金属被覆セルロースナノ繊維の開発とエネルギー伝導フィラーとしての展開

本研究では、金属で被覆したセルロースナノファイバー（CNF）を開発し、樹脂用の熱及び電気伝導性フィラーとしての性能を評価する。近年、スマートデバイスや電気自動車の著しい発展に伴い、それらの部材として熱及び電気伝導性樹脂の需要が高まっている。一般的に樹脂用フィラーとしてはマイクロスケールの無機微粒子が利用されているが、樹脂に熱及び電気伝導性が発現するためには30vol%以上のフィラー添加が必要とされている。多量のフィラー添加は樹脂の重量増加や脆化を招くことから、少量の添加で熱及び電気伝導性（エネルギー伝導性）を発現可能なフィラーの開発が求められている。本研究では、高アスペクト比、高強度、低比重などの特徴を有するセルロースナノファイバー (CNF) に着目し、CNF界面に金属を被覆することでエネルギー伝導フィラーとして活用することを目指す。高アスペクト比であるナノフィラーは樹脂内部で三次元的なネットワーク構造を形成しやすいことから、CNFの界面にエネルギー伝導性を有する金属を連続的に配置することで、従来の微粒子状フィラーよりも効率よくエネルギー伝導パスを構築可能であることが期待できる。本研究の達成により、フィラー添加量削減による複合樹脂の軽量化、成形性の改善、低コスト化が期待できる。R4年度は金被覆CNFと樹脂の均一な複合を目的に研究を進めた。それに先立ち、まずはスケールアップ製造のための条件検討を実施し、約100倍のスケールアップ製造でも凝集なく均質に金ナノ粒子をCNFに被覆可能な調製条件を見出した。スケールアップ製造で得た金被覆CNFを用いて、PP、EVA、PVAとの複合化実験を実施した。結果として、外観は金被覆CNFが比較的均一に樹脂に分散したフィルムを作製することができた。特にPVAをマトリックスとした場合に金被覆CNFの分散性が高かった。

本研究では、金属で被覆したセルロースナノファイバー（CNF）を開発し、樹脂用の熱及び電気伝導性フィラーとしての性能を評価する。近年、スマートデバイスや電気自動車の著しい発展に伴い、それらの部材として熱及び電気伝導性樹脂の需要が高まっている。一般的に樹脂用フィラーとしてはマイクロスケールの無機微粒子が利用されているが、樹脂に熱及び電気伝導性が発現するためには30vol%以上のフィラー添加が必要とされている。多量のフィラー添加は樹脂の重量増加や脆化を招くことから、少量の添加で熱及び電気伝導性（エネルギー伝導性）を発現可能なフィラーの開発が求められている。本研究では、高アスペクト比、高強度、低比重などの特徴を有するセルロースナノファイバー (CNF) に着目し、CNF界面に金属を被覆することでエネルギー伝導フィラーとして活用することを目指す。高アスペクト比であるナノフィラーは樹脂内部で三次元的なネットワーク構造を形成しやすいことから、CNFの界面にエネルギー伝導性を有する金属を連続的に配置することで、従来の微粒子状フィラーよりも効率よくエネルギー伝導パスを構築可能であることが期待できる。本研究の達成により、フィラー添加量削減による複合樹脂の軽量化、成形性の改善、低コスト化が期待できる。R4年度は金被覆CNFと樹脂の均一な複合を目的に研究を進めた。それに先立ち、まずはスケールアップ製造のための条件検討を実施し、約100倍のスケールアップ製造でも凝集なく均質に金ナノ粒子をCNFに被覆可能な調製条件を見出した。スケールアップ製造で得た金被覆CNFを用いて、PP、EVA、PVAとの複合化実験を実施した。結果として、外観は金被覆CNFが比較的均一に樹脂に分散したフィルムを作製することができた。特にPVAをマトリックスとした場合に金被覆CNFの分散性が高かった。