| 研究課題/領域番号 |
18K14174
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
伊藤 良一 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (90700170)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | グラフェン / ガスセンサー / 水素 / 二酸化炭素 / 多孔質構造 / 分子吸着 |
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| 研究成果の概要 |
2次元グラフェンの特性を良く引き継いだ多孔質グラフェンを用いてガスセンサーの開発を行った。ガス分子検出の高感度化を達成するために改良ハンマー法を用いて酸化還元処理をしたグラフェンをセンサー部とし、アルゴンガスで希釈した様々な測定対象ガスを流しながら電気抵抗の変化を計測した。その結果、ppmオーダーのガス体積濃度領域において水素ガスでは抵抗値が下がり、酸素と二酸化炭素ガスでは抵抗値が上昇することが明らかとなった。特に水素ガスでは、体積濃度0.01 ppmまで検出が可能であることが確認された。立体的な多孔質構造を持つ酸化還元グラフェンはガス検出の高感度化に大きく貢献することを明らかにできた。
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| 自由記述の分野 |
グラフェン
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
可燃性ガスを検出するために着火の恐れがあるような危険なセンシングをするのは本末転倒である。本研究は膨大な表面積総量を持つ多孔質グラフェンを採用しその表面に可燃性ガス分子を物理吸着させることによって室温かつ化学反応を起こさない気流下でのガス吸着センサーの提案をしている。特に水素は無極性分子であるため化学反応を伴うセンサーが主流である。燃料電池車や水素ステーションの安全性確保に向けて不慮の事故があっても着火の恐れが無い非加熱式水素ガスセンサーが開発できれば水素社会への貢献が期待される。このような着眼点で非加熱式ガスセンサーは安全な労働環境を実現する炭素材料系ガスセンサーの開発方針への貢献ができる。
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