ナノサイズの花開く、中性子反射材開発; グラフェンナノ構造の制御と中性子反射材への応用

Development of neutron reflector material brought about by nano-sized flowers; Structural control of nano-sized graphene and application for neutron reflector

村松 一生*; 須谷 康一*; 君島 孝市*; 勅使河原 誠   ; 池田 裕二郎*; 福住 正文*; 小泉 智*; 川村 裕司*; 猿田 晃一   ; 大竹 淑恵*

Muramatsu, Kazuo*; Sutani, Koichi*; Kimishima, Koichi*; Teshigawara, Makoto; Ikeda, Yujiro*; Fukuzumi, Masafumi*; Koizumi, Satoshi*; Kawamura, Yuji*; Saruta, Koichi; Otake, Yoshie*

中性子ビームの高強度化に、ナノサイズの粒子集団が引き起こす干渉性散乱が着目され、ナノダイヤモンドの活用が精力的に検討されている。sp2炭素の結晶構造であるグラフェンは、ナノダイヤモンドなどのsp3と比較して大きなファンデルワールス力を有しており、炭素間の結合力も強いため、塊状への成形性や、より高い放射線場への適応が期待できる。一方でグラフェンはその大きなファンデルワールス力により凝集しやすく、ナノサイズの三次元的な構造を構成することが困難であった。我々は、この課題を解決するために、樹脂粉末を原料として使用し、熱間静水圧加圧(HIP)により気相成長グラフェンを生成させるHIP法に着目した。本講演では、ナノサイズのグラフェンが三次元的に自立したグラフェンフラワー構造の調製方法、グラフェンのナノサイズの制御方法、グラフェン中性子反射材の試作について報告する。

The use of nano-diamonds has been vigorously investigated to increase the intensity of neutron beams, focusing on the coherent scattering caused by nano-sized particle aggregations. Sp2 intercarbon-bonded graphene has a larger van der Waals force than sp3 intercarbon-bonded nano-diamonds. It is expected to be more easily formed into a lump shape and adaptability to higher radiation fields. On the other hand, the large cohesive nature of graphene makes it difficult to construct nano-sized three-dimensional structures. To solve this problem, we focused on the Hot Isostatic Pressing (HIP) method, which uses resin powder as a raw material and produces vapor-phase grown graphene. In this talk, we will report on the preparation of graphene flower structures, in which nano-sized graphene is three-dimensionally freestanding, how to control the nano-size of graphene, and a prototype of graphene neutron reflector material.