ナノ界面/構造を制御した炭素ナノ材料複合セラミックス創製と多機能化

可控纳米界面/结构的碳纳米材料复合陶瓷的制备及多功能化

• 批准号: 08J09683
• 负责人: 山本 剛
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J09683/
• 关键词: 機械材料・材料力学; カーボンナノチューブ; 複合材料; 焼結; セラミックス; 機械的特性; ナノ欠陥; き裂架橋効果; アルミナ

多層カーボンナノチューブ(MWCNT)配合アルミナ複合材料の開発を目的として,水酸化アルミニウムを前駆体とし,放電プラズマ法を活用した焼結を行うことにより,アルミナ単味の強度,破壊靱性値を大きく超える複合材料の作製に成功した.MWCNTに静電反発力を付与するための湿式酸化処理法を用いた表面化学修飾に関する体系的な研究を行い,均一分散を行うための最適な処理時間が存在することを明らかにした.MWCNTの分散性を飛躍的に向上させることに成功したことに加え,MWCNTとセラミックス母材との界面構造・性質を理解する目的で,SEM観察下においてマニピュレーション技術を駆使することで,1本のMWCNTのみを複合体から引抜く実験を実施し,複合体の破断時にはMWCNTは完全に引き抜けるのではなく,最外層を含むMWCNTが破断を生じることを世界に先駆けて明らかにした.この観察結果は,複合体の破壊特性の向上のためには、MWCNTの破断を防止することが有効であることを示しており,複合化に関して重要な知見を提供するものである.MWCNT単味の引抜き実験から得られた知見をもとに,適切なMWCNTの強度・剛性・寸法の選択,さらにはMWCNTの表面化学処理ならびにセラミックス母材の合成に前駆体法を利用することで,界面構造をナノスケールで制御した複合体を作製した.その結果,MWCNT単味の強度・剛性・形状の選択が複合体の力学的特性向上に極めて重要な設計要素であることを見出し,世界トップクラスの曲げ強度と破壊靱性特性を兼ね備えた複合体の作製に成功した.

Multi-layer carbon nanotube (MWCNT) and alumina composite materials development purpose, acidification, alumina precursor, Li process to use sintering process, alumina flavor strength, The preparation of MWCNT composite materials was successful due to its high resistance to static electricity. The wet acidification treatment method was used to study the system related to the uniform dispersion of MWCNT. For the purpose of understanding the interfacial structure and properties of MWCNT parent materials, SEM observation is used to investigate the technical problems of MWCNT composites. 1. The MWCNT composites are completely broken when MWCNT is broken, and the outermost layer contains MWCNT. The results of these observations provide important insights into the properties of MWCNT composites, including the strength, stiffness, and size of MWCNT composites. The surface chemical treatment of MWCNT and the precursor method for the synthesis of MWCNT parent materials are discussed. As a result, the selection of strength, rigidity, and shape of MWCNT blends has become an extremely important design factor for the mechanical properties of composites. This has enabled the successful manufacture of composites that combine the bending strength and breaking properties of the world's top-shelf fabrics.

项目成果

Reinforcement of alumina with surface modified carbon nanotubes

表面改性碳纳米管增强氧化铝

• 发表时间: 2010
• 期刊: Matcrials Science Form 631-632
• 作者: Go Yamaoto;Toshiyuki Hashida;Mamoru Omori;Hisamichi Kimura
• 通讯作者: Hisamichi Kimura

The influence of nanoscale defects on the fracture of multi-walled carbon nanotubes under tensile loading

• DOI: 10.1016/j.diamond.2010.01.045
• 发表时间: 2010-07-01
• 期刊: DIAMOND AND RELATED MATERIALS
• 影响因子: 4.1
• 作者: Yamamoto, Go;Suk, Ji Won;Ruoff, Rodney S.
• 通讯作者: Ruoff, Rodney S.

Prepartion and characherizaiton of lanthanum carbide encapsulated carbonnanocapsule/lanthanum hexaboride nanocomposites

碳化镧包覆碳纳米胶囊/六硼化镧纳米复合材料的制备及表征

• 发表时间: 2009
• 期刊: Materials Letters 63
• 作者: Masaru Namura;Ippci Waki;Yoshinori Sato;Go Yamamoto;Akira Okubo;Hisamichi Kimura;Naohisa Osaka;Kcnichi Motomiya;Toshiyuki Hashida;Balachandran Jeyadevan;Kazuyuki Tohji
• 通讯作者: Kazuyuki Tohji

アルミナ-カーボンナノチューブ複合材料の開発

氧化铝-碳纳米管复合材料的研制

• 发表时间: 2009
• 作者: 大森守;山本剛;橋田俊之;大久保昭;木村久道
• 通讯作者: 木村久道

Fracture Behavior of Carbon Nanotubes with Nanoscale Defcets Under Tensile Loading

具有纳米级缺陷的碳纳米管在拉伸载荷下的断裂行为

• 发表时间: 2009
• 作者: Go Yamamoto;Ji Won Suk;Jinho An;Richard D.Piner;Toshiyuki Hashida;Toshiyuki Takagi;Rodncy S.Ruoff
• 通讯作者: Rodncy S.Ruoff