空間デザインされた重油吸着用カーボンナノファイバーマットの機械的特性向上

カーボンナノファイバーマット(CNFM)の海上での重油回収材料への応用を目指し、マットの空間のデザインに注目し研究を実施してきた。自重の約20倍の重油(A)を吸着することがわかった(市販品では同じ評価法で自重の約5倍を吸着)が、CNFMの機械的強度の向上と定量的な評価が課題となった[19K15128]。当該年度の主な成果を以下に示した。(i)原料となるPAN/DMF溶液濃度を12 wt.%で電界紡糸 (印加電圧20ｋV, 速度1.2 mL/h)すると取扱のしやすいCNFMが得られた。(ii)不融化 (空気中またはオゾン中、280℃、3‐9 h、0‐40 kPaで一方向への引張、セラミック板をサポートとして利用) と炭素化 (800℃, 1 h) により、これまでよりもしなやかで、一定の屈曲に耐えるCNFMを作製できた。 (iii) 10 x 30 mm、10 x 18 mm の6種類の短冊状試験片に対して引張試験を行い、10 x 18 mmの試験片で比較的安定した測定ができ、応力-ひずみ曲線から多段階での破断が生じることが分かった。測定された最大応力は0.12-0.72 MPa程度で、ひずみは0.007-0. 01であった。空気中280℃、9 hの不融化時の引張有無で比較すると、引張無で最大応力0.59 MPa、ひずみ0.012、引張有では最大応力0.72 MPa、ひずみ0.0078。オゾン中280℃、3 hの不融化時の引張の有無で比較すると、引張無で最大応力0.36 MPa、ひずみ0.0078、有りで最大応力0.39 MPa、ひずみ0.0067であった。したがって不融化時に引張することで応力は増加し、ひずみの値は減少する傾向がみられた。今後も統計的な調査を継続し知見を蓄積、高温下など過酷な環境下で利用できる様々な不織布材料の開発に貢献できる可能性がある。

カーボンナノファイバーマット(CNFM)の海上での重油回収材料への応用を目指し、マットの空間のデザインに注目し研究を実施してきた。自重の約20倍の重油(A)を吸着することがわかった(市販品では同じ評価法で自重の約5倍を吸着)が、CNFMの機械的強度の向上と定量的な評価が課題となった[19K15128]。当該年度の主な成果を以下に示した。(i)原料となるPAN/DMF溶液濃度を12 wt.%で電界紡糸 (印加電圧20ｋV, 速度1.2 mL/h)すると取扱のしやすいCNFMが得られた。(ii)不融化 (空気中またはオゾン中、280℃、3‐9 h、0‐40 kPaで一方向への引張、セラミック板をサポートとして利用) と炭素化 (800℃, 1 h) により、これまでよりもしなやかで、一定の屈曲に耐えるCNFMを作製できた。 (iii) 10 x 30 mm、10 x 18 mm の6種類の短冊状試験片に対して引張試験を行い、10 x 18 mmの試験片で比較的安定した測定ができ、応力-ひずみ曲線から多段階での破断が生じることが分かった。測定された最大応力は0.12-0.72 MPa程度で、ひずみは0.007-0. 01であった。空気中280℃、9 hの不融化時の引張有無で比較すると、引張無で最大応力0.59 MPa、ひずみ0.012、引張有では最大応力0.72 MPa、ひずみ0.0078。オゾン中280℃、3 hの不融化時の引張の有無で比較すると、引張無で最大応力0.36 MPa、ひずみ0.0078、有りで最大応力0.39 MPa、ひずみ0.0067であった。したがって不融化時に引張することで応力は増加し、ひずみの値は減少する傾向がみられた。今後も統計的な調査を継続し知見を蓄積、高温下など過酷な環境下で利用できる様々な不織布材料の開発に貢献できる可能性がある。