課題番号 ：S-16-SH-0001
利用形態 ：共同研究型
利用課題名（日本語） ：炭素材料中への微細空間の創製とこれを利用した化学的応用を目指した機能性材料の
組織・構造解析
Program Title (English) ：The innovation of nano spaces in the carbon materials and, textural and structural analysis of
functional materials for chemical application
利用者名（日本語） ：押田京一
Username (English) ：K. Oshida
所属名（日本語） ：独立行政法人国立高等専門学校機構 長野工業高等専門学校 電子情報工学科
Affiliation (English) ：Electronics and Computer Science, National institute of Technology, Nagano College

１．概要（Summary ）
本研究は炭素材料中に微細空間を創製すること，この空間に異種物質を導入して，電気化学応用のための材料開発を行うことを目指している．
水溶性セルロース（Hydroxypropyl cellulose (HPC)）を含むPoly acrylic nitrile（PAN）を電界紡糸によって作製し，その後，HPCを水に抽出除去してから炭素化することにより，微細空間を有するカーボンナノファイバを作製した．これらを電子顕微鏡で観察し，画像処理による構造解析を行った．
２．実験（Experimental）
炭素ナノファイバに微細空間を付与して高性能な炭素材料を創製するため，セルロース誘導体を含むナノファイバを電界紡糸によって作製し，さらに炭素化して微細空間を有する炭素ナノ繊維の作製を試みた．
作成したカーボンナノファイバを高分解能透過電子顕微鏡（HRTEM，本申請装置）で観察するとともに，画像処理による構造解析を行った．電界紡糸して作成したカーボンナノファイバの形状を走査電子顕微鏡（SEM）で観察した．
３．結果と考察（Results and Discussion）
HRTEMを活用した研究から，異種物質を混合した新たな発想の孔構造を形成できた．PANとDimethyl- formamide (DMF) の溶液から電界紡糸後炭化して作製したカーボンナノファイバのSEM像を図1に示す． PANと異種物質であるHPCを9:1の比で混合して電界紡糸後炭化することにより，メソ孔が形成されることが図2のHRTEM像と2D-FFTによる画像処理結果で確認できた．炭素化過程でHPCが抜けることにより，大きな孔が形成され，ナノ孔とつながった細孔構造を創出できたと考える．
図1. 電界紡糸により作製したカーボンナノファイバ
図2. PANとHPCを9:1の比で混合した溶液から調製したカーボンナノファイバのHRTEM構造像と空間周波数分布
４．その他・特記事項（Others）
なし
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) K. Oshida, Materials Science and Engineering of Carbon, Characterization, Butterworth-Heinemann, chapter 6, (2016) pp.95-123.
(2) K. Oshida, K. Kimura, T. Yanagisawa, T. Hata, K. Takeuchi, M. Endo, 2016 Japanese – French Seminar on Carbon Materials, Osaka, Japan, p.8, (2016.9).
(3) K. Oshida, K. Osawa, T. Itaya, M. Murata, T. Minamizawa, T. Fujisawa, T. Murakami, S. Nakajyo, K. Takeuchi, M. Fujishige, M. Endo, T. Hata, Y. Suda, Carbon2016, State College, Pennsylvania, USA, P3-19平成28年7月13日.
６．関連特許（Patent）
なし