2016 Fiscal Year Annual Research Report
Template synthesis of porous fibers by using unidirectional freezing and development of structure-control method
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26289287
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田門 肇 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30111933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 哲夫 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50243043)
佐野 紀彰 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70295749)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 一方向凍結 / 多孔質繊維 / テンプレート合成 / ゾル-ゲル法 / 多孔構造制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，一方向凍結を利用して優れた細孔特性を有する多孔質繊維を合成し，構造を制御することを目的とする。平成28年度は，カーボン繊維とアルミナ焼結体繊維を対象として，以下の研究成果が得られた。
フェノールとホルムアルデヒドからゾル－ゲル重合で作製したPFゲルを一方向凍結，凍結乾燥，炭素化によって特別なテンプレートを使用しないでカーボン繊維を作製した。PFゲルが一方向凍結後に繊維状となるゲル化時間とエージング時間を明らかにするためモルフォロジーマップを作成した。このモルフォロジーマップからゲル化時間に対してエージング時間が長いほど繊維状のモルフォロジーが得られることが分かった。
フェノールとホルムアルデヒドから調製したRFゾルにアルミナ微粒子を分散させて，ゲル化させた。得られたPFゲルの一方向凍結，乾燥，焼成によるバインダー除去，焼結によってアルミナ焼結体繊維を作製した。バインダーとなるPFゲルの原料濃度が高くなるほど，作製されるアルミナ焼結体繊維の直径が大きくなることを明らかにした。また，アルミナ粉末を分散させたPFゾルに超音波を印加すれば，アルミナ粉末の凝集を防ぐことができ，細孔構造を変化できることが分かった。以上の知見は，開発目標である繊維径：200μm以下，アスペクト比：1000以上，細孔径：100～1000nm，空隙率：60%以上のアルミナ焼結体繊維を作製でき，繊維径とマクロ細孔構造を合成条件および超音波印加によって制御できることを示唆するものである。
3年間の結果から，ゲル繊維，ゼオライト繊維，セラミックス繊維など多岐に亘る繊維を本法で作製でき，モルフォロジーと細孔構造の階層制御が可能であるとの興味深い知見が得られた。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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