2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of low-temperature reductional segregation and molding technique of heavy metals using borate flux.
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16K05946
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
露本 伊佐男 金沢工業大学, バイオ・化学部, 教授 (60282571)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ホウ酸ナトリウム / アルミノシリケート / フラックス / 水素還元 / 炭素繊維 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は微量の鉄を含有するアルミノシリケート材料にホウ酸ナトリウムを混合し，950℃の水素中で還元焼成することで，微量の鉄が表面上に還元析出することを見出した。さらに，粘土鉱物であるモンモリロナイトに同様にホウ酸ナトリウムをフラックスとして混合し，950℃の水素中で還元焼成した場合，単体のケイ素が鉄とともに析出することを見出した。熱力学計算によると二酸化ケイ素から単体のケイ素を水素中で還元析出させるには4300℃前後の高温が必要とされており，1000℃以下でケイ素の還元析出が確認されたのは初めてである。ケイ素を低温で精製する工業的方法として実用化できる可能性がある。モンモリロナイトからより低温で単体のケイ素が還元析出するメカニズムについて新たに考察を加えた。また，ホウ酸ナトリウムフラックスによる結晶成長の促進を炭素材料に適用できないか検討を加えた。炭素繊維は耐炎化，炭化，黒鉛化の各プロセスを経て製造されるが，黒鉛としての結晶成長を促す黒鉛化のプロセスは2200～3000℃の高温プロセスである。黒鉛化，すなわち黒鉛の結晶成長をより低温で進めることができれば，炭素繊維の製造コストの大幅な削減につながる。棒状の黒鉛にホウ酸ナトリウムを加え950℃で加熱することで，結晶構造，結晶性に変化が見られないかを粉末X線回折法で精密に解析した結果，ホウ酸ナトリウムを加えた場合の方が，加えない場合に比較して結晶成長を促進する傾向が見られることがわかった。従来の炭素繊維の製造法よりも低温で黒鉛化を進められる可能性があり，安価な炭素繊維の製造技術として期待できる。
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