2020 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
19K21928
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
塩見 淳一郎 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (40451786)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
工藤 正樹 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 准教授 (60634524)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
|
| Keywords | セルロースナノファイバー / フィラメント / 紡糸 / フォノンエンジニアリング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
高熱伝導のセルロースナノファイバーを実現することを目的として、前年度に引き続き、T型に試料を設置するマイクロ定常法を用いてセルロースナノファイバーのフィラメントの熱伝導を計測した。前年度に行ったセルロースナノファイバーのフィラメントの熱伝導率のデータはばらつきが大きかったため、今年度は実験サンプル数を大幅に増やし、総計誤差も考慮できるレベルのデータを取得した。その結果、フィラメントの直径と熱伝導率に明らかな相関が観察された。次に、高熱伝導率が得られるメカニズムを微視的な視点から調査した。そのために、これまで行ってきた分子シミュレーションによる数値解析に加えて、ラマン分光法や電子顕微鏡を用いてフィラメント内のセルロースナノファイバーの配向や結晶性を解析した。また、熱伝導率の温度依存性も計測した。その結果、高熱伝導率にはセルロースナノファイバーの配向性よりも、フィラメントの結晶性が重要であることが明らかになった。直径の小さいフィラメントにおいては、ナノファイバー同士の塩を介した結合数が多くなり、セルロースナノファイバーの結晶性が増すと考えられる。
加えて、基板や布などのバルク材に仕立て上げることを念頭に、フィラメントを連続的に作製して巻き取る紡糸技術として開発を進めた。今回開発した装置はフローフォーカス装置、凝固浴、巻き取り装置、乾燥炉から構成される。セルロースナノファイバー分散液はフローフォーカス装置によってゲル状フィラメントに仕立て上げられ、凝固浴に堆積する。そのフィラメントを巻き取り装置に固定した後、連続的に巻き取り、炉で乾燥させる仕組みである。凝固浴から取り出された直後のゲル状フィラメントは非常に脆く、巻き取り装置の回転数の調整に時間を要したが、最終的には目標としていた直径約50マイクロメートルの乾燥フィラメントの製造に成功した。
|
