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二次元材料の構造制御とその場計測による熱・電気伝導機構の探究

通过二维材料的结构控制和原位测量探索热传导和电传导机制

基本信息

批准号：
18J11632
负责人：
楢崎将弘
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J11632/
关键词：
熱工学グラフェンフォノン熱伝導フッ化熱伝導率電子線

项目摘要

本研究では、MEMSにより作製するナノセンサを用いた熱計測技術に、集束イオンビームや電子線、化学的な修飾によるナノスケールの試料の加工技術を組み合わせることで、二次元材料、主にグラフェンにおける熱・電気伝導の構造依存性を調べ、能動的に熱・電気伝導特性を制御することを目的として研究を進めた。当該年度では、昨年度までの研究を踏まえ、グラフェンを巻いた構造をもつ多層カーボンナノチューブ（MWCNT）（直径約100 nm）、あるいは多層グラフェンをより合わせた繊維から成る構造をもつカーボンナノファイバー（CNF）（直径約200 nm）であれば、熱計測のために基板から浮いた状態であっても、フッ素と電子線を用いた微細な構造修飾による熱制御ができるのではないかと考えた。そこでまず、構造修飾手法を確立すべく、MWCNTとCNFをフッ化キセノンガスにさらすことで、フッ化を試みた。しかし、フッ化キセノンガスにさらす前後でラマンスペクトルに変化が見られなかった。ラマンスペクトルに変化が見られなかった理由には、MWCNTやCNFの内部にはフッ素原子が結合しておらず、基本構造であるグラフェンの構造を保持しているからではないかと考えた。続いて、フッ化キセノンガスにさらした後のMWCNTの構造を透過型電子顕微鏡（TEM）で観察した。既報の文献では、フッ化したMWCNTの外周部はアモルファス化していることがTEM観察によって報告されている。しかし、本研究のMWCNTの外周部には、依然として軸方向に長く続くグラファイトの層が観察されたことから、フッ素原子は結合していないのではないかと考えられる。このことからMWCNTやCNFをフッ化するためには、単層グラフェンをフッ化キセノンガスにさらしてフッ化単層グラフェンを用意したときとは異なる処置が必要だという結論に達した。

This research is based on the thermal measurement technology used in MEMS manufacturing and clustering. Electron wire, chemical modification test material processing technology group合わせることで, two-dimensional materials, main にグラフェンにおける thermal・electrical 気伝conducting structure dependence The purpose of the research on the properties of sexual adjustment and active thermal and electrical conductivity is to control the conductivity. When the current year's research and previous year's research were carried out, the multi-layered carbon nanotubes (MWCNT) (diameter about 100 nm), multi-layer グラフェンをより合わせた繊dimensional から成るstructure をもつカーボンナノファイバー (CNF) (diameter approx. 200 nm) であれば, thermal measurement のために substrate から floating いた status であっても, フッ素とThe electronic wire is modified with a fine structure and a thermal control system is used.そこでまず, structural modification technique をestablished すべく, MWCNT とCNF をフッ化キセノンガスにさらすことで, フッ化をtrial みた.しかし、フッ化キセノンガスにさらす后でラマンスペクトルに変化が见られなかった.ラマンスペクトルに変化が见られなかったreasonには、MWCNTやCNFの内にはフッatomic atoms It combines the basic structure of the basic structure and maintains the basic structure of the structure.続いて, フッ化キセノンガスにさらした后のMWCNTのstructural and をtransmission electron microscope (TEM) inspection. The report of the reported document and the peripheral part of the MWCNT were reported.しかし、The outer peripheral part of the MWCNT in this study is still long in the axis direction.のlayerが観看されたことから、フッatomicはcombinationしていないのではないかと考えられる.このことからMWCNTやCNFをフッ化するためには、単layerグラフェンをフッ化キセノンガスにさらしてフッ化単layerグラフェンをpurpose したときとはdifferent なるDisposal がnecessary だという Conclusion に达した.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ペンシルベニア大学(米国)

宾夕法尼亚大学（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

Thermal Transport in Structurally-Modified Nanocarbon Materials

结构改性纳米碳材料中的热传输

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Narasaki Masahiro;Li Qin-Yi;Ikuta Tatsuya;Miyawaki Jin;Takahashi Koji;楢﨑将弘;Masahiro Narasaki
通讯作者：
Masahiro Narasaki

欠陥を有するカーボンナノファイバーのMEMSセンサによる熱計測

使用有缺陷的碳纳米纤维 MEMS 传感器进行热量测量

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Narasaki Masahiro;Li Qin-Yi;Ikuta Tatsuya;Miyawaki Jin;Takahashi Koji;楢﨑将弘
通讯作者：
楢﨑将弘

Modification of thermal transport in an individual carbon nanofiber by focused ion beam irradiation

DOI：
10.1016/j.carbon.2019.07.056
发表时间：
2019-11
期刊：
Carbon
影响因子：
10.9
作者：
M. Narasaki;Qinyi Li;T. Ikuta;J. Miyawaki;Koji Takahashi
通讯作者：
M. Narasaki;Qinyi Li;T. Ikuta;J. Miyawaki;Koji Takahashi

Thermal Transport in Structurally-Modified Nanocarbon Materials: Studies on Carbon Nanotube, Carbon Nanofiber, and Graphene

结构改性纳米碳材料中的热传输：碳纳米管、碳纳米纤维和石墨烯的研究

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Narasaki Masahiro;Li Qin-Yi;Ikuta Tatsuya;Miyawaki Jin;Takahashi Koji;楢﨑将弘;Masahiro Narasaki;Masahiro Narasaki
通讯作者：
Masahiro Narasaki