2012 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
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22310074
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
唐 捷 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, 研究員 (80354158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐々木 泰造 独立行政法人物質・材料研究機構, その他部局等, その他 (60343852)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ナノ機能材料 / カーボンナノチューブ / グラフェン / 複合材料 |
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| Research Abstract |
カーボンナノチューブは電気化学活性な表面積が大きく、優れた伝導性・力学性とあわせてナノスケール電極材料としての期待が大きく、エネルギー貯蔵に用いられるスーパーキャパシタデバイスの電極材料として魅力的である。カーボンナノチューブとグラフェンの三次元集積化構造とその表面特性を利用する電極材料を創製し、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、化学法で、枚数が少ない、比容量が高いグラフェンの合成に成功した。また、低コストで実用化に適するグラフェンの化学法の作製条件を検討した。そのあと、カーボンナノチューブ/グラフェン複合材料について、三次元ナノ構造を設計し、キャパシター電極材料に適する形態・表面構造の作製に検討した。カーボンナノチューブをスペーサとして、高密度にグラフェン積層に挿入し、３次元的にネットワーク化したカーボンナノチューブ/グラフェン複合薄膜シートの作製に成功し、グラフェンについては、カーボンナノチューブシート内に平行に積層配列させるのに適するグラフェンシートを創製した。電気化学特性の電気容量が８５％向上した。さらにカーボンナノチューブ・グラフェン・ナノPANIポリマーの3次元構造による電極材料の高エネルギー密度化に成功した。このようなナノ電極構造の創製により、高エネルギー密度のナノスーパーキャパシターを開発した。そして、グラフェン/カーボンナノチューブ複合材料のセンサーへの応用も試みた。グラフェン/カーボンナノチューブ複合化し、さらにCo3O4、CuOのナノセラミックスとの複合化によって、尿酸、ドーパミン、グルコースの選択的センシングにおいて、高い感度と安定性を示すだけでなく、安価に製造することが可能であり、新規高性能バイオセンサーの開発を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
カーボンナノチューブ・グラフェン・PANIポリマーの三次元集積化構造とその表面特性を利用するによる電極材料の高エネルギー密度化に成功し、優れた物理化学特性が得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、カーボンナノチューブ・グラフェン・ナノ活性物質の三次元集積化構造を検討し、大容量化電極材料の創製を目指す。また、ナノセンサーの作製・評価も進める。
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