【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.27】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24SH0024
利用課題名 / Title
X線及び電子顕微鏡を用いたCNT線材内の空隙評価
利用した実施機関 / Support Institute
信州大学 / Shinshu Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
CNT, 線材, 空隙,ナノカーボン/ Nano carbon,ナノチューブ/ Nanotube
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
山崎 悟志
所属名 / Affiliation
古河電気工業株式会社
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
竹内 健司,押田 京一
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
堀田 将臣
利用形態 / Support Type
（主 / Main）共同研究/Joint Research（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
カーボンナノチューブ（CNT）は、その低い電気抵抗と軽量性から、次世代の電線における導体として期待されている。CNTで構成された線材では、直径が数nmのCNTが複数集まってバンドルを形成し、それらのバンドルが集まることで、階層構造を持つ線材が形成される。CNT電線の開発における課題は、階層が上がるにつれて導電率が低下することであり、各階層ごとに導電性に影響を与える構造が存在している。今回、評価対象であるCNTの紡糸線材は、密度が高いほど導電性が向上することから、X線CTによる空隙評価は、紡糸プロセス改善のための重要な指針となる。
実験 / Experimental
試料として、湿式紡糸法により作製したCNT線材を準備した。この湿式紡糸法では、CNTを界面活性剤などを用いて溶液中に分散させ、その分散液をシリンジから凝固液中へ押し出すことで紡糸を行う。X線CTの測定条件は、入射X線：60 keV、露光時間：2.5秒、透過像の撮影枚数：801枚とした。得られたX線CT像は3次元的に再構築され、線材および線材内部の空隙のサイズや形状を可視化した。
結果と考察 / Results and Discussion
図1-(a)に、CNT線材のX線CT像を示す。線材の断面は真円から大きく外れた歪な形状をしている。また、線材内部には輝度の低い領域が存在しており、これらが空隙であると考えられる。X線CT像から3次元再構築を行い、CNT線材および空隙の形状を可視化した（図1-(b)）。線材は、よれた板状の構造を示しており、内部の空隙は途切れ途切れではあるが、CNT線材の長手方向に沿って長軸が揃う構造を持っている。CNT線材の空隙率を算出した結果、5％であった。このようにCNT線材の形状が歪んだ原因としては、凝固液中に押し出された線材を巻き取る際の巻取速度が遅かったことが一因と考えられる。これらの結果は、紡糸プロセスへのフィードバックとして活用され、高導電化を目指して空隙率を低減するための改善に役立てられる。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図1 (a) CNT線材のX線CT像. (b) CNT線材および空隙の形状.
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件