WO2005040065A1 - カーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法 - Google Patents

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Atsushi Kakitsuji
Toyohiro Sato
Terumitsu Imanishi
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Abstract

この発明は、カーボンナノチューブ自体が有するすぐれた電気伝導と熱伝導特性並びに強度特性をできるだけ活用し、ジルコニアなどの耐腐食性、耐熱性を有するセラミックスの特徴を生かしたカーボンナノチューブ分散複合材料とその製造方法の提供を目的とし、長鎖状のカーボンナノチューブ(カーボンナノチューブのみを予め放電プラズマ処理したものを含む)を焼成可能なセラミックスや金属粉体とを、メディアを用いない遊星ミルなどで混練分散し、さらに混練分散材を放電プラズマ処理し、これを放電プラズマ焼結にて一体化することで、焼結体内に網状にカーボンナノチューブを巡らせることができ、セラミックスや金属粉体基材の有する特性とともにカーボンナノチューブの電気伝導特性と熱伝導特性並びに強度特性を有効利用できる。

Description

明細書 カーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法 技術分野
この発明は、 炭化けい素などの耐腐食性、 耐熱性を有するセラミックスの本 来の特徴を生かしかつ電気伝導性と熱伝導性並びに優れた強度特性を付与した 複合材料に関し、 長鎖状のカーボンナノチューブをセラミックスや金属粉体の 焼結体内に網状に分散させた力一ボンナノチューブ分散複合材料の製造方法に 関する。 背景技術
今日、 カーボンナノチューブを用いて種々の機能を持たせた複合材料が提案 されている。 例えば、 優れた強度と成形性並びに導電性を兼ね備えた成形体を 目的として、 平均直径が l~45nm、 平均アスペクト比が 5以上である力一ボン ナノチューブを、 炭素繊維、 金属被覆炭素繊維、 カーボン粉末、 ガラス繊維な どの充填材を混練したエポキシ樹脂、 不飽和ポリエステル樹脂などの樹脂中に 分散させた力一ボン含有樹脂組成物を加工、 成形して得ることが提案 (特開 2003-12939)されている。
また、 アルミニウム合金材の熱伝導率、 引っ張り強度を改善する目的で、 ァ ルミニゥム合金材の含有成分である、 Si,Mg,Mnの少なくとも一種を、 カーボ ンナノ繊維と化合させ、 力一ボンナノ繊維をアルミニウム母材に含有させたァ ルミニゥム合金材が提案されている。 これは、 力一ボンナノ繊維を 0.1~5vol% 溶融アルミニウム合金材内に混入し、 混練した後ビレットとし、 該ビレットを 押出成形して得られたアルミニウム合金材の押出型材として提供 (特開 2002- 363716)されている。 さらに、 燃料電池のセパレータ等に適用できる成形性に優れた高導電性材料 を目的として、 PPSや LCP等の流動性に優れた熱可塑性樹脂に金属化合物 (ホ ゥ化物: TiB2、 WB、 MoB、 CrB、 A1B2、 MgB、 炭化物: WC、 窒化物: TiN等) および力一ボンナノチューブを適量配合することにより、 成形性と導電性を両 立させた樹脂成形体が提案 (特開 2003-34751)されている。
また、 電気的性質、 熱的性質、 機械的性質の向上を図るために、 熱可塑性樹 脂、 硬化性樹脂、 ゴム及び熱可塑性エラストマ一などの有機高分子のマトリツ クス中にカーボンナノチューブを配合して磁場中で配向させ、 一定方向に配列 されて複合された状態で成形された複合成形体が提案され、 カーボンナノ チューブとマトリックス材料との濡れ性や接着性を向上させるために、 カーボ ンナノチューブの表面をあらかじめ脱脂処理や洗浄処理などの種々処理を施す ことが提案 (特開 2002-273741)されている。
カーボンナノチューブを含むフィールドェミッタとして、 インジウム、 ビス マスまたは鉛のようなナノチューブ濡れ性元素の金属合金、 Ag,Auまたは Sn の場合のように比較的柔らかくかつ延性がある金属粉体等の導電性材料粉体と カーボンナノチューブをプレス成形して切断や研摩後、 表面に突き出しナノ チューブを形成し、 該表面をエッチングしてナノチューブ先端を形成、 その後 金属表面を再溶解し、 突き出しナノチューブを整列させる工程で製造する方法 が提案 (特開 2000-223004)されている。
多様な機能を多面的に実現し、 機能を最適にするためのセラミックス複合ナ ノ構造体を目的に、 ある機能を目的に選定する複数の多価金属元素の酸化物に て構成されるように、 例えば異種の金属元素が酸素を介して結合する製造方法 を選定して、 さらに公知の種々方法にて、 短軸断面の最大径が 500mn以下の柱 状体を製造することが提案 (特開 2003-238120)されている。
上述の樹脂中やアルミニウム合金中に分散させようとする力一ボンナノ チューブは、 得られる複合材料の製造性や所要の成形性を得ることを考慮し て、 できるだけ長さ'の短いものが利用されて、 分散性を向上させており、 カー ボンナノチューブ自体が有するすぐれた電気伝導と熱伝導特性を有効に活用し ようとするものでない。
また、 上述の力一ボンナノチューブ自体を活用しょうとする発明では、 例え ばフィ一ルドエミッタのように具体的かつ特定の用途に特化することができる が、 他の用途には容易に適用できず、 一方、 ある機能を目的に多価金属元素の 酸化物を選定して特定の柱状体からなるセラミックス複合ナノ構造体を製造す る方法では、 目的設定とその元素の選定と製造方法の確率に多大の工程、 試行 錯誤を要することが避けられない。 発明の開示
この発明は、 例えば絶縁性であるが、 耐腐食性、 耐熱性を有する炭化けい素 やアルミナなどのセラミックス並びに汎用性や延性等を有する金属の特徴を純 粋に生かし、 これに電気伝導性と熱伝導性を付与した複合材料の提供を目的と し、 セラミックスや金属粉体基材の有する特性とともにカーボンナノチューブ 自体、 その本来的な長鎖状や網状の構造が有するすぐれた電気伝導と熱伝導特 性並びに強度特性をできるだけ活用した力一ボンナノチューブ分散複合材料の 製造方法の提供を目的としている。
発明者らは、 先に独立行政法人 科学技術振興機構の開発委託に基づき開発 した、 カーボンナノチューブを基材中に分散させた複合材料において、 カーボ ンナノチューブの電気伝導特性と熱伝導特性並びに強度特性を有効利用できる 構成について種々検討した結果、 長鎖状のカーボンナノチューブを焼成可能な セラミックスや金属粉体とボールミルなどで混,練分散、 あるいはさらに分散剤 を用いて湿式分散し、 得られた分散材を放電プラズマ焼結にて一体化すること で、 焼結体内に網状に力一ボンナノチューブを巡らせることができ、 前記目的 を達成できることを知見した。 発明者らは、 上記のプロセスにおいて、 先に力一ボンナノチューブとセラ ミックスとの混練分散にボールミルを用いることで解砕が良好になることを知 見していたが、 さらに分散や解砕について検討を加えた結果、 例えば遊星ミル において、 ボールなどの分散、 解砕用のメディアを使用することなく、 容器に 適量の力一ボンナノチューブとセラミックスとを収容し、 高速で自転公転させ て高重力を負荷することにより、 分散、 解砕が良好に進行し、 得られた焼結体 中に分散一体化する網状のカーボンナノチューブの分散状況並びに均一化がよ リ良好になって、 目的とする電気伝導性、 熱伝導性並びに強度がより向上する ことを知見し、 この発明を完成した。
すなわち、 この発明は、 セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あ る ヽは前記両方の混合粉体と、 10wt%以下の長鎖状カーボンナノチューブ (予 め放電プラズマ処理したものを^む)とを収納した容器を回転させてメディア を用いることなく所要の重力を印加して混練分散する工程、 あるいはさらに分 散剤を用 、て前記粉体とカーボンナノチューブとを湿式分散させる工程、 得ら れた混練分散材を放電プラズマ処理する工程、 さらに分散材を放電プラズマ焼 結する工程とを有することを特徴とするカーボンナノチューブ分散複合材料の 製造方法である。
この発明による複合材料は、 耐腐食性、 耐熱性に優れるアルミナ、 ジルコ二 ァ等のセラミックス粉体、 耐食性や放熱性にすぐれた純アルミニウム、 アルミ ニゥム合金、 チタンなどの金属粉体の焼結体を基体とすることで、 前記材料自 体が本来的に腐食性や高温環境下でのすぐれた耐久性を有しておリ、 これに長 鎖状力一ボンナノチューブを均一に分散させたことによリ、 カーボンナノ チューブ自体が有するすぐれた電気伝導と熱伝導特性並びに強度とを併せて、 所要特性の増強、 相乗効果、 あるいは新たな機能を発揮させることができる。 この発明による複合材料は、 セラミックス粉体又は金属粉体あるいはセラ ミックスと金属との混合粉体と長鎖状カーボンナノチューブを、 公知の粉砕- 解砕ミル、 シエイ力一などでメディァを用いることなく高重力印加して混練分 散させて、 分散材を放電プラズマ焼結するという比較的簡単な製法で製造で き、 例えば、 腐食、 高温環境下での電極や発熱体、 配線材料、 熱伝導度を向上 させた熱交換器やヒートシンンク材料、 ブレーキ部品、 あるいは燃料電池の電 極ゃセパレ一タ等として応用することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 ブラズマ焼結温度と電気伝導率との関係を示すグラフである。
図 2は、 焼結加圧力と電気伝導率との関係を示すグラフである。
図 3は、 この発明による繭状の力一ボンナノチューブの電子顕微鏡写真図で ある。
図 4は、 この発明によるアルミナをマトリックスとした力一ボンナノチュー ブ分散複合材料の電子顕微鏡写真の模式図である。
図 5Aはこの発明によるアルミニウムをマトリックスとした力一ボンナノ チューブ分散複合材料の強制破面の電子顕微鏡写真図、 図 5Bは強制破面の拡 大電子顕微鏡写真図である。
図 6は、 混練解砕する前のアルミニウム粒子の電子顕微鏡写真図であり、 図 6 Aはスケールが 20μπιォ一ダ一、 図 6Βは 1 Ομπιォ一ダ一である。
図 7は、 混練解砕後のアルミニウム粒子の電子顕微鏡写真図であり、 図 7Αは スケールが 30μπιオーダ一、 図 7Βは図 7Αに示す凹部の ΙΟμπιオーダーの拡大電 子顕微鏡写真図である。
図 8Αは、 図 7Αに示す凹部の Ιμπιオーダ一の拡大電子顕微鏡写真図、 図 8Βは 500nmオーダ一の拡大電子顕微鏡写真図である。
図 9Aは、 図 7Aに示す平滑部の ΙΟμπιオーダーの拡大電子顕微鏡写真図、 図 9Βは Ιμπιオーダ一の拡大電子顕微鏡写真図である。 図 10は、 図 7Aに示す平滑部の 500nmオーダーの拡大電子顕微鏡写真図であ る。
図 11Aはこの発明によるチタンをマトリックスとしたカーボンナノチューブ 分散複合材料の強制破面の電子顕微鏡写真図、 図 11Bは強制破面の拡大電子顕 微鏡写真図である。
図 12Aは混練解砕する前のチタン粒子の電子顕微鏡写真図であリ、 図 12Bは 混練解砕後のチタン粒子の電子顕微鏡写真図である。
図 13Aは、 図 12Bに示すチタン粒子表面の Ιμπιオーダ一の拡大電子顕微鏡写 真図、 図 13Bは 500ηπιオーダ一の拡大電子顕微鏡写真図である。
図 14Aはこの発明による銅をマトリックスとした力一ボンナノチューブ分散 複合材料の強制破面の電子顕微鏡写真図、 図 14Bは強制破面の拡大電子顕微鏡 写真図である。
図 15は、 混練解砕する前の銅粒子の電子顕微鏡写真図であり、 図 15Aはス ケ一ルが 1 Ομπιォ— ー、 図 15Βは 50μπιォ一ダ一である。
図 16Aは、 混練解砕した後の銅粒子表面の Ιμπιオーダーの拡大電子顕微鏡写 真図、 図 16Bは 500nmオーダ一の拡大電子顕微鏡写真図である。
図 Γ7Αはこの発明によるジルコ二ァをマトリックスとしたカーボンナノ チューブ分散複合材料の強制破面の電子顕微鏡写真図、 図 17Bは強制破面の拡 大電子顕微鏡写真図である。
図 18は、 混練解砕する前のジルコニァ粒子の電子顕微鏡写真図であり、 図 18Aはスケ一ルが 50μπιオーダ一、 図 18Bは 500nmオーダ一である。
図 19Aは、 混練解碎した後のジルコニァ粒子表面の 30μπιオーダ一の拡大電 子顕微鏡写真図、 図 19Bは 500nmオーダ一の拡大電子顕微鏡写真図である。 図 20は、 混練解砕する前の炭化けい素粒子の電子顕微鏡写真図であり、 図 20Aはスケールが 5pmオーダ一、 図 20Βは 500nmオーダーである。 図 21Aは、 混練解砕した後の炭化けい素粒子表面の 5μηιオーダーの拡大電子 顕微鏡写真図、 図 21Bは 500nmオーダーの拡大電子顕微鏡写真図である。 発明を実施するための最良の形態
この発明において、 使用するセラミックス粉体には、 アルミナ、 ジルコ二 ァ、 窒化アルミニウム、 炭化けい素、 窒化けい素等の公知の高機能、 各種機能 を有するセラミックスを採用することができる。 例えば耐腐食性、 耐熱性等の 必要とする機能を発揮する公知の機能性セラミックスを採用するとよい。 セラミックス粉体の粒子径としては、 必要な焼結体を形成できる焼結性を考 慮したり、 力一ボンナノチューブとの混練分散時の解砕能力を考慮して決定す るが、 およそ ΙΟμπι以下が好ましく、 例えば大小数種の粒径とすることもで き、 粉体種が複数でそれぞれ粒径が異なる構成も採用でき、 単独粉体の場合は 5μπι以下、 さらに Ιμπι以下が好ましい。 また、 粉体には球体以外に繊維状、 不 定形や種々形態のものも適宜利用することができる。
この発明において、 使用する金属粉体には、 純アルミニウム、 公知のアルミ ニゥム合金、 チタン、 チタン合金、 銅、 銅合金、 ステンレス鋼等を採用するこ とができる。 例えば耐腐食性、 熱伝導性、 耐熱性等の必要とする機能を発揮す る公知の機能性金属を採用するとよい。
金属粉体の粒子径としては、 必要な焼結体を形成できる焼結性、 並びに力一 ボンナノチューブとの混練分散時の解砕能力を有するおよそ ΙΟΟμπι以下、 さら に 50μπι以下の粒子径のものが好ましく、 大小数種の粒径とすることもでき、 粉体種が複数でそれぞれ粒径が異なる構成も採用でき、 単独粉体の場合は ΙΟμπι以下が好ましい。 また、 粉体には球体以外に繊維状、 不定形、 樹木状や 種々形態のものも適宜利用することができる。 なお、 アルミニウムなどは 50μπ!〜 150μπιが好ましい。 この発明において、 使用する長鎖状の力一ボンナノチューブは、 文字どおり カーボンナノチューブが連なり長鎖を形成したもので、 これらが絡まつたりさ らには繭のような塊を形成しているもの、 あるいは力一ボンナノチューブのみ を放電プラズマ処理して得られる繭や網のような形態を有するものを用いる。 また、 カーボンナノチューブ自体の構造も単層、 多層のいずれも利用できる。 この発明による複合材料おいて、 カーボンナノチューブの含有量は、 所要形 状や強度を有する焼結体が形成できれば特に限定されるものでないが、 セラ ミックス粉体又は金属粉体の種や粒径を適宜選定することで、 例えば重量比で 90wt%以下を含有させることが可能である。
特に、 複合材料の均質性を目的とする場合は、 例えばカーボンナノチューブ の含有量を 3wt%以下、 必要に応じて 0.05wt%程度まで少なくし、 粒度の選定 等の混練条件と混練分散方法を工夫する必要がある。
この発明によるカーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法は、
(P)長鎖状カーボンナノチューブを放電プラズマ処理する工程、
(1)セラミックス粉体又は金属粉体あるいはセラミックスと金属との混合粉体 と、 長鎖状カーボンナノチューブとを、 収納した容器を回転させてメディアを 用いることなく重力を印加して混練分散する工程、
(2)さらに、 分散剤を用いて前記粉体と力一ボンナノチューブとを湿式分散さ せる工程、
(3)混練分散材を放電プラズマ処理する工程、
(4)乾燥した混練分散材を放電プラズマ焼結する工程とを含むもので、 (1)(4)、 (P)(l)(4)、 (1)(2)(4)、 (P)(l)(2)(4)、 (1)(3)(4)、 (P)(l)(3)(4)、 (1)(2)(3)(4)、 (P)(l)(2)(3)(4)の各工程がある。 なお、 (1)(2)の工程は、 いずれが先でもこれを 複数工程適宜組み合せてもよい。
混練分散する工程は、 前述の長鎖状のカーボンナノチューブをセラミックス 粉体又は金属粉体あるいはセラミックスと金属との混合粉体において、 これを ほぐし解砕することが重要である。 混練分散するには、 公知の粉砕、 破砕、 解 砕を行うための各種のミル、 クラッシャー、 シェイカ一装置が適宜採用でき、 その機構も回転衝撃式、 回転剪断式、 回転衝撃剪断式、 媒体撹拌式、 撹拌式、 撹拌羽根のない撹拌式、 気流粉砕式など公知の機構を適宜利用できる。
特に遊星ミルは、 収納容器の自転と公転が同時に行われ、 通常はボール等の メディアを使用して粉砕、 解砕を行う構成であるが、 この発明ではメディアを 使用することなく、 容器容量とそれに収納する量、 力一ボンナノチューブゃセ ラミックス、 金属などの粒度とその量並びに容器の回転数 (印加する重力)を適 宜選定することで、 セラミックスや金属粒子への力一ボンナノチューブの分 散、 付着が効率的にかつ確実に実行できる。 すなわち、 印加する重力は、 容器 容量への収納量、 カーボンナノチューブやセラミックス、 金属の粒度とその量 並びに容器の回転数に応じ処理時間とともに適宜選定される。
この発明において、 湿式分散させる工程は、 公知の非イオン系分散剤、 陽陰 ィォン系分散剤を添加して超音波式分散装置、 ボールミルを始め前述の各種ミ ル、 クラッシャー、 シエイカー装置を用いて分散させることができ、 前記の乾 式分散時間の短縮や高効率化を図ることができる。 また、 湿式分散後のスラ リーを乾燥させる方法は、 公知の熱源やスピン法を適宜採用できる。
この発明において、 混練分散する工程と湿式分散させる工程は、 ドライで混 練分散後に湿式分散させる場合の他、 湿式分散させてからドライで混練分散し たり、 ドライ、 ウエット、 ドライと組み合せるなど種々の混練分散工程パター ンを採用することができる。 また、 同じドライで混練分散する際に、 例えば先 に力一ボンナノチューブとセラミックスを混練分散し、 次にこれらに金属粉を 混練分散したり、 粉体の粒度毎に混練分散を繰り返すこともできる。 さらに、 ゥエツトとドライの組み合せにおいて、 例えば先にカーボンナノチューブとセ ラミックスを湿式混練分散し、 次に乾燥させた分散材に金属粉をドライ混練分 散させるなどの種々の混練分散工程バタ一ンを採用することができる。 この発明において、 放電プラズマ焼結 (処理)する工程は、 カーボン製のダイ とパンチの間に乾燥した混練分散材を装填し、 上下のパンチで加圧しながら直 流パルス電流を流すことにより、 ダイ、 パンチ、 および被処理材にジュール熱 が発生し、 混練分散材を焼結する方法であり、 パルス電流を流すことで粉体と 粉体、 力一ボンナノチューブの間で放電プラズマが発生し、 粉体とカーボンナ ノチューブ表面の不純物などが消失して活性化されるなど等の作用によリ焼結 が円滑に進行する。
カーボンナノチューブのみに施す放電プラズマ処理条件は、 特に限定される ものでないが、 例えば温度は 200°C~1400°C、 時間 1分〜 15分程度、 圧力は 0~10MPaの範囲から適宜選定することができる。
乾式又は湿式あるいはその両方で得た混練分散材を、 さらに放電プラズマ処 理する工程は、 放電プラズマ焼結工程前に行うもので、 混練分散材の解砕をよ リ進行させたり、 カーボンナノチューブの延伸作用、 表面活性化、 粉体物の拡 散等の作用効果が生じ、 後の放電プラズマ焼結の円滑な進行ととともに焼結体 に付与する熱伝導性、 導電性が向上する。
混練分散材への放電プラズマ処理条件は、 特に限定されるものでないが、 被 処理材料の焼結温度を考慮して、 例えば温度は 200°C~1400°C、 時間 1分〜 15 分程度、 圧力は 0~10MPaの範囲から適宜選定することができる。
この発明において、 放電プラズマ焼結は、 用いるセラミックス粉体や金属粉 体の通常の焼結温度より低温で処理することが好ましい。 また、 特に高い圧力 を必要とせず、 焼結時、 比較的低圧、 低温処理となるように条件設定すること が好ましい。
また、 上記の混練分散材を放電プラズマ焼結する工程において、 まず低圧下 で低温のブラズマ放電を行い、 その後高圧下で低温の放電ブラズマ焼結を行う 2工程とすることも好ましい。 該焼結後の析出硬化、 各種熱処理による相変態 を利用することも可能である。 圧力と温度の高低は、 前記 2工程間で相対的な ものであり、 両工程間で高低の差異を設定できればよ 、。
この発明による複合材料は、 上述の比較的簡単な製法で製造でき、 腐食、 高 温環境下での電極や発熱体、 配線材料、 熱伝導度を向上させた熱交換器やヒー トシンク材料、 ブレーキ部品として応用することができるが、 特に、 実施例に 示すごとく、 800 W/mK以上の熱伝導率を得ることが可能となり、 これらの材 料は例えば予備成形後に放電プラズマ焼結装置にて所要形状に容易に焼成で き、 熱交換器の用途に最適である。
実施例
実施例 1-1
平均粒子径 0.6μπιのアルミナ粉体と、 長鎖状の力一ボンナノチューブを、 ァ ルミナ製のボウルとボールを用いたボールミルで分散させた。 まず、 5wt%の カーボンナノチューブを配合し、 予め十分に分散処理したアルミナ粉体を配合 し、 それらの粉末同士をドライ状態で 96時間の混練分散を行った。
さらに、 分散剤として非イオン性界面活性剤(トリトン X-100、 lwt%)を加 え、 2時間以上、 超音波をかけて湿式分散した。 得られたスラリーをろ過して 乾燥させた。
乾燥した混練分散材を放電ブラズマ焼結装置のダイ内に装填し、
1300°C~1500°Cで 5分間のプラズマ固化した。 その際、 昇温速度は
100°C/Min、 230°C/Minとし、 15~40MPaの圧力を負荷し続けた。 得られた複 合材料の電気伝導率を測定し、 図 1、 図 2の結果を得た。
実施例 1-2
力一ボンナノチューブだけを予め放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 1400°Cで 5分間の放電プラズマ処理した。 得られた繭状のカーボンナノチュー ブの電子顕微鏡写真図を図 3に示す。 平均粒子径 0·5μπιのアルミナ粉体と、 上記カーボンナノチューブを、 アルミ ナ製のボウルとボールを用いたボールミルで分散させた。 まず、 5wt%のカー ボンナノチューブを配合し、 次いで十分に分散させたアルミナ粉体を配合し、 ドライ状態で 96時間の混練分散を行った。 さらに、 実施例 1と同様の超音波湿 式分散した。 得られたスラリーをろ過して乾燥させた。
乾燥した混練分散材を放電ブラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 1400°Cで 5 分間のプラズマ固化した。 その際、 昇温速度は 200°C/Minとし、 初め 15MPa、 次いで 30MPaの圧力を負荷した。 得られた複合材料の電気伝導率は、 実施例 1 と同様範囲であつた。 得られた複合材料の電子顕微鏡写真図を図 4に示す。 実施例 2-1
平均粒子径 30μπιのアルミニゥム合金 (3003)粉体と、 0.5wt%>の長鎖状の力一 ボンナノチューブとの混練解砕において、 カーボンナノチューブのみを予め放 電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 5分間の放電プラズマ処理し たものと同処理を行わないものを用意し、 それぞれアルミナ製の容器を用いた 遊星ミルで、 分散メディアを使用することなくドライ状態で 2時間以下の種々 時分単位と容器の回転数を組み合せた混練分散を行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 60分間の放 電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 50MPaの圧力を負 荷し続けた。
得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 198 W/mKであった。 なお、 アルミニウム合金粉体のみを上記条件の放電プラズマ焼結して得た固化体の熱 伝導率は、 157 W/mKであり、 この発明による複合材料の熱伝導率は、 約 21% 上昇したことが分かる。
実施例 2-2
平均粒子径 30μπιのアルミニウム合金 (3003)粉体と、 2.5wt%の長鎖状のカー ボンナノチューブとの混練解砕において、 カーボンナノチューブのみを予め放 電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 800°Cで 5分間の放電プラズマ処理し たものと同処理を行わないものを用意し、 それぞれアルミナ製の容器を用いた 遊星ミルで、 分散メディアを使用することなくドライ状態で 2時間以下の種々 時分単位と容器の回転数を組み合せた混練分散を行つた。
混練分散材は、 放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 800°Cで 5分間の 放電プラズマ処理した。 その後、 混練分散材を放電プラズマ焼結装置内で、 600°Cで 5分間の放電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 50MPaの圧力を負荷し続けた。
得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 221 W/mKであった。 なお、 上記条件の力一ボンナノチューブと混練分散材への各放電プラズマ処理を行う ことなく、 放電ブラズマ焼結して得た固化体の熱伝導率は、 94.1 W/mKで あった。
実施例 2-3
平均粒子径 30μπιのアルミニゥム粉体と、 0.25wt%の長鎖状のカーボンナノ チューブとの混練解砕において、 カーボンナノチューブのみを予め放電プラズ マ焼結装置のダイ内に装填し、 800°Cで 5分間の放電プラズマ処理し、 ステン レス製の容器を用いた遊星ミルで、 分散メディアを使用することなくドライ状 態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回転数を組み合せた混練分散を行つ た。
混練分散材は、 放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 400°Cで 5分間の 放電プラズマ処理した。 その後、 混練分散材を放電プラズマ焼結装置内で、 600°Cで 5分間の放電ブラズマ焼結した。
得られた複合材料の強制破断面の電子顕微鏡写真図を図 5に示す。 スケール が ΙΟΟμπιオーダーの図 5Aを 5.0μπιオーダ一に拡大した際の網状のカーボンナ ノチューブの電子顕微鏡写真図を図 5Βに示す。 混練解砕する前のアルミニゥム粒子の電子顕微鏡写真図を図 6A,Bに示す。 遊星高速ミルで混練解砕した後のアルミ二ゥム粒子の電子顕微鏡写真図を図 7Aに、 図 7Aに示す凹部の ΙΟμπιオーダ一の拡大電子顕微鏡写真図を図 7Bに示 す。 さらに図 7Αに示す凹部の Ιμπιオーダ一、 500mnオーダーの拡大電子顕微 鏡写真図を図 8Α,8Βに示す。 また、 図 7Αに示す平滑部の ΙΟμπιオーダー、 Ιμπι オーダ一、 500nmオーダーの拡大電子顕微鏡写真図を図 9Α,9Β並びに図 10に示 す。
図 6〜図 10の電子顕微鏡写真図よリ、 遊星高速ミルで混練解砕することでァ ルミニゥム粒子表面へカーボンナノチューブが均等に付着し、 特に図 8、 図 9で 明らかなようにカーボンナノチューブが立体的に縦横にアルミニウム粒子表面 へ付着していることが明らかである。
実施例 3-1
平均粒子径 10μπι~20μπιの純チタン粉体と、 0.1wt%~0.25wt%の長鎖状の カーボンナノチューブ (CNT)を、 チタン製の容器を用いた遊星ミルで、 分散メ ディァを使用することなくドライ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回 転数を組み合せた混練分散を行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 900°Cで 10分間の放 電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 60MPaの圧力を負 荷し続けた。
得られた複合材料 (CNT0.25wt%添加)の強制破断面の電子顕微鏡写真図を図 11に示す。 スケールが ΙΟμπιオーダーの図 11Aを Ι.Ομπιオーダ一に拡大した際 の網状の力一ボンナノチュ一ブの電子顕微鏡写真図を図 11Bに示す。
得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 18.4 W/mKであった。 な お、 純チタン粉体のみを上記条件の放電プラズマ焼結して得た固化体の熱伝導 率は、 13.8 W/mKであり、 この発明による複合材料の熱伝導率は、 約 30%上昇 したことが分かる。 実施例 3-2
平均粒子径 10μπι~20μπιの純チタン粉体と、 0.05wt%~0.5wt%の長鎖状の カーボンナノチューブとの混,練解砕において、 力一ボンナノチューブのみを予 め放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 5分間の放電プラズマ処 理したものと同処理を行わないものを用意し、 それぞれチタン製の容器を用い た遊星ミルで、 分散メディアを使用することなくドライ状態で 60分以下の種々 分単位と容器の回転数を組み合せた混練分散を行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 900°Cで 10分間の放 電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 60MPaの圧力を負 荷し続けた。 得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 力一ボンナノ チューブのみを予め放電プラズマ処理した場合は 17.2W/inKであった。
混練解砕する前のチタン粒子と、 遊星高速ミルで混練解砕した後のチタン粒 子の電子顕微鏡写真図を図 12A,Bに示す。 遊星高速ミルで混練解砕した後の図 12Bに示すチタン粒子表面の Ιμπιオーダ一、 500nmオーダーの拡大電子顕微鏡 写真図を図 13A,13Bに示す。 図 12〜図 13の電子顕微鏡写真図より、 遊星高速ミ ルで混練解砕することでチタン粒子表面へ力一ボンナノチューブが均等にかつ 立体的に縦横に付着していることが明らかである。
実施例 4
平均粒子径 0.6μπιのアルミナ粉体と、 0.5wt%の長鎖状の力一ボンナノ チューブとの混練解砕において、 カーボンナノチューブのみを予め放電プラズ マ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 5分間の放電ブラズマ処理したものと 同処理を行わないものを用意し、 それぞれアルミナ製の容器を用いた遊星ミル で、 分散メディアを使用することなくドライ状態で 2時間以下の種々時分単位 と容器の回転数を組み合せた混練分散を行った。 混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 1400°Cで 5分間の放 電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 初め 20MPa、 次い で 60MPaの圧力を負荷し続けた。
得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 カーボンナノチューブのみを 予め放電プラズマ処理した場合は 50W/mK、 放電プラズマ処理なしの場合は、 30W/mKであった。 なお、 純アルミナ粉体のみを上記条件の放電プラズマ焼結 して得た固化体の熱伝導率は、 25 W/mKであつた。
実施例 5
平均粒子径 20μπ!〜 30μπιの無酸素銅粉 (三井金属アトマイズ粉)と、 0.5wt<%^ 長鎖状のカーボンナノチューブとを、 ステンレス鋼製の容器を用いた遊星ミル で、 分散メディアを使用することなくドライ状態で 2時間以下の種々時分単位 と容器の回転数を組み合せた混練分散を行った。
次いで、 混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 5 分間の放電プラズマ処理した。
その後、 混練分散材を放電プラズマ焼結装置内で、 800°C、 15分間の放電プ ラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 60MPaの圧力を負荷し 続けた。
得られた複合材料の強制破断面の電子顕微鏡写真図を図 14に示す。 スケール が 50μπιオーダ一の図 14Aを Ι.Ομπιオーダ一に拡大した際の網状のカーボンナ ノチューブの電子顕微鏡写真図を図 14Bに示す。
得られた複合材料の電気抵抗率を測定した結果、 無酸素銅粉体のみを上記条 件の放電プラズマ焼結して得た固化体の電気抵抗率は、 約 5X 10-3 Ωπιであ リ、 この発明による複合材料の電気抵抗率は、 約 56% (導電率は約 1.7倍に上昇) となった。 なお、 導電率の単位に関して、 Siemens/m = (Qm)-lの関係にあ る。 混練解砕する前の銅粒子と、 遊星高速ミルで混練解砕した後の銅粒子の電子 顕微鏡写真図を図 15A,Bに示す。 遊星高速ミルで混練解砕した後の図 15Bに示 す銅粒子表面の Ιμπιオーダ一、 500nmオーダーの拡大電子顕微鏡写真図を図 16A,16Bに示す。 図 15〜図 16の電子顕微鏡写真図より、 遊星高速ミルで混練解 砕することで銅粒子表面へ力一ボンナノチューブが均等にかつ立体的に縦横に 付着していることが明らかである。
実施例 6-1
平均粒子径 0.5μηιのジルコニァ粉体 (住友大阪セメント社製)と、 lwt%の長鎖 状のカーボンナノチューブを、 ジルコニァ製の容器を用いた遊星ミルで分散さ せた。 まず、 力一ボンナノチューブを配合し、 予め十分に分散処理したジルコ ニァ粉体を配合し、 それらの粉末同士をドライ状態で、 分散メディアを使用す ることなくドライ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回転数を組み合せ た混練分散を行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 1200°C°Cで 5分間の プラズマ固化した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 50MPaの圧力を負荷 し続けた。
得られた複合材料の電気抵抗率を測定した結果、 ジルコニァ粉体のみを上記 条件の放電プラズマ焼結して得た固化体の電気抵抗率に対し、 この発明による 複合材料の電気抵抗率は、 約 72% (導電率は約 1.4倍に上昇)となつた。
実施例 6-2
平均粒子径 0.5μπιのジルコニァ粉体 (住友大阪セメント社製)と、 予め放電プ ラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 5分間の放電プラズマ処理した 0.05wt<¾~0.5wt%の長鎖状のカーボンナノチューブを、 ジルコニァ製の容器 を用いた遊星ミルでドライ状態、 分散メディアを使用することなくドライ状態 で 60分以下の種々分単位と容器の回転数を組み合せた混練分散を行った。 混練分散材は、 放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 5分間の 放電プラズマ処理した。 その後、 混練分散材を放電プラズマ焼結装置内で、 1350°Cで 5分間の放電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minと し、 60MPaの圧力を負荷し続けた。
得られた複合材料の強制破断面の電子顕微鏡写真図を図 9に示す。 スケール が ΙΟμπιォーダ一の図 7Αを Ι.Ομηιオーダ一に拡大した際の網状の力一ボンナノ チューブの電子顕微鏡写真図を図 7Βに示す。
得られた複合材料 (CNT0.5wt%添カロ)の熱伝導率を測定した結果、 4.7 W/mK であった。 なお、 ジルコニァ粉体のみを上記条件の放電プラズマ焼結して得た 固化体の熱伝導率は、 2.9 W/mKであり、 この発明による複合材料の熱伝導率 は、 約 60%上昇したことが分かる。
混練解砕する前のジルコニァ粒子の電子顕微鏡写真図とその 500nmオーダー の拡大電子顕微鏡写真図を図 18A,18Bに示す。 また、 遊星高速ミルで混練解砕 した後のジルコニァ粒子の電子顕微鏡写真図とその 500nmオーダ一の拡大電子 顕微鏡写真図を図 19A,19Bに示す。 図 18〜図 19の電子顕微鏡写真図より、 遊星 高速ミルで混練解砕することでジルコニァ粒子表面へカーボンナノチューブが 均等にかつ立体的に縦横に付着していることが明らかである。
実施例 7-1
平均粒子径 0.3μιηの炭化け t、素粉体と、 2wt%の長鎖状のカーボンナノ チューブとを、 アルミナ製の容器を用いた遊星ミルで分散させた。 まず、 力一 ボンナノチューブを配合し、 予め十分に分散処理した炭化けい素粉体を配合 し、 それらの粉末同士をドライ状態で、 分散メディアを使用することなくドラ ィ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回転数を組み合せた混練分散を 行った。 混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 1850°Cで 5分間のプ ラズマ固化した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 60MPaの圧力を負荷し 続けた。
得られた複合材料の電気抵抗率を測定した結果、 炭化けレ、素粉体のみを上記 条件の放電プラズマ焼結して得た固化体の電気抵抗率に対し、 この発明による 複合材料の電気抵抗率は、 約 93% (導電率は約 1.08倍に上昇)となつた。
混練解砕する前の炭化け L、素粒子の電子顕微鏡写真図とその 500nmォ一ダ一 の拡大電子顕微鏡写真図を図 20A,20Bに示す。 また、 遊星高速ミルで混練解砕 した後の炭化けい素の電子顕微鏡写真図とその 500mnオーダ一の拡大電子顕微 鏡写真図を図 21Α,21Βに示す。 図 20~図 21の電子顕微鏡写真図より、 遊星高速 ミルで混練解砕することで炭化けい素表面へカーボンナノチューブが均等にか つ立体的に縦横に付着していることが明らかである。
実施例 7-2
平均粒子径 0.3μπιの炭化け ヽ素粉体と、 0.25wt%の長鎖状のカーボンナノ チューブとを、 アルミナ製の容器を用いた遊星ミルで分散させた。 まず、 力一 ボンナノチューブを配合し、 予め十分に分散処理した炭化け 、素粉体を配合 し、 それらの粉末同士をドライ状態で、 分散メディアを使用することなくドラ ィ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回転数を組み合せた混練分散を 行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 1850°Cで 5分間のプ ラズマ固化した。 その際、 昇温速度は 100°C/Minとし、 lOOMPaの圧力を負荷 し,镜けた。
得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 92.3 W/mKであつた。 な お、 炭化けい素粉体のみを上記条件の放電プラズマ焼結して得た固化体の熱伝 導率は、 24.3 W/mKであり、 この発明による複合材料の熱伝導率は、 約 279% 上昇したことが分かる。 実施例 8
平均粒子径 0.5μπιの窒化けい素粉体 (宇部興産社製)と、 0.25wt%の長鎖状の カーボンナノチューブを、 アルミナ製の容器を用いた遊星ミルで分散させた。 まず、 カーボンナノチューブを配合し、 予め十分に分散処理した窒化けい素粉 体を配合し、 それらの粉末同士をドライ状態で、 分散メディアを使用すること なくドライ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回転数を組み合せた混練 分散を行った。
乾燥した混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、
1500°C~1600°Cで 5分間のプラズマ固化した。 その際、 昇温速度は
100°C/Min、 230°C/Minとし、 20~60MPaの圧力を負荷し続けた。 得られた複 合材料の電気伝導率を測定したところ、 450〜 500 Siemens/mとなった。
実施例 9-1
平均粒子径 ΙΟΟμπιの純アルミニウム粉体と平均粒子径 0.6μιηのアルミナ粉体 の混合粉体 (90wt%)と、 長鎖状の力一ボンナノチューブ (10wt%)とを、 アルミ ナ製の容器を用いた遊星ミルで分散させた。 まず、 カーボンナノチューブを配 合し、 予め十分に分散処理した純アルミニゥム粉体 (95wt%)とアルミナ粉体 (5wt%)との混合粉体を配合し、 それらの粉末同士をドライ状態で、 分散メ ディアを使用することなく ドライ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回 転数を組み合せた混練分散を行った。 さらに、 分散剤として非イオン性界面活 性剤(トリトン X-100、 lwt%)を加え、 2時間以上、 超音波をかけて湿式分散し た。 得られたスラリーをろ過して乾燥させた。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 500°C~600°Cで 5分 間のプラズマ固化した。 その際、 昇温速度は 100°C/Min、 230°C/Minとし、 15~40MPaの圧力を負荷し続けた。 得られた複合材料の熱伝導率を測定した ところ、 250~400 W/mKとなった。 実施例 9-2
平均粒子径 ΙΟΟμπιの純アルミニゥム粉体と平均粒子径 0.6μηιのアルミナ粉体 の混合粉体 (95wt%、 アルミニウム粉体:アルミナ粉体 = 95:5)と、 長鎖状の力一 ボンナノチューブ (5wt%)とを、 アルミナ製の容器を用いた遊星ミルで分散さ せた。
まず、 カーボンナノチューブを配合し、 分散剤として非イオン性界面活性剤 (トリ トン X-100)を加えてアルミナ粉体との混合分散材を作製し、 これを乾燥 させた。
次に、 純アルミニウム粉体とそれらの乾燥分散材をドライ状態で、 分散メ ディァを使用することなく ドライ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回 転数を組み合せた混練分散を行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 500°C~600°Cで 5分 間のプラズマ固化した。 その際、 昇温速度は 100°C/Min、 230°C/Minとし、 15~40MPaの圧力を負荷し続けた。 得られた複合材料の熱伝導率を測定した ところ、 300〜450 W/mKとなった。
実施例 10
平均粒子径 50μπιの無酸素銅粉 (三井金属アトマイズ粉)と平均粒子径 0.6μπιの アルミナ粉体との混合粉体と、 10wt%の長鎖状のカーボンナノチューブとを、 ステンレス鋼製の容器を用いた遊星ミルで分散させた。 まず、 力一ボンナノ チューブを配合し、 予め十分に分散処理した無酸素銅粉とアルミナ粉体との混 合粉体を配合し、 それらの粉末同士をドライ状態で、 分散メディアを使用する ことなく ドライ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器の回転数を組み合せた 混練分散を行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 700°C~900°Cで 5分 間の放電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 250°C/Minとし、 lOMPaの圧 力を負荷し続けた。 得られた 2種の複合材料の熱伝導率を測定した結果、 いず れも 500〜800W/mKとなった。
実施例 11
平均粒子径 20μπι~30μιηのステンレス鋼粉 (SUS316L)と、 0.5wt%の長鎖状 のカーボンナノチューブとを、 ステンレス鋼製の容器を用いた遊星ミルで、 分 散メディアを使用することなく ドライ状態で 2時間以下の種々時分単位と容器 の回転数を組み合せた混練分散を行った。
次いで、 混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 575°Cで 5 分間の放電プラズマ処理した。 その後、 混練分散材を放電プラズマ焼結装置内 で、 900°C、 10分間の放電プラズマ焼結した。 その際、 昇温速度は 100°C/Min とし、 60MPaの圧力を負荷し続けた。
得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 ステンレス鋼粉のみを上記条 件の放電プラズマ焼結して得た固化体の熱伝導率に対し、 この発明による複合 材料は、 約 18%上昇した。
また、 得られた複合材料の電気抵抗率を測定した結果、 ステンレス鋼粉体の みを上記条件の放電プラズマ焼結して得た固化体の電気抵抗率に対し、 この発 明による複合材料の電気抵抗率は、 約 60% (導電率は約 1.65倍に上昇)となつ た。 産業上の利用可能性
この発明によるカーボンナノチューブ分散複合材料は、 例えば、 セラミック ス粉体を用いて、 耐腐食性、 耐高温特性に優れた電極材料、 発熱体、 配線材 料、 熱交換器、 燃料電池などを製造することができる。 また、 セラミックス粉 体、 アルミニウム合金、 ステンレス鋼等の金属粉体を用いて高熱伝導度に優れ た熱交換器やヒートシンク、 燃料電池のセパレ一タなどを製造することができ る。

Claims

請求の範囲
1. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と 10wt%以下の長鎖状カーボンナノチューブとを収納した容器を 回転させてメディアを用いることなく混練分散する工程、 混練分散材を 放電プラズマ焼結する工程とを含む力一ボンナノチューブ分散複合材料 の製造方法。
2. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と予め力一ボンナノチューブのみを放電プラズマ処理した 1 Owt %> 以下の長鎖状カーボンナノチューブとを収納した容器を回転させてメ ディアを用いることなく混練分散する工程、 混練分散材を放電プラズマ 焼結する工程とを含むカーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法。
3. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と 10wt%以下の長鎖状カーボンナノチューブとを混練分散するェ 程、 分散剤を用いて前記粉体とカーボンナノチューブとを湿式分散させ る工程、 乾燥した混練分散材を放電ブラズマ焼結する工程とを含むカー ボンナノチューブ分散複合材料の製造方法。
4. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と予めカーボンナノチューブのみを放電プラズマ処理した 1 Owt% 以下の長鎖状カーボンナノチューブとを収納した容器を回転させてメ ディアを用いることなく混練分散する工程、 分散剤を用いて前記粉体と 力一ボンナノチューブとを湿式分散させる工程、 乾燥した混練分散材を 放電プラズマ焼結する工程とを含むカーボンナノチューブ分散複合材料 の製造方法。
5. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と 10wt%以下の長鎖状カーボンナノチューブとを収納した容器を 回転させてメディアを用いることなく混練分散する工程、 混練分散材を 放電プラズマ処理する工程、 得られた分散材を放電プラズマ焼結するェ 程とを含む力一ボンナノチューブ分散複合材料の製造方法。
6. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と予め力一ボンナノチューブのみを放電プラズマ処理した 10 wt% 以下の長鎖状カーボンナノチューブとを収納した容器を回転させてメ ディアを用いることなく混練分散する工程、 混練分散材を放電プラズマ 処理する工程、 得られた分散材を放電プラズマ焼結する工程とを含む カーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法。
7. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と 10wt%以下の長鎖状カーボンナノチューブとを収納した容器を 回転させてメディアを用いることなく混練分散する工程、 分散剤を用い て前記粉体と力一ボンナノチューブとを湿式分散させる工程、 乾燥した 混練分散材を放電プラズマ処理する工程、 得られた分散材を放電プラズ マ焼結する工程とを含むカーボンナノチューブ分散複合材料の製造方 法。
8. セラミックス粉体又は金属 (その合金を含む)粉体あるいは前記両方の混 合粉体と予めカーボンナノチューブのみを放電ブラズマ処理した 10wt% 以下の長鎖状カーボンナノチューブとを収納した容器を回転させてメ ディアを用いることなく混練分散する工程、 分散剤を用いて前記粉体と カーボンナノチューブとを湿式分散させる工程、 乾燥した混練分散材を 放電ブラズマ処理する工程、 得られた分散材を放電ブラズマ焼結するェ 程とを含むカーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法。
9. 混練分散材を放電プラズマ焼結する工程が、 低圧下で低温のプラズマ放 電を行い、 その後高圧下で低温の放電プラズマ焼結を行う 2工程である 請求項 1から請求項 8のいずれかに記載のカーボンナノチューブ分散複合 材料の製造方法。
10. 混練分散工程で、 容器を自転公転させる遊星ミルを用いる請求項 1から 請求項 8のいずれかに記載のカーボンナノチューブ分散複合材料の製造 方法。
11. セラミックス粉体の平均粒径が ΙΟμπι以下、 金属粉体の平均粒径が
200μπι以下である請求項 1から請求項 8のいずれかに記載の力一ボンナ ノチューブ分散複合材料の製造方法。
12. セラミックス粉体は、 アルミナ、 ジルコニァ、 窒化アルミニウム、 炭化 けい素、 窒化けい素のうち、 1種または 2種以上である請求項 1から請求 項 8のいずれかに記載のカーボンナノチューブ分散複合材料の製造方 法。
13. 金属粉体は、 純アルミニウム、 アルミニウム合金、 チタン、 チタン合 金、 銅、 銅合金、 ステンレス鋼のうち、 1種または 2種以上である請求項 1から請求項 8のいずれかに記載のカーボンナノチューブ分散複合材料の 製造方法。
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