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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Electrical and thermal conductive properties of aligned long carbon nanotube / thermoplastic resin composites

Research Project

Project/Area Number 16K06259
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

井上 翼  静岡大学, 工学部, 教授 (90324334)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywordsカーボンナノチューブ / 複合材料 / 電気伝導特性
Outline of Annual Research Achievements

高配向カーボンナノチューブ(CNT)と樹脂の複合材料による高電気伝導・高熱伝導プラスティック材料開発の基盤技術を確立することを目的とし、研究を進めた。紡績CNTによる一方向配向CNTシートと樹脂シートをホットプレスにより複合化して一方向配向複合材料を作製した。ここで、紡績し得られるCNTウェブ積層数を変化させてCNTシート厚を制御し、複合化後のCNT濃度を制御した。従来の粉末状CNTによる複合材料では、均質な高濃度分散以外にも配向性やCNT結合性が乏しく、高伝導特性は得られていない。本研究で配列CNTシートプリフォームを用いている点が本研究の強みである。
本研究を通して、CNT体積充填率やCNT直径などを変化させた複合材料を作製評価し、一方向配向CNT樹脂複合材料の電気伝導特性、および熱伝導特性を調べた。その結果、CNTを体積濃度50%という高濃度に含むCNTエポキシ樹脂複合材料の作製を達成した。また、その電気伝導率と熱伝導率を評価し、それぞれ最大で700S/cm及び80W/mKと、複合材料としては極めて高い電気伝導特性及び熱伝導特性を示すことを明らかにした。一方、直径が24nm及び36nmの二種類のCNTについて作成した複合材料では、引張強度、ヤング率ともに直径が小さいほど大きくなることがわかった。以上の研究から、細いCNTを高濃度に充填するほど、複合材料中で効果的に電気輸送及び熱輸送が生じることが分かった。また、CNT/樹脂界面によるキャリアの散乱が複合材料全体の伝導特性に大きな影響を与えることが明らかとなった。

  • Research Products

    (4 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] Two step floating catalyst chemical vapor deposition including in situ fabrication of catalyst nanoparticles and carbon nanotube forest growth with low impurity level2019

    • Author(s)
      Toshiya Kinoshita, Motoyuki Karita, Takayuki Nakano, Yoku Inoue
    • Journal Title

      Carbon

      Volume: 144 Pages: 152-160

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2018.12.019

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Improved mechanical properties of aligned multi-walled carbon nanotube/thermoplastic polyimide composites by hot stretching2019

    • Author(s)
      Tran H Nam, Ken Goto, Toshiki Kamei, Yoshinobu Shimamura, Yoku Inoue, Satoshi Kobayashiand Shinji Ogihara
    • Journal Title

      Journal of Composite Materials

      Volume: 53 Pages: 1241-1253

    • DOI

      10.1177/0021998318796916

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 一方向配向CNT/エポキシ樹脂複合材料の諸特性におけるCNT構造の影響2018

    • Author(s)
      露口 陽平,苅田 基志, 中野 貴之, 井上 翼
    • Organizer
      プラスチック成形加学会 第26 回秋季大会
  • [Presentation] 一方向配向CNT/エポキシ樹脂複合材料の力学・電気特性におけるCNT構造の影響2018

    • Author(s)
      露口 陽平,苅田 基志, 中野 貴之, 井上 翼
    • Organizer
      第66回応用物理学会春季学術講演会

URL: 

Published: 2019-12-27  

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