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

空间设计的碳纳米纤维毡的机械性能改善用于重油吸附

• 批准号: 22K14354
• 负责人: 滝沢 善洋
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nagano National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14354/
• 关键词: カーボンナノファイバーマット; 電界紡糸; 機械的特性; 引張試験; 不融化; 炭素化; カーボンナノファイバー; 不融化処理; 重油回収

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。

The application of heavy oil recovery materials in marine environment and the research on space environment are carried out. The heavy oil (A) of about 20 times its own weight is absorbed by the heavy oil (A). The mechanical strength of CNFM is evaluated quantitatively.[19K15128] When the main results of the year are shown below (i)PAN/DMF solution concentration 12 wt.% CNFM can be used for power supply (voltage: 20kV, speed: 1.2 mL/h). (ii)Non-melting (air temperature, 280℃, 3 - 9 h, 0 - 40 kPa, one-way tension, carbon plate, etc.) and carbonization (800℃, 1 h). (iii)6 types of short book-shaped test pieces of 10 x 30 mm and 10 x 18 mm are used for the test of tension and stability. The test pieces of 10 x 18 mm are compared with each other. The maximum pressure measured is 0.12-0.72 MPa, and the maximum pressure measured is 0.007-0. 01であった。In the air at 280℃, 9 h without melting, the maximum stress of tension is 0.59 MPa, the maximum stress of tension is 0.012, the maximum stress of tension is 0.72 MPa, the maximum stress of tension is 0.0078. When the temperature is 280℃ and the melting time is 3 h, the maximum stress of tension is 0.36 MPa, the maximum stress of tension is 0.0078, and the maximum stress of tension is 0.39 MPa, the maximum stress of tension is 0.0067. When the temperature rises, the pressure increases and the temperature decreases. Future statistical investigations reveal the possibility of accumulation of knowledge and utilization of nonwoven materials under high temperature and high temperature conditions.