ナノカーボン素材をゲル化し、種々の樹脂等に混ぜ込み複合素材とする技術芝浦工業大学准教授小西工学部利史共通学群 1 概要何ができるようになったのか単層・多層カーボンナノチューブやその類似のナノカーボン類、グラフェン類、炭素マイクロ粒子などの炭素材料を有機溶媒にナノ分散させ、そのまま他の素材に混ぜ込み複合化させることができる。どこが他の技術と違うのか ①溶媒中でナノ分散（普通は溶媒に分散させても、マイクロ・ミリメートルで塊のまま） ②分散条件を設定後は、有機溶媒と混ぜるだけ ③他の素材に混ぜ込んだ後もナノ分散が維持される今後の方向性樹脂、ゴム、インクの機能化（電気・熱伝導性樹脂等） 2 背景 ●カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）等のナノ炭素は、電気伝導性、熱伝導性、などの点において優れた特性を有する次世代の炭素素材 ●しかし、これらはほとんどの媒質に分散、溶解しない！（理由）分子同士の相互作用（会合力）が強く、容易かつ不可逆に凝集してしまう ●凝集により優れた材料特性や加工性が低下。いわゆるナノテクの手法以外では、材料開発も機能評価もしにくく、産業利用に向けたスケールアップの障害に！ ●凝集防止策として、分子表面の化学処理や溶媒に分散剤を添加する、分子を裁断してしまうなどの方法が提案されているが、従来法は特性の低下や再凝集、製品への添加物の残留などの欠点あり ●材料特性を損なわず、加工性を向上させる画期的手法の開発が、産業利用の生命線！ 3 新技術の特徴・従来技術との比較【技術概要】 ●ナノカーボン材料（ＣＮＴ、カーボンナノファイバー、フラーレン等）と、溶媒・分散媒としての芳香族化合物を、手動や超音波照射、高速振動粉砕、自転回転高速撹拌等による、ごく一般的な機械的処理を経て混和することで、ナノ炭素がナノ分散し、ゲル化された材料ないしは溶液が得られる。簡単。 ●得られたナノ分散ナノカーボンを樹脂やモノマー、ゴム材料等に混合し、上記の手法で混合撹拌後、成膜や固化した素材は有意な導電性を示す。他にあまり有用な例はない。 ●ナノ分散と複合化の道筋は既にできているので、産業に必要な樹脂、産業に必要な性能に照準を絞り、手法を最適化する段階にある。今回は、複合素材の共同開発先を募集のため本説明会で発表。 4 想定される用途 • 熱・電気伝導性の樹脂やゴム、インクや塗料を作れると期待。 • 製造にナノテクの機械は特段必要ないので、従来の生産設備に落とし込める技術となっているため、設備投資は少なくて良いと想定される。 5 （外見）・分散ゲルの外見（左）有機溶媒＋CNT （右）有機溶媒＋CNT ＋バインダー樹脂・ガラス基板に塗布した複合樹脂の外見ポリエステル樹脂複合合成ゴム透明膜（98 ~90 %T） 6 7 実用化に向けた課題 • 本技術で不導体樹脂と混合しただけのナノカーボンと不導体樹脂のみからなる複合体の現状の導電性能体積抵抗率（ Ω・cm ）のスケールは、樹脂で０．１、合成ゴムで１、透明膜(98％T程度)で１００程度。・ここからは個々の製品に向けた最適化がいるので、必要な樹脂に必要なだけ性能賦与する開発が必要。 8 9 企業様への期待 • ナノ分散されたナノカーボンを混ぜて機能化する必要がある素材がもしあれば、ご一緒に開発をいかがでしょうか。 • その際必要なのは、性能の目標値、素材、素材に関する（製造）知識と技術になります。 10 本技術に関する知的財産権発明の名称出願番号公開番号発明者出願人：：：：：ナノカーボン材料含有ゲルの製造方法 2011-539397 WO2011-055776 小西利史、望月隆行学校法人芝浦工業大学発明の名称出願番号公開番号発明者出願人：：：：：ナノカーボン材料含有ゲルの製造方法 2013-17589 2013-177295 小西利史ほか学校法人芝浦工業大学 11 お問い合わせ先芝浦工業大学産学官連携コーディネーター杉野博之ＴＥＬ 048-720-6550 ＦＡＸ 048-720-6551 e-mail [email protected] 12