カーボンナノチューブが広く使われていないのにはいくつかの理由がある。
5つの主な理由を説明する。
1.巨視的スケールでの機械的特性
巨視的スケールでは、カーボン・ナノチューブはその素晴らしい機械的特性を示さないことが多い。
むしろ、黒鉛繊維に似た脆く柔らかい繊維のような挙動を示す。
そのため、鋼鉄のような硬い材料で簡単に切断されてしまう。
2.環境への影響の比較
材料のグリーンな性質を考慮する場合、代替材料と比較することが重要である。
導電性炭素添加剤としてのカーボンナノチューブは、カーボンブラックやグラフェンと比較することができる。
カーボンブラックは、カーボンナノチューブやグラフェンに比べて、一般的にCO2排出量が多く、複合材料への装填要件も高い。
2020年のミシュランの研究では、カーボンナノチューブ強化タイヤは他のナノカーボンと比べてナノ粒子の放出量が少ないことが示された。
しかし、グラフェンの製造方法にも、エネルギー効率の悪さ、必要な水の多さ、刺激の強い化学物質の使用といった問題がある。
3.グリーン・テクノロジーへの応用の可能性
カーボンナノチューブはあまり広く使用されていないかもしれないが、いくつかのグリーンテクノロジーを可能にする可能性を秘めている。
コンクリート、フィルム、エレクトロニクス、特にリチウムイオン電池などの用途に使用できる。
カーボンナノチューブは、リチウムイオン電池の導電性添加剤として、特に正極の導電性ペーストの一部として重要な役割を果たしている。
リチウム空気電池やリチウム硫黄電池のような次世代電池や、リチウム金属負極での可能性が研究されている。
4.ライフサイクル評価
カーボンナノチューブがグリーン材料と言えるかどうかを判断するには、原材料から製造工程、最終的な利用まで、ライフサイクルのあらゆる側面を考慮する必要がある。
また、他の導電性炭素添加剤との比較も行う必要がある。
カーボンナノチューブの性能、価格、その他の指標が従来の製造方法と同等であることを確認することが重要である。
5.現在の限界と将来の可能性
結論として、カーボンナノチューブは、巨視的スケールでは脆く柔らかい繊維として挙動するため、広く使用されていない。
しかし、カーボンナノチューブは、グリーンテクノロジー、特にリチウムイオン電池を可能にする可能性を秘めている。
カーボンナノチューブのグリーンな性質は、そのライフサイクルや代替材料との比較によって決まる。
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