| 研究課題/領域番号 |
20K05127
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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26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 福島大学 |
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研究代表者 |
中村 和正 福島大学, 共生システム理工学類, 准教授 (90433870)
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| 研究分担者 |
高瀬 つぎ子 福島大学, 共生システム理工学類, 特任准教授 (10466641)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 構造・機能材料 / カーボン材料 / 表面・界面物性 / 電池・エネルギー材料 / カーボン系材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
資源問題や環境問題の解決に向け、再生可能でありふれたバイオマス資源であるバクテリア由来のバイオマスセルロースナノファイバーを用い、それをヨウ素処理やオーガニックブレンドなどで処理し、その後、熱処理することで細孔制御されたカーボンナノファイバーを可能な限り簡略化させたOne-processにて作製する。これらカーボンナノファイバーの構造解析、組織観察、細孔特性などを調査する。さらに、エネルギー問題へ資するため、これらカーボンナノファイバーを蓄電デバイスであるキャパシターへの応用展開を見据え、キャパシターとしての性能評価も行う。
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| 研究成果の概要 |
環境問題と資源問題を考慮し、再生可能なバイオマス資源であるバクテリア由来のセルロースナノファイバーより、ヨウ素処理やオーガニックブレンドを用い多孔質カーボンナノファイバーを作製した。エネルギー問題を念頭に置き、このナノファイバーを蓄電デバイスへの適用の可能性も検討した。ヨウ素処理を施したバクテリアセルロースから作製されたカーボンナノファイバーは単味のそれと比較して、炭素化収率が激増し、ナノファイバー形態を維持していた。オーガニックブレンドとして、硫酸系界面活性剤を添加したバクテリアセルロースから作製されたカーボンナノファイバーは単味のそれと比較して、細孔特性が高くなり、静電容量も増加した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
バイオマス資源であるセルロースナノファイバーへの事前のヨウ素処理により高炭素化収率で組織が整ったカーボンナノファイバーを得ることができた。これは炭素繊維の工業的製法をバイオマス資源にも応用可能であることを示している。また、このセルロースナノファイバーへのオーガニックブレンドブレンドにより、安価で安全な市販の試薬の使用のみで多孔質カーボンナノファイバーが作製できた。つまり、環境負荷が高い試薬や危険な試薬を使用せずとも炭素材料へ賦活を促すことができる。これらありふれたバイオマス資源から環境に配慮しワンプロセスにて高機能なカーボンナノファイバーを作製できることは、学術的にも社会的にも有意義である。
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