2015 Fiscal Year Annual Research Report
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26600045
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
林 靖彦 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (50314084)
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2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ（CNT） / 層数制御 / 長尺・高密度CNT / 乾式紡糸 / CNT線材 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，化学気相成長法（CVD）により，水分を添加することなく高速成長したの長尺・高密度カーボンナノチューブ（CNT）を成長し，バインダー無しの乾式紡糸で，高強度で高導電率を兼ね備えた連続繊維化可能な超軽量・長距離CNT線材を実現する．このために，紡糸可能で2層CNTの成長割合を向上させるため技術開発，CNT線材の高強度化および高導電化する技術開発を行った．
コンピュータにより独自の手法で基板温度やガス導入を高速に制御し，二層CNTアレー密度やその成長条件を最適化した．本研究開発から，0.06～0.07mm/minの高速成長でで，チューブ径の中央値が5nm程度の極細で二層CNTの成長確立を72%程度まで引き上げることに成功している．今回成長した長尺・高密度CNTアレーから，ドライプロセスによる連続紡糸が可能であることを確認している．
CNT線材はCNTを束ねたものであり，それぞれのCNTは分子間力で結合している．そのため，CNT線材の機械特性は理想的なCNTよりも劣る．この問題を解決するため，CNT線材を真空チャンバーに導入し，チャンバー内に導入するガスや圧力を制御し，CNT線材をバイアスを印加することで機械的および電気的特性向上の実験を実施した．未処理のCNT線材の場合，破断強度は501MPa，ヤング率は15.7GPaを示した．高真空下でのバイアス印加処理によって，破断強度・ヤング率はそれぞれ833MPa，28.2GPaと，未処理の試料より大きく向上した．
CNT線材は，金属よりも高強度で軽量である特性を活かすことで，電力や通信インフラとして実用化は，低炭素社会を実現する唯一のナノカーボン材料になり得る．
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