2007 Fiscal Year Annual Research Report
CNT-Si3N4系のナノ構造制御による導電性と耐摩耗性の共生
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18350103
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
米屋 勝利 Yokohama National University, 大学院・環境情報研究院, 特任教授 (30215412)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多々見 純一 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 准教授 (30303085)
脇原 徹 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 助教 (70377109)
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| Keywords | 窒化ケイ素 / 焼結体 / カーボンナノチューブ / 導電性 / 粉体プロセス |
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| Research Abstract |
本研究課題において、CNTがSi_3N_4やSi_3N_4の表面に存在するSiO_2と反応して消失することの克服とCNTを有効にSi_3N_4セラミックスの粒界に導入することを目的として、低温緻密化を可能にするY_2O_3-Al_2O_3-TiO_2-AlN系易焼結性助剤を基本系とし、混合・分散には超音波と湿式ボールミルを併用して研究を行った。
まず、CNTに関して、粒径、アスペクト比、凝集性を考慮して検討を行い,5種類中2種類のAとB(アスペクト比=A>B、短径=A<B)を選定した。この2種類のCNTを用いて、添加量(0.5〜1.8wt%)、焼結温度(1700〜1800℃)を変化させて焼結体を作製し、各種物理的・機械的特性を評価した。その結果、1800℃よりも低温焼成の1700および1750℃で緻密な焼結体が得られ、CNTを有効にSi_3N_4セラミックス中に導入できることが確認された。作製したSi_3N_4セラミックスの特性評価を行った結果、0.5、1.0wt%CNT添加のいずれにおいても高い密度と導電率が得られ、平均強度は900MPa以上の高い値を示した。また、焼結体の破面観察によって強度を支配する欠陥はCNTの凝集体に由来することも確認された。導電性については、SPMと補助機能としての導電率顕微鏡を用いて、試料表面に存在するCNTと導電性に寄与しているCNTの存在状態を観察した。その結果、導電に有効なCNTはパーコレーションの法則に基づいて概ね均質に分散していることが確認された。さらに、新規助剤についても検討を行い、上記系にHfO_2を添加することでより一層の低温緻密化が可能になることを明らかにした。この系に関しては次年度においてさらに精査する予定である。
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