2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of innovative carbon nanotube metal composite wiring material with large current capacity
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18K18814
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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) |
荒尾 与史彦 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40449335)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / メッキ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では優れた電気的特性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．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，従来の紡績糸と比較して優れた電気的特性を有するCNT糸を得たる．
CNT紡績糸は従来の配線材料の代替が期待されており，更なる電気的特性の向上が急務とである．このことから，CNT無撚糸に対しキャリア導入を目的としたドーピング処理や熱処理，メッキ処理による金属との複合化などを行い，従来のCNT糸と比較し優れた電気的特性を有するCNT無撚糸を得ている．
本年度は無撚CNT糸に対し一塩化ヨウ素(ICl)ドーピング処理，高密度化処理，黒鉛化処理を組み合わせて施すことにより更なる高電導化を有したCNT糸の創製を目指した．その結果，高密度化とIClドーピング処理を施した際に導電率3.87×10^5S/m，黒鉛化処理とIClドーピング処理を施した際に導電率5.12×10^5S/mと，より優れた電気特性を有するCNT無撚糸を得た．さらに，黒鉛化処理を施した繊維に関して，比電流容量が172Am/kgと銅線の比電流容量150Am/kgを超える極めて優れた特性を有することが確認された．また，ドーピング処理後にCNTの電子輸送に起因するπ-π*結合が増加したことから，状態密度が増加したことが確認され，ドーピング処理による導電率向上のメカニズムが解明された．また，より高密度なCNT糸を得ることを目的とし CNT撚糸を作製し電気特性の調査を行ったところ，撚り角の影響は非常に少ないことが確認された．より高密度化されたCNT撚糸はIClドーピング処理を施すことで4.7×10^5S/mと高い導電率を示し，細線かつ高密度なCNT撚糸は高い電気特性を有するCNT糸の創製に有効であることが確認された．
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