2006 Fiscal Year Annual Research Report
ポリマー(ポリマーブレンド)/CNT系ナノコンポジットによる新規導電材料の創製
Project/Area Number |
06F06556
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
清水 博 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 研究グループ長
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
CHEN Guangxin 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 外国人特別研究員
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Keywords | 高せん断成形加工法 / カーボンナノチューブ(CNT) / ナノコンポジット / ナノ分散 / 導電性 |
Research Abstract |
従来、カーボンナノチューブ(CNT)を樹脂に分散させて樹脂/CNT複合材料を作製する手法としては、まず共通の溶媒を見出し、両者を高出力の超音波分散装置等を用いて溶媒中で長時間混合し、さらにその後超遠心分離機等を用いて、その分離液からキャスト膜を作製するという煩雑なプロセスにより樹脂/CNTナノコンポジットを作製していた。しかしながら、このような煩雑なプロセスは実用的ではなく、またバルク材料を創製することは不可能であった。 産総研で独自に開発した高せん断成形加工法は分子レベルでは相互に溶解しない、非相溶性ポリマーブレンド系のナノ混合化に世界で初めて成功しており、この手法は高せん断流動場を付与できる手法として、上記CNT等フィラーのナノ分散化にも有効であるとの確信を得ている。実際、有機化処理していない多層CNT(MWCNT)を樹脂に分散させることは非常に難しいのであるが、我々は、通常の未処理MWCNTをポリフッ化ビニリデン(PVDF)中にナノ分散させることに成功した。しかもPVDF中への未処理MWCNTの分散には、せん断流動場の寄与が重要であり、低せん断流動場下(150sec^<-1>)の溶融混練ではMWCNTが凝集したまま分散していたが、高せん断流動場下(1500sec^<-1>)での溶融混練により、"孤立した"状態のMWCNTがPVDF中に分散していることが分かった。さらにこのようなナノ分散化によりPVDF/MWCNT系の導電性は非常に小さい閾値(CNT添加量1.5wt%)により急激に増加し、高導電性材料となることが分かった。 このように我々の手法により高価な単層CNTを用いることなく、安価な未処理MWCNTを溶融した樹脂中に投入し、しかも2分程度混練するだけで、樹脂中にMWCNTをナノ分散させて飛躍的な性能向上を実現する技術を実証することができた。
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Research Products
(3 results)