超高アスペクト比垂直配向カーボンのチューブの合成とその樹脂基複合材料への適用

• 研究課題/領域番号: 22560105
• 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: 生産工学・加工学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 安原 鋭幸 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (70282829)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
• キーワード: 成形加工 / カーボンナノチューブ / 複合材料 / カーボンナノチューブ品質 / 機械的特鋭 / 電気的特性 / 熱伝導率 / 垂直配向合成 / 繊維配向制御 / 機械的特性 / 超高アスペクト比 / CNT品質

研究概要

カーボンナノチューブ(CNT)を従来の炭素繊維の代替材料として用いた複合材料を作製し特性を評価した.CNT単体の特性は結晶の完全性に大きく影響するため,単純に市販の樹脂材料の中に混ぜるだけでは効果が発揮されない.高アスペクト比を有するCNTをrfプラズマCVD法で合成して,その後熱処理を行い結晶の完全性を向上させることで,機械的強度および電気抵抗率を向上させることを行った.合成した直径7～9nm,長さ600?mのCNTを用いて2000℃10分の熱処理を行うことで,ID/IG値0.9から0.1まで向上させ,そのCNTを複合材料のフィラーとして用い,電気伝導性を評価したところID/IG値が小さいもの,すなわち品質が高いCNTを使用すると電気抵抗率が下がることがわかった.機械的特性においては,品質が高くなると,引張強さ,ヤング率ともに下がる傾向が見られた.その後,高熱伝導性材料を目標として,セグメント状にCNTを成長させ,その隙間に樹脂を流し込むことにより,高濃度のCNT複合材料ブロックを作製することを試みた.

研究成果

• [学会発表] 長尺高配向CN複合材料の試作 (2012)
  • 著者名/発表者名: 本田豊,安原鋭幸,赤坂大樹,大竹尚登
  • 学会等名: 成形加工シンポジア'12
  • 発表場所: あいち(愛知県)
  • 年月日: 2012-11-30
• [学会発表] カーボンナノチューブの品質が複合材料の電気的・機械的特性に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安原鋭幸,太田慶助,大竹尚登
  • 学会等名: 成形加工'12
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京都)
  • 年月日: 2012-06-12
• [学会発表] Improvement of Mechanical Properties of Polymer Based CNT Composites (2012)
  • 著者名/発表者名: T.YASUHARA,Y.HONDA,K.OTA and N.OHTAKE
  • 学会等名: ACCM-8(Asian Conference of Composites Material 8thmeeting)
  • 発表場所: Kuala Lumpur Convention Centre,Kuala Lumpur,MALAYSIA
• [学会発表] Effect of CNT Quality on Properties o f Polymer Matrix CNT Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yasuhara,Keisuke Ota,Naoto O htake
  • 学会等名: 12th International Conference on the Science and Appl ication of Nanotubes
  • 発表場所: Cambridge University,Cambridge,UK
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] Effect of CNT Quality on Properties of Polymer Matrix CNT Composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yasuhara, Keisuke Ota, Naoto Ohtake
  • 学会等名: 12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Cambridge University, Cambridge, UK
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] Synthesis of Vertical Aligned CNT Effects of CNT Length on Its Polymer Composite Properties (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yasuhara, Hidetoshi ANDO, Naoto Ohtake
  • 学会等名: 12th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Cambridge University, Cambridge, UK
  • 年月日: 2011-07-16
• [学会発表] Synthesis of Vertical Aligned CNT Effects of CNT Length on Its Polymer Composite Properties (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Yasuhara,Hidetoshi ANDO,Naoto Ohtake
  • 学会等名: ICM&P
  • 発表場所: Corvallis,USA
  • 年月日: 2011-06-16
• [学会発表] Improvement of Tensile strength of CNTPolymer Composite by Vertically Aligned CNT (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki YASUHARA, Keisuke OTA, Naoto OHTAKE
  • 学会等名: Polymer Processing Society 26^<th> annual meeting
  • 発表場所: Banff, Canada
  • 年月日: 2010-07-06
• [学会発表] Mechanical and Electrical Properties of CNT/Polymer Composite with High Aspect ratio CNT (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki YASUHARA, Keisuke OTA, Naoto OHTAKE
  • 学会等名: NT10
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2010-07-02
• [学会発表] Improvement of Tensile strength of CNT Polymer Composite by Vertically Aligned CNT (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki YASUHARA,Keisuke OTA,Naoto OHTAKE
  • 学会等名: Polymer Processing Society 26th annual meeting
  • 発表場所: Banff,Canada
• [学会発表] Mechanical and Electrical Properties of CNT/Polymer Composite with High Aspect ratio CNT (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki YASUHARA,Keisuke OTA,Naoto OHTAKE
  • 学会等名: NT10
  • 発表場所: Montreal,Canada
• [学会発表] 長尺高配向CNT複合材料の試作
  • 著者名/発表者名: 本田豊，安原鋭幸，赤坂大樹，大竹尚登
  • 学会等名: 成形加工シンポジア'12
  • 発表場所: ウィンクあいち（愛知県）
• [学会発表] カーボンナノチューブの品質が複合材料の電気的・機械的特性に与える影響
  • 著者名/発表者名: 安原鋭幸，太田慶助，大竹尚登
  • 学会等名: 成形加工'12
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都）
• [学会発表] Improvement of Mechanical Properties of Polymer Based CNT Composites
  • 著者名/発表者名: T. YASUHARA, Y. HONDA, K. OTA and N. OHTAKE
  • 学会等名: ACCM-8(Asian Conference of Composites Material 8th meeting)
  • 発表場所: Kuala lumpur(Malaysia)