木材およびセルロースからの高機能炭素材料の開発

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1・木材の脱リグニン試料および綿・酢酸菌・ホヤ由来のセルロースの炭化挙動と生成物の微細構造を調べ、微細繊維形態の維持には水膨潤状態からの乾燥法が重要であることがわかった。懸濁液の噴霧による急速凍結乾燥およびメタノール-t-ブチルアルコールによる溶媒置換乾燥が有効であり、これらによって炭化前のセルロースエアロゲルの比表面積は150m2/g程度となった。600℃炭化物のそれは通常乾燥で500m2/g程度、上記乾燥法では600m2/g程度で差が小さいが、2000℃処理で黒鉛化すると前者の50m2/g程度に対し後者は150m2/g程度となり、微細繊維形態維持の効果が顕著に現れた。炭化収率の向上のために塩化水素雰囲気での熱処理装置を製作した。この方法によれば窒素中での処理に比べ収率が2〜3倍に向上し、微細繊維の収縮が抑制された。2.セルロースの軽度のアセチル化も乾燥時の収縮と固着を防止する上で有効であった。3セルロース試料に微量の無機物が含まれていると、その微結晶を核としてカーボンナノチューブに類似した炭素ウィスカが生成することを見出した。この現象は窒素雰囲気での処理で、窒素の流量が少ないときにのみ観測される。この物質の構造と生成機構の解明は今後の課題であるが、セルロース分解物からの化学気相沈着(CVD)である可能性が高く、新しい型の炭素材料として注目される。