産総研、極少量の単層カーボンナノチューブを添加して作った導電性樹脂

導電性複合材料の光学顕微鏡写真　産業技術総合研究所（ http://www.aist.go.jp ）などは、単層カーボンナノチューブ(単層CNT)を樹脂中に分散させる新しい方法を開発し、母材としてゴムを用いた場合、わずか0.01重量%の添加量で10^-3S/cmの体積導電率を達成した。

　帯電防止材やプリンターの帯電ロールなどに広く用いられている導電性複合材料は、絶縁性の樹脂やゴムに導電性の物質を添加して作製されている。しかし、添加量が多いと樹脂やゴムとしての性質を失うため、少量の添加で高い導電性が得られる材料が求められているという。

　今回、スーパーグロース法で合成した高いアスペクト比をもつ高純度の単層CNTを「単層CNTを含む領域(導電領域)」と「単層CNTが全く含まれない領域(非導電領域)」ができ、しかも導電領域が連続して導電経路を形成するようにゴムに混ぜ込んだ（図）。この構造により、単層CNTの添加量を少量に抑えながら高い導電率が得られた。この複合材料は、単層CNT添加量（重量%）の等しい他の複合材料と比較した場合、もっとも高い導電性をもつ材料の1つであり、母材であるゴムの物性をほぼ保っている。スーパーグロース法による単層CNTおよび今回開発した添加方法は、帯電防止や静電気除去のほか導電性を必要とするさまざまな樹脂材料への応用が期待される。

　今後は、単層CNTの長さや直径などを制御することによって、より少ない添加量で導電性を示す材料を開発する予定。さらに、多様な樹脂への分散法および塗布膜からバルク体までさまざまな成形方法を確立し、実用化への道筋を作る。また、産総研オープンラボでの実物展示などを通じて、実用化に興味をもった企業と連携し、製品化を目指す考え。

※スーパーグロース法：単層カーボンナノチューブの合成手法の1つである化学気相成長（CVD）法で、水分を極微量添加することにより、触媒の活性時間および活性度を大幅に改善した方法。従来の500倍の長さ（10mm）に達する高効率成長、従来の2000倍の高純度（99.98%）な単層カーボンナノチューブを合成することが可能である 。