精緻な構造制御による超軽量高導電ＣＮＴケーブルの創成

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K06344
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 竹内 健司 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20504658)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / 導電ケーブル

Outline of Annual Research Achievements

カーボンナノチューブ（CNT）は、他に類を見ない極めて特異なナノ構造や物性を有しており、基礎科学と応用の両面から期待されている。しかしながら、CNTの撚り線は得られているが、本来の優れた物性を生かした銅レベルの導電性は得られていないのが現状である。そこで、高導電性が期待される2層CNTを用いて、①欠陥を出来る限り無くし、②巨大バンドル化し、③単体の長尺化、④徹底した不純物除去（アモルファスカーボン、触媒他）を達成することでCNT電線の基礎を確立する。一年目の平成29年度は、初年度の基礎的な取り組みとして①触媒CVD法による構造制御、②CNTの構造解析（SEM, TEM, Raman, XRD）および撚り線における導電性評価を実施した。すなわち、生成パラメータ（原料の種類（炭素源、触媒、助触媒）・配合比率・送液量、キャリアーガス（水素、アルゴン）と流量、原料供給方法検討（スプレー噴霧ノズル条件、噴霧位置と触媒粒径との相関）、反応温度（3+αゾーン制御）、反応管サイズ（25mmΦ, 100mmΦ）を見直してCNTの構造制御を行い、原料供給条件を中心に触媒粒径の極小化および均一化と炭化水素（炭素源）のチューブ成長に最適な熱分解過程のタイミングを検討した。今後は初年度の結果も踏まえて反応炉内の成長領域を長くして第一、第二炭素源の探索と供給方法を検討し、分解温度の異なる炭素源を組合せて欠陥のない高純度CNTを調製することで目標達成を目指す。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

触媒CVD法による2層CNTの構造制御・解析によって生成条件でCNTの生成率、不純物、径が異なることが分かった。それによってバラツキはあるものの高導電性CNT撚り線が確認できた。さらに様々なパラメータの最適化を図り更なる高導電化を図る。

Strategy for Future Research Activity

本研究の目標を達成すべく、今後以下の検討を効率的にさらに進める。①長尺化のために反応エリアを拡大（改造）して諸条件の最適化、②高結晶化に適する原料種探索（分解温度の異なる第1,第2炭素源）とその供給方法検討

Causes of Carryover

初年度は基礎的検討を優先したため予定の備品が購入できなかった。そのため、次年度において当初請求額と合わせて備品費と消耗品費として使用する。