JP4091551B2 - カーボンナノファイバ−金属系材料の製造方法 - Google Patents
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Description
すなわち、金属粉末としてのアルミニウム粉末に、カーボンナノファイバを混ぜ、ボールミルで混合したところ、カーボンナノファイバ同士が凝集してカーボンナノファイバの玉ができ、アルミニウム粉末中に所望の通り分散させることができなかった。この要因を解析するに当たり、次に述べる実験を追加的に実施した。
すなわち、(a)にて、容器111に媒体112を満たし、この媒体112にカーボンナノファイバ113を入れる。
(c)は、一定時間放置した後の状態を示し、カーボンナノファイバ113が容器111の底に沈殿していることが分かる。
なお、媒体112の比重が大きければ、カーボンナノファイバ113は上に溜まる。
媒体112を、溶融金属や金属粉末に置き換えても同様にカーボンナノファイバは凝集すると考えられる。
したがって、ナノレベルの超微細なカーボンナノファイバを、単純に金属粉末に混合しても分散化が得られないことが明らかになった。
ゲル状の分散液中に金属粉末及びカーボンナノファイバを分散させることで、カーボンナノファイバの凝集を防止するようにしたことを特徴とする。
ポリビニルアルコールが4質量%未満であると、水に近い液体となり、また、ポリビニルアルコールが8質量%を超えると流動性の乏しい固形状になる。
ポリビニルアルコールが4〜8質量%で、ホウ砂が0.4〜1.0質量%で、残部が水であれば、水飴状の分散液を得ることができる。
図1は本発明に係る分散液の製造フロー図である。ST××はステップ番号を示す。
ST01:ポリビニルアルコール、ホウ砂、水、容器及び攪拌機を準備する。水は蒸留水、水道水の何れであっても良い。
ST02:容器にポリビニルアルコールを入れ、水を加えて希釈し、撹拌する。
ST03:ポリビニルアルコールにホウ砂を加える。
ST04:攪拌機で数分〜数十分間撹拌する。
ST05:これでゲル状の分散液を得ることができる。
試料番号2は、PVAが1.6質量%でホウ砂が1質量%で残部を水とした。試料はゲル化しなかったので、×とした。
試料番号3は、PVAが2質量%でホウ砂が1質量%で残部を水とした。試料はゲル化しなかったので、×とした。
試料番号5は、PVAが5質量%でホウ砂が1質量%で残部を水とした。試料はゲル化が特に良好であったので、◎とした。
試料番号6は、PVAが6質量%でホウ砂が1質量%で残部を水とした。試料はゲル化が特に良好であったので、◎とした。
この表から、PVAは4〜8質量%とすることが適当であり、5〜6質量%が好適であることが判明した。
試料番号9は、PVAが5質量%でホウ砂が0.2質量%で残部を水とした。試料はゲル化しなかったので、×とした。
試料番号11は、PVAが5質量%でホウ砂が0.4質量%で残部を水とした。試料はゲル化が特に良好であったので、◎とした。
試料番号13は、PVAが5質量%でホウ砂が1質量%で残部を水とした。試料はゲル化したので、○とした。
この表から、ホウ砂は0.4〜1質量%とすることが適当であり、0.4質量%が好適であることが判明した。
ST11:カーボンナノファイバと、ゲル状分散液(図1により製造した物)と、容器と、攪拌機と、金属粉末と、ミルを準備する。金属粉末は、アルミニウム粉末、マグネシウム粉末、亜鉛粉末、銅粉末、その他の合金粉末が採用できる。
ST13:10分間程度撹拌する。
ST14:カーボンナノファイバの添加が未了の時にはST12に戻して、工程を繰り返す。全量の添加が終了したら、ST15に進む。
ST16:そして、分散液と金属粉末とを十分に混練する。
ST17:混練物を乾燥させて、液体を蒸発・除去する。乾燥は自然乾燥であれば、24時間程度、200℃での強制乾燥であれば、10分間程度で十分である。
ST18:乾燥物をミルで破砕し、粉化する。
ST19:得られた粉末は、カーボンナノファイバ−金属系粉末である。
Claims (2)
- ポリビニルアルコール水溶液にホウ砂を加えてゲル状の分散液を調製する工程と、この分散液にカーボンナノファイバを加える工程と、このカーボンナノファイバを含む分散液に金属粉末を加えて混練する工程とからなり、
ゲル状の分散液中に金属粉末及びカーボンナノファイバを分散させることで、カーボンナノファイバの凝集を防止するようにしたことを特徴とするカーボンナノファイバ−金属系材料の製造方法。 - 前記ゲル状の分散液は、ポリビニルアルコールが4〜8質量%で、ホウ砂が0.4〜1.0質量%で、残部が水であることを特徴とする請求項1記載のカーボンナノファイバ−金属系材料の製造方法。
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