2017 Fiscal Year Research-status Report
鉄内包カーボンナノチューブの集合体形成によるフレキシブル永久磁石の創製
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16K04899
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
佐藤 英樹 三重大学, 工学研究科, 准教授 (40324545)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 強磁性金属ナノワイヤ / 永久磁石 / カーボンナノチューブ繊維 / カーボンナノチューブシート / 気体放電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当該年度は，Fe@CNTの集合体形成法の確立を目標として，(1)Fe@CNT磁気特性向上条件の検討，(2) Fe@CNTシートの大面積・高配向化と磁気特性評価，(3) Fe@CNT撚糸の作製，の研究を実施した。
(1)Fe@CNT磁気特性向上条件の検討については，前年度に実施していたものであるが，引き続き継続する必要があると判断し，当該年度も実施した。触媒薄膜として用いるNi薄膜の膜厚と酸化条件が，この上に成長するFe@CNTの磁気特性に及ぼす影響を詳細に検討したところ，成長するFe@CNTの保磁力が2.0 kOe以上に到達することを確認した。
(2) Fe@CNTシートの大面積・高配向化と磁気特性評価については 前年度に実施したFe@CNTシート作製実験の成果をベースに，磁化方向が制御されたFe@CNTシート作製方法の確立を目指した。当該年度はスプレー堆積に用いるFe@CNTの長さが，外部磁場印加による配向性に及ぼす影響を調べたところ，長さが概ね2 μmの短尺なFe@CNTを用い，これを外部磁場でスプレー堆積させることで，Fe@CNTの磁場印加方向への配向性が向上することを確認した。
(3) Fe@CNT撚糸の作製については， Fe@CNTシートを気体放電に曝露させることでCNT分散を行い，これを電界印加により引き出して自己整合的にCNT繊維を形成させる方法を利用したFe@CNT繊維形成実験をを行った。その結果，気体放電時の電極間隔を適切に制御することにより，Fe@CNT繊維形成が高密度でうことができる条件が明らかになった。
これらの結果から，Fe@CNTを集積させ，バルク化するための方法の確立に目処をつけることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Fe@CNTの成長のための触媒であるNi薄膜を酸化させることで，この上に成長するFe@CNTの磁気特性が大幅に向上することは前年度に確認しているが，当該年度はこのNi触媒薄膜の調製条件がFe@CNTの磁気特性に与える影響をさらに詳細に調査した。その結果，磁気特性を向上させるのに最適な触媒調製条件を見出すことに成功した。
また，Fe@CNTシートの作製に関しては，Fe@CNTの長さが，その磁場中での配向特性に大きな影響を与えることを見出し，方向が制御されたFe@CNTシートの作製に最適な条件を明らかになった。これにより，前年度に得られた結果と併せて，Fe@CNTシート作製方法の確立に目処をつけることができた。
さらに，気体放電によりFe@CNTを分散させ，これを電界中で繊維にするという，筆者が世界で初めて見出したユニークな方法（気体放電誘起ドライスピニング法）によりFe@CNT繊維作製が行えることが確認できた。当該方法は，Fe@CNTに限らず，様々なCNTやナノワイヤ状物質を繊維化する方法として利用できることが期待され，極めて有用な方法であると考えている。
一方，Fe@CNTの大面積形成を行うための条件検討も予定していたが，諸般の事情により当該年度には実施しなかった。これについては，現時点では小面積シートを並べることにより当初の予定通りの研究を行える見込みであるため，現時点では全体の研究計画へ及ぼす影響は無い。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度は，これまでの成果を活用したFe@CNTバルク磁石の試作とその磁気特性評価を目指す。
（１）スプレー法により作製した配向Fe@CNTシートを積層化したバルク磁石を試作し，その磁気特性を確認する 。大きさ10 mm各以上で，保磁力が2.0 kOe以上の板状Fe@CNT磁石を試作する。
（２）気体放電誘起ドライスピニング法により，Fe@CNT撚糸を作製し，これを束ねることでFe@CNTケーブ ルの試作を行う。直径0.5 mm程度で，保磁力2.0 kOe以 上の実現を目指す。
（３）Fe@CNTの高保磁力化のための研究も引き続き継続する。シートおよび撚糸レベルで保磁力3.0 kOe以 上の実現を目指し，もし可能であればこれによるバルク磁石の作製も試みる。
これらのうち，（２）の研究項目については，当初の予想よりも進展が期待されるため，これら３項目の中でも特に重点的に研究を進める予定である。
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| Causes of Carryover |
（理由）研究の進行状況を考慮して購入物品の調整を行った結果，消耗品の一部について当該年度に購入する必要がなくなり，５万円程度の残額が生じた。
（使用計画）当該年度に購入しなかった消耗品については次年度に使用予定のため，その購入費に充てる予定である。
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