セラミックスウィスカ-の高効率製造とCVDによる表面改質プロセス

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本研究の目的は、気相反応法(CVD)によって、連続的にしかも高効率で、ウィスカ-を生産する反応プロセスを開発することであり、本年度は以下の成果を得た。1.フェロセンをベンゼンに溶解した溶液を超音波を用いて霧化し、水素と共に管型反応器に導入する。フェロセンは水素で還元されて鉄の超微粉を生成する。これが触媒となり、ベンゼンの熱分解で生成した炭素が成長析出して炭素繊維が生成する。直径5cmの横型アルミナ製反応器で実験を行なった結果、反応器出口から多量のすすと共に直径0.4μm、長さ、数μmの炭素繊維が確認された。一方、管内壁には鉄と炭素からなる被膜ができ、そこから直径10〜20μm、長さ数mmの針状炭素繊維が成長した。横型反応器ではガスの逆混合などが問題となり、効率よく炭素繊維を得ることができなかった。現在、装置を縦型にして炭素繊維の製造に取り組んでおり、その最適条件を探索中である。2.窒化珪素ウィスカ-の製造については、本年度は反応装置の検討、設置を行った。すなわち、管型反応装置で最適反応条件を検討中であり、そのデ-タを基に流動層に展開する。3.炭素短繊維(直径13μm、長さ370μm)を平均径141μmのガラス球に体積分率10%の割合で混合し、透明石英管内で減圧下(100Pa)流動化し、RF-プラズマを用いてアルゴン-酸素気流中で表面酸化処理を行った。XPSで表面分析したところ、含酸素官能基が増加した。また、水との接触角を測定したところ、プラズマ電圧、接触時間により表面の親水性が制御可能となった。SEMの観察からは表面には物理的ダメ-ジはみられなかった。今後はマイクロ波プラズマ装置を設置して、RF-法との比較を行なう。