低重力下における液中アーク放電によるカーボンナノ粒子形成に関する研究

低重力下埋弧放电形成碳纳米粒子的研究

基本信息

批准号：
17656032
负责人：
佐野紀彰
金额：
$ 2.18万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

落下塔施設を利用した微重力の環境で液中アーク放電によるカーボンナノ材料を合成するための装置を用いて単層カーボンナノチューブの合成実験を行った。同装置は落下カプセルに設置可能な形態にしており,微重力を感知すると所定時間の後に放電を開始するようになっており,放電時間を変えて実験できるようになっている。無重量研究センター(土岐市)において同装置を用いて,放電時間やカーボン,電極中の。ッケル濃度を変えた水中アーク実験を行った。実験により得た生成物の分析により,水中アーク放電場を無重力状態にすると,合成した単層カーボンナノチューブは比較的構造が揃い,また半導体性を持つナノチューブの濃度が増加することが分かった。この原因は,反応場の熱流動が安定する他,アークで生じる気泡径が大きくなることにより炭素蒸気の冷却が遅くなるからであると考えられる。ガス中アークを無重力状態にするとナノチューブの径が変化するという報告は過去にあるが,半導体性のナノチューブの濃度が変化するという報告は未だ無いので,今回の結果は新しい重要な知見である。また,それぞれの放電実験において発光分析も行い,放電で生じるラジカル種の解析のためのデータも採取した。さらに,放電実験において気泡の発生・成長め過程を高速度で画像データを採取し,反応機構の考察に用いた。気泡内の流動状態や気液界面付近におけるガス発生など,今まで観測されたことがない新しい現象が存在する可能性かおることがわかった。これらの解析は今進行中である。

使用降落塔设施在微重力环境中，使用液体在液体中通过弧排放来合成单壁碳纳米管的合成实验。该设备设计为安装在掉落的胶囊中，当检测到微重力时，它在指定的时间后开始放电，从而可以在不同的放电时间进行实验。该设备在失重研究中心（Toki City）使用，以提供排放时间，碳和电极。用不同的CKEREL浓度进行了潜水弧实验。对通过实验获得的产物的分析表明，当水下弧排出场处于零重力中时，合成的单壁碳纳米管在结构上相对均匀，半导体纳米管的浓度会增加。这被认为是因为反应场中的热流量稳定，并且由于电弧产生的气泡的直径较大，碳蒸气的冷却速度会减慢。尽管过去有报道称，当气体中的弧度置于零重力中时，纳米管的直径发生了变化，但没有报道说半导体纳米管浓度的变化，因此这项研究的结果是新的重要发现。此外，在每个放电实验中进行了发光分析，还收集了数据以分析由放电产生的自由基物种。此外，在出院实验中，以高速收集图像数据以确定气泡的产生和生长过程，并用于考虑反应机理。已经发现，可能有一些以前从未观察过的新现象，例如气体液体界面附近气泡和气体产生的流动条件。这些分析目前正在进行中。