JPH02254192A - 多孔性材料の作製方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は多孔性材料の作製方法に関するもので、より
詳しくは、孔径が一定、かつ、互いに並関するものであ
る。

［従来の技術］ 従来より微細な多孔性材料を作製する方法として、１）
粉末、繊維状材料を焼結・結合させる方法、２）金属等
の発泡現象を利用するもの、３）物質の分相現象と溶解
性の差を利用するもの、４）リソグラフィー技術を利用
し、細孔を形成する方法が等が主として用いられていた
９　この他に互いに並行な直行微細孔を作製する方法と
して、５）ポリエステル等の高分子材料に荷電粒子を打
ち込み、その後エツチング処理を施すことにより粒子の
軌跡に対応した細孔を得る方法、６）アルミニウムを特
定の電解液中で陽極酸化処理することにより多孔性の酸
化皮膜を表面に形成させ９　これを剥離することにより
多孔性材料として利用する方法等が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記１）〜３）の方法においては、得られる細孔は曲折
しており、細孔の大きさを一定とすることも一般に困難
である。又、細孔は必ずしも貫通しておらず、閉塞状態
にあるものも少なくない。

４）の方法によれば一定孔径の細孔を規則的に形成する
ことが可能であるが、大面積材料の作製は困難であり、
一般に高価な装置と多大な労力を必要とする。５）、６
）の方法によれば、互いに並行かつ孔径の揃った多孔材
料を作製することが可能である。しかし、５）の方法で
は適用できる材質が荷電粒子に対する感応性を有し、エ
ツチング処理により選択的な溶解が可能な高分子材料に
限定されるため、耐薬品性や耐熱性に限界がある。

また５粒子の打ち込みを利用するため、孔密度も高くす
ることは困難である。６）の方法では、材質がアルミニ
ウム酸化物に限定されるため得られる多孔性材料の化学
的な安定性が乏しく、電気的な導電性も有しない。

［課題を解決するための手段］ 孔径の揃った互いに並行な直行細孔を有し、任童の材質
による多孔性材料を作製する方法として。

アルミニウム陽極酸化皮膜の多孔質構造を他のより有用
な物質により置き換え１元の多孔性材料と同一の幾何学
的構造を有する新規な多孔性材料を得る。このための手
法として図に模式的に示すプロセスを用いる。

図において、（ａ）は新規多孔性材料作製のベースとな
るアルミニウム陽極酸化多孔質構造体であり、（ａ）の
細孔内（４）に適当な物質を注入し、地金アルミニウム
（１）を除去することにより状態（ｃ）を得、更に陽極
酸化皮膜を溶解・除去することにより（ａ）のネガ構造
体である柱状構造（ｄ）を作製する。細孔内に充填する
物質（５）としては９　細孔内の十分奥深くまで充填可
能であり、多孔性構造体を溶解後柱状構造が直立できる
ような適度の強度を有し、更には最終工程で溶解、除去
することが可能な物質であることが必要とされる。この
様な特性を満足するものの例として、各種金属及び有機
ポリマーがあげられる。

このようにして得られたネガ構造の柱状構造間に図中（
ｅ）に示すように金属、半導体、または有機物（６）を
充填させ、その後、ネガ構造物質を選択的に溶解除去す
ることにより、（ａ）と同一の幾何学的な構造を有する
多孔性材料（ｆ）を得る。

「作用コ 」１記手段により、幾何学的な構造は陽極酸化皮膜の多
孔質構造を有し材質のみを他の物質で置換した新規な多
孔性材料を得ることが可能となる。

アルミニウム陽極酸化皮膜に於ける直行微細孔構造は酸
性またはアルカリ溶液中に於けるアルミニウム陽極酸化
皮膜特有のものであり、他の金属においてはこのような
現象は見られない、この特異な微細構造を」１記手段に
より他の物質に置き換えることが可能となり、多孔性材
料としての利用範囲を広めることができる。

以下、実施例をもとにより本発明のより詳細な説明を行
う。

［実施例］ 大−施ｊニ アルミニウム陽極酸化皮膜をベースとなる多孔性材料と
し、細孔内部に金属鉄を電解法により充填の後、陽極酸
化皮膜を溶解除去することによりネガ構造体とし、その
上に別の金属を析出させた後、ネガ構造体を溶解除去す
ることにより陽極酸化皮膜と同一幾何学構造を有する金
属多孔質材料を得た。

ベースとなるアルミニウム陽極酸化皮膜の作製には、硫
酸、シュウ酸、及び燐酸等の水溶液が電解液として使用
される。陽極酸化皮膜に形成される細孔の孔径、長さ１
間隔等は、使用する電解液。

及び対極間電圧、液温等の電解条件により制御され、一
般には細孔径０．１〜０．００５ミクロンの孔径分布の
揃った多孔性皮膜が得られる。陽極酸化皮膜形成の典型
条件として次のようなものがあげられる。すなわち。

電解液組成　０．５重量％　シュウ酸水溶液液温　　　
　２０℃ 電解条件　　１００ｖ　　直流定電圧 電解時間　　５分 陽極酸化皮膜形成後、電流回復処理すなわち。

陽極酸化処理電圧よりも印加電圧を下げて通電・電解を
行うことにより、多孔質皮膜底部に存在するバリアー層
の厚さを低減させる処理をおこなった。これは後とこ、
鉄塩溶液を電解液とし電解することにより細孔内部に鉄
の充填させる際、金属を均一に充填するために有効であ
る。陽極酸化皮膜の孔径の制御は、燐酸または、燐酸ス
ルファミン酸混合溶液により細孔内壁を均一に溶解処理
することにより適宜おこなった。孔径拡大処理を施した
後、シュウ酸溶液中において再び＋５Ｖ程度の定電圧で
陽極酸化を施すことは、金属の良好な充填に有効である
。

鉄充填条件の一例としては以下の条件があげられる 電解液組成　　Ｆｅ５０．・７Ｈ２０８０ｇ／ｌ、１１
３８０３　　　　　　　　３０ｇ／ＬＭｇＳＯ，２０ｇ
／Ｌ 電解条件　交流定電圧　　１０　Ｖ、　１０分直流定電
流　　１０〜３０ｒＩＩＡ／Ｃｍ２゜３０分 以上の処理により陽極酸化皮膜細孔内部には鉄が充填さ
れ、更に、細孔内を完全に充填したのち。

鉄電析層は陽極酸化皮膜上面覆いながら成長を行い、こ
の過電析層は柱状構造を支える土台構造となる。鉄充填
終了後、陽極酸化皮膜部分を飽和昇こう溶液に浸し、地
金アルミニウムを選択的に溶解させることにより剥離し
、燐酸・クロム酸混合溶液中に浸漬することによりアル
ミニウム酸化皮膜を選択的に溶解除去し、鉄の柱状構造
体を得た。

燐酸・クロム酸処理に先立ち、皮膜の地金側部分を高周
波スパッターエツチング等の方法により削れば、細孔底
部にある細孔径が不均一な部分を除去し、より太さの均
一な柱状構造を得るために有効である。

次に鉄のネガ構造に、銀の無電解析出を行い。

柱状構造間を銀で充填した。無電解析出浴としては以下
のものを使用した。

液組成　　　ＡｇＮＯ３５０ｇ／Ｌ Ｎ　ａ　ＯＩｆ　　　　　２５　ｇ／　Ｌ還元剤　ぶど
う糖 処理時間　　３０分 銀析出後、硫酸溶液（３０重量％）中において鉄を選択
的に溶解・除去することによりもとの陽極酸化皮膜と同
一の構造を有する銀の多孔性材料を得ることができた。

実」１ｊ［λ 実施例１と同様な方法により作製した金属柱状構造間に
重合開始材（例えば過酸化ヘンソイル）を含むメタクリ
ル酸メチルを充填し、加熱重合後、金属を酸により選択
的に溶解・除去することにより高分子材料からなる多孔
性材料を得ることが出来た、 ［発明の効果］ 本発明を実施することにより従来の陽極酸化多孔質皮膜
が有する問題点を解決することが可能となる。すなわち
、水和アルミナを金属、高分子材料に置き換えることに
より、化学的な安定性、耐溶剤性を増すことが可能とな
る。金属、半導体装置き換えることにより導電性を有す
る多孔性材料を作製することが可能となり１種々の電極
材等へお利用が可能となる。又、このような金属または
半導体の１ミクロン以下の微細化は一般に表面の化学的
な活性を増すことが知られており、触媒及び化学センサ
ー等への応用が可能となる。

この様に１本発明によれば、アルミニウム陽極酸化皮膜
と同様な極く微細、互いに並行な直行細孔を有する多孔
性材料を任意な物質で作製することが可能となり、アル
ミ陽極酸化皮膜に比較し優れた多孔性材料の作製が可能
となる。

生−一回ｊ「９Ｊｌ」Ｌな」Ｌ朋 （ａ、）はアルミニウム陽極酸化皮膜断面模式図。

（ｂ）は細孔内部に他の物質を充填した状態図。

（Ｃ）はアルミニウム地金を溶解除去した図（ｄ）はア
ルミニウム陽極酸化皮膜を溶解除去して得られる柱状構
造体 （ネカ構造）。

（ｅ）は柱 状構造体に他の物質を充填した状態、（ｆ）は靜 終的に得られろ多孔性材料（ポジ構造体）。

１　、、、、地金アルミニウム ２　、、、、陽極酸化皮膜バリアー層 ３　、、、、陽極酸化皮膜ポーラス層 ４・・・・細孔 ５・・・・充填物 ６６、。、置換物質

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 微細孔を有する多孔性材料の作製法において、アルミニ
   ウムを陽極酸化することにより表面に生成するアルミニ
   ウム陽極酸化多孔質皮膜を母型とし、細孔内に他の物質
   を充填し、その後母型を選択的に溶解することにより多
   孔質皮膜のネガ型を得、更にこれに他の物質を充填した
   後、ネガ型を選択的溶解することによりアルミニウム陽
   極酸化多孔質皮膜と同一形状の多孔性材料を得ることを
   特徴とする多孔性材料作製方法。