グラフェン量産プロセスの開発と超高強度ナノ複合材料の創製

• 研究課題/領域番号: 15H05504
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 荒尾 与史彦 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (40449335)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2016年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円); 2015年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
• キーワード: グラフェン / 剥離 / ナノコンポジット / 分散 / 材料加工・処理 / ナノカーボン / 複合材料 / ナノ粒子 / ナノ材料 / 装置開発 / 解砕

研究成果の概要

液中において黒鉛を剥離してグラフェンに変換するプロセスの開発を行った。従来の超音波法による剥離よりも、圧力ホモジナイザを利用した剥離法の方が、10倍以上の生産能力があることを実証した。NMP等の有機溶媒にpHをコントロールした水を混合したものが、剥離分散に最適な溶媒であることを見出した。また、黒鉛を改質することで、どの溶媒にも溶けるように分散する新技術を発見した。

研究成果

• [雑誌論文] Efficient solvent systems for improving productivity of few-layer graphene in liquid phase exfoliation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Arao, Fumiya Mori, Masatoshi Kubouchi
  • 雑誌名: Carbon 巻: 118 ページ: 18-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] Efficient solvent systems for improving production of few-layer graphene in liquid phase exfoliation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Arao, Fumiya Mori, Masatoshi Kubouchi
  • 雑誌名: Carbon 巻: 118 ページ: 18-24
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mass production of high-aspect-ration few-layer-graphene by high-speed laminar flow (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Arao, Yoshinori Mizuno, Kunihiro Araki, Masatoshi Kubouchi
  • 雑誌名: Carbon 巻: 102 ページ: 330-338
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-rate production of few-layer graphene by high-power probe sonication (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Arao
  • 雑誌名: Carbon 巻: 95 ページ: 802-808
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 銀担持グラフェンを用いて作製した透明導電膜の電気特性評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大場圭介，坂口大輝，荒尾与史彦，細井厚志，川田宏之
  • 学会等名: 日本機械学会 2017年度年次大会
• [学会発表] グラフェンを効率的に剥離・分散させるための溶媒の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒尾与史彦，森 文也，久保内昌敏
  • 学会等名: 平成29年度日本材料科学会学術講演大会
• [学会発表] 黒鉛の液相剥離によるグラフェンの生産技術とその応用展開 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒尾与史彦，久保内昌敏, 坂口大輝, 細井厚志, 川田宏之
  • 学会等名: 成形加工'17
• [学会発表] 液相におけるメカのケミカル反応を利用した高分散性ナノシートの作製 (2017)
  • 著者名/発表者名: 荒尾与史彦，森文也，久保内昌敏
  • 学会等名: 第44回炭素材料学会年会
• [学会発表] グラフェン作製に対する原料黒鉛構造の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 森文也，久保内昌敏，荒尾与史彦
  • 学会等名: 第44回炭素材料学会年会
• [学会発表] グラフェン/エポキシナノコンポジットにおける溶媒分散法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鴨下 椋祐，荒尾与史彦，久保内昌敏
  • 学会等名: 日本機械学会第24回機械材料・材料加工技術講演会（M&P2016）
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] グラフェン/エポキシナノコンポジットにおけるドライプロセスを利用した機能性分散剤の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鴨下椋祐, 荒尾与史彦，久保内昌敏
  • 学会等名: 日本材料科学会，第23回材料科学若手研究者討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2016-08-19
• [学会発表] エポキシ/グラフェン間の接着性向上によるコンポジットの高強度化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鴨下椋祐，荒尾与史彦, 久保内昌敏
  • 学会等名: 日本材料科学会 平成28年度・日本材料科学会学術講演大会
  • 発表場所: 産業技術総合研究所 臨海副都心センター
  • 年月日: 2016-06-29
• [学会発表] グラフェン量産化のための化学装置に関する検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 荒尾与史彦，久保内昌敏
  • 学会等名: 日本機械学会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-11-05
• [学会発表] Mass production of high aspect ratio few-layer graphene by high-speed laminar flow in liquid (2015)
  • 著者名/発表者名: Yoshihiko Arao
  • 学会等名: Mini-workshop on Nanocarbon composites:Processing, modelling, development
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-10-21
  • 国際学会
• [備考] 東京工業大学 久保内研究室
  • URL: http://www.chemeng.titech.ac.jp/~tklab/index-j.html
• [備考] 東京工業大学 T2R2 研究者情報
  • URL: http://t2r2.star.titech.ac.jp/cgi-bin/researcherpublicationlist.cgi?q_researcher_content_number=CTT100685284
• [備考]
  • URL: http://www.chemeng.titech.ac.jp/~tklab/index-j.html
• [備考]
  • URL: http://www.chemeng.titech.ac.jp/~tklab/index-j.html
• [産業財産権] 無機粒子複合体およにその製造方法、並びに無機粒子複合体分散液 (2018)
  • 発明者名: 荒尾与史彦、久保内昌敏
  • 権利者名: 荒尾与史彦、久保内昌敏
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2018
• [産業財産権] 高分散性ナノシートとその製造方法 (2017)
  • 発明者名: 荒尾与史彦、久保内昌敏
  • 権利者名: 荒尾与史彦、久保内昌敏
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2017
• [産業財産権] 圧力式ホモジナイザを利用した高せん断付与による層状鉱物の剥離分散 (2015)
  • 発明者名: 荒尾与史彦、久保内昌敏、水野義則
  • 権利者名: 荒尾与史彦、久保内昌敏、水野義則
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-08-30