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応力により変形する柔軟性ナノ空間の創製と応用

应力变形柔性纳米空间的创建及应用

基本信息

批准号：
16J06543
负责人：
野村啓太
金额：
$ 1.79万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本報告書においては、変形する柔軟性ナノ空間での吸脱着現象のヒートポンプへの応用について報告する。非常に均一なミクロ孔（~1.2 nm）を有し、１層のグラフェンが連続的につながった構造の多孔体であるゼオライト鋳型炭素（Zeolite templated-carbon、ZTC）は、ナノ多孔質でありながら機械的な柔軟性を有する。ZTCに80 MPaほどの機械的な応力を加えながらH2O蒸気の吸脱着等温線を測定すると吸着量が30 ％ほど減少すること、また、H2Oを吸着させたZTCに応力を印可すると、その変形によりH2Oが強制的に脱着する現象を見出し、これに着目して研究を行ってきた。これに加え、本年度ではZTCと同じく柔軟に変形し、かつ細孔サイズの大きな柔軟性多孔体、グラフェンメソスポンジ（GMS）に着目し研究を行った。GMSは約7 nmのメソ孔を有し、その骨格はほぼ一層のグラフェンシートにより構成されている。実験では、密閉したセルの中でGMSにエタノールを吸着させ、その状態でGMSに機械的応力を印加した時のセル内のエタノール蒸気圧の経時変化を測定した。その結果、細孔の変形によって内側に吸着していたエタノールが押し出され、脱着（気化）することが示しされた。しかもその脱着速度は、従来のZTCに水を吸着させた場合と比べ非常に早いことが分かった。加えて、機械的応力による脱着が起きる時に、多孔体表面の温度が下がることが確認されている。今後、この熱量を定量的に測定することが、本現象のヒートポンプへの応用する上での鍵となってくると考える。

This report においては, - する softness ナノ space での suck off the phenomenon のヒートポンプへの応 with について report する. Very に uniform なミクロ hole (~ 1.2 nm) をし, 1 layer のグラフェンが even 続につながった tectonic の porous body であるゼオライト type where carbon (Zeolite templated - carbon, ZTC) は, ナノ porous でありながら mechanical な softness を have する. ZTC に 80 MPa ほどの mechanical な応をえ / ながら H2O steamed 気の suck off the isotherm を determination するとが 30 sorption quantity % ほど reduce すること, また, H2O を sorption させた ZTC にを応 force India can すると, その - shaped により H2O が mandatory に off the する phenomenon を see し, これに with mesh しを line って research てきた. これにえ, this year's では ZTC と with じく soft に - し, かつ pores サイズの big きな softness of porous body, グラフェンメソスポンジ (GMS) に mesh しを line った. GMS は about 7 nm のメソ hole をし, その bone はほぼ layer のグラフェンシートにより constitute されている. Be 験では, airtight したセルので in GMS にエタノールを sorption させ, その state で GMS に mechanical force of 応を Inca した when のセル within のエタノール steamed 気圧の variations change を to determine when 経した. その results, pores の - shaped によって medial に sorption していたエタノールが detain し out され, take off the (気) することが shown しされた. しかもそのは with speed, 従 to の ZTC にを water sorption させとた occasions earlier than べ very にいことが points かった. Add えて, mechanical force 応による off the が up きるに, porous body surface のが temperature がることが confirm されている. In the future, この heat を quantitative determination of にすることが, this phenomenon is のヒートポンプへの応 with する on での key となってくると exam える.