金属銅ナノ粒子－シリカガラス被覆複合体の電気・熱伝導特性の研究

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一般に、熱伝導と電気伝導はどちらも物質中の電子の移動に起因するため、高い熱伝導性と絶縁性を両立させることは難しい。そこで、金属と酸化物との複合化により絶縁性を維持しつつ良好な熱伝導性を有する材料として、申請者は、シリカ被覆金属銅ナノ粒子を提案した。このシリカ被覆金属銅ナノ粒子の実用化に向けて、本年度の研究では、反応浴組成を変化させたときの銅ナノ粒子の安定性やシリカ析出挙動を、混成電位測定と水晶振動子マイクロバランス(QCM)測定を用いることで電気化学的・速度論的考察に基づいて調査し、生成するシリカ被覆銅ナノ粒子の形態制御を試みた。これまでにも、金属ナノ粒子のシリカ被覆に関する報告は散見されるが、いずれも、金などの非常に安定な貴金属や酸化物ナノ粒子を被覆したものが多くを占めている。この理由としては、シリカ被膜の原料となるテトラエトキシシラン(TEOS)のゾル-ゲル反応において、均一な皮膜を生成させるためにアンモニアを用いるのが一般的であるため、アンモニアと錯体を形成して溶解してしまう銅のシリカ被覆は困難であったためである。また、金属ナノ粒子の安定性やシリカの析出速度を定量的に評価した例は少なく1本研究では、最適な浴組成を知るための評価方法も確立した。その後、作製したナノ複合体の物性評価法の確立へ向けての指針を得るため、TEOSに代表される4官能性シランに加えて3官能性シランを用いることにより、まずはバルク金属への均一なシリカ被覆を試み、その物性を評価した。