紡績性ＣＮＴを用いた革新的ＣＮＴ構造体による新奇ナノカーボン素材の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360293
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 複合材料・物性
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 井上 翼 静岡大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90324334)
• 研究分担者: 島村 佳伸 静岡大学, 工学研究科, 准教授 (80272673) ; 矢代 茂樹 静岡大学, 工学研究科, 准教授 (00452681)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: カーボンナノチューブ / 複合材料 / 機械特性

研究概要

カーボンナノチューブ（CNT）による紡績糸と紡績糸を強化材とするCNT複合材料の機械特性に関する研究を行った。CNTが基板上に高密度に成長したCNTアレイよりCNTウェブを形成し、それに撚りを加えてCNT紡績糸を作製した。結合剤を使用せず、CNT同士はファンデルワールス力のみで結合されている。CNTを高密度に充填化することにより、CNT紡績糸の強度及び弾性率は大きく向上した。さらに、CNT紡績糸をプリフォームとしたCNT強化エポキシ複合材料を作製した。引張試験および試験片破面の観察より、樹脂は紡績糸ではなく、個々のCNT短繊維により強化されることがわかった。

研究成果

• [雑誌論文] Tensile Mechanical Properties of Carbon Nanotube/Epoxy Composite Fabricated by Pultrusion of Carbon Nanotube Spun Yarn Preform (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Shimamura, K. Oshima, K. Tohgo, T. Fujii,K. Shirasu, G. Yamamoto, T. Hashida, K. Goto, T. Ogasawara, K. Naito, T. Nakano, Y. Inoue
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 62 ページ: 32-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Weavable High-Capacity Electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: Chuan-Fu Sun, Hongli Zhu, Edward B. Baker III, Morihiro Okada, Yoku Inoue
  • 雑誌名: Nano Energy 巻: 2 ページ: 987-994
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoscopic observations for evaluating the failure process of aligned multi-walled carbon nanotube/epoxy composites (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Tsuda, T. Ogasawara, S-Y Moon, K. Nakamoto, N. Takeda, Y. Shimamura, Y. Inoue
  • 雑誌名: Composites Science and Technology 巻: 88 ページ: 48-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] 配向カーボンナノチューブ/エポキシ複合材料の力学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小笠原俊夫, 仲本兼悟, 津田皓正, 小川武史, 文淑英, 島村佳伸, 井上 翼
  • 雑誌名: 日本複合材料学学会誌 巻: 39 ページ: 240-247
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of carbon nanotube length on thermal, electrical and mechanical properties of CNT/bismaleimide composites (2013)
  • 著者名/発表者名: Xin Wang, Qian Jiang, Weizong Xu, Wei Cai, Yoku Inoue, Yuntian Zhu
  • 雑誌名: Carbon 巻: 53 ページ: 145-152
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Growth Enhancement of Multiwalled Carbon Nanotubes by Chlorine-Assisted Chemical Vapor Deposition (2013)
  • 著者名/発表者名: Crina Ghemes, Adrian Ghemes, Morihiro Okada, Hidenori Mimura, Takayuki Nakano, and Yoku Inoue
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 52 ページ: 35202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Poly(vinyl alcohol) reinforced with large-diameter carbon nanotubes via spray winding (2012)
  • 著者名/発表者名: Wei Liu, Haibo Zhao, Yoku Inoue, Xin Wang, Philip D. Bradford, Hyungsup Kim, Yiping Qiu and Yuntian Zhu
  • 雑誌名: Composites Part A 巻: 43 ページ: 587-592
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and mechanical properties of carbon nanotube yarns spun from ultra-long multi-walled carbon nanotube arrays (2012)
  • 著者名/発表者名: Adrian Ghemes, Yoshitaka Minami, Junichi Muramatsu, Morihiro Okada, Hidenori Mimura and Yoku Inoue
  • 雑誌名: Carbon 巻: 50 ページ: 4579-4587
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical and electrical property improvement in CNT/Nylon composites through drawing and stretching (2011)
  • 著者名/発表者名: Xin Wang, Philip D. Bradford, Wei Liu, Haibo Zhao, Yoku Inoue, Jon-Paul Maria, Qingwen Li, Fuh-Gwo Yuan, Yuntian Zhu
  • 雑誌名: Composites Science and Technology 巻: 71 ページ: 1677-1683
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical properties of aligned multi-walled carbon nanotube/epoxy composites processed using a hot-melt prepreg method (2011)
  • 著者名/発表者名: Toshio Ogasawara, Sook-Young Moon, Yoku Inoue, Yoshinobu Shimamura
  • 雑誌名: Composites Science and Technology 巻: 71 ページ: 1826-1833
  • 査読あり
• [学会発表] 多層カーボンナノチューブ紡績糸の電気特性及び機械特性の制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 林航平, 佐藤仁, 中西太宇人, 加藤隆, 冨田恭一, 三村秀典, 中野貴之, 井上翼
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス
  • 年月日: 20140317-20
• [学会発表] Influences of MWCNT structures on material properties of dry-spun MWCNT yarn (2013)
  • 著者名/発表者名: Kohei Hayashi, Morihiro Okada, Takayuki Nakano, Hidenori Mimura, Yoku Inoue
  • 学会等名: 2013 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20131200
• [学会発表] Tensile Property of CNT Spun Yarn Strand Reinforced Epoxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Kahori Oshima, Yoshinobu Shimamura, Keiichirou Tohgo, Tomoyuki Fujii and Yoku Inoue
  • 学会等名: JISSE-13
  • 発表場所: Nagoya, Japan
  • 年月日: 20131100
• [学会発表] Mechanical Property of Carbon Nanotube Yarn Reinforced Epoxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshinobu Shimamura, Kahori Oshima, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii and Yoku Inoue
  • 学会等名: ICCM-19
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 20130700
• [学会発表] Mechanical Property of Unidirectional MWNT Tape/PE Composite (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Suzuki, Yoshinobu Shimamura, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii and Yoku Inoue
  • 学会等名: FEOFS2013
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 20130600
• [学会発表] Effect of Tension Under Curing Process on Mechanical Properties of MWNT Spun Yarn Reinforced Epoxy (2013)
  • 著者名/発表者名: Kahori Oshima, Yoshinobu Shimamura, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii and Yoku Inoue
  • 学会等名: Laser Processing for CFRP and Composite Materials 2013
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20130400
• [学会発表] カーボンナノチューブのケーブル化の可能性とその技術的課題 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上 翼
  • 学会等名: 第57回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 米子市
  • 年月日: 2013-10-01
• [学会発表] 諸撚糸プリフォームを用いたカーボンナノチューブ強化エポキシの高強度化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大島かほり, 島村佳伸, 東郷敬一郎, 藤井朋之, 井上 翼
  • 学会等名: 第38回複合材料シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島
  • 年月日: 2013-09-24
• [学会発表] 超紡績性MWCNT アレイ成長におけるアセトン添加効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上 翼, 中村彰夫, 佐藤仁, 中西太宇人, 加藤隆
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 年月日: 2013-09-01
• [学会発表] Chlorine Effect on Growth of Long Multiwalled Carbon Nanotube Arrays (2012)
  • 著者名/発表者名: Crina Ghemes, Adrian Ghemes, Hidenori Mimura, Takayuki Nakano and Yoku Inoue
  • 学会等名: 2012 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] 2Improvement of spinnability and height of MWCNT arrays by using acetone as a growth enhancer (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Nakamura, Y. Suzuki, M. Okada, H. Mimura, T. Nakano and Y. Inoue
  • 学会等名: 012 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20121100
• [学会発表] High Performance CNT Composites Using CNT Preform (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshinobu Shimamura, Mikihisa Ishihara, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii and Yoku Inoue
  • 学会等名: ASC 27th Technical Conference & 15th US-Japan Conference on Composite Materials
  • 発表場所: Arlington, USA
  • 年月日: 20121000
• [学会発表] Post-processing on dry-spun CNT fibers for reinforcement (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoku Inoue, Yoshitaka Minami, Junichi Muramatsu, Naoki Koge, Fumito Hagisaka and Hidenori Mimura
  • 学会等名: NT12 International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 20120600
• [学会発表] Cross-linking MWCNTs by perfluorophenylazide (PFPA) for reinforcement of CNT spun fibers and unidirectionally aligned sheets (2012)
  • 著者名/発表者名: Kazumichi Nakamura, Yuta Miyasaka, Hidenori Mimura, Morihiro Okada, Gunther Kletetschka and Yoku Inoue
  • 学会等名: NT12 International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Brisbane, Australia
  • 年月日: 20120600
• [学会発表] カーボンナノチューブ紡績強化エポキシの硬化時の張力が引張特性に及ぼす影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大島かほり, 島村佳伸, 東郷敬一郎, 藤井朋之, 井上 翼
  • 学会等名: 第37回複合材料シンポジウム, 日本複合材料学会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 2012-10-18
• [学会発表] Growth enhancement of MWCNT by chlorine-assisted CVD (2012)
  • 著者名/発表者名: C. Ghemes, A. Ghemes, H. Mimura, T. Nakano, Y. Inoue
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] ドライスピニング法で紡績したMWCNT 紡績糸の電気伝導特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 萩坂文登, 榎本将規, 中野貴之, 三村秀典, 井上 翼
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] CNT 間クロスリンク技術によるCNT 構造体の機械特性向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中村和通, 宮坂悠太, 中野貴之, 三村秀典, 井上 翼
  • 学会等名: 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 松山市
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] ラマン分光法を用いたカーボンナノチューブ紡績糸複合材の応力測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉本壮志, 矢代茂樹, 坂井田喜久, 井上翼
  • 学会等名: 第46回X 線材料強度に関するシンポジウム
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-07-05
• [学会発表] 現実的CNT アプリケーションに向けたCNT 大型構造化技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上 翼
  • 学会等名: 第3回日本複合材料合同会議JCOM-41/JSCM 2012
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] カーボンナノチューブ紡績糸をプリフォームとしたエポキシ基複合材料の引張特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 島村佳伸, 石原幹久, 東郷敬一郎, 藤井朋之, 井上 翼
  • 学会等名: 第3回日本複合材料合同会議JCOM-41/JSCM 2012
  • 発表場所: 京都市
  • 年月日: 2012-03-08
• [学会発表] Mechanical properties of millimeter-long unidirectional MWCNT-polymer composites (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoku Inoue, Hidenori Mimura, Yoshinobu Shimamura
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] Growth of spinnable carbon nanotube arrays by chloride mediated CVD method (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Suzuki, M. Okada, H. Mimura and Y. Inoue
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] Electrical properties of spun MWCNT fibers (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Enomoto, A. Ghemes, M. Okada, H. Mimura and Y. Inoue
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] Strong multi-walled CNT fibers improved by post spin processes (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Minami, M. Okada, H. Mimura and Y. Inoue
  • 学会等名: 2011 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20111100
• [学会発表] Tensile Property of Carbon Nanotube Spun Yarn Reinforced Composite (2011)
  • 著者名/発表者名: Mikihisa Ishihara, Yoshinobu Shimamura, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii, Yoku Inoue and Junichi Muramatsu
  • 学会等名: ATEM'11
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20110900
• [学会発表] 配向性カーボンナノチューブプリフォームを用いたナノコンポジットの成形とその機械的特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 島村佳伸, 石原幹久, 森澤直樹, 東郷敬一郎, 藤井朋之, 井上 翼
  • 学会等名: プラスチック成形加工学会第19回秋季大会
  • 発表場所: 秋田市
  • 年月日: 2011-10-14
• [学会発表] MWCNTアレイの成長条件と紡績性の関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 榎本将規, 鈴木佑亮, 岡田守弘, 三村秀典, 井上 翼
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] CM-CVD法を用いた長尺MWCNT アレイ成長 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木佑亮, クリナ ゲメス, 岡田守弘, 三村秀典, 井上 翼
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] MWCNT紡績糸の機械特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 村松潤一, 岡田守弘, 三村秀典, 井上 翼
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] 軽量高強度素材に向けたMWCNT ファイバーの撚糸効果 (2011)
  • 著者名/発表者名: 南佳孝, 岡田守弘, 三村秀典, 井上 翼
  • 学会等名: 第72回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 山形市
  • 年月日: 2011-08-31
• [学会発表] Mechanical Properties of Unidirectional MWNT Sheet/Epoxy Composites
  • 著者名/発表者名: Naoki Morisawa, Yoshinobu Shimamura, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii and Yoku Inoue
  • 学会等名: ICCM-18
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Mechanical Property of Carbon Nanotube Composite Using Spun Yarn Reinforcement
  • 著者名/発表者名: Mikihisa Ishihara, Yoshinobu Shimamura, Keiichiro Tohgo, Tomoyuki Fujii, Yoku Inoue and Junichi Muramatsu
  • 学会等名: ICCM-18
  • 発表場所: Jeju, Korea
• [学会発表] Unidirectional MWCNT sheet/epoxy composites
  • 著者名/発表者名: Yoku Inoue, Yoshitaka Minami, Junichi Muramatsu, Naoki Morisawa, Mikihisa Ishihara, Yoshinobu Shimamura, Morihiro Okada and Hidenori Mimura
  • 学会等名: NT11 International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Cambridge, UK
• [学会発表] Strong MWCNT spun fibers by spinning millimeter scale MWCNT array
  • 著者名/発表者名: Junichi Muramatsu, Morihiro Okada, Hidenori Mimura and Yoku Inoue
  • 学会等名: NT11 International Conference on the Science and Application of Nanotubes
  • 発表場所: Cambridge, UK
• [図書] Nanotube Superfiber Materials : Changing Engineering Design (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上 翼, ほか
  • 総ページ数: 848
  • 出版者: William Andrew
• [備考]
  • URL: http://cnt.eng.shizuoka.ac.jp/