CN109716467A - 立体结构体 - Google Patents

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Abstract

立体结构体(11)具备芯部(12)和位于芯部(12)周围的多孔质部(13)。在立体结构体(11)的任意的横截面中，位于比位置(11a)更靠近内侧的多孔质部(13)的每单位面积的空隙率为80％以下，该位置(11a)是从多孔质部(13)的外缘(13a)向内侧距离为立体结构体(11)的直径的3/20的内侧的位置。

Description

立体结构体
技术领域
本发明涉及一种立体结构体，特别是涉及一种能够担载固体电解质或催化剂等功能材料的立体结构体。
背景技术
立体结构体能够用于电解电容器的阳极体或催化剂载体等，但立体结构体的用途并不局限于上述，能够适用于各种用途。
作为公开了担载固体电解质的阳极体的现有文献，有特开2008-177199号公报(专利文献1)、特开2008-177200号公报(专利文献2)以及特开昭61-278124号公报(专利文献3)。专利文献1、专利文献2以及专利文献3所记载的固体电解电容器，使用通过蚀刻使表面粗糙化的铝线作为阳极体。
作为公开了担载催化剂的催化剂载体的现有文献，有特开2012-161718号公报(专利文献4)。专利文献4所记载的催化剂载体由通过蚀刻等设置了海绵状结构层的铝制的金属线构成。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008-177199号公报
专利文献2：日本特开2008-177200号公报
专利文献3：日本特开昭61-278124号公报
专利文献4：日本特开2012-161718号公报。
发明内容
发明要解决的课题
为了使固体电解质或催化剂等功能材料更多地担载于立体结构体，优选为立体结构体含有较多的空隙且对应于立体结构体的表面积的扩面倍率较高。另外，为了使电解液与立体结构体的接触面更多，优选为立体结构体的扩面倍率较高。但是，在立体结构体含有的空隙过多的情况下，将难以维持空隙存在的部分的立体结构体的机械强度。
特别是，在通过蚀刻从立体结构体的外周部向中心部依次形成空隙的情况下，随着接近立体结构体的中心部，空隙形成得较多，存在空隙过剩地形成的部分的机械强度变得不充分的情况。另外，在空隙过剩地形成的部分，空隙彼此结合而形成较大的空隙，难以获得较高的扩面倍率。
本发明是鉴于上述的问题点而完成的，其目的在于提供一种能够在确保机械强度的同时获得较高的扩面倍率的立体结构体。
用于解决课题的手段
基于本发明的立体结构体是一种含有导电性材料的立体结构体。立体结构体具备芯部和位于芯部周围的多孔质部。在立体结构体的任意的横截面中，位于比以下位置更靠近内侧的多孔质部的每单位面积的空隙率为80％以下，该位置是从多孔质部的外缘向内侧距离为立体结构体的直径的3/20的位置。
在本发明的一个方式中，在上述任意的横截面中，在使立体结构体的外形缩小为相似形状时将与多孔质部的内缘最先接触的第一假想形状与多孔质部的外缘之间的区域规定为空隙形成区域的情况下，在上述任意的横截面中，位于比以下位置更靠近内侧且位于空隙形成区域的多孔质部的每单位面积的空隙率为15％以上且80％以下，该位置是从多孔质部的外缘向内侧距离为立体结构体的直径的1/20的位置。
在本发明的一个方式中，在上述任意的横截面中，位于空隙形成区域的多孔质部的每单位面积的空隙率为15％以上且80％以下。
在本发明的一个方式中，在上述任意的横截面中，在以下位置的外侧的区域的至少一部分中，存在每单位面积的空隙率高于80％的所述多孔质部，该位置是距多孔质部的外缘向内侧距离为立体结构体的直径的1/20的位置。
在本发明的一个方式中，在上述任意的横截面中，在使立体结构体的外形缩小为相似形状时与多孔质部的内缘最后接触的第二假想形状与第一假想形状之间的间隔为10μm以下。
发明的效果
根据本发明，能够在确保机械强度的同时获得较高的扩面倍率。
附图说明
图1是示出第一例的基材的形状的立体图。
图2是示出第二例的基材的形状的立体图。
图3是示出第三例的基材的形状的立体图。
图4是示出本发明的一个实施方式涉及的立体结构体的结构的横截面图。
图5是示出本发明的一个实施方式的第一变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。
图6是示出本发明的一个实施方式的第二变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。
图7是示出本发明的一个实施方式的第三变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。
图8是示出本发明的一个实施方式的第四变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。
图9是用于说明测量立体结构体的多孔质部的每单位面积的空隙率的方法的立体结构体的横截面图。
图10是用显微镜拍摄的实施例1的立体结构体的横截面的照片。
图11是用显微镜拍摄的比较例的立体结构体的横截面的照片。
图12是示出从实施例1的立体结构体上剥离了氯乙烯掩蔽线胶带的状态的照片。
图13是示出从比较例的立体结构体上剥离了氯乙烯掩蔽线胶带的状态的照片。
图14是示出具备将本发明的一个实施方式涉及的立体结构体作为阳极体的电解电容器的结构的局部剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的一个实施方式涉及的立体结构体进行说明。在以下的实施方式的说明中，对图中相同或相当的部分标注相同的附图标记，不重复其说明。
本发明的一个实施方式涉及的立体结构体是一种含有导电性材料的立体结构体。立体结构体具备芯部和位于芯部周围的多孔质部。多孔质部有通过蚀刻等将基材除去一部分而设置的情况和通过蒸镀或烧结等将材料层叠在基材上而设置的情况。
基材的形状可以是包括丝状、纤维状以及圆棒状等的线状，也可以是包括球体状、椭圆体状、颗粒状以及硬币状等的块状。需要说明的是，在块状中不包括箔状以及纸状等厚度为1mm以下的形状。
图1是示出第一例的基材的形状的立体图。图2是示出第二例的基材的形状的立体图。图3是示出第三例的基材的形状的立体图。如图1所示，第一例的基材10a的形状为，横截面的直径为r，长度为L，r<L。如图2所示，第二例的基材10b的形状为，横截面的直径为r，长度为L，r＝L。如图3所示，第三例的基材10c的形状为，横截面的直径为r，长度为L，r＞L。
如上所述，基材的横截面的直径r与长度L的大小关系没有特别限定，但在基材的长度L与立体结构体的长度相同的情况下，不需要根据立体结构体的长度切断基材的工序，因此能够减少立体结构体的制造工序。
在通过蚀刻等除去基材的一部分而设置多孔质部的情况下，优选为在基材的外形中不具有不带圆弧的角部。在基材的外形中存在角部的情况下，在通过蚀刻从基材的外周部向中心部依次形成空隙时，在角部的附近空隙相互结合而形成较大的空隙。在该情况下，多孔质部的表面积的增加被抑制，难以获得较高的扩面倍率。从获得较高的扩面倍率的观点出发，基材的横截面的形状优选为圆形。
构成基材的材料可以根据立体结构体的用途适当选择。在将立体结构体用作电解电容器的阳极体的情况下，在多孔质部的表面形成电介质层。从多孔质部与电介质层的密合性的观点出发，优选为由构成多孔质部的金属成分的氧化物构成电介质层。因此，在通过蚀刻等除去基材的一部分而设置多孔质部的情况下，基材由铝、铌或钽等阀作用金属构成。
如上所述，立体结构体可以通过蚀刻等将基材除去一部分而形成，也可以通过蒸镀或烧结等将材料层叠在基材上而形成。此外，立体结构体也可以通过切断设置有多孔质部的基材而形成。立体结构体的外形可以是线状，也可以是块状。立体结构体的横截面的直径与长度的大小关系没有特别限定。
图4是示出本发明的一个实施方式涉及的立体结构体的结构的横截面图。如图4所示，本发明的一个实施方式涉及的立体结构体11具备芯部12和位于芯部12周围的多孔质部13。在图4中，夸张地示出了在多孔质部13的内缘13b上遍及整周地存在径向的微小凹凸的状态。多孔质部13的横截面的直径为r。
本实施方式涉及的立体结构体11，在任意的横截面中，位于比位置11a更靠近内侧的多孔质部13的每单位面积的空隙率为80％以下，该位置11a是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径r的3/20的位置。如果将多孔质部13在位置11a的直径设为r1，则满足r1＝17r/20。比位置11a靠近内侧的多孔质部13的每单位面积的空隙率更优选为75％以下。
通过上述的结构，由于在立体结构体11的多孔质部13中不存在空隙过剩地形成的部分，因此能够确保立体结构体11的机械强度。
在此，对本实施方式涉及的立体结构体11的制造方法进行说明。立体结构体11可以通过蚀刻等将基材除去一部分而形成，也可以通过蒸镀或烧结等将材料层叠在基材上而形成。
作为通过蚀刻等将基材除去一部分而形成立体结构体11的方法，有交流蚀刻或化学蚀刻等方法。作为蚀刻液，例如能够使用含有盐酸的水溶液。从在多孔质部13中均匀地形成空隙的观点出发，相比化学蚀刻更优选采用交流蚀刻。
在使用通常的交流蚀刻将基材浸渍于蚀刻浴中并从立体结构体11的外周部向中心部依次形成空隙的情况下，浸入到位于立体结构体11的最内部深处的空隙的蚀刻液由于空隙成为错综复杂的形状而难以循环，与立体结构体11的外部的蚀刻浴中的蚀刻液相比，组成以及温度大为不同。其结果为，蚀刻局部集中地进行，容易发生使基材的一部分缺失等异常溶解。因此，随着接近立体结构体11的中心部，空隙形成得较多，空隙容易过剩地形成。
特别是，从对比位置11a更靠近内侧进行蚀刻的时刻开始，容易引起空隙过剩地形成，该位置11a是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径r的3/20的位置。在空隙过剩地形成的部分，多孔质部13脆化并且变得容易剥离，机械强度变得不充分。另外，空隙彼此结合而形成较大的空隙，无法获得较高的扩面倍率。
因此，在本实施方式涉及的立体结构体11的制造方法中，在从立体结构体11的外周部向中心部依次形成空隙时，从对比位置11a更靠近内侧进行蚀刻的时刻开始，随着蚀刻的进行而使蚀刻浴中的蚀刻液的循环量增多，该位置11a是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径r的3/20的位置。由此，能够强制性地使浸入到位于立体结构体11的最内部深处的空隙的蚀刻液循环。
因此，能够使浸入到位于立体结构体11的最内部深处的空隙中的蚀刻液的组成以及温度与立体结构体11的外部的蚀刻浴中的蚀刻液的组成以及温度接近。其结果为，能够使位于比位置11a更靠近内侧的多孔质部13中不存在多孔质部13的每单位面积的空隙率高于80％且空隙过剩地形成的部分，该位置11a是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径r的3/20的位置。
作为通过蒸镀或烧结等将材料层叠在基材上而形成立体结构体11的方法，伴随基材上的材料的层叠的进行而适当调整通过蒸镀或烧结等附着在基材上的颗粒的粒径以及密度，使多孔质部13的每单位面积的空隙率为80％以下。在烧结的情况下，也对加热温度以及加热时间进行适当调整。
以下，对本实施方式的第一变形例涉及的立体结构体11进行说明。
图5是示出本发明的一个实施方式的第一变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。如图5所示，在任意的横截面中，将使立体结构体11的外形如箭头S所示缩小为相似形状时与多孔质部13的内缘13b最先接触的第一假想形状13c与多孔质部13的外缘13a之间的区域规定为空隙形成区域13t。
在本发明的一个实施方式的第一变形例涉及的立体结构体11中，位于空隙形成区域13t的多孔质部13的每单位面积的空隙率为15％以上且80％以下，更优选为20％以上且75％以下。
由于多孔质部13整体的空隙的大部分形成于空隙形成区域13t，因此通过空隙形成区域13t的多孔质部13，大致决定立体结构体11的机械强度以及所获得的扩面倍率。
通过使空隙形成区域13t的多孔质部13的空隙率为15％以上且80％以下，在空隙形成区域13t的多孔质部13中不存在空隙过剩地形成的部分。此外，在内缘13b与第一假想形状13c之间的区域(以下，称为深层区域13i)的多孔质部13中，空隙率也为80％以下。因此，能够确保立体结构体11的机械强度。另外，在空隙形成区域13t的多孔质部13中，通过确保空隙率为15％以上，能够获得较高的扩面倍率。
以下，对本实施方式的第二变形例涉及的立体结构体11进行说明。
图6是示出本发明的一个实施方式的第二变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。如图6所示，在本发明的一个实施方式的第二变形例涉及的立体结构体11中，在任意的横截面中，位于比位置11b更靠近内侧且位于空隙形成区域13t的多孔质部13的每单位面积的空隙率为15％以上且80％以下，该位置11b是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径的1/20的位置。
如果将多孔质部13在位置11b的直径设为r2，则满足r2＝19r/20。将位于比位置11b更靠近内侧且位于空隙形成区域13t的区域规定为主区域13s，该位置11b是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径的1/20的位置。主区域13s的多孔质部13的每单位面积的空隙率更优选为20％以上且75％以下。
通过上述的结构，在主区域13s的多孔质部13中不存在空隙过剩地形成的部分。此外，在深层区域13i的多孔质部13中，空隙率也为80％以下。因此，能够确保立体结构体11的机械强度。另外，在主区域13s的多孔质部13中，通过确保空隙率为15％以上，能够获得较高的扩面倍率。
将位置11b的外侧的区域规定为表层区域13h，该位置11b是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径的1/20的位置。在本发明的一个实施方式的第二变形例涉及的立体结构体11中，在表层区域13h的至少一部分中，存在每单位面积的空隙率高于80％的多孔质部13。需要说明的是，在表层区域13h的整体中，多孔质部13的每单位面积的空隙率可以高于80％。
通过上述的结构，能够使表层区域13h的多孔质部13的刚性降低，以在表层区域13h容易压缩变形的方式构成立体结构体11。由此，在对立体结构体11施加弯曲应力时，能够在表层区域13h缓和弯曲应力，抑制在主区域13s的多孔质部13中产生裂纹或龟裂。此外，在主区域13s以及深层区域13i的多孔质部13中，空隙率为80％以下，因此能够确保立体结构体11的机械强度。另外，在主区域13s的多孔质部13中，通过确保空隙率为15％以上，能够获得较高的扩面倍率。
假设在多孔质部13的内缘13b的附近空隙率过高的情况下，存在在多孔质部13的内缘13b的附近产生裂纹或龟裂、多孔质部13从内缘13b到外缘13a断裂、多孔质部13的大部分剥离的可能性。
另一方面，在仅在表层区域13h的多孔质部13中空隙率过高的情况下，即使在表层区域13h的多孔质部13中产生裂纹或龟裂、多孔质部13从表层区域13h到外缘13a断裂、表层区域13h的多孔质部13的一部分剥离，多孔质部13的破坏程度也较轻微。通过表层区域13h的多孔质部13的一部分剥离，能够缓和弯曲应力，抑制在主区域13s的多孔质部13中产生裂纹或龟裂。
在表层区域13h的至少一部分中，作为使每单位面积的空隙率高于80％的多孔质部13存在的方法，在通过交流蚀刻形成多孔质部13的情况下，仅在开始交流蚀刻后的初始阶段降低交流频率。由此，能够仅在位于表层区域13h的多孔质部13中过剩地形成空隙。
在通过蒸镀或烧结等将材料层叠在基材上而形成多孔质部13的情况下，适当调整配置于表层区域13h的颗粒的粒径以及密度，使在表层区域13h的至少一部分中存在每单位面积的空隙率高于80％的多孔质部13。例如，使配置于表层区域13h的颗粒的粒径变大，使配置于表层区域13h的颗粒的密度变低。
以下，对本实施方式的第三变形例涉及的立体结构体11进行说明。
图7是示出本发明的一个实施方式的第三变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。在本发明的一个实施方式的第三变形例涉及的立体结构体11中，如图7所示，在任意的横截面中，在使立体结构体11的外形如箭头S所示缩小为相似形状时与多孔质部13的内缘13b最后接触的第二假想形状13d与第一假想形状13c之间的间隔m为10μm以下。优选为间隔m为5μm以下。
如图7所示，间隔m由在多孔质部13的内缘13b中遍及整周出现的径向的微小凹凸的大小决定。该微小凹凸例如在通过交流蚀刻形成立体结构体11时，在蚀刻从立体结构体11的外周部向中央部不均匀地进行的情况下出现。在该情况下，空隙在蚀刻进一步进行的部分集中地形成。其结果为，在多孔质部13的内缘13b的附近，即使是与多孔质部13的外缘13a的距离相同的位置，空隙率也会根据部位而产生偏差。
在间隔m为10μm以下的情况下，可以抑制位于内缘13b的附近的多孔质部13的空隙率产生偏差。其结果为，除了在主区域13s以及深层区域13i的多孔质部13中空隙率为80％以下以外，还在位于内缘13b的附近的多孔质部13中抑制空隙过剩地形成，因此能够确保立体结构体11的机械强度。另外，除了在主区域13s的多孔质部13中确保空隙率为15％以上以外，还在位于内缘13b的附近的多孔质部13中抑制空隙彼此结合而形成较大的空隙，因此能够获得较高的扩面倍率。
图8是示出本发明的一个实施方式的第四变形例涉及的立体结构体的结构的横截面图。如图8所示，立体结构体11在任意的横截面中，多孔质部13的外缘13a以及内缘13b分别为圆形。即，在多孔质部13的内缘13b上没有径向的微小凹凸。多孔质部13的外缘13a与内缘13b位于同心圆状。因此，多孔质部13的厚度恒定。
通过上述的结构，与本发明的一个实施方式的第三变形例涉及的立体结构体相比，能够进一步抑制位于内缘13b的附近的多孔质部13的空隙率产生偏差。其结果为，能够进一步抑制在位于内缘13b的附近的多孔质部13中空隙过剩地形成，充分确保立体结构体11的机械强度。另外，在位于内缘13b附近的多孔质部13中，能够进一步抑制空隙彼此结合而形成较大的空隙，获得足够高的扩面倍率。
(实验例)
以下，对关于比较例以及实施例涉及的立体结构体的特性进行验证的实验例进行说明。首先，对立体结构体的各特性的评价方法进行说明。
(1)多孔质部的每单位面积的空隙率
图9是用于说明测量立体结构体的多孔质部的每单位面积的空隙率的方法的立体结构体的横截面图。
如图9所示，观察用显微镜拍摄的立体结构体11的横截面的图像。图像的色调的差异不是因观察对象的组成的差异而异，而是反映了观察对象的表面的凹凸。色调较深的部位是空隙较多的部位。
在拍摄的图像上，引出连结多孔质部13的外缘13a上的任意的点P1与立体结构体11的中心C的直线CP1。接着，求出使直线CP1以中心C为中心向右旋转45度的直线与多孔质部13的外缘13a的交点P2，引出直线CP2。以后，同样地求出每次向右旋转45度的直线与多孔质部13的外缘13a的交点，引出直线CP1～CP8的8条直线。
接着，对直线CP1～CP8上的每一个，使用图像解析软件进行二值化处理。在进行了二值化处理的图像中，如箭头S所示，从各个点P1～P8向中心C，以各直线CP1～CP8为中心在宽度15μm的范围内测量空隙率的分布。然后，在直线CP1～CP8上的8处的测量结果中，通过求出与多孔质部13的外缘13a的距离相同的位置处的空隙率的算术平均，求出多孔质部13的内部的径向的空隙率的分布。
(2)空隙形成区域的厚度
如图5所示，用显微镜拍摄立体结构体11的横截面。将第一假想形状13c与立体结构体11的外形之间的间隔设为空隙形成区域的厚度。
(3)扩面倍率
用测量频率120Hz的LCR计，在己二酸铵水溶液中或硼酸铵水溶液中测量立体结构体以及基材各自的静电电容。需要说明的是，用于扩面倍率的测量的水溶液也可以如下所示分开使用。在通过阳极氧化在立体结构体上形成电介质层的情况下，将阳极氧化时使用的水溶液用作扩面倍率的测量用的水溶液。在通过阳极氧化以外的方法形成电介质层的情况下，作为扩面倍率的测量用的水溶液，在电介质层的形成厚度较薄时使用己二酸铵水溶液，在电介质层的形成厚度较厚时使用硼酸铵水溶液。然后，求出立体结构体的静电电容相对于基材的静电电容的比率，将其作为扩面倍率。
需要说明的是，扩面倍率的大小，在将立体结构体用作电解电容器的阳极体的情况下对电解电容器的静电电容产生影响，在将立体结构体用作催化剂载体的情况下对催化反应的收率产生影响。
(4)立体结构体的机械强度
将多个立体结构体排列成横向一列约2mm的宽度并捆扎，将其长度方向的两端用赛璐玢胶带贴合并固定在厚度为1mm的FRP(Fiber Reinforced Plastics：纤维增强塑料)制的板上。在多个立体结构体上粘贴宽度为3mm、厚度为0.12mm、相对于不锈钢板的剥离粘合力为450gf/15mm的氯乙烯掩蔽线胶带。在将氯乙烯掩蔽线胶带粘贴于多个立体结构体时，用2kgf的辊以二次往复的方式按压立体结构体的全长。
需要说明的是，在立体结构体的直径超过1mm的情况下，调整立体结构体的个数和氯乙烯掩蔽线胶带的宽度，使将立体结构体排列成横向一列并捆扎时的宽度与使用的氯乙烯掩蔽线胶带的宽度大致成为2:3。
接着，将FRP板的端部固定于拉伸试验机的下侧的卡盘，将氯乙烯掩蔽线胶带的抓握处固定于拉伸试验机的上侧的卡盘。以剥离速度为10mm/秒的速度将氯乙烯掩蔽线胶带从立体结构体上剥离。
在将氯乙烯掩蔽线胶带从立体结构体上剥离的期间测量拉伸试验机负载的最大载荷。以后，将把该最大载荷除以供试验用的立体结构体的个数的值称为剥离强度(gf)。
另外，通过目视观察从立体结构体剥离的多孔质部以何种程度附着于剥离后的氯乙烯掩蔽线胶带，评价立体结构体的机械强度。
(5)立体结构体的弯曲变形能力
用20V的施加电压将立体结构体阳极氧化后，使立体结构体沿着曲率半径不同的圆棒，求出立体结构体发生断裂时的圆棒的最大曲率半径。该最大曲率半径越小，立体结构体的弯曲变形能力越大。
在本实验例中，使用实施例1、实施例2以及比较例的三种立体结构体，对上述的各特性进行了验证。
实施例1涉及的立体结构体是使用直径为0.2mm的圆柱状的基材制作的。基材的成分采用了纯度为99.99％的铝。在对基材实施了以基材表面的脱脂为目的的酸处理后，在含有4.5wt％的盐酸、0.9wt％的硫酸以及2.0wt％的氯化铝的水溶液(以下，称为蚀刻液)中，对于基材，通过向基材的轴向供给蚀刻液，以一边进行蚀刻液的循环一边使空隙形成区域的厚度成为约55μm的方式进行了交流蚀刻。
作为交流蚀刻的条件，将蚀刻液的温度设为35℃，将电流密度设为280mA/cm2，将电流波形(半波)设为三角波。在交流蚀刻中，随着蚀刻的进行，使蚀刻浴中的蚀刻液的循环量增加。具体而言，在蚀刻开始时将供给蚀刻液的流速设为40cm/分钟，之后，逐渐加快蚀刻液的流速，在蚀刻结束时设为100cm/分钟。在交流蚀刻结束后，对立体结构体实施了以除去氯离子为目的的酸处理。
实施例2涉及的立体结构体，在对基材实施了以基材表面的脱脂为目的的酸处理后，在进行与实施例1相同条件的交流蚀刻之前，以0.5Hz的频率进行交流蚀刻，并且，在交流蚀刻中将蚀刻浴中的蚀刻液的循环量维持在实施例1中使循环量增加之前的循环量，除此以外，与实施例1同样地制作了立体结构体。
比较例涉及的立体结构体，在交流蚀刻中将蚀刻浴中的蚀刻液的循环量维持在实施例1中使循环量增加之前的循环量，除此以外，与实施例1同样地制作了立体结构体。
表1
表2
扩面倍率 立体结构体的机械强度 剥离强度 最大曲率半径
实施例1 108 良好 750 200
实施例2 102 良好 730 75
比较例 100 不足 100 100
表1是示出实施例1、实施例2以及比较例涉及的立体结构体的多孔质部的空隙率的分布以及间隔m的测量结果的表。在多孔质部的空隙率的分布中，示出了在从多孔质部13的外缘13a到位置11b的表层区域、从多孔质部13的位置11b到位置11a的第一主区域、以及从多孔质部13的位置11a到第一假想形状13c的第二主区域、从第一假想形状13c到内缘13b的深层区域中各自的空隙率的范围。需要说明的是，将第一主区域和第二主区域合起来的区域成为主区域。将表层区域和主区域合起来的区域成为空隙形成区域。将空隙形成区域和深层区域合起来的区域成为多孔质部13的整体。
表2是示出实施例1、实施例2以及比较例涉及的立体结构体的扩面倍率、立体结构体的机械强度、剥离强度、立体结构体的弯曲变形能力的评价结果的表。
需要说明的是，对于表示实施例1以及实施例2的立体结构体的扩面倍率、剥离强度以及立体结构体的弯曲变形能力的最大曲率半径，将比较例1的立体结构体的值标准化为100。关于立体结构体的机械强度，通过目视来确认附着在氯乙烯掩蔽线胶带上的多孔质部的量，将较少的情况评价为“良好”，将较多的情况评价为“不足”。
图10是用显微镜拍摄的实施例1的立体结构体的横截面的照片。图11是用显微镜拍摄的比较例的立体结构体的横截面的照片。图12是示出从实施例1的立体结构体上剥离了氯乙烯掩蔽线胶带的状态的照片。图13是示出从比较例的立体结构体上剥离了氯乙烯掩蔽线胶带的状态的照片。
如表1所示，在实施例1的立体结构体中，多孔质部整体的空隙率为80％以下，间隔m为3μm。在实施例2的立体结构体中，表层区域的多孔质部的空隙率高于80％，间隔m为5μm。在比较例的立体结构体中，表层区域以及第二主区域的多孔质部的空隙率高于80％，间隔m为2μm。
如图10所示，在实施例1的立体结构体11中，多孔质部13中的色调从外缘到内缘大致恒定。在实施例1的立体结构体11中，没有观察到在多孔质部13的内缘附近空隙的过剩形成。在多孔质部13的内缘，观察到在整周上径向的微小凹凸。
如图11所示，在比较例的立体结构体91中，多孔质部93中的色调随着从外缘向内缘行进而变深，芯部92与多孔质部93的边界的色调差较大。在比较例的立体结构体91中，能够确认在多孔质部93的内缘附近过剩地形成了空隙。
如表2所示，在实施例1的立体结构体中，扩面倍率为108，立体结构体的机械强度为良好，剥离强度为750，立体结构体的最大曲率半径为200。在实施例2的立体结构体中，扩面倍率为102，立体结构体的机械强度为良好，剥离强度为730，最大曲率半径为75。在比较例的立体结构体中，扩面倍率为100，立体结构体的机械强度为不足，剥离强度为100，最大曲率半径为100。
如图12所示，在实施例1的立体结构体中，附着在氯乙烯掩蔽线胶带上的多孔质部的量较少。如图13所示，在比较例的立体结构体中，附着在氯乙烯掩蔽线胶带上的多孔质部的量较多。
根据上述的实验结果能够确认，通过使位于比位置11a更靠近内侧的多孔质部13的每单位面积的空隙率为80％以下，能够在确保立体结构体的机械强度的同时获得较高的扩面倍率，该位置11a是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径r的3/20的位置。
比较实施例1和实施例2，实施例2的最大曲率半径比实施例1小。即，实施例2的立体结构体的弯曲变形能力比实施例1大。另一方面，在立体结构体的机械强度上实施例1和实施例2是相同的。
因此，能够确认，通过使位置11b的外侧的区域的空隙率高于80％，能够在维持立体结构体的机械强度的同时提高立体结构体的弯曲变形能力，该位置11b是从多孔质部13的外缘13a向内侧距离为立体结构体11的直径的1/20的位置。
以下，对具备本实施方式涉及的立体结构体作为阳极体的电解电容器的一例进行说明。图14是示出具备将本发明的一个实施方式涉及的立体结构体作为阳极体的电解电容器的结构的局部剖视图。需要说明的是，在图14中，未图示隔膜。
如图14所示，电解电容器6具备阳极体1、电介质2、电解质3、电介质4以及阴极体5。作为在成为阳极体1的立体结构体的表面上形成电介质2的方法，有在硼酸铵、磷酸铵或己二酸铵等的水溶液中将立体结构体阳极氧化的方法。
电解质3可以是电解液以及固体电解质中的任一种。作为电解液，能够使用以聚乙二醇或γ-丁内酯等为溶剂的电解液。作为固体电解质，能够使用含有聚吡咯、聚噻吩、聚呋喃或聚苯胺等导电性高分子的固体电解质。
作为阴极体5，能够使用铝箔，在电解质3为固体电解质的情况下，也能够使用碳层与银膏层的层叠体等。
电解电容器还具备夹在阳极体与阴极体之间的隔膜、与阳极体连接的阳极端子、与阴极体连接的阴极端子、铝壳体以及封口橡胶等，它们能够使用在以往的电解电容器中使用的部件。
作为电解质3为电解液的情况下的电解电容器的制造方法，在通过阳极氧化在阳极体1的表面上形成电介质2之后，通过激光焊接等将阳极端子与阳极体1连接。将在表面形成有电介质2的阳极体1用隔膜卷绕之后，在其外侧卷绕连接有阴极端子的阴极体5，形成多重辊体。将电解液浸渍于多重辊体。将浸渍有电解液的多重辊体收容于铝壳体，用封口橡胶将铝壳体的开口部密封。
作为电解质3为固体电解质的情况下的电解电容器的制造方法，在通过阳极氧化在阳极体1的表面上形成电介质2之后，通过激光焊接等将阳极端子与阳极体1连接。将在表面形成有电介质2的阳极体1用隔膜卷绕之后，在其外侧卷绕连接有阴极端子的阴极体5，形成多重辊体。通过化学氧化聚合、电解聚合或分散溶液的涂布等，在多辊体上形成固体电解质层。将形成有固体电解质层的多重辊体收容于铝壳体，用封口橡胶将铝壳体的开口部密封。
电解电容器6的静电电容成为将由阳极体1、电介质2以及电解质3构成的电容器、和由电解质3、电介质4以及阴极体5构成的电容器串联连接的合成电容。通常，阴极体5与阳极体1相比静电电容足够高，因此，电解电容器6的静电电容较大地受到由阳极体1、电介质2以及电解质3构成的电容器的静电电容的值的影响。因此，阳极体1的表面积，更准确而言，在阳极体1的表面上形成电介质2之后的表面积对电解电容器6的静电电容产生较大的影响。即，通过使用在确保机械强度的同时扩面倍率较高的本实施方式涉及的立体结构体，能够制造较高的静电电容的电解电容器。
需要说明的是，对于电解电容器6所要求的特性，除了静电电容以外，漏电流较低也很重要。由于电介质2有缺陷，不是完全的绝缘物，因此如果对电解电容器6施加直流电压，则有时会产生微小的漏电流，对连接电解电容器6的电路产生不良影响。特别是，在立体结构体的表面积中，在立体结构体的切断面所占的面积较大的情况下，漏电流的影响变大。
例如，在将电解电容器6用作低通滤波器等噪声滤波器的情况下，将电解电容器6与信号线并联地配置，将电解电容器6与地线连接。由此，能够从信号线中去除引起噪声的频率较高的信号。
│Z│＝1/(2πfC)···(式1)
(Z：阻抗，f：频率，C：静电电容)
式1是示出将电解电容器用作噪声滤波器的情况下的阻抗、频率以及静电电容的关系的式子。需要说明的是，在式1中，没有考虑电感器。根据式1可知，频率越高，电解电容器6的阻抗越低，因此频率较高的信号容易从信号线脱离，流向电解电容器6。
但是，如上所述，漏电流从电解电容器6流动。在由于漏电流导致在阳极体的表面上形成的电介质发生了绝缘击穿的情况下，作为低通滤波器等的噪声滤波器的效果降低。因此，需要降低漏电流。
因此，在立体结构体的表面积中，通过减小立体结构体的切断面所占的面积，能够将电解电容器6的漏电流抑制得较低，能够提高作为电解电容器6的噪声滤波器的性能。
以下，对具备本实施方式涉及的立体结构体作为催化剂载体的催化剂体的一例进行说明。催化剂体例如能够用于微型反应器那样的精密的化学反应系统。
作为催化剂载体的制造方法，在酸性电解液中将立体结构体阳极氧化。优选为，在阳极氧化后进行水合处理，进而在300℃以上且550℃以下的温度下进行烧制处理。
使立体结构体担载的具有催化活性的金属没有特别限定，能够使用铂系金属等具有催化活性的金属、合金或金属氧化物。
作为使立体结构体担载具有催化活性的金属的方法，例如能够使用使立体结构体浸渍于含有具有催化活性的金属离子的水溶液的浸渍法。另外，为了使具有催化活性的金属固着于立体结构体，也可以进行烧制处理。
为了提高催化剂体的收率，一个关键点在于怎样能够使催化剂载体担载较多的具有催化活性的金属。即，通过使用在确保机械强度的同时扩面倍率较高的本实施方式涉及的立体结构体，能够在催化反应中获得较高的收率。
此外，在确保机械强度的同时要求较高的扩面倍率的用途中，能够使用本实施方式涉及的立体结构体。
应当理解的是，本次公开的实施方式在所有方面均是例示，并不是限制性的。本发明的范围由权利要求书而非上述的说明限定，并且旨在包括在等同于权利要求书的含义以及范围内的所有变更。
附图标记说明
1…阳极体，2、4…电介质，3…电解质，5…阴极体，6…电解电容器，10a、10b、10c…基材，11、91…立体结构体，11a、11b…位置，12、92…芯部，13、93…多孔质部，13a…外缘，13b…内缘，13c…第一假想形状，13d…第二假想形状，13h…表层区域，13i…深层区域，13s…主区域，13t…空隙形成区域。

Claims (5)

1.一种立体结构体，含有导电性材料，其中，
所述立体结构体具备：
芯部；以及
多孔质部，位于所述芯部周围，
在所述立体结构体的任意的横截面中，位于比以下位置更靠近内侧的所述多孔质部的每单位面积的空隙率为80％以下，该位置是从所述多孔质部的外缘向内侧距离为所述立体结构体的直径的3/20的位置。
2.根据权利要求1所述的立体结构体，其中，
在所述任意的横截面中，在使所述立体结构体的外形缩小为相似形状时将与所述多孔质部的内缘最先接触的第一假想形状与所述多孔质部的外缘之间的区域规定为空隙形成区域的情况下，
在所述任意的横截面中，位于比以下位置更靠近内侧且位于所述空隙形成区域的所述多孔质部的每单位面积的空隙率为15％以上且80％以下，该位置是从所述多孔质部的外缘向内侧距离为所述立体结构体的直径的1/20的位置。
3.根据权利要求2所述的立体结构体，其中，
在所述任意的横截面中，位于所述空隙形成区域的所述多孔质部的每单位面积的空隙率为15％以上且80％以下。
4.根据权利要求2所述的立体结构体，其中，
在所述任意的横截面中，在以下位置的外侧的区域的至少一部分中存在每单位面积的空隙率高于80％的所述多孔质部，该位置是从所述多孔质部的外缘向内侧距离为所述立体结构体的直径的1/20的位置。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的立体结构体，其中，
在所述任意的横截面中，在使所述立体结构体的外形缩小为相似形状时与所述多孔质部的内缘最后接触的第二假想形状与所述第一假想形状之间的间隔为10μm以下。
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