JP7398701B2 - 複合部材 - Google Patents
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- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
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Description
本実施形態の複合部材100は、無機マトリックス部10と、無機マトリックス部10を構成する無機物質とは異なる接着物質を介することなく、無機マトリックス部10と直接固着している導電性材料部20と、を備えている。具体的には、図1に示すように、複合部材100は、無機物質によって構成される無機マトリックス部10と、無機マトリックス部10の内部に分散した状態で存在する導電性材料部20と、を備えている。
次に、本実施形態に係る複合部材の製造方法について説明する。複合部材100は、無機マトリックス部10を構成する無機物質の前駆体粒子と、導電性材料部20を構成する導電性材料との混合物を、溶媒を含んだ状態で加圧しながら加熱することにより製造することができる。このような加圧加熱法を用いることにより、無機物質の前駆体粒子が溶媒と反応して、当該粒子同士が互いに結合するため、導電性材料部20が内部に分散した無機マトリックス部10を形成することができる。
次に、本実施形態に係る複合部材100の用途について説明する。複合部材100は、上述のように、導電性を有し、機械的強度が高く、さらに厚みの大きな板状とすることができることから、構造物に用いることができる。そして、複合部材100を備える構造物としては、住宅設備、住宅部材、建材、建造物であることが好ましい。住宅設備、住宅部材、建材及び建造物は、人の生活の中で需要が多い構造物であることから、複合部材100を構造物に用いることにより、新しい大きな市場の創出効果を期待することができる。また、複合部材100は導電性を有し、塵埃などの静電的な汚れが付着し難いため、複合部材100を構造物に用いることにより、長期間に亘って美しい外観を保つことができる。
(実施例1)
まず、水硬性アルミナとして、住友化学株式会社製、水硬性アルミナBK-112を準備した。なお、当該水硬性アルミナは、中心粒径が16μmである。また、金属粉末として、富士フイルム和光純薬株式会社製の銅粉末を準備した。
水硬性アルミナに対して25体積%となるように銅粉末を添加したこと以外は実施例1と同様にして、本例の試験サンプルを得た。
まず、金属粉末として、アルミニウム粉末(富士フィルム和光純薬株式会社製)を準備した。そして、銅粉末をアルミニウム粉末に置換し、さらに水硬性アルミナに対して19体積%となるようにアルミニウム粉末を添加したこと以外は実施例1と同様にして、本例の試験サンプルを得た。
水硬性アルミナに対して31体積%となるようにアルミニウム粉末を添加したこと以外は実施例3と同様にして、本例の試験サンプルを得た。
水硬性アルミナに対して48体積%となるようにアルミニウム粉末を添加したこと以外は実施例3と同様にして、本例の試験サンプルを得た。
銅粉末を添加しなかったこと以外は実施例1と同様にして、本例の試験サンプルを得た。
実施例1と同じ水硬性アルミナに対して80質量%となるようにイオン交換水を秤量した後、水硬性アルミナとイオン交換水とを、メノウ製の乳鉢と乳棒を用いて混合することにより、混合物を得た。次に、得られた混合物を、内部空間を有する円筒状の成形用金型(Φ10)の内部に投入した。そして、当該混合物を、50MPa、120℃、20分の条件で加熱及び加圧することにより、本例の試験サンプルを得た。
(体積抵抗率測定)
実施例1~5及び比較例の各試験サンプルの体積抵抗率を測定した。具体的には、図3に示すように、円柱状の試験サンプル200を2枚のアルミニウム箔201で挟み込んだ。この際、アルミニウム箔201は、試験サンプル200の上面及び底面の全体にそれぞれ接触している。そして、2枚のアルミニウム箔の間の抵抗値を測定器202で測定した後、数式1に沿って、各試験サンプルの体積抵抗率を測定した。なお、測定器202は、二端子法により抵抗値を測定している。また、数式1における「試験サンプルの表面積」は、試験サンプルの上面又は底面の面積である。
実施例2の試験サンプルの断面を、走査型電子顕微鏡を用いて観察した。具体的には、まず、円柱状である実施例2の試験サンプルの断面に、クロスセクションポリッシャー加工を施した。次に、走査型電子顕微鏡を用い、試験サンプルの断面について、3000倍の倍率で観察した。図5の(a)は試験サンプルの断面の二次電子像であり、(b)は試験サンプルの断面の反射電子像である。図5に示すように、銅からなる導電性材料部20の周囲には、ベーマイトからなる無機マトリックス部10が直接固着するように存在し、さらに、導電性材料部20の周囲全体を無機マトリックス部10で覆っていることが分かる。そのため、無機マトリックス部10により、導電性材料部20が大気及び水蒸気に接触して酸化劣化することが抑制されることが分かる。
実施例1の試験サンプルの気孔率を、次のように測定した。まず、円柱状である実施例1の試験サンプルの断面に、クロスセクションポリッシャー加工を施した。次に、走査型電子顕微鏡を用い、試験サンプルの断面について、5000倍及び20000倍の倍率で二次電子像を観察した。図6(a)は5000倍の倍率で観察した結果を示す二次電子像であり、図7(a)は20000倍の倍率で観察した結果を示す二次電子像である。
参考例の試験サンプルについて、X線回折装置を用いてX線回折パターンを測定した。図10では、参考例の試験サンプルのX線回折パターン、並びにICSDに登録されたベーマイト及びギブサイトのX線回折パターンを示す。図10より、参考例の試験サンプルは、主としてベーマイトからなる構造体であることが分かる。そのため、図2及び図10に示すように、低温焼結法により、原料のギブサイト(水酸化アルミニウム)がベーマイトへ変化することが分かる。
11 無機物質の粒子
20 導電性材料部
100 複合部材
Claims (13)
- 金属酸化水酸化物を含む無機物質によって構成される無機マトリックス部と、
前記無機マトリックス部の内部に分散した状態で存在し、導電性を有する複数の導電性材料部と、
を備え、
前記無機マトリックス部の断面における気孔率が20%以下であり、
前記無機マトリックス部の内部において、複数の前記導電性材料部は互いに接触して繋がっている、複合部材。 - 前記導電性材料部は金属で構成される、請求項1に記載の複合部材。
- 前記導電性材料部は炭素材料で構成される、請求項1に記載の複合部材。
- 前記導電性材料部は、金属酸化物、金属窒化物及び金属炭化物からなる群より選ばれる少なくとも一つで構成される、請求項1に記載の複合部材。
- 前記導電性材料部は導電性の有機化合物で構成される、請求項1に記載の複合部材。
- 前記導電性材料部はアスペクト比が5以上である、請求項1から5のいずれか一項に記載の複合部材。
- 前記金属酸化水酸化物はベーマイトである、請求項1から6のいずれか一項に記載の複合部材。
- 前記無機マトリックス部の断面における気孔率が15%未満である、請求項1から7のいずれか一項に記載の複合部材。
- 前記無機マトリックス部の内部に、前記導電性材料部に起因する導電パスが形成されている、請求項1から8のいずれか一項に記載の複合部材。
- 前記複合部材の厚みは50μm以上である、請求項1から9のいずれか一項に記載の複合部材。
- 前記無機マトリックス部は、前記無機物質からなる複数の粒子により構成され、さらに前記無機物質の粒子同士が互いに結合することにより形成されており、
前記無機物質の粒子同士は、アルミニウムの酸化物及び酸化水酸化物の少なくとも一方を介して互いに結合している、請求項1から10のいずれか一項に記載の複合部材。 - 前記無機マトリックス部におけるベーマイト相の存在割合が50質量%以上である、請求項7に記載の複合部材。
- 前記無機マトリックス部を構成する前記無機物質は、実質的に水和物を含まない、請求項1から12のいずれか一項に記載の複合部材。
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