ナノカーボン充填コンパウンドを用いたマイクロアクチュエータの開発

使用纳米碳填充化合物开发微执行器

基本信息

批准号：
18760517
负责人：
君家直之
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Osaka Prefectural College 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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

カーボンナノチューブ(CNT)とポリマー材料を用いたマイクロアクチュエータの開発を目指して、昨年度は他材料との接着性が良好であるカップスタック型カーボンナノチューブ(CSCNT)を強化材としたエポキシ系コンパウンドの製造方法と各種物性の評価とを行った。その結果自転公転式真空脱泡撹拌機とシリコンゴム反転型を用いたCSCNTの混練分散および混合樹脂注入手法と、ナノコンポジットの成形工程中に電界を作用させる手法とを組み合わせることにより、高い性能を持つ任意形状の微小複雑形状部品を製造する技術を確立した。しかしながらCSCNTでは充填可能混合率が1.0wt%以下であったため、本年度はより嵩密度が低く、繊維アスペクト比が高い気相成長型CNTを強化材として用いることにより、さらに高い複合効果が得られる材料系を選択した。これによりCNTの混合率は7wt%まで高めることができ、前年度得たナノコンパウンドよりもはるかに高い力学的特性、熱的特性および電気的特性を実現することが可能となった。次にナノコンパウンドをマイクロアクチュエータ素子として利用するための基礎研究を行うため、エポキシ樹脂を含むさまざまなマトリックス樹脂を対象として、これまでに確立した手法によりCNTとの複合化を行うことを試みた。その結果、柔軟性を付与したエポキシ樹脂およびシリコンゴムをマトリックスとして用いることにより、CNTを充填したナノコンパウンドが熱および電圧の印加に対して伸縮動作を示すことが確認された。しかしマトリックスが高粘度であるため製造工程でのCNTの構造制御が困難であり、伸縮動作の良好な再現性を得ることはできなかった。今後の課題として、コンパウンドの成形中あるいは成形前にCNTの十分な絡み合いと繊維配向を得る技術を確立することが必要ではないかと考えられる。

为了使用碳纳米管（CNT）和聚合物材料开发显微抗激素，去年，我们使用杯堆叠的碳纳米管（CSCNT）进行了一种环氧化合物的制造方法，这些方法对其他材料具有良好的粘附力，并评估了各种物理特性。结果，已经通过使用旋转的轨道真空吸尘器揉捏和分散CSCNT的方法来建立一种用于制造任意形状的任意复杂形状的技术，并使用硅橡胶逆变器混合树脂注入树脂注射，并在Nananocompose的成型过程中施加电磁场的方法。但是，由于CSCNT的可填充混合速率低于1.0 wt％，因此今年我们选择了一种材料系统，该系统可以通过使用散装密度较低的蒸气沉积CNT和更高的纤维长宽比作为增强型来实现更高的复合效应。这允许CNT的混合比增加到7 wt％，这使得与去年获得的纳米复合相比，获得更高的机械，热和电特性是可能的。接下来，为了进行基础研究以使用纳米复合作为微乳注元素，我们尝试使用到目前为止建立的方法将它们与CNT结合，以针对包括环氧树脂在内的各种基质树脂。结果，可以证实，通过使用具有柔韧性的环氧树脂和硅橡胶作为基质，填充有CNT的纳米复合在热和电压的应用方面表现出膨胀和收缩。但是，由于矩阵是高度粘度，因此在制造过程中很难控制CNT的结构，并且不可能获得拉伸和收缩操作的良好可重复性。人们认为，在成型化合物期间或之前，建立一种实现足够的CNT和纤维取向的技术是必要的挑战。