ヨウ素ドープカーボンナノチューブを用いた透明導電膜の開発名古屋工業大学大学院工学研究科教授川崎晋司透明導電膜の従来技術とその問題点 ITO（インジウム・スズ酸化物）問題点：（１）高価（２）柔軟性に欠ける安価で柔軟性に富むカーボンナノチューブ導電膜が期待されたが CNT導電膜問題点：（１）電気伝導度（２）透明性 ITOに及ばないなぜダメか。その原因は？カーボンナノチューブ透明導電膜の問題（１）ナノチューブの凝集をどう解くか？カーボンナノチューブ透明導電膜の問題（２）光の透過率１本１本の電気伝導性を良くできないか？電気抵抗問題解決策ナノチューブにヨウ素をドープすると２つの問題が解決（１）少量のドープで電気抵抗１桁下がる（２）ヨウ素ドープで凝集が解ける簡単なヨウ素ドープ法を開発新技術の特徴・従来技術との比較 • 従来技術の問題点であった、ナノチューブの凝集を解くことに成功した。 • 本技術の適用により、ナノチューブの電気伝導度が1.5桁以上改善できるため、少量（すなわち高い透過度）で透明導電膜を作製できる。簡単なヨウ素ドープ法 Intensity / Aub. units I5- ヨウ化物イオンが溶けた水の中でナノチューブに正電位をかけるだけ！ I3- SWCNTｓ ACF 0 Ag/AgCl C W 200Raman 400 600 Shift / cm −1 R aq. electrolyte Intensity / Arb. units NaI NaCl NaBr 未処理 0 1000 2000 −1 Raman Shift / cm 3000 800 ナノチューブにヨウ素をドープすると水に分散するどうして分散するのか？ファンデルワールス力で凝集静電反発 δ+ δ+ Pristine tubes I-doped tubes ヨウ素ドープで電気伝導性UP！ヨウ素ドープ I＠SWCNT 1×10-7 Ω・m −1 Intensity / a.u. 1594.57 cm TSURUGA 4 probe Ω −1 1587.21 cm 中空のチューブ 5×10-6 Ω・m empty 0 I-doped SWCNT Glass Substrate 1000 Raman shift / cm 2000 −1 現状と課題スプレーコートで作成したヨウ素ドープナノチューブ透明導電膜問題点：ナノチューブ保持力グラフェンとのπ-πを入れる想定される用途 1. フレキシブル透明導電膜 2. 環境汚染除去フィルター 3. 高容量電気化学キャパシタ（電解質型疑似容量キャパシタ）想定される用途（２）環境汚染イオンの除去汚染水処理の流れ図ヨウ素回収機浄水汚染水ヨウ素回収機ヨウ素排出時は切り離す２経路有るので連続運転可 133Xe 1100京Bq 131I 16京Bq 134Cs 1.8京Bq 137Cs 1.5京Bq 土壌汚染：水溶性Cs, Sr, I など日刊工業新聞社保坂義男ほか著「土壌汚染の本」外部電源排水管ペーパー状に加工したカーボンナノチューブ今できていること（１）CNTフィルター作成法（２）CNTの特異・高速イオン吸着（３）元素選択性（４）ヨウ素吸脱着可逆性（５）検知方法（静的、動的）金属対極今後やるべきこと（１）CNTフィルター最適化選択性向上吸着効率向上繰り返し利用吸着検知方法開発（２）動的環境下での回収（３）他元素吸着方法高速性可逆性正電位をかけるとヨウ素が吸着し、負電位をかけると脱着する（ラマンスペクトル） Intensity / Arb. units 負電位ヨウ素のピーク｛正電位 0 1000 2000 Raman Shift / cm 3000 −1 最適な電位サイクルの決定繰り返し性能向上想定される用途（３）高容量キャパシタ電気二重層キャパシタ（原理、特徴） Discharge ! e- Charge ! 電極陰イオン陽イオン長所・長寿命・安定性・ハイパワー・環境負荷が小さい電解液電気二重層キャパシタ（課題）パワー密度 / W / kg 10000 Al電解コンデンサ電気二重層キャパシタ 1000 課題 2次電池 100 ・低容量 10 0.01 0.1 1 10 100 エネルギー密度 / Wh / kg 1000 飛躍的な高容量キャパシタ電解質レドックスキャパシタ＝二重層容量＋電解質の酸化還元反応キャパシタ＋二次電池ナノチューブの高比表面積ヨウ素の酸化還元反応実用化に向けた課題 • 現在、フレキシブル基板に塗布が可能なところまで確認済み。しかし、耐久性試験が不十分である。 • 今後、耐久性について実験データを取得し、保護膜の必要性について検討する。企業への期待 • 未解決の保護膜の付与については、高分子技術により克服できると考えている。高分子メーカーの方などからアドバイスをいただければ幸いです。 • また、キャパシタやイオン選択吸着フィルタに関しては開発初期段階であるのでターゲットの選定などから一緒に開発していただけるパートナーが見つかるとうれしく思います。本技術に関する知的財産権 • • • • 発明の名称：導電材料及びその製造方法出願番号：特願2012-190409 出願人：名古屋工業大学ほか発明者：川崎晋司ほかお問い合わせ先名古屋工業大学産学連携コーディネーター伊藤ＴＥＬ 052-735-5627 e-mail [email protected] 承子