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新素材グラフェンを使用したマスク

グラフェンマスク

通気性が高く抗菌消臭に優れた新素材グラフェンを使用したマスク。花粉・ほこり・かぜ・細菌・ウイルス飛来対策として活躍。グラフェンとは、炭素原子が六角形格子構造で結びついているシート状物質で、超伝導性も発揮できる夢の素材と言われ、この素材を織り込むことで、静電防止、UVカットなどの効果を発揮。また、繊維上の細菌の増殖を抑え、臭いの発生を抑制。

マスクの着用が必至になった現在。常にマスクを着用することで、呼吸や生活の負担になってきたころではないでしょうか?グラフェンマスクは極薄のポリエステル素材で呼吸が楽になるよう通気性を良くした素材を使っています。この極薄のポリエステルに飛沫をシャットアウトするために撥水コーティングをおこない、マスクとしての本来の性能を確保しています。

 

グラフェン特殊工法抗菌効果を感じてください。
夢の素材と呼ばれる炭素繊維で作られ六角粒子構造の網のように配列された平面が層に積まれている構造のグラファイトの一層のグラフェン(Graphene)と呼びます。

グラフェンの原理

グラフェン

グラフェン(英語: graphene)とは炭素原子のみからつくられるシート状の物質です。炭素同士の結合により、六角形を敷き詰めたハニカム構造が二次元に広がった構造を形成しています。

 

2010年のノーベル物理学賞を受賞した研究テーマで取り上げられた物質で、炭素原子が積層したグラファイト(黒鉛)にテープを貼り付けた後、それをはがしてテープ表面にくっついたグラフェンを採取するという簡単な手法で作ることができます。

炭素原子はそれぞれ4個の価電子を持っています。その内の3つの価電子はsp2混成軌道(シート方向の軌道)に分布しており、残りの1つは2pz軌道(シートに垂直な方向の軌道)に分布しています。

 

2pz軌道を占有する価電子は自由電子となって、グラフェン内を自由に運動することができます。この性質は導電性に優れていることと同義で、これを利用した導電性フィルムが開発されています。

 

また炭素原子1個分の厚みしかないので、非常に薄く、透明な性質をもっており、タッチパネル材料などに応用されています。

グラフェンの価格

グラフェン

グラフェンは単層膜や多層膜、粉末の状態で販売されています。膜の場合、基本的には他の金属を基板として、その上にグラフェンが積層した状態です。基板としては、銅箔などの金属製基板、二酸化ケイ素、石英などの無機材料製基板、PET(ポリエチレンテレフタレート)やPVC(ポリビニルセルロース)などの高分子材料製基板などがあります。

グラフェンの価格はグラフェンの層数、大きさ、重量、基板の種類などで多少変化します。膜の場合は、小さいサイズでは数万円前後で購入可能なものが多いです。例えば、1cm×1cmの大きさで約30000円(2021年2月時点の価格)で市販されています。サイズが大きくなるにつれて価格も上昇し、大きさによっては数十万円するもののあります。粉末状のグラファイトも販売されていますが、こちらも数百mgあたり数万円で入手できます。

グラフェンのすごいところは?

グラフェン

グラフェンの厚さは1ナノ(ナノは10億分の1)メートル程度と極めて薄く、軽くてしなやか、そして透明です。

 

ダイヤモンド並みの強度を持ちながら柔軟に折り曲げることができ、電気の伝導率は銀より高く、熱の伝導率は銅の10倍くらいです。

 

化学耐性や耐熱性の高さからシリコンや貴金属の代替品として注目されています。同じカーボンからできている「カーボンナノチューブ」と特徴がよく似ています。そのため、製品のどこに使うかによって、使いやすい状態のもの(チューブ or シート)を選びます 。

 

例えばグラフェンは、薄いシート状を活かしたトランジスタ(チャネル材料)やセンサーなどへの応用に適しています。