カーボンナノチューブ（CNT）はどんな素材？組織構造や特徴、製品活用まで解説
CNTはその特性から日用品のみならず、宇宙エレベーターといった宇宙産業への活用も模索されています。
そこで本記事ではCNTの歴史や特徴、作られ方や活用先を解説します。CNTの知識を深めたい方はぜひ参考になさってください。
目次
カーボンナノチューブ（CNT）とは
まずはカーボンナノチューブの歴史と発見者、組織構造について解説します。
CNTの歴史・発見者
CNTは、1991年にNEC筑波研究所の研究員、飯島澄夫氏によって発見されました。その論文はイギリスの科学雑誌Natureに掲載され、世界中を驚愕させました。その後世界中の研究者、企業がCNTの実用化に向けて開発に取り組むようになりました。CNTの組織構造
CNTは、円筒状の金網のような構造です。ひとつの金網で構成されたCNTを単層CNT、複数の金網で構成されたCNTを多層CNTと呼びます。単層CNTと多層CNTはいずれも産業に革新を引き起こすとされています。中でも単層CNTは半導体のような性質を持つことから注目を集め、こぞって研究されています。
カーボンナノチューブの特徴
続いてカーボンナノチューブの特徴を解説します。この特徴を読めば、カーボンナノチューブが世界中の企業、研究者から熱視線を送られる理由が理解できるでしょう。
非常に細くて軽量
カーボンナノチューブは、非常に細く軽い特徴を持ちます。CNTの細さは蜘蛛の糸をはるかに下回るほどで、カーボンナノチューブの細さは0.4〜50ナノメートルです。コロナウィルスは50ナノメートルですので、いかに細いかおわかりいただけるでしょう。またCNTは軽い金属として有名なアルミニウムの半分程度です。
高い熱伝導性、導電性
CNTは銅の10倍以上の熱伝導性、高電流密度耐性は銅の1000倍。つまり熱と電気の伝導性が非常に高く、効率良く電気や熱を行き渡らせることができる夢のような素材です。温度安定性
CNTは炭素の強固な化学結合によって構成されていることから、高温であっても形状を維持できる安定性を持っています。高温下でも、溶けたり性質が変わったりすることがほとんどありません。高腐食性
CNTは水や化学薬品等で腐食しにくい性質を持ちます。また経年変化によって劣化しにくい性質もありますので、過酷な環境下でも安定した性能を発揮します。カーボンナノチューブはこうして作られる
カーボンナノチューブはどのように作られるのでしょうか。ここではカーボンナノチューブの3つの製造方法をわかりやすく解説します。
アーク放電法
アーク放電法は、グラファイトの棒を軽く接触させた状態で電流をかけるとアーク放電が発生することを利用した、カーボンナノチューブの製造方法です。これによりグラファイトの棒は2,000度以上に熱せられ、陰極側に堆積した炭素にCNTが含まれるのです。アーク放電法では、細いカーボンネートを高純度で作れるものの、生産効率が低いとされています。
CVD法
CVD法は炭酸水素ガスなどのガスを触媒で反応させてCNTを生成するカーボンナノチューブの製造方法です。この方法は高純度のCNTを効率良く製造できる量産に向いている方法とされていますレーザーアブレーション法
レーザーアブレーション法は、アメリカのライス大学で開発された、グラファイト棒を用いた製造方法です。電気炉内のグラファイト棒にレーザーを照射して加熱することで、単層CNTを生成可能です。ただし生成の効率が悪いことから大量生産には向いていません。カーボンナノチューブの活用先
カーボンナノチューブはさまざまなシーンで活用されています。ここでは代表的な活用方法をご紹介します。
LSIの配線用
カーボンナノチューブは、コンピュータなどに用いられる大規模集積回路（LSI）に活用されつつあります。LSIはサイズが小さくなればなるほど性能が高く、低消費電力化するとされていますが、微細化が進むことで銅の抵抗率の上昇が問題となっていました。 ところがCNTを活用することで、銅を遙かに上回る電流密度により高速な電子回路が実現できるようになるのです。携帯電話の基地局用
カーボンナノチューブが実用化され、私たちの生活にも貢献している事例もあります。それが携帯電話の基地局の装置です。2009年に富士通研究所がカーボンナノチューブを用いた無線基地局装置を開発しました。温熱素材
さらに身近で活躍しているカーボンナノチューブといえば温熱素材です。カーボンナノチューブの薄さや熱伝導効率の良さを活かして、ヒーターシステムと組み合わせることで、快適な温熱素材を実現できるのです。電気毛布やジャケット、肌着などその用途は多岐に渡ります。JERNANOが量産化に成功した「CNTフィルムユニット」
これまでカーボンナノチューブは、量産が難しく多くの企業が商品化に向けて苦労していました。ところがJERNANOはCNTフィルムユニットの商品化に成功し、多くの製品を世に送り出しています。ここではJERNANOとCNTフィルムユニットの特徴を解説します。
JERNANO（ジェイナノ）とは
JERNANO（ジェイナノ）は、2011年に世界トップレベルのCNTのエキスパートによって設立され、CNTの量産や応用開発分野で世界をリードする企業です。カーボンナノチューブの量産に立ちはだかっていた問題を解決して、年間生産量10万㎡を実現しています。とくに温熱素材においてはCNTの技術革新をもたらしたトップ企業といえます。
CNTフィルムユニットとは
CNTフィルムユニットとはCNTを活用した温熱素材であり、優れた通電性と軽量性、柔軟性を兼ね備えた素材です。CNTフィルムユニットの量産ノウハウについて、JERNANO（ジェイナノ）は42件の特許を出願して31件も認可を受けています。CNTフィルムユニットの特徴
CNTフィルムユニットの特徴をわかりやすく解説します。CNTフィルムユニットは、カーボンナノチューブの優れた特性を活かしながら、快適に普段使いができる次世代素材です。
非常に薄くて軽い
CNTフィルムユニットは大変薄く、また軽量です。カーボンナノチューブ自体の優れた特性をそのまま引き継ぎ、毛布や衣服に加工しても通常の衣服と遜色のない着心地を実現しています。アウターのみならず、インナーや肌着にも使用されているほど、着心地はしなやかで軽やかです。発熱寿命が約10万時間
CNTフィルムユニットの発熱寿命は約10万時間です。毎日8時間使用した場合、約34年使用できる計算になります。一般的な電気毛布は、3年〜5年で安全性が担保できなくなるとされていることからも、CNTフィルムユニットの耐久性の高さがわかるでしょう。折り曲げや水洗いに強い
CNTフィルムユニットは折曲げや水洗いに高い耐久性を発揮します。したがって洗濯機での水洗いが可能です。この特性から、CNTフィルムユニットは肌に付ける毛布や下着、衣服にも活用されています。温度誤差2度以内
CNTフィルムユニットは設定温度の誤差が出にくい仕組みです。したがって「設定温度よりも高温になってやけどをした」といった事故が発生しにくいでしょう。熱伝導性が良い
CNTフィルムユニットは熱伝導性が高く、一端に電流を流すとほんの1秒で均一の温度になります。従来の発熱素材のように、温かくなるのを待つ必要はありません。Bluetoothを使った遠隔操作可能
CNTフィルムユニットにCNTフレキシブルコンピュータシステムを接続することで、Bluetoothによる遠隔操作が可能です。従来の電気毛布のように本体にコードで繋がれたコントローラーを操作する必要はありません。CNTフレキシブルヒーティングシステムとは？特徴を解説
JERNANO（ジェイナノ）はCNTフィルムユニットを活用したCNTフレキシブルヒーティングシステムを開発しました。CNTフレキシブルヒーティングシステムの特徴を解説します。
CNTフレキシブルヒーティングユニットとは
CNTフレキシブルヒーティングユニットとは、CNTフィルムユニットを用いてJERNANO（ジェイナノ）が開発したヒーティングシステムです。遠隔操作が可能であったり、面状発熱&瞬間発熱で快適に利用できたりといった特徴を持ちます。1枚〜3枚など複数のヒーティングユニットを繋げられる
CNTフレキシブルヒーティングユニットは、複数のユニットを繋いでより大きなプロダクトを製作することもできます。通常の衣服のみならず、防湿マットや寝袋といった大きな面積の発熱素材も無理なく製作できます。まとめ
世界中の研究者、企業が実用化に向けて研究開発に取り組む次世代素材CNTは、軽量性と高い熱伝導性など従来の素材にはない優れた特徴を持っています。JERNANOはいち早くCNTの実用化と量産を実現しており、すでに多数の優れた製品が販売されています。
CNTフィルムユニットやCNTフレキシブルヒーティングユニットを用いたODM、OEM生産を検討される方は以下よりお問い合わせください。