2020 Fiscal Year Annual Research Report
革新的合成法による無撚CNT繊維強化複合材料の創成と高強度化
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18H01341
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
川田 宏之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20177702)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
白須 圭一 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20757679)
荒尾 与史彦 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (40449335)
細井 厚志 早稲田大学, 理工学術院, 准教授 (60424800)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 紡績糸 / 気相合成法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，世界最高強度を有するカーボンナノチューブ(CNT)紡績糸の創製を目標としている．触媒担持化学気相成長法（CVD）によってシリコン基板上に規則正しく垂直成長したCNTフォレストよりCNTを連続的に引き出し，それを撚り合わせることでCNT紡績糸を作成して来たが，本研究ではCNT紡績糸を構成するCNTの配向性改善を目的として，微細径のダイスにCNTを通すことで撚り角の無い無撚CNT糸を作製し，従来のCNT紡績糸とは異なる紡糸法を提案している．
これまで無撚CNT糸に対して作製条件の最適化やポリマー含浸処理による高密度化及び架橋構造の付与，CNTの高純度化を目的とした熱処理条件の検討などを行った．CNT単体の物性値が紡績糸の機械的特性に及ぼす影響の評価を行い，CNTの薄層化及び細径化が紡績糸の高強度化に有効であることを確認した．
さらに，触媒担持法（基板法）と比較して高い結晶性を有し，1-2 層のCNTが得られることで知られるe-DIPS法により合成されたCNTを湿式紡糸法により繊維化したCNT糸を評価した．また，基板法で得たCNT紡績糸と同様に，CNT紡績糸の特性に合わせた高密度化処理であるPAA/DMSO処理条件の最適化を試み，より高強度なCNT糸の作製を目指した．
以上の紡績糸の強度発現メカニズムを解明する目的で，CNT糸の主な破壊要因であるCNT間の滑りとCNTの破断の2種類のうち，CNT間の滑りによって破断する際の強度予測モデルを作成した．これより，強度予測及び各種物性値がCNT糸の強度に与える影響を評価することができた．
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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