2011 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノチューブ複合材料の設計・合成・評価ループ構築と高機能化に関する研究
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21226004
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
橋田 俊之 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40180814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田路 和幸 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10175474)
高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (20197065)
小野 崇人 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90282095)
胡 寧 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60250685)
大森 守 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術補佐員 (30005954)
山本 剛 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30436159)
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / カーボンナノチューブ / 複合材料 / 焼結 / セラミックス / 機械・電気的特性 / 前駆体法 / ナノ欠陥 |
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| Research Abstract |
MWCNT/アルミナ複合材料の合成・評価法の開発，ならびに試作した複合材料の機械的・電気的・電磁気的機能の評価について，以下の研究課題に関する検討を行った．
研究（１）前駆体法を用いたCNT分散手法の開発：硫酸と硝酸からなる混酸，およびポリアクリル酸(PAA)によるMWCNT表面修飾の効果について，ゼータ電位測定と破面解析に基づき検討することにより混酸処理がMWCNTの分散のためにより有効であることを示した．また，MWCNTとアルミナ前駆体との混合プロセスにおける媒体のpHならびに各種電解質添加（硝酸アンモニウム等）の影響について調査することにより，前駆体法と放電プラズマ焼結法を組み合わせた合成法を最適化した．研究（２）無加圧焼結法に関する検討：前駆体法ならびにアルミナ粉末を出発原料として用いる方法の２ルートを対象として，試作したMWCNT/アルミナ複合材料の特性を評価することにより．無加圧焼結法の場合にはアルミナ粉末を出発原料とする方法がより特性の優れた複合材料を作製できることを示した．さらに，無加圧焼結法により直径100mm, 厚み5mmの比較的大型でかつ緻密な円盤形複合材料を作製することに成功している．研究（３）ナノスケール領域の特性評価に関する検討： SEM内一軸引張試験を実施することにより，混酸処理ならびにアニーリング処理のMWCNTの強度特性に及ぼす影響を明らかにするとともに，複合材料の特性の向上に最適の処理条件が存在することをはじめて見出した．研究（４）試作したMWCNT/アルミナ複合材料の特性評価手法の開発と性能向上：無加圧焼結法で作製した複合材料の強度・破壊靱性は現時点で世界トップクラスであること，さらに数GHzの電磁波に対する吸収率は90％以上であることを示した．
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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
平成２３年度の主要な課題である無加圧焼結によるMWCNT/アルミナ複合材料の作製に成功し，実用的な合成法を開発の大きな進展になっている．また，ナノスケールでの機械的特性評価法開発に成功しており，これを用いた複合材料の機械的特性評価に進展が見られ，かつ電気・電磁気的特性の評価においても概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
MWCNT/アルミナ複合材料の作製法の開発においては，混合や焼結の各合成段階において作製法を最適化する段階へ進展させたいと考えている．開発に成功した無加圧焼結法に加えて前駆体法についても合成法の最適化を目指す予定である．また，ナノスケール領域での特性評価法の開発やMWCNT単味の特性を制御する方法については重点的な研究推進を図る．このために，研究分担者ならびに研究協力者を含めた当該課題を推進するためのワーキンググループを編成し，十分に研究者間の連携を促進させる．この検討成果を梃子に，MWCNT/アルミナ複合材料の機械・電気・電磁気的特性の評価とその特性向上のための検討を推進する．
本研究を推進する上で特段の問題点はない．
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