2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on improvement in the amount of mechanical energy storage using carbon nanotube.
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16K04893
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| Research Institution | Suwa University of Science |
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Principal Investigator |
内海 重宜 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 准教授 (00454257)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 単層カーボンナノチューブ / 捻り / 重量エネルギー密度 / 化学的修飾 / 物理的修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単層カーボンナノチューブ（SWCNT）の捻りによる機械的エネルギー貯蔵量を実験的に求めてきたが，シミュレーション値（8 MJ/kg）に及ばない。SWCNT同士はvan der Waals力で結合しているため，SWCNT束がほぐれるためである。貯蔵エネルギー量向上のため，最終年度では，動的重量エネルギー密度の測定方法の確立，化学的・物理的に修飾したSWCNTロープ作製と貯蔵量測定，貯蔵エネルギーを利用するための初期的な検討を行った。
モーターによりSWCNTロープを連続的に捻り，生じる引張力をロードセルにより，トルクをトルクゲージに設置したレーザー変位計により計測し，動的重量エネルギー密度測定システムとした。化学的修飾としてフラッシュ光照射および硫黄反応，物理的修飾として炭素蒸着および熱可塑性ポリウレタン（TPU）添加による強化を行った。貯蔵エネルギー利用の検討として，試料を捻った後に支持を外し逆回転する回数を測定した。
動的測定法により重量エネルギー密度は向上し，平均0.22，最大0.45 MJ/kgを示した。化学的・物理的修飾により重量エネルギー密度は向上し，特にフラッシュ光照射で平均0.30，最大0.76 MJ/kg，硫黄反応で平均0.32，最大0.68 MJ/kg，炭素蒸着で平均0.27，最大0.82 MJ/kgを示し，最大値がリチウムイオン電池（LIB：0.72 MJ/kg）と同等または上回る結果が確認された。貯蔵エネルギーは65％程利用可能でTPU添加で90％に向上したが，今後はエネルギー的に検討する。
SWCNTの捻りによる貯蔵重量エネルギー量は研究開始時0.1 MJ/kgにも満たなかったが，LIBを超えるSWCNTロープを繰り返し作製できるようになったのは大きな進歩であり，修飾方法を確立したことから更なる向上が見込まれる。
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