2021年 | プレスリリース?研究成果
新素材「グラフェンメソスポンジ」の安価な製造法を开発
【本学研究者情报】
〇材料科学高等研究所 / 多元物質科学研究所 教授 西原洋知
【発表のポイント】
- 多孔性と耐久性を両立したカーボン新素材「グラフェンメソスポンジ（骋惭厂）」（注1）の安価な製造法を开発しました。
- グラフェンメソスポンジは、スーパーキャパシタ、リチウムイオン电池、燃料电池、リチウム硫黄电池、全固体二次电池、空気电池などの各种电池に使用することで、性能鲍笔が期待できる材料です。
- 従来の製法では猛毒のフッ化水素酸（注2）を使用する必要がありましたが、これを环境负荷の小さい塩酸に切り替える手法を开発しました。
【概要】
カーボン材料は电池の必须构成要素であり、活物质や导电助剤として広く利用されています。东北大学が开発したカーボン新素材「グラフェンメソスポンジ」は、緻密に设计されたナノ构造により、従来のカーボン材料を大幅に上回る优れた多孔性と酸化耐性（化学的な耐久性）の両立を実现しています。また、この材料は柔软であり、可逆的に圧缩?復元が可能なため、充放电に伴い激しく构造変化をする活物质の动きに追従することができ、机械的な耐久性にも优れています。
グラフェンメソスポンジは电池の性能を向上させる新素材として期待されていますが、従来の製法ではナノ构造を形成するための鋳型材（注3）として使用するアルミナを溶解除去するために猛毒のフッ化水素酸を用いる必要がありました。今回の研究では东北大学、东海カーボン、东京工业大学、ロンドン大学クイーンメアリー校の连携により、鋳型材を塩酸に可溶な酸化マグネシウムに切り替えることに成功し、より安全で安価な製造法を确立しました。
本研究成果は、6月1日（現地時間）に英国王立化学会の学術誌「Journal of Materials Chemistry A」のオンライン速報版に掲載されました。
図1 GMSの構造模型
【用语解説】
注1）グラフェンメソスポンジ（骋惭厂）
東北大学が2016年に発表したカーボン新素材。3～8 nmの泡状の細孔構造をしており、細孔壁は欠陥の無いグラフェンシート1層で構成されているため、多孔性と耐食性を両立している。詳細は下記の論文と特許を参照。
（論文）DOI: 10.1002/adfm.201602459
（特许）特许第6460448号
注2）フッ化水素酸
化学式贬贵で示される强酸。猛毒であるほか、腐食性があるため取り扱いには特殊な设备が必要。ガラスやアルミナを溶解する作用があるため、骋惭厂の製造においては鋳型材として使用しているアルミナナノ粒子を溶解除去するのに用いている。
注3）鋳型材
カーボンのナノ构造を形作るために利用する构造体。鋳型材にカーボンを付着させた后に鋳型材を除去すると、鋳型材をかたどったカーボン构造体が得られる。骋惭厂の鋳型材として、従来の製法ではアルミナナノ粒子を用いていた。
问い合わせ先
（研究に関すること）東北大学 材料科学高等研究所 / 多元物質科学研究所
教授 西原 洋知（にしはら ひろとも）
电话：022-217-5627
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（报道に関すること）
東北大学 材料科学高等研究所 広報戦略室
电话：022-217-6146
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