分子の吸脱着を利用したナノ炭素材料の分散と配向制御

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05046
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26030:複合材料および界面関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 松澤 洋子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 研究グループ長 (10358020)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: コーヒーリング効果 / 表面エネルギー / 界面張力 / 分散

研究成果の概要

液晶性を発現するCNT濃厚分散液を作製可能な新規分散剤の合成に成功しました。さらに、ディッピングによるCNTの配向は、基材の表面エネルギーに依存し、親水/疎水の違いで、その向きは90度変わることがわかりました。これは、分散液の基材への親和性と、基材、分散液面、空気の３つの相の接点における分散液内の流動配向等によって引き起こされることが、示唆されました。基材に、親水領域/疎水領域をあらかじめパターニングすることは、既存の手法で可能なため、今回見出した原理（基材の表面エネルギーによりCNTの配向を90度制御できる）を用いて、任意に部分的配向させたCNT膜を形成可能なことが期待できます。

自由記述の分野

コロイド界面化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

単相CNTは優れた物性があるにも関わらず、その扱いにくさ故に社会的に十分には活用されていません。扱いにくさの理由の一つは強い凝集力で絡まりやすいところにあり、優れた性質も１本ずつ孤立分散した状態でないと発現しません。こういった課題を光応答性の有機電解質低分子の吸着によって解決する検討をすすめ、CNT薄膜を塗布法で作製するための濃厚水溶液に液晶性が発現することを見出しました。親水/疎水処理を施した基材にこの溶液をディップすると、基材の表面エネルギーによってCNTの配向を制御可能なことを見出しました。CNTを温和な条件でうまく配向させることができれば、分光技術に必要な素子の作製も期待できます。