Preparation of innovative low density monolithic polymer nanocomposite using structured controlled nanocarbons

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26420700
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 竹内 健司 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20504658)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / ポリマーモノリス / 樹脂複合材

Outline of Annual Research Achievements

現在、省エネルギーおよび軽量化のニーズに応えるべく軽金属に代替できる物性を持つ樹脂複合材の開発が求められている。本研究は、カーボンナノチューブ（CNT）の選定および表面構造の最適化、「CNTの均一分散加工技術」とリビングラジカル重合を用いたスピノーダル分解型の相分離構造を有する細孔共連続構造ポリマーである「ポリマーモノリス技術」を最適に融合することにより、超軽量高強度樹脂複合材の技術基盤の構築を目的としている。平成26年度は、複合材に適したCNTの検討に加えてポリマーモノリス材調製の試作・基礎評価を行った。一般的なCNT複合材は機械強度や耐熱温度は向上するが、柔軟性を低下させてしまう傾向がある。そこで、極めて高い強度を持つCNTとポリマーモノリスの超柔軟性を最適に融合させることで、従来樹脂材よりも高い圧縮破壊強度を有しつつ、従来の低比重発泡材料よりも高い初期応力と圧縮破断強度を持つ革新的な樹脂複合材の可能性について検討した。平成27年度は、これまでの評価を踏まえてポリマーモノリス／CNT複合材の調製条件の検討および構造解析等を行った。平成28年度は、複合材用CNTの探索・比較およびポリマーモノリスのCNT分散方法、ポリマーモノリス／CNT複合材の最適配合によるサンプル試作および力学的特性を評価した。これらにより、調製したポリマーモノリス／CNT複合材の基礎評価（構造観察、力学特性評価）により、一般的な低比重発泡材およびCNT未添加ポリマーモノリス材よりも高い初期応力、圧縮破断強度、柔軟性を有し、圧縮後も構造の割れや破断が見られないことを示した。