| 研究課題/領域番号 |
25420029
|
|---|
| 研究機関 | 八戸工業大学 |
|---|
研究代表者 |
鈴木 寛 八戸工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90179242)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2017-03-31
|
| キーワード | カーボンナノチューブ / 複合材料 / 一方向配列 / 方向制御 / 電界 / 移動電界 |
|---|
| 研究実績の概要 |
平成27年度の研究では，カバーグラス(18mm×18mm)の上に厚さ50μm程度にスピンコーターを用いてカーボンナノチューブ(CNT)と紫外線硬化性樹脂の懸濁物をコートし，移動電界を印加して，コート面全体で懸濁物中のCNTを一方向に配列することを試みた．CNTの重量含有率は0.1～0.5wt％とした．24本の直線状の電極を持った多重電極の上に懸濁物をコートしたカバーグラスを置いた．電極6本を1グループ，計4グループとし60°ずつ位相が異なる±300Vの多相矩形電圧を印加した．CNTの配列後に懸濁物に紫外線を照射して樹脂を硬化させ，CNT/紫外線硬化性樹脂複合材を作製した．作製した複合材のCNT配列方向および配列と垂直方向の電気抵抗率を測定した．
平成27年度は，著者が提案している手法に従って，CNTの配向シミュレーションも行った．実験を行った条件におけるシミュレートの他，懸濁物の比誘電率や電極の幅がCNTの配向およびCNTに作用するモーメントの大きさに与える影響について検討した．得られた主な知見は以下のとおりである．
(1) CNTの重量含有率が0.1wt%のとき，CNTはコート面全体で一方向に配列したが，重量含有率の増加とともに移動電界印加以前にCNTの束が生じ，0.1wt%のときほどは一方向に配列させることはできなかった．／(2) (1)で述べたようにCNTの分散性が芳しくないこともあって得られた電気抵抗率は他の研究者によって作製されたCNT/樹脂複合材の電気抵抗率に劣る．しかし，懸濁物に移動電界を印加することによってCNTを広範囲で整列可能であり，CNTが低含有率で電気伝導性を有する大規模な複合材作製の可能性を示した．／(3) シミュレーションより，本研究の実験条件におけるCNT配列の蛇行の小ささは未硬化樹脂の比誘電率の高さも一因であることを示した．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究で使用する装置の構成は①移動電界を発生させるための多相電圧発生部，②移動電界をCNTと未硬化樹脂の懸濁物に印加するための多重電極および③カバーグラスに塗布した懸濁物からなる．
この①と②については平成26年度に作製を終了した．平成27年度の改善点は③についてである．カバーグラス上に懸濁物を均一な厚さに塗布することは当該研究遂行にとって極めて重要である．申請者は補助金で簡易的なスピンコーターを購入し，懸濁物を滴下したカバーグラスを高速で回転させることのより均一な懸濁物の膜をカバーグラス上に形成させた．これと①および②の装置を組み合わせ，懸濁物中のCNTを一方向に配列させた．その後，懸濁物の樹脂部分を硬化させCNT/紫外線硬化性樹脂複合材とした．
CNT/紫外線硬化性樹脂複合材の電気的特性を測定し，懸濁物に移動電界を印加することによってCNTを広範囲で整列可能であり，CNTが低含有率で電気伝導性を有する大規模な複合材作製の可能性を示した．
以上の成果は論文として投稿中である．
|
| 今後の研究の推進方策 |
平成28年度までで，当初の目的である移動電界を利用して一方向分散CNT/紫外線硬化性樹脂複合材の作製およびその電気的特性の測定を行い，掲載論文2報，投稿中論文1報にまとめた．最終年度は電気伝導性と光透過性の両方を持った薄板の試作および，より汎用性の高い移動電界印加方法の理論的検討を行う．当該研究で提案する手法が確立すれば，電気伝導性と光透過性を持った薄板が容易に作製できると考えている．電気伝導性と光透過性の両方を有する薄板は，ソーラー発電に必要な技術であり，近年その研究がさかんになされている．他の方法に比べ，当該研究で提案する手法は原理的により少量のCNTで電気伝導性を薄板に持たせることができる．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
計画時の購入物品の見積額に比較して，競争入札により価格が下がったことにより差額が生じた．
|
| 次年度使用額の使用計画 |
当初の申請時の経費についての使用計画の変更はない．差額については，実験遂行に必要な消耗品購入に充てる計画である．
|
