(57)【要約】【課題】  微粒子膜材料又は膜を形成する対象物の特性や形状に依存することなく、より簡便に微粒子膜が形成できること、微粒子膜の膜厚を、任意の厚さに制御することができること、均一な微粒子膜を作製することができること、目的に応じて任意の形状に微粒子膜を形成することができること、微粒子膜形成の対象物を特定することなく、広い応用分野への適応ができること、さらに粉塵に対する危険性が低減できること等を備えた微粒子膜及びその形成方法を提供する。【解決手段】  無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料中に分散させた分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布した後、高分子材料のみを揮発又は分解除去して、被覆対象物に微粒子層を形成した被覆構造を備えていることを特徴とする微粒子膜。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料中に分散させた分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布した後、高分子材料のみを揮発又は分解除去して、被覆対象物に微粒子層を形成した被覆構造を備えていることを特徴とする微粒子膜。
【請求項２】
微粒子形状が異なるか又は微粒子自体の材料が異なる２種類以上の分散混合物からなり、これらを積層した分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布した後、高分子材料のみを揮発又は分解除去して、被覆対象物に微粒子層を形成した被覆構造を備えていることを特徴とする微粒子膜。
【請求項３】
分散混合物がシート又はフィルムであることを特徴とする請求項１又は２記載の微粒子膜。
【請求項４】
分散混合物が所定形状に切断したシート又はフィルムであることを特徴とする請求項３記載の微粒子膜。
【請求項５】
被覆対象物に形成した微粒子層を、さらに熱処理又は焼結した構造を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の微粒子膜。
【請求項６】
無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料中に分散させた分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布した後、加熱して高分子材料のみを揮発又は分解除去し、被覆対象物に微粒子層を形成することを特徴とする微粒子膜の形成方法。
【請求項７】
微粒子形状が異なるか又は微粒子自体の材料が異なる２種類以上の分散混合物を作製し、次にこれらの分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布し積層した後、加熱して高分子材料のみを揮発又は分解除去し、被覆対象物に複数層の微粒子層形成することを特徴とする微粒子膜の形成方法。
【請求項８】
分散混合物を溶媒キャスト法又は混練法により製造することを特徴とする請求項６又は７記載の微粒子膜の形成方法。
【請求項９】
溶媒キャスト時に、界面活性剤又は表面改質剤を添加して微粒子の分散性を制御することを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の微粒子膜の形成方法。
【請求項１０】
無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料に分散混合物させた後、架橋することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の微粒子膜の形成方法。
【請求項１１】
分散混合物をプレス成型、押出し成型又は射出成型によりシート又はフィルムに形成することを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載の微粒子膜の形成方法。
【請求項１２】
無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料中に分散させた分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布した後、高温に加熱して高分子材料のみを揮発又は分解除去すると同時に、被覆対象物に形成した微粒子層を焼結するか、又は加熱により高分子材料のみを揮発又は分解除去した後に、再度加熱して微粒子層を焼結することを特徴とする請求項６〜１１のいずれかに記載の微粒子膜の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触媒、フィルタ、分離、冶金などの分野に応用されている微粒子膜及びその形成法に関する。
【背景技術】
【０００２】
微粒子膜は、その表面積の広さと粒径サイズが小さいことを特徴とした材料である。表面積が広いことから、主に触媒及びその担持体、フィルタ、分離膜などに応用されている。また、そのサイズの小ささから、均一な合金の作製、無機材料の調製などの分野で応用されている材料である。
【０００３】
従来技術による微粒子膜の形成技術として、塗布法、印刷法、電着法（電解メッキ法、無電解メッキ法、他）、噴霧法、沈殿法などが挙げられる。
塗布法、印刷法は通常の印刷技術であり、水又は各種有機溶媒中に微粒子を分散させ、ローラー法、ディップ法、スピン法、スプレー法などによって塗布するか、又は凸版、オフセット、凹版、ゴム版、スクリーン印刷法などの印刷を行うことによって、微粒子膜を形成する手法である。
【０００４】
塗布法、印刷法については例えば、非特許文献１などに開示されている。
また、電着法あるいは電気泳動法は、微粒子を水あるいは水溶液、有機溶媒等の液体に分散させ、この混合液体中に電解をかけて、微粒子の電気泳動を利用して電極上に微粒子膜を形成する手法である。電着法については例えば、非特許文献２に詳細が記述されている。
噴霧法は、微粒子を真空中あるいは大気中に噴霧し、支持体上に微粒子を堆積させることにより微粒子膜を形成する手法である。噴霧法については例えば、非特許文献３に開示されている。
【０００５】
従来の微粒子膜を形成する際の技術の全般的な問題点としては、特殊な装置を必要とすること、手法、材料によって膜形成が可能なものあるいは不可能なものがあること、製膜に必要な装置、薬品などが微粒子材料によって大きく異なること等、が挙げられる。
例えば、塗布法、電着法などの水、水溶液あるいは有機溶媒を用いる手法では微粒子膜を対象物上のある局所的な特定領域に形成することが困難である。これを行うためには、マスキングが必要であり、また被膜を形成した後、このマスキングを除去する必要があるなどの煩雑な工程が必要となる。また、対象物表面の液体の濡れ性から、液体が乾燥するときに微粒子の凝集が起こり易く、微粒子に適した液体を選定しなければならない。さらに、対象物が板状の形状をしていないと、膜形成が困難であることなどの問題がある。
【０００６】
電着法や電解めっき法などの電気化学的な手法による微粒子膜の形成法では、対象物全体に微粒子膜を形成することが可能であるが、同様に、対象物上に任意の形状で微粒子膜を形成することが困難である。
また、例えば工具へのダイヤモンド微粒子コーティングなどでは電解めっきニッケルを微粒子のバインダーの役割させるものであるが、このようなバインダーの存在が不必要又は邪魔となる応用分野には適用できない。
さらに、噴霧法では微粒子の粒径が小さいときには、均一な膜を作製することが可能であるが、粒子径の大きくなるに従って均一膜の作製が難しくなるという問題がある。
【非特許文献１】「表面処理技術ハンドブック」ｐ．４４、株式会社エヌ・ティー・エス（２０００年１月７日発行）
【非特許文献２】「Journal of The Ceramic Society of Japan」105[7], 569-572(1997)
【非特許文献３】「はじめての紛体技術」工業調査会（２００２年６月７日発行）ｐ．１２６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の問題に鑑み、本発明は、微粒子膜材料又は膜を形成する対象物の特性や形状に依存することなく、より簡便に微粒子膜が形成できること、微粒子膜の膜厚を、任意の厚さに制御することができること、均一な微粒子膜を作製することができること、目的に応じて任意の形状に微粒子膜を形成することができること、微粒子膜形成の対象物を特定することなく、広い応用分野への適応ができること、さらに粉塵に対する危険性が低減できること等を備えた微粒子膜及びその形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料中に分散させた分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布した後、加熱して高分子材料のみを揮発又は分解除去させ、被覆対象物に微粒子層のみを形成することにより容易に微粒子膜を得ることができ、上記課題を解決できるとの知見を得た。
また、別の態様として、微粒子形状が異なるか又は微粒子自体の材料が異なる２種類以上の分散混合物を形成し、これを被覆対象物に重ねて載置、密着又は塗布した後、加熱して高分子材料のみを揮発又は分解除去し、被覆対象物に多層微粒子層を形成することも可能である。
【０００９】
本発明の分散混合物は、溶媒キャスト法又は混練法、さらにはモノマーに微粒子を分散させてから重合する方法などにより製造することができる。また、溶媒キャスト時に、界面活性剤又は表面改質剤を添加して微粒子の分散性を制御することもできる。さらに、無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料に分散混合物させた後、架橋することが望ましい。
本発明の分散混合物は、シート又はフィルムに形成することができるが、これを例えば、プレス成型、押出し成型又は射出成型により作製することができる。
【００１０】
さらに、本発明は、無機材料又は金属材料の微粒子を高分子材料中に分散させた分散混合物を被覆対象物に載置、密着又は塗布した後、高温に加熱して高分子材料のみを揮発又は分解除去すると同時に、被覆対象物に形成した微粒子層を焼結することにより、品質に優れ、強度のある，被覆対象物との密着性の良い微粒子膜を得ることができる。
また、前記加熱により高分子材料のみを揮発又は分解除去した後に、再度加熱して微粒子層を焼結することによっても同様な微粒子膜を製造することもできる。本願発明はこれらを全て包含するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、高分子材料を媒体とすることにより、多岐にわたる目的に合わせて純度が高く、均一な微粒子膜を得ることができるという著しい効果を有する。また、膜厚制御が可能であり、膜形成の対象物を選ばず、微粒子膜作製に必要な処理を簡素化することが可能となった。さらに、本発明で用いる膜形成手法では、微粒子の種類、形状を問わず同一の手法により微粒子膜形成が可能となり、また微粒子を用いた処理は粉塵対策などに配慮する必要があったが、微粒子と高分子材料を混合した後のプロセスでは、微粒子が高分子材料中に封入されているため、その危険性を低減することできるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の特徴を、図１〜図３の概念図を用いて説明する。
図１のように微粒子１を混合した高分子材料２を膜形成対象物３に密着させ、さらに、図２に示すように熱処理によって、高分子を熱分解させて揮発させる。これにより、図３に示すように、微粒子膜４を対象物３上に形成する。
本発明に利用できる微粒子は、高分子材料中に混合することが可能である微粒子である。微粒子の粒径には依存しない。ただし、高分子の熱分解温度程度の熱処理に耐えうるものであることが必要である。
本発明には無機材料微粒子を用いることができる。たとえば、珪素、ホウ素、炭化珪素、酸化珪素、窒化珪素、ジルコニア、酸化亜鉛、チタン酸バリウム、シリカ、炭酸カルシウム、珪酸塩、Ba‐La‐Cu‐O系超伝導セラミックス、La‐(Ba、Sr、Ca)‐Cu‐O系超伝導セラミックス、Y‐Ba‐Cu‐O系超伝導セラミックス、ゼオライト、層状珪酸塩、白色アルミナ、褐色アルミナ、緑色炭化珪素、黒色炭化珪素、酸化セリウム、コロイダルシリカ、酸化チタン、酸窒化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、クロム酸鉛、酸化鉄、酸化クロム、三酸化レニウム、酸化セリウム、α‐Fe2O3、γ‐Fe2O3、Fe3O4、コバルト変性FeOx、CoFe2O4、(Mn‐Zn)Fe2O4、CrO2、バリウムフェライト、SnO、SnO2、CrB2、B4C、チタン、B2、Cr2O3、ZrO2、ZrO2、TiC、ZrC、LiAlO3、AlMnO3、LaCaAlOx、Pb1-x Lax (ZryTi1-y) 1-x/4O3などを挙げることができる。
しかし、これらは、上記と同様に本発明に適用できる代表的な例を示しているものであって、これらの材料に限定されるものではない。
【００１３】
本発明は、金属材料微粒子を用いることができる。例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、錫、鉛、アンチモン、チタン、タングステン、タンタル、アルミ、プラチナ、レニウム、ルテニウム、ジルコニウムなどを挙げることができる。合金材料微粒子としては、例えば、CuAg、NiAg、PbGe、などを挙げることができる。
また、上記微粒子の混合物を用いることができる。例えば、Ni/B、Ni/SiO2、Cu/ZnO、Fe/Si/Cなどである。
これらは、上記と同様に本発明に適用できる代表的な例を示しているものであって、これらの材料に限定されるものではない。
【００１４】
本発明は、微粒子の形状に依存せず微粒子を用いることができる。例えば、針状のひげ結晶物質(ウィスカー)に用いることができる。
ひげ結晶物質の具体例としては、ダイヤモンド、黒鉛、炭化珪素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化珪素、窒化チタン、アルミナ、ムライト、チタン酸カリウム、アラゴナイト、トバモライト、石膏、マグヘマイト、ピロホウ酸マグネシウム、硫酸水酸化マグネシウム、超伝導材料（例えばBi2Sr1.9Ca2.2Cu4Pb0.5Ox、 La1-xSrxCuO3-yなど）、酸化亜鉛、チタノアルミン酸ナトリウム、ホウ素、水酸アパタイト、銀、錫、銅、鉄、ニッケル、コバルト、プラチナ、チタン、金、アルミ、バリウム、ゲルマニウム、バナジウム、インジウム、カドミウム、亜鉛、タングステンなどを挙げることができる。
これらは、上記と同様に本発明に適用できる代表的な例を示しているものであって、これらの材料に限定されるものではない。
【００１５】
本発明には、炭素材料微粒子を用いることができる。例えば、カーボンブラック、グラファイト、炭素繊維、ダイヤモンド、フラーレン、カーボンナノチューブ、などが挙げられるが、同様にこれらに限定されない。
本発明には、上記各種微粒子の混合物を用いることができる。成分数や各成分の配分等を問わず適用することができる。
【００１６】
上記微粒子を、高分子材料中に混合する。混合には溶媒キャスト法あるいは混錬法等の、一般的な混合方法により作製することができる。混合方法は、特に問わない。
本発明には、各種高分子材料を用いることができる。高分子材料としては各種熱可塑性樹脂、各種熱硬化性樹脂、各種エラストマー、リサイクル高分子材料などを用いることができ、さらに各種これらの共重合体を用いることができるが、同様にこれらに限定されない。
【００１７】
熱可塑性樹脂として例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、４−メチルペンテン−１、ポリブテン−１、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアミド、ポリエチレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキサイド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリペルフオロアルコオキシド、ポリビニルフロライド、ポリビニルジフロライド、CYTOP（登録商標）、フルオロシリコーンゴム、ポリウレタン、ポリフェニレンエーテル、ハイインパクトポリスチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレンスルフィド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアリレート、液晶高分子、アラミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、スチレン−無水マレイン酸共重合体などのスチレン系共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、などのエチレン系共重合体などを挙げることができるが、同様にこれらに限定されない。
【００１８】
硬化性樹脂として、例えば、フェノール、ｏ−クレゾール、m−クレゾール、p−クレゾール、ｐ−ｔ−ブチルフェノール、ｐ−ノニルフェノール、ビスフェノールA、２、３−キシレノール、２、４−キシレノール、２、５−キシレノール、２、６−キシレノール、３、４−キシレノール、３、５−キシレノール、レゾルシノール、フォノールノボラック、尿素樹脂、メラミン変性尿素樹脂、フェノール変性尿素樹脂、メチル化メチロール尿素樹脂、メラミン変性メチロール尿素樹脂、高縮合型尿素樹脂、アセチレン尿素樹脂、エチレン尿素樹脂、トリアゾン、ウロン、モノメチロールメラミン樹脂、ジメチロールメラミン樹脂、トリメチロールメラミン樹脂、テトラメチロールメラミン樹脂、ペンタメチロールメラミン樹脂、ヘキサメチロールメラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ビスジエン樹脂、フラン樹脂、ケトン樹脂、キシレン樹脂などを挙げることができるが、同様にこれらに限定されない。
【００１９】
エラストマーとして、例えば、天然ゴム、ゴム類似天然物、塩酸ゴム、環化ゴム、スチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、フッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、シリコーンゴム、ウレタンゴム、多硫化ゴム、アクリルゴム、プロピレンオキサイドゴム、エピクロルヒドリンゴム、トランス−1、5−ポリペンテマナーなどを挙げることができるが、同様にこれらに限定されない。
【００２０】
溶媒キャスト法は、微粒子と高分子材料を使用する高分子材料が可溶な有機物、有機溶媒、水あるいは水溶液などの中に入れて攪拌し、その後有機溶媒成分のみ揮発させることによって微粒子/高分子混合物を得ることができる手法である。
溶媒キャスト法では、溶媒のほかに界面活性剤や微粒子表面改質剤を混入することで微粒子の分散の程度を制御することができる。本発明に利用できる微粒子は高分子中に、分散していることが好ましい。
ただし、最終的に高分子は揮発させてしまうため、一般的な微粒子/高分子混合系に求められているような高分散は必要としない。
【００２１】
本発明は用いる有機溶媒は、用いる高分子材料に適したものを用いることができる。例えば、メタノール、エタノール、ブタノール、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトン、トルエン、クロロホルム、ジメチルスルホオキシド、ヘキサン、キシレンなどが挙げられるがこれらに限定されない。
【００２２】
溶媒キャスト時に界面活性剤や表面改質剤を混入して微粒子の分散を制御することが可能である。
界面活性剤あるいは微粒子表面改質剤としては、脂肪族カルボン酸塩、Ｎ−アシルサルコシン塩、Ｎ−アジルグルミタン酸塩、アルファースルホ脂肪酸エステル塩、ジアルキルスルホこはく酸塩、アルカンスルホン酸塩、アルファオレフィンスルホン酸塩、直鎖アルキルベンゼンスルホン酸塩、分岐アルキルベンゼンスルホン酸塩、ナフタレンスルホン酸塩‐ホルムアルデヒド縮合物、アルキルナフタレンスルホン酸塩、Ｎ−メチル−Ｎ−アシルタウリン酸塩、アルキル硫酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、油脂硫酸エステル塩、アルキルりん酸塩、ポリオキシエチレンアルキルエーテルりん酸塩、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルりん酸塩、グリセリン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、しょ糖脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール、脂肪族ポリエチレングリコール、脂肪酸ポリオキシエチレンソルビタン、脂肪酸アルカノールアミド、モノアルキルアミン塩、ジアルキルアミン塩、トリアルキルアミン塩、塩化アルキルトリメチルアンモニウム、臭化アルキルトリメチルアンモニウム、ヨウ化アルキルトリメチルアンモニウム、塩化アルキルベンザルコニウム、アルキルベタイン、脂肪酸アミドプロピルベタイン、２−アルキル−Ｎ−カルボキシルメチル−Ｎ−ヒドロキシエチルイミダゾリニウムベタイン、アルキルジエントリアミノ酢酸、アルキルアミンオキシドなどが挙げられるが、これらに限定されない。
【００２３】
混練法は、高分子材料を加熱し、高分子材料が溶融状態になって粘度が低くなってきたところに微粒子を投入して混合することによって微粒子/高分子混合物を得ることができる手法である。
具体的な混錬法として、例えばバンバリータイプミキサーを使う方法が挙げられるが、これに限定されない。また、混錬時に上記界面活性剤および微粒子表面改質剤を用いることができる。
【００２４】
上記手法により得られた混合物を目的の形状に成型することができる。微粒子/高分子混合物を成型することによって目的に応じた微粒子膜を形成することができる。例えば、シートやフィルムなどに成型することにより、微粒子膜形成対象物上に層状の微粒子膜を形成することが可能である。
成型によって得られたシートおよびフィルムなどを所望の形状に切断して使用することが好ましい。成型にはプレス成型機、押出し成型機、射出成型機などを用いることができる。
微粒子の量が高分子材料に対して多すぎると成型が困難なことがあるので、厚膜の微粒子膜を作成するときには用いる高分子材料の量を多くすることが好ましい。
【００２５】
これを膜形成対象物に密着させ、加熱する。加熱によって高分子が熱分解を起こして対象物から揮発し対象物表面には微粒子膜だけが残留する。この手法によって微粒子膜を作製することができる。熱処理温度は用いた高分子材料の熱分解温度以上であることが好ましい。熱処理時間を短縮するためにはより高温の熱処理が好ましい。
膜形成対象物は、その形状、材質を問わないが、高分子材料の熱分解のための熱処理に耐えうることが必要である。
【００２６】
高温での熱処理を行うことにより、高分子材料の熱分解作用と同時に微粒子を膜作製対象物表面に焼結させることができる。この熱処理により、膜作製対象物上に焼結された微粒子膜を作製することが可能である。
ただし、高温での熱処理では、高分子材料の流動により、微粒子膜の形状、厚さが変化する効果を低減するために、高分子材料を熱分解させるための熱処理の後に焼結のための高温熱処理を行うことが好ましい。
【００２７】
微粒子膜の形状および厚さをより高い精度で制御するためには、用いる高分子材料を微粒子との混合後に架橋することが好ましい。架橋によって、高温での熱処理時においても高分子材料が流動して微粒子膜の形状が変化する効果を低減することが可能である。
本発明によれば、異なる種類の微粒子を混合した複数の微粒子/高分子複合膜を重ねて対象物に密着させるか、あるいは、ある微粒子膜を形成した後にその上に異種微粒子膜を混合した微粒子/高分子混合物を密着させて熱処理を行うことにより、異なる微粒子の多層構造を形成することが可能である。
【実施例】
【００２８】
〔実施例１〕
次に、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
0.01gの炭化珪素ウィスカー微粒子（東海カーボン社製）を10gのトルエン中に入れ、混合液を、超音波洗浄器を用いて炭化珪素ウィスカー微粒子をトルエン中に分散させた。
この混合液に、0.5gのポリスチレンを入れ、スターラーにて6時間混合を行った。得られた混合液を室温にて溶媒キャストし、炭化珪素ウィスカー微粒子/ポリスチレン混合物を得た。
【００２９】
この炭化珪素ウィスカー微粒子/ポリスチレン混合物を200°Cのホットプレスにて厚さ25マイクロメートルのシートを作製した。
このシートを厚さ0.3mmのチタン基板上に置き、窒素雰囲気下、約500°Cの電気炉中で熱処理を行った。熱処理は1時間行い、さらに600°Cの熱処理を2時間行い、チタン基板上に炭化珪素ウィスカー微粒子膜を得た。
このようにして得られた炭化珪素ウィスカー微粒子膜のSEM観察写真を図４に示す。本発明によって均一な炭化珪素ウィスカー微粒子膜が形成されたことが確認された。
【００３０】
〔実施例２〕
平均粒径200マイクロメートルのダイヤモンド微粒子（東名ダイヤモンド社製）0.01gを10gのアセトン中に入れ、混合液を、超音波洗浄器を用いてダイヤモンド微粒子をアセトン中に分散させた。
この混合液に、0.5gのポリスチレンを入れ、スターラーにて24時間混合を行った。得られた混合液を室温にて溶媒キャストし、ダイヤモンド微粒子/ポリスチレン混合物を得た。
このダイヤモンド微粒子/ポリスチレン混合物を200°Cのホットプレスにて厚さ約25マイクロメートルのシートを作製した。このシートを厚さ0.3mmのチタン基板上に置き、窒素雰囲気下、約300°Cの電気炉中で熱処理を行った。熱処理は3時間行い、さらに500°Cの熱処理を2時間行い、チタン基板上にダイヤモンド微粒子膜を得た。
このようにして得られたダイヤモンド微粒子膜のSEM観察写真を図５に示す。本発明によって均一なダイヤモンド微粒子膜が形成されたことが確認された。
【００３１】
〔実施例３〕
実施例１と同様の手法により、炭化珪素ウィスカー微粒子/ポリスチレン混合物シートを作製した。このシートを星型に切り出し、星型シートを得た。この星型シートを(実施例１)と同様の手法により熱処理し、星型炭化珪素ウィスカー微粒子膜を得た。
得られた星型炭化珪素ウィスカー微粒子膜の写真を図６に示す。得られた星型は熱処理前のものと比較してほぼ形状に変化が見られなかったことから、本発明が任意の形状の微粒子膜作製に有効であることが示された。
【００３２】
〔実施例４〕
0.01gの炭化珪素ウィスカー微粒子（東海カーボン社製）を2gの水中に入れ、超音波洗浄器を用いて炭化珪素ウィスカー微粒子を水中に分散させた。この混合液と2gのポリエチレングリコールをスクリュー缶に入れ、100°Cに加熱しながらスターラーにてさらに混合を行った。
このとき、混合物中の水分を蒸発させた。得られた混合物を室温まで冷却して、炭化珪素ウィスカー微粒子/ポリエチレングリコール混合物を得た。この炭化珪素ウィスカー微粒子/ポリエチレングリコール混合物を80°Cのホットプレスにてプレスし、厚さ１ミリメートルのシートを作製した。
このシートを厚さ0。3ミリメートルのチタン基板上に置き、窒素雰囲気下、約300°Cの電気炉中で熱処理を行った。熱処理は2時間行い、チタン基板上に炭化珪素ウィスカー微粒子膜を得た。
ポリエチレングリコールのような高分子材料は、熱分解温度が低いため、比較的低温の熱処理によって微粒子膜を作製可能であることが確認された。
【００３３】
〔実施例５〕
実施例１と同様の手法により、炭化珪素ウィスカー微粒子膜をシリコン基板上に作製した。
得られた炭化珪素ウィスカー微粒子膜の光学顕微鏡観察写真を図７に示す。本発明によって均一な炭化珪素ウィスカー微粒子膜が形成されたことが確認された。
【００３４】
さらに、赤外分光法により得られた微粒子膜の成分を評価したところ、図８のように、熱処理後のスペクトルにはポリスチレンに起因する、ベンゼン環のC−H伸縮振動（3061、3029cm-１付近）、C＝C伸縮振動（1602、1493cm-1付近）、C‐H面外変角振動(760、700cm-1付近)などのピークが観察されなかったことから、微粒子膜中にはポリスチレンが残っておらず、本発明によって質のよい炭化珪素ウィスカー微粒子膜が形成されることが明らかになった。
【００３５】
〔実施例６〕
実施例１と同様の手法により、炭化珪素ウィスカー微粒子/ポリスチレン混合物を得た。この炭化珪素ウィスカー微粒子/ポリスチレン混合物を200°Cのホットプレスにて厚さ175マイクロメートルのシートを作製した。このシートをニッケルメッシュ上に置き、実用例1と同様の熱処理を行い、メッシュ上に炭化珪素ウィスカー微粒子膜を形成した。ニッケルメッシュは200メッシュでニッケル線径が50マイクロメートルであるメッシュを使用した。本発明で使用したニッケルメッシュの光学顕微鏡写真を図９に示す。
【００３６】
このようにして得られた炭化珪素ウィスカー微粒子膜の光学顕微鏡観察写真を図１０に示す。図９と図１０を比較すると、微粒子膜はメッシュ線上のみではなく、メッシュの目を埋める形で形成されていることが確認された。
さらに、フーリエ変換赤外分光法により得られた微粒子膜の評価を行ったところ、図１１のように、熱処理後のスペクトルには〔実施例５〕に示したポリスチレンに起因するピークが観察されなかったことから、微粒子膜中にはポリスチレンが残っておらず、本発明によってニッケルメッシュ上に高純度の炭化珪素ウィスカー微粒子膜が形成されることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
気体あるいは液体状物質中の特定物質を生成、合成あるいは分解することを目的とした微粒子触媒あるいはその担持体、支持体の形成に利用する可能性がある。例えば、光触媒素子として利用されている酸化チタンへの利用が可能である。
気体あるいは液体状物質中の特定の物質をろ過することを目的とした微粒子フィルタの担持体あるいは支持体の形成に利用される可能性がある。
高分子物質や有機物合成のための触媒として利用する可能性がある。例えば、七酸化レニウム、プラチナなどである。
電気あるいは電子回路に適応可能な微粒子による配線、電極あるいは絶縁物の形成に利用される可能性がある。例えばカーボンナノチューブや酸化亜鉛を用いた配線や酸化珪素を用いた絶縁膜などである。
高純度合金あるいは無機材料作製に利用される可能性がある。
さらに、低速陽電子ビーム装置に用いられる陽電子減速材に応用される可能性がある。
以上の通り、本発明の微粒子膜及びその形成方法は、多岐にわたる目的に合わせて均一な微粒子膜を得ることができ、また膜厚制御が可能であり、膜形成の対象物を選ばず、微粒子膜作製形成に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】膜形成対象物に密着させた微粒子/高分子混合物の概念を示す説明図である。
【図２】微粒子/高分子混合物を熱処理した場合における高分子材料が分解揮発する概念を示す説明図である。
【図３】対象物上に形成された微粒子膜の概念を示す説明図である。
【図４】本発明によってチタン基板上に形成した炭化珪素ウィスカー微粒子膜のSEM観察写真である。
【図５】本発明により形成したダイヤモンド微粒子膜のSEM観察写真である。
【図６】本発明により形成した星型炭化珪素ウィスカー微粒子膜の写真である。
【図７】本発明によりシリコン基板上に形成した炭化珪素ウィスカー微粒子膜の光学顕微鏡写真である。
【図８】本発明によりシリコン基板上に形成した炭化珪素ウィスカー微粒子膜の熱処理前後の赤外吸収スペクトルである。
【図９】本発明で使用したニッケルメッシュの光学顕微鏡写真である。
【図１０】本発明によりニッケルメッシュ上に形成した炭化珪素微粒子膜の光学顕微鏡写真である。
【図１１】本発明によりニッケルメッシュ上に形成した炭化珪素ウィスカー微粒子膜の熱処理前後の赤外吸収スペクトルである。
【符号の説明】
【００３９】
１  微粒子
２  高分子
３  膜形成対象物
４  微粒子膜
【図１】
2006035124.tif 000003
【図２】
2006035124.tif 000004
【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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