51探花

【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　助教　中辻博贵

【発表のポイント】

• 一方向冻结法によって高い配向性を持つマクロチャネルを备えたハニカム状の构造を持つ炭素材料が作製されました。
• 従来の多孔炭素材料と比べ、軽量でありながら非常に强靭な圧缩强度^（注１）を持ち、贯通したマクロチャネルによって高い流体透过性を示します。
• 耐久性が高く、効率的な物质移动と界面利用を可能にする事から环境技术やエネルギー技术を支える実用材としての展开が期待されます。

【概要】

マクロチャネルを有する多孔材料は、电池や触媒、水処理など多分野で重要であり、とりわけ多孔炭素材料は高い安定性と电気?热伝导性から有望です。しかし従来の材料は、高密度高重量、加工性?耐久性の低さ、流体输送経路の制限といった课题を抱えていました。

东北大学多元物质科学研究所の中辻博贵助教、同材料科学高等研究所（奥笔滨-础滨惭搁）の西原洋知教授らは、これらの课题を克服するため、低密度?高机械强度?优れた流体输送経路を併せ持つ高い配向性のマクロチャネルを备えた一体型のハニカム型炭素材料の作製方法の开発に成功しました。

本研究では、氷结晶を鋳型とするアイステンプレート法の1技术である一方向冻结法とセルロースナノファイバー（颁狈贵）^（注２）の持つハニカム构造を强く诱导する性质を活用し、軽量かつ高强度で贯通マクロチャネルを有するハニカム炭素材料を作製しました。得られた材料は低密度にもかかわらず极めて高い机械强度と流体透过性を示し、水浄化や电热による热交换において従来材料を大きく上回る性能を発挥することを実証しました。本研究は、これらの応用のみならず电极など幅広い応用の可能性を秘め、环境技术やエネルギー技术を支える材料としての応用が期待されます。

本研究成果は、2026年1月2日（現地時間）付けで、科学誌 Material Horizons（電子版）に掲載されました。

図1. 高配向性マクロ孔を持つハニカム炭素材料の機能と応用

【用语解説】

注1. 圧縮強度：押しつぶす方向に外から力を受けた時にどれだけ変形や破壊に耐えられるかという性質。1kPaであれば1m²当たり1000Nの力に 耐えられる。

注2. セルロースナノファイバー（CNF）：木材や植物に含まれるセルロースを数nmまでほぐした、非常に細い繊維材料。主成分は紙や木と同じセルロースなので、再生可能?環境にやさしいのが特徴。

【论文情报】

タイトル：Ultralight and mechanically robust carbon monoliths with aligned microchannels
著者： Minghao Liu, Masataka Inoue, Hirotaka Nakatsuji*, Rui Tang, Zheng-Ze Pan and Hirotomo Nishihara*
*責任著者：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
東北大学 多元物質科学研究所　助教　中辻博貴
掲載誌：Material Horizons
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详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
助教　中辻 博貴（なかつじ　ひろたか）
TEL:022-217-5627
Email: hirotaka.nakatsuji.d1*tohoku.ac.jp （*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）