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CONDUCTIVE DIAMOND HOLLOW FIBER FILM AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME meetings

Patent code P10P007217
Posted date May 14, 2010
Application number P2008-270238
Publication number P2010-097914A
Patent number P5483228
Date of filing Oct 20, 2008
Date of publication of application Apr 30, 2010
Date of registration Feb 28, 2014
Inventor
  • (In Japanese)近藤 剛史
  • (In Japanese)河合 武司
  • (In Japanese)李 相哲
Applicant
  • (In Japanese)学校法人東京理科大学
Title CONDUCTIVE DIAMOND HOLLOW FIBER FILM AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conductive diamond hollow fiber film capable of attaining suitable electrochemical characteristics as a porous body with a large specific surface area, and a manufacturing method for a conductive diamond hollow fiber film.
SOLUTION: The conductive diamond hollow fiber film has the large specific surface area since it is formed by three-dimensionally mingling hollow fibers made of conductive diamond, and can have high electrochemical characteristics since it is formed by the hollow fiber as a penetrated hollow object and a fluid such as an electrolyte can easily pass through. The conductive diamond hollow fiber film can be obtained by the following processes: applying conductive diamond nano-particles dispersing solution to a porous base material formed by three-dimensionally mingling heat-resistant fibers; fixing diamond nano-particles on the porous base material; and removing the porous base material from a conductive diamond film after composing the conductive diamond film on a surface layer section (surface and its inside) of the porous base material by chemical vapor deposition.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


導電性ダイヤモンド薄膜は、機械的・熱的・化学的安定性、生体親和性に極めて優れた導電材料であり、高性能な電気化学電極材料として様々な用途に利用できる可能性がある。例えば、感度や安定性に優れた分析用電極材料として、あるいは長期安定性や電流効率に優れる電解合成用電極材料として、従来の電極材料(グラファイト系炭素材料、貴金属材料)の性能を凌駕するという研究報告がなされている。また、導電性ダイヤモンドの優れた基礎物性を考慮すると、その応用範囲はこれらの用途に限らず、燃料電池や二次電池等の各種電池や電気化学キャパシタ等、他の電気化学的用途に用いた場合でも従来の電極材料と比べて物理・化学安定性等に優れた特性を示すものと考えられる。



人工的にダイヤモンドを製造する方法としては、超高圧を用いる方法と気相から合成する方法の2つに大別されるが、大面積の膜が得られる方法として、化学気相成長法(Chemical Vapor Deposition:CVD法)が広く用いられている。基材の表面に薄膜を形成する蒸着法の一つである化学気相成長法(CVD法)は、石英等で出来た反応管内で加熱した所定の基板の表面に、目的とする薄膜(導電性ダイヤモンド膜)の成分を含む原料ガスを供給し、基板の表面あるいは気相での化学反応により膜を堆積する方法である。一方、CVD法で基板上に薄膜として作製される導電性ダイヤモンドは、基板の面積に左右されるため適用面積に制限があり、また加工性に乏しいことから、これらの電極材料に適した大きな比表面積を持つ形状を得ることは困難であり、適用範囲に制限があるという問題があった。



このような事情から、導電性ダイヤモンドを用いた電極材料について、基板上に導電性ダイヤモンドを薄膜として形成しないようにして、大きな比表面積を得るべく検討が進められている。例えば、ポーラスアルミナ膜をマスクとして、酸素プラズマエッチングによりアスペクト比の大きい細孔からなるナノハニカムダイヤモンド電極を得る方法が提供されている(例えば、非特許文献1を参照。)。また、他の例としては、炭素繊維からなるカーボンフェルトを基材として、かかる基材に導電性ダイヤモンドをコーティングしたダイヤモンド電極が作製されている(例えば、非特許文献2を参照。)。



【非特許文献1】
K.Hondaら「Electrochemical Characterization of the Nanoporous Honeycomb Diamond Electrode as an Electrical Double-Layer CapaCitor(電気二重層コンデンサーとしてのナノポーラスハニカムダイヤモンド電極の電気化学的挙動)」、J.Electrochem.Soc.,147、p.659-666(2000年)
【非特許文献2】
E.C.Almeidaら「Structural and voltammetric studies at boron-doped diamond electrode grown on carbon felt produced from different tempertures(異なる温度から得られたカーボンフェルトを基材としたボロンをドープしたダイヤモンド電極の成長に関する構造的及び電解分析な考察)」、Diamond and Relate Material 14,p.679-684(2005年)

Field of industrial application (In Japanese)



本発明は、導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜及び導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜の製造方法に関する。さらに詳しくは、比表面積が大きく、二次電池や電気化学キャパシタ等の電極材料や、ガスセンサー、燃料電池に用いるガス拡散電極等に適用可能な導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜及び導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜の製造方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
導電性ダイヤモンドからなる中空ファイバーが三次元的に絡み合って形成され
前記中空ファイバーの外径が50nm~10μm、内径が20nm~5μm、長さが0.1~10mmであることを特徴とする導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜。

【請求項2】
 
請求項1に記載の導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜の製造方法であって、
耐熱温度が250℃以上の繊維が三次元的に絡み合って形成される多孔質基材に導電性ダイヤモンドナノ粒子分散溶液を塗布し、前記多孔質基材にダイヤモンドナノ粒子を固定する工程と、成長温度を250℃以上として、化学気相成長法(CVD法)により、前記多孔質基材の表層部に導電性ダイヤモンド膜を合成する工程と、前記導電性ダイヤモンド膜から前記多孔質基材を除去する工程、を含むことを特徴とする導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜の製造方法。

【請求項3】
 
前記多孔質基材の除去が、当該多孔質基材を溶解可能な溶液に浸漬することにより実施されることを特徴とする請求項2に記載の導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜の製造方法。

【請求項4】
 
前記多孔質基材を構成する繊維が石英からなることを特徴とする請求項2または請求項3に記載の導電性ダイヤモンド中空ファイバー膜の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008270238thum.jpg
State of application right Registered
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