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カーボンナノチューブは、1991年に飯島澄男氏(当時NEC筑波研究所)によって発見された炭素結晶。有用な素材特性が明らかになっていて、様々な分野での利用が期待されています。

現在は、安価な製造〜量産の方法が確立されておらず「普及」には至っていません。しかし、以下に示す通り活躍が期待できる分野は様々であり、やがて量産技術開発や受給コストなどの評価が整えば現在のプラスチックやアルミニウムなどのように至る所で見掛ける素材となる可能性があります。また、化学特性についても興味深い研究成果が現れていて、カーボンナノチューブを利用した応用素材も多数生まれることになると予測できます。

特性

構造材料としての活躍が期待できる素材特性

  • 軽量…(軽い金属の代名詞である)アルミニウムの、半分。
  • 強度…鋼鉄の 20 倍、繊維方向の引っ張り強度ではダイヤモンドを凌駕。
  • 弾性…非常にしなやか。加圧精錬によりダイヤモンドと同様の硬度へも合成可能。
  • 耐熱性…750 ℃

応用できる可能性のある分野

かつてない強度と軽さを併せ持つとなるとそれだけであらゆる製品の素材を塗り替えうる可能性があるのに加え、精錬方法により硬度素材にも弾性にもなりえるとなると、応用できる範囲に数限りないだけでなく、今までで不可能だった技術を実現させる期待もあります。

  • 建築素材
  • 軽くて丈夫な吊り橋や、軌道エレベータを実現するロープ
  • 軽さと強度を求められる自動車、飛行機などのボディ。または動力系。

電子材料としての活躍が期待できる素材特性

  • 導電性…銅の 1000 倍
  • 熱伝導特性…銅の 10 倍
  • 超伝導性能… 12K
  • 優れた電子特性
  • シリコンの 50 分の 1 の微細加工が可能

応用できる可能性のある分野

半導体構造にすることが可能なため、現在はその微細さの物理的限界まで進化を突き詰めつつあるシリコンの代わりにカーボンナノチューブを利用することで、コンピュータの性能を単純計算でも 1000 倍は高性能化することができると考えられています。すでに、簡単なトランジスタまでは実験が成功しています。

関連リンク:
http://www.s-graphics.co.jp/nanoelectronics/kaitai/nanotube/applcircuit.htm

また開発熱が収まってしまったFEDディスプレイも、カーボンナノチューブの微細さと優れた電界放出特性によって実現できるのではないかとも考えられており、研究が進められています。

その他の応用

  • (高皮表面特性を利用した)二次電池、燃料電池
  • カーボンナノチューブ黒体

関連ニュース

2011.02.08. カーボンナノチューブの量産技術や薄膜生成技術が相次いで発表
http://science.slashdot.jp/story/11/02/08/2239254/
2010.12.17. -196 ℃から1000 ℃までゴムのような粘弾性を持つ炭素材料
http://www.scienceplus2ch.com/archives/1917911.html
産業技術総合研究所などのグループが開発。
2013.01.11. 「直径 1 ナノメートルサイズのベアリング」の大量合成に成功
http://science.slashdot.jp/story/13/01/11/0120228/
東北大の研究チーム。
2013.01.16. 糸状のカーボンナノチューブの製造に成功
http://slashdot.jp/story/13/01/16/1020231/
2013.12.24. 産総研、従来の100倍の速度で単層カーボンナノチューブを量産する技術を開発
http://ascii.jp/elem/000/000/853/853196/
2014.01.24. カーボンナノチューブ材料で微細配線加工に成功
http://eetimes.jp/ee/articles/1401/24/news032.html
産業技術総合研究所など。信頼性が要求される車載用デバイスや大電力を扱うデバイスのバックエンド配線への応用が期待される。
2015.05.12. グラフェンを吹き付けられたクモが「世界最強の物質」を生み出した
http://wired.jp/2015/05/12/graphene-spiders-super-silk/

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更新:2015.05.12. (火) 12:26:10
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