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．

Study 2 or 3 composites の fine texture 観 examine を い, parent metal の や 壊 morphology, particle size MWCNT の dispersion, crumpling か ら prominent し た MWCNT の long さ か ら calculate し た interface strength を に of quantitative evaluation of 価 し た. Selected は, ア ニ ー ル temperature の different な る 4 kinds (1200180 0220 0260 0 ℃) の MWCNT を add し た composites な ら び に 2600 ℃ で ア ニ ー ル 処 Richard を line っ た MWCNT に surface modification を shi し た MWCNT を add し た composites で あ る. い ず れ の composites に お い て も MWCNT の dispersion は き crack develops に う interface stripping や MWCNTs の の such as sorting け high 靭 unseen fruit に than べ て big き な influence を and ぼ す こ と が Ming ら か と な り, The <s:1> increase in the addition amount of MWCNT is accompanied by a に decrease in う dispersibility <e:1> and a を decrease in the mechanical properties of the <s:1> composite material <e:1>, which leads to <s:1> す <e:1> とがわ とがわ った った. Research topic 4 MWCNT の crystal structure と electric 気 伝 conductivity と の を masato department review 価 す で る purpose, ア ニ ー ル temperature の different な る 4 kinds の MWCNTs を add し た の composite electric 気 伝 guide features review 価 を line っ た. The electrical conductivity characteristic evaluation of 伝 価, and the four-terminal method を is expressed by the て て line った. い ず れ の composites に お い て も small の MWCNTs の add で conductivity が 発 し, maximum 10 S/cm で の electric 気 伝 conductivity で あ る こ と が わ か っ た. Youdaoplaceholder3 <s:1> value トップレベ world トップレベ high トップレベ value である. に, 2600 ℃ で ア ニ ー ル 処 bedding line を っ た MWCNT を with い て elements ナ ノ match column system royal method に よ る line system of composite materials の を っ た. This law で は MWCNT を 5 vol. % add し た composites に お い て MWCNT not add の ア ル ミ ナ 焼 nexus of contracts に than べ て high-strength い qu げ と broken 壊 靭 numerical を it る こ と に successful し た. ま た, MWCNT を 10 vol. % add し た composites に お い て も, 5 vol. % add し た composites に than べ て numerical は small さ い も の の, ア ル ミ ナ 焼 nexus of contracts と equal も し く は high い mechanical properties を し て い る こ と が recognize め ら れ た. ま た, electricity 気 伝 conductivity は, MWCNT content の raised に with い raised large し, MWCNT を 10 vol. % add し た composites で は の have a high level of 12 S/cm い electric 気 伝 conductivity を have す る こ と が わ か っ た.

项目成果

エレクトロニクス用途におけるコンポジット材料の混練・コンパウンド技術と分散・界面制御

电子应用复合材料的捏合/混炼技术和分散/界面控制

• 发表时间: 2013
• 作者: G. Feng;J. Suda;and T. Kimoto;Y. Iwasa;山本剛,白須圭一,橋田俊之
• 通讯作者: 山本剛,白須圭一,橋田俊之

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

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

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

MICROSTRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF MULTI-WALLED CARBON NANOTUBE / ALUMINA COMPOSITES PREPARED BY A NOVEL FLOCCULATION METHOD

新型絮凝方法制备多壁碳纳米管/氧化铝复合材料的微观结构和力学性能

• 发表时间: 2014
• 作者: W. L. Wang;G. Yamamoto;K. Shirasu;Y. Nozaka;T. Hashida
• 通讯作者: T. Hashida