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CNTコンポジット材料の開発

CNT複合材料(直接成長分散法)

 各種金属やセラミックス、化合物などの無機材料にCNTやCMCを混合し、ナノカーボン複合材料を開発する 動きが活発になっています。ナノカーボンをコンポジットすることにより、従来にない導電性、熱伝導性、補強特性、軽量性、 低摩擦係数などを実現する可能性があります。

 しかし、CNT同士が凝集しやすく、他の材料や溶媒に馴染みにくいため、母材にうまく分散できない問題が よく発生します。分散性の向上に向けて、様々な手法やアイディアが各社で検討されていますが、ほとんどが、既に生成され たCNT(粉末)を母材(粉末)に混ぜることを前提にしています。

 ここでは、当社のコンセプトの一つご紹介します:母材の中にCNTを直接分散成長させること。

 母材粒子の表面にあるいは母材粒子の間に、触媒を担持・分散させておいてから、CNTを直接成長させるこ と。CNTは触媒の分散状態のままで成長し、初期の分散状態を維持することができます。母材表面に触媒をコートすれば、CNT シェル/母材コアの複合材料を作製することにより、完全な導電性を実現することができます。

 なお、典型的なCNTシェル/リグニンコア複合材料につては、バイオマスページの 「廃棄バイオマス由来ナノカーボン」にご参照ください。

 下記各種母材のCNT複合材料の試作などを承っております。

■金属系-CNT複合材料

母材:アルミ 銅 チタン 炭素 シリコン コバルト...
母材がカーボンの場合、C/Cコンポジットを実現することができます。

金属系-CNT複合材料

CNTシェルで包まれた金属粒子

■セラミックス系-CNT複合材料

母材:アルミナ シリカ チタニア ジルコニア...
母材がセラミックス粒子(一部に限る)の場合、化学処理により、その表面に触媒を全面コートすることが可能です。 CNTは粒子表面から高密度に成長し、母材粒子をCNTで完全に包んでしまう状態を実現することができます。

セラミックス系-CNT複合材料 アルミナボール表面に短めのCNTを成長させたシェル/コア構造のCNT複合材料_No.1
セラミックス系-CNT複合材料 アルミナボール表面に短めのCNTを成長させたシェル/コア構造のCNT複合材料_No.2
セラミックス系-CNT複合材料
アルミナボールの表面から成長した長尺CNT束

■合金/化合物系-CNT複合材料

母材:ステンレス NiCu SiC WC フッ化鉄 リチウム酸コバルト...
母材組成にFe、NiあるいはCoの元素が含まれていれば、これらの元素を粒子表面に析出させ、 そのまま触媒作用を持たせてCNTを成長させることもできます。