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ナノ複合構造体及びその製造方法

国内特許コード P07A010104
掲載日 2007年7月27日
出願番号 特願2003-403629
公開番号 特開2005-161466
登録番号 特許第4399589号
出願日 平成15年12月2日(2003.12.2)
公開日 平成17年6月23日(2005.6.23)
登録日 平成21年11月6日(2009.11.6)
発明者
  • 田中 俊一郎
  • 亀山 徹
出願人
  • 国立大学法人 名古屋工業大学
発明の名称 ナノ複合構造体及びその製造方法
発明の概要

【課題】各種デバイスや機能材料等への応用が可能な、準安定金属酸化物よりなるナノ複合構造体を提供すること。
【解決手段】真空下において、複数の準安定金属酸化物粒子からなる粒子凝集体に対して、8.0×1020e/cm2 ・sec以上の強度の電子ビームを、少なくとも1回以上フラッシュ照射せしめることにより、前記準安定金属酸化物と同質の準安定金属酸化物よりなるナノ複合構造体であって、複数の所定長さのナノワイヤ部と、該ナノワイヤ部の各々の先端に一体的に形成された複数のナノボール部とを含み、且つ、該複数のナノワイヤ部のうちの少なくとも2本以上が交差し、結合しているものを得た。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


金属酸化物粒子には、その粒径を100nm以下というように超微粒子化すると、通常の粒子(例えば、1μm以上)とは異なる特性が出現する。要するに、物質のサイズが小さくなり、ナノスケールサイズの超微粒子となると、バルクの時とは全く違った新しい性質が現れるようになるのである。これは、例えば超微粒子では、全原子数に対して表面に存在する原子数が増加するために、粒子の特性に対する表面エネルギーの影響が無視できなくなったり、また、通常のバルク材で問題となる残留歪みの影響を免れることができる等に基づくものとされている。



そして、そのような超微粒子の優れた特性を利用して、各種デバイスや機能材料等に利用することが試みられている。また、超微粒子の種類によっては、高い触媒特性が得られる等、各種材料の高機能化の可能性をも有しているのである。



ところで、かかる超微粒子の製造方法としては、従来から物理的方法や化学的方法が知られている。具体的には、物理的な超微粒子の製造方法としては、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法、流動湯上真空蒸発法等があり、また、液相を利用した化学的な超微粒子の製造方法としては、コロイド法、アルコキシド法、共沈法等があり、更に気相を利用した超微粒子の製造方法としては、有機金属化合物の熱分解法、金属塩化物の還元・酸化・窒化法、水素中還元法、溶媒蒸発法等が、知られている。



しかしながら、このような従来の超微粒子の製造方法の多くは、超微粒子を集合体として、換言すれば超微粉体として得る方法であり、ナノスケールサイズの超微粒子や種々の構造を有するナノ複合構造体を生成せしめ得るものではなかった。



一方、本発明者等は、先に、特開平8-217419号公報(特許文献1)において、θ-アルミナ粒子の如き準安定金属酸化物粒子に対して、高真空雰囲気下にて1020e/cm2 ・secオーダーの強度を有する電子線を照射することにより、α-アルミナ超微粒子の如き安定金属酸化物超微粒子や、アルミニウム超微粒子の如き金属超微粒子を生成する方法を提案している。この、先に提案の方法によれば、安定金属酸化物超微粒子や金属超微粒子を粒子単体として得ることが出来、また、その形状や結晶方位等を制御することが出来るとされており、特許文献1においては、かかる方法に従って製造された超微粒子として、θ-アルミナ粒子の外周面に、ボール状のα-アルミナ超微粒子が形成せしめられたナノボール構造体や、α-アルミナ超微粒子配向成長体が形成せしめられたナノ複合構造体等が、示されている。



しかしながら、かかる本発明者等が先に提案した手法にあっては、安定金属酸化物超微粒子や金属超微粒子等を製造することは可能であるものの、それら以外の物質、例えば準安定金属酸化物よりなる超微粒子やナノ複合構造体を得ることが出来なかったのであり、それら超微粒子やナノ複合構造体の単体としての性質や、その応用に関する研究の観点からは、未だ改良の余地が残されていたのである。




【特許文献1】特開平8-217419号公報

産業上の利用分野


本発明は、ナノ複合構造体及びその製造方法に関するものであり、特に、新規な構造を有するナノ複合構造体、及びその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
準安定アルミナよりなるナノ複合構造体であって、複数の所定長さのナノワイヤ部と、該ナノワイヤ部の各々の先端に一体的に形成された複数のナノボール部とを有し、且つ、該複数のナノワイヤ部のうちの少なくとも2本以上が交差し、結合していることを特徴とするナノ複合構造体。

【請求項2】
前記ナノ複合構造体を構成する複数のナノワイヤ部が、準安定アルミナからなる粒子の外周面から突出した形態において、該粒子に一体的に形成されていることを特徴とする請求項1に記載のナノ複合構造体。

【請求項3】
前記ナノワイヤ部が10~200nmの長さを有していると共に、前記ナノボール部が5~50nmの大きさを有している請求項1又は請求項2に記載のナノ複合構造体。

【請求項4】
準安定アルミナ粒子を溶媒中に混合せしめ、得られた混合液に対して、加熱しつつ超音波振動を加えることにより作製された、100個以上の準安定アルミナ粒子からなる粒子凝集体に対して、真空下において、8.0×1020e/cm2 ・sec以上の強度の電子ビームを、少なくとも1回以上フラッシュ照射せしめることにより、前記準安定アルミナと同質の準安定アルミナよりなるナノ複合構造体であって、複数の所定長さのナノワイヤ部と、該ナノワイヤ部の各々の先端に一体的に形成された複数のナノボール部とを有し、且つ、該複数のナノワイヤ部のうちの少なくとも2本以上が交差し、結合しているものを形成することを特徴とするナノ複合構造体の製造方法。

【請求項5】
前記ナノ複合構造体を構成する複数のナノワイヤ部が、準安定アルミナからなる粒子の外周面から一体的に突出した形態において形成されることを特徴とする請求項4に記載のナノ複合構造体の製造方法。
産業区分
  • その他機械要素
  • 処理操作
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003403629thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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