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カーボンナノ材料の表面処理方法 実績あり

国内特許コード P110005868
掲載日 2011年10月21日
出願番号 特願2004-226081
公開番号 特開2006-044970
登録番号 特許第3974604号
出願日 平成16年8月2日(2004.8.2)
公開日 平成18年2月16日(2006.2.16)
登録日 平成19年6月22日(2007.6.22)
発明者
  • 滝澤 秀一
  • 山本 潤一
  • 牧村 美加
  • 小池 透
  • 菅沼 雅資
  • 佐藤 智之
出願人
  • 長野県
  • 日精樹脂工業株式会社
発明の名称 カーボンナノ材料の表面処理方法 実績あり
発明の概要

【課題】 カーボンナノ材料を溶融金属に均等に分散させるために、カーボンナノ材料の濡れ性を改善することができる処理方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 カーボンナノ材料11に、炭素と反応して化合物を生成する元素を含む金属粉末12を混合する工程と、得られた混合物15を真空炉20に入れ、高温真空下で金属粉末12を蒸発させ、この蒸気をカーボンナノ材料11の表面に付着させる蒸着処理工程と、からなる。
【効果】 金属微粒子は炭素と化合物を生成し、この化合物が接合作用を発揮するため、金属微粒子はカーボンナノ材料に強固に結合する。カーボンナノ材料を溶融金属に混入した場合には、金属微粒子は溶融金属との濡れ性が高いため、溶融金属にカーボンナノ材料を均等に分散させることができる。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


ガラス繊維強化プラスチック(FRP)、炭素繊維強化プラスチック(CFRP)、繊維強化セラミックス(FRC)、炭素繊維強化金属(CFRM)と呼ばれる繊維強化材料が種々提案されてきた。



近年、カーボンナノファイバと称する特殊な炭素繊維が強化材料として注目を浴び、その活用方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

【特許文献1】特開2003-102343公報(請求項3)



特許文献1は、樹脂系材料にカーボンナノファイバを混在させることで、全体的な強度向上を図ることを特徴とする。樹脂系材料とカーボンナノファイバとはリジンと称する含浸剤で結合することができるので、一体化に困難さはない。



一方、アルミニウムなどの金属の補強材料にカーボンナノファイバを採用しようとすると、経験したことのない問題が発生した。カーボンナノファイバの詳細とその問題を次に順に説明する。



図8はカーボンナノファイバのモデル図であり、カーボンナノファイバ110は、六角網目状に配列した炭素原子のシートを筒状に巻いた形態のものであり、直径Dが1.0nm(ナノメートル)~150nmであり、ナノレベルであるため、カーボンナノファイバ、カーボンナノ材料又はカーボンナノチューブと呼ばれる。なお、長さLは数μm~100μmである。



炭素原子が立方格子状に並んだものがダイヤモンドであって、ダイヤモンドは極めて硬い物質である。カーボンナノファイバ110は、ダイヤモンドと同様に規則的な結晶構造を有するために機械的強度は大きい。



図9はカーボンナノファイバの問題点を説明する図である。
(a)にて、容器111に媒体112を満たし、この媒体112にカーボンナノファイバ113を入れる。



(b)にて、攪拌機114で十分に撹拌する。この撹拌は振動式攪拌機で行ってもよい。
(c)は、一定時間放置した後の状態を示し、カーボンナノファイバ113が容器111の底に沈殿していることが分かる。
なお、媒体112の比重が大きければ、カーボンナノファイバ113は上に溜まる。



媒体112が溶融金属である場合、カーボンナノファイバ113が溶融金属の上に溜まるようでは、カーボンナノファイバ113を金属に均等に分散させることはできない。
カーボンナノファイバ113が溶融金属に対して、濡れ性が悪いことがその原因である。

産業上の利用分野


本発明は、濡れ性改善を目的としたカーボンナノ材料の表面処理技術及びカーボンナノ複合材料に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
カーボンナノ材料に、炭素と反応して化合物を生成するSi又はTiからなる金属粉末を混合する工程と、得られた混合物を真空炉に入れ、高温真空下で前記金属粉末を蒸発させ、この蒸気を前記カーボンナノ材料の表面に付着させる蒸着処理工程と、からなるカーボンナノ材料の表面処理方法であって、
前記蒸着処理工程では、真空炉の炉温を、前記金属粉末がSiであれば1350~1400℃に保持し、前記金属粉末がTiであれば1360~1550℃に保持し且つ炉圧を金属の飽和蒸気圧状態に保ち、前記金属粉末の蒸発に伴うバブリング撹拌作用により、混合物を撹拌してカーボンナノ材料と金属蒸気との接触を促すようにすることを特徴とするカーボンナノ材料の表面処理方法。
産業区分
  • 無機化合物
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2004226081thum.jpg
出願権利状態 権利存続中


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