構成要素ナノ配列制御によるＣＮＴ／セラミックス複合材料の高度化と実用に向けた挑戦

通过控制组成元素的纳米阵列对CNT/陶瓷复合材料的进步和实际应用的挑战

• 批准号: 12J03582
• 负责人: 白須 圭一
• 金额: $ 1.92万
• 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: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J03582/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 複合材料; アルミナ; 分散性; 単繊維引抜試験; 界面強度; 表面修飾; 単軸引張試験; 界面特性

研究課題2，3 複合材料の微細組織観察を行い，母材の粒径や破壊形態，MWCNTの分散性，破面から突出したMWCNTの長さから算出した界面強度を定量的に評価した．供試体は，アニール温度の異なる4種類(1200，1800，2200，2600℃)のMWCNTを添加した複合材料ならびに2600℃でアニール処理を行ったMWCNTに表面修飾を施したMWCNTを添加した複合材料である．いずれの複合材料においてもMWCNTの分散性はき裂進展に伴う界面剥離やMWCNTsの引抜け等の高靭化効果に比べて大きな影響を及ぼすことが明らかとなり，MWCNT添加量の増大に伴う分散性の低下は複合材料の機械的特性低下を引き起こすことがわかった．研究課題4 MWCNTの結晶構造と電気伝導性との関係を評価する目的で，アニール温度の異なる4種類のMWCNTsを添加した複合材料の電気伝導特性評価を行った．電気伝導特性評価は，四端子法を用いて行った．いずれの複合材料においても少量のMWCNTsの添加で導電性が発現し，最大で10 S/cm程度の電気伝導率であることがわかった．この値は世界トップレベルの高い値である．次に，2600℃でアニール処理を行ったMWCNTを用いて構成要素ナノ配列制御法による複合材料の作製を行った．本法ではMWCNTを5 vol.%添加した複合材料においてMWCNT未添加のアルミナ焼結体に比べて高い曲げ強度と破壊靭性値を得ることに成功した．また，MWCNTを10 vol.%添加した複合材料においても，5 vol.%添加した複合材料に比べて値は小さいものの，アルミナ焼結体と同等もしくは高い機械的特性を有していることが認められた．また，電気伝導率は，MWCNT添加量の増加に伴い増大し，MWCNTを10 vol.%添加した複合材料では12 S/cm程度の高い電気伝導性を有することがわかった．

研究主题2和3我们对复合材料进行了微观结构观测，并定量评估了根据基本材料的粒径和断裂形态计算出的界面强度，MWCNT的分散性以及从裂缝表面伸出的MWCNT的长度。样品是MWCNT的四个不同退火温度（1200、1800、2200和2600°C）的复合材料，以及具有在2600°C下退火的表面修饰的MWCNT的复合材料。发现任何复合材料中MWCNT的分散性都比增加韧性增加的影响更大，例如由于裂纹增长和退出MWCNT而导致的界面剥离，并且由于MWCNT添加量增加而导致的分散性降低会导致组合材料机械材料的机械特性降低。研究项目4为了评估MWCNT的晶体结构与电导率之间的关系，我们评估了具有不同退火温度的四种类型的MWCNT的复合材料的电导率特性。使用四端方法评估电导率特性。发现在所有复合材料中，当添加少量MWCNT时，都会产生电导率，并且电导率最高约为10 s/cm。这个价值是世界上最高的。接下来，使用使用组件纳米阵列控制方法在2600°C退火的MWCNT制造复合材料。与没有MWCNT的氧化铝烧结的物体相比，该方法成功地获得了更高的弯曲强度和断裂韧性值。 MWCNT添加的％。此外，即使在具有10卷的复合材料中。 MWCNT添加的百分比，尽管该值比具有5卷的复合材料小。添加％，发现它具有与氧化铝烧结物相同或高的机械性能。此外，随着添加的MWCNT量的增加，电导率随着添加的MWCNT量的增加而增加，发现包含10卷的复合材料。 MWCNT的百分比高电导率约为12 s/cm。

项目成果

Evaluation of trioblogical properties of multi-walled carbon nanotube/alumina composites prepared by pressureless sintering.

无压烧结多壁碳纳米管/氧化铝复合材料的三元性能评价

• 发表时间: 2014
• 作者: Takafumi Nakamura;Go Yamamoto;Keiichi Shirasu;Yo Nozaka;Toshiyuki Hashida
• 通讯作者: Toshiyuki Hashida

ナノ領域特性評価に基づくカーボンナノチューブ/アルミナ複合材料の破壊機構解明に関する研究

基于纳米域表征的碳纳米管/氧化铝复合材料断裂机理研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Maeda;T.;Hagiwara;K.;Yoshida;S.;Hasebe;T. & Hotta;A.;横尾哲也， 大山研司， 伊藤晋一， 岩佐和晃， 金子直勝， 大河原学， 鈴木純一， 室屋孝司， 菅井征二， 相澤一也;野坂陽，王偉礼，白須圭一，山本剛，橋田俊之
• 通讯作者: 野坂陽，王偉礼，白須圭一，山本剛，橋田俊之

配向MWCNT/エポキシ複合材料の作製とその機械的特性評価に関する研究

定向MWCNT/环氧树脂复合材料的制备及其力学性能评价研究

• 发表时间: 2014
• 作者: Keiichi Shirasu;Go Yamamoto;Yo Nozaka;Weili Wang;Toshiyuki Hashida;中村陽文，王偉礼，白須圭一，山本剛，橋田俊之;中村彰宏，白須圭一，山本剛，島村佳伸，井上翼，橋田俊之
• 通讯作者: 中村彰宏，白須圭一，山本剛，島村佳伸，井上翼，橋田俊之

カーボンナノチューブを用いたセラミックス基複合材料の開発と応用展開

碳纳米管陶瓷基复合材料的开发及应用

• 发表时间: 2013
• 作者: 山本剛;白須圭一;野坂陽;橋田俊之
• 通讯作者: 橋田俊之

Experimental Evaluation of Meckanical Prqperdes of Multi-Walled Cafbon Nanotube/Alumina Composites Using Nanoscale Tensile Tsting Method and Comparison with Model Prediction.

使用纳米拉伸试验方法对多壁碳纳米管/氧化铝复合材料的力学性能进行实验评估并与模型预测进行比较。

• 发表时间: 2013
• 作者: Yo Nozaka;Go Yamamoto;Keiichi Shirasu;Weili Wang;and Toshiyuki Hashida
• 通讯作者: and Toshiyuki Hashida