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カーボンナノチューブの流体感知性能のナノセンサ計測

研究課題

研究課題/領域番号 20656140
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 航空宇宙工学
研究機関九州大学

研究代表者

高橋 厚史  九州大学, 工学研究院, 准教授 (10243924)

研究期間 (年度) 2008 – 2009
研究課題ステータス 完了 (2009年度)
配分額 *注記
3,500千円 (直接経費: 3,500千円)
2009年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2008年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード熱伝導率 / 接触熱抵抗 / マイクロナノデバイス / 熱工学 / ナノチューブ・フラーレン
研究概要

CNT一本が熱センサとしてどの程度流体を感知できるのか定量的に調べることを目標として実験システムの開発を行った。昨年度は実験の基本構成として、一本の多層CNTを白金製ナノホットフィルムにつなげた状態で流れにさらされてフィンとして機能するように配置するための技術を開発した。具体的には、シリコン基板上にMEMS技術によって製作した幅400nmの懸架型のホットフィルムの上にCNTを垂直に接合するという技術である。これを用いて、CNTの有無によってホットフィルムの感度がどのように向上するかを調べたが再現性の有る有意な信号変化は得られなかった。なお、流路はPDMSで製作し窒素ガスを用いて最大流速3m/sまでの実験を行った。そこで、CNTの本数を増やすためにホットフィルムの形状を逆V型にして電界を集中させて誘電泳動法を用いたところ多数のCNTを選択的に堆積させることができた。製作したCNT付きのセンサは無しのものに比べて流れに対して優れた応答を示すことがわかった。CNT一本からの信号が弱かった原因として接触熱抵抗に注目し、CNT一本の接触熱抵抗を計測するための実験システムを考案して製作した。今後はこれを用いて世界で初めての接触熱抵抗計測を予定している。また、今年度は多層でなく単層のCNT1本についても流体センサとしての能力を計測するための実験系を開発した。これは、それぞれの間に溝を設けた4本の電極間をブリッジするように単層CNTを直接合成したものであるが、これを用いて4端子法で周囲ガスの有無による単層CNTのI-V特性の変化を調べた。ただし、現在までにブリッジできた単層CNTは半導体ばかりで、その性質ゆえに熱伝達特性の定量的な計測には成功していない。引き続きこれらの実験を信頼性の有るものへ改善していく予定である。

報告書

(2件)
  • 2009 実績報告書
  • 2008 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2010 2009 2008

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] THERMAL RECTIFICATION OF ASYMMETRICALLY-DEFECTIVE CARBON NANOTUBES2010

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Hayashi, Yohei Ito, Koji Takahashi
    • 雑誌名

      Proc.Joint Int.Symposia 3rd Micro & Nano-Technology and Micro/Nanoscale Energy Conversion & Transport-2010, March 21-24, 2010, Seoul, Korea

      ページ: 24-26

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] EXPERIMENTAL STUDY ON INTERFACIAL THERMAL RESISTANCE BETWEEN CARBON NANOTUBE TIP AND SOLID SURFACE2010

    • 著者名/発表者名
      J.Hirotani, S.Kai, T.Ikuta, K.Takahashi
    • 雑誌名

      Proc.Joint Int.Symposia 3rd Micro & Nano-Technology and Micro/Nanoscale Energy Conversion & Transport-2010, March 21-24, 2010, Seoul, Korea

      ページ: 95-97

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Experimental and numerical studies on ballistic phonon transport of cup-stacked carbon nanofiber2009

    • 著者名/発表者名
      K.Takahashi, Y.Ito, T.Ikuta, X.Zhang, M.Fujii
    • 雑誌名

      Physica B : Condensed Matter Vol404

      ページ: 2431-2434

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimating Error in Measuring Thermal Conductivity Using a T-type Nanosensor2009

    • 著者名/発表者名
      Yohei Ito, Koji Takahashi, Motoo Fujii, Xing Zhang
    • 雑誌名

      Heat Transfer-Asian Research Vol.38, No.5

      ページ: 297-312

    • NAID

      10020753794

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Underetching on Thermal Conductivity Measurement of Suspended Nanofilm2009

    • 著者名/発表者名
      Yohei Ito, Koji Takahashi, Tatsuya Ikuta, Xing Zhang
    • 雑誌名

      Jpn.J.Appl.Phys. Vol.48, No.5

    • NAID

      210000066801

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measurement of the Thermal Conductivity of Nanodeposited Material2009

    • 著者名/発表者名
      K.Takahashi, N.Hilmi, Y.Ito, T.Ikuta, X.Zhang
    • 雑誌名

      International Journal of Thermophysics Vol.30

      ページ: 1864-1874

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] CARBON NANOTUBE THERMAL PROBE USING PLATINUM NANO HOT-FILM2009

    • 著者名/発表者名
      Koji Takahashi, Jun Hirotani, Satoshi Kai, Tatsuya Ikuta
    • 雑誌名

      Proceedings of ASME 2009 2nd Micro/Nanoscale Heat & Mass Transfer International Conference, Dec. 18-22, 2009, Shanghai, China

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] ナノ材料の熱物性計測2009

    • 著者名/発表者名
      高橋厚史, 藤井丕夫
    • 雑誌名

      伝熱 Vol.48

      ページ: 20-25

    • NAID

      10025191636

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [雑誌論文] Visualization of Horizontally-Aligned Single-Walled Carbon Nanotube Growth with 13C/12C Isotopes2008

    • 著者名/発表者名
      H. Ago, N. Ishigami, N. Yoshihara, K. Imamoto, S. Akita, K. Ikeda, M. Tsuji, T. Ikuta, K. Takahashi
    • 雑誌名

      J. Physical Chem. C. Letters 112

      ページ: 1735-1738

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] T字一体型ナノセンサを用いた熱伝導率計測における誤差の推定2008

    • 著者名/発表者名
      伊藤洋平, 高橋厚史, 藤井丕夫, 張興
    • 雑誌名

      熱物性 22

      ページ: 104-112

    • NAID

      10020753794

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] パラフィンを用いたEBIDの堆積速度と移動現象2008

    • 著者名/発表者名
      甲斐聡, 高橋厚史, ノルシャズワン, 生田竜也, 西山貴史, 永山邦仁
    • 雑誌名

      電気学会論文誌E 128

      ページ: 161-166

    • NAID

      10021135203

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal conductivity of SiC nanowire formed by combustion synthesis2008

    • 著者名/発表者名
      K. Takahashi, et al.
    • 雑誌名

      High Temperatures-High Pressures 37

      ページ: 119-125

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Charge and Heat transport in Polysrystalline Metallic Nanostructures2008

    • 著者名/発表者名
      X. Zhang, K. Takahashi, M. Fujii
    • 雑誌名

      Chinese Physics Letters 25

      ページ: 3360-3363

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Measuring Thermal Conductivity of Nano Deposition Using Pt Hot Film2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Ito, K. Takahashi, N. Hilmi, X. Zhang
    • 雑誌名

      Thermal Science & Engineering 16

      ページ: 105-111

    • NAID

      10024261984

    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ナノ材料の熱物性と計測技術(招待講演)2009

    • 著者名/発表者名
      高橋厚史
    • 学会等名
      ナノマシンシステム技術研究会2009年度第1回例会
    • 発表場所
      滋賀県草津市
    • 年月日
      2009-07-17
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Study on Thermal Conductivity Measurement of Suspended Metal Films by Using NEMS Technology2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Ito, K. Takahashi, T. Ikuta, X. Zhang
    • 学会等名
      Proc. 1st International Symposium on Thermal Design and Thermophysical Property for Electronics
    • 発表場所
      つくば市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Micro Oscillation Heat Pipe Fabricated On Silicon Wafer2008

    • 著者名/発表者名
      M. Kohno, T. Nishizono, Y. Onaka, S. Hidaka, K. Takahashi, Y. Takata
    • 学会等名
      Proc. 6th Intl. ASME Conf. Nanochannels, Microchannels and Minichannels
    • 発表場所
      Darmstadt, Germany
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書
  • [学会発表] Measuring Thermal Conductivity of Nano Deposition Usinh Pt Hot Film2008

    • 著者名/発表者名
      Y. Ito, N. Hilmi, K. Takahashi, X. Zhang
    • 学会等名
      Proc. The 7th JSME-KSME Thermal and FluidsEng. Conf.
    • 発表場所
      札幌市
    • 関連する報告書
      2008 実績報告書

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公開日: 2008-04-01   更新日: 2016-04-21  

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