マイクロコイル状カーボンファイバーを鋳型とした新規化合物コイルの創製と特性評価

カーボンマイクロコイル/マイクロチューブの気相高温メタライジング/ナイトライジングにより、金属炭化物及び窒化物マイクロコイル/マイクロチューブの合成を行い、合成条件の検討及び特性評価を行った。1)原料としてコイル隙間のない規則性コイル/チューブを用いると、コイル間隙が完全に埋まり、マイクロチューブ(NbC,NbN,TaC,及びTaN)が得られた。2)最初、カーボンマイクロチューブの外側及び内側からメタライジング/ナイトライジングされてMC/C(カーボンコイル)/MC(M=Ta,Nb)コンポジットが形成され、次第に反応がファイバーの内側まで進行し、最終的にファイバーの芯までメタライジングされてMCマイクロチューブが形成された。3)窒素雰囲気下で反応を行うと対応する金属窒化物マイクロチューブが得られた。高温では、炭化物より窒化物の方が熱力学的に安定であるため、炭素と窒素が容易に置換されるものと思われる。4)コイル間隔の大きなコイルを用いるとマイクロパイプ状にはならず、原料のコイル形態を保持したまま、マイクロコイル状MCまたはMN(M=Ta,Nb)ファイバーが得られた。5)マイクロチューブ化すると、バルク(粉末)電気抵抗値は減少し、その値は何れの化合物でも、バルク(粉末)に依存して1.0-0.01Ωcmの低い値を示した。6)マイクロチューブ化すると、原料コイルの比表面積(約100m^2/g)は、反応温度の上昇及び反応時間の増加と共に、急激に減少して5-20m^2/gの低い値を示した。7)As-grownカーボンコイルを1300-3000℃で熱処理し、微細構造変化を検討した。As-grownのカーボンコイルはほとんど非晶質であるが、1300℃で熱処理すると微粒多結晶化、2500℃では乱層のグラファイト層が発達し、3000℃ではかなり規則的なグラファイト層が繊維軸に30-40°傾いて、ヘリングボーン状に発達した。

カーボンマイクロコイル/マイクロチューブの気相高温メタライジング/ナイトライジングにより、金属炭化物及び窒化物マイクロコイル/マイクロチューブの合成を行い、合成条件の検討及び特性評価を行った。1)原料としてコイル隙間のない規則性コイル/チューブを用いると、コイル間隙が完全に埋まり、マイクロチューブ(NbC,NbN,TaC,及びTaN)が得られた。2)最初、カーボンマイクロチューブの外側及び内側からメタライジング/ナイトライジングされてMC/C(カーボンコイル)/MC(M=Ta,Nb)コンポジットが形成され、次第に反応がファイバーの内側まで進行し、最終的にファイバーの芯までメタライジングされてMCマイクロチューブが形成された。3)窒素雰囲気下で反応を行うと対応する金属窒化物マイクロチューブが得られた。高温では、炭化物より窒化物の方が熱力学的に安定であるため、炭素と窒素が容易に置換されるものと思われる。4)コイル間隔の大きなコイルを用いるとマイクロパイプ状にはならず、原料のコイル形態を保持したまま、マイクロコイル状MCまたはMN(M=Ta,Nb)ファイバーが得られた。5)マイクロチューブ化すると、バルク(粉末)電気抵抗値は減少し、その値は何れの化合物でも、バルク(粉末)に依存して1.0-0.01Ωcmの低い値を示した。6)マイクロチューブ化すると、原料コイルの比表面積(約100m^2/g)は、反応温度の上昇及び反応時間の増加と共に、急激に減少して5-20m^2/gの低い値を示した。7)As-grownカーボンコイルを1300-3000℃で熱処理し、微細構造変化を検討した。As-grownのカーボンコイルはほとんど非晶質であるが、1300℃で熱処理すると微粒多結晶化、2500℃では乱層のグラファイト層が発達し、3000℃ではかなり規則的なグラファイト層が繊維軸に30-40°傾いて、ヘリングボーン状に発達した。