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公開番号2025020242
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-12
出願番号2024190353,2023152071
出願日2024-10-30,2019-03-21
発明の名称窒化ホウ素ナノチューブ構造体を含む組成物及び凝集体、並びに製造方法
出願人ビーエヌナノ,インコーポレーテッド
代理人個人,個人,個人,個人
主分類C01B 21/064 20060101AFI20250204BHJP(無機化学)
要約【課題】独立した窒化ホウ素ナノチューブを含み、新規な特徴を有する新規な組成物及び凝集体を提供する。
【解決手段】窒化ホウ素ナノチューブ構造体に対してエピタキシャルである六方晶窒化ホウ素構造体を含むエピタキシャルh-BN/BNNT構造体を含む、組成物(又は凝集体)。さらに、独立した窒化ホウ素ナノチューブを含み、組成物中の独立した六方晶窒化ホウ素と残留するホウ素との合計質量パーセントは、35%以下である、組成物(又は凝集体)。さらに、独立した窒化ホウ素ナノチューブ及び窒化ホウ素ナノチューブ構造体の1%以下が、ディキシーカップ欠陥又はバンブー欠陥を有する、組成物(又は凝集体)。さらに、独立した窒化ホウ素ナノチューブ及び窒化ホウ素ナノチューブ構造体の少なくとも50%が、単層である、組成物。さらに、エピタキシャルh-BN/BNNT構造体を含む組成物を製造する方法。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも第一のｈ－ＢＮ／ＢＮＮＴ構造体を含む組成物であって、
前記第一のｈ－ＢＮ／ＢＮＮＴ構造体は、少なくとも第一の窒化ホウ素ナノチューブ構造体及び少なくとも第一の六方晶窒化ホウ素構造体を含み、
ここで、
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計は、少なくとも１０個であり、
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計の少なくとも１０％である量の窒化ホウ素ナノチューブ構造体の各々について、
前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体は、少なくとも５０ｎｍの長さを有し、窒化ホウ素ナノチューブ構造体の最外壁の合計で少なくとも１０％が六方晶窒化ホウ素構造体によって覆われている、
組成物。
続きを表示（約 3,100 文字）【請求項２】
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計の少なくとも３０％である量の窒化ホウ素ナノチューブ構造体の各々について、
前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体は、少なくとも５０ｎｍの長さを有し、窒化ホウ素ナノチューブ構造体の最外壁の合計で少なくとも３０％が六方晶窒化ホウ素構造体によって覆われている、
請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計の少なくとも８０％である量の窒化ホウ素ナノチューブ構造体の各々について、
前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体は、少なくとも５０ｎｍの長さを有し、窒化ホウ素ナノチューブ構造体の最外壁の合計で少なくとも３０％が六方晶窒化ホウ素構造体によって覆われている、
請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊と、［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体塊と、［３］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体／独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊と、［４］組成物中の、塊ではなく、少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブと、［５］組成物中の、塊ではなく、少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体とのそれぞれの量の合計は、少なくとも１０個であり、
［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体塊、［３］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体／独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊、及び［５］組成物中の、塊ではなく、少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の中で、前記合計の少なくとも３０％である量の各々について、
［２］窒化ホウ素ナノチューブ構造体塊、［３］窒化ホウ素ナノチューブ構造体／独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊、又は［５］塊ではない窒化ホウ素ナノチューブ構造体の外部原子の合計で少なくとも１０％が六方晶窒化ホウ素構造体によって覆われている、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の組成物。
【請求項５】
請求項１に記載の少なくとも第一のｈ－ＢＮ／ＢＮＮＴ構造体を含む組成物を含む一体構造体を含む凝集体であって、
前記一体構造体は、少なくとも１００ｎｍの第一の寸法及び少なくとも１００ｎｍの第二の寸法を有し、第二の寸法は、第一の寸法に対して直角である、
凝集体。
【請求項６】
［２］一体構造体中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体塊、［３］一体構造体中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体／独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊、及び［５］一体構造体中の、塊ではなく、少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の中で、
［１］一体構造体中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊と、［２］一体構造体中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体塊と、［３］一体構造体中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体／独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊と、［４］一体構造体中の、塊ではなく、少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブと、［５］一体構造体中の、塊ではなく、少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体とのそれぞれの量の合計の少なくとも１０％である量の各々について：
［２］窒化ホウ素ナノチューブ構造体塊、［３］窒化ホウ素ナノチューブ構造体／独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊、又は［５］塊ではない窒化ホウ素ナノチューブ構造体の外部原子の合計で少なくとも１０％が、
［２］窒化ホウ素ナノチューブ構造体塊、［３］窒化ホウ素ナノチューブ構造体／独立した窒化ホウ素ナノチューブ塊、又は［５］塊ではない窒化ホウ素ナノチューブ構造体中の六方晶窒化ホウ素構造体によって覆われている、
請求項５に記載の凝集体。
【請求項７】
少なくとも第一のエピタキシャルｈ－ＢＮ／ＢＮＮＴ構造体、及び
少なくとも一つの金属、
を含む組成物であって、
前記第一のエピタキシャルｈ－ＢＮ／ＢＮＮＴ構造体は、少なくとも第一の窒化ホウ素ナノチューブ構造体及び少なくとも第一の六方晶窒化ホウ素構造体を含み、
前記第一の六方晶窒化ホウ素構造体は、前記第一の窒化ホウ素ナノチューブ構造体に対してエピタキシャルであり、
ここで、前記第一の六方晶窒化ホウ素構造体中の原子は、前記第一の六方晶窒化ホウ素構造体に最も近い前記第一の窒化ホウ素ナノチューブ構造体中の原子に対してエピタキシャルに配列されており、
前記少なくとも一つの金属は、前記第一のエピタキシャルｈ－ＢＮ／ＢＮＮＴ構造体に接着している、
組成物。
【請求項８】
前記少なくとも一つの金属が、アルミニウム、マグネシウム、及びチタンから選択される少なくとも一つの原子を含む、請求項７に記載の組成物。
【請求項９】
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計は、少なくとも１０個であり、
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計の少なくとも１０％である量の窒化ホウ素ナノチューブ構造体の各々について、
前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体は、少なくとも５０ｎｍの長さを有し、前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体の最外壁の合計で少なくとも１０％が、前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体に対して各々がエピタキシャルである六方晶窒化ホウ素構造体によって覆われている、
請求項７または８に記載の組成物。
【請求項１０】
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計は、少なくとも１０個であり、
［１］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する独立した窒化ホウ素ナノチューブの量と［２］組成物中の少なくとも５０ｎｍの長さを有する窒化ホウ素ナノチューブ構造体の量との合計の少なくとも３０％である量の窒化ホウ素ナノチューブ構造体の各々について、
前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体は、少なくとも５０ｎｍの長さを有し、前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体の最外壁の合計で少なくとも３０％が、前記窒化ホウ素ナノチューブ構造体に対して各々がエピタキシャルである六方晶窒化ホウ素構造体によって覆われている、
請求項７または８に記載の組成物。
（【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】
関連出願の相互参照
本出願は、全内容が参照により本明細書に援用される２０１８年３月２２日出願の米国特許出願公開第１５／９２８，９６９号の優先権を主張するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【０００２】
本発明の主題の分野
本発明の主題は、理想化された窒化ホウ素ナノチューブに（少なくとも指定された程度で）対応する原子の配列の第一の領域を含む原子の配列を各々が含む新規で予見されない材料に関し、原子の配列は、少なくとも（第一の領域とは異なる）第二の領域も含み、そのような新規で予見されない材料は、特独の組み合わせの特性を有する。
【０００３】
本発明の主題の１つの態様では、したがって、本発明の主題は、独特の組み合わせの特性を有する新規で予見されない材料を提供する。
本発明の主題はまた、そのような新規で予見されない材料を含む新規な組成物及び凝集体も提供する。
【０００４】
本発明の主題はまた、窒化ホウ素ナノチューブを含み、新規な特徴を有する新規な組成物及び凝集体も提供する。
本発明の主題はまた、新規で予見されない材料、組成物、及び凝集体を製造する新規な方法も提供する。
【背景技術】
【０００５】
窒化ホウ素ナノチューブは、ナノスケールの中空チューブであり、典型的な直径は、２～２０ナノメートルの範囲内、典型的な長さは数十ナノメートルから数十ミクロンの範囲内である。「窒化ホウ素ナノチューブ」（又は「複数の窒化ホウ素ナノチューブ」）の表現は、概略チューブ状である単層から成る構造体（すなわち、単層窒化ホウ素ナノチューブ）、さらには、各々が概略チューブ状で同心状である複数の層から成る構造体（すなわち、多層窒化ホウ素ナノチューブ）を包含する。
【０００６】
仮想上の理想化された窒化ホウ素ナノチューブは、１又は複数の層（すなわち、壁）から成り、各層はホウ素原子と窒素原子との概略チューブ状の配列から成り、ホウ素原子及び窒素原子は、ホウ素原子と窒素原子とが交互に並んでいる六角形の繰り返しパターンで配列されている。当業者に周知のように、理想化された窒化ホウ素ナノチューブは、ホウ素と窒素とが交互に六角形の繰り返しパターンで配列されているホウ素原子及び窒素原子の１つの層（又は複数の層）を取り、継ぎ目で交互のホウ素／窒素の六角形繰り返しパターンが合うように層の（又はそれぞれの層の）２つの辺が継ぎ目に沿って接し、接続するようにして層（又は複数の層）を湾曲させて、連続する交互の六角形パターン（すなわち、継ぎ目は識別できない）のホウ素原子及び窒素原子の１つの壁の（又は層の数に対応する数の壁の）中空円筒形状アレイを提供することから得られることになる構造体として、概念的に説明することができる。
【０００７】
窒化ホウ素ナノチューブは、多くの場合、その対応する化学的構造及びその対応する特性に関して、カーボンナノチューブと比較される。類似点が存在する一方で（例：非常に優れた機械的強度）、多くの相違点も存在することが知られており、（多くの相違点の中でも）窒化ホウ素ナノチューブが、電気絶縁性であること（一方、カーボンナノチューブは、電気伝導性である）、及び窒化ホウ素ナノチューブが、非常により高い温度まで安定であること、が挙げられる。
【０００８】
窒化ホウ素ナノチューブの多くの際立って好ましい特性としては、とりわけ、強度対質量比（高強度／低密度）、靭性、剛性、熱伝導性、難燃性、耐腐食性、中性子線吸収／保護、耐摩擦及び摩耗性、耐酸化性、疎水性、水素貯蔵量、ナノ粒子キャリア効果（nanoparticle carrier effectiveness）などの特性が挙げられる。
【０００９】
当業者に周知である欠陥窒化ホウ素ナノチューブの形態がいくつか存在し、例えば、ディキシーカップ欠陥（dixie cup defects）及びバンブー欠陥（bamboo defects）である
。
【発明の概要】
【００１０】
上記で述べたように、本発明の主題は、１つの態様において、理想化された窒化ホウ素ナノチューブに（少なくとも指定された程度で）対応する原子の配列の第一の領域を含む原子の配列を各々が含む新規で予見されない材料（エピタキシャルｈ－ＢＮ／ＢＮＮＴ構造体と本明細書で定義される）を提供し、原子の配列は、少なくとも（第一の領域とは異なる）第二の領域も含み、そのような新規で予見されない材料は、特独の組み合わせの特性を有する。
（【００１１】以降は省略されています）

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