カーボンナノチューブ/高分子ナノコンポジットに関する研究

碳纳米管/聚合物纳米复合材料的研究

基本信息

批准号：
01F00200
负责人：
松重和美
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

短く、本数の少ない単層のナノチューブSWCNT束を合成するには、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンの共重合体であるP(VDF/TrFE)が、カーボンナノチューブに与える効果を利用した手法を提案する。従来の透過型電子顕微鏡を用いて、SWCNTとSWCNT/P(VDF/TrFE)ナノコンポジット間における構造変化の画像化を試みた。これまでの研究成果から、カーボンナノチューブの表面力P(VDF/TrFE>で均一に被膜されることを実証している。その結果、カーボンナノチューブは絶縁ポリマーに組み込まれた高伝導ワイヤーとなり、様々な分野への応用化が期待される。また、P(VDF/TrFE)共重合体をSWCNT束に挿入することで、個々のSWCNT束の縮小および分割への利用が考えられる。高分解能電子顕微鏡(HREM)による観察の結果、荷重のない状態での単層ナノチューブ(SWCNTs)の高い柔軟性が示され、ナノチューブのねじれがない状態でほぼ180度の屈曲角度を示した。また、屈曲していないSWCNTsもHREMの画像で確認されており、この2種類のSWCNTs束が混在する新しい画像が得られた点からも、興味深い機械的・電気的性質および構造的特性が今後明らかにされると注目している。このナノスケールのアクチュエーターには次の2つの働きを持っている。まず、P(VDF/TrFE)の分極反転により圧電性を持たせることが可能であり、電圧を電極間に印可すると、P(VDF/TrFE)共重合体膜は膜圧方向に収縮および膜面内方向に膨張する。次に、分極領域の両端に発生した電荷力P(VDF/TrFE)によって被膜されたCNTのひずみと機械的変形をもたらし、CNTの運動を発生させる。ナノチューブの推定変位量はz軸方向におよそ12nmである。この変位は原子間力顕微鏡におけるカンチレバーの変位をフォトダイオード、ロックインアンプを介して測定した結果をもとに算出した値である。今後、CNTとポリマー間の光線の動的安定における圧力効果を観察していく予定である。

为了合成短而小的单壁纳米管 SWCNT 束，我们提出了一种利用偏二氟乙烯和三氟乙烯共聚物 P(VDF/TrFE) 对碳纳米管的作用的方法。我们尝试使用传统的透射电子显微镜对 SWCNT 和 SWCNT/P(VDF/TrFE) 纳米复合材料之间的结构变化进行成像。先前的研究结果表明，碳纳米管可以均匀地涂覆表面力P（VDF/TrFE），从而可以将碳纳米管制成嵌入绝缘聚合物中的高导电线，并可用于多种应用。此外，通过将P(VDF/TrFE)共聚物插入SWCNT束中，可以使用它来减少和分割单个SWCNT束。高分辨率电子显微镜（HREM）观察显示，单壁纳米管（SWCNT）在无负载状态下具有很高的柔韧性，并且纳米管的弯曲角度几乎为180度，没有扭曲，在HREM图像中也证实了未弯曲的SWCNT。，这两种类型的 SWCNT 束混合在一起的新图像揭示了有趣的机械和电气性能和结构。我们期待着在未来发现它的结构特性。这种纳米级致动器具有以下两个功能。首先，它通过反转 P(VDF/TrFE) 的极化而具有压电性，当在电极之间施加电压时，P 会产生压电性。 (VDF/TrFE)共聚物膜在膜厚度方向收缩并在膜面内方向膨胀。接下来，在极化区域P(VDF/TrFE)的两端产生电荷力。这会导致涂覆的碳纳米管发生应变和机械变形，从而导致碳纳米管在 z 轴方向上的估计位移约为 12 nm。该位移相当于原子力显微镜中悬臂梁的位移。这是根据通过锁定放大器测量的结果计算出的值。将来，我们计划观察CNT和聚合物之间的压力对光束动态稳定性的影响。