特許ウォッチ

公開番号2024143452
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023056144
出願日2023-03-30
発明の名称複合材料、粉体材料および複合材料の製造方法
出願人ノリタケ株式会社
代理人個人,個人
主分類C01B 21/064 20060101AFI20241003BHJP(無機化学)
要約【課題】窒化物セラミックスと水分との反応の抑制と、該窒化セラミックスの好適な熱伝導特性発現と両立した複合材料、粉体材料および複合材料の製造方法の提供を目的とする。
【解決手段】ここで開示される複合材料は、窒化物セラミックスと、該窒化物セラミックスの表面に付着した金属または半金属の酸化物セラミックスとを含む。ここで、非局在化密度汎関数(NLDFT)法により求めた該酸化物セラミックスの細孔径10nm以下における該酸化物セラミックスの単位質量当たりの細孔体積が0.01cm³/g以上である。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
窒化物セラミックスと、前記窒化物セラミックスの表面に付着した金属または半金属の酸化物セラミックスと、を含む複合材料であって、
非局在化密度汎関数（ＮＬＤＦＴ）法により求めた前記酸化物セラミックスの細孔径１０ｎｍ以下における前記酸化物セラミックスの単位質量当たりの細孔体積が０．０１ｃｍ
３
／ｇ以上である、
複合材料。
続きを表示（約 800 文字）【請求項２】
前記酸化物セラミックスの微分細孔容積分布における最大ピーク細孔径が、１０ｎｍ以下である、
請求項１に記載の複合材料。
【請求項３】
前記酸化物セラミックスが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、イットリア、酸化鉄、酸化亜鉛およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む、
請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項４】
前記酸化物セラミックスが、アモルファスアルミナ、γ-アルミナ、アモルファスシリカおよびアモルファスジルコニアからなる群から選ばれる混合物または複合酸化物を含む、
請求項１または２に記載の複合材料。
【請求項５】
請求項１または２に記載の複合材料が粉末状に含まれる、粉体材料。
【請求項６】
水と非極性溶媒の分離相と前記粉体材料とを攪拌したとき、前記粉体材料の７０ｗｔ％以上が水相に存在する、請求項５に記載の粉体材料。
【請求項７】
窒化物セラミックスと、前記窒化物セラミックスの表面に付着した金属または半金属の酸化物セラミックスとを含む複合材料の製造方法であって、
前記酸化物セラミックスの原料となる金属または半金属を含むレジネートを、前記窒化物セラミックスに付着させる工程と、
前記レジネートを分解する工程と、を含み、
前記複合材料中において、非局在化密度汎関数（ＮＬＤＦＴ）法により求めた前記酸化物セラミックスの細孔径１０ｎｍ以下における前記酸化物セラミックスの単位質量当たりの細孔体積が０．０１ｃｍ
３
／ｇ以上である、
複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記分解工程において、８００℃以下で熱処理を行う、
請求項７に記載の複合材料の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、複合材料、粉体材料および複合材料の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
電気エネルギーを効率的に利用するために、電力用半導体素子（いわゆるパワーデバイス）が不可欠な存在となっている。また、省電力、高寿命の高輝度・パワーＬＥＤランプ等に用いられる照明用半導体素子（いわゆるハイパワーＬＥＤデバイス）の需要も高まっている。一般に、パワーデバイスの高密度化に伴い、パワーデバイスの発熱量が増大する。かかる発熱を放熱するための無機材料として、熱伝導性に優れた窒化物セラミックスが知られる。
【０００３】
しかしながら、窒化物セラミックス（典型的には、窒化アルミニウムや窒化ホウ素等。）は、大気中の水分と反応し、加水分解が進行する。例えば特許文献１には、耐水性の向上を目的として、金属窒化物粒子（窒化物セラミックス粒子）の表面にシリカ粒子を概ね隙間なく被覆した、シリカ被覆金属窒化物粒子が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１０１５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１では、窒化物セラミックスに対し、概ね隙間なくシリカ粒子を被覆している。このため、窒化物セラミックスの熱伝導性を阻害する。
【０００６】
ここに開示される技術は、かかる点に鑑みて創出されたものであり、窒化物セラミックスと水分との反応の抑制と、窒化セラミックスの好適な熱伝導性の特性発現とを両立した複合材料の提供を目的とする。また、他の側面として、該複合材料を含む粉体材料および該複合材料の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ここに開示される複合材料は、窒化物セラミックスと、上記窒化物セラミックスの表面に付着した金属または半金属の酸化物セラミックスとを含む。該複合材料において、非局在化密度汎関数（ＮＬＤＦＴ）法により求めた上記酸化物セラミックスの細孔径１０ｎｍ以下における該酸化物セラミックスの単位質量当たりの細孔体積が０．０１ｃｍ
３
／ｇ以上であることを特徴とする。
【０００８】
上記複合材料では、酸化物セラミックスの細孔径１０ｎｍ以下における該酸化物セラミックスの単位質量当たりの細孔体積が０．０１ｃｍ
３
／ｇ以上とする構成をもつ。かかる構成によれば、酸化物セラミックスの細孔が空気中の水蒸気を吸着する（トラップする）役割を持つ。これにより、窒化物セラミックスと水分とが反応するのを抑制する。さらに、該酸化物セラミックスが水蒸気吸着効果を持つため、窒化物セラミックスを隙間なく被覆する必要が無いため、該窒化物セラミックスの表面に酸化物セラミックスが付着されない表面露出部を確保することができる。該表面露出部を確保することにより、窒化物セラミックスの熱伝導性を好適に発現することができる。従って、窒化物セラミックスと水分との反応の抑制と、窒化セラミックスの熱伝導性の特性発現と両立した複合材料の提供が実現される。
【０００９】
ここに開示される複合材料の好ましい一態様では、上記酸化物セラミックスの微分細孔容積分布における最大ピーク細孔径が、１０ｎｍ以下である。かかる構成によれば、低湿度環境においても、好適に水蒸気を吸着することができる。
【００１０】
ここに開示される複合材料の好ましい一態様では、上記酸化物セラミックスが、アルミナ、シリカ、ジルコニア、チタニア、セリア、イットリア、酸化鉄、酸化亜鉛およびゼオライトからなる群から選ばれる少なくとも一種の化合物を含む。また、ここに開示される複合材料の好ましい一態様では、上記酸化物セラミックスが、アモルファスアルミナ、γ-アルミナ、アモルファスシリカおよびアモルファスジルコニアからなる群から選ばれる混合物または複合酸化物を含む。かかる構成によれば、好適に多孔質構造の酸化セラミックスを付着させた複合材料の提供が可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許