高疲労特性の発現を目指した革新的カーボンナノチューブファブリックと複合材料の開発

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K14489
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分28030:ナノ材料科学関連
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 小川 文男 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 学術研究員 (00424812)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: カーボンナノチューブ / 織物 / 設計 / 複合材料

研究成果の概要

本研究ではカーボンナノチューブ(CNT)単体の強度を測定して、強度発現メカニズムと強度向上の手法について検討した。高温エチレンガス処理により、ラマン強度比が向上し、強度向上に有効であることを明らかにした。CNTの撚糸(ヤーン)の作製に関しては、CNTアレイの回転速度を最適化して、引き出し速度を工夫することにより、ある程度緻密で中程度の強度を有したヤーンを作製できた。今後の課題としてはヤーンをさらに、緻密化させることにより高強度複合材料を得ること、ヤーンの高温熱処理により、強度最適化を図ることが挙げられる。有限要素法による織物の設計についても着手する。

自由記述の分野

機械工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

カーボンナノチューブ(CNT)は非常に優れた強度や導電率により、次世代の構造材料の強化材として期待されている。カーボンナノチューブ単体の強度を評価して、強度向上することにより、CNTの撚糸や繊維束とした場合の高強度を達成できると考えられる。本研究では高温エチレンガス処理により、ラマン強度比が上昇し、強度向上に有効であることを明らかにした。将来的に織物複合材料に適用した場合に、CNT撚糸の強度が高ければ、構造材料の安定性や耐震性に向上できるため、学術的意味は大きいと考えられる。