応用展開のためのカーボンナノチューブーアルミナ複合材料の研究

• 研究課題/領域番号: 21560709
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 複合材料・物性
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 大森 守 東北大学, 大学院・工学研究科, 技術補佐員 (30005954)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
• キーワード: カーボンナノチューブ / アルミナ / 複合材料 / 放電プラズマ焼結 / 水酸化アルミニウム / 人工股関節 / 電磁波吸収 / 肉厚多層カーボンナノチューブ / 前躯体 / 無加圧焼結

研究概要

多層カーボンナノチューブ(MWNT)から商品化が可能な強度と靭性とを持つ複合材料の製造に成功した。この複合材料はこれまでの材料にない特徴を有している。すなわち、長さ25mmの複合材料の角柱は電子レンジにより数秒間で赤熱される。複合材料の表面に黒鉛粉を擦り付けると、表面に露出したMWNTと結合した厚さ2～3μmの黒鉛膜が形成され、黒鉛の低摩擦係数の特徴を有する材料になる。これらの特徴を生かし、複合材料は自己潤滑性の軸受や人工股関節のカップ、防塵用セラミックス、アンテナ、電磁波吸収材などに利用できる。

研究成果

• [雑誌論文] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の強度特性に及ぼすカーボンナノチューブ表面修飾の影響と破壊過程に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 大森守, 相沢養市, 橋田俊之
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 巻: 77 ページ: 774-778
  • NAID: 130000874067
  • 査読あり
• [雑誌論文] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製と破壊機構の解明に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 大森守, 高木敏行, 橋田俊之
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 巻: 77 ページ: 1041-1045
  • NAID: 130001049767
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノ界面制御によるカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製とその機械的特性評価 : 機械的特性に及ぼす焼結助剤の影響評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本剛, 大森守, 相沢養市, 橋田俊之, 高木敏行
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 巻: 76 ページ: 416-418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Sintering Additive on Mechanical Properties of Alumina Matrix Composites Reinforced with Carbon Nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: G. Yamamoto, M. Omori, T. Hashida, H. Kimura and T. Takagi
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 巻: 4 ページ: 460-69
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of sintering additive on mechanical properties of alumina matrix composites reinforced with carbon nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yamamoto, M.Omori, T.Hashida, H.Kimura, T.Takagi
  • 雑誌名: J.Solid Mech.& Mater.Eng. 巻: 4 ページ: 460-469
  • 査読あり
• [雑誌論文] ナノ界面制御によるカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製とその機械的特性評価:機械的特性に及ぼす焼結助剤の影響評価 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山本剛, 大森守, 相沢養市, 橋田俊之, 高木敏行
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集A編 巻: 764 ページ: 416-418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Sintering Additive on Mechanical Properties of Alumina Matrix Composites Reinforced with Carbon Nanotubes (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yamamoto, M.Omori, T.Hashida, H.Kimura, T.Takag
  • 雑誌名: J.Solid Mech.Mater.Eng. 4 ページ: 460-469
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Microstructure of Carbon Nanotube-Toughened Alumina Composites (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Yamamoto, T. Hashida, M. Omori and H. Kimura
  • 雑誌名: Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering 巻: 3 ページ: 85-95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reinforcement of Alumina with Surface Modified Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Yamamoto, T. Hashida, M. Omori and H. Kimura
  • 雑誌名: Materials Science Forum 巻: 631-632 ページ: 231-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanocomposite Prepared from Carbon Nanotubes and Hydroxyapatite Precursors (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Omori, T. Watanabe, M. Tanaka, A. Okubo, H. Kimura and T. Hashida
  • 雑誌名: Nano Biomedicine ページ: 137-42
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Microstructure of Carbon Nanotube-Toughened Alumina Composites (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yamamoto, T.Hashida, M.Omori, H.Kimura
  • 雑誌名: J.Solid Mech.Mater.Eng. 3 ページ: 85-89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reinforcement of Alumina with Surface Modified Carbon Nanotubes (2009)
  • 著者名/発表者名: G.Yamamoto, T.Hashida, M.Omori, H.Kimura
  • 雑誌名: Mater.Sci.Forum 631-632 ページ: 231-238
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanocomposite Prepared from Carbon Nanotubes and Hydroxyapatite Precursors (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Omori, T.Watanabe, M.Tanaka, A.Okubo, H.Kimura, T.Hashida
  • 雑誌名: Nano Biomedicine 1 ページ: 137-142
  • 査読あり
• [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料作製のためのフロキュレーション法の開発と機械的特性評価に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 野坂陽, 太森守, 橋田俊之
  • 学会等名: 日本機械学会東北支部第47期総会・講演会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2012-03-13
• [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料作製のための常圧焼成法の開発と機械的特性評価に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 野坂陽, 白須圭一, 山本剛, 大森守, 橋田俊之
  • 学会等名: 日本機械学会東北学生会第42回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 福島
  • 年月日: 2012-03-06
• [学会発表] Fabrication of carbon nanotube reinforced ceramic matrix composites and their applications (2012)
  • 著者名/発表者名: G.Yamamoto, K.Shirasu, Y.Nozaka, M.Omori, N.Suzuki, T.Hashida
  • 学会等名: The 1st Tohoku Univ.-Chosun Univ.-Chonbuk National Univ.-Mini Workshop, International Workshop on Energy and Reliability 2012
  • 発表場所: Korea, Jeonju
  • 年月日: 2012-02-24
• [学会発表] Fabrication of Carbon Nanotube Reinforced Ceramic Matrix Composites and Their Applications (2012)
  • 著者名/発表者名: G. Yamamoto, K. Shirasu, Y. Nozaka, M. Omori, N. Suzuki and T. Hashida
  • 学会等名: The 1st Tohoku Univ.-Chosun Univ.-Chonbuk National Univ.-Mini Workshop, International Workshop on Energy and Reliability 2012
  • 発表場所: Korea
• [学会発表] Investigation of fracture mechanism in carbon nanotube reinforced alumin a composites and its relation with nanostructure (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Shirasu, G.Yamamoto, Y.Nozaka, M.Omori, T.Takagi, T.Hashida
  • 学会等名: Eighth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Effects of acid treatment of carbon nanotube on the mechanical properties and fracture process of carbon nanotube/alumina composites (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Shirasu, G.Yamamoto, M.Omori Y.Aizawa, T.Hashida
  • 学会等名: NT11 International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: UK, Cambridge
  • 年月日: 2011-07-14
• [学会発表] ナノ特性評価に基づくカーボンナノチューブ/セラミックス複合材料開発のための設計指針構築 (2011)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 野坂陽, 大森守, 高木敏行, 橋田俊之
  • 学会等名: 平成23年度資源・素材学会東北支部総会・春季大会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2011-06-24
• [学会発表] Investigation of Fracture Mechanism in Carbon Nanotube Reinforced Alumina Composites and Its Relation with Nanostructure (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shirasu, G. Yamamoto, Y. Nozaka, M. Omori, T. Takagi, and T. Hashida
  • 学会等名: Eighth International Conference on Flow Dynamics
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Carbon Nantube-Alumina Composite in Total Joint Replacement (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Omori, G. Yamamoto and T. Hashida
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Surface and Interface of Biomaterials in conjunction with The 5th Annual Meeting of the Biomedical Society
  • 発表場所: Sapporo, Japan
• [学会発表] Effects of Acid Treatment of Carbon Nanotube on the Mechanical Properties and Fracture Process of Carbon Nanotube/Alumina Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Shirasu, G. Yamamoto, M. Omori, Y. Aizawa and T. Hashida
  • 学会等名: NT11 International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: University of Cambridge, Cambridge
• [学会発表] Carbon nantube-alumina composite in total joint replacement (2011)
  • 著者名/発表者名: M.Omori, G.Yamamoto, T.Hashida
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Surface and Interface of Biomaterials in conjunction with The 5th Annual Meeting of the Biomedical Society
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] 高機能カーボンナノチューブ複合材料の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大森守, 山本剛, 橋田俊之, 大久保昭, 木村久道
  • 学会等名: 第7回PM研究促進展賞受賞講演
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2010-03-18
• [学会発表] 表面修飾によるカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の機械的特性向上に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 大森守, 橋田俊之
  • 学会等名: 日本機械学会東北学生会第40回学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 秋田
  • 年月日: 2010-03-05
• [学会発表] カーボンナノチューブ複合材料を使った人工股関節部品の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大森守, 山本剛, 橋田俊之, 大久保昭, 木村久道
  • 学会等名: ナノ・バイオメディカル学会第2回大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2010-02-22
• [学会発表] カーボンナノチューブ複合材料を使った人口股関節部品の開発 (2010)
  • 著者名/発表者名: 大森守、山本剛、橋田俊之、大久保昭、木村久道
  • 学会等名: ナノ・バイオメディカル学会第2回大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-02-22
• [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製と破壊機構の解明に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 大森守, 高木敏行, 橋田俊之
  • 学会等名: 日本機械学会M & P2010第18回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の強度特性に及ぼすカーボンナノチューブ表面修飾の影響と破壊過程に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 大森守, 相沢養市, 橋田俊之
  • 学会等名: 日本機械学会M & M2010材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 新潟
• [学会発表] Friction and wear properties of carbon nanotube-alumina composites in dry and humid environments (2010)
  • 著者名/発表者名: G. Yamamoto, M. Omori, T. Hashida, and T. Takagi
  • 学会等名: 21th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
  • 発表場所: Budapest, Hungary
• [学会発表] Development of carbon nanotube alumina composite and their application to industrial production (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Omori, G. Yamamoto, T. Hashida
  • 学会等名: 12^<th> International Ceramics Congress (CIMTEC 2010)
  • 発表場所: Tuscany, Italy
• [学会発表] Development of Carbon Nanotube Reinforced Ceramic Matrix Composites and Their Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Hashida, G. Yamamoto, M. Omori, Y. Aizawa and H. Kimura
  • 学会等名: The 4th International Symposium on Advanced Mechatronics Engineering
  • 発表場所: Changwon, Korea
• [学会発表] Development of carbon nanotube alumina composite and their application to industrial production (2010)
  • 著者名/発表者名: M.Omori, G.Yamamoto, T.Hashida
  • 学会等名: 12^<th> International Ceramics Congress (CIMTEC 2010)
  • 発表場所: イタリア、モンテカチーニテルメ
• [学会発表] Friction and wear properties of carbon nanotube-alumina composites in dry and humid environments (2010)
  • 著者名/発表者名: G.Yamamoto, M.Omori, T.Hashida, T.Takagi
  • 学会等名: 21th European Conference on Diamond, Diamond-Like Materials, Carbon Nanotubes, and Nitrides
  • 発表場所: ハンガリー、ブタペスト
• [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の作製と破壊機構の解明に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 大森守, 高木敏行, 橋田俊之
  • 学会等名: 日本機械学会M&P2010第18回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] カーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の強度特性に及ぼすカーボンナノチューブ表面修飾の影響と破壊過程に関する研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 白須圭一, 山本剛, 大森守, 相沢養市, 橋田俊之
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2010材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 新潟市
• [学会発表] アルミナーカーボンナノチューブ複合材料の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大森守、山本剛、橋田俊之、大久保昭、木村久道
  • 学会等名: 第14回SPS研究会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2009-11-20
• [学会発表] カーボンナノチューブーアルミナ系ナノ複合材料の開発研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大森守、山本剛、橋田俊之、大久保昭、木村久道
  • 学会等名: 粉体粉末冶金協会講演会平成21年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋
  • 年月日: 2009-10-27
• [学会発表] カーボンナノチューブーアルミナ系ナノ複合材料の開発研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大森守、山本剛、橋田俊之、大久保昭、木村久道
  • 学会等名: ナノ・バイオメディカル学会第1回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2009-07-18
• [学会発表] カーボンナノチューブーアルミナ系ナノ複合材料の開発研究 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大森守、山本剛、橋田俊之、大久保昭、木村久道
  • 学会等名: 第7回PM研究促進展奨励賞受賞講演
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2009-03-18
• [学会発表] Design and Processing of Ceramic Matrix Composites Reinforced with Carbon Nanotube (2009)
  • 著者名/発表者名: G. Yamamoto, N. Hu, T. Ono, M. Omori, Y. Aizawa, H. Kimura, T. Takagi and T. Hashida
  • 学会等名: International Conference on Computational Design in Engineering (CODE2009)
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [産業財産権] ナノ複合材料およびナノ複合材料の製造方法 (2011)
  • 発明者名: 大森守、橋田俊之
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 2011-256190
  • 出願年月日: 2011-11-24