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超高アスペクト比を有するカーボンナノチューブを用いた高機能複合材料の開発

超高长径比碳纳米管高性能复合材料的开发

基本信息

批准号：
16760086
负责人：
安原鋭幸
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

カーボンナノチューブ(CNT)は21世紀で最も重要な新材料の一つになると期待されており,従来の炭素繊維と同等のアスペクト比と従来の炭素繊維よりも優れたヤング率および引張強さを有することから,樹脂材料にフィラーとして添加して射出成形することによって,従来よりも少ない添加量で成形品の機械的特性をさらに向上させることができると考えられる.特に,CNTは直径がナノオーダーであるため,マイクロギヤやマイクロ流路に代表される微小部品等に新たに機能を付加するための充填材として適用できると考えられるが,これまでに微小な製品や薄肉製品に関する報告は少なく,特に長さの違いによる特性の評価はこれまで行われていなかった.そこで本研究では,CNT複合材料の微細部品への適用を視野に入れ,長さが機械的・熱的特性に与える影響について調べることを目的とする.平均直径が80〜150nmで平均長さ2.9μmと4.5μmの比較的結晶性の高いCNTを用いて複合材料を作製し,射出成形したサンプルについて熱的特性を調べたところ,以下のことが明らかになった.CNTは繊維状であるため,射出成形における樹脂流動においてほぼ流動方向に一様に配向することがわかり,流動方向に垂直と平行に配向させた試験片を作製した.マトリクス樹脂にPPを用い,CNT濃度を変化させたサンプルについて測定したところ,レーザーフラッシュ法での測定方向にCNT配向させた場合は10vol.%と比較的低濃度の場合でも2.2W/mKであるのに対し,測定方向に配向していないサンプルでは,0.7W/mKと低い値にとどまった.またCNTを31vol.%添加することにより3.4W/mKというPPの16倍の高熱伝導率を得た.次にEMA法により理論予測を行った.本実験で用いたCNTは結晶性が高いため,CNT単体のもつ熱伝導率を200W/mKとして計算を行うとほぼ理論値と一致することがわかった.この理論計算によるとアスペクト比が大きく影響し,例えば長さ10μmCNTとすると,およそ5倍の約20W/mKに達することがわかった.

CNT is one of the most important new materials in the 21st century. It is expected that carbon fiber from the future will have the same quality as carbon fiber from the future. It is expected that carbon fiber from the future will have the same quality as carbon fiber from the future. The mechanical properties of the molded product are measured by the amount of additive added. In particular,CNT diameter In this study,CNT composite materials for fine parts of the application of vision, long-term mechanical and thermal characteristics and effects of tuning and other purposes. A relatively crystalline CNT with an average diameter of 80 to 150nm and an average length of 2.9μm to 4.5μm was prepared from a composite material, injection molding, and thermal properties. The flow direction is perpendicular and parallel. When the CNT concentration is changed, the CNT alignment is determined in the direction of measurement. For low concentrations, the measurement direction is 2.2W/mK, 0.7W/mK and low concentrations.またCNTを31vol.% The addition of 3.4W/mK to PP results in 16 times higher thermal conductivity. EMA method for predicting future events. The CNT crystallinity is very high, and the thermal conductivity of CNT is 200W/mK. The calculation is consistent with the theoretical value. The theoretical calculation shows that the ratio of carbon dioxide to carbon dioxide is about 10μ m, and the ratio of carbon dioxide to carbon dioxide is about 5 times that of carbon dioxide to carbon dioxide.