2016 Fiscal Year Annual Research Report
セルロースナノファイバーを用いたフレキシブル蓄電紙の創出
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15H05627
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
古賀 大尚 大阪大学, 産業科学研究所, 特任助教(常勤) (30634539)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 蓄電デバイス / ペーパーエレクトロニクス / 機能紙 / ナノカーボン / パルプ / ナノセルロース / ナノ構造 / マイクロ構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、次世代のフレキシブル電子デバイスに資する大容量蓄電紙の創出を目指している。本年度は、紙のナノ-マイクロ構造制御と炭化処理、および、スーパーキャパシタ電極としての性能評価を行った。まず、セルロースパルプまたはセルロースナノファイバーを出発原料とし、紙抄きプロセスの際に水からアルコールへの溶媒置換処理を行うことで、「マイクロ孔のみ」、「ナノ孔のみ」、または、「マイクロ孔とナノ孔」を持つ、細孔構造の異なる3種の紙を作り分けることに成功した。その後、これらの紙サンプルを窒素雰囲気下で高温処理することで、炭化ペーパーを調製した。得られた炭化ペーパーのスーパーキャパシタ電極性能を評価したところ、紙の細孔構造が蓄電容量を決める大きな要因であることを見出した。すなわち、マイクロ孔とナノ孔を併せ持つ紙を炭化したサンプルが最も高い蓄電容量（～170 F/g）を達成した。この値は、従来の活性炭電極（約40 F/g）やカーボンナノチューブ電極（約50 F/g）と比べても優れていた。今後、紙の細孔構造設計技術と炭化技術を深化させることで、さらなる性能向上が期待できる。また、次世代の無線給電に向けたアンテナデバイスとして、セルロースナノファイバーペーパー上に銀塩配線を印刷したペーパーアンテナも作製することにも成功した。
本年度は、関連成果について、国際材料科学誌1報、総説・著書7報、招待講演5件、国際学会4件、国内学会2件,展示発表5件の発表を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初の目的であったフレキシブル蓄電紙の創出に成功し、さらなる高性能化に向けた研究指針も得た。また、無線給電に向けたペーパーアンテナも作製することができた。以上のように、本研究は当初の予定以上に進んでいると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度は、これまでに確立した「紙とナノカーボンの複合化技術」、「紙の細孔構造設計技術」、「光還元・炭化技術」を組み合わせることで、集大成となる大容量蓄電紙の作製を目指す。
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