| 研究課題/領域番号 |
15K05730
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| 研究機関 | 日本工業大学 |
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研究代表者 |
雨宮 隆 日本工業大学, 工学部, 教授 (60711520)
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| 研究分担者 |
安原 鋭幸 日本工業大学, 工学部, 教授 (70282829)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | ナノカーボン合成 / グラフェン / カーボン複合材料 / 高伝熱性樹脂材料 |
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| 研究実績の概要 |
１．本研究の目的と平成28年度の研究実施計画
本研究では、貝殻の積層構造に類似するナノサイズのグラフェン積層構造を有し、高靭性・高熱伝導性を特徴とする高機能複合材料を開発することを目的としている。この目的を達成するために、当初の平成28年度の研究実施計画では、「グラフェン混練樹脂の延伸薄膜化およびプレス積層化による試作した複合材料の評価」を挙げていたが、平成27年度報告に記載のように研究の進捗に遅れがあることから、研究推進計画を見直し、（a）固形有機化合物の分解ガスを用いたグラフェン塊の生成実験、及び（b）作成したカーボン複合樹脂の性能の検証を中心に実施することとした。
２．平成28年度の研究実績
（１）上記の実施計画項目(a)に関しては、廃木材や廃プラスチックなどの固形有機化合物原料をベンチスケールのナノカーボン合成実験装置に連続的に投入し、得られた熱分解ガスからCVD法によりグラフェン塊とみられるナノサイズのカーボンが合成されることを確認した。廃木材からは730℃付近の温度条件の下で、繊維状のカーボンナノチューブの生成が確認された。また廃プラスチックからは粒子状のナノカーボン粒子が生成された。CVD反応を効率的に推進させる触媒としてはNi系および鉄系金属触媒が適することが確認された。
（２）上記の実施計画項目(b)に関しては、合成したナノサイズカーボンをフィラーとしてポリカーボネート（PC）樹脂に乾式の微粒子混練法で分散混錬することにより複合樹脂材料のサンプルを試作した。この方法は昨年度実施した化学的溶解＋超音波解砕法に比べて短時間かつ低コストで複合樹脂を生み出せることから、より工業的な量的生産に適した製造法であると期待される。サンプルの力学的及び熱的特性では、カーボンを5%混合させて製作した複合樹脂材料の引張強度はPC単体より7.5%向上し、熱伝達特性は11%向上した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成28年度に計画していた、カーボン複合樹脂の薄膜積層化および積層化物の性能検証が進んでいない。原因は安定した薄膜構造の複合樹脂の生成に手間取っていることがある。工法のさらなる工夫も必要と考えられ、29年度に引き続き試作検討と評価を進める予定。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の研究の推進方策等
（１）廃プラスチックの分解ガスを用いたカーボンナノチューブの生成実験
平成28年度の研究において、廃木材原料からの繊維状のカーボン生成には成功したが、実施計画で予定していた廃プラスチックを原料とするカーボンナノチューブの合成には至っていない。平成29年度は、ナノカーボン合成実験装置配管部に付設した高温管状炉を用いて、高温改質して得られる熱分解ガスから、CVD法によるカーボンナノチューブの生成を試みる。
（２）カーボン複合樹脂の薄膜積層化および性能の検証
当初の平成28年度研究計画で予定しているグラフェン混練樹脂の薄膜積層化によるサンプル試作を実施し、複合材料についての機械的、熱的特性の測定を行い評価する。必要に応じて、複合材料の製作プロセスを見直しながら、機械的、熱的特性を向上させるための条件を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
研究を進めていくうえで、必要に応じて研究費を執行した結果、CVD触媒金属円筒の製作や実験用のガス類および消耗品類の手配を遅らせた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進めていく。
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