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炭素繊維三次元構造体及びその製造方法 NEW

国内特許コード P180015446
整理番号 T3-16010-K
掲載日 2018年11月7日
出願番号 特願2017-059075
公開番号 特開2018-161766
出願日 平成29年3月24日(2017.3.24)
公開日 平成30年10月18日(2018.10.18)
発明者
  • 森 正和
  • 池田 直
  • 狩野 旬
出願人
  • 学校法人 龍谷大学
  • 国立大学法人 岡山大学
発明の名称 炭素繊維三次元構造体及びその製造方法 NEW
発明の概要 【課題】炭素繊維の種類を問わず高密度かつ多面積な三次元構造体を効率的に形成できる方法であって、三次元繊維構造体の厚膜化を達成できる製造方法を提供する。
【解決手段】基材に炭素短繊維を吹き付けることにより炭素繊維三次元構造体を形成させる方法であって、炭素短繊維に対して熱処理及び/又は液相酸化法を用いた表面処理を施し、吹付用炭素短繊維を得る第一工程と、エアロゾルデポジション法を用いて吹付用炭素短繊維を基材に吹き付ける第二工程と、を有すること、を特徴とする炭素繊維三次元構造体の製造方法。
【選択図】なし
従来技術、競合技術の概要 炭素繊維の優れた電気的特性及び熱的特性を活用でき、各種母材に対する強化材や触媒担体等としても利用できる三次元構造体として、炭素短繊維の集合体である三次元構造体が注目されており、その構造や製造方法が種々検討されている。

例えば、特許文献1(特開2014-240123号公報)に記載の三次元繊維構造体においては、基材に短繊維を吹き付けることにより当該短繊維を基材に結合させてなる三次元繊維構造体であって、当該基材はゲル状の固体または空隙を有する多孔質体であって、当該固体の表面又は空隙部分に短繊維を刺し込ませることにより、短繊維を基材に結合させている三次元繊維構造体、が開示されている。

上記特許文献1に記載の三次元繊維構造体では、基材に短繊維を高密度で吹き付けた三次元繊維構造体とすることができることから、高密度で多表面積の三次元繊維構造体を提供することができる、としている。

また、基材上に微細粒子からなる三次元構造体を形成させる方法としては、特許文献2(特開2010-121203号)に、多孔質基材上にエアロゾルデポジション法により緻密様脆性材料構造物が形成された複合構造物の製造方法であって、多孔質基材は三次元網目構造状の連続気孔を有し、且つ、多孔質基材の表面であって緻密質脆性材料構造物との界面を形成する表面は連続気孔と連通する表面気孔を有するものであり、表面気孔に選択的に脆性材料微粒子の圧粉体様構造物を形成させる第一の工程を行い、その後に、エアロゾルデポジション法により脆性材料微粒子を噴射し、表面気孔に選択的に脆性材料微粒子の圧粉体様構造物が形成された多孔質基材の表面に脆性微粒子を衝突させることで、多孔質基材の表面に脆性材料微粒子と同じ構成材料からなる緻密様脆性材料構造物を形成させる第二の工程を行なうことを特徴とする複合構造物の製造方法、が開示されている。

上記特許文献2に記載の複合構造物の製造方法においては、上記工程を有していることにより、エアロゾルデポジション法で作製することが従来困難であったセラミックスや金属の多孔質基材の表面に緻密な脆性材料の構造物が形成された複合構造物を作製することが可能となる、としている。
産業上の利用分野 本発明は炭素繊維三次元構造体及びその製造方法に関し、より具体的には、炭素短繊維が三次元的に絡み合った炭素繊維構造体及びその製造方法に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】
基材に炭素短繊維を吹き付けることにより炭素繊維三次元構造体を形成させる方法であって、
前記炭素短繊維に対して熱処理及び/又は液相酸化法を用いた表面処理を施し、吹付用炭素短繊維を得る第一工程と、
エアロゾルデポジション法を用いて前記吹付用炭素短繊維を前記基材に吹き付ける第二工程と、を有すること、
を特徴とする炭素繊維三次元構造体の製造方法。

【請求項2】
酸素を含む雰囲気下で前記熱処理を行い、
前記熱処理の温度を500~700℃とすること、
を特徴とする請求項1に記載の炭素繊維三次元構造体の製造方法。

【請求項3】
前記表面処理を、硝酸を用いた表面処理とすること、
を特徴とする請求項1又は2に記載の炭素繊維三次元構造体の製造方法。

【請求項4】
前記炭素短繊維がピッチ系の炭素短繊維であること、
を特徴とする請求項1~3のうちのいずれかに記載の炭素繊維三次元構造体の製造方法。

【請求項5】
前記第二工程において、前記基材に前記炭素短繊維を50~200m/secの速度で吹き付けること、
を特徴とする請求項1~4のうちのいずれかに記載の炭素繊維三次元構造体の製造方法。

【請求項6】
前記炭素短繊維の平均長さが100~3000μmであること、
を特徴とする請求項1~5のうちのいずれかに記載の炭素繊維三次元構造体の製造方法。

【請求項7】
炭素短繊維同士が三次元的に絡み合った炭素繊維三次元構造体であって、
前記炭素短繊維の平均長さ及び平均直径がそれぞれ100~3000μm及び5~15μmであり、
前記炭素短繊維の表面に直径が10~200nmの略円形の凹部が形成されていること、
を特徴とする炭素繊維三次元構造体。

【請求項8】
前記炭素繊維三次元構造体の厚さが3mm以上であること、
を特徴とする請求項7に記載の炭素繊維三次元構造体。

【請求項9】
前記炭素短繊維がピッチ系の炭素短繊維であること、
を特徴とする請求項7又は8に記載の炭素繊維三次元構造体。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 公開
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