Design for conductive ceramics composite

导电陶瓷复合材料的设计

基本信息

批准号：
22K18901
负责人：
武藤浩行
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

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。

粉末冶金技术通过将粉末压制成型并烧结来制造块体，在工业中得到广泛应用，是制造业的基础。此外，通过将添加剂分散在基体中并形成复合材料（复合材料），有望进一步改善性能。在传统的复合材料生产过程中，基体颗粒和添加剂颗粒被机械混合，以达到添加剂“均匀”分散的微观结构，但添加剂以一定的规则排列引入，这是不可能的。例如，如果希望赋予陶瓷导电性，则需要引入用于电传输的路径（渗流结构）。在这种情况下，“均匀”地引入添加剂是没有意义的，重要的是连续地“分离”添加剂以有效地确保连续相。在这项研究中，我们试图建立一种创新的粉末冶金工艺，能够以较小的添加量（降低渗流阈值）设计出可靠的渗流结构。第一年，我们的目标是提高颗粒的质量，这是引入渗滤结构的重要基本要素。我们创建了核壳复合颗粒，该颗粒由不提供导电性的核部分（陶瓷颗粒）和赋予导电性的壳部分（陶瓷颗粒和导电纳米材料）组成。特别是，进行了基础研究以确定单分散性和堆积特性。通过建立导电物质碳纳米管的分散技术，我们能够制造出具有高单分散性的核壳复合颗粒。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

粉末ができることセラミックスの高機能化、高特性化を目指して

粉末能做什么追求陶瓷的更高功能和更高性能

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
武藤浩行
通讯作者：
武藤浩行

ナノ・ミクロ・マクロ領域を制御するための粉末冶金プロセス

控制纳米、微观和宏观领域的粉末冶金工艺

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
岩田康希; 寺口海斗; 横井敦史; 河村剛; 松田; 厚範; Tan Wai Kian; 武藤浩行
通讯作者：
武藤浩行

ナノ-ミクロ-マクロ領域をマルチスケールで制御するための粉末冶金技術

纳米-微米-宏观区域多尺度调控的粉末冶金技术

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
武藤浩行
通讯作者：
武藤浩行

Ordered arrays of electrostatically assembled SiO2?SiO2 composite particles by electrophoresis-induced stimulation

通过电泳诱导刺激静电组装 SiO2?SiO2 复合颗粒的有序阵列

DOI：
10.1007/s10971-022-05854-5
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
2.5
作者：
Muto Hiroyuki;Amano Takahito;Tan Wai Kian;Yokoi Atsushi;Kawamura Go;Matsuda Atsunori
通讯作者：
Matsuda Atsunori

Fabrication of Monodispersed Spherical Composite Granules by Electrostatic Integrated Granulation of Nanopowder Suspension

纳米粉体悬浮液静电一体化造粒制备单分散球形复合颗粒