単層カーボンナノチューブ(SWCNT)の捻りによる機械的エネルギー貯蔵量を実験的に求めてきたが,シミュレーション値(8 MJ/kg)に及ばない。SWCNT同士はvan der Waals力で結合しているため,SWCNT束がほぐれるためである。貯蔵エネルギー量向上のため,最終年度では,動的重量エネルギー密度の測定方法の確立,化学的・物理的に修飾したSWCNTロープ作製と貯蔵量測定,貯蔵エネルギーを利用するための初期的な検討を行った。 モーターによりSWCNTロープを連続的に捻り,生じる引張力をロードセルにより,トルクをトルクゲージに設置したレーザー変位計により計測し,動的重量エネルギー密度測定システムとした。化学的修飾としてフラッシュ光照射および硫黄反応,物理的修飾として炭素蒸着および熱可塑性ポリウレタン(TPU)添加による強化を行った。貯蔵エネルギー利用の検討として,試料を捻った後に支持を外し逆回転する回数を測定した。 動的測定法により重量エネルギー密度は向上し,平均0.22,最大0.45 MJ/kgを示した。化学的・物理的修飾により重量エネルギー密度は向上し,特にフラッシュ光照射で平均0.30,最大0.76 MJ/kg,硫黄反応で平均0.32,最大0.68 MJ/kg,炭素蒸着で平均0.27,最大0.82 MJ/kgを示し,最大値がリチウムイオン電池(LIB:0.72 MJ/kg)と同等または上回る結果が確認された。貯蔵エネルギーは65%程利用可能でTPU添加で90%に向上したが,今後はエネルギー的に検討する。 SWCNTの捻りによる貯蔵重量エネルギー量は研究開始時0.1 MJ/kgにも満たなかったが,LIBを超えるSWCNTロープを繰り返し作製できるようになったのは大きな進歩であり,修飾方法を確立したことから更なる向上が見込まれる。
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