WO2005040068A1 - カーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法 - Google Patents

カーボンナノチューブ分散複合材料の製造方法 Download PDF

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Kazuaki Katagiri
Atsushi Kakitsuji
Toyohiro Sato
Terumitsu Imanishi
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Sumitomo Precision Products Co., Ltd.
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Definitions

  • metal compounds (borides: TiB 2 , WB , MoB, CrB, A1B 2, MgB, carbides: WC, nitrides: proposed by appropriate amounts of TiN or the like) and carbon nanotubes, moldability and conductivity were both standing resin molded body (JP 2003- 34751).
  • the wet dispersing step is performed by adding a known nonionic dispersing agent, a cation-anionic dispersing agent and using an ultrasonic dispersing device, a ball mill, and the above-described various mills, crushers, and shaker devices. Dispersion can be performed, and the above-mentioned dry dispersion time can be reduced and efficiency can be improved. Further, as a method of drying the slurry after the wet dispersion, a known heat source / spin method can be appropriately employed.
  • Alumina powder having an average particle diameter of 0.6 ⁇ and long-chain carbon nanotubes were dispersed in a ball mill using an alumina bowl and balls. First, 5 wt% carbon nanotubes were blended, alumina powder that had been sufficiently dispersed in advance was blended, and these powders were kneaded and dispersed in a dry state for 96 hours.
  • Carbonized elementary powder having an average particle diameter of 0.3 ⁇ and long-chain carbon nanotubes of 0.25 wt% were dispersed in a planetary mill using an alumina container.
  • carbon nanotubes are compounded, carbonized carbon powder and elementary powder that have been sufficiently dispersed in advance are mixed, and the powders are dried for 2 hours or less in a dry state without using a dispersion medium. Kneading and dispersing were carried out by combining various time and minute units and the rotation speed of the container.
  • a nonionic surfactant Triton X-100, lwt% was added as a dispersant, and the mixture was wet-dispersed by applying ultrasonic waves for 2 hours or more. The resulting slurry was filtered and dried.
  • a mixture of pure aluminum powder with an average particle diameter of ⁇ and alumina powder with an average particle diameter of 0.6 ⁇ (95 wt%, aluminum powder: alumina powder 95: 5) and a long-chain carbon nanotube ( 5 wt%) was dispersed in a planetary mill using an alumina container.
  • the kneading and dispersing material was loaded into a die of a discharge plasma sintering apparatus and subjected to a discharge plasma treatment at 400 ° C for 5 minutes. Thereafter, the kneaded dispersion material was subjected to discharge plasma sintering at 600 ° C for 5 minutes in a discharge plasma sintering apparatus.
  • Fig. 9 shows an electron micrograph of the aluminum particles after subjecting the kneading and dispersing material to discharge plasma treatment.
  • Figs. 9B and 10 show electron micrographs when Fig. 9 in the order of 40 ⁇ is enlarged to the order of 3.0 ⁇ and l.Opm.

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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ボールミルや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
力一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、 長鎖状の力一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カー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、 力一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力提案 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以上であるカーボン 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、 カー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、 燃料電池のセパレ一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) およびカー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ッ 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、 力一ボンナノ 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。
力一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一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 500nm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カーボンナノ 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、 力一 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 ばフィールドェ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カー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 セラミックスゃ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、 焼結体内に網状にカー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、 カーボンナノチューブに予め放電プ ラズマ処理した場合、 セラミックスとの混練分散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、 得られた分散材を放電 プラズマ焼結する前に、 該分散材に所要温度で放電プラズマ処理しておくと、 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 びに均一化がより良好になって、 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 (予 め放電プラズマ処理したものを含む)とを、 混練分散する工程、 あるいはさら に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、 得られ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ブラ ズマ焼結する工程とを有することを特徴とする力一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り、 これに長 鎖状カーボンナノチューブを均一に分散させたことにより、 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力一ボンナノチューブを、 公知の粉砕- 解砕ミル、 ボールなどのメディアを用いる各種ミル等で混練分散させて、 分散 材を放電プラズマ処理後に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 の電極ゃセパレー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 3Aはこの発明によるチタン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の楱式図、 図 3Bは強制破面の拡大 電子顕微鏡写真の模式図である。
図 4は、 この発明による繭状のカーボンナノチューブの電子顕微鏡写真の模 式図である。
図 5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 6Aはこの発明による銅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の模式図、 図 6Bは強制破面の拡大電子 顕微鏡写真の模式図である。
図 7Aはこの発明によるジルコ二ァ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の模式図、 図 7Bは強制破 面の拡大電子顕微鏡写真の模式図である。
図 8Aはこの発明による混練解砕後のアルミニウム粒子の電子顕微鏡写真の 模式図、 図 8Bは Aの拡大電子顕微鏡写真の模式図である。
図 9Aはこの発明による混練解砕後に放電ブラズマ処理したアルミニウム粒 子の電子顕微鏡写真の模式図、 図 9Bは Aの拡大電子顕微鏡写真の模式図であ る。
図 10は、 図 9Aの拡大電子顕微鏡写真の模式図である。 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、 カー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 50μπι~150μπιが好ましい。
この発明において、 使用する長鎖状のカーボンナノチューブは、 文字どおり 力一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、 力一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、 例えば力一ボンナノチューブ 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、 混練分散する工程、
(2)さらに、 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、
(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、 破碎、 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。 特にボールミルは、 公知の横型や遊星型、 撹拌型等のミルの如く、 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ればいずれの構造であっても 利用できる。 また、 メディアもその材質、 粒径を適宜選定することができる。 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場合は、 特に粉体粒径 やボール粒径を選定して解砕能を向上させる条件設定を行う必要がある。
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 イオ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 リ一を乾燥させる方法は、 公知の熱源ゃ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、 例えば先に力一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パター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力 肖失して活性化されるなど等の作用によリ焼 ■糸'1( i5 が円滑に進行する。 力一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〜： LOMPa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^ 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プラズマ 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い。
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
平均粒子径 0.6μπιのアルミナ粉体と、 長鎖状のカー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 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プ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 2-1
平均 (ピーク)粒子径 ΙΟμπι以下の純チタン粉体と、 平均粒子径 30μπιの純チタ ン粉体を種々割合で混ぜた純チタン粉体と、 10wt%の長鎖状のカーボンナノ チューブを、 チタン製のボウルとボールを用いたボールミルで、 ドライ状態で 100時間以上の混練分散を行った。
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 250°C/Minとし、 lOMPa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結果、 750-1000 Siemens/mごなつた。
実施例 2-2
平均粒子径 ΙΟμπ！〜 20μηι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、 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 3に示す。 スケールが ΙΟμιηオーダ一の図 3Αを 1.Ομπι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 3Β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 2-3
平均粒子径 ΙΟμπ！〜 20μπιの純チタン粉体と、 0.05wt%~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 (CNT0.25wt%添加)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 17.2W/mK、 放電プラズ マ処理なしの場合は、 UW/mKであった。 なお、 前記結果から純チタン粉体の 粒径とカーボンナノチューブ量並びに解砕条件との間に最適範囲が存在すると 考えられるが、 最適範囲外であっても、 解砕前の放電プラズマ処理が熱伝導率 の向上に大きく寄与することが分かる。
実施例 3-1
カー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 4に示す。
平均粒子径 0.5pmのアルミナ粉体と、 上記力一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%の力一 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プ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 5に示す。 実施例 3-2
平均粒子径 Ο.βμπι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であった。
実施例 4-1
平均粒子径 50μπιの無酸素銅粉 (三井金属アトマイズ粉)、 または平均粒子径 50μπιの銅合金粉体 (Cu90-Znl0、 三井金属アトマイズ粉)と、 10wt%の長鎖状 の力一ボンナノチューブとを、 ステンレス鋼製のボウルとクロム鉄製のボール を用いたボールミルで分散した。 まず、 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無酸素銅粉体または銅合金粉体を配合し、 分散媒に非ィォ ン性界面活性剤（トリトン X-100、 lwt%)を用いて 100時間以上の湿式混練分散 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、
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 80°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 500~800 W/mKとなった。
実施例 4-2
平均粒子径 20μπ！〜 30pmの無酸素銅粉 (三井金属アトマイズ粉）と、 0.5wt%® 長鎖状の力一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 lOOtVMin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 6Aに示す。 スケー ルが 50μπιオーダーの図 6A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 6Β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 5Χ 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。
実施例 5-1
平均粒子径 0.6μπιのジルコニァ粉体 (住友大阪セメント社製)と、 5wt%の長鎖 状のカーボンナノチューブを、 ジルコニァ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、 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 100時間以 上の混練分散を行った。
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~1400°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 たところ、 500~600 Siemens/mとなった。
実施例 5-2
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、 lwt%の長鎖 状の力一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 5-3
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、 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%~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オーダーの図 7Aを Ι.Ομιη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。
実施例 6
平均粒子径 0.5μπιの窒化アルミニウム粉体（トクャマ社製）と、 5wt%の長鎖状 の力一ボンナノチューブとを、 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、 カーボンナノチューブを配合し、 予め十分に分散処理 した窒化アルミニウム粉体を配合し、 それらの粉末同士をドライ状態で 100時 間以上の混練分散を行った。
混練分散材を放電プラズマ焼結装置のダイ内に装填し、 1600°C~1900°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、 熱伝導 率を測定したところ、 500〜600 Siemens/m、 500~800 W/mKとなった。
実施例 7-1
平均粒子径 0.3pmの炭化け 、素粉体と、 5wt%の長鎖状のカーボンナノ チューブとを、 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、 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 100時間以上の混練分散を 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、 1800°C~2000°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 たところ、 500~600 Siemens/mとなった。
実施例 7-2
平均粒子径 0.3μηιの炭化けレ、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 、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 、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。
実施例 7-3
平均粒子径 0.3μπιの炭化け 、素粉体と、 0.25wt%の長鎖状の力一ボンナノ 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、 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炭化けレ、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 し続けた。
得られた複合材料の熱伝導率を測定した結果、 92.3 W/mKであった。 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、 5wt%の長鎖状の力一 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、 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 100時間以上の混練分 散を行った。 ' 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、
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、 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たところ、 400〜500 Siemens/mとなつた。
実施例 9-1
平均粒子径 ΙΟΟμπιの純アルミニゥム粉体と平均粒子径 0.6μπιのアルミナ粉体 の混合粉体 (90wt%)と、 長鎖状のカーボンナノチューブ (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 ΙΟΟμιηの純アルミニウ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、 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のチタン粉体と平均粒子径 0.6μπιのジルコニァ粉体との混 合粉体 (90%)と、 10wt%の長鎖状のカーボンナノチューブを、 ステンレス鋼製 のボウルとクロム鉄製のボールを用いたボールミルで、 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チタン粉体 (90%)とジルコニァ粉 体 (10%)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 100時間以 上の混練分散を行った。
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 250°C/Minとし、 lOMPa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結果、 750~1000 Siemens/mとなった。
実施例 11
平均粒子径 50μιηの無酸素銅粉 (三井金属ァトマイズ粉)と平均粒子径 0.6μπιの アルミナ粉体との混合粉体と、 10wt%の長鎖状の力一ボンナノチューブとを、 ステンレス鋼製のボウルとクロム鉄製のボールを用いたボールミルで分散させ た。 まず、 カーボンナノチューブを配合し、 分散媒に非イオン性界面活性剤 (トリトン X-100、 lwt%)を用いて予め十分に分散処理した無酸素銅粉 (90%)と アルミナ粉体との混合粉体とを、 100時間以上の湿式混練分散を行った。 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 12-1
平均粒子径 30μπιのアルミニウム合金 (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ブ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 12-2
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、 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、 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、 上記条件のカー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 めった。
実施例 12-3
平均粒子径 30μπιのアルミニゥム粉体と、 0.25wt%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ブラズ 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分間の放電プラズマ焼結した。
混練分散材のアルミニゥム粒子の電子顕微鏡写真図を図 8Aに示す。 スケ一 ルが 30μπιオーダ一の図 8Aを Ι.Ομιηオーダ一に拡大した際の電子顕微鏡写真図 を図 8Βに示す。
また、 混練分散材に放電プラズマ処理を施した後のアルミニゥム粒子の電子 顕微鏡写真図を図 9Αに示す。 40μπιオーダーの図 9Αを 3.0μπι、 l.Opmオーダ一 に拡大した際の電子顕微鏡写真図を図 9B、 図 10に示す。
図 8では、 混練分散にてカーボンナノチューブがアルミニウム粒子に付着す るも、 単に載るように見られるが、 混練分散材に放電プラズマ処理を施すと、 図 9、 10に示すように力一ボンナノチューブがアルミニゥム粒子に食い込むよ うに付着することが分かる。
実施例 13
平均粒子径 20μπ！〜 30μπι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
この発明による力一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 た熱交換器やヒ一卜シンク、 燃料電池のセパレー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%以下の長鎖状力一ボンナノチューブとを混練分散するェ 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。
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 合粉体と予めカーボンナノチューブのみを放電プラズマ処理した 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。
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 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工程、 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、 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%以下の長鎖状力一ボンナノチューブとを混練分散するェ 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。
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 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プラズマ処理した 10wt% 以下の長鎖状力一ボンナノチューブとを混練分散する工程、 分散剤を用 レ、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。
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ブラズマ焼結を行う 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. 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 、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。
11. 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。
12. 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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