JP2006342054A - セラミックス多孔体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】所定のpHのスラリー中で球状のポリマー粒子(1)の表面にセラミックス微粒子(2)をヘテロ凝集により均一に修飾させる。つまり、核となる球状のポリマー粒子(1)、その表面に修飾されるセラミック微粒子(2)のそれぞれの表面をスラリー中において相互間で極性を異ならせて帯電させ、両者に働く静電気力を利用して、同種の粒子については均一に分散させ、異種である球状のポリマー粒子(1)とセラミックス微粒子(2)の間では、ヘテロ凝集により、球状のポリマー粒子(1)の表面にセラミック微粒子(2)を均一に修飾させ、これらの均一分散及び均一修飾を同時に実現させる。その後、スラリーを成形、焼成し、焼成時に前記ポリマー粒子を燃焼除去するとともに、セラミックス微粒子どうしを結合させる。
【選択図】 図1
Description
特に、気孔が、均一なサイズで、3次元的に規則正しく配列したセラミックス多孔体は、フォトニック結晶への利用が期待されている。
一般には、球状のポリマー粒子(1)の表面は負に、セラミックス微粒子(2)の表面は正に帯電させるが、使用するポリマー及びセラミックスの種類によってはその逆に帯電させてもよい。
このようにスラリーを別々に調製すると、粒子間の静電反発力により粒子はスラリー中でより均一に分散する。
スラリーのpHは、使用する粒子の表面電位、すなわち、ゼータ電位、の絶対値ができるだけ大きくなるように設定することが、静電気力の大きさを大きくする上で好ましい。
そのためには、高分子電解質などのいわゆる分散剤をスラリーに添加することが一案として考えられる。
ただし、球状のポリマー粒子(1)の分散したスラリーとセラミックス微粒子(2)が分散したスラリーは、その後混合することからゼータ電位の絶対値が変化することのないように、上記のとおり、両スラリーのpHは同一にしておく。
pHが異なると、スラリー混合時にヘテロ凝集が均一に起こらず、その結果、最終的に均一なセラミックス多孔体が得られなくなる。
混合スラリー中では異種粒子間に静電引力が作用し、球状のポリマー粒子(1)の表面にセラミックス微粒子(2)が均一に修飾する。
焼成方法についても同様であり、焼成条件は、セラミックス微粒子(2)の種類などに応じて適宜設定することができる。
図2は、粒径350nmのPMMA粒子と粒径34nmのγ−アルミナ粒子のゼータ電位とpHの関係を示したグラフである。
両スラリーとも10分間超音波照射後1時間攪拌し、各粒子を分散させた。
その後、アルミナスラリーをPMMAスラリー中にゆっくり添加、混合した。
ヘテロ凝集が速やかに起こり、PMMA粒子表面にアルミナ粒子が修飾した。
そして、混合スラリーを減圧鋳込成形法により固化成形し、室温で乾燥後、500℃、4時間の仮焼、850℃、2時間の本焼、の2段階の焼成によりアルミナ多孔体が作製された。
図3は、得られたアルミナ多孔体の破面を示した図面に代わるSEM写真である。
この図3から確認されるように、得られたアルミナ多孔体では、径の揃った互いに独立する気孔が3次元的に規則的に配列している。
気孔率は74.0%である。
図4は、粒径800nmのPMMA粒子と粒径150nmのα−アルミナ粒子のゼータ電位とpHの関係を示したグラフである。
この図4からも確認されるように、α−アルミナ粒子表面は、PMMA粒子表面と同様に負に帯電するため、α−アルミナ粒子表面に正の電荷を付与する目的でカチオン性分散剤であるPEI(ポリエチレンイミン)をスラリーに添加した。
その結果、図4に示したように、α−アルミナ粒子表面は正に帯電した。
図5は、得られたアルミナ多孔体の破面を示した図面に代わるSEM写真である。
この図5から確認されるように、得られたアルミナ多孔体では、径の揃った互いに独立する気孔が3次元的に規則的に配列している。
気孔率は75.4%である。
ポリマー粒子及びセラミックス微粒子の種類、粒径、成形方法、焼結方法などの細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。
2 セラミックス微粒子
3 気孔
4 セラミックス多孔体
Claims (3)
- セラミック微粒子がこれより遥かに大きな多数の空間を有する状態で焼結されてなるセラミックス多孔体であって、前記空間は、一定寸法の球状であり、かつ、相隣る球状空間同士の最接近間隔がセラミック微粒子2個分であるとともに、当該球状空間以外の箇所が一定寸法のセラミック微粒子で埋められてなることを特徴とするセラミックス多孔体。
- 請求項1に記載のセラミックス多孔体において、前記球状空間の直径がサブミクロンのおおきさであることを特徴とするセラミックス多孔体。
- 請求項1又は2に記載のセラミックス多孔体において、前記セラミック微粒子はアルミナ粒子であることを特徴とするセラミックス多孔体。
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