垂直配向ナノチューブ電極を用いた微小気泡発生源の創成と機能開拓

• 研究課題/領域番号: 26286024
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 平原 佳織 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40422795)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2016年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2015年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2014年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
• キーワード: マイクロバブル / ナノバブル / カーボンナノチューブ / サイズ制御 / マイクロ・ナノデバイス / 凝着力 / MEMS / 粒径制御

研究成果の概要

配向カーボンナノチューブ（CNT）を電気分解電極に活用し、液中でμm～nmサイズの微小気泡を選択的位置かつサイズ制御しながら発生・保持させられる機構の創成に取り組んだ。作製したCNT-樹脂複合シートを用いたナノバブルのサイズ制御法が確立され、気泡１個レベルのピンニング現象観測など基礎特性解明に繋がる成果を得た。パターニングCNTを電極に用いた結果、10～200μmの厳密にサイズ制御したマイクロバブルを発生・配列させ，従来の10倍以上長時間保持できることを実証した。また、CNTの濡れ性について実験により詳細に解明した他、微小気泡発生機構の応用としてヤモリテープの水中利用の可能性を拓く成果を得た。

研究成果

• [雑誌論文] In Situ Observation of Wetting Ionic Liquid on a Carbon Nanotube (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Imadate, K. Hirahara
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 32 号: 11 ページ: 2675-2678
  • DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b04720
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] In-situ electron microscopy on nanomechanics of nanocarbon and related materials (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Hirahara
  • 雑誌名: Microscopy 巻: 64(suppl1) 号: suppl 1 ページ: i39.2-i39
  • DOI: 10.1093/jmicro/dfv130
• [学会発表] カーボンナノチューブ・ヤモリテープの水中接着における気泡の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻田康平，平原佳織
  • 学会等名: 日本機械学会 関西学生会平成28年度学生員卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 大阪大学、吹田市
• [学会発表] ナノメートル領域の濡れ現象のその場電子顕微鏡観察 (2017)
  • 著者名/発表者名: 平原佳織
  • 学会等名: 東京理科大学総合研究院ナノカーボン研究部門ワークショップ2016
  • 発表場所: 東京理科大学、東京
  • 招待講演
• [学会発表] CNT複合樹脂電極を用いた表面ナノバブルの形成とAFM計測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 福田大悟，平原佳織
  • 学会等名: 日本マイクロナノバブル学会第五回学術総会 マイクロ・ナノバブルの評価と更なる展開
  • 発表場所: 明治大学、東京
  • 年月日: 2016-12-17
• [学会発表] Diameter-dependent Wettability of Carbon Nanotube as Studied by Atomic Force Microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Imadate, K. Hirahara
  • 学会等名: Seventeenth International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials - NT16
  • 発表場所: ウィーン、オーストリア
  • 年月日: 2016-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] Curvature dependent wettability of carbon nanotubes (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Imamate, K. Hirahara
  • 学会等名: MRS 2016 Spring meeting
  • 発表場所: Phoenix convention center, Phoenix, US
  • 年月日: 2016-03-28
  • 国際学会
• [学会発表] In-situ electron microscopy on nanomechanics of nanocarbon and related materials (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Hirahara
  • 学会等名: 2nd East-Asia Microscopy Conference (EAMC2)
  • 発表場所: 姫路商工会議所、姫路市
  • 年月日: 2015-11-24
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 力計測によるカーボンナノチューブ1本レベルの濡れ性の評価 -直径の依存性- (2015)
  • 著者名/発表者名: 今立呼南，平原佳織
  • 学会等名: 第7回マイクロ・ナノ工学シンポジウム
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟市
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] カーボンナノチューブ複合樹脂電極における微 細気泡成長過程の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田大悟，平原佳織
  • 学会等名: 日本機械学会2015年度年次大会
  • 発表場所: 北海道大学、札幌市
  • 年月日: 2015-09-13
• [学会発表] Application of vertically aligned carbon nanotubes-based composite electrodes as a fine bubble generator (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Fukuda, K. Hirahara
  • 学会等名: The 16th International Conference on the Science and Application of Nanotubes (NT15)
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋市
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 微細気泡発生源としてのカーボンナノチューブ複合樹脂電極の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福田大悟，平原佳織
  • 学会等名: 日本機械学会関西学生会 平成２6年度卒業研究発表講演会
  • 発表場所: 京都大学，京都市
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] Generationg and trapping device for size-controlled microbubbles using patterned carbon nanotubes (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Nishimura, K. Hirahara
  • 学会等名: MRS Fall Meeting 2014
  • 発表場所: Hynes Convention Center, Boston, USA
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Generating of micro/nano bubbles by water electrolysis using carbon nanotubes/resin composite film as the electrode (2014)
  • 著者名/発表者名: E. O. Bactiar, H. Nishimura, K. Hirahara
  • 学会等名: MRS Fall Meeting 2014
  • 発表場所: Hynes Convention Center, Boston, USA
  • 年月日: 2014-11-30 – 2014-12-05
• [学会発表] Wetting behavior of ionic liquid on a carbon nanotube (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Imadate, K. Hirahara
  • 学会等名: International microscopy congress (IMC2014)
  • 発表場所: Prague Congress Centre, Prague, Czech Republic
  • 年月日: 2014-09-07 – 2014-09-12
• [学会発表] In-situ observation on wetting behavior of ionic liquid on a carbon nanotube (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Imadate, K. Hirahara
  • 学会等名: 15th International Conference on the Science and Application of Nanotubes 2014 (NT14)
  • 発表場所: University of Southern California, Los Angeles, USA
  • 年月日: 2014-06-01 – 2014-06-08
• [学会発表] カーボンナノチューブに対するイオン液体の濡れ挙動のその場観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今立呼南，平原佳織
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第70回記念学術講演会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場，千葉市
  • 年月日: 2014-05-13
• [備考] カーボンナノ材料の機械科学，アトミックデザイン研究センターアニュアルレポートvol. 4
  • URL: http://www.camt.eng.osaka-u.ac.jp/pdf/camtar_2016.pdf