联合研究开始10年后，梦想材料进入量产

联合研究开始10年，梦想材料现已量产

2015/07/31

联合研究开始10年，梦想材料现已量产 掀起一场工业革命！单壁碳纳米管的实际应用之路

碳纳米管（CNT）是一种“梦想材料”，具有优异的强度、轻质和导热性。多年来，AIST一直与多家公司进行联合开发，目标是实现单壁碳纳米管的商业化。目前，样品正在AIST内的示范工厂制造和提供，各公司正在开发应用程序，但联合开发伙伴Zeon最终将运营自己的工厂并开始大规模生产。产业技术研究所开发的技术正在产业界蓬勃发展。

超级生长法的发展为量产铺平了道路

　碳纳米管（CNT）是纳米技术的代表材料。特别是，单壁碳纳米管在各个方面都具有优越的物理性能，包括机械强度比钢高20倍、导热率比铜高10倍、密度是铝的一半。在碳纳米管中，多壁碳纳米管作为工业材料已经很受欢迎，但其较短的长度和许多缺陷限制了其应用，并且碳纳米管的潜力尚未得到充分发挥。单壁碳纳米管作为一种不具有多壁碳纳米管缺点的优质碳纳米管，已在世界各地进行了多年的研究。尽管如此，单壁碳纳米管仅作为研究样品提供，每个价格数万日元，并且尚未开始全面商业化生产，原因是单壁碳纳米管的合成效率极低。

　纳米管实际应用研究中心的 Kenji Hatake 为此铺平了道路。 2004 年，Hatake 等人。发现使用水作为催化剂提高单壁碳纳米管合成效率，与传统方法相比，生长效率提高了1000倍以上。第二年，他开发了“超级生长法”，这种合成方法比之前的世界纪录长了 500 倍，时间效率高了 3000 倍。使用这种方法合成的碳纳米管不仅纯度高，而且易于形成宏观结构并与生长基底分离。

　一旦为单壁碳纳米管的大规模生产铺平了道路，Hatake 和他的同事就开始寻找联合开发的合作伙伴。然而，已经在研究多壁碳纳米管的公司无法改变其生产方法，因此没有碳纳米管经验的化学品制造商 Zeon 挺身而出提供帮助。

　当我见到特别管理工程师荒川先生并解释超级生长方法时，他说：“这是一项将成为现实的技术。”他说：“我很乐意和你一起工作。”

此时荒川先生已经算好了成本，据说和旗木的粗略估计差不多。 “我感受到了热情，并直觉地决定与 Nippon Zeon 合作，”回顾那些日子，Hatake 说道。

AIST 开发基础技术，Zeon 解决问题

2006，NEDO项目^*，但要实现量产却面临诸多技术挑战，例如能否大面积均匀连续合成，能否找到低成本方法将催化剂溶液应用于基材等。

　　如果我们连一个挑战都解决不了，我们就无法投入生产。我们必须在有限的时间内解决所有的挑战。''

　AIST将开发基础技术，找到克服挑战的解决方案，并将其提供给Zeon。吉翁将对此做出回应、解决、发展、稳定。共同开发就是在这样的角色分工下进行的。

　另一个挑战是开发可以利用超生长方法合成的单壁碳纳米管特性的应用。为此，我们首先决定瞄准“电容器”。当使用单壁碳纳米管作为电容器的电极材料时，电极的内阻比使用活性炭时低得多，使得开发具有电容器所需的高输出、高能量密度和长寿命的双电层电容器成为可能。人们对包括导电橡胶在内的复合材料的发展也充满期待。

然而，2008年，雷曼冲击发生了。制造分发给用户的样品对于开发应用程序至关重要，但没有前景建造工厂来制造样品。然而，外部对单壁碳纳米管的潜力给予了高度评价，产业技术省还获得了经济产业省的追加预算，用于建设采用超生长法的单壁碳纳米管示范工厂。

　2011年，日产600克单壁碳纳米管的示范工厂开始运营。价格仅为当时常见单壁碳纳米管的十分之几，开始全面开发应用。 Zeon自己的工厂最终将于今年12月竣工，全面的量产系统将到位，以满足未来的需求增长。

相信它会成为某种东西是迈向实际应用的第一步

　种子开发已有 10 年。今年，单壁碳纳米管终于达到了“桥接”技术的最后阶段，但Hatake表示，将其商业化的重要因素是“坚定地相信两者都能成为某种东西”。

　我认为重要的是找到好的种子，让领导者相信成功，并共同努力实现这一目标。”

　最重要的是，遇到一个可以和我一起走物质发展之路的人是很有价值的，这条道路需要大量的时间和金钱。此外，对于 Hatake 来说，研究单壁碳纳米管将是他一生的工作。

　“我很高兴找到了这样一个研究课题。我想继续我的研究，通过促进单壁碳纳米管的商业化，为这个世界增加哪怕一点点的幸福。”

　未来，我们将进一步提高单壁碳纳米管的性能指标，同时降低成本。目标是降低现有碳纤维的价格。如果能够实现这一点，单壁碳纳米管必将成为未来工业的关键材料。

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*: 碳纳米管电容器开发项目(2006-2010)[返回来源]