的配向碳奈米管基材之步驟；將使前述單體聚合並於碳奈米管間以聚合物充填之碳奈米管片於前述基板上形成之步驟；以及從前述基板將前述碳奈米管片剝離之步驟。
(9)一種碳奈米管片的製造方法，係具備：將具備基板、以及使成束的複數個碳奈米管相對於前述基板呈垂直配向之碳奈米管群之配向碳奈米管基材，浸漬於含有兩性分子的溶液之步驟；以洗淨溶劑洗淨前述配向碳奈米管基材之步驟；將單體含浸於使呈垂直方向朝下狀態之前述配向碳奈米管基材之步驟；使前述單體聚合並將碳奈米管片形成於前述基板上之步驟；以及從前述基板將前述碳奈米管片剝離之步驟；而在前述基板浸漬於含有兩性分子的溶液中開始至含浸前述單體為止之間，不將前述配向碳奈米管基材乾燥者。
(10)如(8)或(9)所述之碳奈米管片的製造方法，其中前述兩性分子係選自由2-甲基丙烯醯氧乙基磷醯膽鹼的聚合物、多胜肽、3-(N,N-二甲基硬脂基銨基)丙烷磺酸鹽(propanesulfonate)、3-(N,N-二甲基肉荳蔻基銨基)丙烷磺酸鹽、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-1-丙烷磺酸鹽(CHAPS)、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-2-羥基丙烷磺酸鹽(CHAPSO)、正十二烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正十六烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正辛基磷膽鹼、正十二基磷膽鹼、正十四基磷膽鹼、正十六基磷膽鹼、二甲基烷基甜菜鹼(dimethyl alkyl betaine)、全氟烷基甜菜鹼、及卵磷脂所組成之群組。
(11)如(8)至(10)中任一項所述之碳奈米管片的製造方法，其中前述配向碳奈米管基材的面方向上經垂直配向之碳奈米管的佔有率為0.001%以上。
本發明之碳奈米管片的製造方法中，例如，藉由在混合有水溶性溶劑與兩性界面活性劑等兩性分子之溶液中浸漬維持於垂直配向於基板上之狀態之碳奈米管，可使配向於基板上之碳奈米管成為隔離狀態。接著藉由使水溶性溶劑乾燥/氣化，可形成將兩性分子埋入呈隔離配向之碳奈米管間之狀態。將此狀態的配向碳奈米管群浸漬於單體中，進行聚合/硬化(/交聯)處理而高分子薄片化，並從基板剝離，可得到碳奈米管片。
本發明中「碳奈米管為隔離狀態」不僅是所有的碳奈米管為隔離之情況，亦包含至少30%以上的碳奈米管為隔離之情況。
本發明中「其軸方向配向於前述碳奈米管片的厚度方向」是指碳奈米管片中之碳奈米管的大部分(典型為50個數%以上)相對於基板表面呈垂直配向者。並且，垂直配向係包含相對於基板表面大致正交之方向以及可視為與該方向同等程度稍微傾斜之方向。
關於本發明中「相對於基板呈垂直配向」，亦與「其軸方向配向於前述碳奈米管片的厚度方向」相同。
根據本發明之碳奈米管片，碳奈米管為隔離狀態，其軸方向配向於薄片的厚度方向，且碳奈米管間是由前述高分子材料所填充之構造，由於將高分子填充於碳奈米管的配向方向，所以配向狀態為安定並獨立，不會產生碳奈米管的脫離。因此，可在薄片的狀態下活用，並可對碳奈米管片進行模壓或伸展。
此外，由於可藉由對碳奈米管片施加壓力或拉伸應力而改變碳奈米管間的距離，故可藉由組合電阻值的測定或微小電流值的測定等，而將碳奈米管片應用在感測器等。
再者，由於垂直配向狀態的碳奈米管為隔離狀態，所以對於每單位面積之導電性和熱傳導性等物性，或是相對於此等面方向之厚度方向的異向性，係具有安定的性能。
根據本發明之碳奈米管片的製造方法，所製造的碳奈米管片之厚度方向的物性係由單獨碳奈米管積算，藉由選擇薄片面積的大小，可容易且高精度地製得具有期望厚度方向之物性之碳奈米管片。例如，由於厚度方向的導電度為單獨碳奈米管的導電度之積算值，故可製得經由碳奈米管片的薄片面積大小來控制碳奈米管片之厚度方向的導電度之碳奈米管片。
此外，將配向碳奈米管基材浸漬於含有兩性分子的溶液之步驟中，藉由控制浸漬時間等條件，可使基板上的碳奈米管全部成為隔離狀態，或僅其一部分成為隔離狀態而殘留成束狀狀態。藉此可控制碳奈米管片的物性。
此外，藉由控制將單體含浸於配向碳奈米管基材之步驟的條件，可使碳奈米管的端部從薄片的表面及/或內面突出，或是埋入高分子材料內使碳奈米管未從前述碳奈米管片的表面及內面中的任一面突出。將碳奈米管埋入於高分子材料內時，例如可在將基板側之碳奈米管的端面剝離後，將高分子材料層形成於該面。
此外，配向碳奈米管基材的製作階段中，藉由調整基板的面方向之碳奈米管的佔有率，可製造出基板的面方向之碳奈米管的佔有率為期望的佔有率(例如0.001%)以上之碳奈米管片。
此外，配向碳奈米管基材的製作階段中，藉由調整碳奈米管的長度，此外，藉由控制將單體含浸於配向碳奈米管基材之步驟的條件以調整1根根碳奈米管的間隔距離，可製造碳奈米管片之體積電阻率的異向性(亦即厚度方向的體積電阻率(ρt)與面方向的體積電阻率(ρ1)之比ρ1/ρt)成為期望大小(例如50)以上之碳奈米管片。
此外，配向碳奈米管基材的製作階段中，藉由使碳奈米管的長度成為長條者，可製造由期望長度(例如10μm)以上的碳奈米管所構成之碳奈米管片。
此外，配向碳奈米管基材的製作階段中，藉由使碳奈米管的長度成為長條者，此外，藉由控制將單體含浸於配向碳奈米管基材之步驟的條件以調整高分子材料的填充厚度，可製造出較厚薄片且填充有期望厚度的高分子材料之碳奈米管片，例如碳奈米管的長度為10μm以上、且填充有高分子材料之厚度為碳奈米管的長度之0.5%至150%之碳奈米管片。
以下係詳細說明適用本發明之一實施型態之碳奈米管片及其製造方法。
[第1碳奈米管片的製造方法] ＜配向碳奈米管基材製作步驟＞
首先製作在基板上具備有複數個碳奈米管成束且呈垂直配向之碳奈米管群之配向碳奈米管基材。
使複數個碳奈米管成束且垂直配向於基板上之方法，並無特別限定，可使用公知的手法。
具體而言，例如在碳電極間產生電弧放電，並沉積於放電用電極的陰極表面之方法(電弧放電法)，將雷射光束照射在碳化矽以進行加熱/昇華之方法(雷射蒸發法)，使用過渡金屬系觸媒，並以在還原環境下的氣相將碳化氫進行碳化之方法(化學氣相沉積法：CVD法)，熱分解法，以及利用電漿放電之方法等。使複數個碳奈米管成束且垂直配向於基板上之方法，較佳為使用化學氣相沉積法(CVD法)。
化學氣相沉積法(CVD法)，例如在基板(矽基板)的至少一面上，以噴霧或刷毛將含有鎳、鈷、鐵等金屬的錯合物之溶液塗佈後進行加熱所形成之皮膜上，或是以集束槍進行噴射所形成之皮膜上，使用乙炔氣體施行一般的化學氣相沉積法(CVD法)，藉此可製作具有基板、以及使直徑約10至40nm左右之複數個碳奈米管成束且相對於基板呈垂直配向之碳奈米管群之配向碳奈米管基材。
配向碳奈米管基材之配向碳奈米管的長度，可藉由原料的添加量、合成壓力、CVD反應時間而調整。藉由增長CVD反應時間，可將配向碳奈米管的長度增加至數mm。
構成配向碳奈米管基材之配向碳奈米管之1根的粗細度，可藉由形成於基板之觸媒膜的厚度來控制。藉由將觸媒膜薄化，可縮小觸媒粒徑，使以CVD法所形成之配向碳奈米管的直徑變細。相反的，藉由使觸媒膜增厚，可增加觸媒粒徑，使配向碳奈米管的直徑變粗。
藉由均一地控制觸媒粒徑並密集地配置，可使每單位面積沉積較多根數的碳奈米管，而構成密集的配向碳奈米管基材。
以下係例示更具體之配向碳奈米管基材的製作方法。
首先，於基板上形成觸媒粒子，並以觸媒粒子為中核，在高溫環境下從原料氣體中使碳奈米管沉積。
基板只要是可支撐觸媒粒子者即可，較佳為在觸媒進行流動化/粒化時不會妨礙該移動之具有平滑度之材料。尤其是結晶性矽基板，就平滑性和價格方面、耐熱性方面來看為最容易利用之材料。期望基板材質相對於觸媒金屬之反應性低。當為矽基板時，由於形成有化合物，故期望對表面進行氧化處理或氮化處理。此外，期望在將反應性低的氧化鋁等其他之金屬氧化物形成於表面後，形成觸媒金屬膜而利用。例如可列舉將氧化膜(SiO2)形成於結晶性矽基板的表面之基板、形成有氮化膜(Si3N4)之基板。
觸媒粒子例如可列舉鎳、鈷、鐵等金屬粒子。
藉由旋轉塗佈、噴霧、棒塗佈、噴墨將此等金屬或其錯合物等化合物的溶液塗佈於基板上，或是以集束槍進行噴射而附著於基板。然後進行乾燥，並視需要進行加熱以形成皮膜。該皮膜的厚度為0.4至100nm，較佳為0.5至10nm左右。超過10nm時，難以在700℃左右的加熱下形成粒子化。
接著將該皮膜，較佳是在減壓下或非氧化環境下加熱至500℃至1000℃，較佳為650℃至800℃，而形成直徑0.4至50nm左右之觸媒粒子。藉此形成觸媒粒子並使粒徑達到均一，可使碳奈米管達到高密度化。
碳奈米管的原料氣體，可適當地使用乙炔、甲烷、乙烯等脂肪族烴，其中較佳為乙炔氣體，尤佳為乙炔濃度為99.9999%之超高純度的乙炔氣體。原料氣體純度高者，可形成品質佳之碳奈米管。此外，當為乙炔時，由多層構造且粗細度為0.5至40nm之碳奈米管作為中核之觸媒粒子，相對於基板為垂直且於一定方向配向成長而形成為刷毛狀。
此外，上述化學氣相沉積法(CVD法)中，碳奈米管的形成溫度為500℃至1000℃，較佳為650℃至800℃。
配向碳奈米管基材的製作步驟，可藉由上述步驟來進行。
＜含有兩性分子的溶液之浸漬步驟＞
首先說明於分散液中，以兩性分子將碳奈米管束開纖(open)而使其隔離分散為1根根碳奈米管之原理。
在構成複數個碳奈米管束之碳奈米管的至少一部分附著有兩性分子。複數個碳奈米管束之中，附著於構成1個碳奈米管束之碳奈米管之兩性分子，係與附著於構成相鄰的其他碳奈米管束之碳奈米管之兩性分子形成電性拉引，藉此將構成碳奈米管束之各碳奈米管予以隔離分散。
以下參照第1A圖至第1C圖來詳細地說明。
兩性分子具有正電荷及負電荷，此等分子在碳奈米管束的表面上形成自我組織化兩性單分子膜(self-assembled zwitterionic monolayer：以下簡稱為「SAZM」)。
覆蓋碳奈米管束之SAZM，由於雙極間的強電性相互作用，乃具有與覆蓋其他碳奈米管束之SAZM形成靜電結合之傾向。藉由該靜電力使混合物中的各碳奈米管束相互拉引，而引發構成碳奈米管束之各碳奈米管的剝離，使新的碳奈米管束表面露出。新露出之表面，由新的SAZM所覆蓋。以上反應會重覆進行至構成碳奈米管束之碳奈米管完全地隔離分散為止，所以最終會使碳奈米管完全地隔離分散。
當混合碳奈米管束1與兩性分子5與安定劑時，兩性分子5，首先因兩性分子間的電性引力而自我組織化，而成為二聚物或四聚物。此時，安定劑與兩性分子5的疏水部形成氫鍵，使構成二聚物或四聚物之兩性分子間的鍵結達到安定。亦可無安定劑，故在此未圖示。
接著，此等SAZM構成因子(兩性分子的二聚物或四聚物)，附著於碳奈米管束1的表面，於構成因子間聚集，而將SAZM形成於碳奈米管束1的表面(第1A圖)。此時，相鄰的兩性分子5之間，當具有相同極性之區域彼此接近時，會產生排斥力。因此，兩性分子5如第1A圖至第1C圖般，係以正電荷及負電荷交互存在之方式構成SAZM。
覆蓋碳奈米管束1之SAZM，由於雙極間的強電性相互作用，而與覆蓋其他碳奈米管束之SAZM形成靜電結合。藉此，容易引起雙極間的電性相互作用，只需靜置即可。此時，藉由該靜電力使各碳奈米管束相互拉引，藉此引發構成碳奈米管束1之各碳奈米管3的剝離，而使未吸附兩性分子之碳奈米管束露出(第1B圖)。
該新露出之表面，係由新的兩性分子5所覆蓋。以上反應會重覆進行至構成碳奈米管束之碳奈米管完全地隔離分散為止，所以最終碳奈米管3藉由兩性分子5完全地隔離分散(第1C圖)。
本發明中，含有兩性分子使配向於配向碳奈米管基材之碳奈米管束開纖的溶液，只要是含有作為可使以成束狀態存在之碳奈米管在溶液中成為隔離分散狀態之分散劑使用之溶液，則可適當地使用。此種兩性分子並無特別限定，可選自2-甲基丙烯醯氧乙基磷醯膽鹼的聚合物、多胜肽等兩性高分子，以及3-(N,N-二甲基硬脂基銨基)丙烷磺酸鹽、3-(N,N-二甲基肉荳蔻基銨基)丙烷磺酸鹽、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-1-丙烷磺酸鹽(CHAPS)、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-2-羥基丙烷磺酸鹽(CHAPSO)、正十二烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正十六烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正辛基磷膽鹼、正十二基磷膽鹼、正十四基磷膽鹼、正十六基磷膽鹼、二甲基烷基甜菜鹼、全氟烷基甜菜鹼、及卵磷脂等兩性高分子及兩性界面活性劑等。
此外，安定劑可添加例如甘油、多元醇、聚乙烯醇、烷基胺等形成氫鍵之物質。
此外，用以調製含有兩性分子的溶液之液體媒體，只要能夠與所使用之兩性分子組合可使碳奈米管束在隔離狀態下分散者，則無特別限定，例如可列舉水、醇類、及此等的組合等水性溶劑、以及聚矽氧烷油、四氯化碳、三氯甲烷、甲苯、丙酮、及此等的組合等非水性溶劑(油性溶劑)，較佳為非水性溶劑。
含有兩性分子的溶液之浸漬步驟，係將每片配向碳奈米管基材全體連同基板浸漬於裝滿含有兩性分子的溶液之容器內，並保持30分鐘以上，較佳為2小時以上，尤佳為24小時以上的狀態而進行。此外，溫度並無特別限制，較佳為20℃至50℃，尤佳為25℃至40℃。
＜乾燥步驟＞
接著將配向碳奈米管基材從含有兩性分子的溶液中取出並進行乾燥。
由於碳奈米管具有極高的疏水性，雖可自然乾燥，但較佳為使用乾燥機等，以溶劑的沸點溫度加上10至20℃之溫度進行1小時以上，更佳為4小時以上的處理。
＜單體含浸步驟＞
接著將單體含浸於乾燥後的配向碳奈米管基材。
含浸方法只要可維持基板上之碳奈米管的垂直配向者，可使用公知的方法。具體而言，例如可列舉灌注法、澆鑄法、旋轉塗佈法、浸漬法、噴霧法等。
單體只要是進行聚合而成為聚合物之聚合性單體，則無特別限定。
聚合物例如可列舉熱硬化性樹脂(包含前驅物)、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性彈性體、橡膠等，較佳為具有可撓性之聚合物。
藉由本發明中所使用之單體所製得之聚合物的具體例，例如可列舉環氧樹脂、熱硬化型改質之聚苯醚樹脂、熱硬化型聚醯亞胺樹脂、脲樹脂、交聯型丙烯酸樹脂、烯丙基樹脂、不飽和聚酯樹脂、矽樹脂、苯並樹脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹脂、二環戊二烯樹脂、酚(phenol)樹脂、苯環丁烯樹脂、雙馬來醯亞胺三(bismaleimide triazine)樹脂、醇酸樹脂、呋喃樹脂、三聚氰胺樹脂、聚胺酯(polyurethane)樹脂、苯胺樹脂等熱硬化性樹脂(包含前驅物)；聚醯胺樹脂、熱可塑性聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、聚酯醯亞胺樹脂、聚苯醚樹脂、聚苯乙烯樹脂、脂環型烴樹脂、聚苯并唑樹脂、聚醚醚酮(PEEK)樹脂、聚醚碸樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚烯烴樹脂(低密度至高密度之各種聚乙烯、同排性(isotactic)聚丙烯、雜排性(atactic)聚丙烯、對排性(syndiotactic)聚丙烯等)、ABS樹脂、聚丙烯腈樹脂、聚乙烯縮醛樹脂、聚乙烯醇樹脂、聚乙酸乙烯酯樹脂、丙烯酸樹脂、聚甲醛樹脂、聚矽氧烷樹脂等熱可塑性樹脂；天然橡膠、胺基甲酸酯橡膠、聚矽氧烷橡膠、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯共聚合橡膠、腈橡膠、氫化腈橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、氯化聚乙烯、氯磺酸化聚乙烯、丁基橡膠、鹵化丁基橡膠、含氟橡膠等橡膠；TOP樹脂(烯烴系熱可塑性彈性體)、苯乙烯-丁二烯共聚物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯-丁二烯的氫化物、苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物的氫化物、苯乙烯系熱可塑性彈性體、聚胺酯系熱可塑性彈性體、聚醯胺系熱可塑性彈性體、氯乙烯系熱可塑性彈性體、聚酯系熱可塑性彈性體等熱可塑性彈性體；甲氧甲基化尼龍、聚乙烯醇、飽和聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚丁二烯樹脂等光硬化性樹脂；以及上述樹脂中含有光硬化型官能基之光硬化性樹脂等。有許多具有可撓性之聚合物，其中較佳為聚醯亞胺樹脂、聚醯胺醯亞胺樹脂、RTV(室溫硬化型)聚矽氧烷橡膠、液狀橡膠、聚酯樹脂、聚胺酯樹脂等，較佳可使用構成此等之單體。並且，此等單體可單獨使用或混合2種以上使用。
具體而言，例如可列舉(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸異丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸第三丁酯、(甲基)丙烯酸甲氧甲酯、(甲基)丙烯酸正丙氧乙酯、(甲基)丙烯酸異丙氧乙酯、(甲基)丙烯酸正丁氧乙酯、(甲基)丙烯酸異丁氧乙酯、(甲基)丙烯酸第三丁氧乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸3-羥基正丙酯、(甲基)丙烯酸2-羥基正丙酯、(甲基)丙烯酸4-羥基正丁酯、(甲基)丙烯酸2-乙氧乙酯、(甲基)丙烯酸1-乙氧乙酯、4-(甲基)丙烯醯氧基-2-甲基-2-乙基-1,3-二氧戊環、4-(甲基)丙烯醯氧基-2-甲基-2-異丁基-1,3-二氧戊環、4-(甲基)丙烯醯氧基-2-環己基-1,3-二氧戊環、(甲基)丙烯酸四氫呋喃酯、(甲基)丙烯酸2,2,2-三氟乙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3-四氟正丙酯、(甲基)丙烯酸2,2,3,3,3-五氟正丙酯、(甲基)丙烯酸環己酯、(甲基)丙烯酸異莰酯、(甲基)丙烯酸金剛烷酯、(甲基)丙烯酸三環癸烷酯、(甲基)丙烯酸二環戊二烯酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯甲酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯乙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯2-乙基己酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯正丙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯異丙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯正丁酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯異丁酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯第三丁酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯甲氧甲酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯乙氧乙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯正丙氧乙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯異丙氧乙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯正丁氧乙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯異丁氧乙酯、α-(三)氟甲基丙烯酸酯第三丁氧乙酯等具有直鏈或分支骨架結構之甲基丙烯酸酯；苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、對羥基苯乙烯、3,5-二(第三丁基)-4-羥基苯乙烯、3,5-二甲基-4-羥基苯乙烯、對第三全氟丁基苯乙烯、對(2-羥基異丙基)苯乙烯等芳香族烯化合物；丙烯酸、甲基丙烯酸、馬來酸、馬來酸酐、衣康酸、衣康酸酐等不飽和羧酸；以及(甲基)丙烯腈、丙烯醯胺、N-甲基丙烯醯胺、N,N-二甲基丙烯醯胺、氯乙烯、乙酸乙烯酯、乙烯、氟乙烯、偏二氟乙烯(vinylidene fluoride)、四氟乙烯、乙烯吡咯啶酮(vinyl pyrrolidone)等其他單體。此等可視需要使用1種或混合2種以上使用。
例如，當為聚對苯二甲酸乙二酯(PET)時，可由對苯二甲酸與乙二醇製作。
並且，本發明中為了固體狀態的溶液化、黏度的調整等目的，可適當地將溶劑加入於單體。
單體中所使用之溶劑，例如可列舉甲苯、二甲苯等芳香族烴系溶劑；乙酸乙酯、乙酸丁酯等脂肪族羧酸酯系溶劑；己烷、庚烷、辛烷等脂肪族烴系溶劑；丙酮、丁酮、甲基異丁酮等酮系溶劑；以及水、各種水溶液、液化碳酸、超臨界狀碳酸、及以甲基咪唑為代表之所謂離子性液體等。此等溶劑可單獨使用或混合2種以上使用。
單體的含浸係以下列方式進行。
(1)當欲使配向碳奈米管基材的單面上之碳奈米管的端部從聚合物突出時，或欲使配向碳奈米管基材的雙面上之碳奈米管的端部從聚合物突出時，考量到聚合所導致之體積變化，以使配向碳奈米管基材之碳奈米管的前端從單體溶液液面僅突出期望的突出長度部份，將配向碳奈米管基材浸漬於裝滿單體溶液之容器內。
(2)在不使配向碳奈米管基材的雙面上之碳奈米管的端部從聚合物突出時，將配向碳奈米管基材全體浸漬於裝滿單體溶液之容器內。可在浸漬後立刻進行聚合處理，但較佳為保持浸漬狀態30分鐘以上，尤佳為2小時以上，將單體含浸於配向碳奈米管基材。
並且，在不使配向碳奈米管基材的雙面上之碳奈米管的端部從聚合物突出時，一旦於上述狀態下進行聚合處理，必須將薄片從基板剝離，然後再次將單體塗佈於基板側再進行聚合(polymerization)。
＜聚合步驟＞
然後使含浸於配向碳奈米管基材之單體聚合，藉此在基板上形成以聚合物填充於碳奈米管間之碳奈米管片。
聚合反應可使用自由基聚合、陽離子聚合、陰離子聚合、離子聚合、開環聚合、脫離聚合、聚加成反應、聚縮合反應等，並無特別限定。
具體而言，可考量從乙二醇與對苯二甲酸的2分子直接合成聚酯之直接酯化法，以及在真空中將從上述2分子所合成之對苯二甲酸雙羥乙酯加熱至270℃以上而合成聚酯之熔融聚縮合反應等。
接著在此聚合步驟後，可進行藉由加熱乾燥、加熱硬化及/或光照射而成形之成形步驟。
所謂藉由加熱乾燥所進行之成形步驟，是指未伴隨著交聯反應或硬化反應而將聚合後的聚合物進行加熱處理者。藉由進行該處理，可得耐熱性、耐溶劑性、彈性等物性經提升之碳奈米管片。
所謂藉由加熱硬化之成形步驟，是指伴隨著熱交聯反應或熱硬化反應而將聚合後的聚合物進行加熱處理者。藉由進行該處理，可引發熱硬化反應或熱交聯反應使分子量增大，而形成網目狀的三維結構，可得耐熱性、耐溶劑性、彈性等物性經提升之碳奈米管片。
所謂藉由光照射之成形步驟，是指伴隨著光交聯反應或光硬化反應而將聚合後的聚合物進行光照射處理者。藉由進行該處理，可引發光硬化反應或光交聯反應使分子量增大，而形成網目狀的三維結構，可得耐熱性、耐溶劑性、彈性等物性經提升之碳奈米管片。
此等成形步驟，上述者可單獨進行或是組合2種或3種使用。
＜剝離步驟＞
接著，從基板將碳奈米管間以聚合物填充之碳奈米管片剝離。
剝離步驟中，在聚合處理後立刻可直接剝離，但更佳是在離子交換水等溶液中進行剝離，如此可防止碳奈米管片於剝離中斷裂等而產生破損。
此外，剝離步驟亦可將黏著力弱的黏著膠帶貼附於基板上的碳奈米管片藉由剝離而進行。
此外，剝離步驟，亦可對配向碳奈米管基材施加振動，使基板與配向碳奈米管片材之間的結合減弱而進行。
碳奈米管片可單獨使用或貼合2種以上使用。此外，當貼合2種以上使用時，可在薄片間適當地設置接著劑層、結合層等。
此外，於碳奈米管片的表面，必要時可適當地藉由進行聚矽氧烷系、氟系、長鏈烷系或脂肪酸醯胺系的脫模劑、或是二氧化矽粉等脫模及防污處理；酸處理、鹼處理、底漆(primer)處理、定錨塗佈處理、電暈處理、電漿處理、紫外線處理等易接著處理；硬塗膜處理等脫模處理；以及塗佈型、混練型、蒸鍍型等防靜電處理。
[第2碳奈米管片的製造方法]
接著詳細地說明本發明之第2碳奈米管片的製造方法。
第2碳奈米管片的製造方法相對於第1碳奈米管片的製造方法之不同點，在於不具有使配向碳奈米管基材乾燥之步驟之點；在將單體含浸於配向碳奈米管基材之步驟中，使前述配向碳奈米管基材成為垂直方向朝下的狀態之點；以及從前述基板浸漬在含有兩性分子的溶液中開始至前述單體的含浸為止之間，不使前述配向碳奈米管基材乾燥之點。
第2碳奈米管片的製造方法中，將配向碳奈米管基材浸漬於含有兩性分子的溶液中，以洗淨溶劑洗淨後，一邊防止配向碳奈米管基材乾燥，一邊使配向碳奈米管基材成為垂直方向朝下的狀態。接著，在此狀態將單體含浸於前述配向碳奈米管基材。藉由進行此操作，可防止相對於基板呈垂直配向之碳奈米管於基板上倒塌之情況。
並且，洗淨溶劑可列舉離子交換水或純水等。此外，由於碳奈米管具有極高的疏水性，故以防止乾燥之方式在洗淨步驟後迅速移往單體浸漬步驟。
通常，當將配向碳奈米管基材浸漬於含有兩性分子的溶液時，一邊使碳奈米管束開纖，一邊使兩性分子等分散劑及溶劑等附著。因此，在此狀態下使碳奈米管乾燥時，會使碳奈米管的垂直配向因含有附著物之碳奈米管的重量及溶劑的表面張力而無法維持，可能產生碳奈米管於基板上倒塌之情況。一旦垂直配向崩解，則單體對配向碳奈米管基材之滲透性惡化。此缺失當基板上之碳奈米管的密度低時尤為顯著。
第2碳奈米管片的製造方法係以防止上述缺失為目的。
此外，當將單體含浸於前述配向碳奈米管基材時，為了防止碳奈米管在裝滿單體溶液之容器的底面被擠壓而崩壞，較佳係將具有數百μm至數mm厚度之間隔材設置在上述容器中。
[實施例]
以下根據實施例而具體說明本發明，但此等實施例僅用以更易於理解本發明，並非用以限定本發明。
(實施例1)
第2A圖及第2B圖為適用本發明之第1碳奈米管片的製造方法所製造之碳奈米管片的例子。
該碳奈米管片為製作在附有氧化膜之6吋(15cm)矽基板上者。可得知聚合物滲透在全體高配向碳奈米管，且成功地將沉積於矽基板上之高配向碳奈米管100%剝離/轉印。
實施例1之碳奈米管片係以下列次序製作。
＜配向碳奈米管基材製作步驟＞
(1)藉由濺鍍，以4.0nm的厚度將鐵觸媒蒸鍍於附有氧化膜的6吋矽基板上。
(2)將He(100%)導入於石英製的反應爐內，在惰性環境下，藉由紅外線加熱器將矽基板加熱至700℃。
(3)當矽基板到達700℃後，以成為C2H2：He=46：54之方式將C2H2導入於石英製的反應爐內，進行2分鐘的CVD處理。
(4)(1)至(3)的結果，可在矽基板上得到總重68mg、高度150μm之高配向碳奈米管A(配向碳奈米管基材)。
＜含有兩性分子的溶液之浸漬步驟及乾燥步驟＞
(1)將做為兩性界面活性劑之3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-1-丙烷磺酸鹽(CHAPS) 3.4g(相對於高配向碳奈米管A為50倍)添加於濃度1.0mmol的碘化鈉水溶液300cc，以超音波均質機(BRANSON SONIFIER 450.20kHz)進行10分鐘的分散處理，而製作分散溶液B。
(2)以分散溶液B注滿不鏽鋼製的方形容器(長30cm×寬17cm×深5cm)，對將高配向碳奈米管A連同基板浸漬於分散溶液B。將該方形容器放入減壓乾燥機(Yamato Scientific公司製、減壓乾燥機DP32)內，在室溫(常溫；25℃左右)下進行減壓處理至-73mmHgG為止，並放置2小時。
(3)然後保持將減壓乾燥機的設定溫度設為120℃、4小時之狀態，而對高配向碳奈米管A及分散溶液B進行乾燥處理。
(4)將減壓乾燥機的設定溫度設為常溫，壓力設定為大氣壓，而得到隔離分散之高配向碳奈米管C。
＜單體含浸步驟＞
(1)製作300cc之以莫耳比1.6：1.0的比率混合乙二醇與對苯二甲酸之單體溶液D，並以單體溶液D注滿不鏽鋼製的方形容器(長30cm×寬17cm×深5cm)。
(2)以使高配向碳奈米管的前端僅暴露些許之方式，將隔離分散之高配向碳奈米管C連同基板浸漬於不鏽鋼製的方形容器內之單體溶液D。將該方形容器放入於減壓乾燥機內，在壓力-73mmHgG、溫度255℃進行2小時的反應處理，而得到含浸有以對苯二甲酸雙羥乙酯為主成分之寡聚物之高配向碳奈米管E。
＜聚合步驟＞
(1)將作為聚縮合觸媒之三氧化銻，以相對於對苯二甲酸的莫耳數為100ppm添加於含浸有以對苯二甲酸雙羥乙酯為主成分之寡聚物之高配向碳奈米管E，在壓力-73mmHgG、溫度275℃進行4小時的反應處理。
(2)從減壓乾燥機中取出不鏽鋼製的方形容器，去除多餘的熔融聚合物，而得聚酯填充於碳奈米管間之高配向碳奈米管F。
＜剝離步驟＞
(1)將矽基板充分冷卻後，從矽基板將聚酯填充於碳奈米管間之高配向碳奈米管F剝離，而得到由高配向碳奈米管所構成之聚合物轉印膜G(碳奈米管片)。
第3A圖至第3D圖係顯示第2A圖及第2B圖中所示之碳奈米管片的電子顯微鏡(FE-SEM)(日本電子股份有限公司製JSM-6700F(3.0kV))照片。
此外，第4圖係顯示作為比較例之藉由習知方法所製作之碳奈米管片的電子顯微鏡(FE-SEM)照片。
比較例之碳奈米管片係以下列次序製作。
(1)將以與上述實施例之＜配向碳奈米管基材製作步驟＞相同的次序所製作之高配向碳奈米管A，裁切為1cm×2cm的大小(碳奈米管H)。
(2)將分子量約為1萬左右較一般的氟樹脂(分子量：數十萬)小且流動性高之回收PTFE(聚四氟乙烯)的TFW-3000(Seishin Enterprise股份有限公司製、平均粒徑5μm)，鋪滿玻璃製的煙灰缸(3cm×6cm×深5mm)，並以使碳奈米管的配向面成為與PTFE接觸之方向(向下)之方式設置碳奈米管H。
(3)從碳奈米管H的基板內側，裝載重量2kg的石頭。
(4)將該碳奈米管H連同煙灰缸設置在真空置換電爐(東海高熱工業股份有限公司製、TVS-200/200/400)中，設為10Pa的高真空狀態，在PTFE(TFW-3000)的熔點之360℃實施4小時的加熱。
(5)以與上述實施例之＜乾燥步驟＞相同的次序進行剝離步驟，從矽基板剝離，而得到比較例之碳奈米管片。
從第4圖的SEM照片中，可得知在比較例之碳奈米管片中，PTFE僅僅是堆積於高配向碳奈米管的表面，碳奈米管與PTFE呈分離，並未填充於高配向碳奈米管間。
習知的碳奈米管片中，就外觀上PTFE亦未充分地填充，由SEM亦可確認填充不足。
相對於此，從第3A圖至第3D圖的SEM照片，可得知在本發明之碳奈米管片中，聚酯填充於高配向碳奈米管間。此外，第3D圖之50000倍的SEM照片，可觀察到單獨的碳奈米管。
本發明之碳奈米管片中，可確認聚酯填充於單獨的碳奈米管間。
(實施例2)
以下表示適用本發明之第2碳奈米管片的製造方法所製造之碳奈米管片的例子。實施例2之碳奈米管片係以下列次序製作。
＜配向碳奈米管基材製作步驟＞
以與實施例1相同的次序製得高配向碳奈米管A(配向碳奈米管基材)。
＜含有兩性分子的溶液之浸漬步驟及乾燥步驟＞
(1)將做為兩性界面活性劑之3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-1-丙烷磺酸鹽(CHAPS) 3.4g(相對於高配向碳奈米管A為50倍)添加於濃度1.0mmol的碘化鈉水溶液300cc，以超音波均質機(SMT股份有限公司製、ULTRASONIC HOMOGENIZER UH-50、50W、20kHz)進行10分鐘的分散處理，而製作分散溶液B。
(2)以分散溶液B注滿經氟塗佈處理之方形容器(長30cm×寬17cm×深5cm)，將高配向碳奈米管A連同基板浸漬於分散溶液B。此時，係以垂直方向朝上的狀態配置基板。將該方形容器放入真空恆溫槽，於真空中在36℃放置24小時。藉由該步驟中，製得隔離分散之高配向碳奈米管C。
(3)然後以離子交換水洗淨高配向碳奈米管C，在高配向碳奈米管C乾燥前移往單體含浸步驟。
＜單體含浸步驟＞
(1)製作300cc之以莫耳比1.6：1.0的比率混合乙二醇與對苯二甲酸之單體溶液D，並以單體溶液D注滿不鏽鋼製的方形容器(長30cm×寬17cm×深5cm)。此外，在方形容器底面之直徑150cm的範圍內，在4處設置具有600μm厚度之間隔材。
(2)將高配向碳奈米管C連同基板浸漬於方形容器內之單體溶液D。此時，係以垂直方向朝下的狀態將基板配置在上述間隔材上。將該方形容器放入減壓乾燥機內，在壓力-73mmHgG、溫度255℃進行2小時的反應處理，而得到含浸有以對苯二甲酸雙羥乙酯為主成分之寡聚物之高配向碳奈米管E。
＜聚合步驟＞
(1)將作為聚縮合觸媒之三氧化銻，以相對於對苯二甲酸的莫耳數為100ppm添加於含浸有以對苯二甲酸雙羥乙酯為主成分之寡聚物之高配向碳奈米管E，在壓力-73mmHgG、溫度275℃進行4小時的反應處理。
(2)從減壓乾燥機中取出不鏽鋼製的方形容器，去除多餘的熔融聚合物，而得到聚酯填充於碳奈米管間之高配向碳奈米管F。
＜剝離步驟＞
以與實施例1相同的次序製得聚合物轉印膜G(碳奈米管片)。
第5A圖至第5C圖係顯示實施例2所得之碳奈米管片的電子顯微鏡(FE-SEM)(日本電子股份有限公司製JSM-6700F(3.0kV))照片。從此等SEM照片，可得知本發明之碳奈米管片中，高配向碳奈米管可良好地維持垂直配向。尤其從第5A圖，可得知所得之高配向碳奈米管的高度為約為100μm以上。此外，從第5B圖及第5C圖，可得知聚合物良好地滲透於高配向碳奈米管間，而有助於維持垂直配向。
[產業利用可能性]
本發明之碳奈米管片，作為異向導電性薄片，可作為液晶顯示器(LCD)、有機電致發光顯示器(有機ELD)、電場發射顯示器(FED)等顯示器的基板使用。此外，本發明之碳奈米管片，作為高密度/高寬高比(aspect ratio)的碳奈米管轉印膜，可作為燃料電池、鋰電池等電極材料等利用。
1．．．碳奈米管束
3．．．碳奈米管
5．．．兩性分子
第1A圖為說明溶液中碳奈米管的隔離分散原理之模式圖。
第1B圖為說明溶液中碳奈米管的隔離分散原理之模式圖。
第1C圖為說明溶液中碳奈米管的隔離分散原理之模式圖。
第2A圖為本發明之碳奈米管片的照片。
第2B圖為本發明之碳奈米管片的照片。
第3A圖為本發明之碳奈米管片的電子顯微鏡照片(上視圖)。
第3B圖為本發明之碳奈米管片的電子顯微鏡照片(上視圖)。
第3C圖為本發明之碳奈米管片的電子顯微鏡照片(上視圖)。
第3D圖為本發明之碳奈米管片的電子顯微鏡照片(上視圖)。
第4圖為習知碳奈米管片的電子顯微鏡照片(上視圖)。
第5A圖為本發明之碳奈米管片的電子顯微鏡照片(剖面圖)。
第5B圖為本發明之碳奈米管片的電子顯微鏡照片(剖面圖)。
第5C圖為本發明之碳奈米管片的電子顯微鏡照片(上視圖)。
本案代表圖無元件符號及其所代表之意義。

Claims (8)

  1. 一種碳奈米管片，係由碳奈米管與高分子材料與兩性分子所構成之碳奈米管片，前述碳奈米管為隔離狀態，其軸方向係配向於前述碳奈米管片的厚度方向，前述碳奈米管間係充填有前述高分子材料，前述碳奈米管係由碳原子排列配置成六角網目狀之石墨烯片以單層或多層捲成圓筒狀之直徑0.7至100nm、長度10μm以上之中空構造的物質，前述高分子材料係樹脂或橡膠，充填前述高分子材料之厚度為前述碳奈米管的長度之0.5%至150%，前述碳奈米管之隔離狀態係將碳奈米管束開纖而使其隔離分散為1根根碳奈米管之狀態，30%以上的碳奈米管為隔離之情況，前述兩性分子係選自由2-甲基丙烯醯氧乙基磷醯膽鹼的聚合物、多胜肽、3-(N,N-二甲基硬脂基銨基)丙烷磺酸鹽、3-(N,N-二甲基肉荳蔻基銨基)丙烷磺酸鹽、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-1-丙烷磺酸鹽(CHAPS)、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-2-羥基丙烷磺酸鹽(CHAPSO)、正十二烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正十六烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正辛基磷膽鹼、正十二基磷膽鹼、正十四基磷膽鹼、正十六基磷膽鹼、二甲基烷基甜菜鹼(dimethyl alkyl betaine)、全氟烷基甜菜鹼及卵磷脂所組成之群組中之至少一種以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之碳奈米管片，其中，前述碳奈米管的端部係從前述碳奈米管片的表面及/或內面突出者。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之碳奈米管片，其中，前述碳奈米管的端部係埋入於前述高分子材料內，並且碳奈米管未從前述碳奈米管片的表面及內面的任一面突出者。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之碳奈米管片，其中，在前述碳奈米管片的面方向之碳奈米管的佔有率為0.001%以上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之碳奈米管片，其中，前述碳奈米管片之厚度方向的體積電阻率(ρt)與面方向的體積電阻率(ρ1)之比ρ1/ρt為50以上。
  6. 一種碳奈米管片的製造方法，係具備：將具備基板、以及使成束的複數個碳奈米管相對於前述基板呈垂直配向之碳奈米管群之配向碳奈米管基材，浸漬於含有兩性分子的溶液之步驟；使前述浸漬後的配向碳奈米管基材乾燥之步驟；將單體含浸於前述乾燥後的配向碳奈米管基材之步驟；將使前述單體聚合並於碳奈米管間以聚合物充填之碳奈米管片於前述基板上形成之步驟；以及 從前述基板將前述碳奈米管片剝離之步驟；其中，前述碳奈米管係由碳原子排列配置成六角網目狀之石墨烯片以單層或多層捲成圓筒狀之直徑0.7至100nm、長度10μm以上之中空構造的物質，前述兩性分子係選自由2-甲基丙烯醯氧乙基磷醯膽鹼的聚合物、多胜肽、3-(N,N-二甲基硬脂基銨基)丙烷磺酸鹽、3-(N,N-二甲基肉荳蔻基銨基)丙烷磺酸鹽、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-1-丙烷磺酸鹽(CHAPS)、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-2-羥基丙烷磺酸鹽(CHAPSO)、正十二烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正十六烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正辛基磷膽鹼、正十二基磷膽鹼、正十四基磷膽鹼、正十六基磷膽鹼、二甲基烷基甜菜鹼、全氟烷基甜菜鹼及卵磷脂所組成之群組中之至少一種，前述單體係進行聚合而成為前述聚合物之聚合性單體，前述聚合物係選自由熱硬化性樹脂及其前驅物、熱可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性彈性體及橡膠所組成之群組中之至少一種。
  7. 一種碳奈米管片的製造方法，係具備：將具備基板、以及使成束的複數個碳奈米管相對於前述基板呈垂直配向之碳奈米管群之配向碳奈米管基材，浸漬於含有兩性分子的溶液之步驟；以洗淨溶劑洗淨前述配向碳奈米管基材之步驟； 將單體含浸於使呈垂直方向朝下狀態之前述配向碳奈米管基材之步驟；使前述單體聚合並於前述基板上形成碳奈米管片之步驟；以及從前述基板將前述碳奈米管片剝離之步驟；而在前述基板浸漬在含有兩性分子的溶液中開始至含浸前述單體為止之間，不將前述配向碳奈米管基材乾燥，其中，前述碳奈米管係由碳原子排列配置成六角網目狀之石墨烯片以單層或多層捲成圓筒狀之直徑0.7至100nm、長度10μm以上之中空構造的物質，前述兩性分子係選自由2-甲基丙烯醯氧乙基磷醯膽鹼的聚合物、多胜肽、3-(N,N-二甲基硬脂基銨基)丙烷磺酸鹽、3-(N,N-二甲基肉荳蔻基銨基)丙烷磺酸鹽、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-1-丙烷磺酸鹽(CHAPS)、3-[(3-膽醯胺丙基)二甲基銨基]-2-羥基丙烷磺酸鹽(CHAPSO)、正十二烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正十六烷基-N,N'-二甲基-3-銨基-1-丙烷磺酸鹽、正辛基磷膽鹼、正十二基磷膽鹼、正十四基磷膽鹼、正十六基磷膽鹼、二甲基烷基甜菜鹼、全氟烷基甜菜鹼及卵磷脂所組成之群組中之至少一種，前述單體係進行聚合而成為前述聚合物之聚合性單體，前述聚合物係選自由熱硬化性樹脂及其前驅物、熱 可塑性樹脂、光硬化性樹脂、熱可塑性彈性體及橡膠所組成之群組中之至少一種。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之碳奈米管片的製造方法，其中，前述配向碳奈米管基材的面方向上經垂直配向之碳奈米管的佔有率為0.001%以上。
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