2004 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブ含有樹脂の射出成形及びその機械的・電気的特性の評価
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16360362
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大竹 尚登 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (40213756)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安原 鋭幸 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70282829)
光田 好孝 東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (20212235)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 複合材料 / ナノコンポジット / ナノ材料試験 / 強度 / 表面処理 / 射出成形 / 押出し |
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| Research Abstract |
カーボンナノチューブの樹脂複合材料としての機械的,電気的,熱的基礎特性を明らかにして,その混練及び射出成形による成形プロセスを確立することにより,従来にない高強度材料,高導電性材料及び高熱伝導材料の開発に資することを目的として研究を遂行し,以下の結果を得た.
1.TEM利用ナノ材料試験法の開発とCNT単体のナノ材料試験
超高圧透過型電子顕微鏡(TEM)中でCNTを変形させながら変位と力をモニタリングするナノ材料試験法を確立し,CNT単体の曲げ試験を行って種々のCNTの見かけのヤング率を明らかにした.さらに,CNTの品質と見かけのヤング率の関係を明らかにした.ついで,複合材料のナノ引張り試験を行い,CNTが樹脂から抜け落ちることにより破壊が進行することを明らかにした.
2.CNTの表面処理及び樹脂との混合方法の検討及び成形実験
CNT表面のアミノ基修飾を行った.まず,硫酸・硝酸の混酸中でCNTを30分〜120分程度熱した後にアミノ化処理した.そして,処理後のCNTを,各樹脂中に二軸混練機により混練して複合材料を作製し,射出成形により試験片を作製して引張り試験を行った.その結果,アミノ基修飾により高い界面接着強度が得られ,ポリプロピレン(PP)樹脂の場合引張強度のCNT含有率に対する上昇率が約2倍に向上することを確認した.
3.CNTの配向制御成形装置の試作及び成形実験
成形中にCNTを回転させて,任意の方向にCNTを配向させる相対回転式特殊パイプダイ装置を設計・試作してCNT含有PP樹脂の押出成形を行い,CNTの配向状態が材料のヤング率と強度にどのような影響を及ぼすかを検討し,CNTを流動方向に±45°に傾斜させた円管の場合に優れた機械的特性を有することを明らかにした.
4.CNT複合材料の熱伝導率
PP及びPA66(ナイロン)をマトリクスとしてCNT複合材料の熱伝導率を調べ,樹脂流動方向の熱伝導率は,その直角方向の約2倍の高さを示し,30vol.%の含有量で3.6W/m・KとPP単体の16倍に上昇することを明らかにした.
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