カーボンナノチューブ 分散 書籍
 
No.1520
 
 
 

★ “形状” “長さ” “分散レベル” 
   目的の物性を得るための最適な切断加工、表面修飾、分散テクニック !

★ 構造、純度、分散の度合いが電気特性、機械特性、耐熱性に及ぼす影響とは?

<先進企業の実務者が明かす最新の配合事例を満載!>

カーボンナノチューブ

精製・前処理分散・可溶化技術

Purification, Dispersion and Solubilization technology of carbon nanotube

発刊 2009年4月30日   体裁:B5判 445頁 上製本   定価 84,000円(税抜)
※書籍絶版 オンデマンド版 30,000円(税抜)   (上製本ではありません)

■本書のポイント

★合成技術
  ・ “大量合成⇔高品質化” のトレードオフ!
  ・品質のよいアーク放電法、
     安価で大量生産に適したCVD法、    
         またその二つに変わる合成方法とは?

★精製・切断
  ・純度・高結晶、高回収率、、、精製効率の向上!
  ・産業化に向けたスケールアップ、低コストの分離精製技術の確立!
    ≪遠心分離、濾過の選定と最適な条件設定、官能基修飾による分離≫

★化学的処理
  ・特性を損なわず、所望の分散レベル・使用する溶媒に最適な表面処理、分散剤の選択
    ≪各種界面活性剤の配合量・pH調整、共役系高分子、多糖類・ペプチドを用いた分散≫
   
★機械的処理
  ・CNTを「砕かない」「つぶさない」分散技術  
  ・ 分散状態の再現性向上のための処理条件
    ≪装置の圧力・温度・処理時間、使用する溶媒、分散剤、、、
                         各種パラメータの条件設定と組み合わせ方!≫

■ 執筆者(敬称略)

バイエルマテリアルサイエンス(株)
東海カーボン(株)
住友電気工業(株)
ナノカーボンテクノロジーズ(株)
福井県工業技術センター
東京学芸大学
日立工機(株)
新潟大学
NTT物性科学基礎研究所
ナノフロンティアテクノロジー (株)
ビックケミー・ジャパン(株)
東レ(株)
富山大学
(株)日立製作所
(株)日立製作所
(株)日立ハイテクノロジーズ
(株)日立ハイテクノロジーズ
江崎グリコ(株)
大阪府立大学 
弘前大学 
岡山大学

桐原 修
山本 元弘
日方 威
川島 昭二
松浦 次雄
前田 優
森田 正隆
田中 孝明
鈴木 哲
津田 薫
若原 章博
塚本 遵
小野 慎
釜堀 政男
日高 貴志夫
古川 善啓 
川端 亮作
寺田 喜信
北村 進一
澤田 英夫
大久保 貴広

(株)シンキー
奈良先端科学技術大学
(株)プラスチック工学研究所
クラレリビング(株)
九州大学
金沢大学
ナノブリッジテクノロジー(有)
(株)有沢製作所
KBセーレン(株)
北海道大学
東北大学
住友精密工業(株)
藤倉ゴム工業(株)
富士ゼロックス(株)
(株)島津製作所
(株)UBE科学分析センター
東洋大学
京都工芸繊維大学
京都工芸繊維大学
東北大学

高塚 隆之
池田 篤志
辰己 昌典
秋庭 英治
中嶋 直敏
生越 友樹
杉田 裕輔
小池 常夫
斉藤 雅春
古月 文志
胡 寧
片桐 一彰
高橋 秀剛
吉沢 久江
鈴木 康志
川元 亨
内田 貴司
陣内 浩司
新原 健一
佐藤 義倫

■ 目  次


第1章 カーボンナノチューブの作製技術
              〜量産化、高純度化、物性〜

第1節 多層カーボンナノチューブの特性と今後の展開  
 1.Baytubes   
 2.製造プロセス
 3.用途開発     
 4.安全衛生

第2節 表面分解法によるCNTの合成技術
 1. SiC表面分解法によるカーボンナノチューブの合成技術
  1.1 カーボンナノチューブの発見とSiC表面分解法の開発
  1.2 SiC表面分解法の反応機構
  1.3 粉末を原料としたSiC表面分解反応の実験的検証
  1.4  SiC表面分解法によるCNT粉末およびCNT/SiC複合粒子粉末の合成技術
  1.5 予想される応用途と安全性
  1.6 今後の課題

第3節 炭素透過法によるカーボンナノチューブの作製方法
 1.炭素透過法のコンセプト
 2.触媒基材の作製方法
 3.炭素透過法の熱処理方法およびCNTの評価
 4.炭素透過法におけるCNT成長メカニズム
 5.今後の課題と展望

第4節 浮遊CVD法による多層カーボンナノチューブの物性と応用例
 1.多層カーボンナノチューブ(MWNT)の生産方法
 2.NCT-MWNTの物性及び粉体特性
  2.1 熱処理による物性変化
  2.2 製法による物性比較  
 3.MWNT分散コンパウンドとその応用
  3.1 熱可塑樹脂分散
  3.2 熱硬化樹脂/樹脂溶液分散
  3.3 水溶液分散
  3.4 新規応用例

第2章 カーボンナノチューブの精製技術   
           〜高純度化、高結晶性、回収率の向上〜

第1節 カーボンナノチューブの選択的合成                 
 1.新型アークプラズマ装置の開発
 2.実験結果および考察
 3.電流密度の変化と合成量の推定

第2節 有機溶媒系におけるカーボンナノチューブの分離精製                      
 1.単層カーボンナノチューブの化学修飾による精製と分離
 2.分子間相互作用によるSWNTsの精製と分離

第3節 遠心機によるカーボンナノチューブの分離精製                          
 1.遠心理論
  1.1 遠心力と遠心加速度
  1.2 沈降理論
   1.2.1 沈降速度と沈降係数  
   1.2.2 沈降時間とKファクタ
2.遠心分離法 2.1 分画遠心法
  2.2 密度勾配遠心法  
   2.2.1 密度勾配沈降速度法  
   2.2.2 密度勾配沈降平衡法

 3.カーボンナノチューブの分離例
  3.1 密度勾配液を使用していない例
  3.2 密度勾配液を使用した分離例

 4.遠心分離機の種類
  4.1 超遠心機
  4.2 小形超遠心機
  4.3 高速冷却遠心機
  4.4 低速遠心機
  4.5 生産用超遠心機

 5.ロータの種類と主な用途
  5.1 アングルロータ
  5.2 スイングロータ
  5.3 バーティカルロータ
  5.4 ゾーナルロータ
  5.5 連続ロータ

第4節 カーボンナノチューブの濾過技術                             
 1. カーボンナノチューブの濾過の必要性
 2. カーボンナノチューブの濾過に用いられる分離膜
 3. 濾過を用いたカーボンナノチューブ材料の作製
 4. カーボンナノチューブ懸濁液の濾過過程の解析
 5. カーボンナノチューブ膜

第3章 カーボンナノチューブの前処理・切断技術  
        〜化学的・機械的処理による分散性の向上〜

第1節 カーボンナノチューブの切断・加工技術

[1] 低エネルギー照射損傷を利用したカーボンナノチューブの位置選択切断方法
 1.低エネルギー照射損傷とは
 2.低エネルギー照射損傷によるSWNTの物性変化
  2.1 光学特性の変化
  2.2 電気特性の変化
 3.低エネルギー照射損傷の特徴
  3.1 損傷と回復の可逆性
  3.2 損傷の直径依存性
  3.3 欠陥の室温での修復
  3.4 欠陥生成・修復のエネルギー論
 4. SWNTの選択的切断への応用

[2] カーボンナノチューブの破断方法および長さ制御                 
 1.カーボンナノチューブとは    
 2.CNTの用途展開
 3.CNT分散・切断の重要性
  3.1 分散の重要性
  3.2 CNTの分散・切断実施例
  3.3 分散の方法      
 4.分散・切断CNTの応用技術
  4.1 樹脂複合技術
   4.1.1 混合方法・表面改質
   4.1.2 樹脂中への配向
   4.1.3 樹脂中へのパターニング
  4.2 金属複合技術

第2節 分散性向上のための表面処理技術

[1] 熱処理によるカーボンナノチューブの表面改質処理とぬれ性向上                  
 1.表面改質
 2.熱処理法  
 3.単結晶から生成したカーボンナノチューブの表面処理結果
 4.粉末SiCから生成したカーボンナノチューブ粉末およびCNT/SiC複合粒子の熱処理
 5.表面処理カーボンナノチューブの濡れ性評価
 6.粉末状CNT/SiC複合粒子の液相分散性向上

[2] カーボンナノチューブの分散剤の選定と配合技術                    
 1.吸着理論と吸着基
  1.1 分散安定化のプロセス
  1.2 吸着メカニズムと吸着基
  1.3 機械的エネルギーの投入
  1.4 安定化メカニズム
  1.5 分散剤の一般構造
  1.6 分散剤開発の歴史
  1.7 CNT用分散に必要な事項           
 2.CNT向け分散剤
  2.1 溶剤系・無溶剤系での分散
  2.2 水系での分散
 3.ディスパージョン

[3] 共役系高分子の被覆による単層CNTの均一分散
 1.単層CNTの分散効果      
 2.単層CNTの分散方法
 3.共役系高分子の被覆による単層CNTの分散
 4.単層CNTの分散体
 5.単層CNT分散体の電子材料への応用

[4] カーボンナノチューブ分散剤として利用可能なペプチドの設計と分散技術            
 1.カーボンナノチューブ分散ペプチドの設計
  1.1 ペプチドの特徴
  1.2 ペプチドを使ったカーボンナノチューブの分散と選別
  1.3 両親媒性ペプチドの設計
  1.4 ペプチド合成
 2.ペプチドによるカーボンナノチューブの分散と回収
  2.1 カーボンナノチューブの分散手順
  2.2 カーボンナノチューブ分散液の吸収スペクトル
  2.3 Pep-2分散液の透過型電子顕微鏡観察
 3.カーボンナノチューブの回収
  3.1 カーボンナノチューブの回収方法
  3.2 回収したカーボンナノチューブのラマンスペクトル
 4.ペプチドの有効性と課題

[5] 多糖類によるカーボンナノチューブの可溶化                          
 1.多糖類
 2.多糖類によるCNTの水への分散
  2.1 各種多糖類のCNT分散能の比較
  2.2 水溶性キシランにより分散されたCNTの分析
 3.水溶性キシランで分散したCNTの利用
  3.1 水性導電性塗料
  3.2 CNTの精製
  3.3 CNTの評価

[6] フッ素化合物によるカーボンナノチューブの水および有機溶媒への可溶化            
 1.フルオロアルキル基含有オリゴマー類による                  
           単層カーボンナノチューブの水への分散 
 
 2.フルオロアルキル基含有オリゴマー類による      
     単層カーボンナノチューブの有機溶媒への分散と        
      汎用有機ポリマーへのSW-CNTによる表面改質への応用  
 
 3.過酸化フルオロアルカノイルによる         
     単層カーボンナノチューブ側壁へのフルオロアルキル化  
  
 4.高分子主鎖にSW-CNTが直接導入された       
     フルオロアルキル基含有SW-CNTコオリゴマー類の合成  

 5.デンドリティクなフルオロアルキル基含有オリゴマー類の合成
 
 6.デンドリティクなフルオロアルキル基含有オリゴマー類によるSW-CNTの水への分散


第3節 機械的処理による分散技術

[1] 超音波装置を利用したカーボンナノチューブの水溶液中への分散
 1.CNTの水溶液中での分散状態に与える超音波周波数の影響
 2.超音波ホモジナイザーによるCNTの界面活性剤水溶液中への分散とその構造
 3.界面活性剤フリーでのSWNTの水中分散

[2] 自転・公転式ミキサーによるナノ材料の分散                         
 1.利用分野  
 2.攪拌・脱泡原理
 3.操作方法
 4.MWNT, ナノシリカの分散試験

[3] 高速振動粉砕法による可溶化技術                     
 1.カーボンナノチューブの水溶化
  1.1 シクロデキストリンによる可溶化
  1.2 ヌクレオチドおよび葉酸による可溶化
 2.カーボンナノチューブの有機溶媒への可溶化
  2.1 超分子錯体によるカーボンナノチューブの可溶化
  2.2 有機金属錯体によるカーボンナノチューブの可溶化

[4] 二軸押出機によるポリマー中のカーボンナノチューブの分散                  
 1.カーボンナノチューブコンポジットの特徴
 2.カーボンナノチューブの表面処理
 3.押出機における混合・混練の基本的な考え方
  3.1 コンパウンド技術
  3.2 混練技術
  3.3 分配と分散
 4.単軸押出機スクリューの基本構成
  4.1 単軸スクリューデザインの基本
  4.2 スクリュー構成と流れの理論
 5.単軸押出機における各種ミキシングセクションの特徴と応用
  5.1 主要ミキシングセクションの種類と特徴
  5.2 各種ミキシングセクションの構造と応用
 6.二軸押出機の種類と応用
  6.1 同方向回転型2軸押出機
  6.2 異方向回転2軸押出機
 7.単軸・2軸押出機を利用した応用事例
  7.1 一括投入混練コンパウンドペレット成形
  7.2 個別投入混練コンパウンドペレット成形
  7.3 サイドフィード・コンパウンドペレット成形
  7.4 リアクティブプロセッシング
  7.5 重合後処理
  7.6 オンライン成形
 8.関連技術
  8.1 混練不足による異物除去
  8.2 二液混合の基本的な考え方

第4章 カーボンナノチューブによる機能性の付与

第1節 溶媒中への分散によって熱・電気特性をあげるには?
 
[ 1] カーボンナノチューブの均一水分散による導電性の付与                    
 1.CNT均一分散技術開発
 2.CNT精密コーティング技術開発
  2.1 帯電防止布帛用導電繊維
  2.2 ベクトラン導電繊維   
  2.3 発熱布帛用導電繊維

[2] カーボンナノチューブの溶媒への可溶化および機能化技術
 1.溶媒への可溶化戦略 〜多環芳香族分子の利用〜  
 2.ポリイミド/孤立溶解CNT複合体の開発
 3.ポリベンズイミダゾール/CNT複合体の開発
 4.高性能CNT/光硬化性樹脂複合体導電性膜およびCNTナノインプリンティング
 5.導電性カーボンナノチューブハニカムフィルム

[3] 環状ホスト分子を利用した単層カーボンナノチューブ超分子材料の創成             
 1.これまでのSWNTの可溶化に関する研究
 2.分子を認識してゾル−ゲル変化を示すSWNTヒドロゲル
 3.シクロデキストリン−ゲスト分子包接錯体を利用したSWNTの可溶化
 4.水溶性カリックスアレーンを利用したSWNTの可溶化
 5.ククルビツリルを利用したSWNTのゲスト分子応答性及び欠損選択的可溶化

[4] カーボンナノチューブ安定分散と導電性・帯電防止効果の付与                  
 1.カーボンナノチューブの安定分散
  1.1 分散方法
  1.2 分散安定性の評価  
 2.カーボンナノチューブ分散液の応用例
  2.1 フィルム用帯電防止コーティング剤
  2.2 不織布への導電性付与
  2.3 その他の応用例

第2節 樹脂の熱・電気特性をあげるには?

[1] カーボンナノチューブ充填エポキシ樹脂の分散性、複合材料特性と用途展開         
 1.CNTとエポキシ樹脂  
 2.CNT分散性向上手法
  2.1 CNTの処理・修飾方法
  2.2 分散性向上剤添加
  2.3 混合・分散強化技術
  2.4 配向・引き揃え技術
  2.5 その他分散性向上手法  
 3.CNT充填によるエポキシ樹脂特性向上
  3.1 CNT充填による特性向上傾向
  3.2 ハイブリッド系の特性
 4.CNT充填エポキシ複合材料のスポーツ用途への展開


[2] カーボンナノチューブ複合材料の成形方法と導電特性                      
 1. CNT複合材料とカーボンブラック複合材料の導電特性
 2. CNT複合材料における成形方法の違いによる導電性の発現

[3] セルロース繊維/カーボンナノチューブの電気伝導性および電磁波シールド性の向上    
 1.導電性シートに加工する技術
 2.連結と連結点の接触抵抗
 3.孤立分散
 4.孤立分散カーボンナノチューブ液の品質評価
 5.カーボンナノチューブ添加紙の製作
 6.カーボンナノチューブ添加紙の電気伝導性および電磁波シールド性
 7.カーボンナノチューブ添加紙の工業応用

[4] カーボンナノチューブ/ポリマー複合材料の電気伝導性評価                  
 1.パーコレーション閾値の推定
  1.1 実験的研究
  1.2 理論と数値解析
 2.CNT/ポリマー複合材料の電気伝導率
  2.1 実験によるCNT/ポリマー複合材料の電気伝導率評価   
  2.2 3次元電気回路網モデルによるCNT/ポリマー複合材料の電気伝導率の評価
 3.CNT/ポリマー複合材料の高感度ひずみセンサへの応用

[5] VGCFを分散した複合材料の熱伝導及び強度特性                        
 1.複合材料の作成
 2.特性評価の方法
 3.特性評価の結果


第3節 機械的強度あげるには?

[1] カーボンナノチューブ配合ゴムの機械的特性   
 1.背景
  1.1 従来材料
  1.2 新材料
 2.目的
  2.1 電気特性
  2.2 機械的特性
 3.実験
  3.1 使用材料
  3.2 テストピース作成方法、および試験項目
 4.結果

  4.1 ゴム物性測定結果
  4.2 ESR測定結果
  4.3 分子量測定
  4.4 架橋密度測定
  4.5 他種類のナノカーボン配合 
  4.6 結果まとめ
 5.考察
  5.1 カーボンブラック配合ゴムの補強メカニズム
  5.2 カップスタックタイプナノチューブの構造
  5.3 ゴムの架橋反応
  5.4 カップスタックタイプナノチューブ補強メカニズムの提案

[2] 自己分散型カーボンナノチューブ含有ポリマーの貯蔵弾性率               
 1.自己分散型カーボンナノチューブ
  1.1 有意性
  1.2 調製
  1.3 カーボンナノチューブ含有エンジニアリングポリマー膜の調製
 2.カーボンナノチューブ含有エンジニアリングポリマー膜の貯蔵弾性率
  2.1 カーボンナノチューブ含有ポリエーテルサルフォンの貯蔵弾性率
  2.2 カーボンナノチューブ含有ポリアミド酸の貯蔵弾性率
  2.3 カーボンナノチューブ含有ポリイミドの貯蔵弾性率
  2.4 自己分散型カーボンナノチューブを含むポリイミドのイミド化率


第5章 第5章 カーボンナノチューブの評価

第1節 カーボンナノチューブの直径および純度の評価

第2節 単層ナノチューブの長さ・不純物および欠陥評価                        

第3節 SEMによる高分子材料中のカーボンナノチューブ分散状態の評価             
 1.SEM観察画像の特性
  1.1 導電性コーティングの影響
  1.2 低真空SEMによる観察  
  1.3 画像信号/検出器の選択
  1.4 ステレオ観察と情報深さ
 2.SEM観察にあたっての留意点

第4節 単層カーボンナノチューブ欠陥のラマン分光法による評価   
 1.SWCNT欠陥評価についてのこれまでの研究
 2.SWCNTにおけるDバンドの特徴
 3.SWCNT試料中における不純物と欠陥の識別
 4.Dバンドに寄与する欠陥の同定
 5.欠陥による金属SWCNTにおける電子−フォノン相互作用の制御

第5節 透過型電子線トモグラフィー法による高分子中における
                    カーボンナノチューブの三次元構造評価               
 1.透過型電子線トモグラフィー法による三次元構造評価と問題点
  1.1 透過型電子線トモグラフィーの概要
  1.2 TEMTによる観察結果と問題点   
 2.全方位TEMT
 3.メゾスケールの三次元イメージング法
 4.高性能CNT/光硬化性樹脂複合体導電性膜およびCNTナノインプリンティング  
 5.導電性カーボンナノチューブハニカムフィルム

第6節 カーボンナノチューブの毒性評価                        
 1.カーボンナノチューブの毒性評価試験
  1.1 肺毒性試験(in vivo)
  1.2 刺激炎症試験(in vivo)
  1.3 軟組織埋入試験(in vivo)
  1.4 動物実験によるカーボンナノチューブの体内分布測定(in vivo)
  1.5 細胞毒性試験(in vitro)
 2. 高純度多層カーボンナノチューブの細胞毒性に関する長さの影響
  2.1 材料と実験方法
  2.2 高純度多層カーボンナノチューブのキャラクタリーゼーション
  2.3 In vitro 試験
  2.4 In vivo試験
   2.4.1 平均長さ220 nmのMWCNTs
   2.4.2 平均長さ825 nmのMWCNTs

 

カーボンナノチューブ 分散 処理