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公開番号2025023384
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-17
出願番号2023127451
出願日2023-08-04
発明の名称新規なSiOx/カーボンナノ繊維とその製造方法
出願人富士通商株式会社
代理人個人
主分類C23C 16/26 20060101AFI20250207BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】従来のSiC繊維材料に替わる材料としてSiO_xとカーボンの複合構造ナノ繊維に注目し、その製造方法を開発することを課題とする。
【解決手段】Si基板1を洗浄して熱CVD装置に挿入し、900～1000℃の温度範囲で燐/エタノールの混合液体をネプライザー装置で霧化させながら、Si基板上においては燐の薄膜層2が形成され(I)、次いでSiと融合反応が起こり、燐-Si混合液体層3が形成され(II)、最後にSi-燐融合液体層の表面は急速に過飽和状態になり、Si+O₂→SiO_xの酸化反応を通じて、SiO_x/カーボンナノファイバーが析出し、成長を続けて、同時にエタノールから析出したアモルファスカーボン層4もSiO_xコア5の外側へ堆積する(III)反応を順次行わせるSiO_x/カーボンナノ繊維の製造方法。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
Si基板を洗浄して熱CVD装置に挿入し、950～1050℃の温度範囲で燐／アルコールの混合液体をネプライザー装置で霧化させながら一定時間反応を行わせることにより、SiO
x
/カーボンナノファイバーを析出・成長させるようにしたことを特徴とするSiO
x
/カーボンナノ繊維の製造方法。
続きを表示（約 180 文字）【請求項２】
SiO
x
コアの周囲にアモルファスカーボン層を有するコアシェルSiO
x
/カーボンナノ繊維。
【請求項３】
航空機用ガスタービンエンジン乃至自動車ブレーキ乃至高温部分における熱交換器乃至防弾チョッキの素材として使用される請求項２項記載のコアシェルSiO
x
/カーボンナノ繊維。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、新規なSiO
x
/カーボンナノ繊維とその製造方法に関するものである。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
世界のセラミックマトリックス複合材(CMC-SiC繊維)およびカーボンマトリックス複合材(CAMC)市場とは、セラミックまたは炭素マトリックスに埋め込まれたセラミックまたはカーボンファイバーで作られた先進的な材料を指す。これらの材料は高い強度、剛性、耐熱性で知られて、航空、宇宙、防衛、エネルギー、自動車、産業などのさまざまな用途に使用されている。
【０００３】
従来のSiC繊維は高性能素材として多くの利点を持っているが、いくつかの欠点もある。例えば、1.高価格:合金材料に比べて製造コストが高く、製造工程も複雑であり、そのためある程度に幅広い用途が制限されている。2.脆性の問題:高温と高圧の環境では破損しやすいである。3.高熱膨張率:他の材質と比べて熱膨張率が大きな異なる。4:強度は高いが靱性が不足し、一部の応力集中箇所で亀裂が発生しやすいである。
【０００４】
これは、既存のSiC繊維構造においては、SiおよびC元素は通常は強く結合してほとんどの化学物質に対して反応しないため強度は高いが靱性が不足し、一方高温高圧下で酸素と反応して酸化物を生成し、繊維材料の構造と性能を破壊するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特表２０１２－５１１４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに対して、SiO
x
とカーボンの複合構造ナノ繊維は、高強度、高耐熱性、高耐衝撃性、絶縁性、高耐酸性と化学的安定性を備えた理想的な素材である。
【０００７】
これは、SiO
x
とカーボンの複合構造ナノ繊維は、O原子の介入により Si および C 元素と Si-O および C-O 結合が形成され、酸化物の形成が減少し、ナノ繊維材料の耐酸化性が向上し、またO原子の介在により、SiおよびC元素はより強力なSi-O結合およびC-O結合を形成し、結合強度を強化してSiOx/カーボンナノ繊維の耐熱性が高められる等の理由によるものである。
【０００８】
そこで、本発明は、従来のSiC繊維材料に替わる材料としてSiO
x
とカーボンの複合構造ナノ繊維に注目し、その製造方法の開発することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る製造方法は、Si基板を熱CVD装置に挿入し、950～1050℃好ましくは９００～１０００℃の温度範囲で燐／アルコールの混合液体をネプライザー装置で霧化させながらSi基板上で一定時間反応を行わせる。
【００１０】
本発明において使用する燐は赤燐、白燐、黄燐等燐同素体が使用でき、好ましくは赤燐である。
（【００１１】以降は省略されています）

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