2014 Fiscal Year Annual Research Report
ナノ空間熱探査によるカーボン材料の多次元熱伝導評価
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26289047
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
高橋 厚史 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10243924)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮脇 仁 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (40505434)
西山 貴史 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (80363381)
生田 竜也 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 技術専門職員 (70532331)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノマイクロ熱工学 / 熱伝導率 / ナノセンサ / 集束イオンビーム / ナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直径が100nm程度の多層カーボンナノチューブ（MWNT）を試料として集束イオンビームを局所的に照射することで変化する熱コンダクタンスについて調べるために、まず、集束イオンビームがMWNTの結晶構造に与える影響を高解像度TEMで観察し、同一のMWNT試料にもたらすアモルファス化のばらつきが10％程度に収まる照射条件を見出した。また、TEM内で通電加熱できるようにMWNTをセットするための電極付き貫通孔基板を自作し、そこにセットされたMWNTにインジウムを蒸着することで直径200nm以下の粒子状に付着させる技術を確立した。そのインジウム粒子が温度上昇によって相変化する様子をTEMの暗視野像で確認することができた。以上によってナノオーダーでの温度分布の可視化への準備がほぼ整った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
計画している二つの主要技術開発に関して、どちらも順調な進展が見られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
集束イオンビームを用いることで均一な欠陥が複数の場所に入った多層カーボンナノチューブを準備し、欠陥の場所と個数に依存する熱コンダクタンスを計測する。別の試料として直径200nm程度のカーボンナノファイバー(CNF)を準備し、その結晶状態と熱輸送性能の関係を調べる。CNFにも集束イオンビームを照射して欠陥を導入して熱コンダクタンスの変化を調べる。さらに、それらナノ材料中での温度分布を調べるためにインジウムナノ粒子を堆積させて温度上昇に伴う相変化をTEMで観察する。これらの技術開発によって、最終的には、結晶構造・欠陥配置・接触状態などから熱輸送性能を予測可能とする学理の構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
ナノ材料における温度分布可視化に必要なインジウムのナノ粒子の製造法として液中レーザーアブレーションを予定していたが、レーザーの故障によって抵抗加熱蒸着へと方式を一旦変更した。このため、当初想定していた液中システムの構築が中止している状態であるため次年度使用額が生じている。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
抵抗加熱蒸着方式でもナノ粒子は堆積できるため、しばらくはそれを用いた実験を行っていく。ただし、抵抗加熱蒸着では結晶格子に欠陥が誘起されることも明らかになったので、今後２年間かけて液中システムによるナノ粒子生成法を研究していく。また、カーボンファイバーについては当初予定よりも多くの種類を実験できることになったので、それらのために予算を使用する。
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