Evaluation of mechanical properties of ultralight and ultraflexible carbon microparticle as filler material

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21920
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Hirahara Kaori 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (40422795)
• Project Period (FY): 2019-06-28 – 2021-03-31
• Keywords: エアログラファイト / ナノカーボン / ナノ構造特性 / 電子顕微鏡 / 複合樹脂 / 力学特性

Outline of Final Research Achievements

The microparticles of aerographite exhibits spiked-shell structures consisting of radially aligned hollow nanorods, and indicates excellent flexibility under large compression. In this study, such unique particles were used as the fillers of composite resin materials. The composite showed interesting wetting behavior; that has super-water-repellent fractal surface, but can grip the spherical water droplet. In addition, single-particle-level compressive test revealed that the fatigue strength of microparticles was significantly improved by controlling crystallinity of their graphitic layers.

Free Research Field

ナノ材料科学、電子顕微鏡学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一般に、物質の特性は、物質を構成する原子の種類と並び方で決まることが多いが、ナノカーボン材料では、六角形の網目状に炭素が配列したシート（グラフェン）が立体的な構造をなすことで多彩でユニークな性質が現れる。折り紙のミウラ折りにも通ずる、ナノメートルレベルの立体的な幾何構造を織りなす構造体は、力学的にも興味を惹く対象である。エアログラファイト粒子という新しい構造を有する超軽量・超柔軟な新奇物質について本研究課題で得られた成果は、その特性をより詳細に理解し、より優れた性質を引き出す糸口となるとともに、この材料を用いた新しい機能材料の開発への可能性の探索につながるものである。