| 研究課題/領域番号 |
19H02501
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
木原 伸一 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (30284524)
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| 研究分担者 |
滝嶌 繁樹 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10188120)
宇敷 育男 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (30734850)
瀧 健太郎 金沢大学, 機械工学系, 教授 (70402964)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円)
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| キーワード | ポリマーナノコンポジット / ナノフィラーネットワーク / 超臨界流体混練 / 泡 / 熱伝導性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、提案する「ナノフィラーネットワーク形成プロセッシング」により、従来きわめて困難な30vol%以上の高濃度でフィラー分散し、フィラー界面間を部分的に100nm間隔以下の拘束領域にし、その界面領域の非平衡特性を顕在化させた機能性材料の創出を目指す研究である。具体的なプロセッシングは、① 微細な多数の泡を使った温和なミキシング技術、② ポリマー発泡を利用したナノフィラー群の三次元界面領域を形成する、従来の視点とは異なる、ポリマー系ナノコンポジット開発方法である。本プロセッシングを実証し、高熱伝導性や高断熱性ポリマーを創出することを目標とする。
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| 研究成果の概要 |
ポリマー材料の高機能化の一つにナノフィラー分散による複合化がある。近年、高強度、高熱伝導性、高導電性の観点からカーボンナノチューブ(CNT)やグラフェンなどのナノカーボン(NCs)の利用が検討されているが、ナノスケールに由来する強い相互作用のためポリマーにNCsを高濃度で微分散化できず、表面化学処理や強混練等のNCs特性を大きく低下させる分散方法をとらざるを得ない状況である。本研究では超臨界流体場を利用して可塑化と気泡同伴を含むマイルドな混練場でナノ分散化方法を検討した結果、CNTの最適解繊条件を部分的にではあるが見出し、ナノ気泡空間を有するコンポジット形成など本混練法の有効性を確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ナノカーボンなど強い分子間相互作用のあるナノフィラーをポリマーに高濃度で分散できるプロセッシング開発は、高機能性ポリマー複合材料を開発する基礎技術として関連産業界に極めて有益である。本研究成果は、超臨界流体の特性を活かし、ポリマーの可塑化とナノフィラーへの親和性向上ともに気液界面形成を適切に併用した機械的混練により、表面修飾せずにCNTバンドルを解繊する最適な混練条件を部分的であるが見出すとともに、ナノ空間を有するCNT微分散ネットワーク形成方法を明かにした点で学術的意義がある。
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