セラミックス複合体創製のためのゾル・ゲル反応の設計に関する研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01470072
• 研究機関: 三重大学
• 研究代表者: 神谷 寛一 三重大学, 工学部, 教授 (00024597)
• 研究分担者: 那須 弘行 三重大学, 工学部, 助教授 (20189179)
• キーワード: ゾル・ゲル法 / セラミックス複合体 / 有機 / 無機ハイブリッド / 炭素含有シリカガラス / シリカガラス繊維 / TiNコ-ティング / 耐酸化性コ-ティング / セラミックス繊維

研究概要

セラミックス複合体は次世代材料の一つとして広く研究されている。本研究はその一環であり、低い熱処理温度でセラミックスを作り得るゾル・ゲル法を材料の複合化に展開し、従来は困難であった材料の組合せを可能ならしめることを目的として行われた。具体的成果は以下のようである。
(1)CH_3Si(OC_2H_5)_3を原料として柔軟性のある有機/無機ハイブリッドを作製した。(2)(1)を焼成し従来法では得られない多量の炭素微粒子を孤立状態で分散したSiO_2ガラスを作製した。またこのゲルはSiO_4四員環を主体としたポリマ-から成り、熱処理によってそれがより開放的構造へと変化することを明らかにした。(3)SiO_2ゲル繊維にSiO_2微粒子を分散させることにより焼成過程でのクラックの発生を抑制し、ゾル・ゲル法で作られるSiO_2ガラス繊維の強度を約5割向上させることができた。(4)SiCウィスカ-、ムライト微結晶を分散したムライト組成のゲル体を焼成することにより、粉体プロセスを用いることなく1300℃で高密度SiCウィスカ-/ムライト複合体を作ることができた。(5)耐摩耗性TiNコ-ティング、耐酸化性SiO_2ーTiO_2系コ-ティングを黒鉛材料に施すことができた。(6)複合体の基本材料となるセラミックス繊維(ZrO_2,PbTiO_3,BaTiO_3)を調製することができた。
以上の成果はまだ基礎的な段階であり、克服されるべき課題を残してはいるが、ゾル・ゲル法がセラミックス複合体の創製のための手法として有望であることを示すものであった。

研究成果

• [文献書誌] K.Kamiya,T.Yoko,T.Sano and K.Tanaka: "Distribution of carbon particles in carbon/SiO_2 glass composites made from CH_3Si(OC_2H_5)_3 by the solーgel method" Journal of NonーCrystalline Solids. 119. 14-20 (1989)
• [文献書誌] 神谷 寛一: "溶液からの粉体生成ーゾル・ゲル反応による機能性粉体の合成とセラミックスの微組織設計" 粉体と工業. 21. 27-34 (1989)
• [文献書誌] 神谷 寛一: "ゾル・ゲル法によるガラス及びセラミックスの合成" ケミカル・エンジニアリング. 51-56 (1989)
• [文献書誌] K.Kamiya,T.Yoko,K.Tanaka and M.Takeuchi: "Thermal evolution of gels derived from CH_3Si(OC_2H_5)_3 by the solーgel method" Journal of NonーCrystalline Solids. 121. 182-187 (1990)
• [文献書誌] 神谷 寛一: "ニュ-ガラスの生成プロセス" セラミックス. 25. 497-499 (1990)
• [文献書誌] T.Yoko,K.Tanaka and K.Kamiya: "Preparation of multiple oxide BaTiO_3 fibers by the solーgel method" Journal of Materials Science. 25. 3922-3929 (1990)
• [文献書誌] K.Kamiya,H.Honda and H.Nasu: "Solーgel processing of PbTiO_3 ceramic fibers" 日本セラミックス協会学術論文誌. 98. 759-764 (1990)
• [文献書誌] K.Kamiya,T.Nishijima and K.Tanaka: "Nitridation of the solーgel derived titanium oxide films by heating in ammonia gas" Journal of American Ceramic Society. 73. 2750-2752 (1990)
• [文献書誌] K.Kamiya and T.Hashimoto: "The solーgel process for making SiO_2 glass fibers from Si(OC_4H_9)_4/H_2O/C_2H_5OH/HCl solutionsーーーcomparison with Si(OC_2H_5)_4 solutions" Journal of Materials Science Letters. 9. 1341-1344 (1990)
• [文献書誌] H.Yoshino,K.Kamiya and H.Nasu: "IR study on the structural evolution of solーgel derived SiO_2 gels in the early stage of conversion to glasses" Journal of NonーCrystalline Solids. 126. 68-78 (1990)
• [文献書誌] 神谷 寛一,渥美 尚勝,那須 弘行: "ゾル・ゲル法を用いる黒鉛材料の窒化チタンコ-ティング" 炭素. 15-21 (1991)
• [文献書誌] K.Kamiya,K.Takahashi,T.Maeda,H.Nasu and T.Yoko: "Solーgel derived CaOー and CeO_2ーstabilized ZrO_2 fibers ーーー conversion process of gel to oxide and tensile strength" Journal of European Ceramic Society.
• [文献書誌] 神谷 寛一(分担執筆): "機能性ガラスの開発と応用 第6章第1節、ゾル・ゲル法で作られるガラス" 株式会社シ-エムシ-, 261 (1990)