CVD法によるコイル状カーボンファイバーの合成とその特性評価

CVD法卷曲碳纤维的合成及其特性评价

• 批准号: 06650963
• 负责人: 元島 栖二
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06650963/
• 关键词: 炭素繊維; 気相成長炭素繊維(VGCF); コイル状ファイバー; CVD; アセチレン

内径23mmの横型石英製反応装置を用い、微量の硫黄不純物を含むアセチレンを種々の金属触媒存在下で熱分解させてコイル状カーボンファイバーを合成し、その詳細な合成条件、モルフォロジー、成長機構、機械的・電磁気的特性の評価を行った。その結果は、次のように要約できる。(1)触媒としては、Ni,Ti及びW粉末が最も有効で、原料アセチレンに対するコイル収率は50%以上を示した。金属板でもコイル成長が認められた。(2)種々の金属粉末の他、Ni単結晶(110),TiS,TiC、Ti_2O_3およびTiO粉末でも、ある程度のコイル成長が認められた。一方純Ti板やTiO_2粉末では、コイルは全く析出しなかった。(3)触媒金属の最適粒度は、約2.5ミクロンであり、特に、1ミクロン以下の微粉末ではコイル収率は10%以下であり、触媒としては不適当であった。(4)不純物としては、チオフェンが最も有効であり、コイル収率50%以上を示した。(5)コイルは用いた金属触媒に依存したかなり狭い温度領域(700-850℃)でのみ成長した.最高のコイル収率を示す最適反応温度は,750℃(Ni,W),775℃(Ti)であった。(6)アセチレン中のチオフェン不純物の最適流量は、約0.35sccm(全ガス流量中0.24%)でありこの値から少しでもずれるとコイルは全く成長しなかった。(7)コイルは、原料ガス導入口近くでのみ析出した。(8)コイル先端部分の触媒粒は、金属炭化物であり、これに2-30%の硫黄が含まれており、これが実際のコイル成長の触媒として作用する事が分かった。(9)コイル規則正しく蜜に巻いたコイルでは、表面にPy-C層が析出して、コイルファイバー同士がくっついており、そのため、コイルの伸び率は、約40%であった。(10)コイルのバルク抵抗は、かさ密度が0.5g/cm3では10^0Ω・cmであった。

A transverse quartz reactor with an inner diameter of 23mm was used. A trace amount of sulfur impurity was contained in the reactor. In the presence of a metal catalyst, thermal decomposition of sulfur was carried out. The reaction conditions, growth mechanism, mechanical and electromagnetic properties were evaluated. The result is that the offer is made. (1)The catalyst, Ni,Ti and W powders are the most effective, and the raw material recovery rate is more than 50%. The metal plate is grown. (2)Various kinds of metal powders, Ni monocrystals (110),TiS,TiC, Ti_2O_3 and TiO powders have been grown to a high degree. A pure Ti plate and TiO_2 powder were deposited. (3)The optimum particle size of the catalyst metal is about 2.5 μ m, and the recovery rate of the fine powder below 1 μ m is less than 10%. (4)Impurity is the most important factor, and the percentage of impurities is more than 50%. (5)The temperature range (700-850℃) is narrow, and the growth rate depends on the metal catalyst. The maximum temperature of the reaction is 750 ℃(Ni,W) and 775 ℃(Ti). (6)The optimum flow rate of impurities in the sample is about 0.35sccm(0.24% of total flow rate). (7)The raw material is introduced into the raw material. (8)The catalyst particles and metal carbide in the top part contain 2-30% sulfur, and the catalyst for the growth of the catalyst is divided into two parts. (9)The Py-C layer on the surface of the glass is precipitated, and the temperature of the glass is about 40%. (10)The density is 0.5g/cm3 or 10^0Ω·cm.