空間デザインされた重油吸着用カーボンナノファイバーマットの機械的特性向上

空间设计的碳纳米纤维毡的机械性能改善用于重油吸附

• 批准号: 22K14354
• 负责人: 滝沢 善洋
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Nagano National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14354/
• 关键词: カーボンナノファイバーマット; 電界紡糸; 機械的特性; 引張試験; 不融化; 炭素化; カーボンナノファイバー; 不融化処理; 重油回収

カーボンナノファイバーマット(CNFM)の海上での重油回収材料への応用を目指し、マットの空間のデザインに注目し研究を実施してきた。自重の約20倍の重油(A)を吸着することがわかった(市販品では同じ評価法で自重の約5倍を吸着)が、CNFMの機械的強度の向上と定量的な評価が課題となった[19K15128]。当該年度の主な成果を以下に示した。(i)原料となるPAN/DMF溶液濃度を12 wt.%で電界紡糸 (印加電圧20ｋV, 速度1.2 mL/h)すると取扱のしやすいCNFMが得られた。(ii)不融化 (空気中またはオゾン中、280℃、3‐9 h、0‐40 kPaで一方向への引張、セラミック板をサポートとして利用) と炭素化 (800℃, 1 h) により、これまでよりもしなやかで、一定の屈曲に耐えるCNFMを作製できた。 (iii) 10 x 30 mm、10 x 18 mm の6種類の短冊状試験片に対して引張試験を行い、10 x 18 mmの試験片で比較的安定した測定ができ、応力-ひずみ曲線から多段階での破断が生じることが分かった。測定された最大応力は0.12-0.72 MPa程度で、ひずみは0.007-0. 01であった。空気中280℃、9 hの不融化時の引張有無で比較すると、引張無で最大応力0.59 MPa、ひずみ0.012、引張有では最大応力0.72 MPa、ひずみ0.0078。オゾン中280℃、3 hの不融化時の引張の有無で比較すると、引張無で最大応力0.36 MPa、ひずみ0.0078、有りで最大応力0.39 MPa、ひずみ0.0067であった。したがって不融化時に引張することで応力は増加し、ひずみの値は減少する傾向がみられた。今後も統計的な調査を継続し知見を蓄積、高温下など過酷な環境下で利用できる様々な不織布材料の開発に貢献できる可能性がある。

为了将碳纳米纤维垫（CNFM）应用于海上恢复重油的材料，我们一直在进行研究，重点是垫子空间的设计。发现它吸附了重油（a）大约20倍自己的重量（用于市售产品，使用相同的评估方法约5倍其自身的重量），但是提高CNFM的机械强度和定量评估成为挑战[19K15128]。财政年度的主要结果如下所示。 （i）在原材料的12 wt。％的浓度下，静电纺丝（施加电压为20 kV，速度1.2 ml/h），获得了CNFM，易于处理。 （ii）触发性（280°C，3-9 h，0-40 kPa在一个方向上，使用陶瓷板作为支撑）和碳化（800°C，1 h）允许生产比以往比以往更灵活的CNFM，比以往任何时候都更灵活。 （iii）对六个条状样品，10 x 30 mm和10 x 18 mm进行拉伸测试，并在10 x 18 mm的样品上进行了相对稳定的测量，应力 - 应变曲线显示裂缝在多个阶段发生。最大测量应力约为0.12-0.72 MPa，应变为0.007-0.01。将280°C和9小时注入的空气中的拉伸强度的存在或不存在，最大应力为0.59 MPa，没有张力，应变为0.012，最大应力为0.72 MPa，张力为0.0078。将臭氧在280°C和3小时注入的臭氧中的存在或不存在，最大应力为0.36 MPa，应变为0.0078，无拉伸强度，最大应力为0.39 MPa，应变为0.0067，没有拉伸强度。因此，注射过程中的张力倾向于增加应力并减少应变值。将来，我们可能会继续进行统计研究，积累知识，并为多种非织造材料的发展做出贡献，这些材料可用于诸如高温之类的恶劣环境。