2003 Fiscal Year Annual Research Report
カーボンナノコイルの新合成法の開発及び成長メカニズムの解明
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02F00372
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Research Institution | Gifu University |
Principal Investigator |
元島 栖二 岐阜大学, 工学部, 教授
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CHEN Xiuqin 岐阜大学, 工学部, 外国人特別研究員
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Keywords | Carbon nanocoils / acetylene / CVD / Helical carbon fiber / Catalyst / Chirality / Growth mechanism |
Research Abstract |
1)カーボンナノコイル合成用新規触媒の探索 (1)ナノコイル合成用新規触媒として、種々の合金系触媒について検討した結果、Fe-Ni(10%)が最も有効であった。 (2)SUS304(Fe-Co-Ni)板を、基板に機械的に擦りつけた触媒を用いると,100%の純度でシングルコイルが合成できることを見出した(同じ触媒の粉末を用いた場合には、二重コイルしか得られない)。 (3)ナノコイル合成用基板としては、黒鉛、ムライトやSiO_2より、高純度のAl_2O_3の方がすぐれており、高いコイル収量が得られた。 2)モルフォロジー、微細構造及び成長メカニズムの検討を行った。 (1)コイル径が数百ミクロン以下になると、スプリング状コイルの大量合成は困難となり、主としてツイスト状シングルナノコイルが成長した。 (2)マイクロコイルはほとんど非晶質であるが、ナノコイルは、これより比較的結晶性が高いことがわかった。 (3)種々の触媒について、コイルの途中でしばしばコイリングキラリティー(巻き方向)が変化する現象を見出し、触媒粒子近傍の微細構造を検討し、そのメカニズムを提案した。 (4)ガス流量を通常の2/3倍とし、基板位置をガス導入口から2cmとすると、ファイバー径が100nm、コイル径が10-20nmの超弾力性コイルが得られた。 3)機械的・電磁気的・センサー特性評価を行った。 (1)コイルは熱処理するとその弾力性は次第に失われるが、1500℃くらいでは、as-grown CMCに比べてそれほど弾力性は失われないことがわかった。 (2)超弾力性コイルは、2.45GHzのマイクロ波を効率良く吸収して熱エネルギーに変換することを見出した。エネルギー変換効率は50-70%に達した。 (3)CMCを弾力性シリコーン樹脂中に分散させた複合材は、種々の刺激を識別でき、しかもこれを高感度で検出できる触覚センサー特性があることを見出した。
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Research Products
(5 results)
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[Publications] S.Yang, X.Chen, S.Motojima: "Tip morphology and growth mechanism of carbon micro-coils"Mater.Technol.. 21(2). 73-79 (2003)
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[Publications] X.Chen, K.Takeuchi, S.Yang, Y.Hishikawa, S.Motojima: "Microcoiled carbon fibers formed by using Ni-Cu catalysts in CVD process"Electrochem.Soc.Proc.. 2003-08. 1190-1197 (2003)
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[Publications] S.Yang, X.Chen, S.Motojima: "Carbon micro/nanocoils produced by using WS_2 catalyst in CVD process"Electrochem.Soc.Proc.. 2003-08. 1206-1211 (2003)
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[Publications] S.Motojima, T.Suzuki, Y.Noda, A.Hiraga, H.Iwanaga, T.Hashishin, Y.Hishikawa, S.Yang, X.Chen: "Preparation of TiO_2 microcoils from carbon microcoil templates using a sol-gel process"Chem.Phys.Lett.. 378. 111-116 (2003)
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[Publications] S.Yang, X.Chen, S.Motojima: "Carbon nanocoils prepared by the catalytic pyrolysis of acetylene"Trans.Mater.Res.Soc.JP.. 28(4). 1219-1222 (2003)