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構成要素ナノ配列制御によるCNT/セラミックス複合材料の高度化と実用に向けた挑戦

研究課題

研究課題/領域番号 12J03582
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東北大学

研究代表者

白須 圭一  東北大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワードカーボンナノチューブ / 複合材料 / アルミナ / 分散性 / 単繊維引抜試験 / 界面強度 / 表面修飾 / 単軸引張試験 / 界面特性
研究実績の概要

研究課題2,3 複合材料の微細組織観察を行い,母材の粒径や破壊形態,MWCNTの分散性,破面から突出したMWCNTの長さから算出した界面強度を定量的に評価した.供試体は,アニール温度の異なる4種類(1200,1800,2200,2600℃)のMWCNTを添加した複合材料ならびに2600℃でアニール処理を行ったMWCNTに表面修飾を施したMWCNTを添加した複合材料である.いずれの複合材料においてもMWCNTの分散性はき裂進展に伴う界面剥離やMWCNTsの引抜け等の高靭化効果に比べて大きな影響を及ぼすことが明らかとなり,MWCNT添加量の増大に伴う分散性の低下は複合材料の機械的特性低下を引き起こすことがわかった.

研究課題4 MWCNTの結晶構造と電気伝導性との関係を評価する目的で,アニール温度の異なる4種類のMWCNTsを添加した複合材料の電気伝導特性評価を行った.電気伝導特性評価は,四端子法を用いて行った.いずれの複合材料においても少量のMWCNTsの添加で導電性が発現し,最大で10 S/cm程度の電気伝導率であることがわかった.この値は世界トップレベルの高い値である.
次に,2600℃でアニール処理を行ったMWCNTを用いて構成要素ナノ配列制御法による複合材料の作製を行った.本法ではMWCNTを5 vol.%添加した複合材料においてMWCNT未添加のアルミナ焼結体に比べて高い曲げ強度と破壊靭性値を得ることに成功した.また,MWCNTを10 vol.%添加した複合材料においても,5 vol.%添加した複合材料に比べて値は小さいものの,アルミナ焼結体と同等もしくは高い機械的特性を有していることが認められた.また,電気伝導率は,MWCNT添加量の増加に伴い増大し,MWCNTを10 vol.%添加した複合材料では12 S/cm程度の高い電気伝導性を有することがわかった.

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Tensile Mechanical Properties of Carbon Nanotube/Epoxy Composite Fabricated by Pultrusion of Carbon Nanotube Spun Yarn Preform2014

    • 著者名/発表者名
      Yoshinobu Shimamura, Kahori Oshima, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii, Keiichi Shirasu, Go Yamamoto, Toshiyuki Hashida, Ken Goto, Toshio Ogasawara, Kimiyoshi Naito, Takayuki Nakano, Yoku Inoue
    • 雑誌名

      Composites: Part A

      巻: 62 ページ: 32-38

    • DOI

      10.1016/j.compositesa.2014.03.011

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inclined slit-based pullout method for determining interfacial strength of multi-walled carbon nanotube-alumina composites2014

    • 著者名/発表者名
      Yo Nozaka, Weili Wang, Keiichi Shirasu, Go Yamamoto, Toshiyuki Hashida
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 78 ページ: 439-445

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2014.07.024

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microstructure-property relationships in pressureless-sintered carbon nanotube/alumina composites2014

    • 著者名/発表者名
      Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Weili Wang, Toshiyuki Hashida
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering A

      巻: 617 ページ: 179-186

    • DOI

      10.1016/j.msea.2014.08.068

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] カーボンナノチューブの機械的特性2014

    • 著者名/発表者名
      山本剛,白須圭一,玉木格,橋田俊之
    • 雑誌名

      日本複合材料学会誌

      巻: 40 ページ: 255-259

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Tensile Mechanical Properties of Carbon Nanotube/Epoxy Composite Fabricated by Pultrusion of Carbon Nanonlbe Spun Yarn Preform2014

    • 著者名/発表者名
      Shimamura Y., Oshima K., Tohgo K., Fujii T., Shirasu K., Yamamoto G., Hashida T., Goto K., Ogasawara T., Naito K., Nakano T., Inoue, Y.
    • 雑誌名

      Composites : Part A

      巻: (掲載確定)

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure-pmperty relationships in thermally-annealed multi-walled carbon nanotubes2014

    • 著者名/発表者名
      Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Yoshunori Sato, Toshiyuki Takagi, and Toshiyuki Hashida
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 66 ページ: 219-226

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の破壊特性に及ぼすカーボンナノチューブのアニール処理の影響2013

    • 著者名/発表者名
      白須圭一, 山本剛, 野坂陽, 大森守, 橋田俊之
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 79 ページ: 706-710

    • NAID

      130003374646

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 常圧焼成法により作製したカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の機械的特性および微視組織評価に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      野坂陽, 山本剛, 白須圭一, 大森守, 高木敏行, 橋田俊之
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 79 ページ: 764-768

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書 2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Pressureless Sintering Method for Carbon Nanotube/Alumina Composites and Their Microstructure-Property Relationships2013

    • 著者名/発表者名
      Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, and Takahumi Nakamura, Toshiyuki Hashida
    • 雑誌名

      Joumal of Solid Mechanics and Materials Engineering

      巻: 7 ページ: 394-402

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Microstructure and Mechanical Properties of Acid-Treated Carbon Nanotube Reinforced Alumina Composites2015

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Shirasu, Go Yamamoto, Yo Nozaka, Weili Wang, Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      ELyT Workshop 2015 in Matsushima
    • 発表場所
      宮城県松島町
    • 年月日
      2015-02-18 – 2015-02-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] フロキュレーション法によるカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製と摩擦・摩耗特性評価に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      中村陽文,王偉礼,白須圭一,山本剛,橋田俊之
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2014材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      福島県福島市
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 配向MWCNT/エポキシ複合材料の作製とその機械的特性評価に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      中村彰宏,白須圭一,山本剛,島村佳伸,井上翼,橋田俊之
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2014材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      福島県福島市
    • 年月日
      2014-07-19 – 2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] FABRICATION AND MECHANICAL EVALUATUION OF ALIGNED MULTI-WALLED CARBON NANOTUBE SHEET/ALUMINA LAMINATED CERAMIC COMPOSITES2014

    • 著者名/発表者名
      Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Yoshinobu Shimamura, Yoku Inoue, Toshiyuki. Hashida
    • 学会等名
      16th European Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      スペイン,セビリア
    • 年月日
      2014-06-22 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF MULTI-WALLED CARBON NANOTUBE/ALUMINA COMPOSITES PREPARED BY A NOVEL FLOCCULATION METHOD2014

    • 著者名/発表者名
      Weili Wang, Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      16th European Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      スペイン,セビリア
    • 年月日
      2014-06-22 – 2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノ領域特性評価に基づくカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の破壊機構解明に関する研究2014

    • 著者名/発表者名
      野坂陽, Weili Wang, 白須圭一, 山本剛, 橋田俊之
    • 学会等名
      日本機械学会東北支部第49期総会・講演会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2014-03-14
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of trioblogical properties of multi-walled carbon nanotube/alumina composites prepared by pressureless sintering.2014

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Nakamura, Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      International Workshop on Security Science and Engineering of Advanced Energy Systems
    • 発表場所
      フランス,リヨン
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブを用いたセラミックス基複合材料の開発と応用展開2013

    • 著者名/発表者名
      山本剛、白須圭一、野坂陽、橋田俊之
    • 学会等名
      第1回カーボンナノチューブコンポジットワークショップ
    • 発表場所
      KKRホテル熱海(静岡県熱海市)
    • 年月日
      2013-08-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カーボンナノチューブ/セラミックス複合材料の高機能化を目的とした電気伝導特性向上に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      白須圭一, 山本剛, 大森守, 橋田俊之
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材学会東北支部春季大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2013-06-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナノ直接引張試験によるカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料のナノ破壊特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      野坂陽, 山本剛, 白須圭一, 高木敏行, 橋田俊之
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材学会東北支部春季大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2013-06-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 常圧焼成法によるカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製とその工学的応用のための基礎的研究2013

    • 著者名/発表者名
      中村陽文, 山本剛, 白須圭一, 野坂陽, 大森守, 橋田俊之
    • 学会等名
      平成25年度資源・素材学会東北支部春季大会
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 年月日
      2013-06-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製とその機械・電気的特性評価2013

    • 著者名/発表者名
      山本剛, 白須圭一, 大森守, 小野崇人, 高木敏行, 橋田俊之
    • 学会等名
      平成25年度第1回カーボンナノ材料研究会
    • 発表場所
      大阪科学技術センター(大阪)
    • 年月日
      2013-06-05
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Preparation of Aligned Multi-Walled Carbon Nanotube/Epoxy Composites and Examination of Mechanical Properties2013

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Shirasu, Go Yamamoto and Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      The 14th Japan-Korea students' symposium
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Experimental Evaluation of Meckanical Prqperdes of Multi-Walled Cafbon Nanotube/Alumina Composites Using Nanoscale Tensile Tsting Method and Comparison with Model Prediction.2013

    • 著者名/発表者名
      Yo Nozaka, Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Weili Wang, and Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      The 14th Japan-Korea students' symposium
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ttibological Properties of Multi-Walled Carbon Nanotube/Alumna Composites Prepared by Pressureless Sintering2013

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Nakamura, Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka, and Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      The 14th Japan-Korea students' symposium
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Preparation of Mechanical Properties of Alumina Composites Reinforced With Thermally Annealed Carbon Nanotubes2013

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Shirasu, Go Yamamoto, Yo Nozaka, Mamoru Omori, and Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      International Symposium for the 70^<th> Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Development of Pressureless Sintering Method for Carbon Nanotube/Alumina Composites and Evaluation of Their Microstructures and Mechanical Properdes2013

    • 著者名/発表者名
      Yo Nozaka, Weili Wang, Kehchi Shirasu, Go Yamamoto and Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      International Symposium for the 70^<th> Anniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Tribological Properties of Multi-Walled Carbon Nanotube/Alumina Composites Prepared by Pressureless Sinterig2013

    • 著者名/発表者名
      Takafumi Nakamura, Go Yamamoto, Keiichi Shirasu, Yo Nozaka and Toshiyuki Hashida
    • 学会等名
      International Symposium for the 70^<th> Aniversary of the Tohoku Branch of the Chemical Society of Japan
    • 発表場所
      東北大学(仙台)
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の破壊特性に及ぼすカーボンナノチューブ単味特性と分散性の影響2012

    • 著者名/発表者名
      白須圭一, 山本剛, 野坂陽, 大森守, 高木敏行, 橋田俊之
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2012材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 常圧焼成法により作製したカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の機械的特性および微細組織評価に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      野坂陽, 山本剛, 白須圭一, 大森守, 橋田俊之
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2012材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学(愛媛)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Effects of strength properties of carbon nanotube on the mechanical properties and microstructure of carbon nanotube/alumina composites2012

    • 著者名/発表者名
      白須圭一, 山本剛, 野坂陽, 大森守, 橋田俊之
    • 学会等名
      The 13th Japan-Korea students' symposium
    • 発表場所
      ソウル大学(韓国)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] MEASUREMENTS OF CARBON NANOTUBE TENSILE STRENGTH AND MECHANICAL PROPERTIES OF CARBON NANOTUBE/ALUMINA COMPOSITES PREPARED BY PRESSURELESS SINTERING2012

    • 著者名/発表者名
      山本剛, 白須圭一, 野坂陽, 高木敏行, 橋田俊之
    • 学会等名
      15th European Conference on Composite Materials
    • 発表場所
      ヴェネチア(イタリア)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] カーボンナノチューブ・グラフェン分散技術の工業化と機能展開-溶液・ポリマー・金属・セラミックスへの分散2014

    • 著者名/発表者名
      山本剛, 白須圭一, 野坂陽, Weili Wang, 橋田俊之
    • 総ページ数
      132
    • 出版者
      S&T出版株式会社
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 【エレクトロニクス用途における】コンポジット材料の混練・コンパウンド技術と分散・界面制御2013

    • 著者名/発表者名
      山本剛, 白須圭一, 橋田俊之
    • 総ページ数
      924
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東北大学橋田研究室ホームページ

    • URL

      http://www.hashidalab.rift.mech.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.hashidalab.rift.mech.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.hashidalab.rift.mech.tohoku.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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