用途開発のポイント

大きな比表面積の活用

スーパーグロースCNTの特性スーパーグロース・カーボンナノチューブ(CNT)の一番の特長。それは、現在世の中に存在する、最も表面積の大きな繊維材料であることです。用途開発においては、この比表面積をいかに利用するかがポイントになります。

比表面積は開口状態で2000m2/gを超えます。これは他のCNTはもちろん、CNT以外の炭素繊維などよりも大きな値であり、物質やエネルギーを効率よく蓄えることができます。

比表面積は、配向したスーパーグロースCNTに対して、液体の表面張力を利用した高密度化処理を施した場合や、他の合成樹脂などの素材中に分散させても高い値が保たれます。比表面積が大きいことは、他の素材との界面・接触面積が大きく、素材間でエネルギーを伝えやすいということでもあります。

また、スーパーグロースCNTには、数100µm以上の超長尺であるという特長もあります。数µm長のCNTとは異なり、繊維材料として十分な強度を持ち、熱や電気をよく伝えることができます。

そのほかにも、

  • 純度が高い
  • 配向している
  • 構造体として利用できる
  • 直径の大きい単層CNT

などの特性もあります。

特性と応用例

スーパーグロースCNTの持つこれらの特性をうまく組み合わせて活用すると、他のCNTでは実現できないような部品・部材を開発することができます。その一部を以下にご紹介しましょう。

広い比表面積

配向

高純度

スーパーキャパシタ

スーパーキャパシタ

スーパーグロースCNTを電極として用い、広い比表面積を活かすことで1000F級の高容量を達成しました。

配向性が高く、イオンが拡散しやすいため、良好な充放電特性・高いパワー密度を示します。

また高純度で触媒金属を含まないことから、電解液が分解せず、活性炭電極のキャパシタと比較しても長寿命です。

長尺

配向

広い比表面積

カーボンナノチューブ
プリプレグ

CNTプリプレグ強度グラフ

プリプレグとは繊維材料に樹脂などを含浸させた材料ですが、スーパーグロースCNTは他のCNTに比べ長尺なので、配向方向の引っ張りに対しエポキシ単体の2.5倍の強度を示します。

配向構造体は、繊維を引きそろえる工程を省き、繊維密度のばらつきが少ない均一な材料を作成するのに役立ちます。

比表面積が大きくCNTとエポキシの接触面積が大きいので、ひずみが素材全体に効率よく伝わります。

 

広い比表面積

長尺

高純度

高性能アクチュエータ

カーボンナノチューブを使った高性能アクチュエータの動作実験

大きい比表面積を活かし、エネルギー効率よく、2.5Vの低電圧・大気中で動作します。

スーパーグロースCNTは長尺で強度があり、保護剤を使う必要がないため、アクチュエータの機械強度と電気伝導度を改善することができました。

不純物金属を含まないので、長寿命です。

詳しくはこちらをご覧下さい。

配向

光吸収材料

CNT黒色材料と従来品の比較

ナノスケールの配向構造は、入射した電磁波を効率よく吸収します。その結果、紫外~遠赤外の広い波長範囲で吸収率98%以上を達成しました。

長尺

広い比表面積

導電性ゴム

導電性ゴム

ゴム材料に含まれるスーパーグロースCNTは長尺なので、伸ばしても電気的接触が途切れません。導電性は従来品の300倍を達成しています。

比表面積が大きいのでゴム材料とCNTの界面も広くなり、均一な力学特性が得られます。

詳しくはこちらをご覧下さい。