JPWO2016170805A1 - 複合材料およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

三次元網目状の骨格を有する第１金属多孔体と、三次元網目状の骨格を有する第２金属多孔体と、前記第１金属多孔体の前記骨格と前記第２金属多孔体の前記骨格とが絡み合うことにより形成された接合部と、を備える、複合材料。前記第１金属多孔体の気孔率と、前記第２金属多孔体の気孔率とは異なっていても良い。

Description

本発明は、金属多孔体同士が接合された複合材料およびその製造方法に関する。
近年、電子機器や自動車等における軽量化の流れの中で、金属多孔体が注目されている。金属材料を多孔質構造にすることにより、極めて高い軽量性を実現することができる。
また、金属多孔体は比表面積が大きく、通気性および導電性に優れているため、熱交換材、断熱材、吸音材、衝撃吸収材、各種化学物質（触媒等）の担体、フィルタ材、各種電池の電極や集電体、燃料電池のガス流路、吸着材、電磁波遮蔽材等としての用途が期待される。
金属多孔体の製造方法としては、例えば、溶融金属に発泡剤を添加して撹拌した後、冷却する方法（プリカーサ法）、金属粉末とスペーサーと言われる粉末とを混合して焼結した後、スペーサーを除去する方法（スペーサー法、例えば特許文献１）等が挙げられる。
金属多孔体の機能性に着目し、さらに、機能の異なる複数の金属多孔体を積層一体化して金属多孔体を多機能化することも行われている。複数の金属多孔体を積層する方法としては、各金属多孔体を作製した後、これらを接着剤により接着する方法や、焼結により一体化する方法が挙げられる。後者の方法としては、金属多孔体の一つを焼結により作製した後、金属多孔体の表面に他の金属粉末を含むペーストを積層し、再度焼結を行う方法や、成形型に各金属粉末等を層状に充填した後、焼結する方法（例えば、特許文献２）が挙げられる。
特開２０１３−８２９６５号公報 特開２００５−２９４３５号公報
接着材を使用して複数の金属多孔体を積層する方法では、金属多孔体同士の界面において通気性が阻害され易い。また、金属多孔体以外の物質が介在することにより、金属多孔体の機能性が損なわれたり、高温下での使用に不具合が生じたりすることが懸念される。
複数の金属多孔体を焼結により一体化する方法では、各金属多孔体の気孔径や気孔率を制御することは非常に難しい。
本発明の一局面は、三次元網目状の骨格を有する第１金属多孔体と、三次元網目状の骨格を有する第２金属多孔体と、前記第１金属多孔体の前記骨格と前記第２金属多孔体の前記骨格とが絡み合うことにより形成された接合部と、を備える、複合材料に関する。
本発明の他の一局面は、三次元網目状の骨格を有する第１金属多孔体および三次元網目状の骨格を有する第２金属多孔体が接合された複合材料の製造方法であって、前記第１金属多孔体の第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔体の第２金属多孔製前駆体を準備する第１工程と、前記第１金属多孔製前駆体と前記第２金属多孔製前駆体の少なくとも一部とが重複するように、前記第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔製前駆体を配置する第２工程と、前記第１金属多孔製前駆体と前記第２金属多孔製前駆体との重複部分をプレスする第３工程と、を備える、複合材料の製造方法に関する。
本発明によれば、複数の金属多孔体のそれぞれが有する機能を損なうことなく、複数の金属多孔体同士が接合された複合材料を提供できる。また、複数の金属多孔体が複合された複合材料を、極めて簡便に得る方法を提供できる。
本発明の一実施形態に係る複合材料を模式的に示す断面図である。 金属多孔体の骨格の一部の構造の一例を示す模式図である。 図２における骨格の一部の断面を模式的に示す断面図である。 本発明の他の一実施形態に係る複合材料を模式的に示す断面図である。 本発明の他の一実施形態に係る複合材料を模式的に示す断面図である。 本発明の他の一実施形態に係る複合材料を模式的に示す断面図である。
［発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
（１）本発明の複合材料は、三次元網目状の骨格を有する第１金属多孔体と、三次元網目状の骨格を有する第２金属多孔体と、前記第１金属多孔体の前記骨格と前記第２金属多孔体の前記骨格とが絡み合うことにより形成された接合部と、を備える。これにより、複数の金属多孔体は、それぞれの金属多孔体が有する機能を損なわずに接合される。
（２）前記第１金属多孔体の気孔率と、前記第２金属多孔体の気孔率とは異なっていても良い。また、（３）前記第１金属多孔体は、前記第２金属多孔体に含まれる金属とは異なる金属を含んでいても良い。これにより、複合材料を多機能化することができる。
（４）また、本発明の複合材料の製造方法は、三次元網目状の骨格を有する第１金属多孔体および三次元網目状の骨格を有する第２金属多孔体が接合された複合材料の製造方法であって、前記第１金属多孔体の第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔体の第２金属多孔製前駆体を準備する第１工程と、前記第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔製前駆体の少なくとも一部同士が重複するように、前記第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔製前駆体を配置する第２工程と、前記第１金属多孔製前駆体と前記第２金属多孔製前駆体との重複部分をプレスする第３工程と、を備える。これにより、複数の金属多孔体が複合された複合材料を、極めて簡便な方法で得ることができる。
［発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態を具体的に以下に説明する。なお、本発明は、以下の内容に限定されるものではなく、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
以下、複合材料を図１〜３を参照しながら説明する。図１は、複合材料の一実施態様を模式的に示す断面図である。図２は、金属多孔体の骨格の一部の構造の一例を示す模式図であり、図３は、その骨格の一部の断面を模式的に示す断面図である。
（複合材料）
複合材料１０は、三次元網目状の骨格１０２を有する第１金属多孔体１ａと三次元網目状の骨格１０２を有する第２金属多孔体１ｂとを備える。第１金属多孔体１ａと第２金属多孔体１ｂとは接合されており、その接合部２において、互いの骨格が絡み合っている。
言い換えれば、第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂの骨格同士が絡み合うことにより、両者は接合されている。
第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂは、例えば、不織布状の構造や、スポンジ状の構造を有する。このような構造は、空孔および金属製の骨格を有する。例えば、スポンジ状の構造を有する金属多孔体は、空孔および金属製の骨格を有する複数のセルにより構成される。セルの１つは、図２に示すように、例えば、正十二面体として表わすことができる。空孔１０１は、繊維状または棒状の金属部分（繊維部１０２）により区画されており、複数が三次元的に連なっている。セルの骨格は、繊維部１０２が連結することにより形成される。セルには、繊維部１０２により囲まれた略五角形の開口（または窓）１０３が形成されている。隣接するセル同士は、１つの開口１０３を共有することにより、互いに連通している。すなわち、各金属多孔体の骨格は、連続する複数の空孔１０１を区画しながら、網目状のネットワークを形成する繊維部１０２により形成される。このような構造を有する骨格を、三次元網目状の骨格という。
図３に示すように、繊維部１０２は、内部に空洞１０２ａを有していても良く、つまり、中空であっても良い。中空の骨格を有する金属多孔体は、嵩高い三次元構造を有しながらも、極めて軽量である。
第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂの構成は同じであっても良いし、異なっていても良い。金属多孔体の構成は、以下に説明するような、金属種、気孔率、厚み等により決定される。各金属多孔体の構成が同じである場合、両者を接合することにより、設備あるいはコストの点で製造が困難であるような大型の（大面積あるいは厚い）複合材料を得ることができる。各金属多孔体の構成が同じであっても、各金属多孔体の空孔１０１に異なる物質を充填することにより、各金属多孔体に異なる機能を持たせることができる。第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂの構成が異なる場合、各金属多孔体に、通気性等において異なる機能を持たせることができる点で有利である。
各金属多孔体は、その空孔１０１に、各種触媒、吸着材、電極活物質、電解質等の物質が充填されていても良い。これにより、複合材料１０に様々な機能を付与することができる。各金属多孔体の空孔１０１に充填される物質は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
複合材料の接合部２では、第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂの骨格同士が絡み合っている。骨格同士が絡み合っているとは、例えば、第１金属多孔体１ａの端部近傍に存在する開口１０３に、第２金属多孔体１ｂの繊維部１０２の端部近傍が入り込んだ状態であり得る。また、各金属多孔体の端部近傍に存在する繊維部１０２が塑性変形して、係合している状態であり得る。これにより、第１金属多孔体１ａと第２金属多孔体とは、接着剤を介在させることなく、互いの主面近傍で強固に接合される。そのため、第１金属多孔体１ａと第２金属多孔体１ｂもまた連通する。このような複合材料は、流体の透過性に優れるため、例えば、各種化学物質の担体、各種フィルタ材、燃料電池のガス流路等として好適である。
各金属多孔体を構成する金属は、用途や使用環境に応じて適宜選択すれば良い。複合材料において、金属多孔体同士はその骨格を利用して接合されているため、金属は、その種類を特に制限されることなく使用される。すなわち、第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂを構成する金属は、同じであっても良いし、異なっていても良い。上記金属としては、例えば、銅、銅合金（銅と、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｍｎ等との合金）、ニッケルまたはニッケル合金（ニッケルと、例えば錫、クロム、タングステン等との合金）アルミニウムまたはアルミニウム合金（アルミニウムと、例えばＦｅ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｍｎ等との合金）、ステンレス鋼等が挙げられる。
複合材料１０の気孔率（空隙率）も特に限定されず、用途に応じて適宜選択すれば良い。気孔率は、例えば、６０体積％以上、好ましくは７０体積％以上、さらに好ましくは８５体積％以上である。気孔率は、１００体積％未満、好ましくは９９．５体積％以下、さらに好ましくは９９体積％以下である。これらの下限値と上限値とは任意に組み合わせることができる。気孔率（体積％）は、｛１−（金属多孔体の見掛けの比重／金属の真の比重）｝×１００で求められる。
各金属多孔体の気孔率も特に限定されず、複合材料全体の気孔率が、例えば上記範囲になるように設定すれば良い。第１金属多孔体１ａと第２金属多孔体１ｂとは、接合部２において連通している。そのため、複合材料１０の気孔率は、第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂの各気孔率をよく反映する。言い換えれば、第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂの気孔率が分かれば、複合材料１０の気孔率を容易に制御することができる。さらに、後述するように、接合前の各金属多孔体（前駆体）の厚みと気孔率とから、複合材料１０の気孔率を予測することも可能である。
各金属多孔体の気孔率として、例えば、複合材料１０の気孔率と同じ範囲が例示される。各金属多孔体の気孔率は、同じであっても良いし、異なっていても良い。各金属多孔体の気孔率が異なる場合、複合材料１０は、各種フィルタ材、燃料電池のガス流路として特に好適である。
各金属多孔体の空孔１０１の平均空孔径Ｖも特に限定されず、用途に応じて適宜選択すれば良い。平均空孔径Ｖは、例えば、３００〜５０００μｍであっても良く、４００〜３５００μｍであっても良い。各金属多孔体の空孔１０１の平均空孔径Ｖは、同じであっても良いし、異なっていても良い。
平均空孔径Ｖ１は、例えば、以下のようにして求められる。まず、金属多孔体における空孔１０１の中から任意の空孔１０１ａを１つ選択し、この空孔１０１ａに収容される最大の球体の直径と、空孔１０１ａを収容することのできる最小の球体Ｓ（図２参照）の直径とを測定し、これらの平均値を求める。これを空孔１０１ａの空孔径Ｖａとする。同様にして、金属多孔体が有する他の任意の複数（例えば、９個）の空孔１０１ｂ〜１０１ｊの各空孔径Ｖｂ〜Ｖｊを求め、これら１０個の空孔１０１ａ〜１０１ｊの各空孔径Ｖａ〜Ｖｊの平均値を、空孔径Ｖ１とする。
各金属多孔体の開口１０３の平均径（気孔径Ｄ）も特に限定されず、用途に応じて適宜選択すれば良い。各金属多孔体の気孔径Ｄは、例えば、１００〜３０００μｍであっても良く、２００〜２０００μｍであっても良い。各金属多孔体の気孔径Ｄは、同じであっても良いし、異なっていても良い。
気孔径Ｄは、例えば、以下のようにして求められる。まず、金属多孔体が有する開口１０３の中から任意の開口１０３ａを１つ選択し、この開口１０３ａに収容される最大の正円Ｃ（図２参照）の直径と、開口１０３ａを収容することのできる最小の正円の直径とを測定し、これらの平均値を求める。これを開口１０３ａの気孔径Ｄａとする。同様にして、金属多孔体が有する他の任意の複数（例えば、９個）の開口１０３ｂ〜１０３ｊの各気孔径Ｄｂ〜Ｄｊを求め、これら１０個の開口１０３ａ〜１０３ｊの各気孔径Ｄａ〜Ｄｊの平均値を、気孔径Ｄとする。具体的には、金属多孔体の主面のＳＥＭ写真において、開口１０３の全体が１０個以上含まれる領域Ｒを決める。領域Ｒに含まれる開口１０３のうち、例えば１０個をランダムに選択し、各開口１０３ａ〜１０３ｊについて、上記の方法により気孔径Ｄａ〜Ｄｊを算出する。算出された各開口１０３ａ〜１０３ｊの気孔径Ｄａ〜Ｄｊの平均値を気孔径Ｄとする。なお、各金属多孔体の平均空孔径Ｖおよび気孔径Ｄについても、後述するように、接合前の各金属多孔体（前駆体）から予測することが可能である。
複合材料１０の比表面積（ＢＥＴ比表面積）も特に限定されず、用途に応じて適宜選択すれば良い。複合材料１０の比表面積は、例えば、１００〜９０００ｍ２/ｍ３であっても良く、２００〜６０００ｍ２/ｍ３であっても良い。各金属多孔体の比表面積も特に限定されず、複合材料の比表面積が、例えば上記範囲になるように設定すれば良い。各金属多孔体の比表面積は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
各金属多孔体の骨格１０２の幅Ｗｆも特に限定されない。なかでも、接合強度の観点から、幅Ｗｆは、平均値で１００〜１０００μｍであることが好ましく、１００〜５００μｍであることがより好ましい。各金属多孔体の骨格１０２の幅Ｗｆは、同じであっても良いし、異なっていても良い。
各金属多孔体の開口１０３の密度（セル密度）も特に限定されず、用途に応じて適宜選択すれば良い。各金属多孔体のセル密度は、例えば、５〜１５０個／２．５４ｃｍであっても良く、５〜７０個／２．５４ｃｍであっても良い。各金属多孔体のセル密度は、同じであっても良いし、異なっていても良い。
複合材料１０の厚みも特に限定されず、用途に応じて適宜選択すれば良い。複合材料１０の厚みは、例えば０．１ｍｍ以上であり、３ｍｍ以上であっても良い。また、複合材料１０の厚みは、例えば５０ｍｍ以下である。各金属多孔体の厚みも特に限定されず、複合材料の厚みが、例えば上記範囲になるように設定すれば良い。各金属多孔体の厚みは、同じであっても良いし、異なっていても良い。各金属多孔体の厚みは、例えばそれぞれ０．０５ｍｍ以上であり、０．８ｍｍ以上であっても良く、１ｍｍ以上であっても良い。また、各金属多孔体の厚みは、例えばそれぞれ５０ｍｍ未満であり、２０ｍｍ以下であっても良い。
例えば、複合材料１０を触媒の担体として使用する場合、以下のような複数の金属多孔体を用いても良い。第１金属多孔体１ａとしては、例えば、空孔１０１の平均空孔径２０００〜４０００μｍ、比表面積４００〜６００ｍ２/ｍ３、セル密度６〜１０個／２．５４ｃｍ、厚み５〜１０ｍｍの金属多孔体が挙げられる。第２金属多孔体１ｂとしては、例えば、空孔１０１の平均空孔径４５０〜５５０μｍ、比表面積６５００〜８５００ｍ２／ｍ３、セル密度４８〜５２個／２．５４ｃｍ、厚み５〜１０ｍｍの金属多孔体が挙げられる。これにより、触媒の担体として適切な機能を複合材料１０に付与することができる。
複合材料１０の構成は、図１に示すように、第１金属多孔体１ａの一方の主面の全面と、第２金属多孔体１ｂの一方の主面の全面とが接合されている構成に限定されない。例えば、図４Ａに示すように、第１金属多孔体１ａの一方の主面の一部と、第２金属多孔体１ｂの一方の主面の一部とが接合されていても良い。この場合、接合部２は、第１金属多孔体１ａの端面および第２金属多孔体１ｂの端面に形成され得る。
また、図４Ｂに示すように、複合材料１０Ｂは、第２金属多孔体１ｂの他方の主面の全面に、さらに第３金属多孔体１ｃの一方の主面の全面が接合された３層構造であっても良い。この場合、接合部２は、第１金属多孔体１ａと第２金属多孔体１ｂとの間（接合部２ａｂ）、および、第２金属多孔体１ｂと第３金属多孔体１ｃとの間（接合部２ｂｃ）に形成され得る。また、金属多孔体は、４層以上、接合されていても良い。
さらに、複合材料１０Ｃは、図４Ｃに示すように、第１金属多孔体１ａの一方の主面の全面と、第２金属多孔体１ｂの一方の主面の全面とが、第３金属多孔体１ｃと、これと並列に配置された第４金属多孔質体１ｄとを介して、接合されていても良い。この場合、接合部２は、第１金属多孔体１ａと第３金属多孔体１ｃとの間（接合部２ａｃ）、第１金属多孔体１ａと第４金属多孔体１ｄとの間（接合部２ａｄ）、第２金属多孔体１ｂと第３金属多孔体１ｃとの間（接合部２ｂｃ）および第２金属多孔体１ｂと第４金属多孔体１ｄとの間（接合部２ｂｄ）に形成され得る。複合材料１０の構成は、上記の構成の組合せであっても良い。
（金属多孔体の製造方法）
各金属多孔体は、例えば、樹脂製の多孔体を、前記のような金属で被覆することにより形成できる。金属による被覆は、例えば、メッキ処理、気相法（蒸着、プラズマ化学気相蒸着、スパッタリングなど）、金属ペーストの塗布などにより行うことができる。金属による被覆処理により、三次元網目状の骨格が形成される。これらの被覆方法のうち、メッキ処理が好ましい。
メッキ処理としては、樹脂製多孔体の表面（内部の空隙の表面も含む）に、金属層を形成できればよく、公知のメッキ処理方法、例えば、電解メッキ法、溶融塩メッキ法などが採用できる。メッキ処理により、樹脂製多孔体の形状に応じた、三次元網目状の金属多孔体が形成される。なお、電解メッキ法によりメッキ処理を行う場合、電解メッキに先立って、導電性層を形成することが望ましい。導電性層は、樹脂製多孔体の表面に、無電解メッキ、蒸着、スパッタリングなどの他、導電剤の塗布などにより形成してもよく、導電剤を含む分散液に樹脂製多孔体を浸漬することにより形成してもよい。
樹脂製の多孔体としては、空隙を有する限り特に制限されず、樹脂発泡体、樹脂製の不織布などが使用できる。なかでも、連通孔が形成され易い点で、樹脂発泡体が好ましい。
これらの多孔体を構成する樹脂としては、金属被覆処理後に、金属の三次元網目状骨格の形状を維持した状態で、分解または溶解などにより骨格１０２の内部を中空にすることができるものが好ましい。例えば、熱硬化性ポリウレタン、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂；オレフィン樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、熱可塑性ポリウレタンなどの熱可塑性樹脂などが例示できる。なかでも、サイズや形状がより均一な空孔が形成されやすい観点から、熱硬化性ポリウレタンなどを用いることが好ましい。
骨格内の樹脂は、加熱処理などにより、分解または溶解され、除去されることが望ましい。加熱処理後、骨格内に残存した成分（樹脂、分解物、未反応モノマー、樹脂に含まれる添加剤など）を洗浄などにより除去してもよい。樹脂は、必要に応じて、適宜電圧を印加しながら加熱処理を行うことにより除去してもよい。また、この加熱処理は、溶融塩メッキ浴に、メッキ処理した多孔体を浸漬した状態で、電圧を印加しながら行ってもよい。
このように、金属被覆処理の後、内部の樹脂を除去すると、金属多孔体の骨格の内部に空洞が形成されて、中空となる。このようにして得られる金属多孔体は、樹脂製発泡体の形状に対応する三次元網目構造の骨格を有する。なお、市販の金属多孔体としては、住友電気工業株式会社製の「アルミセルメット」（登録商標）や銅またはニッケルの「セルメット」（登録商標）を用いることができる。
（複合材料の製造方法）
複合材料１０は、例えば、複数の金属多孔体を積層した後、プレスするという、非常に簡便な方法により得ることができる。詳細には、複合材料１０は、第１金属多孔体１ａの前駆体（第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａ）および第２金属多孔体１ｂの前駆体（第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂ）を準備する第１工程と、第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂの少なくとも一部同士が重複するように、これらを配置する第２工程と、第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａと第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂとの重複部分をプレスする第３工程と、を備える方法により得られる。
（第１工程）
第１工程では、第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂを準備する。第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂは、第３工程（プレス加工）により、それぞれ第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂとなる。
第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよびＰ１ｂは、プレス加工により、これらの重複部以外の部分においても、その骨格は変形し得る。よって、第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂの気孔率、気孔径および平均空孔径は、プレス加工の前後によって変化する場合がある。しかし、プレス加工による気孔率、気孔径および平均空孔径の変化は、経験則から予測することが可能である。プレス加工により、第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂの気孔率、気孔径および平均空孔径は、例えば、それぞれ５〜９０％減少しうる。つまり、プレス加工後の第１金属多孔体１ａおよび第２金属多孔体１ｂの気孔率、気孔径および平均空孔径が所望の範囲となるように、第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂの気孔率、気孔径および平均空孔径を適宜設定し、これを満たす前駆体を選択すれば良い。本実施形態によれば、各前駆体の化学的性質や物性をほとんど変化させることがないため、このように極めてシンプルな方法により、所望の複合材料を得ることができる。
第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂの空孔には、上記のような各種物質が充填されていても良い。各前駆体に充填される物質は同じであっても良いし、異なっていても良い。例えば、接合前の各空孔にそれぞれ異なる物質を充填しておくことにより、複合材料１０に、種々の機能を付与することができる。各前駆体は、プレスするだけの非常に簡便な方法により接合されるため、充填される物質の機能を損ない難い。
（第２工程）
第２工程では、第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａと第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂの少なくとも一部とが重複するように、これらを配置する。配置の方法は特に限定されず、複合材料１０が、例えば、図１、図４Ａ〜４Ｃに示す構造またはこれらを組み合わせた構成となるように、配置すれば良い。第１金属多孔製前駆体Ｐ１ａおよび第２金属多孔製前駆体Ｐ１ｂの重複部分が、後のプレス加工により接合され、接合部２を形成する。
（第３工程）
第３工程では、少なくとも上記重複部分をプレスする。これにより、少なくとも一方の前駆体の重複部分における金属製の骨格（繊維部１０２）が、他方に絡まるように塑性変形し、金属多孔体同士は強固に接合される。双方の前駆体の骨格が塑性変形する必要はなく、一方の前駆体の開口１０３に、他方の骨格の一部が入り込むように塑性変形しても良い。また、双方の前駆体の骨格の一部が塑性変形して、係合する状態で絡まり合っても良い。各金属多孔体は、三次元網目状の骨格を備えるため、塑性変形するとともに、適度な弾性も有する。そのため、プレス加工を行っても、金属多孔体は損傷し難い。
金属多孔体が金属粉末の焼結体により形成される場合、プレス加工により両者を接合することは困難である。焼結体は塑性変形し難く、プレス加工によって破損する場合があるためである。
プレスの方法は特に限定されず、例えば、ロールプレス、平板プレス等が挙げられる。
プレスは、加熱下で行っても良い。なかでも、コストおよび生産効率の観点から、常温下でロールプレスにより接合されることが好ましい。プレス圧は特に限定されず、各前駆体の塑性変形のし易さを考慮して、適宜設定すれば良い。プレス圧は、例えば、１０ｋＰａ以上であっても良いし、１００ｋＰａ以上であっても良い。また、プレス圧は、４０００ｋＰａ以下であっても良いし、５０００ｋＰａ以下であっても良い。
本発明の複合材料は、流体の透過性に優れるため、例えば、各種化学物質の担体、各種フィルタ材、燃料電池のガス流路等として好適である。また、多機能化が期待できるため、金属多孔質体を含む様々な用途に適用することができる。
１ａ：第１金属多孔体、１ｂ：第２金属多孔体、１ｃ：第３金属多孔体、１ｄ：第４金属多孔体、２、２ａａ、２ａｃ、２ａｄ、２ｂｃ、２ｂｄ：接合部、１０、１０Ａ〜１０Ｃ：複合材料１０、１０１：空孔、１０２：骨格、１０２ａ：中空部、１０３：開口

Claims (4)

  1. 三次元網目状の骨格を有する第１金属多孔体と、
    三次元網目状の骨格を有する第２金属多孔体と、
    前記第１金属多孔体の前記骨格と前記第２金属多孔体の前記骨格とが絡み合うことにより形成された接合部と、を備える、複合材料。
  2. 前記第１金属多孔体の気孔率と、前記第２金属多孔体の気孔率とが異なる、請求項１に記載の複合材料。
  3. 前記第１金属多孔体が、前記第２金属多孔体に含まれる金属とは異なる金属を含む、請求項１または２に記載の複合材料。
  4. 三次元網目状の骨格を有する第１金属多孔体および三次元網目状の骨格を有する第２金属多孔体が接合された複合材料の製造方法であって、
    前記第１金属多孔体の第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔体の第２金属多孔製前駆体を準備する第１工程と、
    前記第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔製前駆体の少なくとも一部同士が重複するように、前記第１金属多孔製前駆体および前記第２金属多孔製前駆体を配置する第２工程と、
    前記第１金属多孔製前駆体と前記第２金属多孔製前駆体との重複部分をプレスする第３工程と、を備える、複合材料の製造方法。
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