炭素/炭化ケイ素/炭素からなる3層構造ナノファイバの調製

碳/碳化硅/碳三层纳米纤维的制备

基本信息

批准号：
14655246
负责人：
大谷朝男
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Gunma University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は繊維状ナノコンデンサーの開発を最終目標として立案したものである。炭素前駆体ポリマー/炭化ケィ素前駆体ポリマー/炭素前駆体ポリマーからなる3層構造のコア/シェル微粒子を延伸紡糸し,ついで不融化,炭素化することを基本的調製プロセスとしている。したがって,如何にして紡糸可能な3層構造微粒子を調製するかが,本計画の成否を決定する。実験では,上記の3層構造微粒子の調製を念頭において,ポリマー微粒子上に炭化ケイ素前駆体ポリマーを被覆した2層構造粒子の調製を試みた。ここをブレークスルーできれば目標を達成できると考えたからである。炭素前駆体ポリマーは懸濁重合が可能であるが,炭化ケイ素前駆体ポリマーを懸濁重合で調製することはほとんど知られていない。そこで以下の2つの方法により2層コア/シェル粒子の調製を試みた。1)ポリスチレン微粒子表面を3-トリメトキシシリルメタクリレートでカップリングした後,ジメチルジビニルシランで被覆。ジメチルビニルシランで直接にポリスチレンを被覆することが困難なのでこうした手法を試みたが,被覆することはできなかった。2)ポリカルボシランによる被覆。ポリカルボシランのジクロロメタン溶液にポリスチレン微粒子を加え,充分に撹拌した後に凍結乾燥を行った。ポリスチレン粒径が大きくなり,被覆は確認された。しかし,粒子を不融化,炭素化した後では球形を保持できずに崩壊した。上述のように,当初の目標を達成することはできなかったが,2)の方法に可成りの可能性を見出すことはできた。今後は2)で調製した粒子をポリスチレンマトリックス中に分散し,紡糸,不融化,炭素化をする予定である。粒子と異なってナノファイバとなるので,形状の維持は容易になると考えられる。研究目標の意義はますます強くなると思われるので,何とか目標を達成したいと考えている。

这项研究的最终目标是开发纤维纳米电容器。其基本制备过程是拉伸并纺丝具有由碳前体聚合物/碳化硅前体聚合物/碳前体聚合物组成的三层结构的核/壳细颗粒，然后进行不熔和碳化。因此，该项目的成败将取决于如何制备可纺丝的三层细颗粒。在实验中，我们尝试制备两层结构颗粒，其中碳化硅前体聚合物涂覆在聚合物颗粒上，同时牢记上述三层结构微粒的制备。因为我想，如果我能在这里有所突破的话，我的目的就能够达到了。尽管悬浮聚合对于碳前体聚合物是可能的，但对于通过悬浮聚合制备碳化硅前体聚合物知之甚少。因此，我们尝试使用以下两种方法制备两层核/壳颗粒。 1)将聚苯乙烯微粒的表面与甲基丙烯酸3-三甲氧基甲硅烷酯偶联后，用二甲基二乙烯基硅烷进行包覆。由于二甲基乙烯基硅烷很难直接涂覆在聚苯乙烯上，我们尝试了这种方法，但没有成功。 2）聚碳硅烷涂层。将聚苯乙烯细颗粒添加到聚碳硅烷的二氯甲烷溶液中，充分搅拌，然后冷冻干燥。聚苯乙烯粒径增大，涂层得到确认。然而，当颗粒变得不熔并碳化后，它们无法保持球形并塌陷。如上所述，虽然我们未能实现最初的目标，但我们能够看到方法 2) 的巨大潜力。未来，我们计划将步骤2）中制备的颗粒分散在聚苯乙烯基质中，旋转它们，使其不熔，然后碳化。由于它是与粒子不同的纳米纤维，因此认为更容易保持其形状。我相信我的研究目标的意义会越来越强，所以我想以某种方式实现它们。