炭素/炭化ケイ素/炭素からなる3層構造ナノファイバの調製

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本研究は繊維状ナノコンデンサーの開発を最終目標として立案したものである。炭素前駆体ポリマー/炭化ケィ素前駆体ポリマー/炭素前駆体ポリマーからなる3層構造のコア/シェル微粒子を延伸紡糸し,ついで不融化,炭素化することを基本的調製プロセスとしている。したがって,如何にして紡糸可能な3層構造微粒子を調製するかが,本計画の成否を決定する。実験では,上記の3層構造微粒子の調製を念頭において,ポリマー微粒子上に炭化ケイ素前駆体ポリマーを被覆した2層構造粒子の調製を試みた。ここをブレークスルーできれば目標を達成できると考えたからである。炭素前駆体ポリマーは懸濁重合が可能であるが,炭化ケイ素前駆体ポリマーを懸濁重合で調製することはほとんど知られていない。そこで以下の2つの方法により2層コア/シェル粒子の調製を試みた。1)ポリスチレン微粒子表面を3-トリメトキシシリルメタクリレートでカップリングした後,ジメチルジビニルシランで被覆。ジメチルビニルシランで直接にポリスチレンを被覆することが困難なのでこうした手法を試みたが,被覆することはできなかった。2)ポリカルボシランによる被覆。ポリカルボシランのジクロロメタン溶液にポリスチレン微粒子を加え,充分に撹拌した後に凍結乾燥を行った。ポリスチレン粒径が大きくなり,被覆は確認された。しかし,粒子を不融化,炭素化した後では球形を保持できずに崩壊した。上述のように,当初の目標を達成することはできなかったが,2)の方法に可成りの可能性を見出すことはできた。今後は2)で調製した粒子をポリスチレンマトリックス中に分散し,紡糸,不融化,炭素化をする予定である。粒子と異なってナノファイバとなるので,形状の維持は容易になると考えられる。研究目標の意義はますます強くなると思われるので,何とか目標を達成したいと考えている。