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

2003 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 / 強磁性材料 / ナノ積層材料 / 金属炭化物微粒子 / 多成分系金属炭化物

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で前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ナノサイズの金属炭化物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,Ni, Fe, Fe_3O_4, Mn_2O_3, MnO_2などの微粒子を含む材料を合成することができた.特に鉄/グラファイト複合材料では,100nm以下の微粒子状に良く分散した鉄を30%以上含み,強磁性材料として興味ある物性ものが得られた.また,マンガン酸化物系の複合材料についてはスーパーキャパシターへの応用について現在検討中である.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さらに進展があった.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SiCの合成について詳細な検討を行った結果,有機珪素化合物の分子量を小さくすることにより,平均粒径の150nm程度のβ-SiCを前駆体の熱分解のみの一工程で合成できることを明らかにした.また,これまでのプロセスから溶媒添加の部分を除くことが可能であることも明らかにし,工業プロセスへの応用の可能性がさらに高まった.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行い,金属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,直径数百nmの微粒子状ZrC, TiCおよびそれらの固溶体を合成できることを見出し,さらに他の金属炭化物へ展開中である.

Research Products

• [Publications] H.Konno, T.Kinomura, H.Habazaki, M.Aramata: "Synthesis of Submicrometer-sized β-SiC Particles from the Precursors Composed of Exfoliated Graphite and Silicone"Carbon. Vol.42(印刷中). (2004)
• [Publications] 金野英隆, 高橋幸裕, 幅崎浩樹: "膨張黒鉛を用いた鉄微粒子分散黒鉛材料の作製とその磁性"炭素. (印刷中). (2004)
• [Publications] 金野英隆: "膨張黒鉛を利用した炭素系機能材料の合成"炭素素原料科学と材料設計. Vol.VI(印刷中). (2004)