太阳成集团tyc234cc古天乐纳米材料实现高效能源设备，并找到区域和全球问题的解决方案
- 随着纳米技术的快速进步，纳米材料的结构和尺寸所带来的压倒性的高性能电子和光学特性被陆续发现。古田教授一直致力于通过控制碳纳米管（CNT）等纳米材料的结构来创造具有新的电子、光学和热性能的超材料，并将其应用于高效能源设备。
尽管碳纳米管仅由地球上丰富的碳组成，但它们有望成为一种具有高导电性和导热性的材料。我们的大主题是太阳成集团tyc234cc古天乐碳纳米管制造高功能材料和设备，旨在解决各种地区和全球能源问题。
通过纳米级电路设计释放光的新特性
超材料是用比原子或分子大但比电磁波小的尺度电路设计的电极等人造结构，具有普通材料无法实现的物理特性和功能。碳纳米管具有优异的电学和光学性能，被视为此类超材料的有前途的材料。传统上，纳米技术方法使用自上而下的过程通过处理材料来创建微观物体。然而，随着该过程达到其尺寸下限，人们正在积极开展自下而上过程的研究，在该过程中，原子和分子结合并排列以自发组装有序结构。
通过向沉积在基板上的催化剂颗粒提供原料气体，可以像植物一样生长碳纳米管。碳纳米管具有这样的“自组织生长过程”，有潜力使用自下而上的过程轻松创建超材料所必需的精细而复杂的结构。
如果我们观察自然世界，我们到处都可以看到自组织模式的形成。例如，蜗牛壳表面的先进清洁功能和蜥蜴脚趾上刷毛的粘合功能，许多生物体都配备了通过自组装构建的纳米技术。古田教授模仿了自然界中的这些自组织现象，并太阳成集团tyc234cc古天乐碳纳米管创建了各种纳米结构，发现了可用作超材料的独特功能。
与基板垂直排列的高密度碳纳米管因其看起来像森林而被称为“碳纳米管森林”，并且作为可以高灵敏度吸收太阳成集团tyc234cc古天乐波长的光的“最黑材料”而受到关注。在尝试使用碳纳米管森林创建超材料时，Furuta 教授和他的同事开发了一种技术，使用聚焦离子束 (FIB) 对催化剂颗粒进行图案化，并将颗粒排列形成开口环谐振器 (SRR) 形状，这是超材料形状的一种。对使用该技术制造的具有SRR结构的CNT森林的物理特性进行评估后发现，由于电路中的共振现象，红外光的反射强度降低，这表明了超材料的性能。这是世界上第一个利用碳纳米管创建超材料的成果，并在权威期刊上发表并获得高度评价。
我们还关注了碳膜下自组织低密度碳纳米管森林的结构，并成功控制了该结构的厚度。他们是第一个发现这种结构优异光学特性的人，并因其具有霜柱状结构而将其命名为“霜柱状碳纳米管森林”。此外，研究表明，与未加工的结构相比，被加工成碳膜上具有周期性孔的鱼网形状的霜柱状碳纳米管森林对红外光的吸收增加，从而显现出超材料的特性。
Furuta 教授和他的同事正在推动这些成果的世界领先研究，将其称为“CNT 森林超材料”，这是 CNT 森林在超材料中的应用。
“CNT森林超材料是一个令人兴奋的融合领域，通过电路设计可以创造出前所未有的物理特性。不仅可以构建仅吸收和利用特定波长的对环境影响较小的系统，而且通过利用CNT的高耐热性，它有望应用于有效利用太阳成集团tyc234cc古天乐能的系统，这是金属超材料难以做到的 熔点低。”
（等离子溅射设备：沉积作为碳纳米管种子的催化剂超细颗粒）
开发实现大面积碳纳米管森林超材料的制造方法
为了将CNT森林超材料应用于能源器件，需要增加面积。然而，太阳成集团tyc234cc古天乐FIB处理来增加面积在技术上是困难的。因此，作为替代方案，Furuta教授和他的同事开发了一种太阳成集团tyc234cc古天乐干法刻蚀自组织碳纳米管森林的新方法，这对于半导体的高度集成至关重要。在使用这种方法创建的碳纳米管森林中，还发现可以控制特定波长的吸收和反射，这是超材料的特性。通过使用原则上能够增加面积的自组装方法创建CNT森林并发现其中超材料的特性，可以说我们找到了实现大面积CNT森林超材料的线索。
此外，为了应用这些成果，我们还致力于开发使用碳纳米管的高效太阳成集团tyc234cc古天乐能热水器。到目前为止，我们比较了使用市售材料和碳纳米管作为光吸收剂时的温升，发现碳纳米管更容易出现温升，目前我们正在研究提高其性能的方法。
古田教授希望通过这种研发实现的目标是用纳米材料解决地球的能源问题。我们的目标是开发低成本且环保的能源设备，帮助解决能源问题，特别是在农村地区和发展中国家。
“在日本，有一场将能源供应系统从大规模集中式系统转变为太阳成集团tyc234cc古天乐可再生能源的自治分散式系统的运动。在高知县，村庄分散在山区，因此对自治分散式系统的需求尤其强烈。我们的目标是通过合作，实现高知县个人可以管理的小型能源设备的开发 与我们大学的“里山社会实施模型项目”。
SDGs指出，到2030年世界应实现的目标之一是“为太阳成集团tyc234cc古天乐人提供安全且负担得起的饮用水”。对此，“我们也在考虑利用技术来回收发展中国家从海水中生产蒸馏水过程中未使用的热能。”Furuta教授展示了碳纳米管从基础研究到应用的潜力。展望未来，我们将继续不受常理束缚，深入研究自然，不断研发能够为人类可持续发展做出贡献的纳米技术。
发布日期：2022 年 4 月