ポリエステル-エーテルおよび多層カーボンナノチューブ複合材料の物理的特性に関する研究
Investigation of the Physical Properties of Poly(ester–ether)s and Multi-Walled Carbon Nanotube Nanocomposites
本研究では、革新的な電子応用向けに、多層カーボンナノチューブ(MWCNT)と市販ポリマーマトリックスをベースとしたナノコンポジットの設計と特性評価を行った。柔軟性と耐久性に優れたポリエステル-ポリエーテルブロックコポリマーであるSipolprene® 25170-Wをマトリックスとして使用し、MWCNTを15 wt%含むマスターバッチ(PlasticylTM PBT-1501)を充填材として用いた。マスターバッチ含有量を10%から30%(MWCNT含有量1.5 wt%から4.5 wt%に相当)の範囲で調整したフィルムサンプルを、ツインスクリュー押出機を用いて製造した。SEM、FT-IR、TGA、DSC、引張試験、表面濡れ性、体積抵抗率測定、電気機械試験による評価の結果、MWCNTの添加によりヤング率が25 MPaから122 MPaに増加し、剛性が向上した。また、MWCNT含有量の増加に伴い体積抵抗率は約11桁減少し、4.5 wt%のMWCNTを含む材料では約10−3 Ohm x cmとなった。特に30%の充填材を含むサンプルは導電性材料としての挙動を示し、インサイチュひずみセンサーとしての応用可能性が示された。
- 多層カーボンナノチューブ(MWCNT)をポリエステル-エーテルブロックコポリマー(Sipolprene® 25170-W)に添加したナノコンポジットを開発し、MwCNT含有量4.5 wt%で体積抵抗率が約11桁低下し約10^-3 Ohm x cmとなった
- MWCNT添加によりヤング率が25 MPaから122 MPaに増加し、剛性が向上した
- MWCNT 4.5 wt%含有のサンプルは導電性材料としての挙動を示し、インサイチュひずみセンサーへの応用可能性が示された
本研究は、市販ポリマーマトリックスに多層カーボンナノチューブ(MWCNT)を添加したナノコンポジットの物性評価を行い、MWCNT添加量4.5 wt%で体積抵抗率を約11桁低減し、導電性材料としてインサイチュひずみセンサーへの応用可能性を示している。新材料による性能向上という観点でmaterialsカテゴリに該当する。柔軟性と導電性を両立する材料はセンサーやフレキシブルエレクトロニクス分野での応用が期待され、今後の実用化動向に注目したい。