2019 Fiscal Year Annual Research Report
Carbon Nanotube Forest Thermal Radiative Metamaterial
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17K06205
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| Research Institution | Kochi University of Technology |
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Principal Investigator |
古田 寛 高知工科大学, システム工学群, 教授 (10389207)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
PANDER ADAM 高知工科大学, システム工学群, 助教(PD) (10803869)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 熱メタマリテリアル / CNTフォレスト / 触媒微粒子 / メタマテリアル / 自己組織化 / 霜柱状CNTフォレスト / スプリットリングレゾネータ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電磁波波長以下サイズの電極と電磁波との共鳴現象である光学メタマテリアルは、太陽電池や通信技術への応用で、光エネルギー利用効率向上に期待されている。本研究は、カーボンナノチューブ(CNT)が高密度束状成長したCNTフォレストの高い光吸収率を利用し、CNTフォレストで構成する高効率赤外領域メタマテリアルを提案、熱エネルギー貯蔵デバイスを試作評価することを研究目的とした。
CNTフォレスト構造制御を行い、パルスガス供給制御により1μm高さの均一CNTフォレスト合成に成功した。合成条件で高さ20μmに調整した様々な密度配向性のCNTフォレストを解析し、CNTフォレスト構造密度4.5±1.7×10^12 CNTs/cm^2で低反射率0.077%(λ=750nm)を得た。CNTフォレストの赤外領域吸収増加が配向依存で現れる機構を実験とFDTD計算から明らかにした。新規の霜柱状CNTフォレストをパンチングメタル形状メタマテリアルパターンに加工することで赤外光吸収増大効果を見出した。
CNTフォレスト形態のフラクタル解析を行い、触媒ナノ粒子形成、CNTフォレスト成長密度、ラマンマッピングの自己相似性の触媒厚さ依存性を調べた。触媒薄膜がデウェット化、オストワルド熟成、拡散プロセスを経て、触媒サイズ分布と均一配置するプロセスを明らかにした。自己組織化CNTフォレスト構造と自己相似性スケーリングが起きる触媒アニーリングステージの数値化に成功した。SRR形状加工したCNTフォレストメタマテリアルについて、赤外吸収のパターン配線形状依存性を調べ、SRR形状CNTフォレストメタマテリアルの赤外吸収増大化に成功し、赤外領域CNTフォレストメタマテリアルの基本動作を実証した。配線加工しない垂直配向CNTフォレストと塗布CNTフィルムのハロゲンランプ加熱による昇温特性を調査した。メタマテリアル配線加工したCNTフォレストによる熱エネルギ貯蔵デバイス実証には至らなかった。
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[Presentation] Structure Control of Nanocarbon Metamaterials2019
Author(s)
Hiroshi Furuta, Adam Pander, Hiroki Miyaji, Sachio Hayashi, Masaki Komori, Fumiya Nagamine, Junthorn Udorn and Akimitsu Hatta
Organizer
The 7th International Symposium on Frontier Technology (ISFT2019), (2019.8.25, Ambassador Jomtien Pattaya, Thailand)
Int'l Joint Research
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