2012 Fiscal Year Annual Research Report
低温条件下における超臨界技術活用による新奇グラフェン素材の開発
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24360305
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
孔 昌一 静岡大学, 工学部, 准教授 (60334637)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩田 太 静岡大学, 工学部, 教授 (30262794)
佐古 猛 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (20324329)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | グラファイト / 酸化グラフェン / 熱処理 / 超臨界流体 / グラフェン / 還元処理 / 炭素材料 / ナノ材料 |
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| Research Abstract |
これまでグラフェンの製造法として、酸化グラフェン(GO)を1000℃以上加熱またはヒドラジン(有毒)等還元剤によって創製する研究が進められてきた。この方法は大量生産が適していることから注目されている。しかし、その直接形成したグラフェンシートの電気伝導率は2500S/m程度で、導電性は期待されているほど高くなっていなかった。グラフェン新素材の実用化には、低温でかつ高品質なグラフェンの大量合成法の開発が求められている。ところが昨年、申請者らは、GOに対して還元剤なしで超臨界処理のみを行った。その結果、驚くべきことに、この処理後のGOには、導電性をもっている(π電子共役系が復元)ことが確認できた。これはこれまでの1000℃よりもはるかに低温で処理しても、GOから還元型のGO(rGO)が作られるので、実際の応用を考えると、その広い分野での応用が期待される。
そこで本研究では、このrGOを、環境に優しくかつ従来よりも低温で創製することを目的とする。本年度は、グラファイトの酸化およびグラファイト酸化物の還元を試みた。還元結果から、GO酸化度および処理温度は超臨界流体の種類、処理圧力および処理時間よりもその還元に大きな影響を及ぼしていることが明らかとなった。また、この還元処理では温度が高ければ高いほど有利であることが明らかになった。実用の観点から超臨界による加熱処理を500℃以下で、更に詳細な検討を行っている。さらに、グラフェン・シート(GN)を用いたナノ複合材料の創製も行いその性能を検討した。GN/GO複合材料は軽量でプラスチックのようなものであり、一方、柔軟機械性を持つだけでなく、アルミニウムや銅のような高い熱拡散性をもっていることも明らかとなった。また、PVA(ポリビニルアルコール)/GNナノの複合材料も創製し、その熱伝導率は、PVA/SWNT(カーボン・ナノチューブ)ナノ複合材料に比べて、明らかに優れていることも確認できた。
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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
本研究の目的である最適酸化度をもつ酸化黒鉛創製技術、π電子共役系欠陥が少ない酸化グラフェン創製技術、酸化グラフェンの低温化還元処理技術および複合材料創製技術の開発が進められ、良い結果が得られており、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の研究は全てが順調に進展しており、また当初の計画以上に進展している部分もある。今のところ、研究計画の変更などは特になく、予定通り、研究を遂行する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
当初は、高性能の製膜機器の導入予定でしたが、費用および導入時期などに問題が生じたため、製膜する溶液の濃度について重ねて検討した結果、当初一括的な製膜から、溶液濃度の濃いものと薄いものを分けて製膜を行う方式に変えても、よい製膜が可能であったため、濃度の濃いものについては、スピンコーターを、濃度の薄いものについては、スプレー方式を用いて製膜することにした。これにより当初より節約ができた。この節約した助成金は、次年度の研究費と合わせて、次年度では、さらに還元処理の低温化を目指して、超臨界流体還元状態の可視化を実現するため、高温高圧容器窓付き超臨界セルの導入により検討しようと考えている。
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[Journal Article] Polymeric Nanocomposites with Graphene Sheets - Materials and Device for Superior Thermal Transport Properties2012
Author(s)
W.-L. Song, L. M. Veca, C. Y. Kong, S. Ghose, J. W. Connell, P. Wang, L. Cao, Y. Lin, M. J. Meziani, H. Qian, G. E. LeCroy, Y.-P. Sun
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Journal Title
Polymer
Volume: 53
Pages: 3910-3916
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Polymer/Carbon Nanocomposites for Enhanced Thermal Transport Properties - Carbon Nanotubes versus Graphene Sheets a8 Nanoscale Fillers2012
Author(s)
W.-L. Song, W. Wang, L. M. Veca, C. Y. Kong, M.-S. Cao, P. Wang, M. J. Meziani, H. Qian, G. E. LeCroy, L. Cao, Y.-P. Sun
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Journal Title
J. Mater. Chem.
Volume: 22
Pages: 17133-17139
DOI
Peer Reviewed
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