JP4576947B2 - Manufacturing method of composite material - Google Patents
Manufacturing method of composite material Download PDFInfo
- Publication number
- JP4576947B2 JP4576947B2 JP2004273424A JP2004273424A JP4576947B2 JP 4576947 B2 JP4576947 B2 JP 4576947B2 JP 2004273424 A JP2004273424 A JP 2004273424A JP 2004273424 A JP2004273424 A JP 2004273424A JP 4576947 B2 JP4576947 B2 JP 4576947B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic
- composite material
- metal
- nanoparticles
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Description
本発明は、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子を有機材料マトリックス中に分散させてなる複合材料の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing a composite material in which nanoparticles of a metal, a metal compound, or an inorganic compound are dispersed in an organic material matrix.
ナノ粒子は、粒子単独では、表面エネルギーが高いために、凝集体を構成し、通常の混合法では有機材料マトリックス中に均一に分散させることは極めて困難である。そのため種々の分散方法が提案されている。 Since nanoparticles alone have high surface energy, nanoparticles form an aggregate, and it is extremely difficult to uniformly disperse them in an organic material matrix by an ordinary mixing method. For this reason, various dispersion methods have been proposed.
たとえば、特許文献1に示されるように、ポリオキサゾリンとAgCF3SO3を水に混合し、ガラスにキャストして乾燥し、光を照射して光反応によってAgを還元し、有機物マトリックスの内部でAgのナノ粒子を生成することにより、凝集を抑制して均一な分散を狙ったものが提案されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載されている方法では、ナノ粒子の原料は光により還元可能なものでなければならず、分散しうるナノ粒子の種類が限定され、さらに副生成物がマトリックス中に残存するという問題がある。また、光反応を起こすべく原料を合成する必要があるため、原料コストが高くなるという問題がある。
However, in the method described in
さらに、マトリックスとなる有機原料についても、ナノ粒子の原料との相溶性、溶媒との相溶性等の面から、ナノ粒子との組み合わせは特定のものでなければ実現できないという問題がある。 Furthermore, the organic raw material used as a matrix also has a problem that the combination with the nano particles can only be realized in terms of the compatibility with the raw materials of the nanoparticles and the compatibility with the solvent.
本発明は、上記問題に鑑み、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子を有機材料マトリックス中に分散させてなる複合材料において、より広い原料の種類や組み合わせについて均一な分散状態を実現することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention realizes a uniform dispersion state for a wider range of raw material types and combinations in a composite material in which nanoparticles of a metal, a metal compound, or an inorganic compound are dispersed in an organic material matrix. Objective.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、有機原料と金属原料、もしくは、有機材料と無機材料を、5kPaから10Paの減圧した気相雰囲気中で独立に蒸発させることにより、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子(1)を有機材料マトリックス(2)中に均一に分散させるようにしたことを特徴とする複合材料の製造方法が提供される。なお、ナノ粒子とは粒径が100nm以下程度のものである。
In order to achieve the above object, in the invention described in
それによれば、マトリックス(2)となる有機材料と、ナノ粒子(2)の原料である金属原料または無機原料とを減圧した気相中で独立に蒸発させ、当該気相中でナノ粒子(1)を生成すると同時に有機材料マトリックス(2)でその周囲を覆うことになるため、特に、原料の種類や組み合わせに制約を受けずに、ナノ粒子(1)の凝集を防止することができる。 According to this, the organic material to be the matrix (2) and the metal raw material or inorganic raw material that is the raw material of the nanoparticles (2) are independently evaporated in a reduced gas phase, and the nanoparticles (1 ) Is simultaneously covered with the organic material matrix (2), and in particular, aggregation of the nanoparticles (1) can be prevented without being restricted by the type and combination of raw materials.
そのため、本発明によれば、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子(1)を有機材料マトリックス(2)中に分散させてなる複合材料において、より広い原料の種類や組み合わせについて均一な分散状態を実現することができる。 Therefore, according to the present invention, in a composite material in which nanoparticles (1) of a metal, a metal compound, or an inorganic compound are dispersed in an organic material matrix (2), a uniform dispersion state for a wider range of raw material types and combinations Can be realized.
また、請求項1に記載の発明によれば、気相雰囲気を5kPa以下の減圧雰囲気にすることで、蒸発した原料の平均自由行程を制約し、気相中でのナノ粒子の粒径を制御することができる。
Further, according to the invention described in
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の複合材料の製造方法において、前記気相雰囲気は、1kPaから10Paの減圧雰囲気であることを特徴としている。
請求項3に記載の発明では、請求項1または請求項2に記載の複合材料の製造方法において、前記気相雰囲気は、金属元素と反応する反応ガスを含むものであり、
前記有機原料と前記金属原料を前記気相雰囲気中で独立に蒸発させることにより、前記金属化合物のナノ粒子を生成させることを特徴としている。
請求項4に記載の発明では、金属元素と反応する反応ガスを含む減圧した気相雰囲気中で、有機原料と金属原料を独立に蒸発させることにより、金属化合物のナノ粒子(1)を有機材料マトリックス(2)中に均一に分散させるようにしたことを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the method for producing a composite material according to the first aspect, the gas phase atmosphere is a reduced pressure atmosphere of 1 kPa to 10 Pa.
In the invention described in claim 3, in the manufacturing method of a composite material according to
Wherein by organic material and the metal material is evaporated independently in the gas phase atmosphere, it is characterized in Rukoto to produce nanoparticles of the metal compound.
In the invention according to claim 4, the metal compound nanoparticles (1) are converted into the organic material by independently evaporating the organic material and the metal material in a decompressed gas phase atmosphere containing a reaction gas that reacts with the metal element. It is characterized by being uniformly dispersed in the matrix (2).
ここで、請求項5に記載の発明のように、請求項3、4に記載の複合材料の製造方法における反応ガスとしては、O2、N2、F2、Cl2、H2およびNH2の群から選択された少なくとも1種にすることができる。たとえば目的とするナノ粒子が酸化物である場合、蒸発原料に金属元素を用い気相中にO2が存在することで、気相中で酸化物を生成することができる。しかし、ガスは目的のナノ粒子の組成をコントロールするため、これらのガスに限られるものでないことはいうまでもない。 Here, as in the invention described in claim 5 , the reaction gas in the method for producing a composite material described in claims 3 and 4 includes O 2 , N 2 , F 2 , Cl 2 , H 2 and NH 2. And at least one selected from the group. For example, when the target nanoparticle is an oxide, an oxide can be generated in the gas phase by using a metal element as an evaporation raw material and O 2 in the gas phase. However, it goes without saying that the gas is not limited to these gases because it controls the composition of the target nanoparticles.
また、請求項6に記載の発明のように、請求項1〜請求項5に記載の複合材料の製造方法において、各原料を蒸発させる方法としては、抵抗加熱、スパッタまたはレーザーアブレーションを採用することができる。
Further, as in the invention according to claim 6 , in the method for producing the composite material according to
また、請求項7に記載の発明のように、請求項1〜請求項6に記載の複合材料の製造方法において、有機原料としては、熱エネルギーあるいは光エネルギーにより分解され、蒸発あるいは気化するものを採用することができる。
It is preferable as defined in claim 7, in the method for manufacturing a composite material according to
具体的には、請求項8に記載の発明のように、有機原料としては、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリエステル、多糖、ポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプデン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ピニリデン、石油系アスファルト、または、これらのアロイもしくはコンポジットから選択されるものを採用することができる。 Specifically, as in the invention described in claim 8 , the organic raw materials include polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, polyester, polysaccharide, polyamide, polyethylene, polypropylene, polypden, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, petroleum Asphalt, or those selected from these alloys or composites can be employed.
また、請求項9に記載の発明では、請求項1〜請求項8に記載の複合材料の製造方法において、各原料を蒸発させるための蒸発源(11、12)は複数あることを特徴としている。
The invention described in claim 9 is characterized in that in the composite material manufacturing method according to
また、請求項10に記載の発明では、請求項9に記載の複合材料の製造方法のように、前記蒸発源(11、12)が複数個ある場合に、これら複数の蒸発源(11、12)において個々の蒸発源を個別に蒸発量をコントロールすることを特徴としている。それにより、種々の原料に見合った適切な製造を実現できる。
In the invention according to
さらに、請求項11に記載の発明のように、前記蒸発源(11、12)が複数個ある場合に、複数の蒸発源(11、12)のうち複合体の回収位置(18)においてナノ粒子(1)となる原料の蒸発源(11)を、有機材料マトリックス(2)となる原料の蒸発源(12)よりも前記回収位置から遠くに位置させることが好ましい。
Furthermore, as in the invention described in
それによれば、最初に蒸発した核となる材料のナノ粒子(1)の表面を、より回収位置(18)に近い有機材料マトリックス(2)の原料成分にて被覆することが容易になるため、ナノ粒子(1)同士の凝集を防ぎ、均一な分散が実現しやすくなる。 According to this, since it becomes easy to coat the surface of the nanoparticle (1) of the material that becomes the core that was first evaporated with the raw material component of the organic material matrix (2) closer to the recovery position (18), Aggregation of the nanoparticles (1) is prevented, and uniform dispersion is easily realized.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
本発明の実施形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施形態に係る複合材料の模式的な構成を示す図であり、本図は、TEM観察像に基づいて作製したものである。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a composite material according to an embodiment of the present invention. This diagram is produced based on a TEM observation image.
図1に示されるように、本実施形態の複合材料は、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子1を有機材料マトリックス2中に均一に分散させてなるものである。
As shown in FIG. 1, the composite material of the present embodiment is formed by uniformly dispersing
たとえば、ナノ粒子1としては、Ag、Al、Ni、Sn、Pt、Au、Rh、Pd、Fe、Mnなど、およびこれらの酸化物などを採用できるが、加熱やスパッタによって蒸発可能なものであればこれらに限られるものではない。
For example, as the
また、有機材料マトリックス2としては、導電性高分子であるポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェンおよびポリアニリンなどの共役系高分子、ポリエステル、多糖、ポリアミドなどの生分解性ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプデンなどのようなポリオレフィン類、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ピニリデンのようなハロゲン化炭化水素ポリマー類などの熱可塑性樹脂及び石油系アスファルト等が採用でき、これらのアロイもしくはコンポジットでもかまわない。具体的には、ナイロンやポリビニルアルコールなどが採用される。 The organic material matrix 2 includes conjugated polymers such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene and polyaniline which are conductive polymers, biodegradable polymers such as polyester, polysaccharide and polyamide, polyethylene, polypropylene, polypden and the like. Thermoplastic resins such as polyolefins, polyvinyl chloride, halogenated hydrocarbon polymers such as polyvinylidene chloride, petroleum asphalt, and the like can be employed, and these alloys or composites may be used. Specifically, nylon, polyvinyl alcohol, or the like is employed.
本実施形態では、このような複合材料を製造する方法を提供するものであって、具体的には、有機原料と金属原料、もしくは、有機材料と無機材料を、減圧した気相雰囲気中で独立に蒸発させることにより、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子1を有機材料マトリックス2中に均一に分散させるようにした製造方法が提供される。
In the present embodiment, a method for producing such a composite material is provided. Specifically, an organic raw material and a metal raw material, or an organic material and an inorganic material are independently used in a decompressed gas phase atmosphere. By evaporating, a manufacturing method is provided in which
ここで、気相雰囲気は、5kPa以下の減圧雰囲気であり、望ましくは1kPaから10Paの範囲である、こうすることで、蒸発した原料の平均自由行程を制約し、気相中でのナノ粒子の粒径を制御することができる。 Here, vapor phase atmosphere is a reduced pressure of not more than atmosphere 5 kPa, preferably in the range of 1kPa of 10 Pa, in doing so, to constrain the higher mean free path of the vaporized raw material, nanoparticles in the gas phase It is possible to control the particle size.
また、気相雰囲気は、O2、N2、F2、Cl2、H2およびNH3の群から選択された少なくとも1種など、金属元素との反応ガスを含み、所定の圧力にするために、HeやArなどの不活性ガスを用いる。目的とするナノ粒子が酸化物である場合、蒸発原料に金属元素を用い気相中にO2が存在することで、気相中で酸化物を生成することができる。 Further, the gas phase atmosphere contains a reaction gas with a metal element such as at least one selected from the group of O 2 , N 2 , F 2 , Cl 2 , H 2 and NH 3 , so as to have a predetermined pressure. In addition, an inert gas such as He or Ar is used. When the target nanoparticle is an oxide, an oxide can be generated in a gas phase by using a metal element as an evaporation raw material and O 2 in the gas phase.
また、導入するO2、N2、F2、Cl2、H2およびNH3などの反応ガスは、装置内への導入のタイミングや導入位置を制御することによって反応させる原料に選択性を持たせたり、得られる反応物の組成を連続的に制御することができる。 In addition, reaction gases such as O 2 , N 2 , F 2 , Cl 2 , H 2, and NH 3 to be introduced have selectivity for the raw materials to be reacted by controlling the timing and position of introduction into the apparatus. Or the composition of the reaction product obtained can be controlled continuously.
また、金属原料および有機原料の蒸発には、抵抗加熱方式、スパッタまたはレーザーアブレーションを用いることができる。高融点の金属原料については、スパッタ法が有効であり、また、気相中での反応ではなく、あらかじめ酸化物や合金など、金属化合物を原料とし、スパッタ法によってこれを蒸発させることもできる。 In addition, a resistance heating method, sputtering, or laser ablation can be used for evaporation of the metal raw material and the organic raw material. A sputtering method is effective for a high melting point metal raw material, and it is also possible to evaporate this by using a metal compound such as an oxide or an alloy in advance as a raw material instead of a reaction in a gas phase.
有機原料としては、熱や光などのエネルギーによって蒸発可能なものであれば、特に制約はない。また、熱や光、電子線、γ線などで架橋可能な有機材料を用いることによって、複合体を形成した後で、架橋させ、複合体の強度や化学的、熱的安定性を高めることができる。具体的には、本実施形態において有機材料マトリックス2の材料として上述した通りのものが挙げられる。 The organic raw material is not particularly limited as long as it can be evaporated by energy such as heat and light. In addition, by using an organic material that can be cross-linked by heat, light, electron beam, γ-ray, etc., it is possible to cross-link after forming the composite, thereby improving the strength, chemical and thermal stability of the composite. it can. Specifically, in the present embodiment, examples of the material of the organic material matrix 2 include those described above.
また、蒸発源は複数設置し、個々の蒸発量や蒸発速度を制御することによって、合金、金属化合物、コアシェル構造のナノ粒子、あるいはこれら複数種のナノ粒子を同時に生成することができる。このナノ粒子を単一、または、複数の有機物の混合物や共重合体によって被覆埋設することによって、上記した種々のナノ粒子を単独または混合し、マトリックス中に分散できるなど、種々の構造を実現することができる。 Further, by installing a plurality of evaporation sources and controlling the evaporation amount and evaporation rate of each, an alloy, a metal compound, a core-shell structure nanoparticle, or a plurality of these types of nanoparticles can be generated simultaneously. By embedding these nanoparticles with a single or a mixture or copolymer of a plurality of organic substances, various structures such as the above-mentioned various nanoparticles can be dispersed alone or in a matrix are realized. be able to.
そのために、蒸発源と複合体の回収位置において核となる原料の蒸発源を回収位置からより遠い位置にすることで、最初に蒸発した核となる材料のナノ粒子の表面に、より回収位置に近い第2の原料成分を被覆し、さらに第3という具合に積層構造を形成したり、回収位置から等距離に置くことで、均一に混合することもできる。 For this purpose, the evaporation source of the raw material serving as the nucleus at the recovery position of the evaporation source and the complex is positioned farther from the recovery position, so that the surface of the first nanoparticle of the core material that has evaporated first is placed closer to the recovery position. It is also possible to uniformly mix by covering the second raw material component close to each other and forming a laminated structure in a third manner or by placing it at an equal distance from the collection position.
図2は、本実施形態の製造方法に用いる真空槽10の概略断面を示す図である。この図2に示される製造装置に基づいて、より具体的な本実施形態の製造方法を述べる。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic cross section of the
まず、真空槽10内の蒸発原11、12に対しては、原料物質が原料補充口13より供給される。ここで、図2中の左側の蒸発源11は、ナノ粒子となる原料すなわち金属原料または無機原料の蒸発源11であり、右側の蒸発源12は、有機材料マトリックスとなる原料すなわち有機原料の蒸発源12である。なお、原料物質の形状はタブレット(錠剤)状あるいは圧粉体、焼結体のいずれでも良い。
First, a raw material is supplied from a raw
次に、真空ポンプ14にて真空槽10内を真空排気する。その後、O2ガス導入口15ならびにHeガス導入口16から所定の量の酸素ガスあるいはヘリウムガスを導入する。酸素ガスは、反応ガスとして原料物質を酸化させるためや還元させないために、真空槽10内を酸化雰囲気とすべく導入するものであり、ヘリウムガスは圧力調整のために導入するものである。なお、窒化物を形成する場合には、酸素ガスに代えて窒素ガスを導入してもよい。
Next, the inside of the
これらガスは、真空ポンプ14の作動排気にて一定のガス圧を保つようにし、真空槽10内を、減圧した気相雰囲気(具体的には、5kPa以下、望ましくは1kPaから10Paの範囲)にする。
These gases are kept at a constant gas pressure by the working exhaust of the
その後、冷媒導入口17より液体窒素あるいは液体ヘリウムなどの冷媒を円筒型基板18に導入し、該基板18を冷却する。この基板18は、複合体の回収位置に相当するものであり、図2の矢印に示されるように、モータ等により回転している。この後、真空槽10内の蒸発源11、12において、原料物質を同時に独立して蒸発させる。
Thereafter, a coolant such as liquid nitrogen or liquid helium is introduced into the
この際、これら複数の蒸発源11、12において個々の蒸発源11、12を個別に蒸発量をコントロールする。それにより、上述したように、種々の原料に見合った適切な製造を実現できる。
At this time, the evaporation amount of each of the plurality of
さらに、図2に示されるように、蒸発源11、12が複数個ある場合に、複数の蒸発源11、12のうち複合体の回収位置すなわち基板18においてナノ粒子となる原料の蒸発源11を、有機材料マトリックスとなる原料の蒸発源12よりも基板18から遠くに位置させている。
Further, as shown in FIG. 2, when there are a plurality of
こうして、真空槽10内の蒸発源11、12において、同時に蒸発した複数の原料物質は気体状となり、最初に蒸発した核となる材料のナノ粒子の表面は、より回収位置18に近い有機材料マトリックスの原料成分にて被覆される。そのため、ナノ粒子同士の凝集が防止され、均一な分散が実現しやすくなる。
Thus, in the
また、この複合体は、蒸発後、基板18が冷媒により冷却されているために、真空槽10の内壁ではなく、基板18の表面に選択的に付着し、直ちに、粉末掻き落とし棒19により掻き落とされ、圧縮成形槽20へと大気に晒すことなく搬送される。そして、蒸発完了後、複合体は、圧縮成形槽20にて一軸加圧され、ペレット状に成形される。
In addition, since the
以上のように、本実施形態によれば、有機原料と金属原料、もしくは、有機材料と無機材料を、減圧した気相雰囲気中で独立に蒸発させることにより、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子1を有機材料マトリックス2中に均一に分散させるようにした製造方法が提供される。
As described above, according to the present embodiment, an organic material and a metal material, or an organic material and an inorganic material are independently evaporated in a reduced-pressure gas phase atmosphere, so that the metal, the metal compound, or the inorganic compound is nano-sized. A production method is provided in which the
それによれば、マトリックス2となる有機材料と、ナノ粒子1の原料である金属原料または無機原料とを減圧した気相中で独立に蒸発させ、当該気相中でナノ粒子1を生成すると同時に有機材料でその周囲を覆うことになるため、特に、原料の種類や組み合わせに制約を受けずに、ナノ粒子1の凝集を防止することができる。
According to this, the organic material used as the matrix 2 and the metal raw material or inorganic raw material that is the raw material of the
そのため、本実施形態によれば、金属、金属化合物または無機化合物のナノ粒子1を有機材料マトリックス2中に分散させてなる複合材料において、より広い原料の種類や組み合わせについて均一な分散状態を実現することができる。
Therefore, according to the present embodiment, in a composite material in which
次に、本発明を以下に示す各実施例に基づいて、より具体的に述べるが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Next, the present invention will be described more specifically based on the following examples. However, the present invention is not limited to these examples.
上記図2に示される装置を用い、蒸発源11にAgを、蒸発源12にナイロン6を配置したのち、真空槽10内を100Paに減圧し、蒸発源11に40A、蒸発源12に230Aの電流を印加して蒸発させた。
Using the apparatus shown in FIG. 2, after placing Ag in the
回収位置である基板18で得られた複合体を取り出し、TEMおよびEDXにより観察した結果、ナイロン6からなるマトリックス中に10nmに粒度のそろった金属Agからなるナノ粒子が分散した有機金属複合体が得られた。上記した図1は、この有機金属複合体のTEM観察像を模式的に示した図である。
As a result of taking out the composite obtained on the
さらに、この有機金属複合体をクロロフェノールにて洗浄したところ、クロロフェノール溶媒中に10nmのAgのナノ粒子が孤立分散し、Agナノ粒子と溶媒とが均一に混合した混合溶液を合成することができた。 Furthermore, when this organometallic complex was washed with chlorophenol, 10 nm Ag nanoparticles were isolated and dispersed in the chlorophenol solvent, and a mixed solution in which the Ag nanoparticles and the solvent were uniformly mixed could be synthesized. did it.
この溶液の粘度は、有機/金属複合体の原料の種類、組成、溶媒の種類等により調節可能である。また、この溶液中は、10nmと極めて微細なナノ粒子が孤立分散していることから、これらナノ粒子が沈殿することはなく、透明な溶液となっている。この溶液は、対象物上に吹きつけ、乾燥させることによりインクなどに用いることができる。 The viscosity of this solution can be adjusted by the type, composition, type of solvent, etc. of the organic / metal composite material. In addition, in this solution, very fine nanoparticles of 10 nm are isolated and dispersed, so that these nanoparticles do not precipitate and are a transparent solution. This solution can be used for ink or the like by spraying on an object and drying.
たとえば、溶媒の添加量を制御することにより粘度を3.8〜 4.0mPa・sと調製した銀ナノ粒子分散溶液をインクと見立て、1滴の粒径が10μmの粒径を持つインクジェットプリンターにて普通紙に印刷したところ、線幅約0.1mmのラインを引くことができた。次いで、溶媒分を自然乾燥にて気化させることにより、銀ナノ粒子のラインを引くことができた。 For example, a silver nanoparticle dispersion solution having a viscosity adjusted to 3.8 to 4.0 mPa · s by controlling the amount of solvent added is regarded as an ink, and an ink jet printer having a particle diameter of 10 μm per drop. When printed on plain paper, a line with a line width of about 0.1 mm could be drawn. Subsequently, the silver nanoparticle line could be drawn by evaporating the solvent component by natural drying.
蒸発源11にAlを配置し、これに電流を250Aにする以外は、上記実施例1と同様な手順により、5nm〜25nmのAl金属ナノ粒子を分散させた複合体を得た。
A composite in which Al metal nanoparticles of 5 nm to 25 nm were dispersed was obtained by the same procedure as in Example 1 except that Al was placed in the
蒸発源11にNiを配置し、これに電流を300Aにする以外は、実施例1と同様な手順により、5nm〜20nmのNi金属ナノ粒子を分散させた複合体を得た。
A composite in which Ni metal nanoparticles of 5 nm to 20 nm were dispersed was obtained by the same procedure as in Example 1 except that Ni was placed in the
また、図3に、この複合材料のTG(熱重量分析)、DTA(示差熱分析)による測定結果を示す。 FIG. 3 shows the measurement results of the composite material by TG (thermogravimetric analysis) and DTA (differential thermal analysis).
この図3において、240度以上の温度域での重量の減少はナイロン6の気化によるものである。また、400度以上で重量の減少が緩やかとなり、2段階になっているように見えるのは、ナイロン6に覆われていて酸化が防止されていたニッケルのナノ粒子が酸化することで重量増加しているためである。 In FIG. 3, the decrease in weight in the temperature range of 240 ° C. or higher is due to the vaporization of nylon 6. In addition, the decrease in weight is moderate at 400 degrees or more, and it seems that it is in two stages. The reason is that the nickel nanoparticles covered with nylon 6 and prevented from being oxidized are increased in weight. This is because.
一般に10nm程度の粒径のNiは200度から酸化が始まるのに対し、本材料においては400度から酸化がはじまっている。このことは、本材料においては、ナイロン6がNiナノ粒子の酸化防止膜として機能していることを表している。 In general, Ni having a particle diameter of about 10 nm starts to oxidize at 200 degrees, whereas in this material, oxidation starts at 400 degrees. This indicates that nylon 6 functions as an anti-oxidation film of Ni nanoparticles in this material.
また、この材料もナイロン6を有機溶媒によって洗浄除去することにより、単分散Niナノ粒子を含んだ溶液を合成することができる。この溶液も、対象物上に吹きつけ、乾燥させることによりインクなどに用いることができる。 Moreover, this material can also synthesize | combine the solution containing the monodispersed Ni nanoparticle by wash | cleaning and removing nylon 6 with an organic solvent. This solution can also be used for ink etc. by spraying on a target object and making it dry.
蒸発源11にSnを配置し、これに電流を180Aにする以外は、実施例1と同様な手順により、5nm〜18nmのSn金属ナノ粒子を分散させた複合体を得た。
A composite in which Sn metal nanoparticles of 5 nm to 18 nm were dispersed was obtained by the same procedure as in Example 1 except that Sn was placed in the
また、図4は、実施例1〜4の各複合体、すなわちナイロン/Ag、ナイロン/Al、ナイロン/Ni、ナイロン/Snの各複合体のX線回折図形を示す図である。いずれも非常に活性な金属ナノ粒子を内包しており、通常は酸化物が同定されるが、各複合材料においては、金属ナノ粒子の表面が有機物で被覆されているために酸化が防止されており、金属相のみが同定されている。 FIG. 4 is a diagram showing X-ray diffraction patterns of the composites of Examples 1 to 4, that is, the composites of nylon / Ag, nylon / Al, nylon / Ni, and nylon / Sn. All of them contain highly active metal nanoparticles, and oxides are usually identified. However, in each composite material, the surface of the metal nanoparticles is covered with organic matter, so that oxidation is prevented. Only the metal phase has been identified.
蒸発源11にNiを、蒸発源12にポリビニルアルコールを配置した後、真空槽10を100Paに減圧し、蒸発源11に30A、蒸発源12に300Aの電流を印加して各原料の蒸発を行った。
After Ni is disposed in the
回収位置である基板18で得られた複合体を取り出し、TEMおよびEDXによる観察を行った結果、ポリビニルアルコールからなるマトリックス中に10nmに粒度のそろった金属Niからなるナノ粒子が得られた。
As a result of taking out the composite obtained on the
この系においては、ポリビニルアルコールが水溶性のため、本材料はアルコール、水などの極性溶液に容易に溶け、水溶性のナノ粒子分散溶液を合成することができる。 In this system, since polyvinyl alcohol is water-soluble, this material can be easily dissolved in polar solutions such as alcohol and water, and a water-soluble nanoparticle dispersion solution can be synthesized.
蒸発源11にSnを、蒸発源12にナイロン6を配置した後、真空槽10を100Paに減圧し、蒸発源11に40A、蒸発源12に230Aの電流を印加して各原料の蒸発を行った。
After Sn is disposed in the
回収位置である基板18で得られた複合体を取り出し、TEMおよびEDXによる観察を行った結果、ナイロン6からなるマトリックス中に10nmに粒度のそろった金属Snが得られた。
As a result of taking out the composite obtained on the
蒸発源11にAgを、蒸発源12にナイロン6を配置した後、真空槽10を100Paに減圧し、蒸発源11に40A、蒸発源12に230Aの電流を印加して各原料の蒸発を行った。
After Ag is disposed in the
回収位置である基板18で得られた複合体を取り出し、TEMおよびEDXによる観察を行った結果、ナイロン6からなるマトリックス中に10nmに粒度のそろった金属Agが得られた。
The composite obtained on the
なお、本発明の複合体は、導電性をもつたナノ粒子を有機マトリックス中に均一に単分散することにより、少ない添加量で有機マトリックスに導電性を付与し、電磁シールド部材として用いることができる。また、ナノ粒子を分散させるため、透明である。 The composite of the present invention can be used as an electromagnetic shielding member by imparting conductivity to an organic matrix with a small addition amount by uniformly monodispersing conductive nanoparticles in the organic matrix. . Moreover, it is transparent in order to disperse the nanoparticles.
また、通常ナノ粒子が合成しにくいAl金属などのナノ粒子を生成して樹脂中に金属の状態で混合できるなどのメリットがある。また、熱や光、電子線、γ線など外部エネルギーで架橋可能なマトリックスをもちいることで、導電性を有する接着剤として電子部品や配線の接合分野への適用が可能である。 In addition, there is an advantage that nanoparticles such as Al metal, which are usually difficult to synthesize nanoparticles, can be produced and mixed in the resin in a metal state. In addition, by using a matrix that can be cross-linked by external energy such as heat, light, electron beam, and γ-ray, it can be applied as a conductive adhesive in the field of joining electronic components and wiring.
1…ナノ粒子、2…有機材料マトリックス、11、12…蒸発源、
18…回収位置としての基板。
DESCRIPTION OF
18 ... A substrate as a collection position.
Claims (11)
前記有機原料と前記金属原料を前記気相雰囲気中で独立に蒸発させることにより、前記金属化合物のナノ粒子を生成させることを特徴とする請求項1または2に記載の複合材料の製造方法。 The vapor atmosphere state, and are intended to include reactive gas that reacts with the metallic element,
Wherein the organic material and the metal material evaporated independently in the gas phase atmosphere, method of producing a composite material according to claim 1 or 2, characterized in Rukoto to produce nanoparticles of the metal compound.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004273424A JP4576947B2 (en) | 2004-09-21 | 2004-09-21 | Manufacturing method of composite material |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004273424A JP4576947B2 (en) | 2004-09-21 | 2004-09-21 | Manufacturing method of composite material |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006089523A JP2006089523A (en) | 2006-04-06 |
JP4576947B2 true JP4576947B2 (en) | 2010-11-10 |
Family
ID=36230811
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004273424A Expired - Fee Related JP4576947B2 (en) | 2004-09-21 | 2004-09-21 | Manufacturing method of composite material |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4576947B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6048392B2 (en) | 2013-12-20 | 2016-12-21 | コニカミノルタ株式会社 | Method for producing organic-inorganic composite material and method for producing optical material |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03273060A (en) * | 1989-11-24 | 1991-12-04 | Mitsuboshi Belting Ltd | Polymer composite containing fine particle dispersed therein and its preparation |
JPH0892415A (en) * | 1994-09-21 | 1996-04-09 | Mitsuboshi Belting Ltd | Production of polymer composite material containing dispersed fine particles |
JP2002069209A (en) * | 2000-08-29 | 2002-03-08 | Mitsuboshi Belting Ltd | Method for manufacturing particule-dispersed composite material |
-
2004
- 2004-09-21 JP JP2004273424A patent/JP4576947B2/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03273060A (en) * | 1989-11-24 | 1991-12-04 | Mitsuboshi Belting Ltd | Polymer composite containing fine particle dispersed therein and its preparation |
JPH0892415A (en) * | 1994-09-21 | 1996-04-09 | Mitsuboshi Belting Ltd | Production of polymer composite material containing dispersed fine particles |
JP2002069209A (en) * | 2000-08-29 | 2002-03-08 | Mitsuboshi Belting Ltd | Method for manufacturing particule-dispersed composite material |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006089523A (en) | 2006-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20060251874A1 (en) | Microporous article having metallic nanoparticle coating | |
US20080241391A1 (en) | Method of manufacturing a metal nanoparticle, conductive ink composition having the metal nanoparticle and method of forming a conductive pattern using the same | |
Tam et al. | High-concentration copper nanoparticles synthesis process for screen-printing conductive paste on flexible substrate | |
US8052958B2 (en) | Method for manufacturing metal oxide hollow nanoparticles and metal oxide hollow nanoparticles manufactured by the same | |
JP6008519B2 (en) | Metal nanoparticles, method for producing the same, and conductive ink | |
US9166170B1 (en) | Apparatus for producing carbon-coated nanoparticles and carbon nanospheres | |
WO2005085358A1 (en) | Method for producing thermoplastic resin composition containing ultrafine particles | |
US10813257B2 (en) | Electromagnetic wave absorbing material | |
Sui et al. | Plasmas for additive manufacturing | |
Mohammadi et al. | Flame-synthesized nickel-silver nanoparticle inks provide high conductivity without sintering | |
Mir et al. | One‐Pot Fabrication of Hollow Polymer@ Ag Nanospheres for Printable Translucent Conductive Coatings | |
KR20190024693A (en) | Molecular organic reactive inks for conductive silver printing | |
Jung et al. | Ultrasonic spray pyrolysis for air-stable copper particles and their conductive films | |
JP4576947B2 (en) | Manufacturing method of composite material | |
Modak et al. | WO3: a review of synthesis techniques, nanocomposite materials and their morphological effects for gas sensing application | |
Wan et al. | Recent advances in the synthesis and fabrication methods of high-entropy alloy nanoparticles | |
JP2015025190A (en) | Production of foam metal and production method | |
Khanafer et al. | A general strategy to incorporate a wide range of metallic salts into ring-like organized nanostructures via polymer self-assembly | |
Sopoušek et al. | Temperature stability of AgCu nanoparticles | |
Sakurai et al. | Filtration-induced production of conductive/robust Cu films on cellulose paper by low-temperature sintering in air | |
Torimoto et al. | Top‐Down Synthesis Methods for Nanoscale Catalysts | |
Yokoyama et al. | Formation of closely packed Cu nanoparticle films by capillary immersion force for preparing low-resistivity Cu films at low temperature | |
Eshghi et al. | Dipyrromethane as a new organic reagent for the synthesis of gold nanoparticles: preparation and application | |
Fragala et al. | Silver nanoparticles dispersed in polyimide thin film matrix | |
KR100999972B1 (en) | Method and apparatus for manufacturing metal nano particle on which self-assembled monolayer is coated |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070830 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100430 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100511 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100707 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100727 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100809 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |