JP2017527508A - 配向した粒子を有するセラミック物体およびその製造法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、a)4%超かつ50%未満のセラミック粒子を含むスリップの製造、b)メジアン長さL’50を有する配向可能な粒子から成り、かつ上記セラミック粒子の1%超を占める第一の粒子画分、c)L’50の10分の1未満のメジアン長さD50を有し、かつ上記セラミック粒子の1%超を占める第二の粒子画分、ここで、上記第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の合計量に基づく体積%で、全セラミック粒子の80%超を占める、d)セラミック粒子のカプセル化速度より小さい速度で固体化最前部を移動させることにより上記スリップを配向凍結すること、e)上記ブロックの固体化された液状相の結晶の除去、およびf)任意的に焼結することを含む方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、スリップ(slip)の配向凍結、次いで上記凍結によって得られた結晶の除去によって得られる、任意的に焼結されていてもよい生成物を製造する方法に関する。本発明はまた、切頭管状孔を有する物体、ならびにそのような切頭管状孔を有する物体から得られる密な物体に関する。
スリップの配向凍結、次いで上記凍結によって得られた結晶の除去によって得られる、任意的に焼結された生成物は、切頭管状孔を有し、従来、多くの用途、特に燃料電池において、触媒担体として、または熱交換器において使用されている。
特に高い機械的特性を得るために、これらの用途に適する切頭管状孔を有し、かつ上記切頭管状孔(「マクロ孔」)の壁における開放空隙率が低い物体のための不変の要求がある。
また、種々の機械的特性の間、特に靭性と3点曲げ強さとの間の良好な妥協を有する密な物体のための要求がある。
本発明の1の目的は、これらの要求を少なくとも部分的に満たすことである。
本発明は、任意的に焼結されていてもよい生成物を製造する方法に関し、上記方法は、下記工程:
a)液状相中に懸濁したセラミック粒子の集合体(ensemble)を含むスリップを調製すること、ここで上記セラミック粒子の集合体は、上記スリップの体積の4%超かつ50%未満を占め、かつ下記:
メジアン長さL’50を有する配向可能な、好ましくは異方性の粒子から成り、かつ上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、上記セラミック粒子の1%超を占める第一の粒子画分、および
L’50の10分の1未満のメジアン長さD50(すなわちD50<L’50/10)を有し、かつ上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、上記セラミック粒子の1%超を占める第二の粒子画分
を含み、上記第一および第二の粒子画分が合わせて、体積%で、上記セラミック粒子の集合体の80%超を占める、
b)任意的に、上記スリップを型に注ぐことおよび/または上記スリップに含まれる気泡を除去すること、
c)上記スリップを固体化最前部の置き換えによって配向凍結して、凍結されたスリップのブロックを形成すること、ここで固体化最前部の速度Vpが、セラミック粒子のカプセル化速度Vcより小さく、かつ上記配向可能なセラミック粒子の平均厚さW150以上の平均厚さ「e」を有する壁によって分離された固体化された液状相の結晶を形成するように調整される、
d)任意的に、上記ブロックを上記型から取り出すこと、
e)任意的に上記型から取り出された上記ブロックから、固体化された液状相の結晶を好ましくは昇華によって除去して、マクロポーラス(macroporous)プリフォームを得ること、
f)任意的に、工程e)の終わりに得られたマクロポーラスプリフォームからバインダーを除去すること、
g)任意的に、上記マクロポーラスプリフォームを焼結して、焼結された生成物を得ること、
h)任意的に、上記焼結された生成物を機械加工するおよび/または含浸させること
を含む。
上記セラミック粒子は部分的にまたは完全に、工程c)の前に上記セラミック粒子の集合体が得られるようにセラミック粒子に変換されるところの前駆体の等価量で置き換えられ得、および/または、上記セラミック粒子は部分的にまたは完全に、工程f)またはg)においてセラミックに変換されるところの同じ形状のセラミック前駆体の粒子の等価量で置き換えられ得る。
記載の残りにおいてより詳細に見られるように、本発明者らは、本発明に従う方法が、マクロ孔の壁がそれらの厚さの少なくとも一部分の上に配向可能なセラミック粒子の、全体に配向した積み重ねを含むところのマクロポーラスプリフォームの製造を可能にすることを見出した。驚くべきことに、L’50の10分の1未満のメジアン長さD50を有する粒子の存在が、これらの壁の見かけ密度をかなり改善する。
この理論に縛られることなく、本発明者らは、本発明に従う物体の上記特定の構造を、固体化最前部の置き換え速度Vpが上記セラミック粒子のカプセル化速度より小さいので、上記固体化最前部が上記配向可能な粒子を後ろに押すことに基づいて説明する。これらの配向可能なセラミック粒子は、それらの置き換え中に配向され、こうして、固体化最前部の置き換え方向にほぼ従う積み重ねを形成し得る。配向可能な粒子の置き換えおよび配向の最中に、第二の粒子画分の粒子が、配向可能な粒子間の空間に漸次捕獲される。この結果、特に高い見かけ密度が特に焼結後に得られる。
さらに、異方性のセラミック粒子の量が十分多いときには特に、第二の粒子画分の粒子が、焼結中に、隣接する異方性粒子と合体してより大きいサイズの異方性粒子を形成し得ることを本発明者らは見出した。この結果、著しい見かけ密度に対応する、異方性粒子の驚くべき積み重ねを生じる。したがって、焼結工程g)が好ましい。
好ましくは、配向可能なセラミック粒子が、配向された機能(oriented function)を有する物質から成る。1実施形態では、配向可能な粒子の形態が、上記機能の配向に関して選択され、その結果、上記優先の配向は、考慮された方向に応じてその強度が可変であるところの特性を得ることを可能にする。
特に、そのような配向可能な粒子の、例えば積み重ねの形態における特定の配列は、この配列が上記粒子の機能の配向と相関するときに上記特性の応答を増加させることを可能にする。上記応答は、したがって、好ましい面または方向において、ほぼ同じ配向を有する粒子の数の関数として増加し得る。
上記配向された機能は特に、熱、電気、圧電気または磁気特性に対応し得る。例えば、六方晶系の窒化ホウ素、グラファイト、グラフェンは、その熱伝導性が配向するセラミック物質である。PMN PT、または(1−x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O]−x[PbTiO](xは0〜1である)、PbTiO、(Li,Na,K)(Nb,Ta,Sb)O、特にニオブ酸カリウムナトリウムは、圧電気物質の例である。ヘマタイトは、その強磁性が配向するセラミック物質の例である。
本発明に従う方法は、さらに、下記の任意的な特徴の1以上を含み得る。下記特徴は、全てのあり得る組み合わせで組み合わせられ得る。
− 上記セラミック粒子の集合体が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で80%超の配向可能なセラミック粒子を含む。
− 上記第一の粒子画分の粒子の数の90%超、好ましくは95%超、好ましくは98%超が、70μm未満、好ましくは50μm未満、好ましくは40μm未満、好ましくは25μm未満の長さを有する。
− 上記第二の粒子画分が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、上記セラミック粒子の2%超、好ましくは3%超、好ましくは4%超、さらには5%超を占める。
− 1実施形態では、上記第二の粒子画分の粒子の数の90%超、好ましくは95%超、好ましくは98%超がL’50の5分の1未満、好ましくは7分の1未満の長さを有する。
− 1実施形態では、上記第二の粒子画分の粒子の数の90%超、好ましくは95%超、好ましくは98%超が、6μm未満、好ましくは3μm未満、好ましくは1μm未満、好ましくは0.5μm未満である長さを有する。1実施形態では、上記第二の粒子画分における粒子の数が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で5%超である場合には、上記セラミック粒子の集合体が、1%未満、好ましくは0.5%未満の、配向された機能を有する配向可能な粒子を含む。
− 1実施形態では、上記セラミック粒子の集合体が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、1%未満、好ましくは0.5%未満の、配向された機能を有する配向可能な粒子を含む。
− 好ましい実施形態では、上記第二の粒子画分が、ガラス粒子を含む。好ましくは、上記ガラス粒子が、L’50の50分の1未満、好ましくはL’50の100分の1未満、好ましくはL’50の150分の1未満、好ましくはL’50の200分の1未満、好ましくはL’50の300分の1未満のメジアン長さD50vを有する。好ましくは、上記ガラス粒子が、シリカベースのガラス、ホウ素ベースのガラスおよびそれらの混合物から成る群から選択される。上記シリカベースのガラスは、SiOとCaOおよび/またはNaOおよび/またはTiOおよび/またはKOおよび/またはAlとを含むガラスであり得る。好ましくは、上記シリカベースのガラスのシリカ含量が、10質量%超、20質量%超、30質量%超、40質量%超、50質量%超、60質量%超、70質量%超、80質量%超である。好ましくは、シリカベースのガラスが、一方でSiOを、他方でCaOおよび/またはAlを含む。好ましくは、シリカベースのガラスが、SiOとCaOとAlとを含む。1実施形態では、SiO/CaOモル比が2〜4、好ましくは2.5〜3.5であり、実際には実質的に3に等しい。上記ホウ素ベースのガラスは、BとCaOおよび/またはNaOおよび/またはTiOおよび/またはKOおよび/またはAlとを含むガラスであり得る。好ましくは、上記ホウ素ベースのガラスのホウ素含量が、10質量%超、20質量%超、30質量%超、40質量%超、50質量%超、60質量%超、70質量%超、80質量%超である。好ましくは、上記ガラス粒子のガラスのガラス転移温度が、緻密化開始温度と緻密化終了温度との間であり、上記緻密化開始および終了温度は、同じ方法によって同じスリップ(しかし、ガラス粒子を含まない)から得られる物体について測定される。上記緻密化開始および終了温度は、膨張計で測定され、収縮が始まる温度および収縮が終わる温度にそれぞれ対応する。好ましくは、好ましい実施形態では、ガラス粒子の量が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で0.5%超、好ましくは1%超である。より好ましくは、ガラス粒子の量が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で20%未満、さらには15%未満、さらには10%未満、さらには5%未満である。ガラス粒子は、部分的にまたは完全に、ガラス前駆体粒子の等価量で置き換えられ得る。
− 好ましい実施形態では、上記第二の粒子画分が、ガラス粒子でもガラス前駆体粒子でもないセラミック粒子を含む。好ましくは、ガラス粒子とガラス前駆体粒子との合計量に対する、ガラス粒子でもガラス前駆体粒子でもない粒子の体積量の比が、0.5超、好ましくは1超および/または4未満、好ましくは3未満、好ましくは2.5未満である。より好ましくは、ガラス粒子でもガラス前駆体粒子でもない粒子のメジアン長さD50cが、上記セラミック粒子の集合体に基づく上記第二の粒子画分の上記体積%の物体の0.5倍超、好ましくは0.7倍超、好ましくは0.8倍超であり、上記第一の粒子画分の粒子の平均厚さW150が好ましくは上記物体の1.5倍未満、好ましくは1.3倍未満、好ましくは1.2倍未満である。好ましくは、上記第二の粒子画分のガラス粒子またはガラス前駆体粒子のメジアン長さD50vが、上記第二の粒子画分の、ガラス粒子でもガラス前駆体粒子でもない粒子のメジアン長さの2分の1未満、好ましくは4分の1未満、好ましくは5分の1未満である。
− 上記方法が、工程a)の前に、第一の粒子画分の粒子の表面に第二の粒子画分の粒子前駆体を沈着させる工程a’)を含む。有利には、上記粒子混合物内での第二の粒子画分の粒子の分布がそれによって改善される。上記方法が、焼結工程g)を含む。
− 工程c)において、固体化最前部の速度Vpとセラミック粒子のカプセル化速度Vcとの比Vp/Vcが好ましくは0.25超かつ0.7未満、好ましくは0.6未満、好ましくは0.5未満である。
− 上記方法が好ましくは焼結工程g)を含み、工程c)において、配向凍結が、直線的に固体化された液状相の結晶のシーディング(seeding)の操作と上記結晶のエピタキシャル成長の操作との連続(sequence)を含まない。1実施形態では、工程c)において、配向凍結が、直線的に固体化された液状相の結晶のシーディングを含まない。1実施形態では、工程c)において、配向凍結が、固体化された液状相の結晶のエピタキシャル成長を含まない。1実施形態では、工程c)において、配向凍結中に、スリップが静的である、すなわち移動しないので、せん断傾斜(shear gradient)に付されない。驚くべきことに、良好な結果が簡単な方法で得られる。
− 上記方法が工程g)を含む。
− 上記方法が、好ましくは工程d)の後に、マクロ孔を少なくとも部分的に、好ましくは完全に破砕するように上記ブロックを、好ましくはほぼ横断方向(マクロ孔の長さの方向に垂直)に、より好ましくは、マクロ孔が扁平である場合にはマクロ孔の厚さの方向にほぼ平行に圧縮することからなる圧縮の工程e’)を工程e)の後に含む。有利なことに、特に密な物体が得られる。上記方法が焼結工程g)を含み、上記セラミック粒子の集合体が、体積%で80%未満の配向可能なセラミック粒子を含む。
− 上記方法が焼結工程g)を含み、上記セラミック粒子の集合体が、体積%で80%未満の配向可能なセラミック粒子、好ましくは異方性のものを含み、配向可能でないセラミック粒子の画分が、上記異方性セラミック粒子のメジアン長さの10倍未満のメジアン長さを有する。
− 配向可能なセラミック粒子が、配向された機能を有する物質から成る。
− 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の50%超を占め、第二の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の1%超、好ましくは2%超、好ましくは3%超、好ましくは4%超、さらには5%超、さらには7%超を占め、第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の90%超を占め、上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードが、それぞれ第一および第二の粒子画分に対応し、上記方法が好ましくは、焼結工程g)を含む。
− 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の50%未満かつ5%超を占め、第一の粒子画分が、10超の平均の長さ/厚さ比Rmを有し、第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の90%超を占め、上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードがそれぞれ、第一および第二の粒子画分に対応し、上記方法が好ましくは、焼結工程g)を含む。
− 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の80%超を占め、第一の粒子画分の粒子が、配向された機能を有する物質から成り、第二の粒子画分が、上記セラミック粒子の集合体の体積の20%未満を占め、第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の90%超を占め、上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードがそれぞれ、第一および第二の粒子画分に対応し、上記方法が好ましくは工程g)を含む。
− 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の50%未満かつ5%超を占め、第一の粒子画分の粒子が、配向された機能を有する物質から成り、第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の95%超を占め、上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードがそれぞれ、第一および第二の粒子画分に対応し、上記方法が焼結工程g)を含む。
− 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の15%未満を占め、第二の粒子画分の粒子の95体積%超が配向可能でない。
− 上記配向可能なセラミック粒子が異方性粒子または2より多い面を有する多面粒子である。
− 上記配向可能な粒子の50体積%超が、1の同じ形状の組に属する。
− 上記配向可能なまたは異方性のセラミック粒子および/または第二の粒子画分のセラミック粒子および/または上記配向可能な粒子または異方性粒子を補完する画分の粒子を構成する物質が、酸化物、窒化物、炭化物、カルボキシニトリド、グラファイト、グラフェンおよびそれらの混合物から選択される。
− 上記物質が、酸化ジルコニウムまたはジルコニア(ZrO)、部分的に安定化された酸化ジルコニウム、安定化された酸化ジルコニウム、酸化イットリウム(Y)、ドープされた酸化イットリウム、好ましくは酸化サマリウムでドープされた酸化イットリウム、二酸化チタン(TiO)、アルミノシリケート、例えばムライト、菫青石(AlMgAlSi18)、酸化アルミニウムまたはアルミナ(Al)、水和されたアルミナ、特にベーマイト、酸化マグネシウム(MgO)、タルク(MgSi10(OH))、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO、Fe、Fe)、酸化セリウム、ドープされた酸化セリウム、灰チタン石構造の酸化物、特にガレート、LaAlOまたはLaGaOまたはLa(1−x)SrMO(0≦x≦1であり、Mは、クロム、コバルト、マグネシウム、鉄、ガドリニウム、マンガンおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)型のランタン含有化合物;白金および/またはパラジウムおよび/またはロジウムおよび/または金および/または銀でドープされた灰チタン石構造の酸化物、例えばLa(1−x)Sr(1−y)M’(0≦x≦1であり、0≦y≦0.15であり、Mは、クロム、コバルト、マグネシウム、鉄、ガドリニウム、マンガンおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素であり、M’は白金、パラジウム、ロジウム、金、銀およびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)、LaSrTi11Mn1−xGa38(0≦x≦1)およびLaSrTi12−nMn38(0≦n≦1)型のチタン含有化合物、BaTiO、BaZrO、(1−x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O]−x[PbTiO](xは0〜1)、Pb(Mg0.25Nb0.75)O、Ba(Zn0.25Nb0.75)O、Pb(Zn0.25Nb0.75)O、PbTiO、CaCuTi12の型の化合物、bimevox型構造の化合物、例えばBi1−xMe(0≦x≦1であり、zは電気的中性を確実にするところのものであり、Meは、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マンガン、アンチモン、タンタル、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、ウラニウムおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)、lamox型構造の化合物、例えばLaMo、アパタイト構造の化合物、例えばMe’10(XOY’(Me’はCa2+、Cd2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Na、K、希土類元素のカチオン、好ましくはLa3+およびNd3+、Al3+、U4+、Th4+を含む群から選択される金属カチオンであり、(XO)はPO 3−、SiO 4−、AsO 3−、MnO 、SO 2−、CO 2−、HPO 2−、SiO 4−、GeO 4−およびそれらの混合物から選択されるアニオン基であり、Y’はF、Cl、OH、Br、I、CO 2−、O2−およびそれらの混合物から選択されるアニオンである)、SrCe1−x(0≦x≦1であり、Mは希土類元素であり、Mは好ましくはイッテルビウムである)型の化合物、BaCe1−x(0≦x≦1であり、Mは希土類元素である)型の化合物、例えば化合物BaCeO、LaSr1−xScO(0≦x≦1)ファミリーの化合物、例えばLa0.9Sr0.1ScO、Nax1Cax2Mgx3Bax4x5Alx6(Six7x8)・x9HO(x1〜x9は、x6>0、x7>0、x8>0、x9>0およびx1+x2+x3+x4+x5>0を満たす正の整数または0である)の構造のゼオライト、(Li、Na、K)(Nb、Ta、Sb)O、任意的に好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよいKNbO、任意的に好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよいNaNbO、任意的に好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよい(K0.5Na0.5)NbO、ヘマタイト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、好ましくは六方晶系の窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、グラファイト、グラフェンおよびそれらの混合物を含む群から選択される。
本発明はまた、上記工程a)〜e)を含む方法の終わりに得られたまたは得られ得たプリフォームに関する。
本発明はまた、本発明に従う方法によって得られたまたは得られ得た物体に関する。
本発明はまた、長手方向に互いにほぼ平行に延びる複数の巨視的(macroscopic)切頭管状孔を含む、任意的に焼結されていてもよい物体に関する。各切頭管状孔は、壁によって境界を定められており、切頭管状孔間の壁は、体積%で5%超の配向可能なセラミックグレイン(grain)を含み、かつ50%未満、好ましくは40%未満、好ましくは30%未満、好ましくは20%未満、さらには10%未満の見かけ空隙率を有する。
記載の残りにおいて明らかになるように、本発明に従う方法は、物体の製造中に、配向可能なセラミック粒子の配向をもたらす。スリップの配向可能な粒子に対応する、物体の配向可能なグレインがこうして配向される。
好ましくは、本発明に従う物体はさらに、下記の任意的な特徴の1、好ましくはいくつかを含む。
− 上記壁が30%未満の開放空隙率を有する、
− 上記壁が、配向可能なセラミックグレインの1または複数の層からなる周層構造(peripheral stratum)を含む。
− グレイン境界線の配向の分散(dispersion)が30°未満、好ましくは15°未満である。
本発明はさらに、セラミック電気化学セル、燃料電池、特にSOFC電池、IT−SOFC電池、PCFC電池、液状または気体状流体の濾過のための要素、物質をマクロ孔に貯蔵するために使用される貯蔵用ミクロ構造物、触媒担体、熱交換器、断熱材、流体を輸送するための流体分配器、特にガス分配器、エアコンディショニングシステムのための滴分離器または細流(trickling)装置、バッテリー、特にバッテリーの電解質、スーパーキャパシタ、水分吸着材、マイクロ燃焼室、変換器、動作センサー、超音波診断プローブ、ベーキング支持体(baking support)、焼結マッフル、特に窒化アルミニウム(AlN)を焼結するために使用されるマッフルから選択されるデバイスに関し、上記デバイスは、本発明に従う物体または本発明に従う方法によって製造された物体を含む。この物体は、特に、上記電池における含浸電解質として使用され得る。
更なる開発において、本発明は、工程d)の後に、上記ブロックを、好ましくは固体化された液状相の結晶の厚さの方向にほぼ平行な方向に圧縮することからなる圧縮の工程e’)を工程e)の後に含み、その結果、本発明に従う密な物体を得るところの本発明に従う方法によって得られた、任意的に焼結された密な物体に関する。
本発明に従う密な物体は特に、85%超好ましくは90%超、好ましくは95%超の相対密度を有し、体積による%で50%超の配向可能なセラミックグレインを含み、任意的に、体積による%で5%超の、配向された機能を有する配向可能なセラミックグレイン、好ましくは小棒または小板形を含み、上記配向可能なセラミックグレインの80%超が互いにほぼ平行である。
1実施形態では、配向可能なセラミックグレインの、体積による%で50%超、70%超、80%超、90%超、99%超、99.5%超、さらにはほぼ100%が、配向された機能を有しない。
好ましくは、密な物体の厚さが、50μm超、好ましくは100μm超、好ましくは500μm超、さらには1mm超、さらには5mm超、さらには1cm超、さらには5cm超である。
有利には、本発明に従う密な物体が、特に工程e’)を含まない方法の工程e)、f)またはg)の終わりに得られた多孔性物体と比較して、良好な機械的特性、特に破断応力および靭性を有する。
定義
「セラミック粒子」は、非金属の無機物質を意味する。
ある要素の「前駆体」は、本発明に従う方法を行うことによって上記要素に変換される物体を意味する。
「セラミック粒子のカプセル化速度」Vcは、固体化最前部の通過中に、セラミック粒子が上記固体化最前部を超えて、固体化された液状相の結晶間で固体化最前部によってもはや後ろに押されないで、固体化された液状相のこれらの結晶中に捕獲されたままであるところの固体化最前部の速度を意味する。
スリップのセラミック粒子のカプセル化速度は特に、上記スリップに懸濁した粒子の量、粒子のサイズならびに上記スリップの粘度に依存する。このカプセル化速度を決定するための簡単な試験がある。
上記カプセル化速度は、例えば、「前進する固体化最前部による粒子および気泡のカプセル化(The encapsulation of particles and bubbles by an advancing solidification front)」,Parkら、Journal of Fluid Mechanics,2006,Vol.560,第415−436頁に記載されている。特に、この文献の図9は、カプセル化速度に対する粒子サイズの影響をまとめている。
「配向」凍結は、規定された方向に漸次行われる凍結を意味する。
「昇華」は、固体化された液状相を溶融することなく蒸発させることからなる、一般的に減圧下での操作である。
「溶融」は、固体化された液状相を溶融することからなる操作である。
「一時的な」は、「バインダーの除去または焼結中に生成物から除去される」を意味する。
粒子のまたは孔のメジアン横断面は、横断面、すなわち粒子または孔の長さの方向(または「長手方向」)に垂直な断面であり、上記粒子または孔の中央長さまで及ぶ。明確のために、第一および第二の粒子画分の粒子の長さをそれぞれLおよびDと言う。
「扁平な」は、孔の幅が、孔の厚さより5倍超、好ましくは10倍超、さらには20倍超大きい孔を記載する。上記幅および厚さは、孔のメジアン横断面(すなわち、孔の長さの方向に垂直)で測定される。
「粒子」は、粉末を構成する固体要素であり、またはスリップ中に懸濁している。ゾル中では、したがって、溶解した物質は、粒子を構成しない。ゾルのゲル化によって得られるゲルの構造は、粒子をほとんど含まない。形成後には、明確性のために、スリップの粒子は「グレイン(grain)」と呼ばれる。グレインに関する寸法の特徴は、対応する粒子のものである。特に、グレインは、異方性粒子に対応するとき、「異方性」とみなされる。粒子が固体化最前部の通過の作用下で特定の方法で配向されるとき、「配向可能」である。配向可能な形状、例えば小板または小棒または米粒、または多面形状(2超かつ35未満の面の数を有する)が、配向可能な粒子を作る。多面粒子が単に2の面を有するとき、配向可能であるために異方性でなければならないことが試験によって示された。粒子が配向可能であるかどうかを確かめる簡単な試験がある。粒子(またはグレイン)が少なくとも2の面を有するとき、「多面」であると考えられる。ここで面は、ふちによって境界を定められた表面である。「ナット(nut)」形状は、2の面を有する形状の例である。多面粒子(またはグレイン)は、特に「多面体(polyhedral)」であり得る、すなわち全ての辺上で平らな多角形によって境界を定められ得る。多面粒子(またはグレイン)は、その全ての面が同じ型の正多角形であり、その全ての頂点が同じ角度であるならば、特に「正」多面体であり得る。正多角形は、各面にその中心で接する球体を有する。「立方体」は、6の正方形の面を有する正多角形である。
「配向可能な粒子の配向の方向」は、配向可能な粒子が固体化最前部の通過の作用下で配向される方向である。
「形状の組」は、特定の形状を有する配向可能な粒子をまとめた、例えば小板形状を有する全ての粒子を(これらの小板の寸法に関係なく)まとめた画分である。
粒子は、その長さLとその厚さW1との間の長さ/厚さ比R、すなわちR=L/W1が4超であるときに「異方性」とみなされる。
粒子の「長さ」Lは、上記粒子が置かれているところの面に垂直の方向で撮られた写真上で観察され得る最大寸法である。粒子の「幅」W2および「厚さ」W1はそれぞれ、そこに上記粒子のメジアン横断面が刻まれ得る、最も小さいありうる楕円の長軸および短軸の長さである。
粒子は、下記3つの条件を満たすときに、「小棒」形状を有する。
1)4≦L/W≦10かつW=(W1+W2)/2、
2)4≦L/W1、および
3)W2<1.5*W1。
図1は、小棒形状を有する粒子の模式図を示す。
粒子は、下記2つの条件を満たすときに、「小板」形状を有する。
1)4≦L/W1、および
2)W2≧1.5W1、好ましくはW2≧2W1。
好ましくは、小板の横断面が、小板の長さ全体にわたってほぼ一定であり、ほぼ多角形であり、少なくとも4の辺を有する。
図2は、小板形状の粒子の模式図を示す。
したがって、小板または小棒の形状の粒子は、球状または繊維状の形状、ワイヤ、フィラメント、針または立方体とかなり異なる。
粒子の集合体の粒子の特性の「メジアン」値は、上記集合体の粒子を数において等しい第一および第二の集団に分けるところの、この特性の値であり、これらの第一および第二の集団はそれぞれ、メジアン値以上の上記特性の値またはメジアン値より小さい上記特性の値を有する粒子のみを含む。例えば、粒子の集合体のメジアン長さは、粒子を数において等しい第一および第二の集団に分ける長さであり、これらの第一および第二の集団はそれぞれ、メジアン長さ以上の長さまたはメジアン長さ未満の長さを有する粒子のみを含む。
「管状孔」は、その2つの端の一方(「非貫通孔(blind pore)」)または両端(「貫通孔(through−pore)」)で開いている管の一般的形状を有する孔である。本発明に従う物体において、切頭管状孔の方向は、「長手方向」とみなされ、固体化最前部の進行方向の関数である。
切頭管状孔は、「巨視的(macroscopic)」と呼ばれ、または0.15μm超かつ450μm未満の等価直径を有するメジアン横断面を有するならば「マクロ孔」と呼ばれる。平行な切頭管状孔の集合体に関して、平均のメジアン横断面は、切頭管状孔の方向に垂直な面であり、全ての孔について平均して、上記切頭管状孔の長さの真ん中を通る。真ん中は、全ての上記切頭管状孔を平均して定義される。
切頭管状孔の「横断面」は、横断切断面におけるこの孔の断面である。切頭管状孔の長さは、その2つの端の間でその軸に沿って測定される寸法である。
孔の「管状」という特徴は、孔の、特に透視切断面または長手切断面での写真の観察によって決定され得る。
孔の開口または切断面の「等価直径」または「サイズ」は、上記開口または上記切断面と同じ面積の円盤の直径である。
孔の横断面の凸指数(convexity index)Icは、比Sp/Scである。ここで、Spは孔の周囲によって境界を定められた孔の横断面の面積を示し、Scはこの横断面の凸状表面、すなわちこの横断面の凸状エンベロープ(convex envelope)の表面を示す。
慣用的に、用語「凸状エンベロープ」は、最小の長さで上記孔の周囲を含む、外面的に凸状に閉じた形状の外形線を意味し、上記周囲は慣用的に、上記孔の横断面を閉じる輪郭線を意味する。すなわち、凸状エンベロープは、上記周囲の凸状または直線の部分上で重なり、そして各場合において(外側から見て)凹状の部分によって分離された2つの凸状または直線の部分をつなぐ弦に従う。凸状エンベロープは、上記周囲に排他的にぴんと張ったゴムをあてることにより境界を定められる領域にたとえられ得る。
例えば、図10は、孔の横断面の周囲10を示すとともに、この孔の凸状エンベロープ12を示す。周囲10によって境界を定められる孔の表面をSpとし、凸状エンベロープ12によって境界を定められる表面に相当する上記孔の凸状表面をScとすると、凸指数IcはSp/Scに等しい。すなわち、凸指数Icは円、楕円または長円の場合に100%に等しいが、三角形、平行四辺形、六角形、五角形などの多角形の場合にもそうである。その周囲が、外側から見て1以上のくぼみを有するところの孔の場合には100%未満である。
図11は、その周囲が凹状部分161−4および凸状部分141−4を有する孔を示す。この図では、凸状エンベロープ12が、2つの凸状部分14と14を連結する。凸状部分(141−2)は無視される。
凸指数Icは、下記の非制限的方法によって評価され得る。
分析すべきサンプルが、樹脂、例えばエポキシ樹脂で浸透される。分析すべきスライスが、固体化の方向に垂直に切断され、次いで、良好な表面状態が得られるように磨かれる。上記磨きは、少なくとも1200粒度の紙で、好ましくはダイアモンドペーストで行われる。画像は走査電子顕微鏡(SEM)を使用して得られ、好ましくは、セラミック相と樹脂との間に非常に良好なコントラストが得られるように、反射電子を使用するやり方(BSEモード)で得られる。各画像は、スケールバーなしで最小1280x960ピクセルを有する。使用される倍率は、画像の幅が平均孔サイズの50倍〜100倍であるようなものである。最初の画像は、平均孔サイズの視覚的判断に基づいて記録され得る。
画像は次いで、ウェブサイトhttp://rsbweb.nih.gov/ij/から入手できるimageJソフトウェアを使用して下記方法に従って分析される。
画像をimageJで開く、
画像をクロップして(「クロップ(Crop)」機能)、スケールバーまたは画像上の任意の他の追加情報を除去する、
明るさを「Image>Adjust>Brightness/contrast」機能によって調整し、次いで「Auto」をクリックする、
マルチ閾値化(Multithresholder)機能(「Plugin/Filter/Multithresholder」)により画像を2値化し、次いで「Isodata」モードを選択して、分析すべき物質を浸透された樹脂と区別するための閾値を設定する、
分析すべき孔が画像上に適切に黒色で現れるのを確実にし(白については値255、黒については0)、そうでない場合には、「Edit/Invert」機能を使用して画像を逆にする、
「Analyse/Analyse particles」機能を使用して孔を分析する、ここで、孔分析のためのパラメータは以下であり得る:「サイズ最小」が0.2x(先に測定された平均孔サイズ)であり、「サイズ最大」がなしであり、画像のへりによって途中で切られた孔を分析しないように「exclude on edges」とし、選択肢「include holes」にチェックをしない、
少なくとも50の孔が分析されていることを確かめ、そうでない場合には、分析された孔の合計数が50以上であるように他の画像を分析する、
結果の表において、各孔について固体性指数(「固体性(solidity)」)を記録する、
増加する固体性指数の順に孔を分類する、
数累積割合を固体性指数Isの関数としてプロットする。
このようにして測定された固体性指数は、平均凸指数Icの非常に良好な近似値を与える。
「完全に安定化された酸化ジルコニウム」は、単斜晶系の酸化ジルコニウムの量が1重量%未満であり、残りが正方晶系(安定および/または準安定)および/または立方晶系の酸化ジルコニウムからなる酸化ジルコニウムを意味する。
物質が、「配向した」、機械的特性以外の少なくとも1の特性を有するとき、すなわち測定の方向に応じて特性の強さが変わり得、他の方向での特性の平均値より少なくとも1.1倍高いところの少なくとも1の方向があるとき、「配向された機能」を有すると言う。そのような特性は、例えば、電気特性、熱特性、誘電特性、磁気特性または光学特性であり得る。すなわち、配向された機能を有する物質の粒子は、特性の強さが、上記特性の測定が行われる方向の関数であるところの少なくとも1の特性を有する。アルミナおよびシリカは、窒化ホウ素(その熱拡散率が、それが測定される方向の関数である)と対照的に、配向された機能を有する物質でない。
「機能の方向」は、配向された機能を有する物質の特徴的機能が強さ極値を示すところの方向を意味する。
定義上、「二峰性」分布は、「主要ピーク」または「主要モード」と呼ばれる最高値を有する、近接していない2のカテゴリーを示す。
特に断らない限り、平均値は、相加平均である。
特に断らない限り、本発明に従うスリップの組成に関する%は全て、スリップの体積に対する体積%である。
粒子の集合体の体積%は、考慮される粒子の各々の体積の合計を考慮した%に対応する。これらの体積の合計は、慣用的に、上記粒子の集合体の質量を上記粒子の物質の絶対密度で割った値によって計算される。例えば、第二の粒子画分が、「セラミック粒子の集合体の体積の」、または「セラミック粒子の体積の」、または「セラミック粒子の集合体に基づく体積%で」、または「セラミック粒子に基づく体積%で」20%未満を占めるならば、比較されるべき体積は、第二の粒子画分を構成する粉末の粒子の体積とセラミック粒子の集合体の体積である。
「物体の相対密度」は、物体の見かけ密度を上記物体の絶対密度で割った値(%で表わされる)に対応する。「物体の見かけ密度」は、本発明の意味において、物体の質量を、上記物体によって占められる体積で割った値を意味する。それは、流体静力学の浮力の原則にしたがって、吸水(imbibition)によって測定され得る。
「物体の絶対密度」は、本発明の意味において、閉じた孔がほとんど残っていないような細かさまで破砕した後の上記物体の乾燥物の質量を、上記破砕後の乾燥物の塊の体積によって割った値を意味する。それは、ヘリウムピクノメーターによって測定され得る。
本発明に従う物体の種々の特徴は、下記に示す実施例に関して使用された解析法によって決定され得る。
本発明の他の特徴および利点は、説明のために与えられ、非限定的である図を見ることにより、より明らかになるであろう。図において、同一の参照記号は、同一または同様の対象を示すために使用されている。
図1は、小棒を模式的に示す。 図2は、小板を模式的に示す。 図3は、本発明に従う物体の切頭管状孔の壁の横断面を模式的に示す。 図4は、実施例1の物体の、走査電子顕微鏡(SEM)によって得られた画像を示す。 図5は、実施例2の物体の、走査電子顕微鏡(SEM)によって得られた画像を示す。 図6は、実施例1の物体の、走査電子顕微鏡(SEM)によって得られた画像を示す。 図7は、実施例2の物体の、走査電子顕微鏡(SEM)によって得られた画像を示す。 図8aは、焼結前の実施例4の物体の、走査電子顕微鏡(SEM)によって得られた画像を示す。 図8bは、焼結後の実施例4の物体の、走査電子顕微鏡(SEM)によって得られた画像を示す。 図9は、実施例8の物体の、走査電子顕微鏡(SEM)によって得られた画像を示す。 図10は、凸指数を評価する方法を示す。 図11は、凸指数を評価する方法を示す。 図12は、立方体を示す。 図13は、鋸歯状繊維形を示す。 図14は、角柱鎖形を示す。 図15は、擬立方八面体を示す。 図16は、正方形柱状を示す。 図17は、テトラポッド形を示す。 図18は、先がとがったテトラポッド形を示す。 図19は、オクタポッド形を示す。 図20は、切頭立方体を示す。 図21は、立方八面体を示す。 図22は、切頭八面体を示す。 図23は、八面体を示す。 図24は、星形を示す。 図25は、柱状を示す。 図26は、正二十面体を示す。 図27は、重六角錐形を示す。 図28は、ミクロ管形を示す。 図29は、実施例5の物体について行われた水銀による空隙率測定の曲線を示す。 図30は、工程e)の後の扁平な孔を含む物体を示す。 図31は、図30で示された物体を工程e’)で圧縮することにより得られた密な物体を示す。
本発明に従う方法
本発明に従う物体は、上記で示された工程a)〜h)を含む方法によって製造され得る。
スリップを調製する工程a)では、セラミック粒子の粉末の懸濁物が調製される。
懸濁物中の粒子の量は、体積%で、スリップの好ましくは8%超および/または40%未満、好ましくは25%未満である。セラミック粒子は好ましくは、懸濁物中の粒子の体積の90%超、好ましくは95%超、さらには99%超、さらにはほぼ100%を占める。
1実施形態では、スリップはシリカを含み、それは、シリカの総重量に基づく重量%で、好ましくは50%超まで、好ましくは60%超まで、好ましくは70%超まで、好ましくは80%超まで、好ましくは90%超まで、好ましくは95%超まで、好ましくは99%超まで、さらにはほぼ完全に粒子の形態である。
セラミック粒子の集合体は、下記:
− メジアン長さL’50を有し、セラミック粒子の集合体に基づく体積%で1%超のセラミック粒子を占める、配向可能な、好ましくは異方性の粒子からなる第一の粒子画分、および
− L’50の10分の1未満のメジアン長さD50(すなわち、D50<L’50/10)を有し、セラミック粒子の集合体に基づく体積%で5%超のセラミック粒子を占める第二の粒子画分
を含む。
第一の粒子画分は、配向可能な、好ましくは異方性の粒子から成るが、必ずしも、セラミック粒子の集合体の配向可能な、または異方性の粒子の全てを含むわけではない。
第一の粒子画分は、配向可能な、好ましくは異方性の粒子からなるが、それぞれ、必ずしも、セラミック粒子の集合体の配向可能な、または異方性の粒子の全てを占めるわけではない。本発明によれば、少なくとも1のそのような第一の粒子画分が存在しなければならないが、それらのいくつかが存在してもよい。それにもかかわらず、第一の粒子画分は、セラミック粒子の集合体の1%超を占めなければならない。
さらに、第二の粒子画分は、任意の粒子からなり、それらは合わせて、L’50の10分の1未満のメジアン長さD50を有しなければならない。本発明によれば、少なくとも1のそのような第二の粒子画分が存在しなければならないが、それらのいくつかが存在してもよい。それにもかかわらず、第二の粒子画分は、セラミック粒子の集合体の5%超を占めなければならない。
第一の粒子画分は好ましくは、体積で、セラミック粒子の、さらには配向可能なセラミック粒子の、さらには異方性のセラミック粒子の2%超、好ましくは3%超、好ましくは5%超を占める。しかし、第一の粒子画分の割合はこれらの範囲に限定されず、この割合は、体積で、セラミック粒子の、または配向可能なセラミック粒子の、または異方性のセラミック粒子の10%超、20%超、30%超、40%超、50%超、60%超、70%超、80%超、90%超、さらには100%であり得る。
第二の粒子画分は、L’50の好ましくは15分の1未満の、好ましくは20分の1未満の、好ましくは30分の1未満の、好ましくは50分の1未満のメジアン長さD50を有する。
第二の粒子画分は、特に、第一の粒子画分に含まれ得る。
第二の粒子画分の割合は好ましくは、体積%で、セラミック粒子の、さらには配向可能なセラミック粒子の、さらには異方性のセラミック粒子の7%超、好ましくは10%超、好ましくは15%超、さらには20%超、30%超、40%超、50%超、60%超、70%超、80%超、90%超、95%超、98%超であり得る。
第二の粒子画分の割合は、体積%で、異方性でないセラミック粒子の7%超、10%超、好ましくは15%超、さらには20%超、30%超、40%超、50%超、60%超、70%超、80%超、90%超、95%超、98%超であり得る。
1実施形態では、第一および第二の粒子画分が、合わせて、体積%で、セラミック粒子の集合体の90%超、95%超、さらには100%を占めるように決定される。100%の補完分は好ましくは、第一の粒子画分のメジアン長さL’50より小さい、好ましくは上記長さの2分の1の、5分の1のメジアン長さを有するセラミック粒子からなる。
1実施形態では、第一の粒子画分が、配向可能なまたは異方性の粒子の集合体を合体させ(unit)、第二の粒子画分が、L’50の5分の1未満、好ましくは10分の1未満、さらには15分の1未満の長さDを有する粒子の集合体を合体させる。
1実施形態では、第一の粒子画分が、配向可能なまたは異方性の粒子の集合体を合体させ、第二の粒子画分が、配向可能でない、さらには異方性でない粒子のみを含む。好ましくは、メジアン長さD50がL’50の12分の1未満、好ましくは15分の1未満、好ましくは20分の1未満、好ましくは30分の1未満、好ましくは50分の1未満である。
1実施形態では、
− 配向可能な、好ましくは異方性の粒子からなる第一の粒子画分が、体積で、セラミック粒子の50%超、好ましくは60%超、好ましくは70%超、好ましくは80%超、さらには90%超を占める、および
− 第二の粒子画分が好ましくは、体積で、セラミック粒子の7%超、好ましくは10%超、好ましくは15%超を占める、および
− 体積で、第二の粒子画分の粒子の90%超、95%超、さらにはほぼ100%が、好ましくは異方性でなく、さらには配向可能でない、および
− 第一および第二の粒子画分が合わせて、好ましくは、セラミック粒子の集合体の体積の90%超、好ましくは95%超、さらには100%を占める、および
− セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2のモードの中心が長さDおよびDにあり、Dは好ましくはD/10未満であり、DおよびDの中心が好ましくはそれぞれ長さL’50およびD50にある。
この実施形態では、上記方法が好ましくは、焼結工程g)を含む。
1実施形態では、
− 配向可能な、好ましくは異方性の粒子からなる第一の粒子画分が、体積で、セラミック粒子の50%未満、好ましくは30%未満、好ましくは15%未満かつ5%超を占める、および
− 第一の粒子画分が、好ましくは10超、さらには15超の平均の長さ/厚さ比Rmを有する、および
− 体積で、第二の粒子画分の粒子の90%超、95%超、さらにはほぼ100%が、好ましくは異方性でなく、さらには配向可能でない、および
− 第一および第二の粒子画分が合わせて、好ましくは、セラミック粒子の集合体の95%超、さらには100%を占める、および
− セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2のモードの中心が長さDおよびDにあり、Dは好ましくはD/10未満であり、DおよびDの中心が好ましくはそれぞれ長さL’50およびD50にある。
この実施形態では、上記方法が好ましくは焼結工程g)を含む。
1実施形態では、
− 配向可能な、好ましくは異方性の粒子からなる第一の粒子画分が、体積で、セラミック粒子の80%超、好ましくは90%超を占める、および
− 第一の粒子画分の粒子が、配向された機能を有する物質から成る、および
− 第二の粒子画分が、セラミック粒子の集合体の体積の20%未満、好ましくは15%未満、好ましくは10%未満を占める、および
− 体積で、第二の粒子画分の粒子の90%超、95%超、さらにはほぼ100%が、好ましくは異方性でなく、さらには配向可能でない、および
− 第一および第二の粒子画分が合わせて、好ましくは、セラミック粒子の集合体の体積の90%超、好ましくは95%超、さらには100%を占める、および
− セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2のモードの中心が長さDおよびDにあり、Dは好ましくはD/10未満であり、DおよびDの中心が好ましくはそれぞれ長さL’50およびD50にある。
この実施形態では、上記方法が好ましくは焼結工程g)を含む。
1実施形態では、
− 配向可能な、好ましくは異方性の粒子からなる第一の粒子画分が、体積で、セラミック粒子の50%未満、好ましくは30%未満、好ましくは15%未満かつ5%超を占める、および
− 配向可能な、好ましくは異方性の粒子からなる第一の粒子画分の粒子が、配向された機能を有する物質から成る、および
− 体積で、第二の粒子画分の粒子の90%超、95%超、さらにはほぼ100%が、好ましくは異方性でなく、さらには配向可能でない、および
− 第一および第二の粒子画分が合わせて、好ましくは、セラミック粒子の集合体の体積の95%超、さらには100%を占める、および
− セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2のモードの中心が長さDおよびDにあり、Dは好ましくはD/10未満であり、DおよびDの中心が好ましくはそれぞれ長さL’50およびD50にある。
この実施形態では、上記方法が好ましくは焼結工程g)を含む。
配向可能な粒子
1実施形態では、配向可能な、さらには異方性の粒子の量が、セラミック粒子の集合体の体積に基づいて50%未満、好ましくは30%未満、好ましくは15%未満である。有利には、焼結中に、配向可能でないまたは異方性でない第二の粒子画分の粒子の、配向可能なまたは異方性の粒子への変換がそれによって促進される。後者の形状は、周囲の配向可能なまたは異方性の粒子と同様であり得る。本明細書の残りでより詳細にみられるように、これは、マクロ孔の壁の見かけ密度における顕著な増加および/または特性における顕著な変化を結果する。上記特性の強さは、焼結後に形成された配向可能な、好ましくは異方性の粒子が配向された機能を有する物質から成るときには、考慮される方向の関数として変わり得る。
1実施形態では、セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2のモードの中心がそれぞれ、長さDおよびDにあり、Dが好ましくはD/10未満である。
好ましい実施形態では、DがL’50に等しく、DはD50に等しい。
好ましくは、異方性でないまたはさらには配向可能でないセラミック粒子の画分がそれぞれ、異方性のまたはさらには配向可能なセラミック粒子のメジアン長さL50の10倍より小さいメジアン長さを有し、セラミック粒子の集合体が体積%で80%未満の異方性のまたは配向可能な粒子をそれぞれ含む場合には特にそうである。
1実施形態では、配向可能なまたはさらには異方性のセラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2のモードの中心がそれぞれ、長さLおよびLにあり、Lが好ましくはL/10未満である。1実施形態では、LがL’50に等しく、LがD50に等しい。
配向可能な、好ましくは異方性のセラミック粒子の、または第一の粒子画分の粒子のメジアン長さが、好ましくは0.1μm超、好ましくは0.2μm超、好ましくは0.3μm超、好ましくは0.5μm超、好ましくは1μm超および/または50μm未満、好ましくは30μm未満、好ましくは25μm未満、好ましくは10μm未満、さらには5μm未満、さらには1μm未満である。
配向可能な、好ましくは異方性の粒子の、またはさらには第一の粒子画分の粒子の平均厚さW150が、好ましくは0.02μm超、好ましくは0.05μm超、好ましくは0.1μm超、好ましくは0.3μm超および/または20μm未満、好ましくは10μm未満、好ましくは5μm未満、好ましくは3μm未満、さらには2μm未満、さらには1μm未満である。
配向可能な、好ましくは異方性のセラミック粒子の集合体の、またはさらには第一の粒子画分の粒子の平均の長さ/厚さ比Rm(配向可能なまたは異方性のセラミック粒子の集合体についての長さ/厚さ比Rの相加平均)が、好ましくは10超、さらには15超および/または900未満、さらには500未満、さらには200未満である。
1実施形態では、特にW250<1.5*W150であるときには、Rm≦15である。
好ましい実施形態では、配向可能なセラミック粒子の、またはさらには第一の粒子画分の粒子の数の50%超、70%超、90%超、95%超、さらにはほぼ100%が小板形である。
セラミック粒子の集合体の、またはさらには第一の粒子画分の粒子の配向可能な多面粒子が、好ましくは30面未満、好ましくは20面未満、好ましくは15面未満、さらには10面未満および/または好ましくは3面超、好ましくは4面超を有する。
セラミック粒子の集合体の、またはさらには第一の粒子画分の粒子の配向可能な多面粒子が、好ましくは立方体、鋸歯状繊維形、角柱鎖形、擬立方八面体、正方形柱状、テトラポッド形、先がとがったテトラポッド形、オクタポッド形、切頭立方体、立方八面体、切頭八面体、八面体、擬八面体、星形、柱状、正二十面体、六角柱、小板形、レンズ形、三角小板形、マイクロプリズム形、重六角錐形、ミクロ管形、小棒形およびそれらの混合物から選択される。
好ましくは、工程a)では、配向可能なまたはさらには異方性のセラミック粒子の、またはさらには第一の粒子画分の粒子の数の80%超、好ましくは90%超、好ましくは95%超が、5未満、好ましくは4未満、好ましくは3未満の形状の組、好ましくは1つの形状の組に分類され得、ある形状の組は、ある特定の形状を有する配向可能な粒子の集合体を一緒にする。
好ましくは、同じ形状を有する配向可能な粒子の唯一の粉末、例えば小板の形状の粒子の粉末がスリップに導入される。
慣用的に、ある形状の組は、原料の1の源、例えば窒化ホウ素の小板の粉末に対応する。したがって、形状の組の数の好ましい限界は、配向可能なまたはさらには異方性の粒子の形状がランダムでなく、これらの粒子のほとんどが、高々5つの形状に限定される形状の「カタログ」から選択される形状を有することを意味する。
1実施形態では、配向可能なまたはさらには異方性の粒子の、またはさらには第一の粒子画分の粒子の、体積%で50%超、60%超、70%超、80%超、90%超、さらにはほぼ100%が、1つの同じ形状の組に属する。
好ましくは、1の形状の組の粒子が、同じ製造法によって製造され、かつ同じ物質からなる。
好ましくは、配向可能な粒子の配向の方向と少なくとも1の機能の方向との間の最小角度がほぼ一定である。それは、25°未満、さらには10°未満、さらには5°未満であり得、好ましくはほぼゼロである。変形として、それは、65°超、さらには80°超、さらには85°超であり得、好ましくはほぼ90°に等しい。
配向された機能を有する物質の配向可能な粒子
1実施形態では、第一の粒子画分の粒子、または異方性のセラミック粒子、または配向可能なセラミック粒子、または全てのセラミック粒子が、配向された機能を有する物質から成る。
好ましくは、配向された機能を有する物質が、機械的特性以外の少なくとも1の特性を有し、この特性は、他の方向における当該特性の平均値より少なくとも1.2倍、好ましくは1.5倍、好ましくは2倍、好ましくは3倍、好ましくは5倍、さらには10倍高い少なくとも1の方向があるところの特性である。
配向された機能は特に、熱、電気、圧電気または磁気特性に対応し得る。好ましくは、配向可能な粒子の形状が、凍結工程c)から結果するこれらの粒子の配向が、好ましい方向または面への配向された機能の配向を結果するように、すなわちこの方向またはこの面におけるこの機能を増加または減少させるように選択される。
さらに、こうして配向された粒子の数または密度が、上記特性の強さを変えさせる。
例えば、熱伝導性が、考慮された方向に依存して異なり、最大が特定の面に沿うところの配向された機能を有する物質、例えば窒化ホウ素の粒子がある。そのような粒子は、小板の形状であり得、熱伝導性が小板の一般面(general plane)において最大である。すなわち、上記粒子の最大伝導性の面がほぼ平行であるようにそのような小板の積み重なりからなる壁は、上記壁における熱の最大の拡散をこれらの面に沿って許す。
また、圧電気応答が、考慮された方向に依存して異なり、最大が特定の面に沿うところの配向可能な粒子、特にニオブ酸カリウムナトリウムの粒子がある。すなわち、粒子の最大圧電気応答の面がほぼ平行であるようにこれらの粒子の積み重なりからなる壁は、上記壁におけるこの応答をこれらの面に沿って有利にし得る。
第二の粒子画分の粒子
第二の粒子画分の粒子は、完全にまたは部分的に、配向可能であってもなくてもよく、異方性であってもなくてもよい。
1実施形態では、第二の粒子画分が好ましくは、セラミック粒子の80%超、90%超、さらには95%超を占める。
配向可能な粒子または異方性の粒子を補完する画分
配向可能な粒子または異方性の粒子を補完するセラミック粒子の画分は、完全にまたは部分的に、第二の粒子画分の粒子から成り得るが、より粗い粒子からも成り得る。
この補完する粒子画分のセラミック粒子のメジアン長さは好ましくは、第一の粒子画分のメジアン長さL’50より小さく、好ましくはL’50の2分の1、5分の1である。配向可能な、好ましくは異方性の粒子の積み重なりの質がそれによって有利に改善される。
1実施形態では、配向可能な粒子または異方性の粒子を補完する画分が、第二の粒子画分から成る。
配向可能な、またはさらには異方性のセラミック粒子、第二の粒子画分のセラミック粒子、配向可能な粒子または異方性の粒子を補完する画分の粒子、および第一の粒子画分の粒子を構成する物質は、それぞれ物質M、M、M、およびMであり得、これらは互いに同じでも異なっていてもよい。
1実施形態では、第二の粒子画分のセラミック粒子の物質が、焼結温度より高い融点を有する。好ましくは、物質Mおよび/または物質Mおよび/または物質Mおよび/または物質Mが、酸化物、窒化物、炭化物、カルボキシ窒化物(carboxynitrides)、グラファイト、グラフェンおよびそれらの混合物を含み、またはそれらから選択され、好ましくは酸化ジルコニウムまたはジルコニア(ZrO)、部分的に安定化されたジルコニウム、安定化された酸化ジルコニウム、酸化イットリウム(Y)、ドープされた酸化イットリウム、好ましくは酸化サマリウムでドープされた酸化イットリウム、二酸化チタン(TiO)、アルミノシリケート、例えばムライト、菫青石(AlMgAlSi18)、酸化アルミニウムまたはアルミナ(Al)、水和されたアルミナ、特にベーマイト、酸化マグネシウム(MgO)、タルク(MgSi10(OH))、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO、Fe、Fe)、酸化セリウム、ドープされた酸化セリウム、灰チタン石構造の酸化物、特にガレート、LaAlOまたはLaGaOまたはLa(1−x)SrMO(0≦x≦1であり、Mはクロム、コバルト、マグネシウム、鉄、ガドリニウム、マンガンおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)型のランタン含有化合物;白金および/またはパラジウムおよび/またはロジウムおよび/または金および/または銀でドープされた灰チタン石構造を有する酸化物、例えば、La(1−x)Sr(1−y)M’(0≦x≦1、0≦y≦0.15であり、Mはクロム、コバルト、マグネシウム、鉄、ガドリニウム、マンガンおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素であり、M’は白金、パラジウム、ロジウム、金、銀およびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)、LaSrTi11Mn1−xGa38(0≦x≦1)およびLaSrTi12−nMn38(0≦n≦1)型のチタン含有化合物、BaTiO、BaZrO、(1−x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O]−x[PbTiO](xは0〜1である)、Pb(Mg0.25Nb0.75)O、Ba(Zn0.25Nb0.75)O、Pb(Zn0.25Nb0.75)O、PbTiO、CaCuTi12の型の化合物、bimevox型構造の化合物、例えばBi1−xMe (0≦x≦1であり、zは電気的中性を確実にするようなものであり、Meはマグネシウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マンガン、アンチモン、タンタル、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、ウランおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)、lamox型構造の化合物、例えばLaMo、アパタイト構造の化合物、例えばMe’10(XOY’(Me’はCa2+、Cd2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Na、K、希土類元素のカチオン、好ましくはLa3+およびNd3+、Al3+、U4+、Th4+を含む群から選択される金属カチオンであり、(XO)はPO 3−、SiO 4−、AsO 3−、MnO 、SO 2−、CO 2−、HPO 2−、SiO 4−、GeO 4−およびそれらの混合物から選択されるアニオン基であり、Y’はF、Cl、OH、Br、I、CO 2−、O2−およびそれらの混合物から選択されるアニオンである)、SrCe1−x(0≦x≦1であり、Mは希土類元素であり、Mは好ましくはイッテルビウムである)型の化合物、BaCe1−x(0≦x≦1であり、Mは希土類元素である)型の化合物、例えば化合物BaCeO、LaSr1−xScO(0≦x≦1)ファミリーの化合物、例えばLa0.9Sr0.1ScO、Nax1Cax2Mgx3Bax4x5Alx6(Six7x8)・x9HO(x1〜x9は、x6>0、x7>0、x8>0、x9>0およびx1+x2+x3+x4+x5>0を満たす正の整数またはゼロである)の構造のゼオライト、(Li,Na,K)(Nb,Ta,Sb)O、任意的に、好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよいKNbO、任意的に、好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよいNaNbO、任意的に、好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよい(K0.5Na0.5)NbO、ヘマタイト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、好ましくは六方晶系窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、グラファイト、グラフェンおよびそれらの混合物を含むA群から選択される。
好ましくは、酸化ジルコニウムは、部分的に、好ましくは完全に、酸化イットリウムおよび/または酸化カルシウムおよび/または酸化マグネシウムおよび/または酸化セリウムおよび/または酸化スカンジウムおよび/または酸化サマリウムおよび/または酸化ストロンチウムおよび/または酸化チタンで、好ましくは酸化イットリウムで安定化されている。好ましくは、酸化セリウムは、酸化サマリウムおよび/または酸化ガドリニウムおよび/または酸化イットリウムおよび/または酸化鉄で、好ましくは酸化ガドリニウムでドープされている。
1実施形態では、物質Mおよび/またはMおよび/またはMおよび/またはMが磁性を有さず、および/または異方性のセラミック粒子、またはさらには配向可能な粒子、またはさらにはセラミック粒子が、磁気コーティングで部分的にすら被覆されていない。
液状相
液状相の量または水の量は、好ましくは、体積%で、スリップの50%超、好ましくは60%超、好ましくは70%超、好ましくは80%超、好ましくは90%超である。
液状相は好ましくは、液状相に基づく体積%で、50%超、好ましくは60%超、好ましくは70%超、好ましくは80%超、好ましくは90%超の水、好ましくは95%超の水を含む。液状相は、水から成り得る。
1実施形態では、液状相が、アルコールを、液状相の重量に基づいて、 好ましくは0.5重量%超、好ましくは1重量%超、好ましくは2重量%超、好ましくは3重量%超、および/または10重量%未満、さらには5重量%未満の量で含み得る。好ましくは、上記アルコールが、メタノール、エタノール、tert−ブタノール、およびそれらの混合物を含む群から選択される。
1実施形態では、液状相がアルコールを含まない。
1実施形態では、液状相が2−メチルプロパン−2−オールである。
好ましくは、液状相がセルロースエーテルを含み、配向可能なまたはさらには異方性のセラミック粒子が窒化ホウ素の粒子であるときには特にそうである。好ましくは、セルロースエーテルの量が、比(セルロースエーテルの重量(g))/[(セラミック粒子の比表面積(m/g))x(配向可能なセラミック粒子の重量(g))]が0.0003 g/m超、0.0004 g/m超、好ましくは0.0005 g/m超、好ましくは0.0006 g/m 超かつ0.004 g/m未満、0.035 g/m未満、好ましくは0.003 g/m未満、好ましくは0.002 g/m未満、さらには0.0015 g/m未満であるような量である。本発明者らは、予期せぬことに、セルロールエーテルの存在が、せん断勾配(shear gradient)に関係なく、非常に低い粘度を有する懸濁物の調製を可能にすることを見出した。
セルロースエーテルは、好ましくは、アルキルファミリーのセルロースエーテル、好ましくはメチルセルロース、またはヒドロキシアルキルファミリーのセルロースエーテル、好ましくはヒドロキシエチルセルロースである。
セルロースエーテルの量は好ましくは、上記セラミック粒子の重量に基づく重量%で、0.1%超、さらには0.3%超、さらには0.4%超、および/または5%未満、さらには4%未満、さらには2.5%未満、さらには2%未満、さらには1.5%未満、さらには1%未満である。
混合中のスリップのpHは、好ましくは3〜12である。セルロースエーテルの分解が有利に低下され、またはそれによって排除される。上記pHは、酸および/または塩基を添加することによって調整され得る。
スリップは好ましくは、少なくとも1のバインダー、好ましくは一時的なものを含む。好ましくは、バインダーの量が、セラミック粒子の量に基づいて0.5〜5重量%である。有利には、焼結の前の機械的強度がそれによって改善される。焼結された物体の製造に慣用的に使用される一時的なバインダー、例えばポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチレングリコール(PEG)が使用され得る。
スリップはまた、均質の懸濁物の製造を容易にする分散剤を含み得る。好ましくは、分散剤の量が、セラミック粒子の粉末の量に基づいて、0.1〜10重量%である。スリップ鋳造(slip casting)による焼結された物体の製造において慣用的に使用される分散剤、例えばアンモニウムポリメタクリレート、例えばVanderbilt社製のDarvan Cが使用され得る。
スリップはまた、消泡剤を含み得る。好ましくは、消泡剤の量が、セラミック粒子の粉末の量に基づいて0.1〜10重量%である。スリップ鋳造による焼結された物体の製造において慣用的に使用される消泡剤、例えばZschimmer and Schwarz社によって販売されているCONTRASPUM CONC.が使用され得る。
1実施形態では、セラミック粒子、水、任意的なバインダー、任意的な分散剤、任意的な消泡剤が合わせて、スリップの重量の80%超、90%超、95%超、99%超、さらにはほぼ100%を占める。
スリップはまた、添加剤を含み得る。好ましくは、添加剤の量が、セラミック粒子および/またはセラミック粒子の前駆体の重量に基づいて0.01〜20重量%である。添加剤は、不凍剤として慣用的に使用される化合物から、特に塩化ナトリウム(NaCl)、グリセロール、炭水化物、例えばスクロースおよびトレハロースからなる群から選択され得る。好ましくは、配向可能なセラミック粒子が窒化ホウ素の粒子である場合には、好ましい添加剤が炭水化物、好ましくはスクロースである。添加剤はまた、酢酸ジルコニウムであり得る。
好ましくは、スリップの種々の構成成分が撹拌を伴って添加される。
スリップの種々の構成成分の混合は、当業者に公知の任意の技術によって、例えば、好ましくは懸濁しているセラミック粉末と同じ種類の、ミキサー中で、Turbulatミキサー中で、ドラム型ボールミル中で行われ得る。混合の強さおよび/または混合時間は好ましくは、配向可能な粒子を破壊しないように調整される。この目的のために、配向可能な粒子は、予め混合されたスリップに最後に導入され得る。
回転式ドラムグリンダーが使用される場合には、混合時間が好ましくは、0.5時間超かつ20時間未満である。好ましくは、回転式ドラムグリンダーが使用され、配向可能な粒子が、予め24時間混合されたスリップに添加され、配向可能な粒子のスリップへの添加からスタートする混合時間が30分超であり、好ましくは2時間未満である。
混合は、スリップを超音波で処理することにより促進され得る。超音波のエネルギーは、好ましくは、70Wh/スリップkg超、好ましくは100Wh/kg超、好ましくは150Wh/kg超であり、一方で、スリップ温度が30℃を超えるのを防ぐ。温度上昇を制限するために、冷却システム、例えば水循環が提供され得る。
上記方法は、工程a)の前に、第二の粒子画分の粒子および/または粒子前駆体を、第一の粒子画分の粒子の表面に沈着させる任意的な工程a’)を含み得る。上記沈着は、上記表面上での強化をもたらし、それは、少なくともマクロ孔の形成まで維持される。上記沈着は、ヘテロ凝集などの技術によって、または粒子前駆体、例えばアルコキシドを第一の粒子画分の粒子の表面に施与することによって行われ得る。「粉末−アルコキシド混合物からのアルミナナノコンポジット(Alumina nanocomposites from powder−alkoxide mixtures)」、Schehlら、Acta Materialia 50(2002)、第1125〜1139頁に記載されている沈着法が使用され得、上記文献は、引用することにより本明細書に組み入れられる。第二の粒子画分の粒子前駆体を粒子に変換するために、工程a”)が、工程a’)の後かつ工程a)の前に行われ得る。工程a”)は、例えば熱処理であり得、例えば論文「粉末−アルコキシド混合物からのアルミナナノコンポジット(Alumina nanocomposites from powder−alkoxide mixtures
」、Schehlら、Acta Materialia 50(2002)、第1125〜1139頁に記載されている。
工程b)では、スリップが好ましくは、次の工程での配向凍結に適する型に注がれる。
好ましくは、本発明に従う方法がまた、気泡を除去する操作を、好ましくはスリップを上記型に注ぐ前に含む。気泡は、好ましくは、減圧下でまたは超音波を使用して脱気することによって除去される。
工程c)では、スリップが冷却されて液状相を固体化し、そして固体化された液状相の結晶を形成する。種々の結晶の成長の方向がほぼ平行であるべく、液状相が固体化されている上流領域と液状相がまだ液体である下流領域との間の急激な熱転移を有するゾーンをスリップ中に作り、次いで置き換えることにより、スリップが漸次に固体化される。スリップ中のその通過が液状相の固体化をもたらす。これが、このゾーンが慣用的に「固体化最前部」と言われる理由である。
スリップの配向凍結のために必要とされる、固体化最前部を作りそして移動させることは、「氷晶テンプレーティング(ice templating)」の分野において一般に使用される技術である。この技術は、「凍結鋳造(freeze casting)」と呼ばれる「凍結/凍結された結晶の除去」の一般的方法の特定の態様である。好ましくは、液体、特に液体窒素が、固体化最前部を作るために使用される。
好ましくは、固体化最前部の速度Vpが、e≦100.W150、好ましくはe<50.W150、好ましくはe<30.W150、好ましくはe<25.W150であるように調整される。
1実施形態では、固体化最前部の速度Vpが、W150≦e≦16.W150、好ましくはW150≦e≦12.W150、好ましくはW150≦e≦4.W150であるように調整される。好ましくは、上記実施形態において、
− 配向可能なセラミック粒子、好ましくは異方性のものの、体積で90%超、95%超、さらにはほぼ100%が、7〜16μmの長さL、0.5〜1μmの厚さW1、および10〜20の長さ/厚さ比L/W1を有する、
− セラミック粒子が、スリップの体積の8〜11体積%を占める、
− 配向可能な粒子、好ましくは異方性のものが、セラミック粒子の90体積%超を占める、および
− 固体化最前部の速度が15μm/s〜25μm/sである。
1実施形態では、W150≦e≦16.W150、好ましくは3.W150≦e≦15.W150、好ましくは5.W150≦e≦15.W150、好ましくは10.W150≦e≦15.W150である。好ましくは、上記実施形態において、
− 配向可能なセラミック粒子、好ましくは異方性のものの、体積で90%超、95%超、さらにはほぼ100%が、7〜16μmの長さL、0.5〜1μmの厚さW1、および10〜20の長さ/厚さ比L/W1を有する、
− セラミック粒子が、スリップの体積の14〜19体積%を占める、
− 配向可能なセラミック粒子、好ましくは異方性のものが、セラミック粒子の90体積%超を占める、および
− 固体化最前部の速度が10μm/s〜20μm/sである。
1実施形態では、17.W150≦e≦100.W150、好ましくは20.W150≦e≦50.W150である。好ましくは、上記実施形態において、
− 配向可能なセラミック粒子、好ましくは異方性のものの、体積で90%超、95%超、さらにはほぼ100%が、5〜8μmの長さL、0.2μm〜1μmの厚さW1、および10〜20の長さ/厚さ比L/W1を有する、
− セラミック粒子が、スリップの体積の14〜19体積%を占める、
− 配向可能なセラミック粒子、好ましくは異方性のものが、セラミック粒子の90体積%超を占める、および
− 固体化最前部の速度が7μm/s〜15μm/sである。
固体化最前部の通過により、固体化された液状相の新しい結晶が配向され、次いで、大体、熱勾配によって課された固体化の方向に成長する。固体化の方向は、固体化最前部の進む方向にほぼ対応する。
固体化された液状相の結晶の大きさは、固体化最前部の置き換え速度と、この固体化最前部と関連する熱勾配に主に依存する。固体化最前部の速度が大きいほど、固体化された液状相の結晶は小さい。
固体化された液状相の結晶の大きさはまた、スリップの組成によって、特にバインダーの任意的な存在によって、および/またはセラミック粒子の大きさによって変えられ得る。
このように、当業者は、所望の壁厚さを得るために上記方法をどのように適合させるかを知っている。特に、厚さeを小さくするためには、固体化最前部の通過時の温度勾配を増加させるおよび/または冷却速度を高めるおよび/または懸濁している粒子の長さを小さくするおよび/またはスリップ中に懸濁している粒子の量を少なくすれば十分であり、逆も同様であることを知っている。
配向凍結は、共押出によって形成される孔と違って、巨視的な(macroscopic)切頭管状孔をもたらす(ただし、「コロイド懸濁物の固体化(Solidification of colloidal suspensions)」、Peppinら、J.Fluid Mech.(2006)、Vol.554、第147〜166頁に記載された特定の条件でのものを除く)。
本発明に従う物体が、含浸物質で浸透されることが意図されるとき、上記管状孔の切頭形状が含浸を改善する。
固体化最前部の形状は限定的でない。特に、固体化最前部は、製造されたブロックの規模で平らであり得る。
固体化最前部の置き換えの方向は好ましくはまっすぐであり、ほぼ直線である結晶をもたらす。このように、有利には、互いにほぼ平行である、固体化された液状相の長い結晶を作ることを可能にする。液状相の固体化は、固体化された液状相の結晶間の空間でのセラミック粒子の濃縮をもたらす。この移動の間に、第二の粒子画分の粒子が、粗大な粒子間に閉じ込められるようになり、それは、特に焼結後に、見かけ密度の増加をもたらす。
同一のまたは異なる熱勾配および/または形状を有する幾つかの固体化最前部が、順次にまたは同時に、同一のまたは異なる方向に、同一のまたは異なる速度で作られそして置き換えられ得る。特に、スリップが型に注がれている場合には、幾つかの固体化最前部が、型の種々の面から、例えば型の各面からスタートし得る。固体化された液状相の結晶は次いで、固体化されたスリップのブロックの中心に向かって外側から配向される。
好ましくは、固体化最前部の置き換えの方向が、それがスタートするところの表面に対してほぼ垂直である。
1実施形態では、配向凍結の条件が、固体化された液状相の結晶の厚さより5倍超、好ましくは10倍超、さらには20倍超大きい幅をメジアン横断面において有する固体化された液状相の結晶を形成するように適合される。
そのとき、固体化された液状相の結晶は、メジアン横断面で観察されるとき、小さい厚さのラメラ状の一般形状を有する。
この実施形態では、固体化された液状相の結晶の、数で好ましくは50%超、好ましくは70%超、好ましくは80%超、好ましくは90%超、好ましくは95%超、好ましくはほぼ全部が、互いにほぼ平行である。
配向凍結の工程の間に、固体化最前部は、それが移動するとき、固体化された液状相の結晶ラメラ間に位置する壁におけるスリップの粒子を押し戻し、こうして、上記ラメラの幅に依存して、好ましくはほぼ平らであり互いにほぼ平行である壁を形成する。固体化された液状相の結晶の形状は、さらに、工程c)で最初に形成された固体化された液状相の第一の結晶のシーディング(seeding)および成長の条件に依存する。
当業者は、シーディングのこれらの条件の決定方法を知っている。例えば、論文「添加剤およびテンプレーティングによる凍結鋳造セラミックの建築的制御(Architectural Control of Freeze Cast Ceramics Through Additives and Templating)」、E.Munch、E.Saiz、A.P.Tomsia、S.Deville、J.Am.Ceram.Soc.、 Vol.92、No.7、第1534〜1539頁(2007)に記載されているように、一定の間隔を置いて平行な直線レリーフの模様を有する表面(そこからシーディングがスタートする)を使用することができる。上記論文は引用することにより本明細書に組み入れられる。固体化された液状相の結晶は次いで、上記直線レリーフの模様に依存する方向にエピタキシャル成長する。さらに、当業者は、固体化された液状相の結晶の所望の厚さを決定する方法、特に上記直線レリーフの模様間の空間を変えることによる方法を知っている。当業者は、このように、固体化された液状相の結晶の除去後に残る孔の望ましい形状、特にメジアン横断面が扁平形状のものを部分的に得ることができる。
変形として、ラメラ形状を有する固体化された液状相の結晶を得るために、工程e)の後に扁平な孔を形成できるように、固体化された液状相の結晶のシーディングが直線的にスタートするなどの配向凍結の方法が使用され得る。そのような方法は例えば、論文「新規な凍結−テープ鋳造法による薄いセラミック基体における機能的に等級付けられ調整された空隙率の組み立て(Fabrication of Functionally Graded and Aligned Porosity in Thin Ceramic Substrates With the Novel Freeze−Tape Casting Process)」、S.W.Sofie、J.Am.Ceram.Soc、Vol.90、 No.7、第2024〜2031頁(2007)に記載されているように、「凍結−テープ鋳造」法であり得る。上記論文は、引用することにより本明細書に組み入れられる。
1実施形態では、配向凍結が、直線的に固体化された液状相の結晶のシーディングの操作と上記結晶のエピタキシャル成長の操作との連続を含まない。そのような凍結は、例えば、「新規な処理方法として両面冷却を使用するセラミックの凍結鋳造中のラメラ空間の制御(Control of lamellae spacing during freeze casting of ceramics using double−side cooling as a novel processing route)、Waschliesら、J.Am.Ceram.Soc.、92[S1] S79−S84(2009)に記載された凍結であり得、上記凍結は、特に、「片面」様式の凍結であることが可能である。上記文献は、引用することにより本明細書に組み入れられる。
孔横断面の形状は、固体化最前部の速度に主に依存する。
孔の横断面の形状はまた、上述したように、また、論文「添加剤およびテンプレーティングによる凍結鋳造セラミックの建築的制御(Architectural Control of Freeze Cast Ceramics Through Additives and Templating)」、E.Munch、E.Saiz、A.P.Tomsia、S.Deville、J.Am.Ceram.Soc.、Vol.92、No.7、第1534〜1539頁(2007)に記載されているように、スリップ中の添加剤の存在により変えられ得る。
好ましくは、スリップの全体が、工程c)の間に固体化される。
工程d)では、固体化されたスリップのブロックが型から取り出される。好ましくは、温度条件が、固体化された液状相の結晶の溶融を回避するように調整される。
工程e)では、固体化されたスリップのブロックが、固体化された液状相の結晶の除去をもたらす圧力および温度の条件に置かれる。
好ましくは、除去は、固体化された液状相の結晶の昇華から結果する。有利には、昇華が、これらの結晶間に配置された粒子の置き換えをほとんど伴わないで生じる。例えば、固体化された液状相の結晶は、非常に低い圧力で、典型的には0.5mバール未満の圧力で加熱することにより昇華され得る。
また、固体化された液状相の結晶を溶融し、得られた液体を流出させることが可能である。
固体化された液状相の結晶の置き換えは、スリップに最初に懸濁された粒子によって主に形成された壁によって境界を定められた巨視的孔のための場所を残す。この孔の形状は、除去された結晶の形状にほぼ対応する。すなわち、固体化された液状相の細長い結晶(互いにほぼ平行である)を作ることが、管状孔(これも互いに平行である)を作ることをもたらす。
このようにしてマクロポーラスプリフォームが得られる。
バインダーの存在は、マクロポーラスプリフォームの機械的強度を増加することを可能にする。
工程e)は、好ましくは、固体化された液状相の結晶が全て除去されるまで続けられる。
上述した実施形態では、工程c)で形成されたブロックが、固体化された液状相のラメラ状結晶を含む場合には、上記製造法が、上記ブロックを、固体化された液状相のラメラ状結晶の厚さの方向にほぼ平行な方向に圧縮して、85%超、好ましくは90%超、さらには95%超の相対密度を有する物体を得ることから成る工程e’)を、好ましくは工程e)の後に含む。
圧縮の強度は、好ましくは、マクロ孔を、それらが多かれ少なかれ消えるまで破砕するのに適する。
そのような工程は、有利には、任意的に配向された機能を有していてもよい配向されたグレインを含む密な物体を製造することを可能にする。任意的に焼結されていてもよいこの密な物体は、圧縮によってそれが形成されるところのブロックと比較して、または工程c)で得られそして焼結されたブロックと比較して増加された機械的特性(破断応力、靭性)および、適用可能ならば、上記物体の単位体積当たりの配向された機能の強度を有する。
メジアン横断面で観察される物体90を示す図30および31に例示されるように、圧縮工程Cの間に、固体化された液状相のラメラ状結晶の除去から結果する扁平な孔105(マクロ孔)間に位置する配向可能な粒子104から成る壁102が、互いに対して置き換えられ、そしてそれらが接触するまで互いにより接近する。この圧縮工程は次いで、部分的にまたは全体的にすら、扁平な孔の除去を結果し、次いで残留空隙率(residual porosity)110のみが残る。
言いかえると、圧縮工程によって得られた密な物体は、壁の積み重なりからなる。密な物体120の厚さは、好ましくは、2の孔を分離する壁のメジアン横断面における平均厚さより2倍超、好ましくは5倍超、好ましくは10倍超、好ましくは50倍超、好ましくは100倍超、好ましくは500倍超、さらには1000倍超大きい。
好ましくは、上記密な物体の厚さが、50μm超、好ましくは100μm超、好ましくは500μm超、さらには1mm超、さらには5mm超、さらには1cm超、さらには5cm超である。
工程c)または工程d)または工程e)では、50%超、好ましくは60%超、好ましくは70%超、好ましくは80%超、好ましくは90%超、好ましくは95%超、好ましくはほぼ100%の固体化された液状相のラメラ状結晶(好ましくは互いにほぼ平行である)を含む上記ブロックの一部が選択され、次いで例えば切り抜きまたはスタンピングによって取り出され得る。次いで、ブロックの上記部分上に、固体化された液状相のラメラ状結晶の厚さの方向にほぼ平行な方向に、上述した圧縮の操作を行うことができる。
工程f)では、マクロポーラスプリフォームが、加熱され得るやり方で配置される。存在するバインダーが次いで除去される。バインダー除去処理のためのプラトー時間、温度および雰囲気が、使用されたバインダーの性質に関係して決定される。
好ましくは、方法が、機械的強度の増加をもたらす焼結工程g)を含む。得られる多孔性の焼結された物体は有利には、バインダーの除去後ですら、良好な機械的強度を有する。焼結のためのプラトー時間、温度および雰囲気は、製造されるべき物体の性質および特徴の関数として決定される。これらのパラメータは、当業者に周知である。
好ましい実施形態では、バインダーの除去および焼結が、同じ熱処理の間に行われ、工程f)およびg)が一緒にされる。
好ましい実施形態では、ブロックの圧縮の工程e’)が、バインダー除去工程f)および/または焼結工程g)の前におよび/または上記工程と一緒に行われ得る。好ましくは、バインダー除去工程f)および/または焼結工程g)が次いで、加圧下での焼結の方法(「熱プレス」、HP)またはSPS(「スパークプラズマ焼結」)法によって行われる。これらの方法は、当業者によく知られている。焼結は次いで、圧縮工程によって接触された壁の硬い結合を許す。
焼結はまた、例えば本発明に従う物体が、高温で操作する反応器において触媒担体として使用されるならば、マクロポーラスプリフォームの操作位置での配置の後に行われ得る。
焼結は、配向可能な、特に異方性のグレイン間に置かれた微細なグレイン(第二の粒子画分の粒子に対応する)のモルホロジーを変え得る。この変換の影響下で、微細なグレインは特に、配向可能なグレインと合体して、例えばより大きい配向可能なグレインを形成し、グレインの積み重ねを改善し、そして上記グレイン間の隙間を少なくし得る。これは特に、注目すべきみかけ密度および機械的特性を結果する。
図8bは、第二の粒子画分の粒子の存在から結果する壁の構造を例示する。焼結後に、第二の粒子画分の粒子が、最初に存在する小板と合体して小板(最初の小板を補完する形状を有する場合がある)を形成している。残留するミクロ空隙率(黒のスポット)は有利には、それによって非常に低下される。
この壁構造は、スリップが第二の粒子画分の粒子を実質的に含まなかった図6と対照をなす。
工程h)では、多孔性物体が、当業者に公知の任意の技術によって機械加工され得る。好ましくは、多孔性物体が、固体化最前部の開始および安定な固体化条件の確立に対応する遷移ゾーンを除去するために機械加工される。固体化された液状相の結晶の成長速度がほぼ一定であるときに、固体化条件が「安定である」と言う。
含浸は、当業者に公知の任意の技術によって行われ得る。好ましくは、含浸は、液状媒体を使用する含浸である。
含浸物質は、セラミック、金属、有機物質およびそれらの混合物から選択され得、特に
− 上記A群の物質、
− 下記:
金属、好ましくは鉄(Fe)、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、ルテニウム(Ru)、ロジウム(Rh)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、金(Au)、銀(Ag)、イリジウム(Ir)、オスミウム(Os)、レニウム(Re)およびそれらの混合物;
酸化物、好ましくはスカンジウム(Sc)の酸化物、チタン(Ti)の酸化物、バナジウム(V)の酸化物、クロム(Cr)の酸化物、コバルト(Co)の酸化物、銅(Cu)の酸化物、パラジウム(Pd)の酸化物、モリブデン(Mo)の酸化物、鉄(Fe)の酸化物、ニッケル(Ni)の酸化物、タングステン(W)の酸化物、レニウム(Re)の酸化物、灰チタン石構造の酸化物、蛍石構造の酸化物、ゼオライト、ランタニドの酸化物、好ましくはCeO、およびそれらの混合物;
炭化物、式(カーバイド)1−x(0<x<1)のオキシカーバイド;および
それらの混合物
から選択される触媒物質を含むまたは上記触媒物質から成る触媒コーティング、
− アルミニウム、銅、アルミニウムと銅の合金、
− ポリマー、特に樹脂、および
− それらの混合物
から選択され得る。
好ましくは、含浸物質が、それが浸透されるところの本発明に従う物体の物質と異なる。
含浸は、切頭管状孔の表面の簡単なコーティングまたは上記孔の部分的なまたは完全な充填をもたらし得る。
巨視的管状孔の特定の形状は、上記孔が含浸物質によって非常に効率的に浸透されて、特に複合物質を構成し得ることを意味する。この効率は、含浸物質の粒子の集合体(一般に懸濁している)が、切頭管状孔の広い開口の平均等価直径の0.1倍未満、好ましくは上記孔の狭い開口の平均等価直径の0.1倍未満のメジアン長さを有するときに顕著である。含浸物質の粒子の集合体のメジアン長さは典型的に、0.01μm〜4μmであり得る。切頭管状孔は好ましくは、両端で開いており、含浸物質の浸透をさらに促進する。
好ましくは、本発明に従う物体が含浸物質で含浸されるときに、含浸物質の浸透が上記孔の広い開口を介して生じる。
本発明に従う方法は、セラミック物質の物体を製造することを可能にし、したがって、高い温度および熱衝撃に特に耐えることができる。
本発明に従う物体
本発明に従う物体は、本発明に従う方法によって製造され得る。
配向可能なまたはさらには異方性のセラミックグレイン、微細なセラミックグレイン(すなわち、第二の粒子画分の粒子に対応する)、および配向可能なグレインまたは異方性のグレインを補完する画分のグレインを構成する物質はそれぞれ、物質M、MおよびMであり得、それらは互いに同一でも異なっていてもよい。
1実施形態では、微細なセラミックグレインの物質が、焼結温度より上の融点を有する。
好ましくは、物質Mおよび/または物質Mおよび/または物質Mが、酸化物、窒化物、炭化物、カルボキシ窒化物およびそれらの混合物を含み、またはそれらから選択される。それらは特に、A群から選択され得る。
1実施形態では、物体が、10体積%未満の微細なグレイン、さらには5%未満の、さらには3%未満の、さらには1%未満の微細なグレインを含み、さらには微細なグレインを実質的に含まない。第二の粒子画分の粒子は、焼結中に、より粗いグレインに変わっている。
セラミックグレイン、特に配向可能なまたはさらには異方性のセラミックグレインの形状および寸法は、スリップのセラミック粒子、特に配向可能なまたはさらには異方性のセラミック粒子のものに対応し得る。セラミックグレインおよび配向可能なまたはさらには異方性のセラミックグレインの、壁を作るグレインに基づく、体積による量はそれぞれ、セラミック粒子および配向可能なまたはさらには異方性のセラミック粒子の、スリップの粒子の体積およびスリップのセラミック粒子の体積にそれぞれ基づく、体積による量に対応し得る。
好ましくは、異方性でない、またはさらには配向可能でないセラミックグレインの画分がそれぞれ、異方性の、またはさらには配向可能なセラミックグレインのメジアン長さの10倍未満のメジアン長さを有し、上記壁におけるセラミックグレインの集合体が、体積%でそれぞれ80%未満の異方性のまたは配向可能なセラミックグレインを含む場合には特にそうである。
1実施形態では、物体がガラス相を含む。好ましくは、上記ガラス相がSiOおよび/またはBを含む。SiO+B含量は好ましくは、質量で、10%超、20%超、30%超、40%超、50%超、60%超、70%超、80%超である。上記ガラス相はまた、CaOおよび/またはNaOおよび/またはTiOおよび/またはKOおよび/またはAlを含む。1実施形態では、上記ガラス相が、SiOおよびCaOおよびAlを含む。
切頭管状孔
好ましくは、上記切頭管状孔が、それらのそれぞれのメジアン横断面を規定する横断面が平均メジアン横断面とほぼ一致するように互いにほぼ隣接している。そのとき、上記切頭管状孔の集合体のメジアン横断面の平均等価直径が、物体の断面の画像を、この平均メジアン横断面に沿って分析することにより、有利に容易に決定され得る。
切頭管状孔のメジアン横断面の平均等価直径は、好ましくは0.5μm超、好ましくは1μm超、さらには2μm超、さらには5μm超および/または好ましくは400μm未満、好ましくは300μm未満、好ましくは270μm未満、好ましくは200μm未満、さらには150μm未満、さらには100μm未満、さらには50μm未満、さらには15μm未満、さらには10μm未満である。
好ましい実施形態では、平均メジアン横断面において、(平均メジアン横断面において目に見える切頭管状孔の集合体を考慮した)切頭管状孔の数の少なくとも50%が87%超の凸指数(convexity index)Icを有し、孔の凸指数は、上記孔の周囲によっておよび上記孔の凸状エンベロープによってそれぞれ境界を定められた表面積SpおよびScの比Sp/Scに等しい。言い換えると、これらの切頭管状孔はほぼなめらか(smooth)である。
切頭管状孔の形状は好ましくは、平均メジアン横断面において、
− 孔の数の少なくとも60%、好ましくは少なくとも70%が、87%超の凸指数Icおよび/または固体性指数(solidity index)Isを有する、および/または
− 孔の数の少なくとも40%、好ましくは少なくとも44%、好ましくは少なくとも54%が、88%超の凸指数Icおよび/または固体性指数Isを有する、および/または
− 孔の数の少なくとも30%、好ましくは少なくとも36%、好ましくは少なくとも40%、好ましくは少なくとも44%、好ましくは少なくとも50%が、89%超の凸指数Icおよび/または固体性指数Isを有する、および/または
− 孔の数の少なくとも24%、好ましくは少なくとも30%、好ましくは少なくとも36%、好ましくは少なくとも40%、好ましくは少なくとも44%、好ましくは少なくとも50%が、90%超の凸指数Icおよび/または固体性指数Isを有する、および/または
− 孔の数の少なくとも20%、好ましくは少なくとも24%、好ましくは少なくとも30%、好ましくは少なくとも35%、好ましくは少なくとも40%、好ましくは少なくとも45%が、91%超の凸指数Icおよび/または固体性指数Isを有する、および/または
− 孔の数の少なくとも16%、好ましくは少なくとも20%、好ましくは少なくとも24%、好ましくは少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%が、92%超の凸指数Icおよび/または固体性指数Isを有する、および/または
− 孔の数の少なくとも4%、好ましくは少なくとも8%、好ましくは少なくとも10%、好ましくは少なくとも20%が、93%超の凸指数Icおよび/または固体性指数Isを有する
ところのものである。
切頭管状孔の横断面は、円形であってもなくてもよい。特に、それは多角形であり得、特に凸六角形であり得る。
1実施形態では、切頭管状孔の横断面が扁平である。そのような扁平な孔は、本発明に従う方法の工程c)で形成されたラメラ形状の固体化された液状相の結晶を除去することによって得られ得る。好ましくは、切頭管状孔の数の50%超、さらには70%超、さらには90%超、さらには95%超、さらには99%超、さらにはほぼ100%が扁平である。
切頭管状孔の横断面の幾何学は、考慮される横断面に関係なく、ほぼ一定であり得る。例えば、孔が、考慮される横断面に関係なく、凸六角形の一般形状の横断面を有し得、この断面の面積は可変である。
好ましくは、孔の数の少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%が、それぞれ大きい開口と狭い開口を有する2つの端で開口している切頭管状孔である。これらの孔は、「貫通孔(through−pores)」と呼ばれる。こうして、それらを、特に触媒で含浸することがより容易である。触媒担体として使用される場合には、触媒反応もそれによって改善される。
より好ましくは、狭い開口の平均等価直径(上記切頭管状貫通孔の集合体の平均)と広い開口の平均等価直径(上記切頭管状貫通孔の集合体の平均)との比が0.99未満、好ましくは0.95未満、さらには0.90未満、さらには0.85未満、さらには0.80未満、さらには0.75未満である。

好ましくは、本発明に従う物体の壁の体積の40%超、70%超、90%超、さらにはほぼ100%がほぼ同一の構造、特に下記特徴の1以上を有する同一の構造を有する。
好ましくは、上記切頭管状孔間の壁が、10%超、好ましくは20%超、好ましくは30%超、好ましくは50%超、好ましくは70%超、好ましくは80%超、好ましくは90%超の配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインを含む。1実施形態では、上記壁が、ほぼ全体的に、配向可能な、またはさらには異方性のセラミックグレインから成る。
1実施形態では、配向可能なセラミックグレイン、またはさらには異方性セラミックグレイン、またはさらにはセラミックグレインが、部分的にすら、磁気コーティングで被覆されていない。
好ましくは、上記壁の重量の50%超、さらには60%超、さらには70%超、さらには80%超、さらには90%超、さらには95%超、さらにはほぼ100%が、グレイン、好ましくはセラミックグレインから成る。
セラミックグレインの配置
配向可能なセラミックグレインは好ましくは、秩序だったやり方で配置されている。好ましくは、それらが1または複数の優先の配向を有する、すなわちそれらの配向はランダムでない。特に、それらは、それらが延びている付近で、好ましくは、考慮される壁の外側の表面にほぼ平行に、層の形態で積み重ねられ得る。
1実施形態では、秩序だったやり方で配置された配向可能なセラミックグレインの濃度が、上記壁の中央(それらのメジアン面の付近)よりも上記壁の周囲(すなわち、切頭管状孔の内部体積と接触した壁の外側表面の付近)においてより高い。
これらの特徴は、例えばFijiソフトウェアおよび基準「directionality」を使用して、考慮される壁の横断面の画像分析によって示され得る。上記画像は、少なくとも10のグレイン境界を有する。本発明に従うセラミックグレインの配向は、上記ソフトウェア(グレイン境界の量を方向の関数として与える(単位:°))によって作られるヒストグラム上でより高い強度のピークをもたらす。このピークは、ガウス分布(Gaussian)によって近似され得、「分散(dispersion)」がこのガウス分布の標準偏差の2倍に等しい。
好ましくは、本発明によれば、分散(上記ソフトウェアにおいて「dispersion」と呼ばれる値)が30°未満、好ましくは20°未満、好ましくは15°未満である。
上記ソフトウェアによって作られるヒストグラムは、いくつかのピークを含み得る。
好ましくは、より高い強度のピークに対応するグレイン境界によってカバーされる面積が、上記ソフトウェアによって分析された面積(上記ソフトウェアにおいて「Amount」と呼ばれる値)の%として、2%超、好ましくは5%超、さらには10%超、さらには20%超、さらには40%超、さらには50%超、さらには60%超、さらには70%超、さらには80%超である。
1実施形態では、考慮される壁が、周層構造(peripheral stratum)、すなわち上記壁の外側表面を少なくとも部分的に規定する層構造を含む。この層構造は、配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの層から成り、または配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの少なくとも2の層、好ましくは2〜20、さらには2〜10、さらには2〜8、さらには2〜7の層の積み重ねから成り、「グレインの層」は、重ねられていない複数の隣接するグレインから成る。
1実施形態では、考慮される壁が、2の周層構造を含み、各々が、上記壁の外側表面を少なくとも部分的に規定する。これらの層構造は各々、配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの層から成り、または配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの少なくとも2の層、好ましくは2〜20、さらには2〜10、さらには2〜8、さらには2〜7の層の積み重ねから成る。
1実施形態では、考慮される壁が、中央層構造(central stratum)を含む。上記層構造は、上記2の周層構造の間に延びており、かつ配置が秩序だっていないグレインの集合体から成る。
1実施形態では、セラミックグレインが、窒化ホウ素のグレインであり、考慮される壁が、周層構造、すなわち上記壁の外側表面を少なくとも部分的に規定する層構造を含む。この層構造は、配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの層、または窒化ホウ素の配向可能な、好ましくは異方性のグレインの2〜10の、好ましくは2〜8の、好ましくは2〜7の層の積み重ねから成る。
上記中央層構造の厚さは、上記壁の厚さの30%未満、10%未満、5%未満を占め得る。上記壁は、中央層構造を含まなくてもよい。
図3は、そのような構造を例示する壁10の横断面を模式的に示す。厚さ「e」の壁10が、2の切頭管状孔14aおよび14bの内部体積をそれぞれ規定する2の外側表面12aおよび12bを含む。
壁10を構成するグレイン16は小板であり、これらは、2の外側表面12aおよび12bをそれぞれ規定する2の周層構造18aおよび18b、ならびに中央層構造18cを形成する。
上記2の周層構造18aおよび18bの各々は、ほぼ平行のグレインの複数の層20から成り、この場合には7層から成る。これらの層において、グレインは、平らに配置されている。上記層の面は、固体化最前部Dの置き換えの方向にほぼ平行である。
中央層構造18cでは、粒子は、優先の配向を有しない。
本発明に従う方法を用いて、厚さeを変えることが可能であり、したがって、固体化最前部の速度Vpを変えることにより、壁のミクロ構造を変えることが出来る。特に粒子が小板、例えば実施例のために使用された型の小板である場合には、固体化最前部の通過の影響下で好ましい配向を取り得る小板の量が制限されることを本発明者らは見出した。特に、各周層構造の厚さが、窒化ホウ素の小板の約8の層を超えない。すなわち、上記厚さeが、16の小板の厚さ未満であるならば、小板の実質的に全てが、固体化最前部の置き換えの方向にほぼ平行な面において配向され、そして層の形態で積み重ねられたものになる。厚さeが、16の小板の厚さより大きいならば、小板がもはや配向されていないところの中央層構造が現れる。すなわち、壁の厚さを増加させるまたは減少させることが、窒化ホウ素の配向された小板から成る壁の厚さのパーセントを増加または低下させることを可能にする。
1実施形態では、壁が中央層構造を含まず、そして配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの実質的に全てが、秩序だったやり方で配置される。好ましくは、上記壁が、20超の層、さらには30超の層の配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインで作られる。
上記壁の厚さ「e」と配向可能なセラミックグレインが好ましくは、e<25.L50、好ましくはe<20.L50、好ましくはe<16.L50、好ましくはe≦15.L50であるところのものである。
1実施形態では、上記壁が、配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの層、または配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインの少なくとも2の層の、好ましくは2〜10、さらには2〜20、さらには2〜50の層の積み重ねから成る単一の層構造を含む。
好ましくは、上記単一の層構造のグレインの数の少なくとも70%、好ましくは少なくとも80%、好ましくは少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%、好ましくは実質的に100%が、互いにほぼ平行であり、また上記壁の外側表面にほぼ平行である。
好ましくは、上記単一の層構造を構成する配向可能なセラミックグレインが小板または小棒である。
好ましくは、孔のメジアン横断面の幅にわたって、(厚さにしたがって)重ねられたグレインの数がほぼ一定である。好ましくは、重ねられたグレインの数が、重ねられたグレインの平均数に対してプラスマイナス10%だけ変わる。
好ましくは、切頭管状孔が、メジアン横断面において観察されるとき、扁平な断面を有し、2の扁平な隣接する孔の間を延びる壁の一部のグレインの数の80%超が、互いの上に平らに積み重ねられている。
そのような壁を含む物体が、配向された機能の最適化された応答を示す。
本発明に従う物体の切頭管状孔間に位置する壁において、グレインの数の好ましくは10%超、好ましくは20%超、好ましくは30%超、好ましくは50%超、好ましくは70%超、好ましくは80%超、好ましくは90%超が、配向可能な、好ましくは異方性のセラミックグレインである。
本発明に従う物体の切頭管状孔間に位置する壁において、メジアン横断面上で測定される、配向可能なセラミックグレインの面積割合が、好ましくは、上記壁の全面積の10%超、好ましくは20%超、さらには30%超を占める。好ましい実施形態では、配向可能なセラミックグレインの上記面積割合に対する補完分が空隙率である。
1実施形態では、本発明に従う物体の壁(すなわち、切頭管状孔間の物質)がマクロポーラス(macroporous)である(壁の空隙率が典型的に10体積%以上である)。切頭管状孔間の壁の開放空隙率(open porosity)が、好ましくは30%超、さらには40%超、および/または90%未満、好ましくは80%未満、好ましくは70%未満、さらには60%未満、さらには50%未満である。有利には、機械的特性がそれによって改善される。
本発明に従わない実施例は、(*)で示される。
実施例の物体は、本発明に従う方法によって製造された。
下記原料が使用された。
− 六方晶系窒化ホウ素の小板の粉末Tres BN PUHP 3016、Saint−Gobain社によって販売、メジアンサイズ:16μm、比表面積:2m/g、
− 六方晶系窒化ホウ素の小板の粉末Tres BN PUHP 500、Saint−Gobain社によって販売、メジアンサイズ:6μm、比表面積:7m/g、
− アルミナ粉末TM−DAR Taimicron、Krahn Chemie GmbH社によって販売、
− アルミナ小板の粉末RonaFlair White Sapphire、Merck社によって販売、
− シリカのコロイド溶液、Nexsil 20K、NYACOL社によって販売、
− KCO、NaCO、Nb、Biの粉末、Sigma−Aldrich社によって販売、
− 酸化銅(CuO)の粉末、Sigma−Aldrichによって販売、
− 窒化カルシウムの粉末、Sigma−Aldrich社によって販売、
− ポリエチレングリコールPEG20M、Merck社によって販売、
− Darvan 811の溶液、Vanderbilt社によって販売、
− Darvan 7NSの粉末、VanderBilt社によって販売、
− Tylose H4000P2の粉末、Shin−Etsu社によって販売、
− ポリエチレングリコール4000またはPEG4000の溶液、活性物質の割合:32%、
− スクロース粉末、Sigma−Aldrichによって販売、
− NaCl粉末、Sigma−Aldrichによって販売、
− 酢酸ジルコニウム、酢酸中で22重量%に希釈、Saint−Gobain社によって販売、
− 99%以上の純度の炭酸カルシウム粉末CaCO、Sigma−Aldrichによって販売、
− Carbopol EDT 2691粉末、Lubrizol社によって販売。
下記方法が、解析のために使用された。
孔の横断面の平均等価直径は、下記方法によって測定される。
分析されるべきサンプルが、樹脂、例えばエポキシ樹脂で浸透される。固体化の方向に垂直に、切頭管状孔の中央長さで、切片が用意され、次いで良好な表面状態を得るために磨かれる。上記磨きは、少なくともグレード1200の紙を用いて、好ましくはダイアモンドペーストを用いて行われる。画像が、走査電子顕微鏡(SEM)を使用して、好ましくは、セラミック相と樹脂との間の非常に良好なコントラストを得るために後方散乱電子を使用するモード(BSEモード)で記録される。各画像は、スケールバーを除いて、少なくとも1280x960ピクセルを有する。使用された倍率は、画像の幅が平均孔サイズの50〜100倍であるところのものである。第一の画像が、平均孔サイズの視覚的評価に基づいて記録され得る。上記平均孔サイズは、「X線断層写真法の3D画像処理による多孔性セラミックのモルホロジーの解析(Characterization of the morphology of cellular ceramics by 3D image processing of X−ray tomography)」、Maireら、J.Eur.Ceram.Soc.,27[4] 1973−1981(2007)に記載された侵食/膨張法によってこれらの画像を分析することにより決定される。
物体の壁の厚さeは、下記方法によって測定される。物体が、焼結されていない物体であるならば、上記物体のサンプルが、切頭管状孔の長さの方向に垂直の方向に破壊される。グレインの配向を変えることを回避するために、サンプルの少なくとも一部が、破壊後に外部作用によって変形されない表面を有しなければならない。物体が、焼結された物体であるならば、分析されるべき物体の一片が、切頭管状孔の長さの方向に垂直に切断される。画像が、走査電子顕微鏡(SEM)を使用して記録される。各画像が、スケールバーを除いて、少なくとも1280x960ピクセルを有する。倍率は、画像の幅が、2〜50の孔が写されるのを許すところのものである。
次いで、壁の平均厚さが、Fijiソフトウェアを使用し、壁の境界を横方向に定める線をプロットし、次いで上記ソフトウェアのツール「Analyse>Measure」を使用してこれらの画像を分析することにより測定される。結果表のカラム「長さ(length)」が壁の平均厚さを与える。ピクセルと長さの単位の間の対応が、ツール「Set Scale」を使用し、そしてスケールバーのピクセルの数を測定することにより、前もって得られ得る。
粒子の厚さW1、長さLまたはDおよび長さ/厚さ比R、ならびに粒子の粉末の平均厚さW150および平均の長さ/厚さ比Rmは、下記方法によって測定される。粒子の粉末がエタノールに懸濁され、粒子を完全に分散させる。この懸濁物が次いで、導電性支持体、例えば電子画像法で使用されるカーボン接着用テープ上に広げられる。少なくとも5の画像が、走査電子顕微鏡(SEM)を使用して記録され、各画像は、スケールバーを除いて、最小で1280x960ピクセルを有する。倍率は、画像の幅が、2〜20の個々の粒子(すなわち、塊になっていない)が目に見えることを可能にするところのものである。そうでない場合には、エタノールの体積に対する粒子の体積の比がより低い懸濁物を用いて再び開始する必要がある。画像は、粒子の厚さが画像化面とほぼ平行であるように見えるところの粒子を有しなければならない。
粒子の厚さW1は、次いで、Fijiソフトウェアを使用し、粒子の境界を定める線をプロットし、次いで上記ソフトウェアのツール「Analyse>Measure」を使用して上記画像を分析することにより測定される。結果表のカラム「長さ(length)」が壁の平均厚さを与える。ピクセルと長さの単位の間の対応が、ツール「Set Scale」を使用し、そしてスケールバーのピクセルの数を測定することにより、前もって得られ得る。粉末の粒子の平均厚さW150は、測定された厚さW1の平均値である。
各粒子の長さがまた測定される。長さ/厚さ比Rは、粒子の長さを上記粒子の幅で割ったものに等しく、それは、粒子の粉末の平均の長さ/厚さ比Rm(長さ/厚さ比Rの相加平均に等しい)と同様に計算される。
物体の壁におけるグレインの配列は、下記方法によって測定される。物体が、焼結されていない物体である場合には、上記物体のサンプルが、切頭管状孔の長さの方向に垂直に破壊される。グレインの配向を変えることを回避するために、サンプルの少なくとも一部が、破壊後に外部作用によって変えられない表面を有しなければならない。物体が、焼結された物体である場合には、分析されるべき上記物体の1片が、切頭管状孔の長さの方向に垂直に切断され、次いで、グレイン境界を表わすために、熱処理を受ける。画像が、走査電子顕微鏡(SEM)を使用して記録される。各画像は、スケールバーを除いて、少なくとも1280x960ピクセルを有する。倍率は、画像の高さが、厚さeの壁のサイズに等しいところのものである。グレインの配向が次いで、Fijiソフトウェアのツール「Analyse>Directionality」によって、測定法「Local Gradient Orientation」、90に等しい「Nbins」および−90°に等しい「Histogram Start」を選択して測定される。この解析における2の量が、「Dispersion」(これは、画像における配列の角分散の量を定める)および量「amount」(これは、優先の配列を有する画像の割合を定める)である。
物体を構成する物質の絶対密度は、閉じた孔が実質的に残らないような細かさまで破砕した後の上記物質の乾燥分の質量を破砕後のこの集合体の体積で割ったものに等しい比である。それは、ヘリウムピクノメータで測定され得る。
壁の開放空隙率(open porosity)は、 水銀ポロシメトリーによって測定される。既知の質量および絶対密度の焼結されたサンプルが、測定されるべき空隙率のサイズおよび体積に適するペネトロメータに入れられる。上記水銀にかけられるべき最小圧力が、サンプル中のグレインのメジアン長さの15分の1未満のサイズの孔に水銀を押し込むことができるように調整される。図29は、横軸が、孔の直径をミクロンで示し、縦軸が、導入された水銀の体積をmL/gで示し、この図に示されるように、主要ピークが、切頭管状マクロ空隙率(macroporosity)に対応し、他のピークは、それらの和が、壁における開放孔の体積に対応する。壁における開放空隙率を充填するために使用された水銀の体積は、下記式:
壁の開放空隙率における水銀の体積=導入された水銀の合計体積−主要ピークに対応する、サンプル中に導入された水銀の体積V
から計算される。
サンプルの壁における開放空隙率(%)は次いで、下記式:
100x壁の開放空隙率における水銀の体積/[(壁の開放空隙率における水銀の体積)+(サンプルの質量/サンプルの絶対密度)]
から計算され得る。
壁の相対見かけ密度は、(100−壁における開放空隙率)に等しい。
破壊靭性および亀裂伝播強度の測定は、室温で、「脆い構成成分からの強く、強靭で堅いバイオインスパイアードセラミック−追加情報(Strong,tough and stiff bioinspired ceramics from brittle constituents − supplementary information)」、Bouvilleら、Nature Materials,Vol.13,第508〜514頁(2014)に記載されたように行われる。上記文献は、引用することにより本明細書に組み入れられる。
実施例1、2および3における物体は、下記方法によって製造された窒化ホウ素物体である。
工程a)において、表1に示される混合物(調製されたスリップの各々の合計体積に基づく体積%)が、ビーカー中で磁気撹拌機を使用して5時間撹拌された。
Figure 2017527508
次いで、得られた各スリップが、下記のように超音波処理された。上記懸濁物を含む容器が、Digital Sonifier 250超音波装置(Branson社によって販売)の、水で充填されたタンクに入れられる。超音波の強度は、最大強度の50%にセットされた。すなわち、100Wに等しい電力でセットされた。超音波が1.5秒間施与され、次いで1.5秒間停止された。このサイクルが14分間繰り返され、その後にタンクの水が30℃の温度に達した。懸濁物に施与されたエネルギーは、150〜160Wh/懸濁物kgであった。
懸濁物が次いで、磁気撹拌機によって12時間撹拌された。
工程b)において、各スリップが型に注がれ、その底が、冷凍された液体によって冷却された銅板と接触された。銅板の冷却速度は、懸濁物における固体化最前部の置き換え速度Vpを制御する。
工程c)において、実施例1および2については、スリップが、−1℃/分の凍結速度または15μm/sにほぼ等しい固体化最前部の置き換え速度で配向凍結に付され、実施例3については、スリップが−0.5℃/分の速度で凍結されて、8μm/sにほぼ等しい固体化最前部の置き換え速度をもたらした。工程d)における型外しの後に、工程e)での昇華が、凍結されたスリップのブロックを凍結乾燥器に48時間、0.42ミリバールの圧力で入れておくことにより行われた。
実施例1、2および3の物体は、他の工程を受けなかった。
実施例4におけるアルミナ物体が、下記のように製造された。下記表2に示す構成成分が、スリップを形成するようにドラムグリンダー中で6時間混合された。
Figure 2017527508
実施例4における物体の調製の工程b)〜e)は、実施例1、2および3における物体の調製のためのものと同一である。ただし、工程c)では、スリップが−1℃/分に等しい凍結速度または15μm/sにほぼ等しい固体化最前部の置き換え速度で配向凍結に付された。
実施例4における物体は次いで、下記サイクルを有する焼結工程に付された。すなわち、490℃までの50℃/時の昇温、490℃で1時間のプラトー、550℃までの30℃/時の昇温、550℃で30分間のプラトー、1550℃までの300℃/時の昇温、1550℃で1.5時間のプラトー、室温への300℃/時の速度での降温である。
実施例4における物体のサンプルを作った後に、これらが、下記サイクルに従う熱処理に付された。すなわち、1450℃までの300℃/時の昇温、1450℃で20分間のプラトー、室温への300℃/時の速度での降温である。
得られた結果を下記表3に示す。
Figure 2017527508
実施例1〜4における物体は、かなりの量の配向可能なグレインを有し、上記グレインは、優先方向に配向されている。
一方で実施例5における物体および他方で実施例6および7における物体が、下記のように調製された。下記表4に示された構成成分が、スリップを形成するように、ドラムグリンダーで6時間混合された。
Figure 2017527508
実施例5、6および7における物体の調製の工程b)〜e)は、実施例1、2および3における物体を調製するためのものと同一である。ただし、工程c)では、スリップが、−2℃/分に等しい凍結速度で、または25μm/sにほぼ等しい固体化最前部の置き換え速度で配向凍結に付された。
実施例5、6および7における物体が、下記サイクルを有する焼結工程に付された。すなわち、550℃までの50℃/時の昇温、550℃で2時間のプラトー、1550℃までの300℃/時の昇温、1550℃で2時間のプラトー、300℃/時の速度で室温への降温である。
機械的特徴の結果を下記表5に示す。
Figure 2017527508

壁における開放空隙率は、実施例6および7における物体について、顕著により低い。壁における相対的見かけ密度は、実施例6および7における物体について、顕著により高い。
実施例8における物体は、下記のように調製された。
KNN(K0.5Na0.5NbO)の粉末が、前駆体KCO、NaCO、Nbから出発して、ドラムグリンダー中でKCO、NaCOおよびNbをモル比1:1:2でエタノール中で3日間混合することにより合成された。得られた懸濁物が次いで、溶媒が完全に蒸発するまで乾燥され、次いで下記サイクルの熱処理に付された。800℃までの4℃/分での昇温、800℃で6時間のプラトー、次いで自然の速度での降温である。得られた粉末は、ほぼ球形の粒子の形態であり、0.5μmに等しいメジアン長さD50を有する。
NN(Na0.5NbO)の粉末が、前駆体NaCO、Nb、Biから出発して、微結晶トポケミカル転化(microcrystalline topochemical conversion)の方法によって合成された。前駆体NaCO、NbおよびBiがモル比1.75:2.5:1.25で混合され、次いでNaClが、2:1に等しいNaCl:混合物(NaCO、NbおよびBi)重量比で添加された。全体が、次いで、エタノールに入れられ、次いでドラムグリンダー中で15時間破砕され、最後にTurbulatミキサー中で3時間混合された。得られた混合物が次いで、溶媒が完全に蒸発するまで乾燥され、次いで下記サイクルで熱処理された。3℃/分で700℃までの昇温、4℃/分で1125℃までの昇温、1125℃で6時間のプラトー、次いで1.8℃/分に等しい速度での降温である。得られたBi2.5Na3.5Nb18の粉末が次いで、熱水で数回洗浄されて、先に添加された塩NaClを除去した。 Bi2.5Na3.5Nb18に対して1:0.75のモル比のNaCOが、塩NaClと、1.5:1に等しい塩:混合物(NaCO、Bi2.5Na3.5Nb18)の重量比で混合された。得られた混合物が、エタノール中に入れられ、ドラムグリンダー中で14時間破砕され、次いでBi2.5Na3.5Nb18の粒子が、上記懸濁物に添加され、全体が回転式ドラムグリンダー中で5時間破砕された。得られた混合物が次いで、溶媒が完全に蒸発するまで乾燥され、次いで下記サイクルで熱処理された。4℃/分で975℃までの昇温、975℃で6時間のプラトー、次いで1.8℃/分に等しい速度での降温である。得られた粉末が熱水で数回洗浄されて、先に添加されたNaClを除去し、次いで硝酸で4回洗浄されて残留ビスマスを除去した。 NaNbOの最終粉末は、小板の粉末の形態であり、そのメジアン長さL’50は15μmに等しく、平均厚さW150は1.5μmに等しい。
工程a)では、下記表6に示される構成成分が次いで、NNの粉末なしにドラムグリンダー中で12時間、次いでNNの粉末を伴ってドラムグリンダー中で1時間混合されて、スリップを形成した。
Figure 2017527508
工程b)では、スリップが型に注がれ、その底部が、冷凍された液体によって冷却された銅板と接触された。銅板の冷却速度が、懸濁物における固体化最前部の置き換え速度Vpを制御する。
工程c)では、スリップが、−1℃/分に等しい凍結速度でまたは15μm/sにほぼ等しい固体化最前部の置き換え速度で配向凍結に付された。
工程d)での型外しの後に、工程e)における昇華が、凍結されたスリップのブロックを凍結乾燥器に48時間、0.42ミリバールの圧力で入れておくことにより行われた。
得られたマクロポーラスプリフォームが次いで、アルミナるつぼに入れられ、閉じられ、KNN粉末の床上に置かれ、次いで下記サイクルの焼結工程に付された。50℃/時に等しい速度で550℃までの昇温、550℃で1時間のプラトー、4℃/時に等しい速度で1115℃までの昇温、1115℃で4時間のプラトー、1℃/時に等しい速度で1125℃までの昇温、1125℃で3時間のプラトー、300℃/時に等しい速度で室温までの降温である。
実施例8における物体は、K0.4Na0.6NbOのマクロポーラス物体であり、ほぼ立方形のグレインから成る壁を有する。
実施例9〜11における物体が、下記のように調製された。下記表7に示す構成成分が、ドラムグリンダー中で21時間混合され、次いで、小板のRonalFlair White Sapphire粉末が添加され、全体がさらに3時間混合されて、スリップを形成した。
Figure 2017527508
シリカのコロイド溶液Nexsil 20Kおよび炭酸カルシウムの量が、モル比SiO:CaOが75:25に等しいように決定された。
工程b)およびc)では、各スリップが、「マクロポーラス物質におけるテンプレートグレイン成長(Templated grain growth in macroporous materials )」、Bouvilleら、J. Am.Ceram.Soc.,1−7(2014)の「実験手順(experimental procedure)」の項に記載されているように鋳造されそして凍結された。上記文献は、引用することにより本明細書に組み入れられる。
実施例9〜11における物体の調製の工程d)およびe)は、実施例1および2における物体の調製のためのものと同一である。
実施例9〜11における物体の、20mmに等しい直径を有するサンプルが、次いで、SPS(スパークプラズマ焼結)により1500℃で5分間、100MPaの圧力で焼結された。1500℃への昇温速度は100℃/分に等しかった。
SPSによるこれらの焼結処理は、タイプHPD 25/2の装置(FCT Systeme GmbH社)で行われた。
機械的特徴の結果を下記表8に示す。
Figure 2017527508
本発明に従わない実施例12に従う物体は、0.4μmに等しい平均グレインサイズを有するアルミナ物体である。
実施例9〜11における物体の破壊靭性Kjcは、実施例12における物体のものより著しく高く、実施例10および11の物体の亀裂伝播強度K1cは、実施例12の物体のものより著しく高い。実施例9および10に従う物体の3点曲げ強さは、実施例12における物体のものとほぼ同じオーダーの大きさであり、実施例11の物体のものは、著しくより高い。
実施例9〜11の物体は従って、良好な3点曲げ強さを維持したまま、実施例12のアルミナ物体と比較して顕著に改善された靭性を有する。
実施例11における物体が、好ましい物体である。
実施例13の物体は、実施例11の物体と同様の方法で製造された。ただし、工程c)では、スリップが、実施例1の物体と同様にして凍結された(直線的シーディングおよびエピタキシャル成長を伴わない)。驚いたことに、この実施例は、簡単な方法によって製造されたが、靭性Kjcと3点曲げ強さとの間の優れた妥協を示す。
焼結後に、実施例13の物体は、97.5%に等しい相対密度を有する。
実施例3に従う物体は、次いで、減圧下での含浸法によってシリコーン樹脂TSE3033で含浸された。樹脂+サンプルがポリマー型に入れられ、次いで0.11バールの減圧下で10分間保持された。減圧が破られ、次いで20分間回復に付された。こうして樹脂で含浸された物体が、シリコーンの架橋を完了するために、110℃のストーブで2時間加熱された。
比較例の物体は、実施例3に従う物体を含浸させるために使用された樹脂中に18体積%の粉末Tres BN PUHP 3008を混合することにより作られた。比較例の物体を作るための方法の次の工程は、実施例3における含浸された物体のものと同じであったが、凍結工程を含まず、したがって、結晶の除去の工程も含まなかった。比較例で使用された窒化ホウ素の粒子の量は、浸透閾値より多い。したがって、これらの粒子は、使用された樹脂に浸された粒子の連続網を形成する。
熱拡散性(thermal diffusivity)が次いで、上記2の物体の各々についてフラッシュ法によって測定された。下記表9が、得られた結果を示す。
Figure 2017527508
本発明に従う実施例3における含浸された物体は、比較例における物体(粒子がランダムに配向されている)より3倍超高い熱拡散性を有する。
今明らかなように、本発明に従う方法は、特に低い開放壁空隙率を有する切頭管状マクロ孔を有する多孔性物体を得ることを可能にする。
有利には、壁がまた、機能の顕著な配向を示し得る。
もちろん、本発明は、実施例として示された実施形態に限定されない。特に、いくつかの異なるセラミック粉末が、工程a)におけるスリップに混合され得る。
さらに、1実施形態では、仏国特許出願公開第12 61786号明細書、同第12 61777号明細書および国際出願PCT/IB2013/060700号明細書に記載された物体および方法が、本発明から除外される。1実施形態では、本明細書に記載された実施例4、または実際には実施例1〜8の各々が、本発明から除外される。1実施形態では、第二の粒子画分が、セラミック粒子の集合体に基づいて、体積%で、セラミック粒子の91%超、または95%超、または89%未満、または85%未満を占める。1実施形態では、スリップがDarvan 7NSを含まず、またはPEG 20Mを含まない。

Claims (35)

  1. 任意的に焼結されていてもよい生成物を製造する方法において、上記方法が、下記工程:
    a)液状相中に懸濁したセラミック粒子の集合体を含むスリップを調製すること、ここで上記セラミック粒子の集合体は、上記スリップの体積の4%超かつ50%未満を占め、かつ下記:
    メジアン長さL’50を有する配向可能な、好ましくは異方性の、粒子から成り、かつ上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、上記セラミック粒子の1%超を占める第一の粒子画分、および
    L’50の10分の1未満のメジアン長さD50を有し、かつ上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、上記セラミック粒子の1%超かつ好ましくは89%未満を占める第二の粒子画分
    を含み、上記第一および第二の粒子画分が合わせて、体積%で、上記セラミック粒子の集合体の80%超を占める、
    b)任意的に、上記スリップを型に注ぐことおよび/または上記スリップに含まれる気泡を除去すること、
    c)上記スリップを固体化最前部の置き換えによって配向凍結して、凍結されたスリップのブロックを形成すること、ここで固体化最前部の速度Vpが、セラミック粒子のカプセル化速度Vcより小さく、かつ上記配向可能なセラミック粒子の平均厚さW150以上の平均厚さ「e」を有する壁によって分離された固体化された液状相の結晶を形成するように調整される、
    d)任意的に、上記ブロックを上記型から取り出すこと、
    e)任意的に上記型から取り出された上記ブロックから、固体化された液状相の結晶を好ましくは昇華によって除去して、マクロポーラスプリフォームを得ること、
    f)任意的に、工程e)の終わりに得られたマクロポーラスプリフォームからバインダーを除去すること、
    g)任意的に、上記マクロポーラスプリフォームを焼結して、焼結された生成物を得ること、
    h)任意的に、上記焼結された生成物を機械加工するおよび/または含浸させること
    を含み、
    上記セラミック粒子は、上記セラミック粒子の集合体が好ましくは工程c)の前に得られるようにセラミック粒子に変換されるところの前駆体の等価量で部分的にまたは完全に置き換えられ得る、および/または、
    上記セラミック粒子は、工程f)またはg)においてセラミックに変換されるところの同じ形状のセラミック前駆体の粒子の等価量で部分的にまたは完全に置き換えられ得る、
    上記方法。
  2. 工程c)において、配向凍結が、直線的に固体化された液状相の結晶のシーディングを含まない、請求項1に記載の方法。
  3. 工程c)において、直線的に固体化された液状相の結晶のシーディングの操作と上記結晶のエピタキシャル成長の操作との連続を含まない、請求項2に記載の方法。
  4. 工程c)において、スリップが静的である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 焼結の工程g)を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
  6. 第二の粒子画分が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、上記セラミック粒子の3%超を占める、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
  7. 上記セラミック粒子の集合体が、上記セラミック粒子の集合体に基づく体積%で、80%超の配向可能なセラミック粒子を含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 焼結工程g)を含み、上記セラミック粒子の集合体が、体積%で80%未満の配向可能なセラミック粒子を含む、請求項1に記載の方法。
  9. 焼結工程g)を含み、上記セラミック粒子の集合体が、体積%で80%未満の配向可能なセラミック粒子、好ましくは異方性のセラミック粒子を含み、配向可能でないセラミック粒子の画分が、上記異方性のセラミック粒子のメジアン長さの10倍未満のメジアン長さを有する、請求項8に記載の方法。
  10. 上記配向可能なセラミック粒子が、配向された機能を有する物質から成る、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の50%超を占め、かつ
    第二の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の7%超を占め、かつ
    第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、かつ
    第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の90%超を占め、かつ
    上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードが第一および第二の粒子画分にそれぞれ対応し、
    上記方法が好ましくは焼結工程g)を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の50%未満かつ5%超を占め、かつ
    第一の粒子画分が、10超の平均の長さ/厚さ比Rmを有し、かつ
    第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、かつ
    第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の90%超を占め、かつ
    上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードが第一および第二の粒子画分にそれぞれ対応し、
    上記方法が好ましくは、焼結工程g)を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  13. 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の80%超を占め、かつ
    第一の粒子画分の粒子が、配向された機能を有する物質から成り、かつ
    第二の粒子画分が、上記セラミック粒子の集合体の体積の20%未満を占め、かつ
    第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、かつ
    第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の90%超を占め、かつ
    上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードが第一および第二の粒子画分にそれぞれ対応し、
    上記方法が好ましくは焼結工程g)を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  14. 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の50%未満かつ5%超を占め、かつ
    第一の粒子画分の粒子が、配向された機能を有する物質から成り、かつ
    第二の粒子画分の粒子の90体積%超が配向可能でなく、かつ
    第一および第二の粒子画分が合わせて、上記セラミック粒子の集合体の体積の95%超を占め、かつ
    上記セラミック粒子の粒度分布が二峰性であり、2の主要モードが第一および第二の粒子画分にそれぞれ対応し、
    上記方法が焼結工程g)を含む、請求項1〜10のいずれか1項に記載の方法。
  15. 第一の粒子画分が、上記セラミック粒子の体積の15%未満を占め、かつ
    第二の粒子画分の粒子の95体積%超が配向可能でない、
    請求項14に記載の方法。
  16. 上記配向可能なセラミック粒子が異方性粒子または2より多い面を有する多面粒子である、請求項1〜15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 上記配向可能な粒子の50体積%超が、1の同じ形状の組に属する、請求項1〜16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 上記配向可能なもしくは異方性のセラミック粒子、および/または第二の粒子画分のセラミック粒子、および/または上記配向可能な粒子もしくは異方性粒子を補完する画分の粒子を構成する物質が、酸化物、窒化物、炭化物、カルボキシニトリド、グラファイト、グラフェンおよびそれらの混合物から選択される、請求項1〜17のいずれか1項に記載の方法。
  19. 上記物質が、酸化ジルコニウムまたはジルコニア(ZrO)、部分的に安定化された酸化ジルコニウム、安定化された酸化ジルコニウム、酸化イットリウム(Y)、ドープされた酸化イットリウム、好ましくは酸化サマリウムでドープされた酸化イットリウム、二酸化チタン(TiO)、アルミノシリケート、例えばムライト、菫青石(AlMgAlSi18)、酸化アルミニウムまたはアルミナ(Al)、水和されたアルミナ、特にベーマイト、酸化マグネシウム(MgO)、タルク(MgSi10(OH))、酸化ニッケル(NiO)、酸化鉄(FeO、Fe、Fe)、酸化セリウム、ドープされた酸化セリウム、灰チタン石構造の酸化物、特にガレート、LaAlOまたはLaGaOまたはLa(1−x)SrMO(0≦x≦1であり、Mは、クロム、コバルト、マグネシウム、鉄、ガドリニウム、マンガンおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)型のランタン含有化合物;白金および/またはパラジウムおよび/またはロジウムおよび/または金および/または銀でドープされた灰チタン石構造の酸化物、例えばLa(1−x)Sr(1−y)M’(0≦x≦1であり、0≦y≦0.15であり、Mは、クロム、コバルト、マグネシウム、鉄、ガドリニウム、マンガンおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素であり、M’は白金、パラジウム、ロジウム、金、銀およびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)、LaSrTi11Mn1−xGa38(0≦x≦1)およびLaSrTi12−nMn38(0≦n≦1)型のチタン含有化合物、BaTiO、BaZrO、(1−x)[Pb(Mg1/3Nb2/3)O]−x[PbTiO](xは0〜1)、Pb(Mg0.25Nb0.75)O、Ba(Zn0.25Nb0.75)O、Pb(Zn0.25Nb0.75)O、PbTiO、CaCuTi12の型の化合物、bimevox型構造の化合物、例えばBi1−xMe(0≦x≦1であり、zは電気的中性を確実にするところのものであり、Meは、マグネシウム、アルミニウム、ケイ素、チタン、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、マンガン、アンチモン、タンタル、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、ウラニウムおよびそれらの混合物を含む群から選択される元素である)、lamox型構造の化合物、例えばLaMo、アパタイト構造の化合物、例えばMe’10(XOY’(Me’はCa2+、Cd2+、Sr2+、Ba2+、Pb2+、Na、K、希土類元素のカチオン、好ましくはLa3+およびNd3+、Al3+、U4+、Th4+を含む群から選択される金属カチオンであり、(XO)はPO 3−、SiO 4−、AsO 3−、MnO 、SO 2−、CO 2−、HPO 2−、SiO 4−、GeO 4−およびそれらの混合物から選択されるアニオン基であり、Y’はF、Cl、OH、Br、I、CO 2−、O2−およびそれらの混合物から選択されるアニオンである)、SrCe1−x(0≦x≦1であり、Mは希土類元素であり、Mは好ましくはイッテルビウムである)型の化合物、BaCe1−x(0≦x≦1であり、Mは希土類元素である)型の化合物、例えば化合物BaCeO、LaSr1−xScO(0≦x≦1)ファミリーの化合物、例えばLa0.9Sr0.1ScO、Nax1Cax2Mgx3Bax4x5Alx6(Six7x8)・x9HO(x1〜x9は、x6>0、x7>0、x8>0、x9>0およびx1+x2+x3+x4+x5>0を満たす正の整数または0である)の構造のゼオライト、(Li、Na、K)(Nb、Ta、Sb)O、任意的に好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよいKNbO、任意的に好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよいNaNbO、任意的に好ましくはリチウムおよび/またはタンタルおよび/またはバリウムでドープされていてもよい(K0.5Na0.5)NbO、ヘマタイト、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、好ましくは六方晶系の窒化ホウ素、窒化ケイ素、窒化チタン、炭化チタン、炭化ケイ素、炭化タングステン、炭化ジルコニウム、グラファイト、グラフェンおよびそれらの混合物を含む群から選択される、請求項18に記載の方法。
  20. 工程c)において、配向凍結の条件が、固体化された液状相の結晶の厚さより5倍超、好ましくは10倍超、さらには20倍超大きい幅をメジアン横断面において有する固体化された液状相の結晶を形成するように調整される、請求項1〜2および4〜19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 固体化された液状相の結晶の50%超が互いにほぼ平行である、請求項20に記載の方法。
  22. 上記ブロックを、固体化された液状相の結晶の厚さの方向にほぼ平行な方向に圧縮して、85%超の相対密度を有するブロックを得ることから成る工程e’)を、好ましくは工程e)の後に含む、請求項1〜21のいずれか1項に記載の方法。
  23. 上記圧縮工程が、好ましくは加圧下での焼結またはSPSによる、バインダー除去工程f)および/または焼結工程g)の前におよび/または上記工程と一緒に行われる、請求項22に記載の方法。
  24. 長手方向に互いにほぼ平行に延びる複数の巨視的切頭管状孔を含む、任意的に焼結されていてもよい物体であって、各切頭管状孔が、50%超の配向可能なセラミックグレインを含む壁によって境界を定められており、上記切頭管状孔間の上記壁が、体積%で、5%超の配向可能なセラミックグレインを含みかつ50%未満の開放空隙率を有する、上記物体。
  25. 70%超の配向可能なセラミックグレインを含む、請求項24に記載の物体。
  26. 上記壁が30%未満の開放空隙率を有する、請求項24または25に記載の物体。
  27. 上記壁が、配向可能なセラミックグレインの1または複数の層から成る周層構造を含む、請求項24〜26のいずれか1項に記載の物体。
  28. グレイン境界線の配向の分散が30°未満である、請求項24〜27のいずれか1項に記載の物体。
  29. グレイン境界線の配向の分散が15°未満である、請求項28に記載の物体。
  30. 請求項1〜18のいずれか1項に記載の方法によって製造された、請求項24〜29のいずれか1項に記載の物体。
  31. 上記切頭管状孔が、横断面で観察されるとき、扁平な断面を有し、かつ2の扁平な隣接する孔の間を延びる壁の一部のグレインの数の80%超が、互いの上に平らに積み重ねられている、請求項24〜30のいずれか1項に記載の物体。
  32. 85%超の相対密度を有する、任意的に焼結されていてもよい密な物体であって、50%超の配向可能なセラミックグレインを含み、配向可能なセラミックグレインの80%超が互いにほぼ平行である、上記密な物体。
  33. 請求項1〜23のいずれか1項に記載の方法によって得られた、請求項32に記載の密な物体。
  34. 50μm超の厚さを有する、請求項32に記載の密な物体。
  35. セラミック電気化学セル、燃料電池、特にSOFC電池、IT−SOFC電池、PCFC電池、液状または気体状流体の濾過のための要素、物質をマクロ孔に貯蔵するために使用される貯蔵用ミクロ構造物、触媒担体、熱交換器、断熱材、流体を輸送するための流体分配器、特にガス分配器、エアコンディショニングシステムのための滴分離器または細流装置、バッテリー、特にバッテリーの電解質、スーパーキャパシタ、水分吸着材、マイクロ燃焼室、変換器、動作センサー、超音波診断プローブ、ベーキング支持体、焼結マッフルから選択されるデバイスであって、請求項24〜32および34のいずれか1項に記載の物体を含む、上記デバイス。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160085272A (ko) * 2013-10-22 2016-07-15 로디아 오퍼레이션스 새로운 결정 구조를 갖는 텅스텐 산화물계 화합물 및 그것을 제조하는 방법
WO2019189255A1 (ja) * 2018-03-29 2019-10-03 三井金属鉱業株式会社 排ガス浄化用組成物及びそれを含む排ガス浄化用触媒並びに排ガス浄化用触媒構造体

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014219652A1 (de) * 2014-09-29 2016-03-31 Siemens Aktiengesellschaft Herstellen eines Schlickers und Bauteil aus dem Schlicker
NO341788B1 (en) 2016-05-26 2018-01-22 Trimotech As Combustion engine with rotors
FR3062385B1 (fr) 2017-01-31 2025-04-11 Saint Gobain Ct Recherches Produit fritte dense
FR3062386B1 (fr) 2017-01-31 2021-07-30 Saint Gobain Ct Recherches Produit fritte dense
US11229950B2 (en) * 2017-04-21 2022-01-25 Raytheon Technologies Corporation Systems, devices and methods for spark plasma sintering
RU2651009C1 (ru) * 2017-05-15 2018-04-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт высокотемпературной электрохимии Уральского отделения Российской Академии наук Способ синтеза наноразмерного порошкообразного материала на основе скандата лантана
CN107486246B (zh) * 2017-09-12 2020-02-18 南京大学昆山创新研究院 Wc多晶泡沫陶瓷催化剂、其制备方法及利用其催化废塑料与生物柴油产烃的方法
CN107973392A (zh) * 2017-11-17 2018-05-01 南京理工大学 用于降解农药的臭氧微气泡发生器及其制备方法
US20200148905A1 (en) * 2018-11-08 2020-05-14 University Of Massachusetts Printable dielectric mixture and use and manufacture
US10839992B1 (en) 2019-05-17 2020-11-17 Raytheon Company Thick film resistors having customizable resistances and methods of manufacture
CN110143810A (zh) * 2019-05-22 2019-08-20 哈尔滨工业大学 一种定向排布石墨烯/氧化铝复合陶瓷的制备方法
CN110092646B (zh) * 2019-05-30 2021-11-12 陕西理工大学 一种类晶格点阵增强相陶瓷复合材料的制备方法
JP7177268B2 (ja) 2019-06-28 2022-11-22 富士フイルム株式会社 高分子複合圧電体および圧電フィルム
CN110368900B (zh) * 2019-08-20 2022-06-07 厦门理工学院 一种竹炭改性材料及其制备方法和用途
CN110681263A (zh) * 2019-09-20 2020-01-14 陕西国睿材料科技有限公司 一种Al2O3-TiO2梯度多孔结构陶瓷超滤膜及其制备方法
CN110806725B (zh) * 2019-11-07 2021-03-12 山西太钢不锈钢股份有限公司 拉伸试样的加工方法及装置
CN115066760A (zh) * 2020-02-07 2022-09-16 富士胶片株式会社 压电薄膜
EP4129900B1 (en) * 2020-03-30 2025-10-01 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Aluminum nitride structure and method for producing same
CN111410518B (zh) * 2020-05-15 2021-03-05 郑州中瓷科技有限公司 晶粒级配的氧化锆增韧氧化铝陶瓷基板及其制备工艺
CN111960821B (zh) * 2020-07-27 2022-04-12 苏州瑞玛精密工业股份有限公司 一种微波介质陶瓷材料及其制备方法和应用
AU2021355497A1 (en) * 2020-10-02 2023-05-11 Dickinson Corporation Scalable synthesis of perimorphic materials
RU2749340C1 (ru) * 2020-10-23 2021-06-08 ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УНИТАРНОЕ ПРЕДПРИЯТИЕ "ИНСТИТУТ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКТИВОВ И ОСОБО ЧИСТЫХ ХИМИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ НАЦИОНАЛЬНОГО ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКОГО ЦЕНТРА "КУРЧАТОВСКИЙ ИНСТИТУТ" (НИЦ "Курчатовский институт - ИРЕА") Способ получения алюмооксидного керамического материала, модифицированного наночастицами серебра
TWI806482B (zh) * 2022-03-10 2023-06-21 誠創科技股份有限公司 陶瓷基板及其製造方法
CN115376825B (zh) * 2022-08-16 2023-08-08 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种兼具高储能密度和储能效率的nn基储能陶瓷块体材料及其制备方法
KR102780109B1 (ko) * 2022-12-14 2025-03-13 전남대학교산학협력단 탄산염 또는 탄산염 유도체를 이용한 결정성 파이버의 제조방법
KR102780110B1 (ko) * 2022-12-14 2025-03-13 전남대학교산학협력단 알칼리할라이드계 화합물 및 할로겐화물을 이용한 결정성 파이버의 제조방법

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007290913A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Sharp Corp 導電性を有する多孔質ハニカム構造体およびその製造方法

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2888737A (en) 1952-12-30 1959-06-02 Sprague Electric Co High dielectric constant material
FR1261786A (fr) 1959-07-08 1961-05-19 Polymer Ind Chimiche Fer à repasser perfectionné
FR1261777A (fr) 1959-07-14 1961-05-19 Siemens Ag Tête de lecture d'enregistrements magnétiques
SU1532184A1 (ru) 1987-07-24 1989-12-30 Одесский Политехнический Институт Способ изготовлени керамических форм и стержней
SE9600970D0 (sv) 1996-03-14 1996-03-14 Johan Sterte Förfarande för framställning av mycket tunna filmer av molekylsiktar
JP2002284584A (ja) * 2001-03-28 2002-10-03 Asahi Glass Co Ltd シリケート質多孔体の製造方法
US6692652B2 (en) 2001-04-23 2004-02-17 Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho Grain oriented ceramics
US20070249493A1 (en) 2006-04-25 2007-10-25 Sharp Kabushiki Kaisha Functionalized porous honeycomb structure, manufacturing method thereof and air cleaner using the same
US8404768B2 (en) 2007-01-10 2013-03-26 Momentive Performance Materials Inc. Thermal interface materials and methods for making thereof
JP5176198B2 (ja) 2007-02-21 2013-04-03 独立行政法人産業技術総合研究所 マクロポーラスな連通孔を持つセラミック多孔体の製造方法
US20100118466A1 (en) 2008-11-07 2010-05-13 The Government Of United States Of America, As Representedby The Secretary Of The Navy Ceramic lamellar composites
CN101597177A (zh) 2009-07-10 2009-12-09 清华大学 一种高度定向管状通孔多孔陶瓷的制备方法
JP5369035B2 (ja) 2010-03-25 2013-12-18 日本碍子株式会社 ゼオライトハニカム成形体及びゼオライトハニカム焼成体
FR2958287B1 (fr) * 2010-04-01 2015-04-03 Saint Gobain Ct Recherches Microreacteur
FR2958288B1 (fr) 2010-04-01 2012-10-05 Saint Gobain Ct Recherches Materiau a pores tubulaires
CN102432327A (zh) * 2011-09-07 2012-05-02 陕西理工学院 一种采用冷冻干燥工艺制备具有复合结构氧化铝多孔陶瓷的方法
US20140295138A1 (en) 2011-10-12 2014-10-02 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. High performance textured piezoelectric ceramics and method for manufacturing same
FR2984882A1 (fr) * 2011-12-23 2013-06-28 Saint Gobain Ct Recherches Procede de fabrication d'un produit mesoporeux.
FR2996843B1 (fr) * 2012-10-15 2020-01-03 Saint-Gobain Centre De Recherches Et D'etudes Europeen Produit d'oxyde de chrome.
FR2999194B1 (fr) 2012-12-07 2014-11-28 Saint Gobain Ct Recherches Produit a particules orientees
FR2999919B1 (fr) 2012-12-21 2015-02-20 Oreal Composition comprenant un polymere superabsorbant et un organopolysiloxane elastomere
US20150001372A1 (en) 2013-06-27 2015-01-01 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Porous articles, methods, and apparatuses for forming same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007290913A (ja) * 2006-04-25 2007-11-08 Sharp Corp 導電性を有する多孔質ハニカム構造体およびその製造方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FLORIAN BOUVILLE: "LIGHTWEIGHT AND STIFF CELLULAR CERAMIC STRUCTURES BY ICE TEMPLATING", JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH, vol. VOL:29, NR:2,, JPN5017004615, 23 January 2014 (2014-01-23), pages 175 - 181, ISSN: 0004006173 *
FLORIAN BOUVILLE: "TEMPLATED GRAIN GROWTH IN MACROPOROUS MATERIALS", JOURNAL OF THE AMERICAN CERAMIC SOCIETY, vol. VOL:97, NR:6,, JPN5017004616, 12 May 2014 (2014-05-12), pages 1736 - 1742, ISSN: 0004006174 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160085272A (ko) * 2013-10-22 2016-07-15 로디아 오퍼레이션스 새로운 결정 구조를 갖는 텅스텐 산화물계 화합물 및 그것을 제조하는 방법
KR102283216B1 (ko) 2013-10-22 2021-07-29 로디아 오퍼레이션스 새로운 결정 구조를 갖는 텅스텐 산화물계 화합물 및 그것을 제조하는 방법
WO2019189255A1 (ja) * 2018-03-29 2019-10-03 三井金属鉱業株式会社 排ガス浄化用組成物及びそれを含む排ガス浄化用触媒並びに排ガス浄化用触媒構造体
US11260370B2 (en) 2018-03-29 2022-03-01 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. Composition for exhaust gas purification, exhaust gas purifying catalyst containing same, and exhaust gas purifying catalyst structure

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