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公開番号2024055215
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161968
出願日2022-10-06
発明の名称炭素構造体
出願人株式会社インキュベーション・アライアンス,国立研究開発法人日本原子力研究開発機構,国立研究開発法人理化学研究所
代理人弁理士法人朝日奈特許事務所
主分類C01B 32/15 20170101AFI20240411BHJP(無機化学)
要約【課題】賦形性がよく、高い放射線場での耐久性にも優れ、さらに、干渉性散乱によって冷中性子や極冷中性子を高強度化することができる、冷中性子や極冷中性子の反射材を提供する。
【解決手段】ナノ炭素構造体を含んでなる三次元形状の炭素構造体であって、前記ナノ炭素構造体はグラフェン骨格を有する20nm未満の厚さの薄片状炭素が花弁状に固定された花弁状構造、および、1～100nmの大きさのシード状構造体が集まって形成された凸凹状構造の少なくとも一つの構造を有するものである、炭素構造体。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
ナノ炭素構造体を含んでなる三次元形状の炭素構造体であって、
前記ナノ炭素構造体は、グラフェン骨格を有する２０ｎｍ未満の厚さの薄片状炭素が花弁状に固定された花弁状構造、および、１～１００ｎｍの大きさのシード状構造体が集まって形成された凸凹状構造の少なくとも一つの構造を有するものである、炭素構造体。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記ナノ炭素構造体が、前記花弁状構造と前記凸凹状構造とを有するものである、請求項１記載の炭素構造体。
【請求項３】
炭素バインダーをさらに含む、請求項１または２記載の炭素構造体。
【請求項４】
前記炭素バインダーが、熱膨張黒鉛およびグラフェン集合体の少なくとも一つを含む請求項３記載の炭素構造体。
【請求項５】
前記炭素バインダーが、グラフェン集合体を含む請求項３記載の炭素構造体。
【請求項６】
前記炭素構造体の厚さが０．１ｍｍ以上である１または２記載の炭素構造体。
【請求項７】
曲げ強度が０．５ＭＰａ以上である請求項１または２記載の炭素構造体。
【請求項８】
かさ密度が０．７０ｇ／ｃｍ
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以上である請求項１または２記載の炭素構造体。
【請求項９】
ラマン分光より得られるＤバンドのピーク強度に対するＧバンドのピーク強度の比Ｇ／Ｄが３．００以上であり、２Ｄバンドのピーク強度に対するＧバンドのピーク強度の比Ｇ／２Ｄが３．００以下である請求項１または２記載の炭素構造体。
【請求項１０】
前記三次元形状が、板状、円盤状、チューブ状、または、前記チューブ状の形状を分割した分割片の形状である請求項１または２記載の炭素構造体。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素構造体に関する。より詳しくは、物質の構造解析や、生命科学、医療など幅広い分野での活用が期待される冷中性子や極冷中性子を、干渉性散乱によって高強度化することができる、三次元形状の炭素構造体に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
冷中性子（０．１～５ｍｅＶ）は、波長が長く、物質の構造を調べるのに適しており、高温超伝導体、生体物質等の構造解析といった分野での利用が進められてきている。また、極冷中性子（０．５μｅＶ～０．１ｍｅＶ未満）は、自然界に存在する４つの力の働きを調べること等に有用である。
【０００３】
冷中性子を含む中性子を高強度化する素材として、ナノダイヤモンド（ＮＤ）が注目されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
M. Teshigawara, et al., Nuclear Inst. and Method in Physics Research, A 929 (2019) 113-120
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ナノダイヤモンドを中性子反射材として利用する場合、賦形性が悪いため、減速材や中性子取り出し面に沿って十分な厚さと体積を保持した構造体にすることが困難である。また、中性子反射材には、高い放射線場での耐久性も要求される。
【０００６】
本発明は、賦形性がよく、干渉性散乱によって冷中性子や極冷中性子を高強度化することができ、高い放射線場での耐久性も期待できる、冷中性子や極冷中性子の反射材を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題解決のため、鋭意検討した結果、グラフェン骨格を有する所定の厚さ未満の薄片状炭素が花弁状に固定された花弁状構造および所定の大きさのシード状構造体が集まって形成された凸凹状構造の少なくとも一つの構造を有する三次元形状の炭素構造体を用いれば、上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を重ねて、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は、
ナノ炭素構造体を含んでなる三次元形状の炭素構造体であって、
前記ナノ炭素構造体は、グラフェン骨格を有する２０ｎｍ未満の厚さの薄片状炭素が花弁状に固定された花弁状構造、および、１～１００ｎｍの大きさのシード状構造体が集まって形成された凸凹状構造の少なくとも一つの構造を有するものである、炭素構造体
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、賦形性がよく、干渉性散乱によって冷中性子や極冷中性子を高強度化することができ、高い放射線場での耐久性も期待できる、冷中性子や極冷中性子の反射材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
マッフル炉の構造を示す模式図である。
ナノ炭素構造体１のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体１のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
ナノ炭素構造体２のＳＥＭ像である。
熱膨張黒鉛のＳＥＭ像である。
グラフェン集合体のＳＥＭ像である。
三次元形状炭素構造体３の写真である。
三次元形状炭素構造体４の写真である。
三次元形状炭素構造体５の写真である。
三次元形状炭素構造体６の写真である。
三次元形状炭素構造体７の写真である。
三次元形状炭素構造体４のＳＥＭ像である。
三次元形状炭素構造体６のＳＥＭ像である。
三次元形状炭素構造体７のＳＥＭ像である。
三次元形状炭素構造体７のＳＥＭ像である。
三次元形状炭素構造体７のＳＥＭ像である。
三次元形状炭素構造体７のＳＥＭ像である。
三次元形状炭素構造体の形状の例を示す模式図である。
試験に供した各試料についての、エネルギー依存の中性子透過率をプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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