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ナノファイバーを骨格にもつ塊状柔軟マクロ多孔体の圧縮変形と構造・物性制御

研究課題

研究課題/領域番号 17K14541
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 無機工業材料
研究機関東北大学

研究代表者

早瀬 元  東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (70750454)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2018年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2017年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワードエアロゲル / マクロ多孔体 / ゾルーゲル / 断熱材 / モノリス / クライオゲル / ゾル-ゲル / ナノファイバー / 力学特性 / 液相合成 / 有機-無機ハイブリッド / ゾル-ゲル法 / モノリス型多孔体 / 無機工業化学 / 多孔体
研究成果の概要

酸化水酸化アルミニウム・ベーマイト組成のナノファイバーを骨格に用い、ゾルゲル法を用いた簡易なプロセスで各種モノリス型マクロ多孔体(複合材料)の作製を行い、その特異的な構造形成の仕組みについて検討を行った。さまざまな条件で得られた多孔体について、微細構造観察や嵩密度、力学特性、熱伝導率、可視光透過性など各種物性を調べ、応用材料としての評価を行った。外力を加えてもクラックが入りにくい塑性加工が可能な材料に関しては、圧縮変形による熱伝導率や光学特性の物性変化について明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

分散状態で安定的に扱うことができるナノファイバーはまだ種類が限られており、そのような材料を骨格に用いたモノリス型多孔体はこれまであまり例がない。ベーマイトナノファイバーは分散安定性が高く、再現性よく多孔体作製が可能な希有な材料である。本研究ではベーマイトナノファイバーを複合化することで、従来はみられなかった構造をもつモノリス型多孔体作製やその物性解明に成功するなど、新しい発見があった。圧縮変形による有効的な物性制御はまだ難しいものの、将来の新しい材料技術に繋がっていくものと考えられる。

報告書

(3件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Fabrication of Boehmite Nanofiber Internally-Reinforced Resorcinol-Formaldehyde Macroporous Monoliths for Heat/Flame Protection2018

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 1 号: 11 ページ: 5989-5993

    • DOI

      10.1021/acsanm.8b01518

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultralow-Bulk-Density Transparent Boehmite Nanofiber Cryogel Monoliths and Their Optical Properties for a Volumetric Three-Dimensional Display2017

    • 著者名/発表者名
      Hayase Gen、Funatomi Takuya、Kumagai Kota
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 1 号: 1 ページ: 26-30

    • DOI

      10.1021/acsanm.7b00097

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ゾル-ゲル法による有機-無機ハイブリッド組成モノリス型多孔体の作製と複合化2019

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元
    • 学会等名
      平成30年度東北地区先端高分子セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ベーマイトナノファイバーを用いた繊維強化モノリス型多孔体の作製2018

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元
    • 学会等名
      日本セラミックス協会 第31回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of macroscopic porous structure with boehmite nanofibers2017

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase
    • 学会等名
      The 19th International Sol-Gel Conference (Sol-Gel 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 低密度モノリス型多孔体の簡易作製と三次元空間を利用した応用2017

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元
    • 学会等名
      化学工学会 第49回秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Ultralow-Density Transparent Boehmite Nanofiber Aerogels and Cryogels for Nanoglue2017

    • 著者名/発表者名
      Gen Hayase
    • 学会等名
      2017 MRS Spring Meeting & Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 発泡樹脂、多孔性樹脂の高強度化と応用技術2018

    • 著者名/発表者名
      早瀬 元(分担執筆)
    • 総ページ数
      378
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047060
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考] Aerogel.jp

    • URL

      https://www.aerogel.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Aerogel.jp

    • URL

      http://www.aerogel.jp/

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2020-03-30  

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