| 研究課題/領域番号 |
19K05215
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 公立諏訪東京理科大学 |
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研究代表者 |
内海 重宜 公立諏訪東京理科大学, 工学部, 教授 (00454257)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2020年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | カーボンナノチューブロープ / 捻じり / 機械的エネルギー貯蔵 / 重量エネルギー密度 / 化学反応 / 再生エネルギー源 / エネルギー貯蔵 / 物質変換 / エネルギー再生利用 / 単層カーボンナノチューブロープ / エネルギー変換 / ナノ試験管 / 単層カーボンナノチューブ / 捻り |
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| 研究開始時の研究の概要 |
単層カーボンナノチューブ（SWCNT）には捻ることでリチウムイオン電池の10倍以上の機械的エネルギーが貯蔵できる可能性が示されている。本研究の目的は，化学・物理的修飾によりSWCNT間を接合したロープを作製し，捻りによりSWCNTに貯蔵できる機械的エネルギーの実験値を大幅に向上させることである。また，貯蔵したエネルギーを機械的・電気的エネルギー源として活用する方法，さらには，SWCNTを「ナノ試験管」と捉え，捻りで生じる高温・高圧によってSWCNTロープ内部で化学反応・物質変換を引き起こす方法を開発し，SWCNTをエネルギー・物質変換媒体として応用する可能性を探ることである。
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| 研究成果の概要 |
単層カーボンナノチューブ（SWCNT）ロープの捻じりによる機械的エネルギー貯蔵，貯蔵エネルギーの再生利用方法，捻りによる高温・高圧によって化学反応を引き起こす手法の開発を行った。熱可塑性ポリウレタン添加後にマイクロ波照射した試料が最良の結果を与え平均で0.69 MJ/kg，最大で2.1 MJ/kgを示した。エネルギー再生率は最大で20%で，SWCNTロープを動力源とする移動体の走行に成功した。捻じり後の赤外吸収スペクトルにはケトン類の新たな吸収ピークが検出され，SWCNTロープを捻じるだけで化学変化が起きることが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究から，単層カーボンナノチューブ（SWCNT）ロープの捻じりによる機械的エネルギー貯蔵と再生利用の可能性および捻じるだけで化学反応を起こすことが十分可能であることが実証された。機械的エネルギー貯蔵が可能であるということはすなわち，人の四肢の運動といったこれまでほとんど利用されていない再生エネルギー源の創生を意味し，かつリチウムイオン電池の3倍の能力を有している畜エネルギー材料ということになる。さらにSWCNTロープの捻じりにより化学反応も可能なことから，化学エネルギーとしての貯蔵も可能である。
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