研究者は3Dプリント技術を使って単腕カーボンナノチューブを印刷する

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-9-2 11:13 に最後に編集されました

南極熊の紹介：単層カーボンナノチューブは、電子、機械、その他の特性が優れており、特に電子と正孔の両方の超高移動度を備えています。そのため、国際半導体ロードマップ委員会は、この材料が将来最も有望な新しいデバイス材料であると考えています。しかし、現段階ではこの資料を準備するのにまだ技術的な困難が残っています。

△研究の主著者であるガン・ワン氏は、それらを生成する新しい方法を発見した。
2022年9月2日、イリノイ大学（UIUC）のライディング研究チームは、宇宙探査、航空機設計、ウェアラブル電子技術の方法を変える可能性のある多用途で耐久性のある材料である単層カーボンナノチューブフィルムを3Dプリントするための効率的で持続可能な方法を発見しました。

直径1～2ナノメートルの炭素ベースのチューブで作られたこの小さいながらも強力な材料は、何十年にもわたって研究者によって注意深く研究されてきました。

「金属のように強くて導電性のある軽量素材を作るというアイデアにインスピレーションを受けた」とベックマン先端科学技術研究所の元研究員であるガン・ワン氏は語る。「何度も試行錯誤した結果、優れた性能と高効率を備えた単腕カーボンナノチューブフィルムを製造するために、3Dプリンターベースの印刷方法を選択しました。」

△彼の研究報告は「優れた熱伝導性と電磁波シールド性能を備えた印刷可能な配向単層カーボンナノチューブフィルム」と題してNano-Micro Lettersに掲載されました（ポータル）
このプロセスは簡単に拡張でき、環境にも優しいです。ポリマーを捨て、トナー、インク、3D プリンターで構成されるよりシンプルなレシピを採用することで、チームは既存の素材よりも強度と耐久性に優れたカーボンナノチューブフィルムを作成することができました。

「私たちはこれらのカーボンナノチューブから驚くべき特性を目にしています」と、長年この素材を研究し、論文を発表してきた電気・コンピュータ工学教授のジョセフ・ライディング氏は語った。

△単層カーボンナノチューブフィルムを3Dプリントするこの効率的で持続可能な方法は、航空宇宙やウェアラブル電子機器に最適です。研究者によると、カーボンナノチューブは丸太のように横たわり、大量に集まって数センチメートルから数メートルの大きさのフィルムを形成します。「カーボンフィルムを一枚の布、カーボンナノチューブをその布の中の一本一本の糸と考えてください」とライディング氏は説明する。「唯一の違いは、布の中の一本一本の糸が肉眼で見えることです。」

「カーボンナノチューブは糸の約10万分の1の細さですが、ウール、綿、フェルトと同じ特性を持っています」とワン氏は言う。この素材の機械的な柔軟性はウェアラブル電子機器にとって望ましい特性であり、曲げたり、ねじったり、圧迫したりするなど、ある程度の変形を受けても壊れない。 ”

現在ベックマン研究所の研究員であるライディング氏は、このプロジェクトの成功は研究所の世界クラスの施設と協力的な環境によるものだと考えています。

△ライディングと研究チーム
航空宇宙から教室での実験まで<br /> 粉末、インク、3D プリントを使用して薄膜を作成するという簡単な方法を考えると、この技術は航空宇宙だけでなく UIUC の授業にもすぐに応用できます。

2022年春、ライディング氏はこの技術を自身が開発した学部課程「電気・コンピュータ工学481：ナノテクノロジー」に取り入れました。これには、Dane Sievers 氏が主導するユニークなラボ体験が含まれており、学生は独自のカーボンナノチューブ構造を印刷し、熱伝導率や電気伝導率などの物理的特性を測定できます。

「学生たちは、特に実践的な実験を本当に楽しんでいます」とライディング氏は言う。「研究に刺激を与え、学生の中には自分でも気づいていなかった潜在能力を引き出す人もいます。」

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