超高強度・高耐熱性を有するカーボンナノチューブ・高分子ナノ複合体材料の創製

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本研究は、カーボンナノチューブ(CNT)の高高度・高耐熱性を最大限に発揮するためにCNTに分散性を付与する新しい耐熱性高分子を開発し、CNT・高分子複合材料の高機能化(超高強度・高耐熱性)を実現するとともにその界面での相互作用を明らかにすることを目的とする。本年度は、当初の研究計画に基づいて、昨年度に引き続き、次の研究を遂行した。(1)溶解性ポリベンゾオキサゾール(PBO)前駆体(2)の合成および物性評価昨年度に引き続き、溶解性PBO前駆体の合成条件の最適化および耐熱性をはじめとする物性評価を行った。PBO前駆体はアミド系溶媒に対し優れた溶解性を示し、PBO前駆体フィルムを減圧下で加熱処理することでPBOフィルムが作製できることを明らかにした。また、従来の高耐熱性高分子フィルムよりも優れた耐熱性を有することが明らかになった。本研究の成果はアメリカ化学会(American Chemical Society)の国際学術誌、Macromolecules(Title:Extremely high thermal resistive poly(P-phenylene benzobisoxazole)with desired shape and form from a newly synthesized soluble precursor,T.Fukumaru,T.Fujigaya,and N.Nakashima)に採択された。(2)溶解性PBO前駆体とカーボンナノチューブ(CNT)からなる高分子ナノ複合体の開発昨年度に引き続き、溶解性PBO前駆体とCNTからなる複合体開発に取り込んだ。PBO前駆体を用いることで、CNTを有機溶媒に中分散させることができた。得られた溶液を用いてCNT・PBO前駆体複合体フィルムを作製し、加熱処理を施すことで、CNT・PBOフィルムが得られることをIR分光により明らかにした。Raman分光によりフィルム作製時にCNTが傷つくことなく複合化できることを明らかにした。さらにCNTに特徴的なピークを評価することによりCNTとポリマーが相互作用していることを明らかにした。複合体フィルムの引張試験の結果、CNTを添加することにより、機械的強度および弾性率の増加が見られた。この増加率はこれまでに報告されているCNT・PBO複合体の結果よりも優れた値であった。