米乐m6官方网站（所长：吉川博之）（以下简称“AIST”）生物质研究中心【研究中心主任：坂西金也】水热/成分分离小组【研究小组组长：远藤隆】龟川胜美首席研究员为造纸原料纸浆是啊生物乙醇木质素开始，我们开发了一种利用无机盐生产直径从几纳米到几十微米的超轻空心碳颗粒的技术。
全球变暖和石油资源枯竭已成为全球范围内的问题，各领域迫切需要从石油等化石资源转向生物资源。另一方面，造纸工业的副产品木质素是一种生物资源，在日本每年的产量达到700万吨。生物质），但目前大部分都被焚烧了。
此次开发的技术是将副产物木质素与无机盐复合，然后在600至800摄氏度下热分解，洗涤并干燥，生产出亚微米尺寸的弹性中空碳颗粒和外径为3至30纳米的中空碳纳米颗粒。如图所示，这些中空碳颗粒是一种极轻的材料，200 毫升容器中的样品重量略低于 3 克。
这个材料是炭黑的替代品，预计通过与橡胶、塑料等组合，将能够大幅减轻重量并提高性能。
该技术的详细信息将于 2009 年 2 月 18 日至 20 日在东京国际展示场举行纳米技术2009 年宣布。
近年来，全球变暖和石油资源枯竭成为世界性问题，各领域迫切需要从石油等化石资源转向生物资源。此外，全世界每年生产约1000万吨炭黑等传统炭黑颗粒，用作轮胎补强材料、颜料等，但这些颗粒通常是通过在1400℃左右的高温下热分解石油等化石资源来制造的。
另一方面，造纸工业的副产品木质素是一种生物资源，仅在日本每年就达到700万吨，但由于其用途有限，大部分被焚烧。此外，还计划以木材和其他材料为原料大量生产生物乙醇，预计未来将生产更多的木质素，因此需要开发有效利用其的技术。
AIST一直在开发将化石资源转化为生物资源的各种技术，作为这一努力的一部分，我们一直在开发有效利用木质素的技术。水溶性木质素大多是尺寸在10 nm（纳米）以下的分子，但基本上热塑性树脂，如果简单地加热的话，它就会熔化成一块碳。这次，我们试图通过与即使在高温下也不会熔化的无机盐进行预复合来防止分子在加热时熔化并聚集在一起。
这项研究和开发得到了日本科学技术振兴机构“种子发现测试”的部分支持。
将水溶性木质素和无机盐制成水溶液并喷雾超声波雾化制作小水滴当其干燥时，得到木质素和无机盐的细复合颗粒。通过在 600 至 800°C 下热分解这些复合颗粒，然后对其进行清洗和干燥，我们开发了一种技术来制造尺寸从亚微米到数十微米的中空碳颗粒。
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图1超轻空心碳颗粒
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根据无机盐的种类，随着添加量的增加，生成的中空碳粒子的壳有变薄的倾向，因此通过控制无机盐的添加量堆积密度创建极轻的粒子小于10g/L。另外，根据制造条件，4200kg/cm2的压力下被压碎（约 4,200 个大气压），我们能够制造出空心碳微粒（图 1），其弹性如此之大，当压力恢复正常时，它们几乎可以恢复其原始形状。另外，图1为4200kg/cm2加压的超轻空心碳颗粒的扫描电子显微照片。然后恢复到常压。
此外，通过控制所添加的无机盐的类型和量，我们能够生产出外径为3至30 nm、碳壁厚度为1至5 nm的中空碳纳米粒子，如图2中的透射电子显微照片所示，以及类似于炭黑颗粒的10至100 nm的碳纳米粒子。这些碳颗粒的表面积等于或大于活性炭的表面积，可以期待吸附等表面功能。
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图2 中空碳纳米颗粒
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这项开发是使用市售木质素作为原料进行的，但木质素是造纸工业（纸浆制造工业）的副产品并被焚烧，以被称为黑液的废液的形式排放，该废液被大量其他有机物质和无机盐污染。超滤膜从黑液中仅膜分离相对较大分子量的组分，另一种是将二氧化碳吸收到黑液中并通过沉降分离接近中性的溶解度低的组分。确认了可以由通过任一方法分离的木质素成分来制造中空碳颗粒，并且可以使用黑液中的木质素作为原料。
新开发的碳颗粒是轻质中空碳颗粒，尺寸从纳米到微米不等。由于可以生产具有大表面积和弹性的细颗粒，我们计划继续开发橡胶补强剂、轻质填料、柔性赋予材料、隔热材料、导电材料、抗静电材料、吸附剂和缓释材料的应用。