• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

応力により変形する柔軟性ナノ空間の創製と応用

Research Project

Project/Area Number 16J06543
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanomaterials chemistry
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

野村 啓太  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2018: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords多孔体 / 吸着 / グラフェン / ヒートポンプ / 柔軟性多孔体 / 電気化学 / シミュレーション
Outline of Annual Research Achievements

本報告書においては、変形する柔軟性ナノ空間での吸脱着現象のヒートポンプへの応用について報告する。
非常に均一なミクロ孔(~1.2 nm)を有し、1層のグラフェンが連続的につながった構造の多孔体であるゼオライト鋳型炭素(Zeolite templated-carbon、ZTC)は、ナノ多孔質でありながら機械的な柔軟性を有する。ZTCに80 MPaほどの機械的な応力を加えながらH2O蒸気の吸脱着等温線を測定すると吸着量が30 %ほど減少すること、また、H2Oを吸着させたZTCに応力を印可すると、その変形によりH2Oが強制的に脱着する現象を見出し、これに着目して研究を行ってきた。
これに加え、本年度ではZTCと同じく柔軟に変形し、かつ細孔サイズの大きな柔軟性多孔体、グラフェンメソスポンジ(GMS)に着目し研究を行った。GMSは約7 nmのメソ孔を有し、その骨格はほぼ一層のグラフェンシートにより構成されている。実験では、密閉したセルの中でGMSにエタノールを吸着させ、その状態でGMSに機械的応力を印加した時のセル内のエタノール蒸気圧の経時変化を測定した。その結果、細孔の変形によって内側に吸着していたエタノールが押し出され、脱着(気化)することが示しされた。しかもその脱着速度は、従来のZTCに水を吸着させた場合と比べ非常に早いことが分かった。加えて、機械的応力による脱着が起きる時に、多孔体表面の温度が下がることが確認されている。今後、この熱量を定量的に測定することが、本現象のヒートポンプへの応用する上での鍵となってくると考える。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (18 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 4.4 V supercapacitors based on super-stable mesoporous carbon sheet made of edge-free graphene walls2019

    • Author(s)
      Nomura Keita、Nishihara Hirotomo、Kobayashi Naoya、Asada Toshihiro、Kyotani Takashi
    • Journal Title

      Energy & Environmental Science

      Volume: 12 Issue: 5 Pages: 1542-1549

    • DOI

      10.1039/c8ee03184c

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Graphene-basd ordered framework with a diverse range of carbon polygons formed in zeolite nanochannels2017

    • Author(s)
      Hirotomo Nishihara, Hiroyuki Fujimoto, Hiroyuki Ito, Keita Nomura, Hideki Tanaka, Minoru T. Miyahara, Patrick A. Bonnaud, Ryuji Miura, Ai Suzuki, Naoto Miyamoto, Nozomu Hatakeyama, Akira Miyamoto, Kazutaka Ikeda, Toshiya Otomo, Takashi Kyotani
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 129 Pages: 854-862

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.12.055

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Formation mechanism of zeolite-templated carbons2017

    • Author(s)
      H. Nishihara, K. Imai, H. Itoi, K. Nomura, K. Takai, T. Kyotani
    • Journal Title

      TANSO

      Volume: 2017 Issue: 280 Pages: 169-174

    • DOI

      10.7209/tanso.2017.169

    • NAID

      130006284864

    • ISSN
      0371-5345, 1884-5495
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oxidation-Resistant and Elastic Mesoporous Carbon with Single-Layer Graphene Walls2016

    • Author(s)
      Hirotomo Nishihara, Tomoya Simura, Shunsuke Kobayashi, Keita Nomura, Raul Berenguer, Masashi Ito, Masanobu Uchimura, Hiroshi Iden, Kazuki Arihara, Atsushi Ohma, Yuichiro Hayasaka, Takashi Kyotani
    • Journal Title

      Adv. Funct. Mater.

      Volume: 26 Issue: 35 Pages: 6418-6427

    • DOI

      10.1002/adfm.201602459

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Extraordinarily stable supercapacitor electrodes with three-dimensional edge-free graphene walls2018

    • Author(s)
      Keita Nomura, Hirotomo Nishihara, Tomoya Shimura, Toshiro Asada, Naoya Kobayashi, Takashi Kyotani
    • Organizer
      第55回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] エッジフリーなグラフェンメソスポンジの高耐電圧キャパシタ電極への応用2018

    • Author(s)
      野村啓太, 西原洋知, 浅田敏広, 小林直哉, 京谷隆
    • Organizer
      第45回炭素材料学会年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] エッジフリーなグラフェン構造の電気化学的な安定性と高耐電圧性スーパーキャパシタへの応用2018

    • Author(s)
      野村啓太, 西原洋知, 志村智哉, 浅田敏広, 小林直哉, 京谷隆
    • Organizer
      第11回酸化グラフェンシンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Tough and elastic graphene-based nanoporous material2017

    • Author(s)
      Keita Nomura, Hirotomo Nishihara, Tomoya Shimura, Shunsuke Kobayashi, Takashi Kyotani
    • Organizer
      2017 International Forum on Graphene
    • Place of Presentation
      Shenzhen, China
    • Year and Date
      2017-04-09
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unique properties of graphene-based mesoporous carbon2017

    • Author(s)
      Keita NOMURA, Hirotomo NISHIHARA, Tomoya SHIMURA, Shunsuke KOBAYASHI, Takashi Kyotani
    • Organizer
      International Forum on Graphene
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Tough and elastic graphene-based nanoporous material2017

    • Author(s)
      Keita Nomura, Hirotomo Nishihara, Tomoya Shimura, Toshiro Asada, Naoya Kobayashi, Takashi Kyotani
    • Organizer
      7th international conference on CARBON FOR ENERGY STORAGE AND ENVIRONMENT PROTECTION
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unique Properties of Sponge-Like Mesoporous Carbon with Coalesced Graphenes2017

    • Author(s)
      Keita NOMURA, Hirotomo NISHIHARA, Tomoya SHIMURA, Takashi KYOTANI
    • Organizer
      International ERATO Itami Molecular NAnocarbon Symposium 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] グラフェンから成る多孔質炭素の特異な性質2017

    • Author(s)
      野村啓太
    • Organizer
      第55回炭素材料夏季セミナー
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] グラフェンからなる多孔質材料の電気化学キャパシタへの応用と高温・高電圧下における耐久性2017

    • Author(s)
      野村啓太, 西原洋知, 浅田敏広, 小林直哉, 京谷隆
    • Organizer
      第44回炭素材料学会年会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 弾性変形する多孔体を利用した応力による水の相転移制御2016

    • Author(s)
      野村啓太、西原洋知、田中秀樹、宮原稔、京谷隆
    • Organizer
      第16回東北大学多元物質科学研究所研究発表会
    • Place of Presentation
      宮城県 仙台市 東北大学片平さくらホール
    • Year and Date
      2016-12-07
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Forced H2O-desorption and re-uptake in elastic microporous carbon by mechanical compression/recovery2016

    • Author(s)
      Keita Nomura, Hirotomo Nishihara, Hideki Tanaka, Minoru T. Miyahara, Kyotani Takashi
    • Organizer
      CARBON16
    • Place of Presentation
      PennState, USA
    • Year and Date
      2016-07-10
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In Situ Control of H2O Adsorptivity Based on Pore-Deformation in Elastic Microporous Material2016

    • Author(s)
      Keita Nomura, Hirotomo Nishihara, Hideki Tanaka, Minoru T. Miyahara, Kyotani Takashi
    • Organizer
      12th International Conference on the Fundamentals of Adsorption
    • Place of Presentation
      Friedrichshafen, Germany
    • Year and Date
      2016-05-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単層グラフェンからなるメソ多孔体の特異な性質2016

    • Author(s)
      野村啓太・西原洋知・志村智哉・小林俊介・伊藤仁・井殿大・在原一樹・大間敦史・京谷隆
    • Organizer
      炭素材料第117委員会
    • Place of Presentation
      東京都 江東区 産業技術総合研究所 臨海副都心センター
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Remarks] 京谷研究室 ホームページ

    • URL

      http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/kyotani/

    • Related Report
      2016 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi