2020.02.04【論文紹介】紡績可能なカーボンナノチューブアレイの構造を特定

背景 ～乾式紡績性カーボンナノチューブの構造特定および高物性化～

乾式紡績法により作製されるカーボンナノチューブ紡績糸（Carbon nanotube yarn, CNT yarn）は，細くて長い，つまりアスペクト比の高いCNTで構成するほど強度や導電性といった物性が向上します．しかし，アスペクト比の高いCNTほど紡績性を発現させることが難しいことが分かっており，その原理解明及び紡績性を改善し得る合成パラメータの特定が求められていました．

目的・手法

本研究では， CNTアレイ構造と紡績性との関係を明らかにすることを目指しました．従来，紡績可、不可の2値で議論されてきたCNTアレイの紡績性について，アレイからCNTを紡績する際の引出幅変化を，紡績性の評価パラメータとして新規に定義することによって，定量的な評価・比較を実施しました．

結果

CNTアレイの高さと嵩密度に対する紡績性をカラースケールで示したグラフが以下の図になります．本グラフより，紡績性を発現させるためには，長尺で高密度なCNTアレイが重要であることが明確になりました．これはCNTバンドル間の絡み合いが，高さ・嵩密度によって大きく影響されることが原因だと考えられます．また触媒粒子形成プロセスにおける各種合成パラメータを調整することで，高さ・嵩密度を向上させつつ細径のCNTを成長させられることを示しました．本成果は，将来の紡績性CNTアレイの大量生産や，選択的な構造制御をする際に重要な知見になると考えられます．

フロントカバー

本研究成果をモチーフにしたイラストが，Carbon 158巻のフロントカバーイラストに選ばれました．

論文情報

タイトル：The critical role of the forest morphology for dry drawability of few-walled carbon nanotubes
ジャーナル：Carbon (IF=7.466), 158, 662-671 (2020).
DOI：10.1016/j.carbon.2019.11.038

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