光を使ったナノ炭素材料の分散制御技術

1. はじめに

炭素(カーボン)材料は,古くは木炭や鉛筆の芯などの形で我々の生活に密着してきた素材である。近年では,炭素繊維を複合した樹脂である炭素繊維強化樹脂(CFRP)がテニスラケットや釣り竿,更には飛行機の機体として,アモルファス炭素であるカーボンブラックとゴムの複合体がタイヤ等で実用化されている。次世代の炭素材料として期待されているのは,ナノメートルサイズの微小なカーボン材料(ナノ炭素材料)である。

これらには,筒状のカーボンナノチューブ(CNT)や,シート状のグラフェン,球状のフラーレンがある。これらの材料が期待される応用先は光学デバイスや電子デバイスから構造材料,化粧品,医薬品など多岐にわたり,国内外,産学問わず多くの研究開発が進められている。しかし,未だ実用化に至っていない要因の一つとして,加工成形が困難であるという事が挙げられる。

私が所属するグループでは,光に応答して形や機能を変化させる光応答性分子(例:アゾベンゼン,スチルベン,アントラセン)を使った,機能性有機材料の開発をおこなっている。これらの材料では,光による分子構造の変化を巧みに利用することで,固―液相転移や高分子のガラス―ゴム相転移を,光で引き起こすことが可能である。その中で私は,光に応答して材料の分散と凝集状態をスイッチングすることが可能な,光応答性分散剤の研究開発をおこなっている。

本稿では,現在我々が取り組んでいる,CNTをはじめとするナノ炭素材料の実用化を目指した,光を用いる新しい加工技術について紹介する。

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