カーボンナノチューブ（CNT）やカーボンナノファイバー（CNF）は非常に軽量でありながら優れた機械的強度や化学的安定性を有し、加えて高い電気伝導性や熱伝導性を示すことから、様々な応用に向け研究が盛んに行われています。 しかし現在の製造法では製造コストが高く、実用化には低コストな製造プロセスの開発が必要不可欠となっています。

一般的にはCNT/CNFは化学気相成長（CVD）法により製造されています。この手法では、原料となるベンゼン等の炭化水素と鉄等の遷移金属触媒微粒子を高温下で接触させることで繊維状の炭素が形成されます。 連続的な製造には、繊維状炭素の成長に必要な触媒微粒子を反応器内において適切なサイズ・密度で発生させる必要があります。しかし従来の方法ではこれが困難であるため、プロセスの低コスト化が阻まれています。

当研究室では、触媒原料を液体炭素源に溶解させた原料液を高温状態の反応器内にパルス状で導入し、金属触媒微粒子を発生させるLPI法を開発しました。 この方法では固相-液相間で瞬時に熱が移動することにより、比較的粒子径が均一な触媒微粒子が高密度に発生し、これにより繊維状炭素の高効率合成が可能となりました。 また、LPI法は連続操作が可能である事から、繊維状炭素の製造コストを大幅に削減可能な技術となることが期待されます。 最近では原料や製造条件を工夫することで繊維状炭素の構造制御や高機能化を行うと共に、様々な応用評価も進めています。

炭素繊維、液パルスインジェクション法、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ

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