JP2008230909A - Porous composite and its production method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、カーボンナノ繊維の集合体からなる多孔質複合体とその製造方法に関する。 The present invention relates to a porous composite comprising an aggregate of carbon nanofibers and a method for producing the same.
無機材料は、一般に、耐熱性、耐食性などの特質に優れていることから、多孔質の無機材
料が各種フィルター、触媒担体、軽量構造部材などに使用されている。特に、気孔率の高
い無機材料としては、セラミックスウイスカーや炭素繊維などの繊維材の集合体を固化し
た多孔体が実用化されている。近年、多孔体の孔径微細化や比表面積増大などの技術的要
求レベルが高くなり、多孔体の製造に用いるウイスカーや繊維材をできるだけ細径のもの
にする必要性が増加している。
Since inorganic materials are generally excellent in properties such as heat resistance and corrosion resistance, porous inorganic materials are used for various filters, catalyst carriers, lightweight structural members, and the like. In particular, as an inorganic material having a high porosity, a porous body obtained by solidifying an aggregate of fiber materials such as ceramic whiskers and carbon fibers has been put into practical use. In recent years, the level of technical demands such as pore diameter refinement and increase in specific surface area of porous bodies has increased, and the need to make whiskers and fiber materials used for the production of porous bodies as small as possible has increased.
カーボンナノチューブは外径１μｍ以下の中空繊維状材料であり、その導電性や熱伝導性
、電子放出特性などを利用した機能的材料として期待されている。また、カーボンナノフ
ァイバーなど、中空繊維状以外の形状の微細な材料も作製されている。そのため、これら
は、種々の機能性材料の他、高分子系複合材料中の分散材として工業化が進められている
。
Carbon nanotubes are hollow fiber materials having an outer diameter of 1 μm or less, and are expected as functional materials utilizing their conductivity, thermal conductivity, electron emission characteristics, and the like. In addition, fine materials other than hollow fibers such as carbon nanofibers have also been produced. Therefore, these are being industrialized as dispersion materials in polymer composite materials in addition to various functional materials.
単層カーボンナノチューブの集合体を真空中又は非酸化性雰囲気中で加圧焼結することに
より、焼結助剤なしでカーボンナノチューブ同士の結合が生じ、固化材を作製できたこと
が報告されている（非特許文献１）。しかしながら、この方法では、単層カーボンナノチ
ューブには適応できるものの、多層カーボンナノチューブの場合には、表面の化学的安定
性が高いために、カーボンナノチューブ同士の結合が不十分となり、固化が困難である。
It has been reported that carbon nanotubes can be bonded together without sintering aid by sintering the aggregate of single-walled carbon nanotubes in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere. (Non-Patent Document 1). However, this method can be applied to single-walled carbon nanotubes, but in the case of multi-walled carbon nanotubes, the chemical stability of the surface is high, so the bonding between the carbon nanotubes becomes insufficient and solidification is difficult. .
カーボンナノチューブの集合体を固化するために、カーボンナノチューブと活性炭や非晶
質炭素とを混合し、真空中又は非酸化性雰囲気中で１０ＭＰａ以上の圧力、５００〜２０
００℃で加圧焼結することによるかさ密度１．５０ｇ／ｃｍ３以上の固化カーボンナノチ
ューブが提案されている（特許文献１）。これは、非晶質炭素の添加の効果に加えて、焼
結の際に加圧の効果を利用することにより、カーボンナノチューブ同士の十分な結合が得
られるというものである。一方、この手法でかさ密度の低い多孔体材料を作製するために
は、加圧力を低くする必要があるが、加圧力を低くするほどカーボンナノチューブ同士の
結合が不十分となる。
In order to solidify the aggregate of carbon nanotubes, carbon nanotubes are mixed with activated carbon or amorphous carbon, and the pressure is 10 MPa or more in vacuum or in a non-oxidizing atmosphere.
A solidified carbon nanotube having a bulk density of 1.50 g / cm 3 or more by pressure sintering at 00 ° C. has been proposed (Patent Document 1). This means that sufficient bonding between carbon nanotubes can be obtained by utilizing the effect of pressurization during sintering in addition to the effect of adding amorphous carbon. On the other hand, in order to produce a porous material having a low bulk density by this method, it is necessary to lower the applied pressure. However, as the applied pressure is reduced, the bonding between the carbon nanotubes becomes insufficient.
また、カーボンナノチューブが結合した多孔質の集合体を作製するために、熱硬化性樹脂
を混練し、炭化させることによって、カーボンナノチューブが炭素系物質によって繋がっ
たナノカーボンコンポジット材が提案されている（特許文献２、３）。しかし、カーボン
ナノチューブを含め、炭素系物質は、一般に耐酸化性に乏しいために、カーボンナノチュ
ーブと炭素系物質からなるナノカーボンコンポジット材は、大気雰囲気など、酸化性雰囲
気の高温では酸化され、消耗してしまうという問題がある。
Further, in order to produce a porous aggregate in which carbon nanotubes are bonded, a nanocarbon composite material in which carbon nanotubes are connected by a carbon-based material by kneading and carbonizing a thermosetting resin has been proposed ( Patent Documents 2 and 3). However, since carbon-based materials, including carbon nanotubes, generally have poor oxidation resistance, nanocarbon composite materials composed of carbon nanotubes and carbon-based materials are oxidized and consumed at high temperatures in an oxidizing atmosphere such as the air atmosphere. There is a problem that it ends up.
また、焼成による有機−無機変換により炭化物系セラミックスとなる高分子前駆体物質に
カーボンナノチューブを混合して焼成することにより、カーボンナノチューブを含有する
セラミックス系複合材料が知られている（非特許文献２）。しかしながら、この製造方法
では、カーボンナノチューブの添加量が多くなるにしたがって均一な混合が困難となり、
適切な添加量が限られてしまう。また、この製造方法では、気孔率の高い多孔性複合体を
作製することは困難である。
In addition, a ceramic composite material containing carbon nanotubes is known by mixing carbon nanotubes with a polymer precursor material that becomes a carbide-based ceramic by organic-inorganic conversion by firing and firing (non-patent document 2). ). However, in this production method, as the amount of carbon nanotubes increases, uniform mixing becomes difficult,
Appropriate amount added is limited. Also, with this production method, it is difficult to produce a porous composite with a high porosity.
本発明は、上記の問題点を解決し、カーボンナノ繊維の集合体からなり、カーボンナノ繊
維同士の接合が十分になされた、かさ密度の小さい多孔質体及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a porous body having a small bulk density, which is composed of an aggregate of carbon nanofibers and sufficiently bonded to each other, and a method for producing the same. And
本発明は、上記の問題点を解決し、ネットワークを形成したカーボンナノ繊維の集合体で
あって、該カーボンナノ繊維の集合体が高分子前駆体物質の熱分解生成物のセラミックス
物質と複合化されており、かつ、該カーボンナノ繊維同士をバインダーの役割をする該セ
ラミックス物質を介して結合した構造の多孔質複合体及びその製造方法を提供する。
The present invention solves the above-mentioned problems and is an aggregate of carbon nanofibers that form a network, and the aggregate of carbon nanofibers is combined with a ceramic material that is a thermal decomposition product of a polymer precursor material. A porous composite having a structure in which the carbon nanofibers are bonded to each other via the ceramic substance serving as a binder and a method for producing the same are provided.
本第一発明の多孔質複合体はネットワークを形成した無機繊維の集合体であり、該無機繊
維同士をセラミックス物質を介して結合した構造の多孔質複合体であって、前記無機繊維
がカーボンナノ繊維であり、前記セラミックス物質が炭化物系セラミックス物質であるこ
とを特徴とする。ここで、本発明における炭化物系セラミックス物質とは、炭素以外の元
素と炭素が相互に結合して構成されたセラミックス物質をいう。結晶質構造であっても非
晶質構造であっても良い。
The porous composite of the first invention is an aggregate of inorganic fibers forming a network, and is a porous composite having a structure in which the inorganic fibers are bonded to each other through a ceramic substance, and the inorganic fibers are carbon nano-fibers. It is a fiber, and the ceramic material is a carbide-based ceramic material. Here, the carbide-based ceramic material in the present invention refers to a ceramic material configured by bonding elements other than carbon and carbon to each other. It may be a crystalline structure or an amorphous structure.
本第二発明は、前記第一発明の多孔質複合体を製造する方法であって、焼成による有機−
無機変換により炭化物系セラミックスとなる高分子前駆体物質の溶液をカーボンナノ繊維
の集合体よりなる成型体に浸透させ、該溶液の溶媒を除去し、これを焼成することを特徴
とする。
The second invention is a method for producing the porous composite according to the first invention, wherein the organic compound is obtained by firing.
It is characterized in that a solution of a polymer precursor material that becomes a carbide-based ceramic by inorganic conversion is infiltrated into a molded body made of an aggregate of carbon nanofibers, the solvent of the solution is removed, and this is fired.
本第三発明は、前記第一発明の多孔質複合体を製造する方法であって、焼成による有機−
無機変換により炭化物系セラミックスとなる高分子前駆体物質、該高分子前駆体物質を溶
解する溶媒、及び、カーボンナノ繊維を混合し、次にこの混合液と該高分子前駆体物質を
溶解しない溶媒を混合することにより、溶解された該高分子前駆体物質をカーボンナノ繊
維が核とされた複合前駆体粒子として混合溶媒溶液中に析出させ、この複合前駆体粒子を
加圧して成型体とし、この成型体を焼成することを特徴とする。
The third invention is a method for producing the porous composite according to the first invention, wherein the organic compound is obtained by firing.
A polymer precursor material that becomes carbide-based ceramics by inorganic conversion, a solvent that dissolves the polymer precursor material, and a carbon nanofiber, and then a solvent that does not dissolve the mixed solution and the polymer precursor material By mixing the polymer precursor material, the dissolved polymer precursor material is precipitated in a mixed solvent solution as composite precursor particles having carbon nanofibers as nuclei, and the composite precursor particles are pressurized to form a molded body, The molded body is fired.
本第一発明の多孔質複合体は、外径１μｍ以下のカーボンナノ繊維の集合体がネットワー
クを形成したものであり、そのため、各カーボンナノ繊維同士の隙間も微細であり、その
分布状態も均一なものとなる。また、導電性や熱伝導性などのカーボンナノ繊維の諸特性
を活用した機能を有することができる。また、カーボンナノ繊維同士を炭化物系セラミッ
クス物質を介して結合することにより、カーボンナノ繊維間の十分な結合が得られるとと
もに、炭化物系セラミックス物質の特徴である耐熱性、耐酸化性、耐食性を兼ね備えた多
孔質複合体を実現することができる。
In the porous composite of the first invention, an aggregate of carbon nanofibers having an outer diameter of 1 μm or less forms a network. Therefore, the gaps between the carbon nanofibers are fine, and the distribution state is uniform. It will be something. Moreover, it can have the function which utilized various characteristics of carbon nanofiber, such as electroconductivity and heat conductivity. In addition, carbon nanofibers can be bonded to each other via a carbide-based ceramic material, so that a sufficient bond between carbon nanofibers can be obtained, and the heat resistance, oxidation resistance, and corrosion resistance that are characteristic of carbide-based ceramic materials are combined. A porous composite can be realized.
また、本第二発明の製造方法では、カーボンナノ繊維を用いた多孔質複合体でありながら
、従来にはない１．２〜０．１ｇ／ｃｍ３程度の低いかさ密度により製造することができ
た。これは、高分子前駆体物質を溶媒に溶解した溶液をカーボンナノ繊維の集合体の成型
体に浸透させることにより、高分子前駆体物質を溶媒に溶解した溶液がネットワーク構造
を形成したカーボンナノ繊維間に均一に浸透し、該溶液の溶媒を除去する際にネットワー
ク構造の隙間において気孔率が確保されるとともに、該高分子前駆体物質が焼成により炭
化物系セラミックスに変換されることによってカーボンナノ繊維が該炭化物系セラミック
スによって強固に結合されたものと思われる。
In addition, in the production method of the second invention, although it is a porous composite using carbon nanofibers, it can be produced with a bulk density as low as about 1.2 to 0.1 g / cm 3 which is not conventional. It was. This is because carbon nanofibers in which a solution in which a polymer precursor material is dissolved in a solvent form a network structure are infiltrated into a carbon nanofiber aggregate molded body by dissolving the polymer precursor material in a solvent. Carbon nanofibers by uniformly infiltrating between them and ensuring porosity in the gaps of the network structure when removing the solvent of the solution and converting the polymer precursor material to carbide-based ceramics by firing Seems to be firmly bonded by the carbide-based ceramics.
また、本第三発明の製造方法でも、カーボンナノ繊維を用いた多孔質複合体でありながら
、従来にはない低いかさ密度により製造することができた。これは、カーボンナノ繊維が
核とされた複合前駆体粒子を成型することにより、ネットワーク構造を形成したカーボン
ナノ繊維の集合体を骨格構造とし、ネットワーク構造の隙間において気孔率が確保されつ
つ、カーボンナノ繊維表面の該高分子前駆体物質が焼成により炭化物系セラミックスに変
換されるとともに、該炭化物系セラミックスによってカーボンナノ繊維が強固に結合され
たものと思われる。
Moreover, even with the production method of the third aspect of the present invention, although it is a porous composite using carbon nanofibers, it could be produced with a low bulk density that has not existed before. This is because carbon nanofiber cores are molded into composite precursor particles to form a network structure of carbon nanofibers as a skeletal structure, while maintaining porosity in the gaps in the network structure. It is considered that the polymer precursor material on the nanofiber surface is converted into carbide-based ceramics by firing, and the carbon nanofibers are firmly bonded by the carbide-based ceramics.
本発明における多孔質複合体の製造方法は、焼成による有機−無機変換により炭化物系セ
ラミックスとなる高分子前駆体物質を溶媒に溶解した溶液をカーボンナノ繊維の集合体よ
りなる成型体の空隙に浸透させ、該溶液の溶媒を除去し、得られた高分子前駆体物質とカ
ーボンナノ繊維の複合体を焼成することを特徴とする。
In the method for producing a porous composite in the present invention, a solution obtained by dissolving a polymer precursor substance that becomes a carbide-based ceramic by organic-inorganic conversion by firing in a solvent penetrates into a void of a molded body made of an aggregate of carbon nanofibers. And the solvent of the solution is removed, and the resulting polymer precursor material and carbon nanofiber composite is fired.
また、焼成による有機−無機変換により炭化物系セラミックスとなる高分子前駆体物質、
該高分子前駆体物質を溶解する溶媒Ａ、及び、カーボンナノ繊維を混合して混合液とし、
次に、この混合液と該高分子前駆体物質を溶解しない溶媒Ｂを混合することにより混合溶
媒溶液とし、溶媒Ａに溶解された該高分子前駆体物質をカーボンナノ繊維が核とされた複
合前駆体粒子として該混合溶媒溶液中に析出させ、この複合前駆体粒子を加圧して成型体
とし、この成型体を焼成することを特徴とする。
In addition, a polymer precursor material that becomes a carbide ceramic by organic-inorganic conversion by firing,
Solvent A for dissolving the polymer precursor substance and carbon nanofibers are mixed to form a mixed solution,
Next, this mixed solution and a solvent B that does not dissolve the polymer precursor material are mixed to obtain a mixed solvent solution, and the polymer precursor material dissolved in the solvent A is a composite having carbon nanofibers as the core. Precursor particles are precipitated in the mixed solvent solution, the composite precursor particles are pressed to form a molded body, and the molded body is fired.
本発明では、原料として、カーボンナノチューブなどのカーボンナノ繊維を用いる。ここ
で、カーボンナノ繊維とは、カーボンナノチューブのみならず、中空ではないカーボンナ
ノファイバーであってもよい。これらのカーボンナノ繊維は、化学結合状態の種類、また
、単層又は多層の構造による種類を問わない。また、表面に何らかの修飾を施したもので
あってもよい。
In the present invention, carbon nanofibers such as carbon nanotubes are used as a raw material. Here, the carbon nanofibers may be not only carbon nanotubes but also carbon nanofibers that are not hollow. These carbon nanofibers may be of any kind in the state of chemical bonding, or of a single layer or multilayer structure. Further, the surface may be modified in some way.
また、原料として、炭素及びケイ素などの無機物質構成元素を含み、焼成することによっ
て有機−無機変換により炭化物系セラミックスとなる高分子前駆体物質を用いる。ただし
、何らかの溶媒に可溶性である必要がある。本発明の方法において「有機−無機変換」と
は有機の高分子前駆体物質が焼成により熱分解し、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ、Ｓｉ−Ｃ−Ｎ、Ｓｉ−
Ｃ−Ｎ−Ｏ等のセラミックス物質に無機化することをいう。
Further, as a raw material, a polymer precursor material containing an inorganic substance constituting element such as carbon and silicon and becoming a carbide ceramic by organic-inorganic conversion by firing is used. However, it must be soluble in some solvent. In the method of the present invention, “organic-inorganic conversion” means that an organic polymer precursor material is thermally decomposed by firing to produce Si—C—O, Si—C—N, Si—
It means mineralizing to a ceramic material such as C—N—O.
本発明の方法に適した高分子前駆体物質の例としては、ポリカルボシラン、ポリビニルシ
ランなどのポリシリレン類が挙げられる。なお、ポリシリレン類は、ポリシラン類とも称
されている。例えば、ポリカルボシランをアルゴン雰囲気中で焼成することにより、Si-C
系などのセラミックス材料が得られる。また、このような高分子物質を基本として、酸素
、窒素、燐、ホウ素、チタン、ジルコニウム、アルミニウムなどの元素を含むものであっ
ても構わない。さらには、複数の高分子前駆体物質を混合したもの、高分子前駆体物質を
重縮合したものであっても構わない。
Examples of polymeric precursor materials suitable for the method of the present invention include polysilylenes such as polycarbosilane and polyvinylsilane. Polysilylenes are also called polysilanes. For example, by baking polycarbosilane in an argon atmosphere, Si-C
A ceramic material such as a system can be obtained. Further, based on such a polymer substance, it may contain an element such as oxygen, nitrogen, phosphorus, boron, titanium, zirconium, and aluminum. Furthermore, it may be a mixture of a plurality of polymer precursor materials or a polycondensation of polymer precursor materials.
ここで、該高分子前駆体物質を溶解する溶媒として、ノルマルヘキサンやキシレンなどの
有機溶媒が好適である。該高分子物質を溶解するものであれば、複数の溶媒を混合したも
のであってもよい。とくに、粘性が低く、揮発性の高いノルマルヘキサンが好ましい。溶
解する方法は問わないが、均質に溶解させるために、撹拌することが望ましい。
Here, an organic solvent such as normal hexane or xylene is suitable as a solvent for dissolving the polymer precursor substance. As long as the polymer substance can be dissolved, a mixture of a plurality of solvents may be used. In particular, normal hexane having low viscosity and high volatility is preferable. Although the method of melt | dissolving is not ask | required, in order to make it melt | dissolve uniformly, stirring is desirable.
本第二発明の製造方法では、カーボンナノ繊維の集合体を成型して成型体とした後、該高
分子前駆体物質を溶媒に溶解した溶液を成型体の空隙に浸透させ、次いで、該溶媒を蒸発
（揮発）により除去することによって高分子前駆体物質とカーボンナノ繊維の複合成型体
を作製することができる。ここで、溶媒が完全に除去される前に、必要に応じて複合成型
体を加圧することにより、カーボンナノ繊維同士の結合をより強固にするとともに、複合
成型体の最終的なかさ密度をより精密に調整することができる。カーボンナノ繊維は溶媒
との混合や後の焼成処理により質量が殆ど変化しないのに対し、高分子前駆体物質はその
化学組成や分子構造に依存して焼成処理の際に質量が減少する。そのため、製造する製品
におけるカーボンナノ繊維と炭化物系セラミックス物質の比率に対し、焼成による高分子
前駆体物質の質量変化率を考慮して設定される。
In the production method of the second invention, after a carbon nanofiber aggregate is molded into a molded body, a solution in which the polymer precursor material is dissolved in a solvent is permeated into the voids of the molded body, and then the solvent Is removed by evaporation (volatilization) to produce a composite molded body of the polymer precursor material and the carbon nanofibers. Here, before the solvent is completely removed, by pressing the composite molded body as necessary, the bonds between the carbon nanofibers are strengthened and the final bulk density of the composite molded body is more precise. Can be adjusted. Carbon nanofibers hardly change in mass due to mixing with a solvent or subsequent baking treatment, whereas polymer precursor materials are reduced in mass during baking treatment depending on their chemical composition and molecular structure. For this reason, the ratio of the carbon nanofibers to the carbide-based ceramic material in the product to be manufactured is set in consideration of the mass change rate of the polymer precursor material due to firing.
高分子前駆体物質とカーボンナノ繊維の比率としては、高分子前駆体物質とカーボンナノ
繊維の種類、及び、製造する製品に要求される特性に依存するが、カーボンナノ繊維の質
量に対し、高分子前駆体物質の質量が０.１倍から２０倍の範囲が好ましい。０.１倍より
小さいと焼成後のカーボンナノ繊維同士の結合が不十分となり、２０倍より大きいと焼成
後の多孔率が不十分となる。より好ましくは、０.２倍から６倍の範囲である。
The ratio of the polymer precursor material to the carbon nanofibers depends on the types of the polymer precursor material and the carbon nanofibers and the characteristics required for the product to be manufactured. The mass of the molecular precursor substance is preferably in the range of 0.1 to 20 times. If it is less than 0.1 times, the bonding between the carbon nanofibers after firing becomes insufficient, and if it is more than 20 times, the porosity after firing becomes insufficient. More preferably, the range is 0.2 to 6 times.
また、溶媒の量は、高分子前駆体物質を溶解できるだけの量が必要であり、多くなる程、
カーボンナノ繊維との混合の均一性に好ましいが、該溶媒を揮発により除去する工程で時
間を要し、不経済である。一般に、溶媒の量は、高分子前駆体物質の質量の１０倍から１
０００倍の質量の範囲が好ましい。その混合方法は問わない。この混合液を必要に応じて
型に充填し、該溶液の溶媒を揮発により除去することによって高分子前駆体物質とカーボ
ンナノ繊維の複合成型体を作製することができる。溶媒が完全に除去される前に、必要に
応じて複合成型体を加圧することにより、カーボンナノ繊維同士の結合をより強固にする
とともに、複合成型体の最終的なかさ密度をより精密に調整することもできる。
In addition, the amount of the solvent needs to be an amount that can dissolve the polymer precursor substance, and the larger the amount,
Although it is preferable for the uniformity of mixing with the carbon nanofiber, it takes time in the step of removing the solvent by volatilization, which is uneconomical. Generally, the amount of solvent ranges from 10 times the mass of the polymeric precursor material to 1
A mass range of 000 times is preferred. The mixing method does not matter. By filling this mixed solution into a mold as necessary and removing the solvent of the solution by volatilization, a composite molded body of the polymer precursor substance and the carbon nanofiber can be produced. Before the solvent is completely removed, by pressing the composite molded body as necessary, the bonds between the carbon nanofibers become stronger and the final bulk density of the composite molded body is adjusted more precisely. You can also.
本第三発明の製造方法では、焼成による有機−無機変換により炭化物系セラミックスとな
る高分子前駆体物質、該高分子前駆体物質を溶解する溶媒Ａ、及び、カーボンナノ繊維を
混合して混合液とし、次に、この混合液と該高分子前駆体物質を溶解しない溶媒Ｂを混合
することにより混合溶媒溶液とし、溶媒Ａに溶解された該高分子前駆体物質をカーボンナ
ノ繊維が核とされた複合前駆体粒子として該混合溶媒溶液中に析出させる方法を用いる。
In the production method of the third invention, a polymer precursor material that becomes a carbide-based ceramic by organic-inorganic conversion by firing, a solvent A that dissolves the polymer precursor material, and carbon nanofibers are mixed and mixed. Next, this mixed solution and a solvent B that does not dissolve the polymer precursor material are mixed to obtain a mixed solvent solution. The polymer precursor material dissolved in the solvent A is used as a core of carbon nanofibers. A method of precipitating the mixed precursor particles in the mixed solvent solution is used.
ここで、該高分子前駆体物質を溶解する溶媒Ａとは、前述の本第二発明で用いる該高分子
前駆体物質を溶解する溶媒と同じ性質のものである。一方、該高分子前駆体物質を溶解し
ない溶媒Ｂとしては、エタノール、メタノール、アセトン、水などが挙げられる。該高分
子物質を溶解しないものであれば、複数の溶媒を混合したものであってもよい。混合の容
易さから、粘性の低い溶媒が好ましい。さらには、該高分子物質を溶解する溶媒Ａ、及び
、該高分子物質を溶解しない溶媒Ｂは、互いに溶解し合うものを選択することが、均一な
析出のために好ましい。カーボンナノ繊維に対する高分子前駆体物質及び該高分子物質を
溶解する溶媒Ａとの比率に関しては、第二発明と同様である。ここで、該高分子物質を溶
解しない溶媒Ｂの量は析出の均一性のために多い方が好ましく、該混合液の量に対し、体
積比で２倍以上が好ましく、経済性の理由から１００倍以下が好ましい。
Here, the solvent A that dissolves the polymer precursor substance has the same properties as the solvent that dissolves the polymer precursor substance used in the second invention described above. On the other hand, examples of the solvent B that does not dissolve the polymer precursor substance include ethanol, methanol, acetone, and water. As long as the polymer substance is not dissolved, a mixture of a plurality of solvents may be used. A solvent with low viscosity is preferable because of easy mixing. Furthermore, it is preferable for the uniform precipitation that a solvent A that dissolves the polymer substance and a solvent B that does not dissolve the polymer substance are selected so as to dissolve each other. The ratio of the polymer precursor material to the carbon nanofibers and the solvent A that dissolves the polymer material is the same as in the second invention. Here, the amount of the solvent B that does not dissolve the polymer substance is preferably large for the uniformity of precipitation, and is preferably twice or more by volume with respect to the amount of the mixed solution. Double or less is preferable.
高分子前駆体物質、該高分子前駆体物質を溶解する溶媒Ａ、及び、カーボンナノ繊維の混
合においては、混合方法は限定されないが、まず該高分子前駆体物質を溶媒Ａに溶解し、
次にカーボンナノ繊維をこの溶液に混合することが好ましい。また、該高分子前駆体物質
を溶解する溶媒Ａにカーボンナノ繊維を分散させ、次に該高分子前駆体物質をこの混合液
に溶解させてもよい。なお、混合液中におけるカーボンナノ繊維の分散をより均一にする
ために、混合後に超音波を照射することが好ましい。
In the mixing of the polymer precursor material, the solvent A for dissolving the polymer precursor material, and the carbon nanofiber, the mixing method is not limited, but first the polymer precursor material is dissolved in the solvent A,
Next, it is preferable to mix carbon nanofibers into this solution. Alternatively, the carbon nanofibers may be dispersed in the solvent A that dissolves the polymer precursor material, and then the polymer precursor material may be dissolved in the mixed solution. In order to make the dispersion of the carbon nanofibers in the mixed solution more uniform, it is preferable to irradiate ultrasonic waves after mixing.
次に、該高分子前駆体物質を溶解しない溶媒Ｂを撹拌しながら、カーボンナノ繊維が分散
した該溶液を滴下し、混合溶媒溶液を形成する。これにより、溶解された該高分子前駆体
物質がカーボンナノ繊維を核として該混合溶媒溶液中に析出し、カーボンナノ繊維を内部
に含有する複合前駆体粒子となる。
Next, while stirring the solvent B that does not dissolve the polymer precursor substance, the solution in which the carbon nanofibers are dispersed is dropped to form a mixed solvent solution. As a result, the dissolved polymer precursor material is precipitated in the mixed solvent solution with the carbon nanofibers as nuclei, and becomes composite precursor particles containing the carbon nanofibers therein.
この複合前駆体粒子を含む該混合溶媒溶液から溶媒を除去して得られる複合前駆体粒子を
所定の型に入れて加圧することにより、高分子前駆体物質とカーボンナノ繊維の複合成型
体を作製することができる。ここで、溶媒を除去する方法は問わない。濾過、加熱乾燥、
真空乾燥などが選択できる。加圧成型の段階では、溶媒が完全に除去されている必要はな
いため、複合前駆体粒子を含む該混合溶媒溶液からろ紙などで濾過することにより固形分
の複合前駆体粒子の濃度を高め、複合前駆体粒子が半乾燥の状態で所定の型に入れて加圧
することもできる。作製された複合成型体は、多孔質であるので、加圧成型後であっても
、加熱乾燥、真空乾燥などの方法により、溶媒を十分に除去することができる。
The composite precursor particles obtained by removing the solvent from the mixed solvent solution containing the composite precursor particles are placed in a predetermined mold and pressed to produce a composite molded body of the polymer precursor material and the carbon nanofibers. can do. Here, the method for removing the solvent does not matter. Filtration, heat drying,
Vacuum drying can be selected. Since the solvent does not need to be completely removed at the pressure molding stage, the concentration of the solid precursor particles is increased by filtering the mixed solvent solution containing the composite precursor particles with a filter paper or the like, The composite precursor particles may be put into a predetermined mold in a semi-dry state and pressurized. Since the produced composite molded body is porous, the solvent can be sufficiently removed by a method such as heat drying or vacuum drying even after pressure molding.
あるいは、複合前駆体粒子を含む混合溶媒溶液を所定の型に入れて溶媒を除去することに
より、高分子前駆体物質とカーボンナノ繊維の複合成型体を作製することができる。この
場合の溶媒除去方法としては、加熱乾燥、真空乾燥などが選択できる。溶媒が完全に除去
されてから、又は、半乾燥の状態で加圧することもできる。
Alternatively, a composite molded body of a polymer precursor material and carbon nanofibers can be produced by putting a mixed solvent solution containing composite precursor particles into a predetermined mold and removing the solvent. In this case, the solvent removal method can be selected from heat drying, vacuum drying and the like. The pressurization can be performed after the solvent is completely removed or in a semi-dry state.
なお、得られた複合成型体には、該高分子前駆体物質の性質に基づき、任意の処理を施す
ことができる。例えば、高分子前駆体物質の種類によっては、焼成する前に、該高分子前
駆体物質の融点未満の温度で酸化性雰囲気中において加熱する酸化不融化処理を施すこと
が可能であり、焼成加熱中における溶融を抑制することができる。また、酸化不融化処理
の代わりに電子線照射などの方法でも不融化処理をすることができる。
In addition, arbitrary processing can be given to the obtained composite molded object based on the property of this polymer precursor substance. For example, depending on the type of the polymer precursor material, it is possible to perform an oxidative infusibilization treatment in which the polymer precursor material is heated in an oxidizing atmosphere at a temperature lower than the melting point of the polymer precursor material. Melting inside can be suppressed. Further, the infusibilization treatment can be performed by a method such as electron beam irradiation instead of the oxidization infusibilization treatment.
得られた該複合成型体を該高分子前駆体物質の性質や用途に応じた条件で焼成することに
より、高分子前駆体物質が熱分解反応により炭化物系セラミックスに変換され、カーボン
ナノ繊維と炭化物系セラミックスとからなる多孔質複合体を作製することができる。該複
合成型体を加圧することなく焼成して、多孔質複合体を作製することができるが、目的に
応じて加圧しながら焼成してもよい。焼成雰囲気としては、非酸化性雰囲気が好ましい。
特にアルゴンガス雰囲気が好適である。
By firing the obtained composite molded body under conditions according to the properties and applications of the polymer precursor material, the polymer precursor material is converted into carbide ceramics by a thermal decomposition reaction, and carbon nanofibers and carbides are converted. A porous composite made of a ceramic can be produced. The composite molded body can be fired without applying pressure to produce a porous composite, but may be fired while being pressurized depending on the purpose. The firing atmosphere is preferably a non-oxidizing atmosphere.
An argon gas atmosphere is particularly preferable.
焼成温度としては、５００℃から２０００℃が好ましい。７００℃から１６００℃の温度
範囲が特に好適である。５００℃未満にすると高分子前駆体物質の熱分解反応が不十分と
なり、カーボンナノ繊維同士の十分な結合が得られず、また、作製された多孔質複合体の
耐熱性や耐酸化性が低くなる。焼成温度が２０００℃を超えると炭化物系セラミックスが
分解することがある。
The firing temperature is preferably 500 ° C to 2000 ° C. A temperature range of 700 ° C. to 1600 ° C. is particularly suitable. When the temperature is lower than 500 ° C., the thermal decomposition reaction of the polymer precursor material becomes insufficient, sufficient bonding between the carbon nanofibers cannot be obtained, and the heat resistance and oxidation resistance of the produced porous composite are low. Become. When the firing temperature exceeds 2000 ° C., the carbide-based ceramics may be decomposed.
焼成後の多孔質複合体の特性に関して、原料物質の特性が影響することはもちろんのこと
、カーボンナノ繊維量と炭化物系セラミックス量の比率及び成型の際の加圧力に影響され
る。成型の際の加圧力は特に大きく影響し、カーボンナノ繊維量と炭化物系セラミックス
量の比率を一定としても、加圧力が大きいほどカーボンナノ繊維のネットワーク構造が圧
縮され、カーボンナノ繊維同士の結合密度が高くなり、多孔質複合体全体の強度は上昇す
るが、かさ密度は大きくなり、多孔率は小さくなる。加圧力を一定とすると、カーボンナ
ノ繊維量に対する炭化物系セラミックス量の比率が大きいほど、カーボンナノ繊維同士を
結合する炭化物系セラミックスの量が多くなるために多孔質複合体全体の強度は上昇する
が、カーボンナノ繊維同士の隙間を充填する炭化物系セラミックスの量が多くなるために
、かさ密度は大きくなり、多孔率は小さくなる。
Regarding the characteristics of the porous composite after firing, not only the characteristics of the raw material are affected, but also the ratio between the amount of carbon nanofibers and the amount of carbide ceramics and the pressure applied during molding. The pressing force at the time of molding has a great influence. Even if the ratio between the amount of carbon nanofibers and the amount of carbide-based ceramics is constant, the network structure of carbon nanofibers is compressed as the pressing force increases, and the bond density between carbon nanofibers However, the strength of the entire porous composite increases, but the bulk density increases and the porosity decreases. If the applied pressure is constant, the larger the ratio of the amount of carbide-based ceramics to the amount of carbon nanofibers, the greater the amount of carbide-based ceramics that bond the carbon nanofibers together, so the overall strength of the porous composite increases. Since the amount of carbide-based ceramics filling the gaps between the carbon nanofibers increases, the bulk density increases and the porosity decreases.
０.５ｇのポリカルボシラン固体を、溶媒として５０ｍＬのノルマルヘキサンに加えてマ
グネチックスターラーで撹拌し、溶解した。これに０.５ｇの多層カーボンナノチューブ
（直径：３〜１０nm）を混合し、超音波を照射して均一に分散させて混合液を形成した。
この混合液を黒鉛製のプレス型（２５×２１mm）に少しずつ充填し、半乾燥状態になるま
でノルマルヘキサンを蒸発させた後、ハンドプレスにより０.４tonで加圧成型した。
この成形体を５０℃に加熱して十分乾燥した後、アルゴン雰囲気にて１０００℃まで昇
温し、３０分間保持する焼成処理を施した。その結果、カーボンナノチューブとSi-C-O系
セラミックスからなる多孔質複合体が得られた。この多孔質複合体のかさ密度は、０.３
８ｇ／ｃｍ３であった。
0.5 g of polycarbosilane solid was added to 50 mL of normal hexane as a solvent and stirred with a magnetic stirrer to dissolve. 0.5 g of multi-walled carbon nanotubes (diameter: 3 to 10 nm) were mixed with this, and the mixture was uniformly dispersed by irradiation with ultrasonic waves to form a mixed solution.
This mixed solution was filled little by little into a graphite press die (25 × 21 mm), and normal hexane was evaporated until it became a semi-dry state, followed by pressure molding at 0.4 ton with a hand press.
The molded body was heated to 50 ° C. and sufficiently dried, and then heated to 1000 ° C. in an argon atmosphere and subjected to a baking treatment for 30 minutes. As a result, a porous composite composed of carbon nanotubes and Si-CO ceramics was obtained. The bulk density of this porous composite is 0.3.
It was 8 g / cm 3 .
０.２ｇのポリカルボシラン固体を、溶媒として５０ｍＬのノルマルヘキサンに加えてマ
グネチックスターラーで撹拌し、溶解した。一方、１ｇの多層カーボンナノチューブ（直
径：４０〜７０nm）を黒鉛製のプレス型（２５×２１mm）に充填し、ハンドプレスにより
０.４tonで加圧成型した。型の上パンチを抜き、前記ポリカルボシランを溶解したノルマ
ルヘキサン溶液を注ぐことにより、型内のカーボンナノチューブ成型体に該溶液を含浸さ
せた。
0.2 g of polycarbosilane solid was added to 50 mL of normal hexane as a solvent and stirred with a magnetic stirrer to dissolve. On the other hand, 1 g of multi-walled carbon nanotubes (diameter: 40 to 70 nm) was filled in a graphite press die (25 × 21 mm) and pressure-molded with a hand press at 0.4 ton. An upper punch of the mold was removed and a normal hexane solution in which the polycarbosilane was dissolved was poured to impregnate the carbon nanotube molded body in the mold with the solution.
カーボンナノチューブ成型体のみかけ体積より溶液が少なくなる程度までノルマルヘキサ
ンを蒸発させた後、再度ハンドプレスで０.４tonの加圧成型を行った。この成形体を５０
〜６０℃に加熱して十分乾燥した後、大気中で１９０℃まで昇温してポリカルボシランの
酸化不融化処理を施し、さらに、アルゴン雰囲気に切り換えて１０００℃まで昇温し、３
０分間保持する焼成処理を施した。その結果、カーボンナノチューブとSi-C-O系セラミッ
クスからなる多孔質複合体が得られた。この多孔質複合体のかさ密度は、０.７４ｇ／ｃ
ｍ３であった。
After the normal hexane was evaporated to such an extent that the solution was less than the apparent volume of the carbon nanotube molded body, 0.4 ton of pressure molding was performed again with a hand press. This molded body is 50
After heating to ˜60 ° C. and sufficiently drying, the temperature is raised to 190 ° C. in the atmosphere to oxidize and infusibilize the polycarbosilane, and the temperature is raised to 1000 ° C. by switching to an argon atmosphere.
The baking process which hold | maintains for 0 minute was performed. As a result, a porous composite composed of carbon nanotubes and Si-CO ceramics was obtained. The bulk density of this porous composite is 0.74 g / c.
It was m 3.
１ｇのポリカルボシラン固体を、実施例２と同様、溶媒として５０ｍＬのノルマルヘキサ
ンに加えて溶解した。一方、１ｇの多層カーボンナノチューブ（直径：３〜１０nm）を実
施例２と同様に黒鉛製のプレス型に充填し、ハンドプレスにより予加圧力０.４tonで加圧
成型した。型の上パンチを抜き、前記ポリカルボシランを溶解したノルマルヘキサン溶液
を注ぐことにより、型内のカーボンナノチューブ成型体に該溶液を含浸させた。カーボン
ナノチューブ成型体のみかけ体積より溶液が少なくなる程度までノルマルヘキサンを蒸発
させた後、再度ハンドプレスで加圧力１．０tonで加圧成型を行った。この成形体に実施
例２と同様の処理を施した。その結果、カーボンナノチューブとＳｉ−Ｃ−Ｏ系セラミッ
クスからなるかさ密度０.６１ｇ／ｃｍ３の多孔質複合体が得られた。
As in Example 2, 1 g of polycarbosilane solid was dissolved in 50 mL of normal hexane as a solvent. On the other hand, 1 g of multi-walled carbon nanotubes (diameter: 3 to 10 nm) was filled in a graphite press die in the same manner as in Example 2 and pressure-molded with a hand press at a preloading pressure of 0.4 ton. An upper punch of the mold was removed and a normal hexane solution in which the polycarbosilane was dissolved was poured to impregnate the carbon nanotube molded body in the mold with the solution. The normal hexane was evaporated to such an extent that the solution was less than the apparent volume of the carbon nanotube molded body, and then pressure molding was performed again with a hand press at a pressure of 1.0 ton. This molded body was treated in the same manner as in Example 2. As a result, a porous composite having a bulk density of 0.61 g / cm 3 made of carbon nanotubes and Si—C—O ceramics was obtained.
加圧力を０．１tonとした以外は実施例３と同じ条件で多孔質複合体を得た。その結果、
かさ密度０.２８ｇ／ｃｍ３の多孔質複合体が得られた。
A porous composite was obtained under the same conditions as in Example 3 except that the applied pressure was 0.1 ton. as a result,
A porous composite having a bulk density of 0.28 g / cm 3 was obtained.
ポリカルボシラン固体を３ｇとし、加圧力を０．４tonとした以外は実施例３と同じ条件
で多孔質複合体を得た。その結果、かさ密度０.６６ｇ／ｃｍ３の多孔質複合体が得られ
た。
A porous composite was obtained under the same conditions as in Example 3 except that the polycarbosilane solid was 3 g and the applied pressure was 0.4 ton. As a result, a porous composite having a bulk density of 0.66 g / cm 3 was obtained.
０.５ｇのポリカルボシラン固体を、溶媒Ａとして１００ｍＬのノルマルヘキサンに加え
てマグネチックスターラーで撹拌し、溶解した。これに０.５ｇの多層カーボンナノチュ
ーブ（直径：３〜１０nm）を混合し、超音波を照射して均一に分散させてカーボンナノチ
ューブ分散溶液を形成した。一方、溶媒Ｂとして４００ｍＬのエタノールをマグネチック
スターラーで撹拌し、その上から前述のカーボンナノチューブ分散溶液を滴下し溶媒Ａと
溶媒Ｂの混合溶媒溶液を形成した。これにより、カーボンナノチューブが核とされた複合
前駆体粒子が混合溶媒溶液中に析出した。
0.5 g of polycarbosilane solid was added to 100 mL of normal hexane as the solvent A and dissolved by stirring with a magnetic stirrer. 0.5 g of multi-walled carbon nanotubes (diameter: 3 to 10 nm) were mixed with this, and irradiated with ultrasonic waves to uniformly disperse to form a carbon nanotube dispersion solution. On the other hand, 400 mL of ethanol as a solvent B was stirred with a magnetic stirrer, and the above-mentioned carbon nanotube dispersion solution was dropped from above to form a mixed solvent solution of the solvent A and the solvent B. As a result, composite precursor particles having carbon nanotubes as nuclei precipitated in the mixed solvent solution.
この混合溶媒溶液をろ紙で濾過することにより溶媒を除去して固形分の複合前駆体粒子の
濃度を高め、半乾燥の状態で黒鉛製のプレス型（２５×２１mm）に充填し、ハンドプレス
により０.４tonで加圧成型した。この成形体を乾燥させ、アルゴン雰囲気にて１０００℃
まで昇温し、３０分間保持する焼成処理を施した。その結果、カーボンナノチューブとＳ
ｉ−Ｃ−Ｏ系セラミックスからなる多孔質複合体が得られた。この多孔質複合体のかさ密
度は、０.４５ｇ／ｃｍ３であった。
The mixed solvent solution is filtered through a filter paper to remove the solvent to increase the concentration of the solid composite precursor particles, and in a semi-dried state, fill the graphite mold (25 × 21 mm), Press molding at 0.4 ton. The molded body was dried and 1000 ° C. in an argon atmosphere.
The mixture was heated up to 30 minutes and subjected to a baking treatment for 30 minutes. As a result, carbon nanotubes and S
A porous composite made of i-C-O ceramics was obtained. The bulk density of this porous composite was 0.45 g / cm 3 .
この多孔質複合体から、幅３ｍｍ、厚さ２ｍｍの曲げ試験片を切り出し、アセトンを媒体
として超音波照射により洗浄した。この曲げ試験片を供して室温で４点曲げ試験を行った
結果、曲げ強さは１２.４ＭＰａであった。この多孔質複合体の破断面を走査型電子顕微
鏡で観察した結果を図１に示す。この多孔質複合体は、繊維状のカーボンナノチューブが
三次元的なネットワークを形成した集合体であり、各カーボンナノチューブ同士の隙間は
１μｍ以下の微細な空隙となる構造の多孔体であることを示している。各カーボンナノチ
ューブの表面がポリカルボシランの焼成によるセラミックス物質で被覆されていることは
、被覆層の厚さが小さいためにこの写真からは明瞭には観察されないが、破断の際にカー
ボンナノチューブの引き抜き現象が概ね認められないことから、カーボンナノチューブ同
士が表面のセラミックス物質で結合されていると判断される。
［比較例１］
A bending test piece having a width of 3 mm and a thickness of 2 mm was cut out from the porous composite, and washed by ultrasonic irradiation using acetone as a medium. As a result of performing a 4-point bending test at room temperature using this bending test piece, the bending strength was 12.4 MPa. The result of observing the fracture surface of this porous composite with a scanning electron microscope is shown in FIG. This porous composite is an aggregate in which fibrous carbon nanotubes form a three-dimensional network, and the gap between each carbon nanotube is a porous body having a structure with a fine gap of 1 μm or less. ing. The fact that the surface of each carbon nanotube is coated with a ceramic material obtained by firing polycarbosilane is not clearly observed in this photograph due to the small thickness of the coating layer. Since the phenomenon is generally not recognized, it is determined that the carbon nanotubes are bonded to each other by the surface ceramic material.
[Comparative Example 1]
０.５ｇの多層カーボンナノチューブ（直径：３〜１０nm）を、溶媒Ａとして１００ｍＬ
のノルマルヘキサンに加え、超音波を照射して均一に分散させてカーボンナノチューブ分
散溶液を形成した。一方、溶媒Ｂとして４００ｍＬのエタノールをマグネチックスターラ
ーで撹拌し、その上から前述のカーボンナノチューブ分散溶液を滴下し溶媒Ａと溶媒Ｂの
混合溶媒溶液を形成した。
0.5 mL of multi-walled carbon nanotubes (diameter: 3 to 10 nm) as solvent A in 100 mL
In addition to normal hexane, the solution was uniformly dispersed by irradiating ultrasonic waves to form a carbon nanotube dispersion solution. On the other hand, 400 mL of ethanol as a solvent B was stirred with a magnetic stirrer, and the above-mentioned carbon nanotube dispersion solution was dropped from above to form a mixed solvent solution of the solvent A and the solvent B.
この混合溶媒溶液をろ紙で濾過することにより溶媒を除去してカーボンナノチューブの濃
度を高め、半乾燥の状態で黒鉛製のプレス型（２５×２１mm）に充填し、ハンドプレスに
より０.４tonで加圧成型した。この成形体を乾燥させ、アルゴン雰囲気にて１０００℃ま
で昇温し、３０分間保持する焼成処理を施した。その結果、カーボンナノチューブの多孔
体が得られた。この多孔体のかさ密度は、０.２６ｇ／ｃｍ３であった。
The mixed solvent solution is filtered through a filter paper to remove the solvent to increase the concentration of the carbon nanotubes, and in a semi-dried state, it is filled into a graphite press die (25 × 21 mm) and added by hand press at 0.4 ton. Press molded. The molded body was dried, heated to 1000 ° C. in an argon atmosphere, and subjected to a firing treatment for 30 minutes. As a result, a porous body of carbon nanotubes was obtained. The bulk density of this porous body was 0.26 g / cm 3 .
この多孔体をアセトンを媒体として超音波照射により洗浄したところ、多孔体を構成して
いたカーボンナノチューブが徐々に分解した。このことは、カーボンナノチューブを加圧
成型することにより、繊維状のカーボンナノチューブからなる三次元的なネットワーク構
造を形成することができるが、カーボンナノチューブ自体の焼結性が低いために、カーボ
ンナノチューブの加圧成型体を加熱してもカーボンナノチューブ同士の十分な結合が得ら
れないことを示している。
［比較例２］
When this porous body was washed by ultrasonic irradiation using acetone as a medium, the carbon nanotubes constituting the porous body were gradually decomposed. This is because a three-dimensional network structure composed of fibrous carbon nanotubes can be formed by press-molding carbon nanotubes. However, since the sinterability of carbon nanotubes themselves is low, It shows that sufficient bonding between the carbon nanotubes cannot be obtained even when the pressure molded body is heated.
[Comparative Example 2]
１.０ｇのポリカルボシラン固体粉末を黒鉛製のプレス型（２５×２１mm）に充填し、ハ
ンドプレスにより０.４tonで加圧成型した。この成形体を５０〜６０℃に加熱して十分乾
燥した後、大気中で１９０℃まで昇温してポリカルボシランの酸化不融化処理を施し、さ
らに、アルゴン雰囲気に切り換えて１０００℃まで昇温し、３０分間保持する焼成処理を
施した。その結果、Ｓｉ−Ｃ−Ｏ系セラミックスの焼成体が得られた。この焼成体のかさ
密度は、１.５ｇ／ｃｍ３であった。以上の実施例１〜６及び比較例２の内容を表１にま
とめて示す。
1.0 g of polycarbosilane solid powder was filled in a graphite press mold (25 × 21 mm) and pressure-molded at 0.4 ton by hand press. After heating this molded body to 50 to 60 ° C. and sufficiently drying, the temperature is raised to 190 ° C. in the atmosphere to oxidize and infusibilize polycarbosilane, and the temperature is raised to 1000 ° C. by switching to an argon atmosphere. Then, a baking treatment for holding for 30 minutes was performed. As a result, a fired body of Si—C—O ceramics was obtained. The bulk density of this fired body was 1.5 g / cm 3 . The contents of Examples 1 to 6 and Comparative Example 2 are summarized in Table 1.
本発明による多孔質複合体は、カーボンナノ繊維の特性を活用して、軽量構造材料、導電
性材料、熱伝導性材料、耐熱性材料、耐酸化性材料、耐食性材料などとしても有用であり
、たとえば、ディーゼルエンジンの排ガス中の粒子状物質を捕集するディーゼルパティキ
ュレートフィルター（ＤＰＦ）、触媒担体、液体浄化フィルターなどへの応用が考えられ
る。
The porous composite according to the present invention is also useful as a lightweight structural material, conductive material, heat conductive material, heat resistant material, oxidation resistant material, corrosion resistant material, etc., utilizing the characteristics of carbon nanofibers, For example, application to a diesel particulate filter (DPF), a catalyst carrier, a liquid purification filter, and the like that collect particulate matter in exhaust gas from a diesel engine is conceivable.
Claims (3)
介して結合した構造の多孔質複合体であって、前記無機繊維がカーボンナノ繊維であり、
前記セラミックス物質が炭化物系セラミックス物質であることを特徴とする多孔質複合体
。 An aggregate of inorganic fibers forming a network, a porous composite having a structure in which the inorganic fibers are bonded together via a ceramic material, the inorganic fibers being carbon nanofibers;
A porous composite, wherein the ceramic material is a carbide-based ceramic material.
化物系セラミックスとなる高分子前駆体物質の溶液をカーボンナノ繊維の集合体よりなる
成型体に浸透させ、該溶液の溶媒を除去し、これを焼成することを特徴とする多孔質複合
体の製造方法。 The method for producing a porous composite according to claim 1, wherein a solution of a polymer precursor material that becomes a carbide-based ceramic by organic-inorganic conversion by firing is infiltrated into a molded body made of an aggregate of carbon nanofibers. A method for producing a porous composite comprising removing the solvent of the solution and firing the solution.
焼成による有機−無機変換により炭化物系セラミックスとなる高分子前駆体物質、
該高分子前駆体物質を溶解する溶媒Ａ、及び、
カーボンナノ繊維を混合し、
次に、この混合液と該高分子前駆体物質を溶解しない溶媒Ｂを混合することにより、溶媒
Ａに溶解された該高分子前駆体物質をカーボンナノ繊維が核とされた複合前駆体粒子とし
て溶媒Ａと溶媒Ｂの混合溶媒溶液中に析出させ、
この複合前駆体粒子を加圧して成型体とし、この成型体を焼成することを特徴とする多孔
質複合体の製造方法。 A method for producing a porous composite according to claim 1,
A polymer precursor material which becomes a carbide ceramic by organic-inorganic conversion by firing,
A solvent A for dissolving the polymer precursor material, and
Mix carbon nanofibers,
Next, by mixing this mixed solution and the solvent B that does not dissolve the polymer precursor material, the polymer precursor material dissolved in the solvent A is used as composite precursor particles having carbon nanofibers as nuclei. Precipitating in a mixed solvent solution of solvent A and solvent B;
A method for producing a porous composite comprising pressurizing the composite precursor particles to form a molded body, and firing the molded body.
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