Development of innovative carbon nanotube fabrics and their composites aiming the appearance of superior fatigue properties

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K14489
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Ogawa Fumio 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 学術研究員 (00424812)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / 織物 / 設計 / 複合材料

Outline of Final Research Achievements

The strength of individual carbon nanotube (CNT) was measured and the strength appearance mechanism and the method for strength enhancement were investigated. We elucidated that high temperature ethylene treatment of CNTs was effective in raising the Raman intensity and excellent for improving CNT strength. Regarding the fabrication of CNT yarns, rotation speed of CNT array and pulling speed were optimized and yarns with middle strength could be fabricated. As the future study, further densification and infiltration of resins which will lead to the high strength composites, strength optimization via high temperature annealing are raised. Design of fabrics based on the finite element modeling should be also reported.

Free Research Field

機械工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

カーボンナノチューブ(CNT)は非常に優れた強度や導電率により、次世代の構造材料の強化材として期待されている。カーボンナノチューブ単体の強度を評価して、強度向上することにより、CNTの撚糸や繊維束とした場合の高強度を達成できると考えられる。本研究では高温エチレンガス処理により、ラマン強度比が上昇し、強度向上に有効であることを明らかにした。将来的に織物複合材料に適用した場合に、CNT撚糸の強度が高ければ、構造材料の安定性や耐震性に向上できるため、学術的意味は大きいと考えられる。