カーボンナノファイバーの均一分散技術の確立と複合材料への応用

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16206073
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 野城 清 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40029335)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮本 欽生 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60107084) ; 内藤 牧男 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40346135) ; 藤井 英俊 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (00247230) ; 阿部 浩也 大阪大学, 接合科学研究所, 特任助教授(常勤) (50346136) ; 松本 大平 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (30294135)
• Keywords: 接触角 / AFM / カーボンナノファイバー / 表面張力 / 静滴法

Research Abstract

本年度はカーボンファイバーの分散性を制御するために必要な基礎的な物性を測定する手法を開発した。
本研究ではカーボンナノファイバーの濡れ性を測定する新しい手法として、AFMを利用した濡れによる力の測定技術を開発している。この方法では、先端にカーボンナノファイバーを取り付けたカンチレバーを利用して、このカーボンファイバーと液体との濡れにより発生する非常に微弱な力をAFMで測定する。本年度は市販のカーボンナノチューブ付きカンチレバーを利用して純水との間の濡れ測定を試験的に実施した。カンチレバーを純水表面に接触させると濡れによる斥力により、カンチレバーが押し返されることが確認できた。来年度はさらに詳細な測定及び解析を実施する予定である。
また、カーボンファイバーを利用した複合材料の実例として、導電性摺動材料として使用されるCu-Pb/カーボン複合材についての研究を行った。Cu-Pb/カーボン複合材料の製造プロセスを改善するためにはカーボンの溶融Cu-Pb合金による濡れ性を制御する必要があるが、本研究では合金元素の添加、及び雰囲気の制御により、濡れ性の制御を試みた。本研究では表面張力、密度、濡れ性を評価するための静滴法による新しい測定手法を開発し、これを用いて測定を実施した。今回開発した手法では、測定中の蒸発による質量変化を測定できるようになっている。測定中、Pbの蒸発により試料の密度は変化していくが、今回開発した手法では密度変化を正確に測定することができる。測定で得られた密度の値を用いて表面張力を算出し、蒸発によって組成が変化する場合でも表面張力の時間変化を正確に測定することができた。さらに、得られた表面張力および接触角の値をもちいて、濡れの仕事を評価することができた。