ナノスケールの包接型構造を有するフェライト系電磁波吸収材料の創製

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12555218
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 若林 勝彦 九州大学, 大学院・工学研究院, 教授 (20220832)
• 研究分担者: 多湖 輝興 九州大学, 大学院・工学研究院, 助手 (20304743) ; 岸田 昌浩 九州大学, 大学院・工学研究院, 助教授 (60243903)
• キーワード: シリカ包接フェライト微粒子 / マイクロエマルション / マグネタイト / コバルトフェライト / 亜鉛フェライト / ナノスケール

研究概要

本研究では、新規な電磁波シールド材料創製の基礎的段階として、マイクロエマルション溶液中で調製したナノスケールのフェライト系磁性物質(Fe_3O_4、CoFe_2O_4、ZnFe_2O_4)を金属酸化物で被覆した、磁性包接微粒子を調製するとともに、その磁性微粒子の粒子径、化学組成を制御し、磁力特性を向上させることを目的としている。
本研究では、包接微粒子調製に次の方法を用いる。まず、マイクロエマルション溶液中で磁性物質の超微粒子を合成し、この微粒子が分散した溶液中で金属アルコキシドの加水分解を行い、金属酸化物によって包接された微粒子を調製した。包接物質の金属酸化物としては、SiO_2について検討し、芯物質の磁性粒子の化学的、熱的安定性を調べた。
界面活性剤にポリオキシエチレン(15)セチルエーテルを、有機溶媒にシクロヘキセンを用いたとき、フェライト系磁性物質を芯物質としその周囲をSiO_2で被覆したナノスケールで均一な包接型微粒子を調製することができた。芯物質にマグネタイト(Fe_3O_4)を用いた、SiO_2包接Fe_3O_4微粒子では、800℃空気焼成後においてもその包接構造、及び磁力特性が変化しなかったことから、SiO_2包接Fe_3O_4微粒子が熱的、化学的安定性に優れていることが示された。
フェライト系磁性物質による電磁波の吸収特性は、磁性物質の粒子径と化学組成に依存すると考えられる。そこで、磁性物質の粒子径制御と、磁性粒子の複合化(Fe_3O_4へのCo、Znイオンの添加)による化学組成の制御を検討し、包接型フェライト系磁性材料の特性の向上を図った。磁性物質の粒子径制御としては、磁性粒子合成時の原料濃度、原料添加方法について検討したところ、Fe_3O_4粒子径を約9nm〜14nmの範囲で制御することに成功した。化学組成制御については、磁性粒子調製時に投入する原料金属塩のモル比と焼成温度を変化させて、化学的に複合化された磁性粒子(Co_xFe_<3-x>O_4とZnFe_<3-x>O_4、x=0〜1)を合成した。その結果、Coを添加したCo_xFe_<3-x>O_4では、Co/Fe=0.3のとき磁力特性が最大値を示し、Znを添加した場合では、Zn/Fe=0.1のとき、磁力特性が最大値を示した。

研究成果

• [文献書誌] T.Tago, T.Hatsuta, R.Nagase, M.Kishida, K.Wakabayashi: "Synthesis of Silica-Coated Cobalt Ferrite Nanoparticles Using Water-in-Oil Microemulsion"Transactions of the Materials Research Society of Japan. 25. 877-880 (2000)
• [文献書誌] M.Kishida, T.Tago, T.Hatsuta, K.Wakabayashi: "Preparation of Silica-Coated Rhodium Nanoparticles Using Water-in-Oil Microemulsion"Chemistry Letters. 1108-1109 (2000)
• [文献書誌] T.Tago, R.Nagase, T.Hatsuta, M.Kishida, K.Wakabayashi: "Preparation of Silica-Coated Magnetite Nanoparticles Using Water-in-Oil Microemulsion"Proceedings of the Eighth International Conference on Ferrite. 763-765 (2000)
• [文献書誌] 多湖 輝興, 初田 隆俊, 長瀬 亮, 岸田 昌浩, 若林 勝彦: "シリカで包接されたコバルト修飾マグネタイトナノ微粒子の調製とその磁気特性"化学工学論文集. 27. 288-290 (2001)
• [文献書誌] T.Hanaoka, H.Hayashi, T.Tago, M.Kishida, K.Wakabayashi: "In situ immobilization of ultrafine particles synthesized in a water/oil microemulsion"Journal of Colloid and Interface Science. 235. 235-240 (2001)
• [文献書誌] T.Tago, Y.Shibata, T.Hatsuta, M.Kishida, S.Tashiro, K.Wakabayashi: "Synthesis of Silica-Coated Rhodium Nanoparticles in Reversed Micellar Solution"Journal of Materials Science. (in press).