カーボンの全レベル空間のアロイングによる新機能の展開

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09243101
• 研究機関: 群馬大学
• 研究代表者: 大谷 朝男 群馬大学, 工学部, 教授 (10008469)
• 研究分担者: 内山 休男 長崎大学, 工学部, 教授 (50039690) ; 菱山 幸宥 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (90061499) ; 光来 要三 九州大学, 機能物質科学研究所, 助教授 (50122693) ; 田邊 靖博 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (70163607)
• キーワード: カーボンアロイ / 炭素材料 / 機能 / 炭素繊維 / 圧縮強度 / ホウ素ドープ / ホットプレス / 耐酸化性

研究概要

本特定領域研究の最終年度で、可成りの成果をあげることができた。大谷は新規活性炭素繊維の調製法から方向転換して、紡糸法によるカーボンナノファイバとカーボンナノチューブの調製法を開発した。径はまだ数100nmと、気相法のものに比べて若干大きいが、気相法と異なって量産が可能である。調製条件を精密の制御することで、数10nm程度の径の試料は調製できそうである。光来は高弾性で、かつ高圧圧縮強度を有するピッチ系炭素繊維の開発を試みた。ナフタレン系ピッチを用いて、メソフェーズの構造単位が小さく、かつ高配向した炭素繊維を調製した。この炭素繊維は既存のものと同じ弾性率を有しながら、2倍の圧縮強度を示した。菱山は、0.4〜2.2at.%のホウ素をドープした高品位高配向性黒鉛フィルムの電磁気的挙動を検討した。このフィルムは、X線的には高結晶性を示しながら、現実にはホウ素原子によって炭素六角面内にデイスオーダーが導入され、低温における電子系の弱局在が促進されることを確認した。内山はホウ素と希土類元素を同時ドーピングフィルムの積層体を2200℃ホットプレスして、厚さ1mm以上の高配向性高結晶性黒鉛体の調製に成功した。田邊は炭素前駆体に極く少量のTaを添加するだけで強度劣化がほとんどなく、耐酸化特性が大幅に向上するという特異な現象を見出し、これがTaによる活性点数の減少によることを明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] A.Oya,(A.Oya): "Preparation of thin carbon fiber from phenol-formaldehyde polymer micro-beads dispersed in polyethylene matrix"Carbon. 38. 印刷中 (2000)
• [文献書誌] A.Oya,(J.Przepiorski): "Structure of K_2CO_3-loaded activated carbon fiber and its deodorization ability against H_2S gas,"Carbon. 37. 1881-1890 (1999)
• [文献書誌] Y.Korai,(I.Mochida): "Chemistry of synthesis,structure,preparation and application of aromatic-derived mesophase pitch,"Carbon. 38. 305-328 (2000)
• [文献書誌] Y.Hishiyama,(T.Takeichi): "Carbonization and graphitization of BPDA/PDA polyimide films:effect of structure of polyimide precursor,"Carbon. 37. 117-122 (1999)
• [文献書誌] Y.Uchiyama,(D.H.Zhong): "Effect of low-level boron doping on oxidation behavior of polymide-derived carbon films"Carbon. 38(印刷中). (2000)
• [文献書誌] Y.Tanabe,(K.Yamada): "Nanostructure and formation mechanism of proto diamond shock-synthesized from graphite"Carbon. 37. 275-280 (1999)