簡単！カーボンナノチューブを水に分散 二酸化塩素で表面を穏やかに酸化し、高い導電性を維持

簡単！カーボンナノチューブを水に分散二酸化塩素で表面を穏やかに酸化し、高い導電性を維持

2026年2月26日 14:00 | プレスリリース?研究成果

【本学研究者情报】

〇学际科学フロンティア研究所（兼）大学院理学研究科化学専攻　特任准教授　上野裕

〇学际科学フロンティア研究所　准教授　伊藤隆

【発表のポイント】

强酸や界面活性剤を使わず、常温条件下でカーボンナノチューブ（CNT）を水中に安定分散させることに成功
颁狈罢は、水に溶けにくく凝集しやすいため、実用化には界面活性剤や强酸による処理が必要で、导电性の低下や材料劣化が问题となっていたが、CNTの构造を保ったまま表面のみを酸化し，导电性の低下を最小限に抑制することや界面活性剤フリーで、1週间以上沉殿しない安定な水分散液を実现
薬、エネルギー分野など、幅広い応用や环境调和性と実用性を両立させる次世代ナノ材料プロセスの実现に期待

【概要】

大阪大学先导的学际研究机构の大久保敬教授、板桥勇辉特任讲师(常勤)、东北大学学际科学フロンティア研究所?大学院理学研究科の上野裕特任准教授、伊藤隆准教授、福村裕史名誉教授の研究グループは、二酸化塩素^※1を用いた新しい表面酸化法を开発し、カーボンナノチューブ（CNT）^※2を水中に安定分散させることに成功しました（図1）。

颁狈罢は、极めて高い导电性と机械强度を併せ持つ一次元ナノ材料として、电子デバイスや医疗?バイオ分野に至るまで、幅広い応用が期待されています。しかし、水に溶けにくく凝集しやすいため、実用化には界面活性剤や强酸による処理が必要で、これらの方法では导电性の低下や材料劣化が问题となっていました。

本研究では、常温条件下で二酸化塩素を作用させることで、CNT表面にヒドロキシ基やカルボニル基、カルボキシ基などの极性官能基を选択的に导入し、界面活性剤を用いずとも1週间以上沉殿しない安定な水分散を実现しました。さらに、高い导电性を保持しており、界面活性剤処理と同等の电気特性を示します。

本研究成果は、水系プロセスによるCNT材料开発を可能にする环境调和型技术として、科学技术だけでなく产业界など幅広い分野への応用が期待されます。

本研究成果は、英国化学誌「Nanoscale」にオンライン速报版で公开されました。

図１　混ぜるだけでカーボンナノチューブが水に分散する

【用语解説】

※1　二酸化塩素
Chlorine Dioxide, ClO?。塩素と酸素からなる化学物質で、亜塩素酸ソーダや塩素酸ソーダから容易かつ安価に作り出すことができる。強い酸化力を持ちながら反応選択性に優れる。水処理や殺菌分野で広く利用されており、適切な条件下では過度な分解を引き起こさず、表面や反応点を選択的に酸化できる特徴を持つ。本研究では、この特性を活かしてカーボンナノチューブ表面を穏やかに酸化し、水分散性を付与するために用いられている。

※2　カーボンナノチューブ（颁狈罢）
Carbon Nanotube。炭素原子が六角形格子状につながり、円筒状に巻かれたナノメートルサイズの材料。非常に高い導電性、機械強度、化学的安定性を併せ持ち、電子デバイス、エネルギー材料、複合材料、医療分野など幅広い応用が期待されている。一方で、疎水性が高く水中で凝集しやすいため、加工性の向上が実用化に向けた重要な課題となっている。

【论文情报】

タイトル：D："Aqueous dispersion of carbon nanotubes by chlorine dioxide oxidation"
著者：："Aqueous dispersion of carbon nanotubes by chlorine dioxide oxidation"
*責任著者：東北大学多元物質科学研究所助教新家寛正
掲载誌：狈补苍辞蝉肠补濒别
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详细（プレスリリース本文）