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カーボンナノチューブの分散とコンポジット材料への応用

カーボンナノチューブの分散とコンポジット材料への応用

オンライン 開催

概要

本セミナーでは、カーボンナノチューブの分散制御と各材料への複合化技術を解説いたします。

開催日

  • 2021年11月15日(月) 10時30分 16時30分

プログラム

第1部 CNTの特性とCNTシリコーンゴム複合材料の開発

(2021年11月15日 10:30〜12:00)

 近年、高齢化社会に伴い、遠隔での医療の要求が強まっている。その中、医療用ウェアラブルデバイスが注目されており、ゴムとしては、生物学的適合性評価基準をクリアしたシリコーンゴムが用いられることが多い。医療用ウェアラブルデバイスには、電極センサーを用いたタイプがあり、心電図や筋肉の活動、脳の活動等の情報を取得するモニタリングだけでなく、神経に刺激を加える疾患治療にも活用が始まっている。このような生体電位センターには、皮膚との密着性、すなわち、柔軟性に優れ、かつ、高導電率であることが要求される。
 今回、純度の高い単層カーボンナノチューブ (CNT) をシリコーンゴムに高分散せることで、従来のカーボンブラックなど他の導電性フィラーに比べて、柔軟性に優れた上で高い導電率を持ち、かつ、耐久性にも優れたCNTシリコーンゴム複合材料を開発した。当社は、このコンパウンドを、身体に一定の電流を流すことでパーキンソン病や本態性振戦の病態の1つである手の震えをこさえる腕時計形態の出ない巣の電極パッドへ適用することに成功した。
 本講演では、カーボンナノチューブの特徴と安全性、医療用ウェアラブルデバイスの課題、カーボンナノチューブシリコーンゴム複合材料の性能、応用例について話す。

  1. SWCNTの量産技術開発
    1. スーパーグロース法によるSWCNT (SGCNT) 合成
    2. スーパーグロースカーボンナノチューブ (SGCNT) の特長
    3. 産業に向けた取り組み、CNT事業展開
  2. CNTシリコーンゴム複合材料への応用
    1. CNTシリコーンゴム複合材料の要求特性
    2. 分散手法とCNT分散性
    3. CNT複合材料の物性
    4. 医療用ウエアラブル機器の電極パッドへの展開
    • 質疑応答

第2部 CNTの分散、および複合材への適用

(2021年11月15日 13:00〜14:30)

 CNTの優れた特徴の多くは“細く”“長い”という特殊な形状に起因するが、凝集状態になってしまうとこれらの特徴が失われ、通常の粒状カーボンと何ら変わりない状況になってしまう。CNTの特性を最大限に発揮させるためには、できる限り長さを維持したままで分散させることが必要であるが、一般的に粒状物質と比べて分散させるのが極めて困難で、また凝集状態や表面物性が種々異なることから、最適な分散条件はCNTの種類によって異なる。これらのCNT分散の特徴について理論的な考察も加えて説明し、最適な手法を探索するヒントとなる事例を紹介する。
 CNTは単独で用いられることは少なく、ほとんどの場合、他の材料との複合材として使われる。様々な形態の複合材が検討されているが、その中で、CNTの水分散液を各種水系エマルションと混合する手法で作製される複合材について解説する。 特殊な設備や材料を使用せず、高濃度にCNTを配合した高導電性の材料が得られるのが本手法の特徴である。
 また、CNTとセルロースナノファイバーを複合化した導電紙や、これに活性炭やグラフェン等を配合して得られる電極材についても紹介する。 セルロースを燃焼除去することでCNTのマトリックスに活物質が保持された特殊な形態の電極材が形成でき、電気二重層キャパシタなどへの展開が期待される。

  1. 分散性から見たCNTの特徴
  2. CNT分散の理論
  3. 分散性の評価
  4. 水系エマルションを用いたCNT複合材
    • ニトリルゴム
    • シリコーンゴム
    • ウレタン 等
  5. CNT/セルロースナノファイバー複合材、および電極材への展開
    • 質疑応答

第3部 単層カーボンナノチューブの凝集構造制御によるナノフィラー化と複合体への応用

(2021年11月15日 14:40〜16:10)

 単層カーボンナノチューブ (SWNT) の構造や物性の特徴や、SWNTの複合体への応用に関する期待される点、困難な点などを基礎から丁寧に説明します。
 また希薄溶液からの結晶化を利用したSWNTの凝集構造制御や、その結果得られるSWNT結晶の結晶化機構、構造の特徴についても紹介します。
 さらにSWNTの結晶化を利用して作製した高分散性SWNTナノフィラーの作製と複合体への応用についても紹介し、SWNTナノフィラーが一軸配向した複合体フィルムの構造と物性の関係について紹介します。以上の内容とともに聴講者の質問にも丁寧に答えながら当日は進めていきます。

  1. 単層カーボンナノチューブ (SWNT) について
    1. 化学構造と物性の特徴
    2. Bundle状の凝集構造
  2. SWNTを用いた複合体の繊維
    1. 繊維中でのSWNTの存在状態
    2. 複合体繊維の力学的性質
  3. SWNTの希薄溶液からの結晶化を利用した凝集構造制御
    1. 分散剤不要で溶液への分散性が向上したSWNTの作製
    2. SWNTの希薄溶液からの結晶化によるSWNT結晶の作製
  4. 高配向性、高分散性SWNTナノフィラーの作製
    1. 作製法の特徴
    2. 得られるSWNTナノフィラーの構造
  5. SWNTナノフィラーを用いた複合体の構造と物性
    1. ナノフィラーの溶媒への分散性
    2. 複合体フィルムの作製
    3. 複合体フィルムの延伸によるSWNTナノフィラーの配向制御
    4. 構造と物性の関係
    • 質疑応答

講師

  • 武山 慶久
    日本ゼオン株式会社 CNT研究所
    チームリーダー
  • 井上 均
    日本資材 株式会社 R&Dセンター
    グループリーダー
  • 内田 哲也
    岡山大学 大学院 自然科学研究科 応用化学専攻
    准教授

主催

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: 55,000円 (税別) / 60,500円 (税込)
複数名
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  • 病院などの医療機関・医療関連機関に勤務する医療従事者
  • 文部科学省、経済産業省が設置した独立行政法人に勤務する研究者。理化学研究所、産業技術総合研究所など
  • 公設試験研究機関。地方公共団体に置かれる試験所、研究センター、技術センターなどの機関で、試験研究および企業支援に関する業務に従事する方

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