マリモカーボン：繊維状ナノ炭素でできた球状炭素材料の合成東洋大学理工学部応用化学科教授蒲生西谷美香 (Mikka Nishitani-Gamo) 1 従来技術とその問題点炭素材料は、古くて新しい材料であり、様々な場面で様々に活用されている。新しい炭素材料＝繊維状ナノ炭素材料は、構造の特異性から様々な物性の発現が期待され、現在も各方面で研究が行われている。しかし、ナノレベルの微細構造を用途に合わせて任意に制御する合成技術は、確立されているとは言い難い。一般にナノレベル材料は、飛散しやすく取り扱いが容易ではない。 2 新技術の特徴・従来技術との比較 • マリモカーボンとは、サブミクロンオーダーのダイヤモンド微粒子が核となり、その表面にナノメートルオーダーのカーボンナノフィラメント (CNFs)が成長して球状をなすsp3-sp2炭素複合材料である。本新技術は、CNFの直径、このCNFを形成するグラフェンの大きさや積層状態といった微細構造を制御可能な合成技術である。 3 新技術の特徴・従来技術との比較 • 本技術によれば、繊維状ナノ炭素をマリモ状で提供することが可能であり、そのことによって、繊維状ナノ炭素の特徴を保ったまま、取り扱いの容易さを付与した材料を提供することが可能である。さらに、用途に合わせて、それら繊維状ナノ炭素を構成するグラフェンの大きさ、積層状態を制御することが可能である。 4 想定される用途 • マリモカーボンを構成するCNFの表面に存在するグラフェンエッジを生かし、燃料電池の触媒電極担体として適用することで、触媒活性制御及び白金量低減の可能性を見いだしている。 • 上記以外に、CNFの繊維状構造を生かした排水促進効果が得られることも期待される。 • 構造制御性に優れた合成技術の達成に着目すると、用途に合わせた材料設計により、環境分野に展開することも可能と思われる。 5 実用化に向けた課題 • 現在、マリモカーボンを構成するCNFsの一本一本に関して、その直径やグラフェンの積層状態を合成条件によりコントロールすることに目処は立っている。しかし、マリモカーボン一粒一粒の粒径及びその分布の制御には、まだ課題が残されている。今後、マリモカーボンが実用材料となっていくためには、化学工学的見地に立った合成法の改善が必要である。 6 企業への期待 • 未解決のマリモカーボン粒子径制御については、流動層による気相合成法について共同研究先と実験室レベルの合成技術を検討中である。 • 量産につながるレベルの上記技術を持つ、企業との共同研究を希望。 • 本材料には、従来のナノ炭素材料には無い、取り扱いの容易さや耐久性、各種性能向上の可能性が期待できることは付記したい。 7 本技術に関する知的財産権 • 発明の名称：マリモカーボンおよびその製造方法 • 出願番号：特願2011-186146 ：学校法人東洋大学ほか • 出願人 • 発明者：蒲生美香，安藤寿浩，蒲生秀典, 鵜野美佳 8 産学連携の経歴 • 2007年-2008年凸版印刷株式会社と委託研究実施 • 2008年-2009年凸版印刷株式会社と共同研究実施 9 お問い合わせ先東洋大学知的財産・産学連携推進センター（研究協力課）ＴＥＬ 03－3945 － 7564 ＦＡＸ 03－3945 － 7906 e-mail ml-chizai＠toyo.ｊｐ 10