超薄膜炭素(黒鉛)リボンの調製と利用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06453085
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 持田 勲 九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (20037758)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂西 欣也 九州大学, 機能物質科学研究所, 助手 (60183365) ; 光来 要三 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (50122693)
• Keywords: 黒鉛リボン / 薄膜炭素 / 液晶ピッチ / 配向度 / 電気伝導度 / 熱伝導度 / 引張強度 / 引張弾性率

Research Abstract

ほぼ当初予定した成果が得られた。スリットノズルを使用してメチルナフタレン系液晶メソフェーズピッチから厚さ4μm、巾20μm程度の炭素リボンの製造ができた。このリボンの物性的な特徴と、弾性率が通常の炭素繊維と比較して極めて高いことである。今後さらに厚さの薄いリボンの製造を試み、スリットノズルの形状、紡糸条件の最適化、ピッチの構造修飾等をおこなえば、最終的に厚さ1μmのリボンが製造できよう。
ピッチの種類により構成分子の構造が異なり、さらに分子集合状態ならび粘弾性挙動が異なることがわかった。これはこれまで報告された例はない新しい価値ある知見である。
1)厚さ1μm、巾20μmの連続炭素(黒鉛)リボンの調製と構造解析について
現在のスリットノズルを用いて、メチルナフタレン系液晶メソフェーズピッチの不融化、炭化時条件を詳細に評価、検討して、標記形状の炭素(黒鉛)リボンを調製し、光学、走査、透過電子顕微鏡およびX線回折によりリボンの構造を解析した。引張強度、弾性率ならびに圧縮強度など機械的特性をも評価し、100t/mm2の極めて高い弾性率が達成できた。
2)ナフタリン、メチルナフタリン、アントラセン系液晶メソフェーズピッチの分子集合、粘弾性動力学挙動の解析について
メソフェーズピッチの上記物性が炭素(黒鉛)リボンの形状組織、構造に強く依存することが明かとなった。今後、メソフェーズピッチの分子集合と粘弾性動力学挙動の関連を詳細に調べる。

Research Products

• [Publications] Seong-Ho Yoon, Yozo Korai, Isao Mochida: "Pleat structure of the mesophase pitch-based carbon fiber" Carbon. 32. 1182-1185 (1994)
• [Publications] I. Mochida,R. Fujiura, T. Kojima, H. Sakamoto, T. Yoshimura: "Carbon disc of high density and strength prepared from heat-treated mesophase pitch grains" Carbon. 33. 265-274 (1995)
• [Publications] I. Mochida, K. H. An, Y. Korai: "Preparation of nitrogen containing potches from quinoline and isoquinoline by aid of AlCl_3" Carbon. 33. 1069-1077 (1995)
• [Publications] I. Mochida, K. H. An, Y. Korai: "Catalytic condensation of isoquinoline into pitch in higher yield in the presence of nitro solvents" Carbon. 33. 1079-1084 (1995)
• [Publications] I. Mochida, H. Koura, K. Dakeshita, S. H. Yoon, Y. Korai: "Carbonization of C60 and C70 fullerences to fullerene soot" Carbon. 33. 1186-1188 (1995)
• [Publications] F. Fortin, S. -H. Yoon, Y. Korai, I. Mochida: "Structure of round-shaped methylnaphthalene-derived mesophase pitch-based carbon fibers prepared by spinning through a Y-shaped die hole" Journal of Materials Science. 30. 4567-4583 (1995)
• [Publications] 持田 勲、光来要三、小池信行、菅野公一、藤浦隆次、小島 孝、小松 真: "セラミックス" セラミックス材料において炭素に期待される役割, 590-595 (1994)
• [Publications] I. Mochida, S. -H. Yoon, Y. Korai, K. Kanno, Y. Sakai, M. Komatsu: "Chemtech" Carbon fibers from aromatic hydrocarbons, 29-37 (1995)