【本学研究者情報】

〇流体科学研究所　教授　高奈秀匡
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

• 単層カーボンナノチューブ^（注１）とセルロースナノファイバー^（注２）の複合化に成功しました。
• 交流電場と流動場を組み合わせた独自の繊維配向法を用いて、セルロース繊維に高い導電性を付与しました。
• 50%という高いカーボンナノチューブの含有量でも複合繊維の高強度・高靭性化に成功しました。
• 従来の水分センサーに対して約5倍の検出感度を実現し、高強度・軽量、低環境負荷というセルロースの特性を生かした超高感度水分センサーや新たなエレクトロデバイス、エレクトロニクス材料への応用が期待されます。

【概要】

木材繊維を機械的・化学的にナノオーダーまで解きほぐすことのできるセルロースナノファイバー（CNF）は、直径数10 nm程度の高結晶性の超微細繊維であり、次世代のバイオマス素材として注目を集めています。このセルロースナノファイバーを再合成することにより、セルロース本来の有する優れた材料特性を有するセルロース繊維を創製する研究が世界的に進められています。

東北大学流体科学研究所の高奈秀匡教授は、米国ワシントン大学（ワシントン州シアトル）のAnthony B. Dichiara（アンソニー B. ディキアラ）准教授との国際共同研究により、セルロースナノファイバーに高導電性を有する単層カーボンナノチューブを混合することで，新たな導電性複合セルロース繊維の開発に成功しました。従来技術では、カーボンナノチューブ（CNT）の含有により、ナノセルロースファイバー間の結合が阻害され、複合繊維強度が低下することが課題となっておりました。本研究においては、電場と流れ場による独自の繊維配向制御法により、50%という高いカーボンナノチューブ含有量においても材料強度を低下させることなく、導電性セルロース複合繊維を創製することに成功しました。

本成果は、2023年7月12日（現地時間）に米国化学会が発刊するACS Applied Materials & Interfacesに掲載され，本誌のSupplementary Coverに選出されました。

【用語解説】

注1. 単層カーボンナノチューブ：
単層のグラフェン（ハニカム構造の炭素原子から成るシート状物質）から構成される継ぎ目のない円筒状物質。高い導電性を有し，軽量でありながら高強度，高熱伝導性といった優れた機械的特性を有する。

注2. TEMPO酸化セルロースナノファイバー：
TEMPO (2,2,6,6-tetramethylpiperidine-1-oxyl radical) 触媒酸化により得られたセルロースナノファイバー。ファイバー間の高密度の電荷反発と浸透圧効果により、ナノファイバー化が可能となる。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

（研究に関すること）
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教授　高奈秀匡
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E-mail: takana*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

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東北大学流体科学研究所
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E-mail:ifs-koho*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）