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2014 Fiscal Year Annual Research Report

構成要素ナノ配列制御によるCNT/セラミックス複合材料の高度化と実用に向けた挑戦

Research Project

Project/Area Number 12J03582
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

白須 圭一  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywordsカーボンナノチューブ / 複合材料 / アルミナ / 分散性
Outline of Annual Research Achievements

研究課題2,3 複合材料の微細組織観察を行い,母材の粒径や破壊形態,MWCNTの分散性,破面から突出したMWCNTの長さから算出した界面強度を定量的に評価した.供試体は,アニール温度の異なる4種類(1200,1800,2200,2600℃)のMWCNTを添加した複合材料ならびに2600℃でアニール処理を行ったMWCNTに表面修飾を施したMWCNTを添加した複合材料である.いずれの複合材料においてもMWCNTの分散性はき裂進展に伴う界面剥離やMWCNTsの引抜け等の高靭化効果に比べて大きな影響を及ぼすことが明らかとなり,MWCNT添加量の増大に伴う分散性の低下は複合材料の機械的特性低下を引き起こすことがわかった.

研究課題4 MWCNTの結晶構造と電気伝導性との関係を評価する目的で,アニール温度の異なる4種類のMWCNTsを添加した複合材料の電気伝導特性評価を行った.電気伝導特性評価は,四端子法を用いて行った.いずれの複合材料においても少量のMWCNTsの添加で導電性が発現し,最大で10 S/cm程度の電気伝導率であることがわかった.この値は世界トップレベルの高い値である.
次に,2600℃でアニール処理を行ったMWCNTを用いて構成要素ナノ配列制御法による複合材料の作製を行った.本法ではMWCNTを5 vol.%添加した複合材料においてMWCNT未添加のアルミナ焼結体に比べて高い曲げ強度と破壊靭性値を得ることに成功した.また,MWCNTを10 vol.%添加した複合材料においても,5 vol.%添加した複合材料に比べて値は小さいものの,アルミナ焼結体と同等もしくは高い機械的特性を有していることが認められた.また,電気伝導率は,MWCNT添加量の増加に伴い増大し,MWCNTを10 vol.%添加した複合材料では12 S/cm程度の高い電気伝導性を有することがわかった.

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (10 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (5 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Tensile Mechanical Properties of Carbon Nanotube/Epoxy Composite Fabricated by Pultrusion of Carbon Nanotube Spun Yarn Preform2014

    • Author(s)
      Yoshinobu Shimamura, Kahori Oshima, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii, Keiichi Shirasu, Go Yamamoto, Toshiyuki Hashida, Ken Goto, Toshio Ogasawara, Kimiyoshi Naito, Takayuki Nakano, Yoku Inoue
    • Journal Title

      Composites: Part A

      Volume: 62 Pages: 32-38

    • DOI

      doi:10.1016/j.compositesa.2014.03.011

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Proposal of inclined slit-based pullout method for determining interfacial strength of multi-walled carbon nanotube-alumina composites2014

    • Author(s)
      Yo Nozaka, Weili Wang, Keiichi. Shirasu, Go Yamamoto, Toshiyuki Hashida
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 78 Pages: 439-445

    • DOI

      doi:10.1016/j.carbon.2014.07.024

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Microstructure-property relationship in plessureless-sintered carbon nanotube/alumina composites2014

    • Author(s)
      Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Weili Wang, Toshiyuki Hashida
    • Journal Title

      Materials Science and Engineering A

      Volume: 617 Pages: 179-186

    • DOI

      doi:10.1016/j.msea.2014.08.068

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] カーボンナノチューブの機械的特性2014

    • Author(s)
      山本剛,白須圭一,玉木格,橋田俊之
    • Journal Title

      日本複合材料学会誌

      Volume: 40 Pages: 255-259

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Microstructure and Mechanical Properties of Acid-Treated Carbon Nanotube Reinforced Alumina Composites2015

    • Author(s)
      Keiichi Shirasu, Go Yamamoto, Yo Nozaka, Weili Wang, Toshiyuki Hashida
    • Organizer
      ELyT Workshop 2015 in Matsushima
    • Place of Presentation
      宮城県松島町
    • Year and Date
      2015-02-18 – 2015-02-21
  • [Presentation] フロキュレーション法によるカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製と摩擦・摩耗特性評価に関する研究2014

    • Author(s)
      中村陽文,王偉礼,白須圭一,山本剛,橋田俊之
    • Organizer
      日本機械学会 M&M2014材料力学カンファレンス
    • Place of Presentation
      福島県福島市
    • Year and Date
      2014-07-19 – 2014-07-21
  • [Presentation] 配向MWCNT/エポキシ複合材料の作製とその機械的特性評価に関する研究2014

    • Author(s)
      中村彰宏,白須圭一,山本剛,島村佳伸,井上翼,橋田俊之
    • Organizer
      日本機械学会 M&M2014材料力学カンファレンス
    • Place of Presentation
      福島県福島市
    • Year and Date
      2014-07-19 – 2014-07-21
  • [Presentation] FABRICATION AND MECHANICAL EVALUATUION OF ALIGNED MULTI-WALLED CARBON NANOTUBE SHEET/ALUMINA LAMINATED CERAMIC COMPOSITES2014

    • Author(s)
      Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Yoshinobu Shimamura, Yoku Inoue, Toshiyuki. Hashida
    • Organizer
      16th European Conference on Composite Materials
    • Place of Presentation
      スペイン,セビリア
    • Year and Date
      2014-06-22 – 2014-06-26
  • [Presentation] MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF MULTI-WALLED CARBON NANOTUBE/ALUMINA COMPOSITES PREPARED BY A NOVEL FLOCCULATION METHOD2014

    • Author(s)
      Weili Wang, Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Toshiyuki Hashida
    • Organizer
      16th European Conference on Composite Materials
    • Place of Presentation
      スペイン,セビリア
    • Year and Date
      2014-06-22 – 2014-06-26
  • [Remarks] 東北大学橋田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.hashidalab.rift.mech.tohoku.ac.jp/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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