2003 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノファイバーの熱伝導率および電気伝導度の測定
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15360114
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤井 丕夫 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (90038589)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
持田 勲 九州大学, 先導物質化学研究所, 教授 (20037758)
張 興 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教授 (40236823)
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| Keywords | カーボンナノファイバー / 熱伝導率測定 / 電気伝導度 / ファイバーの微細構造 / 熱処理温度 |
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| Research Abstract |
本研究は,直径100nm程度,長さ数十μmのカーボンナノファイバーを対象として,その熱伝導率と電気伝導度を同時に測定し,これらの物性値と組織構造や製造プロセスの関係を明らかにすることを目的としている.
研究計画に基づき,本年度は以下の課題を設定して研究を進めた.
1)製造プロセスの異なるカーボンファイバー(直径数ミクロン)について単繊維の熱伝導率を測定し,炭化熱処理温度と繊維構造が熱伝導率におよぼす影響を明らかにする.
2)カーボンナノファイバー(直径100nm程度)の熱伝導率の概略値を知るため,非定常短細線加熱法により,カーボンナノファイバーの集合体である粉末状試料の熱伝導率を測定する.
3)ナノファイバーの寸法および熱伝導率の値に適合した微細測定プローブの設計および製作を行い,カーボンファイバーの熱伝導率および電気伝導度の測定を試みる.
本年度の研究によって得られた主な成果を列挙する.
1)カーボンファイバー単繊維の熱伝導率は熱処理温度によって大きく変化し,3000℃で処理したものは700℃で処理したものに比べて数百倍高い熱伝導率を持つ.
2)このような高い熱伝導率はファイバーの微細構造における結晶の配向性が向上することによる.
3)カーボンナノファイバー分散体の熱伝導率は,嵩密度により変化する.熱伝導率と嵩密度の関係を定量的に明らかにするとともに,分散体の電気伝導度を高い精度で測定することに成功した.
4)この測定結果から,現在,ナノファイバー単繊維の熱伝導率を推定することを試みている.
5)単繊維の熱伝導率を測定するための微細プローブの設計および製作は,本学工学府教官の協力を得て行った.多くの試行錯誤を繰り返し,幅200nm,厚さ60nm,長さ6μmの加熱細線部をもつプローブの製作に成功している.このプローブに試料となるナノファイバーを装着することが必要で,現在,産総研の研究者と共同して種々の装着方法を検討している.
なお,当初の計画にある,広範囲の温度条件下で実測を行うことには未だ着手していないが,近いうちに開始できる見込みである.
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[Publications] M.Fujii, X.Zhang, H.Sakai: "Measurement of thermal conductivity of a fine carbon fiber"Proc.of Carbon Materials to Save the Earth-Chinese, Korean and Japanease Contribution-, Beijing, October 13-15, 2003.. 1. 148-150 (2003)
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[Publications] X.Zhang, M.Fujii, H.Sakai, H.Q.Xie, I.Mochida: "Measurements of the thermal and electrical conductivities of a single carbon fiber"Proc.of 3^<rd> Int. Conference on Heat Transfer, Fluid Mechanics and Thermodynamics, Cape Town, South Africa, June 21-24, 2004. (In Press). (2004)
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[Publications] H.Gu, H.Q.Xie, M.Fujii, X.Zhang: "Measurements of thermal and electrical properties of carbon nanofibers"Proc.of the 7^<th> Asian Thermophysical Properties Conference, China, August 23-28, 2004. (In Press). (2004)
