膨張化グラファイトを基材とするナノ積層構造グラファイト複合材料の合成

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450279
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 金野 英隆 北海道大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50002316)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 幅崎 浩樹 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50208568)
• Keywords: 膨張化グラファイト / 金属 / グラファイト複合材料 / セラミックス / グラファイト複合材料 / 炭化ケイ素 / 炭化ジルコニウム / 耐酸化性炭素材料 / ナノ積層材料

Research Abstract

本研究は,油成分に対して非常に大きな収着能を持つ膨張化グラファイトに着目して,これに有機溶媒に溶解した金属錯体,液状有機珪素化合物,金属アルコキシド溶液などを収着したものを大気中低温で熱処理して前駆体とし,それらを不活性雰囲気中で熱処理することにより金属/グラファイト,セラミックス/グラファイトなどの複合材料および炭化ケイ素(Sic),金属炭化物などを合成することを目的とする.
ナノ積層構造グラファイト複合材料については,層間にSi/O/C系微粒子を含む軽量耐高温材料を作製する方法を確立した.金属微粒子を含む材料については現在検討中である.本年度は,本研究の基本プロセスを応用したナノサイズの金属炭化物の合成において一段の進展があった.前年度に引き続き,低分子量液状有機珪素化合物と膨張化グラファイトを用いた前駆体による炭化ケイ素の合成について詳細な検討を行った結果,前駆体調製時の前処理条件と重合条件を制御することにより,平均粒径200nm程度のβ-Sicを40mass%以上の収率(前駆体質量基準)で合成できることを明らかにした.このプロセスは,安価な原料を用い,熱処理も簡単で,一工程で微粒子を製造できるという利点があり,工業的に実施できるレベルに近いと考えられる.そこで,このプロセスをさらに他の金属炭化物微粒子の合成に発展させる試みを開始した.ジルコニウムアルコキシドを膨張化グラファイトに収着した後、加水分解を行うという簡単な方法で得た前駆体から,サブミクロンサイズの炭化ジルコニウムを合成できることを見出し,さらに詳細な検討を行っているところである.