Conversion of energy and materials by twisting single wall carbon nanotube rope

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K05215
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Suwa University of Science
• Principal Investigator: Utsumi Shigenori 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 教授 (00454257)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブロープ / 捻じり / 機械的エネルギー貯蔵 / 重量エネルギー密度 / 化学反応 / 再生エネルギー源

Outline of Final Research Achievements

Methods for mechanical energy storage by twisting a single-wall carbon nanotube (SWCNT) rope, for reusing stored energy, and for causing a chemical reaction by high temperature and high pressure by twisting were developed. The thermoplastic polyurethane-added sample irradiated with microwaves gave the best results, showing an average of 0.69 MJ/kg and a maximum of 2.1 MJ/kg. The energy regeneration rate was 20% at the maximum, and running a mobile object powered by a twisted SWCNT rope was succeeded. New absorption peaks of ketones were detected in the infrared absorption spectrum on a twisted SWCNT rope, suggesting that a chemical reaction occurred just by twisting a SWCNT rope.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究から，単層カーボンナノチューブ（SWCNT）ロープの捻じりによる機械的エネルギー貯蔵と再生利用の可能性および捻じるだけで化学反応を起こすことが十分可能であることが実証された。機械的エネルギー貯蔵が可能であるということはすなわち，人の四肢の運動といったこれまでほとんど利用されていない再生エネルギー源の創生を意味し，かつリチウムイオン電池の3倍の能力を有している畜エネルギー材料ということになる。さらにSWCNTロープの捻じりにより化学反応も可能なことから，化学エネルギーとしての貯蔵も可能である。