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2010 Fiscal Year Annual Research Report

高密度、高配向、長尺カーボンナノチューブファイバーの開発とその特質を活かした応用

Research Project

Project/Area Number 22310074
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

唐 捷  独立行政法人物質・材料研究機構, 材料信頼性萌芽ラボ, グループリーダー (80354158)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐々木 泰造  独立行政法人物質・材料研究機構, 計算化学センター, グループリーダー (60343852)
Keywordsカーボンナノチューブ / グラフェン / 複合材料 / エレクトロニクス材料 / キャパシター材料
Research Abstract

カーボンナノチューブ(CNT)は、高い強度や導電性、特異な表面機能や大きな異方性などの特質をもつが、このナノのCNTがもつ特質をマクロの材料に活かすことに成功していない。そこで、ナノサイズのCNTとマクロな材料との橋渡しをする中間素材としてのCNTファイバーに上記特性を発現させ、この高品質ファイバーをデバイス・材料開発の出発素材とする。具体的なデバイス・材料の開発は、ファイバーの表面特性を利用するナノセンサー、ファイバーのナノ構造、強度および導電性を利用する透明薄膜電極、そしてファイバーの三次元集積化構造とその表面特性を利用するスーパーキャパシターであり、CNT特性をこれらデバイス・材料に発現させることを目的とする。
今年度の実績として、まず、これまでに開発してきた電気泳動法の高純度・高密度・高配向のCNTファイバー作製技術をもとに、デバイス用素材のための長尺化研究を行った。純水中に分散させたCNTを金属チップ先端に電界力により引き寄せ、引き上げ時の水の表面張力により高密度で純度の高いファイバーを作製した。そして、従来金属チップに印加していた電圧を、新たに挿入する液体電極に加えることにより、引き上げ時の導電性を確保し、CNTファイバーの長尺化を行った。電極に用いる電解質の種類・濃度と引き上げ速度の関係の明確化・最適化とした。その結果、英文誌に発表した。(STAM 11,065005(2010))。また、CNTシートスーパーキャパシター電極の試作を試みた。CNTは比表面積が大きく、高導電性であるので、キャパシター電極として注目されている。我々はCNT薄膜上へのナノMnO_2電析レドックスキャパシターを作製した。CNT分散液を濾過して薄膜とし、その上にMnO_2を電析させ、スーパーキャパシター電極とし、キャパシタンスが大きく増加することを確認した。さらに、グラフェンシートにナノMnO_2コーティングしたレドックスキャパシターも試作した。グラフェンシートにナノMnO_2を電解重合によりコーティングした。MnO_2コーティングにより、キャパシターのキャパシタンスは245F/gから328F/gに増加した。

  • Research Products

    (7 results)

All 2010

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Effects of surfactants on spinning carbon nanotube fibers by electrophoresis2010

    • Author(s)
      J.Ma, J.Tang, Q.Cheng, H.Zhang, N.Shinya, L.-C.Qin
    • Journal Title

      Science and Technology of Advanced Materials

      Volume: Vol.11 Pages: 65005-65012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electrodeposition of MnO2 on carbon nanotube thin films as flexible electrodes for supercapacitors2010

    • Author(s)
      Q.Cheng, J.Ma, H.Zhang, N.Shinya, L.-C.Qin, J.Tang
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      Volume: Vol.35(2) Pages: 369-372

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nano-flower MnO2 coated graphene composite electrodes for energy storage devices2010

    • Author(s)
      Q.Cheng, J.Tang, J.Ma, H.Zhang, N.Shinya, L.-C.Qin
    • Journal Title

      Material Research Society Symposium Proceedings

      Volume: Vol.1303 Pages: Y14-04

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multifunctional composites with glass-coated magnetic microwires for sensing applications2010

    • Author(s)
      F.Qin, H.-X.Peng, J.Tang, L.-C.Qin
    • Journal Title

      Composites Part A : Applied Science and Manufacturing

      Volume: Vol.41 Pages: 1823-1828

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Nano-flowers MnO2 Coated Graphene Composite Electrodes for Energy Storage Devices2010

    • Author(s)
      Q.Cheng, J.Tang, J.Ma, H.Zhang, N.Shinya, L.-C.Qin
    • Organizer
      2010アメリカ材料秋季大会
    • Place of Presentation
      Hynes Convention Center, Boston(米国)
    • Year and Date
      2010-12-02
  • [Presentation] カーボンナノチューブ及びグラフェンの産業利用2010

    • Author(s)
      新谷紀雄、唐捷
    • Organizer
      産学連携セミナー
    • Place of Presentation
      ビジネス交流プラザ(埼玉県)(招待講演)
    • Year and Date
      2010-11-05
  • [Patent(Industrial Property Rights)] グラフェンシート集積体、その製造方法及びグラフェンシートキャパシター2010

    • Inventor(s)
      唐捷/程騫/新谷紀雄/張Han/秦禄昌
    • Industrial Property Rights Holder
      物質・材料研究機構
    • Industrial Property Number
      出願番号:特願2010-269093
    • Filing Date
      2010-12-02

URL: 

Published: 2012-07-19  

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