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長尺配向カーボンナノチューブと熱可塑性樹脂による高電気・熱伝導材料の基礎研究

研究課題

研究課題/領域番号 16K06259
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 電子・電気材料工学
研究機関静岡大学

研究代表者

井上 翼  静岡大学, 工学部, 教授 (90324334)

研究協力者 中野 貴之  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワードカーボンナノチューブ / 複合材料 / 電気伝導特性 / 熱伝導特性 / 電気伝導率 / 熱伝導率 / 電子・電気材料 / 複合材料・物性 / ナノチューブ・フラーレン
研究成果の概要

カーボンナノチューブ(CNT)を一方向に配向させた状態で樹脂中に高濃度に複合化したCNT/樹脂複合材料の作製技術を確立するとともに、その電気伝導及び熱伝導特性を明らかにした。CNTの体積濃度を5%から50%まで均質に複合化させた試料作製を達成した。複合方法を詳細に検討した結果、CNT分散性の低い熱可塑性のポリアミド樹脂においても、均質複合化が得られた。高濃度一方向複合化により、電気伝導率700S/cm、熱伝導率80W/mKと樹脂複合材料としては極めて高い伝導特性を得た。軽量電気伝導、熱伝導材料として、今後の幅広い応用が期待される。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般に樹脂材料は軽量であり多くの応用分野があるが、電気伝導性と熱伝導性は低い。本研究で得られたCNT樹脂複合材料は、樹脂と同等の軽量性でありながら金属に近い電気及び熱伝導特性を有している。将来的には金属部品を置き換え得る新材料であり、軽量化による省エネルギー効果は計り知れない。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Two step floating catalyst chemical vapor deposition including in situ fabrication of catalyst nanoparticles and carbon nanotube forest growth with low impurity level2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiya Kinoshita, Motoyuki Karita, Takayuki Nakano, Yoku Inoue
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 144 ページ: 152-160

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2018.12.019

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved mechanical properties of aligned multi-walled carbon nanotube/thermoplastic polyimide composites by hot stretching2019

    • 著者名/発表者名
      Tran H Nam, Ken Goto, Toshiki Kamei, Yoshinobu Shimamura, Yoku Inoue, Satoshi Kobayashiand Shinji Ogihara
    • 雑誌名

      Journal of Composite Materials

      巻: 53 号: 9 ページ: 1241-1253

    • DOI

      10.1177/0021998318796916

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of large-movements and high-force electrothermal bimorph actuators based on aligned carbon nanotube reinforced epoxy composites2017

    • 著者名/発表者名
      Shirasu Keiichi、Yamamoto Go、Inoue Yoku、Ogasawara Toshio、Shimamura Yoshinobu、Hashida Toshiyuki
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators A: Physical

      巻: 267 ページ: 455-463

    • DOI

      10.1016/j.sna.2017.10.051

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Potential use of CNTs for production of zero thermal expansion coefficient composite materials: An experimental evaluation of axial thermal expansion coefficient of CNTs using a combination of thermal expansion and uniaxial tensile tests2017

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Shirasu, Akihiro Nakamura, Go Yamamoto, Toshio Ogasawara, Yoshinobu Shimamura, Yoku Inoue, Toshiyuki Hashida
    • 雑誌名

      Composites Part A: Applied Science and Manufacturing

      巻: 95 ページ: 152-160

    • DOI

      10.1016/j.compositesa.2016.12.027

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書 2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rapid-response, widely stretchable sensor of aligned MWCNT/elastomer composites for human motion detection2016

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Suzuki, Koji Yataka, Yasuro Okumiya, Shingo Sakakibara, Keisuke Sako, Hidenori Mimura, and Yoku Inoue
    • 雑誌名

      ACS Sensors

      巻: 1 号: 6 ページ: 817-825

    • DOI

      10.1021/acssensors.6b00145

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of interfacial shear stress between multi-walled carbon nanotubes and epoxy based on strain distribution measurement using Raman spectroscopy2016

    • 著者名/発表者名
      Shigeki Yashiro, Yoshihisa Sakaida, Yoshinobu Shimamura, Yoku Inoue
    • 雑誌名

      Composites part A

      巻: 85 ページ: 192-198

    • DOI

      10.1016/j.compositesa.2016.03.019

    • NAID

      120007042080

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 一方向配向CNT/エポキシ樹脂複合材料の諸特性におけるCNT構造の影響2018

    • 著者名/発表者名
      露口 陽平,苅田 基志, 中野 貴之, 井上 翼
    • 学会等名
      プラスチック成形加学会 第26 回秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 一方向配向CNT/エポキシ樹脂複合材料の力学・電気特性におけるCNT構造の影響2018

    • 著者名/発表者名
      露口 陽平,苅田 基志, 中野 貴之, 井上 翼
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 一方向配向CNT/樹脂複合材料の熱及び電気特性2017

    • 著者名/発表者名
      石上 健太,苅田 健太,苅田 基志,中野 貴之,井上 翼,三輪 鉄春,長岡 宏一
    • 学会等名
      第8回日本複合材料会議
    • 発表場所
      東京大学本郷キャンパス(東京都、文京区)
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] In-situ CNT フォレスト成長に向けた金属酸化物担持層のミストCVD 形成2017

    • 著者名/発表者名
      木下 聖也,苅田 基志,中野 貴之,井上 翼,三輪 鉄春,長岡 宏一
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県、横浜市)
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] CNTによる構造材料開発の技術課題2017

    • 著者名/発表者名
      井上 翼
    • 学会等名
      第61回宇宙科学技術連合講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 乾式CNT紡績糸の作製技術と諸物性2017

    • 著者名/発表者名
      井上 翼
    • 学会等名
      第19回ナノテク高機能テキスタイル基盤技術研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高濃度配向CNT/熱可塑性樹脂複合材料の電気・熱伝導性2017

    • 著者名/発表者名
      石上 健太,苅田 基志,中野 貴之,井上 翼,長岡 宏一
    • 学会等名
      第42回複合材料シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Large scale aligned carbon nanotube assemblies; dry-spinning CNTs and aligned CNT/polymer composites2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue Yoku
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] High thermal and electrical conductivity of aligned carbon nanotubes/resin composites2017

    • 著者名/発表者名
      K. Ishigami, M. Karita, T. Nakano, Y. Inoue, T. Miwa and H. Nagaoka
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 6. HIGH ELECTRICAL, THERMAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF ALIGNED MULTI-WALLED CARBON NANOTUBE/POLYMER COMPOSITES2017

    • 著者名/発表者名
      Inoue Yoku
    • 学会等名
      25th International Conference on Composites/Nano-Engineering (ICCE-25)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高熱伝導かつ高電気伝導を有する高濃度配向カーボンナノチューブ樹脂複合材料2017

    • 著者名/発表者名
      石上健太,苅田基志,中野貴之,井上翼,三輪鉄春,長岡宏一
    • 学会等名
      プラスチック成形加工学会第28回年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 紡績性カーボンナノチューブによる配列CNT 樹脂複合材料と大歪センサ2017

    • 著者名/発表者名
      井上 翼
    • 学会等名
      第222回有機エレクトロニクス材料研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高濃度一方向配向 CNT/ 樹脂複合材料の熱伝導率及び電気伝導率2016

    • 著者名/発表者名
      石上 健太, 柴田 欣樹, 苅田 基志, 中野 貴之, 井上 翼, 三輪 鉄春, 長岡 宏一
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県、新潟市)
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 紡績性CNTによるCNT長繊維化技術と高濃度配向CNT/樹脂複合材料の諸特性2016

    • 著者名/発表者名
      井上翼
    • 学会等名
      プラスチック成型加工学会第27回年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都、江戸川区)
    • 年月日
      2016-06-14
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] カーボンナノチューブ・グラフェンの応用研究最前線2016

    • 著者名/発表者名
      井上翼ほか、監修 丸山茂夫
    • 総ページ数
      480
    • 出版者
      エヌティーエス出版
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [備考] 井上研究室

    • URL

      http://cnt.eng.shizuoka.ac.jp/index-j.html

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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