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膨張化炭素繊維含有複合材料及びその製造方法 コモンズ

国内特許コード P110005835
掲載日 2011年10月17日
出願番号 特願2005-070399
公開番号 特開2006-249546
登録番号 特許第4719875号
出願日 平成17年3月14日(2005.3.14)
公開日 平成18年9月21日(2006.9.21)
登録日 平成23年4月15日(2011.4.15)
発明者
  • 豊田 昌宏
出願人
  • 国立大学法人 大分大学
発明の名称 膨張化炭素繊維含有複合材料及びその製造方法 コモンズ
発明の概要 【課題】強度、特に圧縮強度、曲げ強度などの基本特性が極めて優れ、卓越した補強効果を示す膨張化炭素繊維の特性を活かした膨張化炭素繊維複合材料を提供する。
【解決手段】本発明の膨張化炭素繊維複合材料は、製法としてピッチ系、PAN系あるいは気相成長炭素繊維などの炭素繊維を化学的にあるいは電気化学的にサイジング処理して得た炭素繊維層間化合物あるいは残余化合物を熱分解することによりナノメーターサイズの小繊維形状を得てこれを微少量マトリックスに分散含有させて成形したものである。
従来技術、競合技術の概要


炭素繊維複合材料は、炭素繊維が持つ高強度、高弾性等の優れた力学的特性を利用して種々の樹脂をマトリックスとして複合材料とし、産業分野から航空宇宙分野まで幅広く利用されている。炭素繊維を複合材料として使用した場合、その分散性が悪く、非常に大量に使用しなければならず、コストがかかることが指摘されてきた。そこで開繊をされた炭素繊維を用いて分散性を上げる等の工夫もなされてきた。



一方、カーボンナノチューブは、金属的な性質から半導体としての性質を含む多様で優れた電気特性を有し、また、大きな力学的特性、表面積から電気電子材料から高性能樹脂補強材に至るまで種々の分野において次世代材料として注目を集め実用化研究が、世界各地で進められている。しかしながら、カーボンナノチューブは、合成時に、例えば、アーク放電から合成された物はすすを多く含むなど純度が低く、精製の必要があるとされていながら、フラーレンのように精製が不可能で、純度100%の物を得ることは難しく、そのままマトリックス部材に添加を行った場合、不純物も添加することになり、複合部材とした後、その不純物の存在により、強度の著しい向上が望めない事も指摘されている。また、カーボンナノチューブのアスペクト比は小さく、カーボンナノチューブが必ずしも優れた複合部材得るために適した材料でないことも指摘されている。
この他に、カーボンナノチューブは、ポリマー(高分子)と親和性が悪く、これが新しい複合材料開発の障害になっている。そこで、カーボンナノチューブの表面を化学処理して、他の物質との親和性を改良する試みがなされているが、その処理によって、カーボンナノチューブの特性が低下する問題が生じている。
【特許文献1】
特開2001-207376号公報

産業上の利用分野


本発明は、ナノテクノロジーおよび材料科学の技術分野に属し、特に膨張化炭素繊維をナノメーターサイズの微小繊維にして含有させた新規な膨張化炭素繊維含有複合材料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】
ノボラック系フェノール樹脂をマトリックスとしこのマトリックス中に、5~10μmの膨張化炭素繊維をサイジング処理し摩砕した1μm以下のフィブリル繊維を2~6W%分散含有してなることを特徴とする膨張化炭素繊維複合材料。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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