納米壓痕儀用試樣固定部件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種納米壓痕儀用的試樣固定部件，其能夠穩(wěn)定地固定試樣，減輕塑性變形，能夠進行精確的納米壓痕儀測定。本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有具備多個長度200μm以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體。
【專利說明】納米壓痕儀用試樣固定部件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米壓痕儀用試樣固定部件。詳細而言，涉及用于在納米壓痕儀上固 定測定對象試樣的部件。

【背景技術(shù)】
[0002] 納米壓痕儀作為精確地測定納米級厚度的薄膜的硬度的裝置而被已知（例如，參 照專利文獻1)。納米壓痕儀中，一邊使負載從〇連續(xù)增加，一邊將金剛石壓頭壓入試樣，通 過測定此時的壓頭從該試樣表面的壓入位移量，能夠測定該試樣的硬度。
[0003] 納米壓痕儀中，上述壓入位移量為極微小的納米級。因此，當試樣的固定部件在利 用納米壓痕儀進行的測定中發(fā)生塑性變形時，使固定試樣的高度發(fā)生位移，有得不到精確 的納米壓痕儀測定結(jié)果的問題。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻1 :(日本）特開2008 - 215940號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 發(fā)明所要解決的課題
[0008] 本發(fā)明的課題在于提供一種納米壓痕儀用的試樣固定部件，其能夠穩(wěn)定地固定試 樣，減輕塑性變形，能夠進行精確的納米壓痕儀測定。用于解決課題的方法
[0009] 本發(fā)明提供一種納米壓痕儀用試樣固定部件，其含有具備多個長度200 μ m以上 的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體。
[0010] 在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件中，室溫中相對于玻 璃面的剪切粘接力為l〇N/cm2以上。
[0011] 在優(yōu)選的實施方式中，上述纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體為具備多個碳納米管的碳納米管集 合體。
[0012] 在優(yōu)選的實施方式中，上述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數(shù)分布的分布 寬度為10層以上，該層數(shù)分布的最頻值的相對頻度為25%以下。
[0013] 在優(yōu)選的實施方式中，上述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數(shù)分布的最頻 值存在于層數(shù)10層以下，該最頻值的相對頻度為30%以上。
[0014] 在優(yōu)選的實施方式中，本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有基材。
[0015] 發(fā)明的效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種納米壓痕儀用的試樣固定部件，其能夠穩(wěn)定地固定試 樣，減輕塑性變形，能夠進行精確的納米壓痕儀測定。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中的納米壓痕儀用試樣固定部件的一例的簡要剖 面圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中的納米壓痕儀用試樣固定部件含有碳納米管集 合體時該碳納米管集合體的制造裝置的簡要剖面圖。

【具體實施方式】
[0019] 《納米壓痕儀用試樣固定部件》
[0020] 本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有具備多個長度200 μ m以上的纖維狀柱 狀物的纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體。通過使本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有具備多個長度 200 μ m以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體，能夠穩(wěn)定地固定試樣，減輕塑性變形，能 夠進行精確的納米壓痕儀測定。本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件也可以是僅由上述纖 維狀柱狀結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的部件，也可以是包括上述纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體和可以合適地用于納米 壓痕儀用試樣的固定的任意適當?shù)牟牧系牟考?br> [0021] 本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件是用于在納米壓痕儀上粘接固定測定試樣 的部件，其大小、形狀可以根據(jù)使用的納米壓痕儀的種類適當選擇。
[0022] 上述纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體是具備多個纖維狀柱狀物的集合體。上述纖維狀柱狀結(jié)構(gòu) 體優(yōu)選是具備長度L的多個纖維狀柱狀物的集合體。圖1中表示本發(fā)明優(yōu)選的實施方式中 的納米壓痕儀用試樣固定部件的一例的簡要剖面圖。
[0023] 圖1中，纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體10具備基材1和多個纖維狀柱狀物2。纖維狀柱狀物 2的一端2a固定于基材1。纖維狀柱狀物2在長度L的方向取向。纖維狀柱狀物2優(yōu)選 相對于基材1在大致垂直的方向取向。這里，"大致垂直的方向"是指相對于基材1的面的 角度優(yōu)選為90° ±20°，更優(yōu)選為90° ±15°，進一步優(yōu)選為90° ±10°，特別優(yōu)選為 90° ±5°。此外，纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體10也可以與本圖示例不同，是僅由多個纖維狀柱狀物 2構(gòu)成的集合體。即，纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體10也可以不具備基材1。在該情況下，多個纖維狀 柱狀物2可以相互通過例如范德華力而作為集合體存在。
[0024] 上述長度L為200 μπι以上，優(yōu)選為200 μπι?2000 μ m，更優(yōu)選為300 μ m? 1500μ--，進一步優(yōu)選為400μπι?ΙΟΟΟμ--，特別優(yōu)選為500μπι?ΙΟΟΟμ--，最優(yōu)選為 600 μ m?1000 μ m。通過使上述長度L收于上述范圍內(nèi)，本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定 部件能夠穩(wěn)定地固定試樣，減輕塑性變形，能夠進行精確的納米壓痕儀測定。此外，上述長 度L可通過后述的方法測定。
[0025] 本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件中，室溫中相對于玻璃面的剪切粘接力優(yōu)選 為ΙΟΝ/cm 2以上，更優(yōu)選為ΙΟΝ/cm2?200N/cm2,進一步優(yōu)選為15N/cm 2?200N/cm2,特別優(yōu) 選為20N/cm2?200N/cm 2,最優(yōu)選為25N/cm2?200N/cm2。通過使上述剪切粘接力收于上述 范圍內(nèi)，本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更穩(wěn)定地固定試樣，能夠進行精確的納 米壓痕儀測定。此外，上述剪切粘接力通過后述的方法測定。
[0026] 作為上述纖維狀柱狀物的材料，可以采用任意適當?shù)牟牧?。例如，可以列舉：鋁、 鐵等金屬；娃等無機材料；碳納米纖維、碳納米管等碳材料；工程塑料、超級工程塑料等高 模量樹脂等。作為樹脂的具體例，可以列舉聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚對苯二甲酸乙二醇 酯、乙酰基纖維素、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺等。就樹脂的分子量等物性而言，可以在能 夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的范圍內(nèi)采用任意適當?shù)奈镄浴?br> [0027] 作為上述基材，可以根據(jù)目的采用任意適當?shù)幕?。例如，可以列舉石英玻璃、硅 (硅晶片等）、工程塑料、超級工程塑料等。作為工程塑料和超級工程塑料的具體例，可以列 舉聚酰亞胺、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙?；w維素、聚碳酸酯、聚丙烯、聚酰胺等。 這些基材的分子量等物性可以在能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明目的的范圍內(nèi)采用任意適當?shù)奈镄浴?br> [0028] 上述纖維狀柱狀物的直徑優(yōu)選為0· 3nm?2000nm，更優(yōu)選為lnm?lOOOnm，進一 步優(yōu)選為2nm?500nm。通過使上述纖維狀柱狀物的直徑收于上述范圍內(nèi)，本發(fā)明的納米壓 痕儀用試樣固定部件能夠更穩(wěn)定地固定試樣，進一步減輕塑性變形，能夠進行更精確的納 米壓痕儀測定。
[0029] 上述基材的厚度可以根據(jù)目的設(shè)定成任意適當?shù)闹怠?br> [0030] 上述基材的表面，為了提高與鄰接的層的附著力、保持性等，也可以實施常用的表 面處理，例如，鉻酸處理、臭氧暴露、火焰暴露、高壓電擊暴露、離子化射線處理等化學的或 物理的處理；利用底涂劑（例如，上述粘合性物質(zhì)）進行的涂敷處理。
[0031] 上述基材也可以是單層，也可以是多層體。
[0032] 本發(fā)明中，上述纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體優(yōu)選為具備多個碳納米管的碳納米管集合體。 在該情況下，上述纖維狀柱狀物優(yōu)選為碳納米管。
[0033] 本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件也可以僅由上述碳納米管集合體構(gòu)成，也可 以包括上述碳納米管集合體和任意適當?shù)牟考?br> [0034] 在本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有具備多個碳納米管的碳納米管集合 體且還含有上述基材的情況下，也可以將該碳納米管的一端固定于該基材。
[0035] 在本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有具備多個碳納米管的碳納米管集合 體且含有基材的情況下，作為將該碳納米管固定于基材的方法，可以采用任意適當?shù)姆椒ā?例如，也可以將碳納米管集合體的制造所使用的基板直接作為基材使用。另外，也可以在基 材設(shè)置粘接層，固定于碳納米管。另外，在基材為熱固化性樹脂的情況下，只要以反應(yīng)前的 狀態(tài)制作薄膜，使碳納米管的一端壓接于薄膜層，然后進行固化處理來固定即可。另外，在 基材為熱塑性樹脂、金屬等的情況下，只要在熔融的狀態(tài)下使纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體的一端壓 接，然后冷卻到室溫來固定即可。
[0036]《碳納米管集合體》
[0037] 在本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體的情況下，該纖維 狀柱狀結(jié)構(gòu)體優(yōu)選為碳納米管集合體。在本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件含有碳納米 管集合體的情況下，本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更穩(wěn)定地固定試樣，進一步 減輕塑性變形，能夠進行更精確的納米壓痕儀測定。
[0038] <第一優(yōu)選的實施方式>
[0039] 本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體的優(yōu)選的實施 方式之一（以下，有時稱為第一優(yōu)選的實施方式），具備多個碳納米管，該碳納米管具有多 個層，該碳納米管的層數(shù)分布的分布寬度為10層以上，該層數(shù)分布的最頻值的相對頻度為 25%以下。
[0040] 上述碳納米管的層數(shù)分布的分布寬度為10層以上，優(yōu)選為10層?30層，更優(yōu)選 為10層?25層，進一步優(yōu)選為10層?20層。
[0041] 上述碳納米管的層數(shù)分布的"分布寬度"是指碳納米管的層數(shù)的最大層數(shù)與最小 層數(shù)之差。通過使碳納米管的層數(shù)分布的分布寬度處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管能夠兼?zhèn)?優(yōu)異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管可以形成顯示優(yōu)異的粘合特性的碳納 米管集合體。因此，使用了這樣的碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更進 一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0042] 上述碳納米管的層數(shù)、層數(shù)分布只要利用任意適當?shù)难b置測定即可。優(yōu)選利用掃 描電子顯微鏡（SEM)或透射電子顯微鏡（TEM)進行測定。例如，只要從碳納米管集合體取 出至少10個、優(yōu)選為20個以上的碳納米管，利用SEM或TEM測定，評價層數(shù)和層數(shù)分布即 可。
[0043] 上述碳納米管的層數(shù)的最大層數(shù)優(yōu)選為5層?30層，更優(yōu)選為10層?30層，進 一步優(yōu)選為15層?30層，特別優(yōu)選為15層?25層。
[0044] 上述碳納米管的層數(shù)的最小層數(shù)優(yōu)選為1層?10層，更優(yōu)選為1層?5層。
[0045] 通過使上述碳納米管的層數(shù)的最大層數(shù)和最小層數(shù)處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管 能夠兼?zhèn)涓鼉?yōu)異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管可以形成顯示更優(yōu)異的粘 合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這樣的碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定 部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納 米壓痕儀測定。
[0046] 上述層數(shù)分布的最頻值的相對頻度為25%以下，優(yōu)選為1 %?25%，更優(yōu)選為 5 %?25%，進一步優(yōu)選為10%?25%，特別優(yōu)選為15 %?25%。通過使上述層數(shù)分布 的最頻值的相對頻度處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管能夠兼?zhèn)鋬?yōu)異的機械特性和高的比表面 積，進而，該碳納米管可以形成顯示優(yōu)異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種 碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減 輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0047] 上述層數(shù)分布的最頻值優(yōu)選存在于層數(shù)2層?層數(shù)10層，進一步優(yōu)選存在于層數(shù) 3層?層數(shù)10層。通過使上述層數(shù)分布的最頻值處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管能夠兼?zhèn)鋬?yōu) 異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管可以形成顯示優(yōu)異的粘合特性的碳納米 管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更進一步 穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，進行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0048] 作為上述碳納米管的形狀，只要其橫斷面具有任意適當?shù)男螤罴纯?。例如，可以?舉其橫斷面為大致圓形、橢圓形、η邊形（η為3以上的整數(shù)）等。
[0049] 上述碳納米管的長度優(yōu)選為200 μ m以上，更優(yōu)選為200 μ m?2000 μ m，進一步優(yōu) 選為300 μ m?1500 μ m，進一步優(yōu)選為400 μ m?1000 μ m，特別優(yōu)選為500 μ m?1000 μ m， 最優(yōu)選為600 μ m?1000 μ m。通過使上述碳納米管的長度處于上述范圍內(nèi)，能夠更進一步 穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0050] 上述碳納米管的直徑優(yōu)選為0· 3nm?2000nm，更優(yōu)選為lnm?lOOOnm，進一步優(yōu) 選為2nm?500nm。通過使上述碳納米管的直徑處于上述范圍內(nèi)，本發(fā)明的納米壓痕儀用試 樣固定部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精 確的納米壓痕儀測定。
[0051] 上述碳納米管的比表面積、密度可以設(shè)定成任意適當?shù)闹怠?br> [0052] <第二優(yōu)選的實施方式>
[0053] 本發(fā)明的納米壓痕儀用固定部件可以含有的碳納米管集合體的優(yōu)選的實施方式 的另一方式（以下，有時稱為第二優(yōu)選的實施方式）中，具備多個碳納米管，該碳納米管具 有多個層，該碳納米管的層數(shù)分布的最頻值存在于層數(shù)10層以下，該最頻值的相對頻度為 30%以上。
[0054] 上述碳納米管的層數(shù)分布的分布寬度優(yōu)選為9層以下，更優(yōu)選為1層?9層，進一 步優(yōu)選為2層?8層，特別優(yōu)選為3層?8層。
[0055] 上述碳納米管的層數(shù)分布的"分布寬度"是指碳納米管的層數(shù)的最大層數(shù)與最小 層數(shù)之差。通過使碳納米管的層數(shù)分布的分布寬度處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管能夠兼?zhèn)?優(yōu)異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管可以形成顯示優(yōu)異的粘合特性的碳納 米管集合體。因此，使用了這樣的碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更進 一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0056] 上述碳納米管的層數(shù)、層數(shù)分布只要利用任意適當?shù)难b置測定即可。優(yōu)選利用掃 描電子顯微鏡（SEM)或透射電子顯微鏡（TEM)進行測定。例如，只要從碳納米管集合體取 出至少10個、優(yōu)選為20個以上的碳納米管，利用SEM或TEM測定，評價層數(shù)和層數(shù)分布即 可。
[0057] 上述碳納米管的層數(shù)的最大層數(shù)優(yōu)選為1層?20層，更優(yōu)選為2層?15層，進一 步優(yōu)選為3層?10層。
[0058] 上述碳納米管的層數(shù)的最小層數(shù)優(yōu)選為1層?10層，更優(yōu)選為1層?5層。
[0059] 通過使上述碳納米管的層數(shù)的最大層數(shù)和最小層數(shù)處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管 能夠具備更優(yōu)異的機械特性和高的比表面積，進而，該碳納米管可以形成顯示更優(yōu)異的粘 合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定部 件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納米 壓痕儀測定。
[0060] 上述層數(shù)分布的最頻值的相對頻度為30 %以上，優(yōu)選為30 %?100%，更優(yōu)選為 30 %?90%，進一步優(yōu)選為30 %?80%，特別優(yōu)選為30 %?70%。通過使上述層數(shù)分布 的最頻值的相對頻度處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管能夠兼?zhèn)鋬?yōu)異的機械特性和高的比表面 積，進而，該碳納米管可以形成顯示優(yōu)異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用了這種 碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減 輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0061] 上述層數(shù)分布的最頻值存在于層數(shù)10層以下，優(yōu)選存在于層數(shù)1層?層數(shù)10層， 更優(yōu)選存在于層數(shù)2層?層數(shù)8層，進一步優(yōu)選存在于層數(shù)2層?層數(shù)6層。本發(fā)明中，通 過使上述層數(shù)分布的最頻值處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管能夠兼?zhèn)鋬?yōu)異的機械特性和高的 比表面積，進而，該碳納米管可以形成顯示優(yōu)異的粘合特性的碳納米管集合體。因此，使用 了這種碳納米管集合體的納米壓痕儀用試樣固定部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進 一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0062] 作為上述碳納米管的形狀，只要其橫斷面具有任意適當?shù)男螤罴纯?。例如，可以?舉其橫斷面為大致圓形、橢圓形、η邊形（η為3以上的整數(shù)）等。
[0063] 上述碳納米管的長度優(yōu)選為200 μ m以上，更優(yōu)選為200 μ m?2000 μ m，進一步優(yōu) 選為300 μ m?1500 μ m，進一步優(yōu)選為400 μ m?1000 μ m，特別優(yōu)選為500 μ m?1000 μ m， 最優(yōu)選為600 μ m?1000 μ m。通過使上述碳納米管的長度處于上述范圍內(nèi)，本發(fā)明的納米 壓痕儀用試樣固定部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行 更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0064] 上述碳納米管的直徑優(yōu)選為0· 3nm?2000nm，更優(yōu)選為lnm?lOOOnm，進一步優(yōu) 選為2nm?500nm。通過使上述碳納米管的直徑處于上述范圍內(nèi)，本發(fā)明的納米壓痕儀用試 樣固定部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進行更進一步精 確的納米壓痕儀測定。
[0065] 上述碳納米管的比表面積、密度可以設(shè)定成任意適當?shù)闹怠?br> [0066]《碳納米管集合體的制造方法》
[0067] 作為本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體的制造方 法，可以采用任意適當?shù)姆椒ā?br> [0068] 作為本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體的制造方 法，例如，可以列舉利用化學氣相成長法（Chemical Vapor Deposition :CVD法），制造從基 板幾乎垂直取向的碳納米管集合體的方法，其中，化學氣相成長法中，在平滑的基板上構(gòu)成 催化劑層，以通過熱、等離子體等使催化劑活化的狀態(tài)填充碳源，使碳納米管成長。此時，例 如除去基板，則可以得到在長度方向取向的碳納米管集合體。
[0069] 作為上述基板，可以采用任意適當?shù)幕濉＠?，可以列舉具有平滑性且可以耐受 碳納米管的制造的具有高溫耐熱性的材料。作為這樣的材料，例如，可以列舉石英玻璃、硅 (硅晶片等）、鋁等金屬板等。上述基板能夠直接作為本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件 可以含有的碳納米管集合體所具備的基材使用。
[0070] 作為用于制造本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體 的裝置，可以采用任意適當?shù)难b置。例如，作為熱CVD裝置，可以列舉如圖2所示的、將筒型 反應(yīng)容器以電阻加熱式的管狀電爐包圍而構(gòu)成的熱壁型等。此時，作為反應(yīng)器，例如，可以 優(yōu)選使用耐熱性的石英管等。
[0071] 作為可以用于本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體 的制造的催化劑（催化劑層的材料），可以采用任意適當?shù)拇呋瘎?。例如，可以列舉鐵、鈷、 鎳、金、鉬、銀、銅等金屬催化劑。
[0072] 在制造本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體時，也可 以根據(jù)需要在基板和催化劑層的中間設(shè)置氧化鋁/親水性膜。
[0073] 作為氧化鋁/親水性膜的制作方法，可以采用任意適當?shù)姆椒?。例如，通過在基板 上制作310 2膜，在蒸鍍A1后，升溫到450°C使其氧化而得到。根據(jù)這樣的制作方法，A1203 與親水性的Si02膜相互作用，形成比直接蒸鍍A1203得到的粒徑更不同的A1 203面。在基板 上，不制作親水性膜，在蒸鍍A1后升溫到450°C使其氧化，有難以形成粒徑不同的A1 203面 的擔心。另外，在基板上制作親水性膜，直接蒸鍍A120 3，也有難以形成粒徑不同的A1203面 的擔心。
[0074] 為了形成微粒，可以用于本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米 管集合體的制造的催化劑層的厚度選為〇. oinm?20nm，更優(yōu)選為0. lnm?10nm。通過使可 以用于本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體的制造的催化劑 層的厚度處于上述范圍內(nèi)，該碳納米管集合體能夠兼?zhèn)鋬?yōu)異的機械特性和高的比表面積， 進而，該碳納米管集合體可以顯示優(yōu)異的粘合特性。因此，使用了這種碳納米管集合體的納 米壓痕儀用試樣固定部件能夠更進一步穩(wěn)定地固定試樣，更進一步減輕塑性變形，能夠進 行更進一步精確的納米壓痕儀測定。
[0075] 催化劑層的形成方法可以采用任意適當?shù)姆椒?。例如，可以列舉通過EB(電子 束）、濺射等蒸鍍金屬催化劑的方法、將金屬催化劑微粒的懸浮液涂布于基板上的方法等。
[0076] 作為可以用于本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體 的制造的碳源，可以使用任意適當?shù)奶荚?。例如，可以列舉甲烷、乙烯、乙炔、苯等烴；甲醇、 乙醇等醇等。
[0077] 作為制造本發(fā)明的納米壓痕儀用試樣固定部件可以含有的碳納米管集合體的制 造溫度，可以采用任意適當?shù)臏囟?。例如，為了形成可以充分體現(xiàn)本發(fā)明效果的催化劑顆 粒，優(yōu)選為400°C?1000°C，更優(yōu)選為500°C?900°C，進一步優(yōu)選為600°C?800°C。
[0078] 實施例
[0079] 以下，基于實施例說明本發(fā)明，但本發(fā)明不限定于此。此外，各種評價、測定通過以 下方法進行。
[0080] <纖維狀柱狀物的長度L的測定>
[0081] 纖維狀柱狀物的長度L利用掃描電子顯微鏡（SEM)測定。
[0082] <納米壓痕儀用試樣固定部件的剪切粘接力的測定>
[0083] 切除了 1cm2單位面積的納米壓痕儀用試樣固定部件的前端（在納米壓痕儀用試 樣固定部件含有碳納米管集合體的情況下，為碳納米管的前端）以接觸的方式載置于玻璃 (MATSUNAMI載玻片27mmX 56mm)上，使5kg的輥往返一次，將納米壓痕儀用試樣固定部件的 前端壓接于玻璃上。然后，放置30分鐘。利用拉伸試驗機（Instro Tensil Tester)以拉 伸速度50mm/min在室溫（25°C )中進行剪切試驗，將所得到的峰值作為剪切粘接力。
[0084] <碳納米管集合體中的碳納米管的層數(shù)?層數(shù)分布的評價>
[0085] 碳納米管集合體中的碳納米管的層數(shù)及層數(shù)分布利用掃描電子顯微鏡（SEM)和/ 或透射電子顯微鏡（TEM)進行測定。利用SEM和/或TEM觀察來自所得到的碳納米管集合 體中至少10個以上、優(yōu)選為20個以上的碳納米管，研究各碳納米管的層數(shù)，制作層數(shù)分布。 [0086] <納米壓痕儀測定及對于負載的與校正數(shù)據(jù)的位移差的測定及評價>
[0087] 納米壓痕儀測定使用別爾科維奇（Berkovich)型三角錐型壓頭進行。
[0088] 納米壓痕儀測定中對于負載的位移差如下述測定。
[0089] 首先，使用熔融石英作為標準試樣進行納米壓痕儀測定，取得校正數(shù)據(jù)。接著，將 測定試樣經(jīng)由固定部件進行固定，進行納米壓痕儀測定，算出與校正數(shù)據(jù)的位移差。
[0090] 對于負載的與校正數(shù)據(jù)的位移差的評價按照下述基準進行。
[0091] 〇：對于負載的與校正數(shù)據(jù)的位移差為3nm以下。
[0092] X :對于負載的與校正數(shù)據(jù)的位移差大于3nm。
[0093] 此外，在進行納米壓痕儀測定時，將由于粘接力不足而不能固定的情況評價為"剝 落"。
[0094] [實施例1]
[0095] 在硅基板（KST制，帶熱氧化膜的晶片，厚度1000 μ m)上利用真空蒸鍍裝置（JE0L 制，JEE - 4X Vacuum Evaporator)形成A1薄膜（厚度10nm)后，在450°C實施1小時的氧 化處理。這樣，在硅基板上形成A1203膜。在該A1203膜上，進一步利用濺射裝置（ULVAC制， RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜（厚度2nm)而形成催化劑層。
[0096] 接著，切割所得到的帶催化劑層的硅基板，載置于30mmq>的石英管內(nèi)，將35〇ppm 的水分中保有的氦/氫（120/SOsccm)混合氣體在石英管內(nèi)流動30分鐘，將管內(nèi)進行置換。 然后，使用管狀電爐將管內(nèi)以35分鐘階段性地升溫至765°C，使其穩(wěn)定在765°C。在以765°C 保持溫度的狀態(tài)下，將氦/氫/乙烯（l〇5/80/15sCCm，水分率350ppm)混合氣體充填于管 內(nèi)，放置10分鐘，使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管在長度方向取向的碳納米管集 合體（1)。
[0097] 碳納米管集合體（1)所具備的碳納米管的長度為200 μ m。
[0098] 碳納米管集合體（1)所具備的碳納米管的層數(shù)分布中，層數(shù)分布的分布寬度為17 層（4層?20層），最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20 %和20 %。
[0099] 以所得到的碳納米管集合體（1)作為納米壓痕儀用試樣固定部件（1)進行各種評 價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0100] [實施例2]
[0101] 在作為基板的娃晶片（Silicon Technology制）上利用溉射裝置（ULVAC制， RFS - 200)形成A1薄膜（厚度10nm)。在該A1薄膜上進一步利用濺射裝置（ULVAC制， RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜（厚度lnm)。
[0102] 然后，將該基板載置于30mm(p的石英管內(nèi)，將600ppm水分保有的氦/氫 (90/5〇 SCCm)混合氣體在石英管內(nèi)流動30分鐘，將管內(nèi)進行置換。然后，使用管狀電爐將 管內(nèi)升溫至765°C，使其穩(wěn)定在765°C。在以765°C保持溫度的狀態(tài)下，將氦/氫/乙烯 (85/50/5sccm，水分率600ppm)混合氣體充填于管內(nèi)，放置10分鐘，使碳納米管在基板上生 長，得到碳納米管在長度方向取向的碳納米管集合體（2)。
[0103] 碳納米管集合體（2)所具備的碳納米管的長度為200 μ m。
[0104] 在碳納米管集合體（2)所具備的碳納米管的層數(shù)分布中，最頻值存在于2層，相對 頻度為75%。
[0105] 以所得到的碳納米管集合體（2)作為納米壓痕儀用試樣固定部件（2)進行各種評 價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0106] [實施例3]
[0107] 在硅基板（KST制，帶熱氧化膜的晶片，厚度1000 μ m)上利用真空蒸鍍裝置（JE0L 制，JEE - 4X Vacuum Evaporator)形成A1薄膜（厚度10nm)后，在450°C實施1小時的氧 化處理。這樣，在硅基板上形成A1203膜。在該A1203膜上，進一步利用濺射裝置（ULVAC制， RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜（厚度2nm)而形成催化劑層。
[0108] 接著，切割所得到的帶催化劑層的硅基板，載置于30mmq)的石英管內(nèi)，將350ppm 水分保有的氦/氫（120/SOsccm)混合氣體在石英管內(nèi)流動30分鐘，將管內(nèi)進行置換。然 后，使用管狀電爐將管內(nèi)以35分鐘階段性地升溫至765,使其穩(wěn)定在765°C。在以765°C保 持溫度的狀態(tài)下，將氦/氫/乙烯（l〇5/80/15s CCm，水分率350ppm)混合氣體充填于管內(nèi)， 放置15分鐘，使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管在長度方向的碳納米管集合體（3)。
[0109] 碳納米管集合體（3)所具備的碳納米管的長度為300 μ m。
[0110] 在碳納米管集合體（3)所具備的碳納米管的層數(shù)分布中，層數(shù)分布的分布寬度為 17層（4層?20層），最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20%和20%。
[0111] 以所得到的碳納米管集合體（3)作為納米壓痕儀用試樣固定部件（3)進行各種評 價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0112] [實施例4]
[0113] 在作為基板的娃晶片（Silicon Technology制）上利用溉射裝置（ULVAC制， RFS - 200)形成A1薄膜（厚度10nm)。在該A1薄膜上，進一步利用濺射裝置（ULVAC制， RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜（厚度lnm)。
[0114] 然后，將該基板載置于30mirup的石英管內(nèi)，將水分600ppm中保有的氦/氫 (90/5〇 SCCm)混合氣體在石英管內(nèi)流動30分鐘，將管內(nèi)進行置換。然后，使用管狀電爐將 管內(nèi)升溫至765°C，使其穩(wěn)定在765°C。在以765°C保持溫度的狀態(tài)下，將氦/氫/乙烯 (85/50/5sccm，水分率600ppm)混合氣體充填于管內(nèi)，放置30分鐘，使碳納米管在基板上生 長，得到碳納米管在長度方向取向的碳納米管集合體（4)。
[0115] 碳納米管集合體（4)所具備的碳納米管的長度為600 μ m。
[0116] 在碳納米管集合體（4)所具備的碳納米管的層數(shù)分布中，最頻值存在于2層，相對 頻度為75%。
[0117] 以所得到的碳納米管集合體（4)作為納米壓痕儀用試樣固定部件（4)進行各種評 價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0118] [實施例5]
[0119] 在硅基板（KST制，帶熱氧化膜的晶片，厚度1000 μ m)上利用真空蒸鍍裝置（JE0L 制，JEE - 4X Vacuum Evaporator)形成A1薄膜（厚度10nm)后，在450°C實施1小時的氧 化處理。這樣，在硅基板上形成A120 3膜。在該A1203膜上，進一步利用濺射裝置（ULVAC制， RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜（厚度2nm)而形成催化劑層。
[0120] 接著，切割所得到的帶催化劑層的硅基板，載置于30mm(p的石英管內(nèi)，將350ppm 水分中保有的氦/氫（120/SOsccm)混合氣體在石英管內(nèi)流動30分鐘，將管內(nèi)進行置換。然 后，使用管狀電爐將管內(nèi)以35分鐘階段性地升溫至765,使其穩(wěn)定在765°C。在以765°C保 持溫度的狀態(tài)下，將氦/氫/乙烯（l〇5/80/15s CCm，水分率350ppm)混合氣體充填于管內(nèi)， 放置30分鐘，使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管在長度方向取向的碳納米管集合體 (5)。
[0121] 碳納米管集合體（5)所具備的碳納米管的長度為600 μ m。
[0122] 在碳納米管集合體（5)所具備的碳納米管的層數(shù)分布中，層數(shù)分布的分布寬度為 17層（4層?20層），最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20 %和20 %。
[0123] 以所得到的碳納米管集合體（5)作為納米壓痕儀用試樣固定部件（5)進行各種評 價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0124] [比較例1]
[0125] 在硅基板（KST制，帶熱氧化膜的晶片，厚度1000 μ m)上利用真空蒸鍍裝置（JE0L 制，JEE - 4X Vacuum Evaporator)形成A1薄膜（厚度10nm)后，在450°C實施1小時的氧 化處理。這樣，在硅基板上形成A120 3膜。在該A1203膜上，進一步利用濺射裝置（ULVAC制， RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜（厚度2nm)，而形成催化劑層。
[0126] 接著，切割所得到的帶催化劑層的硅基板，載置于30mm(p的石英管內(nèi)，將350ppm 水分中保有的氦/氫（120/SOsccm)混合氣體在石英管內(nèi)流動30分鐘，將管內(nèi)進行置換。 然后，使用管狀電爐將管內(nèi)以35分鐘階段性地升溫至765,使其穩(wěn)定在765°C。在以765°C 保持溫度的狀態(tài)下，將氦/氫/乙烯（l〇5/80/15sCCm，水分率350ppm)混合氣體充填于管 內(nèi)，放置5分鐘，使碳納米管在基板上生長，得到碳納米管在長度方向取向的碳納米管集合 體（C1)。
[0127] 碳納米管集合體（C1)所具備的碳納米管的長度為90 μ m。
[0128] 在碳納米管集合體（Cl)所具備的碳納米管的層數(shù)分布中，層數(shù)分布的分布寬度 為17層（4層?20層），最頻值存在于4層和8層，相對頻度分別為20%和20%。
[0129] 以所得到的碳納米管集合體（C1)作為納米壓痕儀用試樣固定部件（C1)進行各種 評價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0130] [比較例2]
[0131] 在作為基板的娃晶片（Silicon Technology制）上利用溉射裝置（ULVAC制， RFS - 200)形成A1薄膜（厚度10nm)。在該A1薄膜上，進一步利用濺射裝置（ULVAC制， RFS - 200)蒸鍍Fe薄膜（厚度lnm)。
[0132] 然后，將該基板載置于30mmcp的石英管內(nèi)，將水分600ppm中保有的氦/氫 (90/5〇 SCCm)混合氣體在石英管內(nèi)流動30分鐘，將管內(nèi)進行置換。然后，使用管狀電爐將 管內(nèi)升溫至765°C，使其穩(wěn)定在765°C。在以765°C保持溫度的狀態(tài)下，將氦/氫/乙烯 (85/50/5sccm，水分率600ppm)混合氣體充填于管內(nèi)，放置6分鐘，使碳納米管在基板上生 長，得到碳納米管在長度方向取向的碳納米管集合體（C2)。
[0133] 碳納米管集合體（C2)所具備的碳納米管的長度為120 μ m。
[0134] 在碳納米管集合體（C2)所具備的碳納米管的層數(shù)分布中，最頻值存在于2層，相 對頻度為75%。
[0135] 以所得到的碳納米管集合體（C2)作為納米壓痕儀用試樣固定部件（C2)進行各種 評價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0136] [比較例3]
[0137] 使用導(dǎo)電性碳雙面膠帶（731 :日新EM(株）制）作為納米壓痕儀用試樣固定部件 進行各種評價，將結(jié)果在表1中匯總。
[0138] [表 1]
[0139]

【權(quán)利要求】
1. 一種納米壓痕儀用試樣固定部件，其特征在于： 含有具備多個長度200 μ m以上的纖維狀柱狀物的纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體。
2. 如權(quán)利要求1所述的納米壓痕儀用試樣固定部件，其特征在于： 室溫中相對于玻璃面的剪切粘接力為lON/cm2以上。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的納米壓痕儀用試樣固定部件，其特征在于： 所述纖維狀柱狀結(jié)構(gòu)體為具備多個碳納米管的碳納米管集合體。
4. 如權(quán)利要求3所述的納米壓痕儀用試樣固定部件，其特征在于： 所述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數(shù)分布的分布寬度為10層以上，該層數(shù)分 布的最頻值的相對頻度為25%以下。
5. 如權(quán)利要求3所述的納米壓痕儀用試樣固定部件，其特征在于： 所述碳納米管具有多個層，該碳納米管的層數(shù)分布的最頻值存在于層數(shù)10層以下，該 最頻值的相對頻度為30%以上。
6. 如權(quán)利要求1?5中任一項所述的納米壓痕儀用試樣固定部件，其特征在于： 含有基材。
【文檔編號】G01N3/42GK104094097SQ201380007704
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月3日
【發(fā)明者】前野洋平 申請人:日東電工株式會社