2017 Fiscal Year Annual Research Report
Carbon fiber sheet for snow melting prepared by carbonization of Japanese paper
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16K12853
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
岡元 智一郎 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60313566)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 融雪 / 絹布 / 炭素粉末 / 熱処理 / グラファイト繊維シート / 発光材料 / 導電材料 / 複合材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素繊維は、軽量であり、機械強度が高く、電気伝導性にも優れることから、従来の構造強化材料としての用途以外にも、機能材料としての重要性が高まっている。特に、赤外線の放射率は、ほぼ１であり、雪を溶かすには、理想的な発熱材料となり得る。本研究では、従来、アクリル繊維またはピッチを原料として得られる炭素繊維を、天然の繊維を原料として合成する手法について検討を行っている。また、発光材料および導電材料との複合化による、高性能の融雪用炭素繊維シートの開発を目指している。
従来の炭素繊維の合成における問題の一つは、無酸素雰囲気中で1000℃以上の高温プロセスが必要となることである。これに対して、本研究者は、市販の和紙をカーボン炉で炭化させることにより、従来よりも大幅に低温のプロセスにおいてもニクロム線に迫る低抵抗率の炭素繊維シートの合成に成功している。しかし、手で触ると崩れる程脆く、機械強度の向上が課題となっていた。
H28年度の研究から、炭素繊維シートの原料となる天然素材としては和紙よりも絹布が適することがわかった。そこでH29年度はさらなる合成法の検討を行った。原料となる絹布を各種の水溶液に浸漬し、乾燥させた後、それらを炭素粉末を入れた容器中に埋め込み、空気中200～1400 ℃で0.5～１時間の熱処理を行った。その結果、従来はグラファイト化には2000℃以上の温度が必要であったが、1000℃という低温においても元の織目構造を維持した丈夫で高い導電性を示すグラファイト繊維シートを得ることに成功した。また、さらなる高導電性および放射特性を付与した高性能の融雪用炭素繊維シートの合成に向け、各種の導電材料および発光材料の合成および評価を行った。
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