(57)【要約】【課題】複数の部材をより簡便に接合する。【解決手段】接合体の製造方法は、金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を有する無機構造布を第１部材と第２部材との間に配置した積層体を、無機構造布を構成する金属及び／又は金属化合物の融点の１／２の温度であるタンマン温度以上の温度で熱処理し、無機構造布を接合部とし第１部材と第２部材とを接合する接合工程、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を有する無機構造布を第１部材と第２部材との間に配置した積層体を、前記無機構造布を構成する金属及び／又は金属化合物の融点の１／２の温度であるタンマン温度以上の温度で熱処理し、前記無機構造布を接合部とし前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合工程、を含む接合体の製造方法。
【請求項２】
前記接合工程では、半チューブ型のナノワイヤーが３次元的に連結した柔軟性のある不織布構造を有する前記無機構造布を用いる、請求項１に記載の接合体の製造方法。
【請求項３】
前記接合工程では、（１）〜（３）のうち１以上の特徴を有する無機構造布を用いる、請求項１又は２に記載の接合体の製造方法。
（１）貴金属、典型金属及び遷移金属のうちいずれかを含む金属ナノ粒子を含む。
（２）貴金属、典型金属及び遷移金属のうち少なくとも１以上を含む合金の金属ナノ粒子を含む。
（３）表面に直径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の前記金属及び／又は金属化合物の突起構造を含む。
【請求項４】
前記接合工程では、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｎｉ、Ｃｒ及びＺｎのうち１以上を含む前記無機構造布を用いる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項５】
前記接合工程では、金属及び樹脂のうち１以上の前記第１部材と、前記第１部材と同じであっても異なってもよい金属及び樹脂のうち１以上の第２部材とを用いる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項６】
ポリマーを含む基材表面に金属及び／又は金属化合物を形成することにより、前記基材表面に前記金属及び／又は前記金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を形成する形成処理を行ったのち、前記基材の全部又は一部を除去する除去処理を行い前記無機構造布を作製する作製工程、を更に含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の接合体の製造方法。
【請求項７】
第１部材と、
第２部材と、
金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を有する無機構造布構造を有し前記第１部材と前記第２部材との間に形成され前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備えた接合体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書では、接合体の製造方法及び接合体を開示する。
【背景技術】
【０００２】
従来、接合体の製造方法としては、金属部材と樹脂部材との間に炭素繊維を介在させて、金属部材および樹脂部材のうち一方から他方に力を加えた状態で、炭素繊維から樹脂部材に伝達される熱によって樹脂部材を溶融して金属部材に樹脂部材を接合する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この接合方法では、炭素繊維を用いて樹脂部材の端面に熱を伝えるため、効率的に樹脂部材に熱を伝えることができ、樹脂部材の流れ性を改善し、接合時間を短くすることができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１６１７８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、炭素繊維の伝熱性を利用して効率的に接合することができるとしているが、接合体には樹脂部材を必須としており、例えば、金属部材と金属部材とを接合することは考慮されていなかった。また、接合体を作製する際に接合部を形成する部材を用いることも考えられるが、より低温で接合させるなど、複数の部材を、より簡便に接合させることが求められていた。
【０００５】
本開示は、このような課題に鑑みなされたものであり、複数の部材をより簡便に接合することができる接合体の製造方法及び接合体を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した目的を達成するために鋭意研究したところ、本発明者らは、金属及び金属化合物を含むナノ構造を有する無機構造布を用いて、複数の部材を接合すると、融点の１／２の温度であるタンマン温度程度の加熱で無機構造布が溶融し、接合体を得ることができることを見出し、本開示の接合体の製造方法及び接合体を完成するに至った。
【０００７】
即ち、本開示の接合体の製造方法は、
金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を有する無機構造布を第１部材と第２部材との間に配置した積層体を、前記無機構造布を構成する金属及び／又は金属化合物の融点の１／２の温度であるタンマン温度以上の温度で熱処理し、前記無機構造布を接合部とし前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合工程、を含むものである。
【０００８】
本開示の接合体は、
第１部材と、
第２部材と、
金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を有する無機構造布構造を有し前記第１部材と前記第２部材との間に形成され前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示では、複数の部材をより簡便に接合することができる。この理由は、例えば、以下のように推察される。一般的に、金属部材と金属部材との接合においては、金属の融点以上の温度に加熱することにより、接合部を形成する必要があった。一方、金属及び／又は金属化合物を含む無機構造布は、ナノ構造を有しており、化学ポテンシャルがより高く、融点よりも低いタンマン温度で溶融することができるため、より低温で複数の部材を融着することができるものと推察される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】接合体１０の製造方法の一例を示す説明図。
【図２】無機構造布２０の構成の概略の一例を示す説明図。
【図３】無機構造布（不織布構造）の作製工程の模式図。
【図４】実験例３のＩｒＯ2ナノワイヤー不織布の作製手順を示す説明図。
【図５】実験例１〜３の観察結果。
【図６】実験例３、４の観察結果。
【図７】基材の不織布及び不織布除去前の実験例５〜１１の無機構造布の写真。
【図８】水中での実験例５〜１１の不織布構造を有する無機構造布の写真。
【図９】実験例１２の不織布構造を有する無機構造布の写真。
【図１０】実施例１の接合体の写真。
【図１１】実施例２の接合体の写真。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［接合体の製造方法］
以下、本開示の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、接合体１０の製造方法の一例を示す説明図である。図２は、無機構造布２０の構成の概略の一例を示す説明図である。図３は、無機構造布（不織布構造）の作製工程の模式図である。本開示の接合体の製造方法は、第１部材と第２部材とを無機構造布を用いて接合する接合工程を含む。また、接合工程の前に、接合工程で用いる無機構造布を作製する作製工程を更に含むものとしてもよい。なお、無機構造布を事前に準備し、この作製工程を省略してもよい。この製造方法では、図１に示すように、第１部材１１と、第２部材１２との間に無機構造布２０を配置したのち、熱処理を行いこの無機構造布を溶融させて接合部１５とすることにより、接合体１０を作製する。無機構造布２０は、図２に示すように、繊維体２１が３次元的に連結している自立構造を備えている。この繊維体２１には、基材の繊維が除去されたあとの基材空間２２が形成されている。また、繊維体２１を拡大すると、その表面に直径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の突起構造２３が形成されている。この繊維体２１や突起構造２３は、貴金属、典型金属及び遷移金属のうち少なくとも１以上を含むナノ粒子２４の凝集体により構成されている。このような構造を有する無機構造布２０では、柔軟性を有し、取り扱いしやすく、更に表面積が大きく、溶融しやすい。
【００１２】
ここで、「自立構造」とは、ハンドリングが可能な程度の強度を持つ構造をいう。「ナノ粒子」とは、粒径が１ｎｍ以上１０ｎｍ以下である粒子をいう。「繊維体」とは、例えば、繊維を基材としその表面に形成され、繊維に基づく形状を有しているものをいう。「シェル」とは、厚さ方向（ｚ軸方向）の寸法に比べて、水平方向（ｘ軸方向及び／又はｙ軸方向）の寸法が大きいシート状（殻状）の構造物をいう。「ナノ粒子の凝集体を含むシェル」とは、シェルの厚さ方向（ｚ軸方向）の寸法が有限の値を持つことをいい、必ずしも厚さ方向に複数個のナノ粒子が積層していることを意味しない。すなわち、シェルは、ナノ粒子がｘ−ｙ平面上に並んだ１層のナノ粒子層を含む場合と、２層以上のナノ粒子層の積層体を含む場合とを含む。「突起構造」とは、角錐、円錐等の錘状の外形を持つ突起物をいう。「突起構造の直径」とは、突起の最大直径（例えば、円錐の場合は、底面の直径）をいう。突起構造の直径及び数は、蒸着条件により制御することができる。一般に、直径の小さな突起構造の数が多くなるほど、無機構造布の比表面積が大きくなる。蒸着条件を最適化すると、繊維体やシェルの表面に、ナノ粒子からなり、かつ、直径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である突起構造を形成することができる。
【００１３】
（作製工程）
この工程では、第１部材と第２部材とを接合する無機構造布を作製する。この作製工程では、例えば、基材表面に金属及び／又は金属化合物を形成する形成処理と、基材の一部又は全部を除去する除去処理とを実行するものとしてもよい。形成処理では、ポリマーを含む基材表面に金属及び／又は金属化合物を形成することにより、基材表面に金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を形成する。ここで、金属には、単元素の金属のほか金属合金が含まれるものとする。また、金属化合物は、金属元素を含む化合物であり、例えば、金属塩や、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、金属炭化物、金属リン化物、若しくは、金属ヨウ化物などが含まれる。この形成処理では、基材表面に金属及び／又は金属化合物を物理蒸着してもよい。基材には、ポリマーを用いることができる。基材としてポリマーを用いると、繊維体及び／又はシェルの形成時に基材表面において、ナノ粒子の核生成及び粒成長が比較的容易に進行する。基材に用いられるポリマーの組成は、特に限定されない。但し、基材の除去を容易化するためには、基材は、溶媒可溶性のポリマーが好ましい。溶媒可溶性のポリマーとしては、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリアクリレート、ポリプロピレンオキシドなどが挙げられる。基材の構造は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な構造を選択することができる。無機構造布は、基材の表面形状が転写された構造を持つ。そのため、ナノサイズの構造を有するポリマーを基材に用いると、ナノサイズの構造を有する自立膜を製造することができる。基材としては、例えば、（ａ）エレクトロスピニングなどにより作製したナノワイヤー不織布、（ｂ）曲率半径が２０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である細孔を備えた多孔膜（いわゆる、「メンブレーンフィルタ」）、（ｃ）ポリスチレン粒子などのオパール構造を持つ多孔膜、などが挙げられる。基材に用いるポリマー製の不織布（基材不織布）は、電界紡糸により作製することができる。この基材不織布の繊維径は、例えば、上述した基材空間の直径の範囲とすることができ、具体的には、５００ｎｍ以下や２００ｎｍ以下の範囲などとすることができる。基材不織布の繊維径は、例えば、電界紡糸に用いる溶液のポリマー濃度、電場、溶液の供給速度などにより調節することができる。
【００１４】
この形成処理において、繊維体及び／又はシェルの形成方法は、特に限定されないが、物理蒸着としてもよい。物理蒸着法としては、例えば、スパッタリング法、パルスレーザーデポジション（ＰＬＤ）法などがある。基材表面に金属及び／又は金属化合物の物理蒸着を行う場合、物理蒸着は基材の片面から行ってもよく、あるいは、両面から行ってもよい。例えば、基材としてポリマー製のナノワイヤー不織布を用いる場合において、ナノワイヤー不織布の片面のみから物理蒸着を行うと、半チューブ型のナノワイヤーの金属製又は金属化合物製の不織布構造が得られる。半チューブ型のナノワイヤーは、チューブ型のナノワイヤー又はロッド型のナノワイヤーに比べて比表面積が大きい。そのため、例えば、これを触媒反応デバイスの触媒層に適用した場合には、金属及び／又は金属化合物の利用率を高めることができる。物理蒸着の条件は、特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な条件を選択することができる。一般に、蒸着時間が長くなるほど、繊維体及び／又はシェルの厚さを厚くすることができる。また、物理蒸着法は、蒸着量を原子レベルで制御可能である。そのため、蒸着条件を最適化すると、シェルの表面に直径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である突起構造を形成することもできる。
【００１５】
基材上に形成する繊維体の平均直径は、例えば、１０ｎｍ以上であることが好ましく、５０ｎｍ以上であることがより好ましく、１００ｎｍ以上であるものとしてもよい。この繊維体の平均直径は、例えば、５００ｎｍ以下であることが好ましく、２００ｎｍ以下であることがより好ましく、１００ｎｍ以下であるものとしてもよい。このとき、基材繊維の平均直径（図２の直径ｄ参照）は、例えば、５ｎｍ以上であることが好ましく、４０ｎｍ以上であることがより好ましく、８０ｎｍ以上であるものとしてもよい。この基材繊維の平均直径は、例えば、１８０ｎｍ以下であることが好ましく、１２０ｎｍ以下であることがより好ましく、８０ｎｍ以下であるものとしてもよい。基材繊維の平均直径は、繊維体の平均直径を決定する主因子であり、より細ければ無機構造布の表面積を増加することができる。基材繊維の平均直径や繊維体の平均直径は、使用する用途に応じて適宜選択することができる。繊維体を構成するナノ粒子の大きさが３ｎｍ〜４ｎｍとすると、繊維体は、基材繊維に対して６ｎｍ以上を加えた平均直径とすることができる。なお、繊維体の断面が三日月形状など、一部欠けた形状である場合、繊維体の直径は、欠けた部分を含めて円形状にした疑似円の直径をいうものとする（図２の直径Ｄ参照）。この平均直径は、ＳＥＭで所定視野（例えば５視野）観察し、各繊維の直径を求め、その平均値から求めるものとする。
【００１６】
この形成処理では、金属として、例えば、貴金属、典型金属、遷移金属及びそれらの合金のうち１以上を無機構造布を構成する自立構造に用いることができる。また、この形成処理では、金属化合物として、金属塩、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、金属炭化物、金属リン化物、若しくは、金属ヨウ化物のうち１以上を自立構造に用いることができる。貴金属としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ及びＯｓのうち１以上が挙げられる。また、典型金属としては、例えば、Ｓｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎのうち１以上が挙げられる。また、遷移金属としては、例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｍｏのうち１以上が挙げられる。金属を含む合金としては、例えば、Ｐｔ−Ｆｅ合金、Ｐｔ−Ｎｉ合金、Ｐｔ−Ｃｏ合金、Ｉｒ−Ｆｅ合金、Ｉｒ−Ｃｏ合金、Ｉｒ−Ｎｉ合金などが挙げられる。金属酸化物としては、例えば、酸化イリジウム、酸化銅、酸化鉄、酸化ニッケル、酸化マンガン、酸化コバルトなどが挙げられる。金属硫化物としては、例えば、硫化イリジウム、硫化銅、硫化鉄、硫化ニッケル、硫化コバルト、硫化モリブデンなどが挙げられる。金属窒化物としては、例えば、窒化銅、窒化鉄、窒化ニッケル、窒化マンガン、窒化コバルトなどが挙げられる。金属炭化物としては、例えば、炭化イリジウム、炭化ケイ素、炭化鉄、炭化銅、炭化コバルト、炭化マンガンなどが挙げられる。金属リン化物としては、例えば、リン化イリジウム、リン化鉄、リン化銅、リン化コバルト、リン化マンガンなどが挙げられる。金属ヨウ化物としては、例えば、ヨウ化イリジウム、ヨウ化鉄、ヨウ化銅、ヨウ化コバルト、ヨウ化マンガンなどが挙げられる。無機構造布は、これらのいずれか１種のナノ粒子を含むものでもよく、あるいは、２種以上を含むものでもよい。接合体の接合部に用いることから、融点は低いことが好ましい。また、接合体に導電性を要する場合では、接合部の抵抗は低いことが好ましい。
【００１７】
除去処理においては、基材表面に自立構造を形成した後、基材の全部又は一部を除去する処理を行う。基材は、その全部を除去してもよく、あるいは、一部を除去してもよい。接合部に用いるためには、基材の全部を除去するのが好ましい。基材の除去方法は、特に限定されるものではなく、基材の種類に応じて最適な方法を選択することができる。例えば、基材として溶媒可溶性のポリマーを用いた場合、溶媒を用いて基材を除去するのが好ましい。各種ポリマーを溶解可能な溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ＮａＢＨ4溶液（溶媒：水とエタノールの１対１混合液）、クロロホルム、アセトン、メタノール、エタノール等のアルコール類、水、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルスルホキシド、スルホラン、ニトロメタンなどが挙げられる。
【００１８】
図３は、無機構造布（不織布構造）の作製工程の模式図であり、図３Ａが直径１００〜２００ｎｍであるＰＶＰナノワイヤーの不織布の模式図である。このような不織布を基材として用い、例えば、金属又は金属化合物（以下、「金属材料」ともいう）を基材表面に物理蒸着させると、図３Ｂに示すように、基材の表面に金属材料のシェルが形成された複合体が得られる。さらに、得られた複合体からＰＶＰナノワイヤーを除去すると、図３Ｃに示すように、実質的に金属材料のみを含むナノワイヤーが３次元的に連結している不織布（ピュアな金属不織布）が得られる。この時、物理蒸着の条件を最適化すると、数ナノサイズの突起がナノワイヤー表面に形成される。
【００１９】
ポリマーの基材表面に金属又は金属化合物を物理蒸着すると、基材表面に多数のナノ粒子の核が生成し、粒成長する。その結果、基材表面に、ナノ粒子の凝集体を含む繊維体やシェルが形成される。物理蒸着をさらに続行すると、繊維体やシェルの表面において、さらにナノ粒子の核生成及び粒成長が繰り返される。その結果、繊維体やシェルの表面に、直径が１〜１０ｎｍであるナノ粒子の突起構造が形成される。得られた繊維体やシェルは、３次元的に連結しているため、基材を除去しても自立構造は維持される。このようにして得られた無機構造布は、実質的に基材／ナノ粒子界面が存在しない。また、細孔の曲率半径が２０〜２００ｎｍのポリマーメンブレーン、又は、直径が２０〜２００ｎｍのナノワイヤーを鋳型として使用することで、このような構造が転写された無機構造布を得ることができる。また、スパッタなどの物理成膜プロセスは、蒸着量を原子レベルで制御可能であることから、最表面に直径３〜１０ｎｍ程度の突起構造を形成することもできる。さらに、得られた無機構造布は均質性が高く、その製造プロセスもインクプロセスに比べて非常に簡便である。そして、自立している基材の表面にスパッタ法などの物理蒸着法を用いて、目的の金属及び／又は金属化合物を含む繊維体やシェルを作製することで、その下地の構造を模倣した自立膜が得られる。ポリマーを取り除くことで、反応を阻害するポリマーがなくなり、金属及び／又は金属化合物の表面が顕わになる。そのため、高い比表面積が得られ、化学ポテンシャルがより高く、融点よりも低いタンマン温度で溶融することができる。
【００２０】
得られた無機構造布は、金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を備えている。この無機構造布において、繊維体やシェル（殻）は、金属及び／又は金属化合物を含むナノ粒子の凝集体を含むものとしてもよい。ナノ粒子は、結晶質であっても良く、あるいは、非晶質であってもよい。このナノ粒子の材料は特に限定されるものではなく、目的に応じて最適な材料を選択することができる。金属ナノ粒子は、例えば、貴金属、典型金属及び遷移金属のうちいずれかを含むものとしてもよいし、貴金属、典型金属及び遷移金属のうち少なくとも１以上を含む合金を含むものとしてもよい。また、無機構造布は、表面に直径が３ｎｍ以上１０ｎｍ以下の金属及び／又は金属化合物の突起構造を有するものとしてもよい。繊維体としては、例えば、チューブ型や半チューブ型のナノワイヤーなどが挙げられる。この繊維体は、例えば、その太さ（直径）が５００ｎｍ以下、より好ましくは２００ｎｍであるものとしてもよい。また、この繊維体は、粒子の突起構造を実現する観点からはその太さが１μｍ以下であるものとしてもよい。無機構造布は、柔軟性を有するものとしてもよい。例えば、無機構造布が金属や合金で形成されるものとすれば、金属や合金のように、柔軟性を有するものとすることができ、取り扱いをより容易にできる。
【００２１】
（接合工程）
この工程では、無機構造布を接合部とし第１部材と第２部材とを接合する。無機構造布は、上記作製したものを利用することができる。具体的には、無機構造布を第１部材と第２部材との間に配置して積層体を形成する積層処理と、無機構造布を構成する金属及び／又は金属化合物の融点の１／２の温度であるタンマン温度以上の温度で加熱する熱処理と、を実行する。積層処理では、第１部材と第２部材とを接合したい状態で配置し、その間に無機構造布を配置させる。このとき、無機構造布を第１部材及び／又は第２部材に転写するものとしてもよい。熱処理では、第１部材と第２部材とを押しつける方向に加圧しながら加熱することが好ましい。この熱処理は、例えば、ホットプレート、アイロンなどの簡易の装置を用いてもよいし、バーナーなどを用いてもよい。熱処理温度は、タンマン温度以上であればよいが、エネルギー消費の観点からはより低いことが好ましく、融点未満とすることが好ましい。なお、接合強度の観点からは、より高い温度とすることが好ましい。熱処理時間は、用いる部材に応じて、十分な接合強度が得られる時間を適宜設定すればよい。
【００２２】
第１部材としては、金属及び樹脂のうち１以上が挙げられる。第１部材としての金属は、無機構造布で説明した金属や合金などが挙げられ、例えば、Ａｌ金属、Ｃｕ金属、ステンレス金属などが挙げられる。樹脂としては、主として耐熱性のある樹脂などが好ましく、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、フッ素樹脂（ＰＴＦＥ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、ユリア樹脂（ＵＦ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）などのうち１以上が挙げられる。また、樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのうち１以上が挙げられる。第１部材の形状は、例えば、柱状や板状など、任意の形状としてもよい。第２部材は、第１部材と同じであっても異なってもよいし、金属及び樹脂のうち１以上の部材としてもよい。
【００２３】
［接合体］
本開示の接合体は、第１部材と、第２部材と、接合部とを備えている。第１部材及び第２部材は、上述したいずれかとしてもよい。接合部は、第１部材と第２部材とを接合する部位であり、金属及び／又は金属化合物を含む繊維体及び／又はシェルが３次元的に連結している自立構造を有する無機構造布に基づく構造を有している。例えば、無機構造布が、半チューブ型のナノワイヤーが３次元的に連結した構造を有する場合は、ナノワイヤー状の溶融金属によって接合部が形成される。
【００２４】
以上詳述した本開示の接合体の製造方法及び接合体では、複数の部材をより簡便に接合することができる。この理由は、例えば、以下のように推察される。一般的に、金属部材と金属部材との接合においては、金属の融点以上の温度に加熱することにより、接合部を形成する必要があった。また、はんだのように合金を介して複数の部材を接合する場合は、この合金の融点以上に加熱する必要があった。一方、金属及び／又は金属化合物を含む無機構造布は、ナノ構造を有しており、化学ポテンシャルがより高く、融点よりも低いタンマン温度で溶融することができる。このため、無機構造布を用いて部材を接合する本開示では、より低温で複数の部材を融着することができるものと推察される。
【００２５】
なお、本開示は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本開示の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【実施例】
【００２６】
以下には、まず、自立構造を有する無機構造布を具体的に作製した例を実験例として説明する。
【００２７】
［実験例１，２］
ＰＥＳ製のメンブレーンフィルター（商品名：ミリポアＰＥＳ）を４ｃｍ角に切り出し、その表面に、スパッタ法を用いてＰｔ膜を形成した（形成工程）。スパッタは、ＨＩＴＡＣＨＩ社製ＭＣ１０００イオンスパッタ装置を用い、Ａｒ雰囲気中で行った。次いで、ＤＭＦ及びＮＭＰを用いてＰＥＳを除去し（除去工程）、Ｐｔのみを含む自立構造を有する無機構造布を得た。これを実験例１とした。また、基材として、ＰＶＤＦ製のメンブレーンフィルターを用いた以外は、実験例１と同様にして、Ｐｔのみを含む自立構造を有する無機構造布を得た。これを実験例２とした。
【００２８】
［実験例３］
図４は、ＩｒＯ2ナノワイヤー不織布（実験例３）の作製手順を示す説明図である。まず、ＰＶＰの８質量％メタノール溶液を１ｋＶ／ｃｍで電界紡糸することで、直径が１００〜２００ｎｍのＰＶＰポリマーナノワイヤーの不織布を作製した。図３Ａは、作製したＰＶＰナノワイヤー不織布の写真である。次に、このＰＶＰナノワイヤー不織布の表面に、スパッタ法を用いてＩｒＯ2膜を形成した。ＩｒＯ2膜は、酸素５％−アルゴン９５％雰囲気下において、Ｉｒをスパッタすることにより形成した。図３Ｂは、ＩｒＯ2をスパッタしたＰＶＰナノワイヤー不織布の写真である。また、図３Ｃ及び図３Ｄは、それぞれ、ＩｒＯ2膜を形成したＰＶＰナノワイヤーのＳＥＭ写真及び模式図である。
【００２９】
次に、得られた不織布を０．５ＭのＮａＢＨ4溶液（溶媒：水とエタノールの１対１混合液）に入れ、８０℃で３０分間攪拌することでＰＶＰを除去し、ＩｒＯ2ナノワイヤー不織布を得た。図３Ｅは、脱ＰＶＰ処理のための攪拌過程を撮影した写真である。図３Ｆは、脱ＰＶＰ処理後のＩｒＯ2ナノワイヤー不織布を水溶液に浮かべた様子を撮影した写真である。図３Ｇは、脱ＰＶＰ処理後のＩｒＯ2ナノワイヤーの模式図である。脱ＰＶＰ処理後、Ｔｉ板を用いてＩｒＯ2ナノワイヤー不織布を水面からすくい上げた。図３Ｈは、このようにして得られたＩｒＯ2／Ｔｉ板の写真である。
【００３０】
［実験例４］
ＰＶＰの４質量％メタノール溶液を１ｋＶ／ｃｍで電界紡糸することで、直径が１０〜２０ｎｍのＰＶＰポリマーナノワイヤーの不織布を作製した。以下、このＰＶＰナノワイヤー不織布を基材に用いた以外は実験例３と同様にして、ＩｒＯ2ナノワイヤー不織布を得た。これを実験例４とした。
【００３１】
［評価］
作製した実験例１〜４の無機構造布に対して、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ，ＨＩＴＡＣＨＩ社製ＦＥ５５００）を用いて微細構造の観察を行った。図５は、実験例１〜３の観察結果であり、図５Ａが実験例１の低倍率ＳＥＭ像、図５Ｂが実験例１の高倍率ＳＥＭ像である。また、図５Ｃが実験例２の低倍率ＳＥＭ像、図５Ｄが実験例２の高倍率ＳＥＭ像である。また、図５Ｅが実験例３の低倍率ＳＥＭ像、図５Ｆが実験例３の高倍率ＳＥＭ像である。図５Ａ〜図５Ｄより、以下のことがわかった。上記作製方法によれば、ポリマーのメンブレーンフィルターの細孔構造がそのまま転写され、柔軟性があるＰｔを含む自立構造を有する無機構造布が得られた。この無機構造布は、直径が３〜１０ｎｍのＰｔナノ粒子の凝集体からなっていることがわかった。また、図５Ｅ及び図５Ｆに示すように、上記作製方法によれば、ポリマー製の不織布のナノ構造がそのまま転写され、柔軟性があるＩｒＯ2ナノワイヤー不織布が得られることがわかった。また、このＩｒＯ2ナノワイヤー不織布構造は、直径が３〜１０ｎｍのＩｒＯ2ナノ粒子の凝集体を含むことがわかった。
【００３２】
図６は、実験例３、４の観察結果であり、図６ＡがＩｒＯ2ナノワイヤー不織布（実験例３）のスパッタ面及のＳＥＭ像であり、図６Ｂが実験例３のスパッタ面の裏面のＳＥＭ像である。また、図６Ｃが実験例３の低倍率ＳＴＥＭ像であり、図６Ｄが実験例３の高倍率ＳＴＥＭ像（拡大図）である。また、図６Ｅが実験例３の断面のＳＥＭ像を示す。また、図６Ｆが実験例２のＳＴＥＭ像であり、図６Ｇが実験例４のＳＴＥＭ像であり、図６Ｈが図６Ｆの一部を取り出して撮影したＴＥＭ像である。図６Ａ〜図６Ｅより、以下のことが分かった。実験例３では、ポリマー不織布の一方の面からＩｒＯ2をスパッタしていることから、ＩｒＯ2ナノワイヤーは、半チューブ状となっていた（図６Ａ，６Ｂ，６Ｅ参照）。また、ＩｒＯ2ナノワイヤーの表面には、直径が３〜１０ｎｍのナノ粒子が連結した突起物が形成されていた（図６Ｃ，６Ｄ参照）。また、図６Ｇに示すように、直径１０〜２０ｎｍ程度の極細のポリマーナノワイヤーを鋳型に用いた場合であっても、上記作製方法によれば、不織布構造を有する無機構造布を作製することができることがわかった。また、図６Ｆ，６Ｈより、以下のことが分かった。上記作製方法によれば、ポリマー製のメンブレーンフィルターのナノ構造がそのまま転写された、直径が３〜１０ｎｍであるＰｔナノ粒子を含む多孔膜構造の無機構造布が得られることがわかった。
【００３３】
［実験例５〜１１］
小型電界紡糸装置を用いてポリマー製不織布を作製し、小型卓上スパッタ装置（ＨＩＴＡＣＨＩ社製ＭＣ１０００イオンスパッタ装置）を用いてこのポリマー製不織布の表面に金属の自立構造を形成したのち、ポリマー製不織布を除去し、無機構造布を得た。スパッタには、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｒｕ、Ｉｒの金属ターゲットを用い、得られた無機構造布をそれぞれを実験例５〜１１とした。スパッタは、不活性雰囲気（Ａｒガス）中で行った。
【００３４】
図７は、基材の不織布及び不織布除去前の実験例５〜１１の無機構造布の写真である。図８は、水中での実験例５〜１１の不織布構造を有する無機構造布の写真である。図８は、水中にて不織布を除去したのちの無機構造布を撮影したものであり、水中にて一部がめくれた状態になっている。図７、８に示すように、貴金属としてのＰｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｕ、Ｉｒや、遷移金属としてのＣｕ、典型金属としてのＳｎなど、各金属を用いても、柔軟性があり、不織布の自立構造を有する無機構造布を作製することができることがわかった。特に、導電性の高い金属（例えばＣｕやＳｎなど）においては、蓄電装置や駆動装置の電極部材、集電部材、導電部材の接合に好適である。特に、上記無機構造布は、厚さが極めて薄く、柔軟性を有しているため、取り扱いしやすいメリットがある。
【００３５】
［実験例１２］
実験例５と同様に、直径１００〜２００ｎｍのＰＶＰナノファイバー不織布の表面に、Ｎｉターゲットを用いてＮｉ膜を１００ｎｍ厚でスパッタ蒸着した。この蒸着体を、水溶液に浸漬することで、ナノワイヤー不織布状のＮｉ構造体（Ｎｉナノ構造布）を得た。図９は、実施例１２の不織布構造を有する無機構造体の写真であり、図９Ａが１０ｍｍ角のＮｉナノ構造布を純水に浮かべた写真であり、図９ＢがＮｉナノ構造布のＳＥＭ写真である。図９に示すように、Ｎｉを用いても、柔軟性があり、不織布の自立構造を有する無機構造体を作製することができることがわかった。
【００３６】
（実施例１、２）
次に、上記作製した無機構造布を用いた接合体を作製する検討を行った。第１部材としてＡｌ金属板を用い、第２部材としてポリアミド樹脂板を用い、無機構造布として実験例１２のＮｉ金属不織布を用いた。実験例１２と同様の手法で、無機構造布を純水に浮かべたのち、第１部材のＡｌ金属板上にすくい取ることによって、無機構造布を第１部材上に転写した。転写後、５５０℃に加熱して第１部材上に無機構造布を融着し、第１部材上にナノ構造を形成した。このナノ構造を転写した第１部材の表面にポリアミド樹脂板を加熱プレス治具を用いて１２０℃に加熱しながら押しつけ、第２部材を融着させ、接合体を作製した。第１部材と第２部材との平板を平行に配置して接合したものを実施例１とし、垂直に接合したものを実施例２とした。図１０が、実施例１の接合体の写真である。図１１が実施例２の接合体の写真である。図１０、１１に示すように、無機構造布を用いると、金属の融点の１／２の温度であるタンマン温度において、複数の部材を接合することができることがわかった。また、金属の無機構造布を接合部とするため、導電性を有した状態で第１部材と第２部材とを接合することができる。
【００３７】
以上、本開示の実施例について詳細に説明したが、本開示は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本開示の接合体の製造方法及び接合体は、複数の部材を接合する技術分野に利用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  接合体、１１  第１部材、１２  第２部材、１５  接合部、２０  無機構造布、２１  繊維体、２２  基材空間、２３  突起構造、２４  ナノ粒子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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