2014 Fiscal Year Research-status Report
カーボンナノチューブの秩序化したマイクロ紐構造を有する機能性組織の試作
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26630008
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
鳴海 敬倫 新潟大学, 自然科学系, 教授 (20143753)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / ヘリカルバンド / 流動誘起構造 / 構造制御 / 機能性材料 / 複雑流体 / 分散制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
カーボンナノチューブ（CNT）分散系の流れで誘起形成される秩序化したマイクロスケールの紐状組織構造（ヘリカルバンド／HB）の内部構造を制御する方法を開発し，HBを含む機能性材料を試作し，その性能と有効性を実証することを目的とし，HBの形成と内部構造の制御方法を検討し，その材料の機能確認を行う．
平成26年度は基礎段階の研究として，CNTの濃度およびHB誘起流動を変化させて，HBの形成法とHBの内部構造の制御に関する検討を行った．まず，CNT分散流体を二平面間にはさみ，平行往復運動を行う事によるHBを形成できる実験装置の開発，改良を行い，HBの構造状態を制御する方法を検討した．その結果，HBが形成されるせん断速度範囲および体積分率範囲があることが確認された．続いて，その範囲内で，CNTの体積分率とCNT分散制御を変えた実験を行い，形成されるHBを含む機能性材料の電気導電性を測定し，以下の点を明らかにした．
まず，HBが形成可能な体積分率範囲内で，その体積分率を変えた場合の，構造と機能性への影響を調べた．そしてCNTの体積分率を１０％上げることにより，HB構造を含む複合材料のHBと平行方向の導電率を2倍程度上昇できることが分かった．また，HBと直角方向の導電性はHB形成に従って低下し，絶縁できることを明らかにした．さらに，アセトンと超音波処理を併用してHBの分散状態を改善した系では，低いひずみ量でも絶縁が実現出来ることを解明した．アセトン処理のみの効果も検討したが，超音波処理を加えた結果ほどの効果は得られないことも明らかになった．
なお，HB内の材料のゲル化などによる構造制御も試みたが，十分な効果が期待できず，アセトン＋超音波処理による分散制御の方が効果的であることが分かった．今後も， HB内のCNTの構造の確認を進めつつ，構造制御の検討を進める．
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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
HBの形成方法の確立とその構造制御についての検討が順調に進んでいる．当初予定していた構造制御法とは異なり，さらに精度を高める必要があることから，概ね順調に進んでいるとした．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，当初の計画に従って，これまで確立してきたHBの形成方法を用いて，母材がゴム状弾性体になる系を用いて，形成実験を行い，その有効性を確認する．HBを含む弾性体に変形を加えた時の，導電性の変化を明らかにし，センサーとしての有効性を検討するとともに，熱伝導性の異方性を有する材料の開発を進める．
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| Causes of Carryover |
CNTの構造制御をゲル化から超音波による分散処理に変更したため，熱源等の機器の性能向上用に考えていた機材を購入しなかったため．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
分散処理の有効性を実際の構造確認から進める必要があり，そのための観察検討機材が別途必要となり，27年度に購入し実験に供する．具体的には，顕微鏡用の高倍率対物レンズ等を購入する予定である．
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