Design for conductive ceramics composite

粉末をプレス成形して、焼結することでバルク体を製造する粉末冶金技術は産業界では汎用的に用いられモノづくりの基本となっている。さらに、マトリックスに添加物を分散させ複合化させることで、更なる特性向上が見込まれる（複合材料）。従来の複合材料の作製プロセスでは、マトリックス粒子と添加粒子を機械的に混合し「均一に」添加物が分散した微構造を目指すことになるが、ある規則性を持った配列で添加物を導入することは不可能である。例えば、セラミックスに導電性を付与したい場合、電気伝達のための経路（パーコレーション構造）を導入する必要がある。この場合、「均一」に導入しても意味がなく、添加物を連続的に「偏析」させて効率よく連続相を確保することが重要となる。本研究では、このように、より少ない添加量（パーコレーション閾値の低減）で、確実なパーコレーション構造をデザインすることができる革新的な粉末冶金プロセスの確立に挑戦している。初年度はパーコレーション構造導入のために重要な基本要素である顆粒の品質向上を目指した。導電性に関与しないコア部（セラミック粒子）と導電性を付与するシェル部（セラミックス粒子と導電性ナノ物質）から構成されるコアシェル複合顆粒を作製した。特に、単分散性、充填性を確立するための基礎検討を行なった。導電性物質であるカーボンナノチューブの分散技術を確立できたことで、単分散性の高いコアシェル複合顆粒を作製することができた。

粉末をプレス成形して、焼結することでバルク体を製造する粉末冶金技術は産業界では汎用的に用いられモノづくりの基本となっている。さらに、マトリックスに添加物を分散させ複合化させることで、更なる特性向上が見込まれる（複合材料）。従来の複合材料の作製プロセスでは、マトリックス粒子と添加粒子を機械的に混合し「均一に」添加物が分散した微構造を目指すことになるが、ある規則性を持った配列で添加物を導入することは不可能である。例えば、セラミックスに導電性を付与したい場合、電気伝達のための経路（パーコレーション構造）を導入する必要がある。この場合、「均一」に導入しても意味がなく、添加物を連続的に「偏析」させて効率よく連続相を確保することが重要となる。本研究では、このように、より少ない添加量（パーコレーション閾値の低減）で、確実なパーコレーション構造をデザインすることができる革新的な粉末冶金プロセスの確立に挑戦している。初年度はパーコレーション構造導入のために重要な基本要素である顆粒の品質向上を目指した。導電性に関与しないコア部（セラミック粒子）と導電性を付与するシェル部（セラミックス粒子と導電性ナノ物質）から構成されるコアシェル複合顆粒を作製した。特に、単分散性、充填性を確立するための基礎検討を行なった。導電性物質であるカーボンナノチューブの分散技術を確立できたことで、単分散性の高いコアシェル複合顆粒を作製することができた。