機能性複合材料の創製のための非水溶媒電気化学プロセスの開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450309
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 粟倉 泰弘 京都大学, 工学研究科, 教授 (70109015)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 邑瀬 邦明 京都大学, 工学研究科, 助手 (30283633) ; 平藤 哲司 京都大学, 工学研究科, 助教授 (70208833)
• Keywords: 電折 / 複合材料 / 複合めっき / 非水溶媒 / 室温溶融塩 / アルミニウム / ジメチルスルホン / ナノサイズ粒子

Research Abstract

金属と不活性粒子とを共析させる複合電析は、金属および不活性粒子単独では得られない物性や機能を付加することの出来るプロセスである。複合電析のマイクロマシン作製技術への応用を考えた場合、ナノメートルサイズの粒子が均一に分散していることが望まれるが、粒子サイズの減少にともない、共析量の減少・凝集粒子の共析などの問題が生じ、ナノメートルサイズの粒子の複合電析は困難である。
昨年までの研究で、水を含まないジメチルスルホン浴を使用し、水溶液からは分散性良く共析させることが困難なサブミクロンサイズのSiO_2微粒子やAl_2O_3微粒子が分散性良く共析したアルミニウム複合めっき膜の電析に成功した。本年度は、ナノメートルオーダーのTiO_2粒子、カーボンナノチューブ(CNT)などの不活性粒子と金属アルミニウムとの複合電析を試み、同様の粒子の水溶液からのニッケルとの複合電析と比較した。
不活性粒子として粒径10nmのTiO_2粒子を用い、水溶液からNi複合電析を、非水浴からAl複合電析を行った。水溶液から得られたNi複合電析物は、TiO_2含有率が最大10vol.%であったのに対して、非水浴から得られた電析物は、40vol.%と大きな含有率を示した。TiO_2、粒子懸濁量5g/dm^3の非水浴から電流密度80mA/cm^2で得られた電析物について、Tiの元素マッピングを行ったところ、水溶液からの電析物ではTiO_2の凝集が認められたが、非水浴からはTiO_2が均一に分散して共析した電析物が得られた。不活性粒子としてCNTを用い、CNT懸濁量5g/dm^3の非水浴から電流密度80mA/cm^2でAl複合電析を行ったところ、表面にCNTの共析を確認できた。これらのことより、ナノサイズ粒子の金属複合電析に非水浴を用いることの有用性が示唆された。

Research Products

• [Publications] J.Fransaer, E.Leunis, T.Hirato, J.-P.Celis: "Aluminum composite coatings containing micron-and nano-sized particles electroplated from a non-aqueous electrolyte"Journal of Applied Eleotrochemistry. 32(2). 123-128 (2002)
• [Publications] 平藤哲司: "非水溶媒からのナノ粒子分散めっき"表面技術. 53巻・12号. 875-877 (2002)