国立先进产业科学技术研究所[主席Ryoji Chubachi]（以下简称“AIST”）纳米管实用研究中心[研究中心主任Kenji Hatake]CNT应用团队特别深入研究专家小松正明，特别深入研究专家小坂明文，首席研究员阿田清介等氟橡胶 (FKM)和超级成长法制成碳纳米管（SGCNT）。目标是在2018年推出技术转让公司的产品碳纳米管复合材料研究中心的样品
新开发的耐热 O 形圈适用于高达 230 摄氏度左右的高温范围。要做到这一点，不仅仅需要初始实力长时间暴露于高温后在 230 °C 时的强度可以长时间持有密封保持性欲压缩永久变形和耐化学性。此外，为了满足经济效益，在同一地点开发了低成本的大规模生产工艺。
该技术将于 2018 年 2 月 14 日至 16 日在东京有明国际展览中心（东京江东区）举行的 Nano tech 2018（第 17 届国际纳米技术展览和技术会议）上展出。
为了提高工业过程的生产效率，需要更高的工厂运行温度，并且越来越需要提高每个工厂组件的耐热性。此外，随着汽车电机和发电机涡轮变得更小并具有更高的输出，它们正在更高的温度和压力下使用。因此，作为安全部件的O型圈等密封部件也要求具有耐高温、耐高压的性能。
迄今为止，作为密封材料，温度范围为150℃至200℃连续使用温度选用温度在200摄氏度左右的耐热氟橡胶（FKM），在超过200摄氏度的高温范围内，是唯一连续工作温度在280摄氏度左右的橡胶特种氟橡胶(FFKM)已被选中。
虽然FFKM具有化学稳定的结构，并表现出极高的连续使用温度和耐化学性，但它的缺点是极其昂贵（比FKM贵5至10倍）。因此，迫切需要通过将 FKM 的连续工作温度提高 10 至 20 摄氏度，用更便宜的 FKM 来替代昂贵的 FFKM。
AIST对橡胶和SGCNT的复合材料进行了研究，发现通过将SGCNT以接近孤立分散的状态分散在廉价的FKM中，可以提高耐热性、耐热水性等耐环境性。此外，我们通过关注CNT纤维的取向，解决了压缩永久变形的问题，压缩永久变形是橡胶抵抗变形的恢复力，随着时间的推移而下降。我们还发现，碳纳米管的纤维增强作用使橡胶即使在加热到橡胶劣化和分解的温度时也能保持其形状（2016 年 1 月 25 日、2017 年 6 月 8 日 AIST 新闻稿）。
AIST于2017年成立了CNT复合材料研究中心，一直与企业合作开发使用CNT复合材料的耐热O型圈。
这次，为了实现耐热O型圈的商业化，我们在同一地点研究了提高SGCNT和橡胶复合材料的耐久性和经济效益。为了将其商业化，需要在将要使用O型圈的环境中进行测试，并考虑到O型圈更换频率的成本。因此，有必要开发一种低成本的大规模生产工艺，既能利用与SGCNT结合所获得的特性，又能满足产品层面的耐用性，并将其与更昂贵的FFKM区分开来。首先，为了设计产品级配方，我们研究了各种属性和因素之间的相关性，同时阐明了确认属性和因素之间相关性有效性的机制。
表 1 显示了典型特征和因素之间的相关性。该表使得设计可商业化以满足市场需求的材料成为可能。
新开发的耐热O型圈不仅含有SGCNT，可显着提高其初始强度，而且即使长期暴露在高温下也能在230°C下保持强度。通过选择与SGCNT最佳结合的橡胶类型以及橡胶的交联结构（交联的类型和密度），我们实现了产品所需的耐久性和耐化学性。
| 表1耐热O型圈特性与因素的相关图 |
 |
此外，我们与一家公司合作开发了一种捏合工艺，可以控制碳纳米管在橡胶中的分散和团聚。也不贵母粒、优化橡胶成型条件和模具设计，实现了产量的提高。通过开发一种可放大的各种耐热O型圈的低成本批量生产工艺，制造成本已降至研究开始前的一半以下，使其比昂贵的FFKM更加经济。
图1以雷达图的形式显示了所开发的耐热O型圈的特性。为了进行比较，我们还展示了典型市售 FFKM 和含有炭黑 (CB) 的 FKM 的特性。请注意，这些特性是以实际使用为前提的，因此从可靠性的角度来看，我们评估的是长期暴露在高温和化学品下后的每个特性，而不是初始特性。
新开发的耐热O型圈基于廉价的FKM（连续使用温度约200摄氏度），因此虽然无法达到基于FFKM的耐热O型圈的连续使用温度（连续使用温度约280摄氏度），但在连续使用温度230℃时的强度和撕裂强度优于基于FFKM的商业产品，并且该产品表现出压缩形变即使在高压环境下长时间也能保持与市售含CB FKM相当的密封性能。
这样，新开发的O型圈以廉价的FKM为基础，但均衡地满足了在高达约230摄氏度的高温范围内使用所需的特性，因此有望作为满足市场需求的产品进行商业化。
 |
| 图1新开发的耐热O型圈各种特性的雷达图 |
我们将开发假设在 200 至 230 摄氏度的高温范围内使用的应用程序。此外，我们计划于2018年9月将这项技术转让给一家公司，并开始销售耐热O型圈产品。此外，在受让公司销售耐热O型圈之前，CNT复合材料研究中心将开始提供样品供客户评估。
利用该技术对迄今为止尚未广泛应用的纤维增强O型圈进行加工，我们的目标是进一步增强功能并降低成本，使SGCNT增强的O型圈成为未来的标准产品。