前駆体分子構造制御及び複合化による高機能性黒鉛フィルムの作製

1991 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03204001
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 稲垣 道夫 北海道大学, 工学部, 教授 (20023054)
• 研究分担者: 竹市 力 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (90126938)
• キーワード: ポリイミド / 黒鉛 / フィルム / インタ-カレ-ション / 前駆体 / 配向 / 電導度

研究概要

1)高結晶性黒鉛フィルムの作製:2種の芳香族ポリイミドフィルムについて炭素化および黒鉛化挙動を調べた。生成炭素フィルムの黒鉛化性が前駆体分子の平面性に強く依存することが明かとなった。そこで、前駆体をガラス基板上で成膜したのち、基板上に固定した状態、20%の延伸を加えた状態、そして基板から外した状態でイミド化した3種のフィルムを作製し、それらの黒鉛化性を比較した。イミド化の際に抑制効果が作用している前2者の場合に高い黒鉛化性が得られ、前駆体分子の配向の重要性が示された。さらに、種々の温度での加熱処理に伴う構造・組織変化を高分解能透過電子顕微鏡観察、X線回折および磁気抵抗パラメ-タの測定などによって追跡した。その結果、2000℃付近ではフィルム面に沿って偏平となった気孔が存在するが、2500℃以上で急激に網面が合体、成長し、フィルム面に平行に延びた網面が生成することが明らかとなった。
2)黒鉛フィルムと他種分子との複合化による高機能化:芳香族ポリイミドフィルムから作製した黒鉛フィルム中へのFeCl_3のインタ-カレ-ションによる電気伝導度の向上を検討した。インタ-カレ-ションによって、電導度は約6倍に向上させることが出来るが、それはインタ-カレ-ションの方法、条件に強く依存していた。FeCl_3ーKCl溶融塩中でのインタ-カレ-ションはきわめて急激であり、高い温度を用いるとホスト黒鉛フィルム自体を膨張させ、電導度が原料よりも低下することさえあることが明かとなった。CuCl_2の黒鉛フィルムのインタ-カレ-ション反応は非常に制限されており、同じ寸法を持つ高配向性熱分解黒鉛(HOPG)あるいはキッシュ黒鉛との比較から、強いホスト効果を示すことが明かとなった。

研究成果

• [文献書誌] 稲垣 道夫: "Carbonization and Graphitization of Polyimide Upilex" J.Mat.Res.6. 1108-1113 (1991)
• [文献書誌] 稲垣 道夫: "Carbonization and Graphitization of Polyimide Film “Novax"" Carbon. 29. 1239-1243 (1991)
• [文献書誌] C,Bourgerette: "Structral and Textural Changes from Polyimide Kapton to Graphite,Part I" J.Mat.Res.
• [文献書誌] 稲垣 道夫: "Structural and Textural Changes from Polyimide Kapton to Graphite,Part II" J.Mat.Res.
• [文献書誌] 王 正徳: "Intercalation of FeCl_3 into Graphite Films in Molten Salts" Synthetic Metals. 44. 165-176 (1991)
• [文献書誌] A.Messaoudi: "Chemical Reduction of FeCl_3 - Graphite Intercalation Compounds with Potassium-Naphthalene Complex in Tetrahydrofuran" J.Mat.Chem.1. 735-738 (1991)
• [文献書誌] 菱山 幸宥: "Characterization of structure and Texture of Carbon Materials by Magnetoresistance Technique" Marcel Dekker,Inc., 1-68 (1991)