カーボンナノチューブ　次世代炭素素材　関連銘柄 : テーマ株入門　株のテーマをわかりやすく解説中

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更新日：2019/11/26

カーボン・ナノ・チューブも、話題になるテーマだ。

カーボンナノチューブは、炭素原子だけで出来た管状の素材で、次世代炭素素材と呼ばれている。

炭素原子が六角形に連なってシート状になったものを、グラフェンシートと呼ぶのだが、それが丸くなってチューブ状になった構造をしている。

カーボンナノチューブの両端は、C60（フラーレン）というサッカーボール構造になっている。

また、チューブは何層にも層を重ねることができる（マルチウオールチューブ）。

このカーボンナノチューブの特徴は、極細でも強く、電気を良く通し、熱伝導性にも優れているところにある。

電気を通す素材としては、銅線がおなじみだが、銅線は細くすればするほど弱くなり、断線しやすくなる。

また銅線は、細くすればするほど流せる電流量も少なくなるため、一定の太さがないと電流を流せない。

そのため電子部品も、ある一定の小ささまでしか、小さく出来ない。

まとめると、銅線は「細くすると、電子部品には使えない素材」で、これが電子部品のボトルネックになっていたわけだ。

ところが多層カーボンナノチューブは、10億分の1メートルという、恐ろしいほど細いチューブなのにも関わらず、ダイヤモンド並みの強さ（引っ張り剛性）を持つ。

そしてさらに、同じ太さの銅線の1,000倍もの電流を流すことが出来る。

逆に言うと、従来の銅線をカーボンナノチューブに置き換えると、千分の一の細さにすることが出来るわけだ。

銅線は、細くすればするほど電子が通りにくくなり、大量の電流を流すと銅原子に電子がぶつかって発熱するため、断線しやすくなる。

ところがカーボンナノチューブは、ぶつかる銅原子がないため、銅線の千倍の電流でも流すことが出来る。

しかも熱伝導性も銅の10倍あって熱が溜まらないため、断線する可能性が低い。

半導体チップ

意外に思うかも知れないが、実は半導体チップは、物凄い熱を発生する。

現在の半導体チップは、半導体と基板を細い金属性ワイヤーでつないでいるため、電気抵抗による発熱が凄い。

数ミリ角の半導体チップ一個で、なんと電球2個分の熱が発生すると言うから、この熱をどんどん逃がさないと性能を上げられない。

しかし金属製のワイヤーを使う限り、素材を何にしても発熱量は大して変わらない。

金属原子に電子がぶち当たって発熱するわけだから。

ところがこの金属製ワイヤーをやめて、多層カーボンナノチューブを使う構造にすると、逃がせる熱量を60%増やせるため、従来の半導体チップの能力を6割方上げることが可能になる。

カーボンナノチューブは、銅線に替わる炭素素材だが、残念ながら欠点がある。

その一つは、アスベスト並みの発がん性があると言うことだ。

カーボンナノチューブは、吸い込むと発がんリスクがあると言うことだ。

そのため、あまり生活環境に使える素材ではない。