1: 2015/06/09(火) 21:58:55.93 ID:???.net
共同発表:マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立~和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製~
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/index.html

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http://www.jst.go.jp/pr/announce/20150609/icons/zu1.gif
図1 階層構造を持った多孔質金属の作製方法
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図2 NiMn合金紙の外観
薄くて多孔質なのでNiMn合金紙の下に置いた文字やロゴが透けて見える。
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図3 腐食後の階層性ポーラスニッケル
機械的延性があり、幅広い用途が期待できる。
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図4 階層性ポーラスニッケルの走査電子顕微鏡像
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図5
(a) 階層性ポーラスニッケルの透過電子顕微鏡像。
(b) 階層性ポーラスニッケルの元素マッピング。測定した場所のTEM像(白黒)、ニッケル(赤)、マンガン(緑)、酸素(青)マッピングを合わせた画像(Mix)。
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図6 ナノポーラス金属の3次元像(注1参照)


(前略)

<研究の背景と経緯>
エネルギー変換・物質変換反応を利用している蓄電池や燃料電池で、「電極」は重要な構成部材となっています。

電極をナノレベルまで多孔質化すると、そのナノ構造を設計・制御・活用することで従来にない特性が得られます。現在の市販の電極には主にマイクロポーラス金属が用いられていますが、比表面積が比較的小さいという問題があります。比表面積が大きいと、電極触媒反応を促進できるという利点が生まれることから、比表面積の向上が求められていました。

東北大学では「脱合金化法」によるナノポーラス金属に長年取り組んでおり、比表面積の向上は達成できますが、孔がナノレベルで小さいため、気体や液体の圧力損失が高く応用は限られていました。そこで、東北大学と太盛工業株式会社との産学協同で、マイクロからナノにわたる高次の孔サイズを持っている多孔質材料の開発を行いました。

<研究の内容>
開発した作製方法を図1に示します。まず、ガスアトマイズ法注4)により5マイクロメートル以下のマイクロ金属粒子もしくは合金粒子を作製します。それをスラリー注5)にして和紙に染みこませます。
これを焼結することで、スラリーや和紙の成分が除去されて、マイクロ金属粒子のみが焼結されて合金紙になります。

この合金紙はすでにマイクロポーラス構造になっています(和紙はありふれた身近なマイクロポーラス材料です)。この合金紙を酸性溶液で処理することで、イオン化して溶液中に溶け出す元素を選択腐食することにより、合金繊維がナノポーラス化します。これによって、マイクロからナノにわたる高次の孔サイズを持った多孔質材料ができます。一例としてNiMn合金紙を作製しました。外観を図2に示します。Mnを脱合金化することで、比表面積は腐食前の1m2/gから
腐食後は100m2/gと100倍になり、ナノ構造化の寄与が明確になりました。また、厚さを薄くすることで腐食後も機械的延性(柔軟性)は保たれていました(図3)。

続きはソースで

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引用元: 【材料科学】マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立 和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製

マイクロとナノの複数の孔サイズを持つ多孔質材料の生産プロセスを確立 和紙を鋳型にした合金紙から高性能電極を作製の続きを読む