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VGCFを用いた超高熱伝導性C/Cコンポジットの調製と熱電機能の評価

研究課題

研究課題/領域番号 13305050
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 複合材料・物性
研究機関信州大学

研究代表者

遠藤 守信  信州大学, 工学部, 教授 (10021015)

研究分担者 宮崎 敬  長野工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (10141889)
押田 京一  長野工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (90224229)
林 卓哉  信州大学, 総合情報処理センター, 助教授 (80313831)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
47,190千円 (直接経費: 36,300千円、間接経費: 10,890千円)
2003年度: 8,320千円 (直接経費: 6,400千円、間接経費: 1,920千円)
2002年度: 15,600千円 (直接経費: 12,000千円、間接経費: 3,600千円)
2001年度: 23,270千円 (直接経費: 17,900千円、間接経費: 5,370千円)
キーワードC / C複合材料 / VGCF / 熱伝導性 / カーボンナノチューブ / 炭素繊維 / プレカーサ / ブレカーサ / BGCF / キャパシタ / ピッチ系材料 / 電子顕微鏡 / 元素分析 / ファジィ画像処理 / 気相成長炭素繊維 / カーボンナノファイバー / carbon nanotubes / 炭素 / 炭素複合材料
研究概要

本研究は、多層カーボンナノチューブである気相成長炭素繊維(VGCF)の特長である汎用材料中最高の熱伝導率κ(1000〜2000W/m・K、at 300K)を有している点に着目し、VGCFを中心素材とし、直径がナノメートルのVGNF(気相成長ナノファイバー)や各種カーボンナノチューブを用いて炭素/炭素複合材料を調製し、高熱伝導性C/Cコンポジットの熱伝機能の評価と解析、その他の機能性の評価と応用法の検討を目的としている。ことにナノレベルでの微視的な構造解析と熱伝導特性や他の機能性発現との相関、構造との相関性解析にも注目している。
プレカーサ調製、C/C複合材炭化焼成過程における熱的膨張、フィラーの伸縮などで大きな困難が伴ったが、最終的には目的のサンプルが完成できた。現在、各種C/C複合材料の系統的調製を進めており、一部完成し期待できる成果が得られた。総合的、最終的な熱伝特性を評価中であるが、所期の目的のように高熱伝導性カーボンナノチューブ/C複合材が様々な困難を克服して形成可能であることが示され、研究の所期の目的を達成できた。これによって今後のさらなる研究推進が望まれる所である。このC/Cコンポジットは新たな機能を持った複合材として新規な用途が拓かれつつあり一部は市場に登場したが、本研究の基礎科学的貢献が大きく寄与した。ことにプレカーサの組織、チューブの配向制御がCNT/C複合材にはことに重要であることが知られた。さらに高熱伝導性金属複合材料としての展開にも大きな可能性が開拓でき、将来の研究展開が期待されている。
以上により本研究は所期の目的通りCNT/Carbon複合材料が形成でき熱伝導性も系統的に評価できるようになった。この間、研究チームのメンバーとは材料調整から解析に関わる広範かつ有為な連携ができ、実験研究がより広い興味を開拓しつつ進めることができた。今後さらに研究を継続しつつ次なるステージに発展させるべき重要なテーマであると判断された。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (59件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (59件)

  • [文献書誌] 遠藤守信, 村松寛之, 江坂昌也, 金 隆岩, 林 卓哉: "カーボンナノチューブ、ナノファイバーの量産"繊維と工業. Vo.59,No.12. 14-18 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.J.Kim, M.Kojima, Y.Horie, Y.Ohta, M.Endo: "Chemical Activation and Hydrogenation of Mesophase Pitch-based Carbon Fibers -Double-layer Capacitance Performance-"Tanso. No.210. 205-210 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, T.Hayashi, Y.Fukai, K.Oshida, M.Terrones, T.Yanagisawa, S.Higaki, M.S.Dresselhaus: "Structural characterization of cup-stacked-type nanofibers with and entirely hollow core"Applied Physics Letters. Vol.80,No.7. 1267-1269 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Oshida, K.Osawa, T.Nakazawa, Y.Fukai, T.Hayashi, M.Endo: "Structural analysis of carbon nanofiber by transmission electron microscopy and image processing"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.387. [369]/145-[374]/150 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Osawa, K.Oshida, T.Nakazawa, K, Kashiwagi, S.Yamauchi, M.Endo: "Electrochemical characteristics of polyparaphenylene-based carbon"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.388. [537]/123-[542]/128 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Miyazaki, K.Oshida, T.Nakatsuka, H.Yamamoto, M.Okamoto, M.Endo: "Analysis of pore structure of activated carbon by using image processing of TEM images"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.388. [499]/85-[504]/90 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 押田京一, 遠藤守信: "最新の炭素材料実験技術(分析・解析編)第3章(炭素材料学会編)"サイペック社. 18-26 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Endo, H.Muramatsu, M.Esaka, Y.A.Kim, T.Hayashi: "Production of Carbon Nanotube and Carbon Nanofiber"SEN'I Gakkaishi. Vol.59,N12. 412-416 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.J.Kim, M.Kojima, Y.Horie, Y.Ohta, M.Endo: "Chemical Activation and Hydrogenation of Mesophase Pitch-based Carbon Fibers -Double-layer Capacitance Performance-"Tanso. No.210. 205-210 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, T.Hayashi, Y.Fukai, K.Oshida, M.Terrones, T.Yanagisawa, S.Higaki, M.S.Dresselhaus: "Structural characterization of cup-stacked-type nanofibers with and entirely hollow core"Applied Physics Letters. Vol.80,No.7. 1267-1269 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Oshida, K.Osawa, T.Nakazawa, Y.Fukai, T.hayashi, M.Endo: "Structural analysis of carbon nanofiber by transmission electron microscopy and image processing"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.387. [369]/145-[374]/150 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Osawa, K.Oshida, T.Nakazawa, K.Kashiwagi, S.Yamauchi, M.Endo: "Electrochemical characteristics of polyparaphenylene-based carbon"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.388. [537]/123-[542]/128 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] T.Miyazaki, K.Oshida, T.Nakatsuka, H.Yamamoto, M.Okamoto, M.Endo: "Analysis of pore structure of activated carbon by using image processing of TEM images"Molecular Crystals and Liquid Crystals. Vol.388. [499]/85-[504]/90 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.A.Kim, T.Hayashi, K.Osawa, M.Endo, M.S.Dresselhaus: "Cone-type multi-shell in the hollow core of multi-wall carbon nanotube"Chemical physics letters. No.367. 537-540 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, T.Hayashi, T.Yanagisawa, H.Muramatsu, M.Ezaka, H.Terrones, M.Terrones, M.S.Dresselhaus: "Microstructural changes induced in ''stacked cup'' carbon nanofibers by heat treatment"Carbon. Vol.41. 1941-1947 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, B.J.Lee, Y.A.Kim, Y.J.Kim, H.Muramatsu, T.Yanagisawa, T.Hayashi, M.Terrones, M.S.Dresselhaus: "Transitional behaviour in the transformation from active end planes to stable loops caused by annealing"New journal of physics. No.5. 121.1-121.9 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, T.Maeda, T.Takeda, Y.J.Kim, K.Kobayashi, H.Hara, M.S.Dresselhaus: "Capacitance and Pore-Size Distribution in Aqueous and Nonaqueous Electrolytes Using Various Activated Carbon Electrodes"Journal of The Electrochemical Society. 148・8. A910-A914 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.A.Kim, T.Havashi, Y.Fukai, M.Endo, T.Yanagisawa, M.S.Dresselhaus: "Effect of ball milling on morphology of cup-stacked carbon nanotubes"Chemical Physics Letters. 355. 279-284 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hayashi, M.Terrones, C Scheu, Y.A.Kim, M.Ruhle, T.Nakajima, M.Endo: "Nanoteflons : Structure and EELS characterization of fluorinated carbon nanotubes and nanofibres"Nano Letters. 2・5. 491-493 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, Fukai, T.Hayashi, K.Oshida, M.Terrones, T Yanagisawa, S.Higaki, M.S.Dresseihaus: "Structural characterization of cup-stacked type nanofibers with an entire hollow core"Applied Physics Letters. 80・7. 1267-1269 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.G.Umnov, T.Matsushita, M.Endo, Y.Takeuchi: "Field emission from flexible arrays of carbon nanotubes"Chemical Physics Letters. 356. 391-397 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.J.Kim, T.Takeda, Kishii, T.Inoue, T.Maeda, M.S.Dresselhaus: "Structure and Application of Various Saran-Based Carbons Aqueous Electric Double-Layer Capacitors"Journal of The Electrochemical Society. 149・11. 1473-1480 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.J.Kim, H.Ohta, K.Ishii, T.Inoue, T.Hayashi, Y Nishimura, T.Maeda, M.S.Dresselhaus: "Morphology and organic EDLC applications of chemically activated AR-Resin based carbons"Carbon. 40・14. 2613-2626 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.A.Kim, T.Hayashi, K.Osawa, M.Endo, M.S.Dresselhaus: "Cone-type multi-shell in the hollow core of multi-wall carbon nanotube"Chemical Physics Letters. 367・No.5-6. 537-540 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.J.Kim, K.Ishii, T.Inoue, M.Endo, M.S.Dresselhaus, T.Nomura, N.Miyashita: "Structure and EDLC applications PVDC based carbons as a function of carbonization time"Molecular Crystals and Liquid Crystals (MCLC), Proceeding of the 1st international symposium on Nanocarbons. 386. 67-72 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo: "Tailoring Carbon Nano Structure: Nanocarbons and New Devices"Molecular Crystals and Liquid Crystals (MCLC), Proceeding of the 1st international symposium on Nanocarbons. 386. 159-166 (2000)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.J.Kim, K.Ishii, T.Inoue, T.Takeda, T.Maeda, T.Nomura, N.Miyashita, M.S.Dresselhaus: "Structure and Application of Various Saran-Based Carbons to Aqueous Electric Double-Layer Capacitors"Journal of The Electrochemical Society. 149・11. A1473-A1480 (2002)

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      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Osawa, T.Nakazawa, K.Oshida, M.Endo, M.S.Dresselhaus: "Relation between heat-treatment temperature and characteristics of polyparaphenylene(PPP)-based carbon materials for lithium ion secondary batteries"Materials Research Society.Symposium Proceedings. 699. R7.5.1-R7.5.8 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Osawa, K.Oshida, T.Havashi, M.Endo: "Heat treatment conditions of ployparaphenylene-based carbon for negative electrode of lithium ion secondary batteries"TANSO2002. 205. 255-259 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.J.Kim, K.Ishii, T.Inoue, T.Nomura, N.Miyashita, M.S.Dresselhaus: "Heat treatment retention time dependence of PVDC-based carbons on its application to Electric double layer capacitors"Journal of Materials Research. 18・3. (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.J.Kim, K.Ishii, T.Inoue, T.Nomura, N.Miyashita, M.S.Dresselhaus: "High capacitance EDLC using a carbon material obtained by carbonization of PVIDC, The Effect of the crystallite size of the pristine PVDC"Electrochemical and Solid-State Letters. 6・2. 1 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.A.Kim, T.Hayashi, Y.Fukai, M.Endo, T.Yanagisawa, M.S.Dresselhaus: "Effect of ball milling on morphology of cup-stacked carbon nanotubes"Chemical Physics Letters. 355. 279-284 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hayashi, M.Terrones, C.Scheu, Y.A.Kim M.Ruhle, T.Nakajima, M.Endo: "Nanoteflons Structure and EELS characterization of fluorinated carbon nanotubes and nanofibres"Nano Letters. 2・5. 491-496 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.KIm, T.Fukai, T.Hayashi, K.Oshida, M.Terrones, T.Yanagisawa, S.Higaki, M.S.Dresselhaus: "Structural characterization of cup-stackeed type nanofibers with an entire hollow core"Applied Physics Letters. 80・7. 1267-1269 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Hayashi, Y.A.Kim, Y.Fukai, M Endo, T.Yanagisawa: "HRTEM Observation of ball-milled lampshade carbon nanofiber"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 387. 365-368 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Oshida, K.Osawa, T.Nakazawa, Y.Fukai, T.Hayashi, M.Endo: "Structural analysis of carbon nanofiber by transmission electron microscopy and image processing"Molecular and Liquid Crystals. 387. 369-374 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Osawa, K.Oshida, T.Nakazawa, K.Kashiwagi, S.Yamauchi, M.Endo: "Electrochemical characteristics of polyparaphenylene-based carbon"Molecular and Liquid Crystals. 388. 537-542 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Oshida, S.Bonnamy: "Primary Carbonization of an anisotropic "mesophase"pitch compared to conventional isotropic pitch"Carbon. 40・14. 2699-2711 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] K.Osawa, T.Nakazawa, K.Oshida, M.Endo, MS.Dresselhaus: "Relation Between Heat-Treatment Temperature and Characteristics of Polyparaphenylene(PPP)-Based Carbon Materials for Lithium Ion Secondary Batteries"Proc.of MRS Fall Meeting 2001. 699. R7.5.1-R7.5.8 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] T.Miyazaki, K.Oshida, T.Nakatsuka, H.Yamamoto, M.Okamoto, M.Endo: "Analysis of pore structure of activated carbon by using image processing of TEM images"Molecular Crystals and Liquid Crystals. 388. 499-504 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, T.Hayash, Y.A.Kim, H.Ohta, S.H.Hong: "Carbon Alloys, Chapter 3"Novel Concepts to Develop Carbon Science and Technology. 41-55 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim: "Carbon Alloys, Chapter 5"Novel Concepts to Develop Carbon Science and Technology. 417-432 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, T.Hayashi(Eds.E.Osawa): "Structure and Applications, in Perspectives of Fullerene Nanotechnology"Kluwer Academic Publishers. 83-92 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.A.Kim, T.Hayashi, Y.Fukai, M.Endo, T.Yanagisawa, M.S.Dresselhaus: "Effect of ball milling on morphology of cup-stacked carbon nanotubes"Chemical Physics Letters. (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, T.Hayashi, Y.Fukai, K.Oshida, M.Terrones, T.Yanagisawa, S.Higaki, M.S.Dresselhaus: "Structural characterization of cup-stacked-type nanofibers with an entirely hollow core"Applied Physics Letters. 80・7. 1267-1269 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 前田崇志, 金 龍中, 小柴健二, 石井聖啓, 笠井利幸, 遠藤守信, 西村嘉介, 河淵祐二: "メソフェーズピッチ系炭素繊維のKOH賦活"炭素. 201. 7-11 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, T.Hayashi, Seong-Hwa Hong, T.Enoki, M.S.Dresselhaus: "Scanning tunneling microscope study of boron-doped highly oriented pyrolytic graphite"Journal of Applied Physics. 90・11. 5670-5674 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, Y.Fukai, M.Terrones, H.Terrones, M.S.Dresselhaus: "Comparison study of semi-crystalline and highly crystalline multiwalled carbon nanotubes"Applied Physics Letters. 79・10. (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, T.Takeda, S.H.Hong, T.Matsushita, T.Hayashi, M.S.Dresselhaus: "Structural characterization of carbon nanofibers obtained by hydrocarbon pyrolysis"Carbon. 39. 2003-2010 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Y.A.Kim, T.Matsushita, T.Hayashi, M.Endo, M.S.Dresselhaus: "Topological changes of vapor grown carbon fibers during heat treatment"Carbon. 39. 1747-1752 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] H.Terrones, T.Hayashi, M.Munoz-Navia, M.Terrones, Y.A.Kim, N.Grobert, R.Kanalakaran, J.Dorantes-Davila, R.Escudero, M.S.Dresselhaus, M.Endo: "Graphitic cones in palladium catalysed carbon nanofibers"Chemical Physics Letters. 343. 241-250 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Inagaki, K.Fujita, Y.Takeuchi, K.Oshida, H.Iwata, H.Konno: "Formation of graphite crystals at 1000-1200℃ from mixtures of vinyl polymers with oxides"Carbon. 39. 921-929 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] T.Nakazawa, K.Oshida, T.Miyazaki, M.Endo, M.S.Dresselhaus: "A structural analysis method for graphite intercalation compounds"Proc. of MRS Fall Meeting. 658. GG6.18.1-GC6.18.6 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Oshida, T.Nakazawa, T.Miyazaki, M.Endo: "Application of image processing techniques for analysis of nano-and micro-space in carbon materials"Synthetic Metals. 125. 223-230 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] K.Oshida, S.Bonnamy: "Primary Carbonization of an anisotropic "mesophase" pitch compared to conventional isotropic pitch"Carbon. (in press).

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 林 卓哉, 遠藤守信, 松下卓生: "カーボンナノチューブ-ナノデバイスへの挑戦-,第7章,カーボンナノチューブの機械的強度"化学同人. 111-117 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, T.Matsushita, T.Hayashi: "From vapor-grown carbon fibers(VGCFs)to carbon nanotubes, Carbon Filaments and Nanotubes : Common Origins, Differing Applications, Editors by L.P.Biro, et al."Kluwer Academic Publishers. 51-61 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] M.Endo, Y.A.Kim, K.Nishimura, T.Hayashi, T.Matsushita: "Preparation and structure of carbon fibers and carbon nanotubes from the vapour phasa : Design and Control of Structure of Advanced Carbon Materials for Enhanced Performance, Editors by B.Rand, et al."Kluwer Academic Publishers. 207-216 (2001)

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      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 押田京一, 遠藤守信: "最新の炭素材料実験技術(分析・解析技術),炭素材料学会編,第3章"サイペック社. 18-26 (2001)

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      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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