2019 Fiscal Year Research-status Report
ナノカーボン複合自立膜を用いた外場励起浮揚バルーンの創製
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18K04892
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
生野 孝 東京理科大学, 基礎工学部電子応用工学科, 准教授 (60466331)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ナノチューブ / セルロースナノファイバー / バルーン / 光熱変換 / センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，無音・無風で駆動するセンサ搭載ドローンの実現を目的に，カーボンナノチューブ（CNT）を主材料とするバルーン型浮揚体の設計および作製を行っている．昨年度，セルロースナノファイバー（CNF）を骨格に用いたCNT自立膜からなるバルーンを作製し，赤外線照射により浮遊することを実証した．今年度は，CNT自立膜からなるバルーン構造において，さらに断熱性を向上するため，表皮の一部をCNFのみからなる自立膜に置き換え，浮力特性や放射伝熱シミュレーション等を実施した．CNF自立膜はCNT自立膜と異なり高い断熱性をもつことから空間温度の上昇により高浮力を得られる可能性がある．一辺10 cmの立方体バルーンにおいて，3面をCNF自立膜，残りの3面をCNT自立膜とした場合，全面がCNT自立膜のバルーンと同等の浮力が得られることがわかった．熱源となるCNT自立膜の専有面積が低減したとしても，断熱性に優れたCNFを利用したことにより内部空間温度の低下が抑制されたことによるものであると考えられる．
また，バルーン浮揚体へのセンサ搭載に向けて，これまでに無い新規性の高い圧力センサを提案・開発した．本センサは液体金属とCNT自立膜から構成されており，液体金属とCNTとの接触界面積が圧力印可に伴い変化することに着目したものである．測定可能圧力範囲は使用するダンパー材に依存するため，ダンパー材の種類を変えるだけで幅広いダイナミックレンジの圧力センサを実現ことができる．
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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
当初の計画通り，CNTバルーンの浮遊実証および断熱性改善による浮遊特性向上に関する研究は概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究から，幾つかの課題が抽出できた．そのうちの一つがCNT自立膜面内における熱伝導の低さである．自立膜を形成するCNT同士の物理結合が要因となりCNT-CNT界面が熱抵抗として振る舞っていることが予想される．当初計画していたとおり，CNT-CNT界面の微細構造制御により，熱伝導性を向上させ効率よく光熱変換可能なバルーンを実現する．
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| Causes of Carryover |
研究推進上必要に応じて研究費を執行したため当初の見込額と執行額が異なったが，研究計画に変更はなく，前年度の研究費も含め当初の予定通り計画を進めていく．
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