均一相ホウ素-炭素-窒素系ナノチューブの合成と評価

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450246
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 法政大学
• 研究代表者: 守吉 佑介 法政大学, 工学部, 教授 (90267328)
• キーワード: ナノチューブ / 炭素 / 窒素 / ホウ素

研究概要

ナノチューブの生成プロセスは非常に速いため、原料と生成物の情報が得られるものの、中間生成物の情報がない。そのため、その生成機構は億測の域を出るものではない。確度の高い生成機構の構築のためには、中間生成物の情報を、加熱温度と微構造の関係から把握する必要がる。本年度は、B-C-N系ナノチューブの合成における温度と微細構造の関係を調べた。
窒素、炭素、ホウ素の三成分からなる固化体を合成した。これを炭素発熱体の電気炉中で所定時間加熱した。加熱温度は1500から2300℃で、加熱時の雰囲気は窒素である。加熱後の試料をTEM観察した。得られたB-C-N系ナノチューブの微細構造と温度の関係は次ぎのようである。原料固化体は層状構造である。1500℃から2000℃で加熱した試料中には楕円状の中空構造体(ナノカプセル)が観察された。2000℃以上になると、ナノカプセルとナノチューブが混在するようになる。そして、2300℃以上の温度でナノチューブが生成するようになる。
以上のTEMの観察結果から推定されるナノチューブの成長モデルは次ぎのようである。層状構造の原料が加熱により、先ずナノカプセルに変わる。このナノカプセルが高温で成長し、ナノチューブになる。そして、ナノチューブに至る中間段階で、長軸、短軸が共に成長したナノカプセルが生成する。ナノチューブの成長のためには2300℃以上の温度が必要である。これは、ナノチューブが気相を経由する化学輸送でより生成しやすいことを示唆している。

研究成果

• [文献書誌] Y.Shimizu,Y.Moriyoshi,S.Komatsu,T.Ikegami: "Growth of combined nanotubes of carbon and boron nitrides by a plasma evaporation method" Electrically Active Ceramic Interfaces. 105-108 (1998)
• [文献書誌] Y.Shimizu,Y.Moriyoshi,S.Komatsu,T.Ikegami: "Concurrent preparation of carbon,boron nitride,and composite nanotubes of carbon with boron nitride" Thin Solid Films. 316. 178-184 (1998)
• [文献書誌] R.Kashiwabara,Y.Moriyoshi: "Grain Growth of MgO with P_2O_5" Trans.Mater.Research Soc.23. 9-14 (1998)
• [文献書誌] Y.Moriyoshi,Y.Shimizu,T.Ikegami: "Microstructure of impurity precipitation in sintered alumina" J.Mater.Synthesis and Processing. 6. 261-266 (1998)
• [文献書誌] Y.Moriyoshi,Y.Chiba,H.Monma: "Hydroxyapatite prepared by a reaction between mortar and phosporic acid." Phosphorus Research Bulletin. 8. 7-10 (1998)
• [文献書誌] S.Komatsu,K.Okada,Y.Moriyoshi: "Stable anionic sites on hydrogenated(111) surface of cubic boron nitrides" J.Vac.Sci.Tech.16. 3438-3442 (1998)
• [文献書誌] 守吉佑介他編著: "産業廃棄物の現状とリサイクル" 日刊工業新聞社, 107 (1998)
• [文献書誌] 守吉佑介共著: "電子情報通信ハンドブック" オーム社, 980 (1998)