(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の炭素系材料である炭素繊維を含む炭化ケイ素複合焼結体を含んで成る、電磁波吸収体。
【請求項２】
前記第１の炭素系材料が、分散した短繊維の形態であるか、又は織布若しくは不織布の形態である、請求項１に記載の電磁波吸収体。
【請求項３】
１ＧＨｚ以上１５０ＧＨｚ以下の周波数領域における少なくとも一つの周波数において、複素比誘電率の実部が５以上、２００以下であり、複素比誘電率の虚部が１以上、１５０以下である、請求項１又は２に記載の電磁波吸収体。
【請求項４】
前記第１の炭素系材料の体積抵抗率が、１×１０−６Ω・ｃｍ以上、１×１０３Ω・ｃｍ以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁波吸収体。
【請求項５】
第１の炭素系材料である炭素繊維と、シリコンナノ粒子及び第２の炭素系材料を少なくとも含有する焼結用組成物とを焼結して炭化ケイ素複合焼結体を製造することを含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁波吸収体の製造方法。
【請求項６】
前記焼結を、前記焼結用組成物と前記第１の炭素系材料とを加圧成形しながら行う、請求項５に記載の製造方法。
【請求項７】
第１の炭素系材料である炭素繊維と、シリコンナノ粒子及び第２の炭素系材料を少なくとも含有する焼結用組成物とを焼結して炭化ケイ素複合焼結体を製造することを含み、前記焼結を、前記焼結用組成物と前記第１の炭素系材料とを加圧成形しながら行う、電磁波吸収体の製造方法。
【請求項８】
第１の炭素系材料である炭素繊維と、シリコンナノ粒子及び第２の炭素系材料を少なくとも含有する焼結用組成物とを焼結して炭化ケイ素複合焼結体を製造することを含み、前記第１の炭素系材料が、短繊維の形態の炭素繊維であるか、又は織布若しくは不織布の形態の炭素繊維である、電磁波吸収体の製造方法。
【請求項９】
前記焼結を、１４００℃以上で行う、請求項５〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記シリコンナノ粒子の平均粒径が、２００ｎｍ未満である、請求項５〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
【請求項１１】
前記第２の炭素系材料が、直径１００ｎｍ以上９００ｎｍ以下のカーボンナノファイバーである、請求項５〜１０のいずれか一項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化ケイ素複合焼結体及びその製造方法に関する。特に、本発明は、ギガヘルツ（ＧＨｚ）領域の高周波を吸収する電磁波吸収体として有用な炭化ケイ素複合焼結体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気信号の高速化及び高周波数化に起因して、デジタル電子機器、自動車、船舶航空機等から発生するノイズもＧＨｚ帯域へと高周波数化している。このようなノイズによって、電子機器の誤作動、情報の漏洩、電波障害等の問題がある。【０００３】
そこで、従来から、電磁波吸収体を用いて高周波ノイズが除去されている。電磁波吸収体は、様々な装置、移動体、建物等に設置するため、耐候性、耐熱性、耐衝撃性、耐摩耗性等を有する必要がある。【０００４】
電磁波吸収体としては、導電性電磁波吸収材料であるカーボンが知られている。特許文献１では、樹脂及び黒鉛を含む電磁波吸収体を開示している。このような電磁波吸収体は、硬度及び耐熱性が十分ではない場合がある。【０００５】
硬度及び耐熱性を有する電磁波吸収体としては、炭化ケイ素が知られている。例えば、特許文献２では、炭化ケイ素粉末を焼結させて得られた炭化ケイ素焼結体である電磁波吸収体を開示している。特許文献２に記載の発明では、出発材料として炭化ケイ素を使用しており、大面積の電磁波吸収体を作製するにはコストが高くなる。【０００６】
特許文献３は、樹脂マトリクス中に炭化ケイ素粉末が分散している電磁波吸収体を開示している。この電磁波吸収体では、硬度及び耐熱性が十分ではない場合がある。【０００７】
炭化ケイ素焼結体の製造方法に関して、特許文献４は、シリカ及びカーボンからなる粒子をアチソン炉で加熱して炭化ケイ素粉末を得る工程と、炭化ケイ素粉末を焼結する工程とを含む炭化ケイ素焼結体の製造方法を開示している。【０００８】
また、炭化ケイ素を形成する方法として、特許文献５は、シリコン粉末と炭素粉末とを直接反応させる方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１１８７８号公報
【特許文献２】特開昭６１−６５４９９号公報
【特許文献３】特開２００５−５７０９３号公報
【特許文献４】特開２０１３−１０７７８３号公報
【特許文献５】特開２００１−２４７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、電磁波吸収体として有用な新規な炭化ケイ素複合焼結体及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、以下の態様を有する本発明が上記の課題を解決することを見出した：
《態様１》
第１の炭素系材料である炭素繊維を含む、炭化ケイ素複合焼結体。
《態様２》
前記第１の炭素系材料が、分散した短繊維の形態であるか、又は織布若しくは不織布の形態である、態様１に記載の炭化ケイ素複合焼結体。
《態様３》
１ＧＨｚ以上１５０ＧＨｚ以下の周波数領域における少なくとも一つの周波数において、複素比誘電率の実部が５以上、２００以下であり、複素比誘電率の虚部が１以上、１５０以下である、態様１又は２に記載の炭化ケイ素複合焼結体。
《態様４》
前記第１の炭素系材料の体積抵抗率が、１×１０−６Ω・ｃｍ以上、１×１０３Ω・ｃｍ以下である、態様１〜３のいずれか一項に記載の炭化ケイ素複合焼結体。
《態様５》
態様１〜４のいずれか一項に記載の炭化ケイ素複合焼結体を含んで成る、電磁波吸収体。
《態様６》
第１の炭素系材料である炭素繊維と、シリコンナノ粒子及び第２の炭素系材料を少なくとも含有する焼結用組成物とを焼結することを含む、態様１〜４のいずれか一項に記載の炭化ケイ素複合焼結体の製造方法。
《態様７》
前記焼結を、前記焼結用組成物と前記第１の炭素系材料とを加圧成形しながら行う、態様６に記載の製造方法。
《態様８》
前記焼結を、１４００℃以上で行う、態様６又は７に記載の製造方法。
《態様９》
前記シリコンナノ粒子の平均粒径が、２００ｎｍ未満である、態様６〜８のいずれか一項に記載の製造方法。
《態様１０》
前記第２の炭素系材料が、直径１００ｎｍ以上９００ｎｍ以下のカーボンナノファイバーである、態様６〜９のいずれか一項に記載の製造方法。
《態様１１》
前記１の炭素系材料が、短繊維の形態の炭素繊維であるか、又は織布若しくは不織布の形態の炭素繊維である、態様６〜１０のいずれか一項に記載の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）は、実施例１の複合焼結体についての高周波の反射特性及び透過特性を示し、図１（ｂ）は反射伝送減衰を示す。
【図２】図２（ａ）は、比較例１の複合焼結体についての高周波の反射特性及び透過特性を示し、図２（ｂ）は反射伝送減衰を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
《炭化ケイ素複合焼結体》
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、第１の炭素系材料である炭素繊維を含む。例えば、本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、炭素繊維が層状に存在した炭素繊維層を含んでいてもよい。また、炭素繊維が焼結体全体に分散されていてもよく、この場合、炭素繊維は短繊維の形態であってもよい。炭素繊維が層状に存在した炭素繊維層を含む場合、炭素繊維層は、炭化ケイ素にサンドイッチされていてもよく、炭素繊維層中の繊維間に炭化ケイ素が入り込んでいる形態で存在していてもよい。この場合、炭素繊維が、炭化ケイ素中に分散して存在しているのではなく、炭素繊維が織布又は不織布の形態で存在していることが好ましい。また、炭素繊維が焼結体全体に分散されている場合、炭素繊維の存在比が異なる複数の層が存在していてもよく、焼結体の中で炭素繊維の比率が、焼結体中の位置によって異なっていてもよい。
【００１４】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、比較的容易な製造方法によって得ることができ、電磁波吸収体として非常に有用である。本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、高い電磁波吸収特性を有することができ、また耐候性、耐熱性、耐衝撃性、耐摩耗性等を有することもできる。したがって、本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、電磁波吸収体として有用である。よって、本発明は、このような炭化ケイ素焼結体の電磁波吸収体での使用又は使用方法にも関する。
【００１５】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、特に高周波数領域において高い複素比誘電率を有することができる。高い複素誘電率の実部を有することによって、薄型で軽量な電磁波吸収体を設計することができる。また、高い複素誘電率の虚部を有することで、高い誘電損失に起因して、炭化ケイ素複合焼結体に対して高い電磁波吸収特性を付与することができる。
【００１６】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体が、高周波領域において好ましい電磁波吸収特性を有するために、高周波領域において、複素比誘電率の実部が、５以上、１０以上、又は１５以上であってもよく、２００以下、１５０以下、１００以下、８０以下、６０以下、５０以下、又は４０以下であってもよく、複素比誘電率の虚部が、１以上、１．５以上、２以上、又は３以上であってもよく、１５０以下、１００以下、８０以下、５０以下、４０以下、３０以下、又は１０以下であってもよい。
【００１７】
また、本発明の炭化ケイ素複合焼結体が上記の比誘電率を満たす高周波数領域としては、１ＧＨｚ以上、３ＧＨｚ以上、５ＧＨｚ以上、又は１０ＧＨｚ以上であってもよく、１５０ＧＨｚ以下、１２０ＧＨｚ以下、１００ＧＨｚ以下、９０ＧＨｚ以下、８０ＧＨｚ以下、５０ＧＨｚ以下、３０ＧＨｚ以下、２０ＧＨｚ以下、１０ＧＨｚ以下、又は５ＧＨｚ以下であってもよい。
【００１８】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体の誘電正接（ｔａｎδ）は、０．０１以上、０．０２以上、０．０５以上、０．１以上、又は０．２以上であってもよく、１０以下、５以下、１以下、又は０．５以下であってもよい。
【００１９】
複素比誘電率は、本発明においては同軸管法により測定する。
【００２０】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体の室温での熱伝導率は高い熱伝導率を有することができ、例えば、２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、又は３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、又は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。
【００２１】
また、本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、特に高周波数領域において高い電磁波吸収特性を有することができる。そのような高周波数領域としては、１ＧＨｚ以上、３ＧＨｚ以上、５ＧＨｚ以上、又は１０ＧＨｚ以上であってもよく、１００ＧＨｚ以下、９０ＧＨｚ以下、８０ＧＨｚ以下、５０ＧＨｚ以下、３０ＧＨｚ以下、又は２０ＧＨｚ以下であってもよい。
【００２２】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、上述した周波数領域で少なくとも１点で電磁波吸収率が１０ｄＢ以上である。電磁波吸収率は本発明においては、マイクロストリップライン法より測定する。
【００２３】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、１つ又は２つ以上の異なる結晶構造の炭化ケイ素含むことができる。そのような結晶構造の例としては、例えば、α型炭化ケイ素（２Ｈ、４Ｈ、６Ｈ、１６Ｈ等）又はβ型（３Ｃ）炭化ケイ素であってもよい。また、炭化ケイ素複合焼結体に含まれる炭化ケイ素は、単一の結晶構造で構成されていてもよく、複数の異なる結晶構造によって構成されていてもよい。
【００２４】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、多孔質であってもよく、緻密質であってもよい。炭化ケイ素複合焼結体が多孔質の場合、十分な強度を有していながら、軽量でかつ加工性の良好な電磁波吸収体を提供することができる。炭化ケイ素複合焼結体が緻密質の場合、強度が高く、熱伝導率の高い電磁波吸収体を提供することができる。
【００２５】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体の空隙率は、１％以下、３％以下、５％％以下、１０％以下、３０％以下、５０％以下、又は７０％以下であってもよく、０％以上、１％以上、３％以上、５％以上、１０％以上、２０％以上、又は３０％以上であってもよい。この場合、空隙率は、「（１−実際の密度／完全に緻密な場合の理論密度）×１００（％）」という式に基づいて計算される。
【００２６】
第１の炭素系材料である炭素繊維としては、例えば、ポリアクリロニトリル繊維を窒素雰囲気下で高温に加熱して炭化処理することで得られるポリアクリロニトリル系炭素繊維と、ピッチ系炭素繊維とを挙げることができる。この中でも特に、ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。第１の炭素系材料である炭素繊維は、単一の炭素繊維を用いてもよいし、複数の異なる炭素繊維を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
その炭素繊維の直径は、１μｍ以上、２μｍ以上、３μｍ以上、５μｍ以上、又は１０μｍ以上であってもよく、３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、５μｍ以下、又は３μｍ以下であってもよい。
【００２８】
その炭素繊維の長さは、１μｍ以上、２μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、２０μｍ以上、又は５０μｍ以上であってもよく、５０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、５０ｍｍ以下、又は１０ｍｍ以下であってもよい。
【００２９】
その炭素繊維の体積抵抗率は、１×１０−９Ω・ｃｍ以上、１×１０−７Ω・ｃｍ以上、又は１×１０−６Ω・ｃｍ以上であってもよく、１×１０３Ω・ｃｍ以下、１Ω・ｃｍ以下、０．１Ω・ｃｍ以下、又は０．０１Ω・ｃｍ以下であってもよい。
【００３０】
その炭素繊維の室温での熱伝導率は、例えば、５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、又は２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であってもよく、１０００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、３００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、又は１００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であってもよい。
【００３１】
第１の炭素系材料が織布又は不織布の形態の炭素繊維である場合、その厚さは、０．０５ｍｍ以上、０．１０ｍｍ以上、又は０．２０ｍ以上であってもよく、３．０ｍｍ以下、１．０ｍｍ以下、又は０．５０ｍｍ以下であってもよい。また、第１の炭素系材料が織布又は不織布の形態の炭素繊維である場合、織布又は不織布は１枚のみ又は複数枚用いてもよい。
【００３２】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、電磁波吸収体として単独で使用されてもよいし、複数の異なる複素比誘電率を有する炭化ケイ素複合焼結体が積層された形態で使用されてもよい。複数の異なる複素比誘電率を有する層が積層された形態で使用することによって、炭化ケイ素複合焼結体が、広高周波数帯域の電磁波、広範囲の入射角の電磁波、及び／又は幅広い偏波特性の電磁波に対して、高い電磁波吸収性能を有することができる。
【００３３】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、導電性を有する基材と共に使用することによって、電磁波吸収性のみならず、電磁波遮蔽性をも併せ持つ電波遮蔽構造体として使用されてもよい。導電性を有する基材としては、特に限定されないが、金属基材、導電性ポリマー基材、カーボン等の導電材を有する基材等を挙げることができる。
【００３４】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、電磁波の入射面側に、空気の特性インピーダンスとの整合を目的として、平面以外の形状を有していてもよい。そのような形状としては、特に限定されないが、くさび型、ピラミッド型、うねり型、ハニカム型、多層コア型構造等を挙げることができる。
【００３５】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体は、電磁波の入射面側に、空気の特性インピーダンスとの整合を目的とした整合層を併せ持つ積層体として使用されてもよい。整合層の材質としては、整合層の複素比誘電率が、電磁波吸収を目的とする周波数帯領域において、本発明の炭化ケイ素複合焼結体と比較して、実部及び／又は虚部が小さい値を有する材質を好ましく用いることができる。そのような整合層の材質としては、特に限定されないが、導電性素材を含有する樹脂、又は発泡樹脂、炭化ケイ素複合焼結体、多孔質炭化ケイ素複合焼結体等を挙げることができる。
【００３６】
整合層の空気との界面の形状は、空気の特性インピーダンスとの整合を目的として、平面以外の形状を有していてもよい。そのような形状としては、特に限定されないが、くさび型、ピラミッド型、うねり型、ハニカム型、多層コア型等を挙げることができる。
【００３７】
《炭化ケイ素複合焼結体の製造方法》
本発明の炭化ケイ素複合焼結体の製造方法は、１つの態様において、第１の炭素系材料である炭素繊維と、平均粒径が２００ｎｍ未満であるシリコンナノ粒子及び第２の炭素系材料である炭素系材料を少なくとも含有する焼結用組成物とを焼結することによって、炭化ケイ素複合焼結体を得る。
【００３８】
本発明の炭化ケイ素複合焼結体の製造方法は、平均粒径が２００ｎｍ未満であるシリコンナノ粒子及び第２の炭素系材料である炭素系材料を少なくとも含有する焼結用組成物を調製すること、及びその焼結用組成物と第１の炭素系材料である炭素繊維とを焼結することによって、上記のような炭化ケイ素複合焼結体を得てもよい。この場合、第１の炭素系材料及び第２の炭素系材料は、共に炭素繊維であってもよく；第１の炭素系材料が炭素繊維で、第２の炭素系材料は使用されなくてもよく；第２の炭素系材料は炭素繊維以外の炭素系材料であってもよい。これらの場合において、第１の炭素系材料の炭素繊維は短繊維の形態であってもよい。
【００３９】
〈焼結工程〉
本発明の製造方法は、焼結用組成物と第１の炭素系材料とを焼結することを含む。この焼結工程では、焼結用組成物及び第１の炭素系材料以外の第３の成分を一緒に焼結してもよい。
【００４０】
焼結される際に、第１の炭素系材料である炭素繊維は、短繊維等の形態で焼結用組成物に予め分散されていてもよいし；焼結用組成物が層状の第１の炭素系材料、例えば織布又は不織布の炭素繊維に含浸され、第１の炭素系材料間に焼結用組成物が存在している状態でもよいし；焼結用組成物の層間に第１の炭素系材料がサンドイッチされた成型体の状態でもよいし；第１の炭素系材料上に焼結用組成物がペースト又は粉体上で存在してもよい。また、上記の複数の形態を含んだ形態で存在してもよい。
【００４１】
α型炭化ケイ素を得るために、焼結温度としては、１９００℃以上、２０００℃以上、２１００℃以上又は２２００℃以上であってもよく、２５００℃以下、２３００℃以下、又は２１００℃以下であってもよい。また、β型炭化ケイ素を得るために、焼結温度としては、１３００℃以上、１３５０℃以上、１４００℃以上、又は１５００℃以上であってもよく、１８００℃以下、１６００℃以下、１５００℃以下、又は１４００℃以下であってもよい。
【００４２】
焼結雰囲気は、原料のシリコンナノ粒子と第２の炭素系材料とを十分に反応させるために、例えばアルゴンガス、窒素ガス等の不活性雰囲気下で行うことが好ましい。窒化物等の生成を防止するために、この中でも特にアルゴンガス雰囲気下で焼結することが好ましい。焼結時間は、原料のシリコンナノ粒子と炭素系材料とが十分に反応するまでの時間であることが好ましく、例えば１０分以上、３０分以上、１時間以上、又は２時間以上であってもよく、１日以下、１２時間以下、６時間以下、３時間以下、２時間以下、又は１時間以下であってもよい。
【００４３】
〈加圧成形工程〉
本発明の製造方法は、焼結用組成物と第１の炭素系材料とを所定の形状に加圧成形する工程をさらに含んでいてもよい。加圧成形手段としては、焼結用組成物及び第１の炭素系材料を金型に投入し、これを加圧成形する一軸加圧成形法、ホットプレス法、冷間等圧加圧法（ＣＩＰ法）等を挙げられる。
【００４４】
成形温度は、成形手段に応じて適宜選択することができるが、室温での成形を行ってもよく、加熱しながらでもよく、下記の焼結工程と同時に実施してもよい。
【００４５】
成形圧力は、例えば、１０ＭＰａ以上、３０ＭＰａ以上、５０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上、又は２００ＭＰａ以上であってもよく、９００ＭＰａ以下、８００ＭＰａ以下、６００ＭＰａ以下、４００ＭＰａ以下、又は２００ＭＰａ以下であってもよい。また、成形する形状としては、特に制限はなく、得られる炭化ケイ素複合焼結体が適用される用途に応じて、任意の形状に加工することができる。
【００４６】
より緻密な炭化ケイ素複合焼結体を得るためには、加圧条件下で焼結工程を行うことが好ましい。例えば、焼結用組成物と第１の炭素系材料を含む成形体を作製した後に、ＣＩＰ法による加圧成形を行い、その後、熱間静水圧プレス成型法（ＨＩＰ法）等によって、２００ＭＰａ以下での加圧条件で焼成を行うことが好ましい。また、焼結用組成物と第１の炭素系材料を型に添加し、ホットプレス法にて加圧条件下で焼成を行うことも好ましい。
【００４７】
〈焼結用組成物〉
焼結用組成物は、シリコンナノ粒子と第２の炭素系材料とを少なくとも含有する。この焼結用組成物は、シリコンナノ粒子と第２の炭炭素系材料との粉体状であってもよく、ペースト状であってもよく、分散液の状態であってもよい。
【００４８】
したがって、この組成物は、溶媒を含んでいてもよく、溶媒としては、シリコンナノ粒子と炭素系材料とを分散できれば、特にその種類は限定されない。例えば、溶媒としては、水性溶媒又は有機溶媒を挙げることができる。さらに水性溶媒としては、水又はアルコール系溶媒、例えばメタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等を挙げることができ、有機溶媒としては、炭化水素系溶媒、例えばトルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、メシチレン、テトラリン等；エステル系溶媒、例えば、酢酸エチル、酢酸ブチル、３−メトキシプロピオン酸メチル等；ケトン系溶媒、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等を挙げることができる。さらに、アミン系溶媒、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル‐２−ピロリドン等、アセテート系、例えば、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート等、他に極性溶媒として、ジメチルスルホキシド等も挙げることができる。
【００４９】
この組成物は、シリコンナノ粒子及び第２の炭炭素系材料以外の第３の成分を含んでもよい。
【００５０】
この組成物中に含有されるシリコンのモル数に対する第２の炭素系材料の炭素のモル数の比（炭素／シリコン）は、約１．０であってもよく、これにより焼結後に第１の炭素系材料を実質的に残存させながら炭化ケイ素を得てもよい。第１の炭素系材料が残存できる範囲で、このモル比は、０．１０以上、０．３０以上、０．５０以上、０．８０以上、１．０以上、１．５以上、又は２．０以上であってもよく、１０．０以下、５．０以下、３．０以下、２．０以下、１．５以下、１．０以下、０．８０以下、又は０．５０以下であってもよい。
【００５１】
〈シリコンナノ粒子〉
シリコンナノ粒子を用いることで、比較的低い焼結温度で炭化ケイ素焼結体を得ることができる。理論に限定されないが、低い焼結温度で炭化ケイ素が得られる理由は、平均粒径が小さなシリコンナノ粒子を用いる、第２の炭素系材料との反応サイトが増大し、それにより反応が進行しやすいためと考えられる。
【００５２】
本発明で用いられるシリコンナノ粒子の平均粒径は、２００ｎｍ未満、１５０ｎｍ以下、１００ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、２０ｎｍ以下、又は５ｎｍ以下にすることができる。また、本発明で用いられる半導体粒子の平均一次粒径は１ｎｍ以上、３ｎｍ以上、５ｎｍ以上、又は１０ｎｍ以上であってもよい。
【００５３】
ここで、本明細書においては、粒子の平均粒径及び繊維の平均径は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等による観察によって、撮影した画像を元に直接に投影面積円相当径を計測し、集合数１００以上からなる一次粒子群を解析することで、数平均の一次粒径として求めることができる。
【００５４】
シリコンナノ粒子としては、好ましくはレーザー熱分解法によって得られるシリコンナノ粒子を挙げることができる。このようなシリコンナノ粒子としては、例えば特表２０１０−５１４５８５号公報に記載の粒子を用いることができる。この文献は、参照により本明細書に取り込まれる。
【００５５】
レーザー熱分解法によって得られるシリコンナノ粒子の特徴として、一次粒子の円形度の高さが挙げられる。具体的には、円形度は、０．８０以上、０．９０以上、０．９３以上、０．９５以上、０．９７以上、０．９８以上、又は０．９９以上であってもよい。円形度は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等による観察によって撮影した画像から、粒子の投影面積（Ｓ）及び粒子の周囲長（ｌ）を画像処理ソフト等によって計測して、（４πＳ）／ｌ２ を計算して求めることができる。この場合、１００以上の粒子群の平均値として、円形度を求めることができる。
【００５６】
本発明においては、円形度が０．８０以上、０．９０以上、０．９３以上、０．９５以上、０．９７以上、０．９８以上、又は０．９９以上のシリコンナノ粒子を好ましくは用いることができる。円形度が高いシリコンナノ粒子を用いることで、炭素系材料との反応がさらに進行しやすくなると考えられる。
【００５７】
また、レーザー熱分解法によって得られるシリコンナノ粒子の特徴として、粒子内部が結晶状態で、粒子表面部が非結晶状態であるという点を挙げることができる。これにより、シリコンナノ粒子が用いられる様々な物品に対して特異な物理的性質を与えることができる。
【００５８】
本発明で用いられるシリコンナノ粒子は、ホウ素によって予めドーピングされていることが好ましい。本発明者らは、シリコンナノ粒子がホウ素でドーピングされていることで、得られる炭化ケイ素の結晶粒径が大きくなることを見出した。理論に限定されないが、これは、ホウ素が焼結助剤として機能し、結晶成長を促進しているためであると考えられる。
【００５９】
ドーパントの濃度としては、シリコンナノ粒子中で、１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３以上、１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以上、１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３以上、又は１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以上であってもよく、１×１０２２ａｔｏｍ／ｃｍ３以下、１×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下、１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下、又は１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であってもよい。
【００６０】
特に、シリコンナノ粒子の不純物、例えばアルミニウム、カルシウム、クロム、銅、鉄、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、モリブデン、カリウム、ナトリウム、チタンは、それぞれ又は総量で、１００ｐｐｍ以下、５０ｐｐｍ以下又は１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。このような不純物は、焼結体の熱伝導率などの特性に影響することがある。
【００６１】
〈第２の炭素系材料〉
焼結用組成物は、焼結工程においてシリコンナノ粒子に由来するシリコンと反応して炭化ケイ素を生成させることを目的として、第２の炭素系材料を含む。第２の炭素系材料としては、焼結されることでシリコンと反応して炭化ケイ素を生成する材料であれば特に限定されない。そのような第２の炭素系材料としては、例えば有機系ポリマー、カーボンブラック、グラフェン、活性炭、黒鉛、アセチレンブラック、炭素繊維等を挙げることができる。また、この中でも特に、炭素繊維、カーボンナノチューブ及びカーボンナノファイバーを挙げることができる。カーボンナノファイバーとしては、特開２０１０−０１３７４２号公報に記載の繊維を挙げることができる。この文献は、参照により本明細書に取り込まれる。
【００６２】
カーボンナノファイバーの直径は、１０ｎｍ以上、２０ｎｍ以上、３０ｎｍ以上、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以上、２００ｎｍ以上、３００ｎｍ以上、又は５００ｎｍ以上であってもよく、３０μｍ以下、２０μｍ以下、１０μｍ以下、５μｍ以下、又は１μｍ以下であってもよい。例えば、直径９００ｎｍ超３０μｍ以下のカーボンナノファイバーは有用であり、直径１００ｎｍ以上９００ｎｍ以下のカーボンナノファイバーも特に有用である。また、第２の炭素系材料として、直径１μｍ以上３０μｍ以下の炭素繊維を用いてもよい。この場合、その炭素繊維は、短繊維の形態であることが好ましく、また上記の第１の炭素繊維と同じものであってもよい。
【００６３】
第２の炭素系材料が繊維状である場合、その長さとしては、特に限定されないが、1μｍ以上、２μｍ以上、５μｍ以上、１０μｍ以上、２０μｍ以上、又は５０μｍ以上であってもよく、５０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下、１５ｍｍ以下、５０ｍｍ以下、又は１０ｍｍ以下であってもよい。その長さが適切な場合、シリコンナノ粒子との混合及び焼結等が容易となる。
【００６４】
第２の炭素系材料の不純物、例えばアルミニウム、カルシウム、クロム、銅、鉄、鉛、亜鉛、マグネシウム、マンガン、モリブデン、カリウム、ナトリウム、チタンは、それぞれ又は総量で、１００ｐｐｍ以下、５０ｐｐｍ以下又は１０ｐｐｍ以下であることが好ましい。このような不純物は、焼結体の熱伝導率などの特性に影響することがある。
【００６５】
焼結用組成物で用いられる第２の炭素系材料は、単一の炭素系材料を用いてもよいし、複数の異なる炭素系材料を用いてもよい。
【００６６】
焼結用組成物と共に焼結される第１の炭素系材料である炭素繊維の特徴としては、上記の炭化ケイ素複合焼結体に関して述べた第１の炭素系材料である炭素繊維の特徴を参照することができる。
【００６７】
本発明において、シリコンナノ粒子と第２の炭素系材料とからなる焼結用組成物と、第１の炭素系材料である短繊維の形態の炭素繊維との混合物に含まれる固形分量に占める、第１の炭素系材料である短繊維の形態の炭素繊維の重量比は、０．１重量％以上、０．２重量％以上、０．５重量％以上、１重量％以上、２重量％以上、５重量％以上、１０重量％以上、２０重量％以上、３０重量％以上、又は５０重量％以上とすることができ、９５重量％以下、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％以下、４０重量％以下、又は３０重量％以下とすることができる。
【００６８】
また、シリコンナノ粒子と第２の炭素系材料とからなる焼結用組成物の固形分１００質量部に対して、第１の炭素系材料である短繊維の形態の炭素繊維は、０．１質量部以上、０．２重量部以上、０．５重量部以上、１重量部以上、２重量部以上、５重量部以上、１０重量部以上、２０重量部以上、３０重量部以上、又は５０重量部以上とすることができ、９５重量部以下、９０重量部以下、８０重量部以下、７０重量部以下、６０重量部以下、５０重量部以下、４０重量部以下、３０重量部以下、２０重量部以下、又は１５重量部以下とすることができる。
【００６９】
〈第３の成分〉
焼結用組成物は、本発明の炭化ケイ素複合焼結体に所望の物性を付与することを目的として第１の炭素系材料以外の第３の成分を含むことができる。第３の成分は、単一の材料を選択して用いてもよいし、２つ以上の複数の材料を選択し用いてもよい。この組成物に含まれる第３の成分としては、本発明の炭化ケイ素複合焼結体に所望の物性を付与することを目的とした材質を選択することができる。したがって、第３の成分としては、例えば、導電性材料、絶縁性材料、結着剤等が挙げられる。
【００７０】
本発明において、焼結用組成物に含まれる固形分量に占める第３の成分の重量比は、特に制限されない。本発明の炭化ケイ素複合焼結体に所望の物性を付与するために、任意の重量比で、焼結用分散体に第３の成分を添加することができる。
【００７１】
焼結用組成物に含まれる固形分量に占める第３の成分の重量比は、０．１重量％以上、０．２重量％以上、０．５重量％以上、１重量％以上、２重量％以上、５重量％以上、１０重量％以上、２０重量％以上、３０重量％以上、又は５０重量％以上とすることができ、９５重量％以下、９０重量％以下、８０重量％以下、７０重量％以下、６０重量％以下、５０重量％以下、４０重量％以下、又は３０重量％以下とすることができる。
【００７２】
第３の成分の形態は、焼結体用分散体中において良好な分散性を確保する観点から、粒子、繊維、長繊維、短繊維、鱗片等の形態の材料を好ましく用いることができる。また、第３の成分は、シリコンナノ粒子との混合を容易にするために、予め溶媒等へ分散されたインク及びスラリー等の形態であってもよい。このような形態であることのより、シリコンナノ粒子との混合及び焼結等が容易となる。
【００７３】
焼結用組成物に含まれる第３の成分としては、炭化ケイ素複合焼結体の複素比誘電率の調節のため、導電性材料を用いることができる。そのような導電性材料の例としては、シリコン、炭化ケイ素、金属等が挙げられる。
【００７４】
焼結用組成物に含まれる第３の成分として、導電性材料用いられる導電性材料の体積抵抗率は、１×１０−９Ω・ｃｍ以上、１×１０−６Ω・ｃｍ以上、１×１０−５Ω・ｃｍ以上、又は１×１０−４Ω・ｃｍ以上であってもよく、１×１０３Ω・ｃｍ以下、１Ω・ｃｍ以下、０．１Ω・ｃｍ以下、又は０．０１Ω・ｃｍ以下であってもよい。
【００７５】
焼結用組成物に含まれる第３の成分として用いられる導電性材料は、４００℃、６００℃、８００℃、１０００℃以上、１２００℃以上、１４００℃以上、１６００℃以上、１８００℃以上、２０００℃以上、又は２２００℃以上の融点を持つ、又は大気圧下において融点を持たない材質を選択することができる。融点がこの範囲にあること又は大気圧下において融点を持たないこと材料を用いることにより、導電性材料である第３の成分は本発明の炭化ケイ素複合焼結体の焼結工程において、安定に炭化ケイ素複合焼結体中に存在することができ、本発明の炭化ケイ素複合焼結体に所望の物性を付与することができる。
【００７６】
この導電性材料として半導体材料を用いる場合、半導体材料は、所望の抵抗値を得ることを目的として、予め任意のドーパントでドーピングがなされていてもよい。そのようなドーピング濃度としては、半導体材料の中で、１０１７ａｔｏｍ／ｃｍ３以上、１０１８ａｔｏｍ／ｃｍ３以上、１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３以上、又は１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以上であってもよく、１×１０２２ａｔｏｍ／ｃｍ３以下、１×１０２１ａｔｏｍ／ｃｍ３以下、１×１０２０ａｔｏｍ／ｃｍ３以下、又は１×１０１９ａｔｏｍ／ｃｍ３以下であってもよい。
【００７７】
焼結用組成物に含まれる第３の成分としては、炭化ケイ素複合焼結体の絶縁性の向上、及び／又は複素比誘電率の調節のため、絶縁性材料を用いることができる。そのような絶縁性材料としては、例えば、アルミナ、窒化ケイ素、マイカ、シリカ等が挙げられる。
【００７８】
焼結用組成物に含まれる第３の成分としては、炭化ケイ素複合焼結体の複素比誘電率の調節のため、誘電性材料を用いることができる。そのような絶縁性材料としては、アルミナ、窒化ケイ素、マイカ、シリカ、酸化チタン、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等が挙げられる。
【００７９】
以下、本発明の好ましい実施形態を実施例に基づいて説明するが、本発明は、下記実施例により限定されるものではない。
【実施例】
【００８０】
Ａ．炭化ケイ素複合焼結体の複素比誘電率についての実験
《製造例》
〈実施例１〉
Ｎａｎｏｇｒａｍ（商標）のホウ素ドープＳｉナノ粒子含有ペースト（ホウ素ドーパント、平均粒径２０ｎｍ、品番：ｎＳｏｌ−３２０２）１０ｇ（０．０４２７ｍｏｌ）に、第２の炭素系材料であるカーボンナノファイバー（ＣＮＦ、平均直径２５０ｎｍ）を、Ｓｉ：Ｃ＝５０:５０（モル比）となるように添加し、第１の混合物を得た。【００８１】
ここで用いたカーボンナノファイバーは、特開２０１０−０１３７４２号公報に記載の方法に準じて製造し、２００〜５００ｎｍの繊維径を有しており、繊維が融着した繊維集合体がほとんどなく、非常に分散性に優れていた。【００８２】
上記の第１の混合物を、プラネタリーミキサー（あわとり練太郎、株式会社シンキ―）で、２０００ｒｐｍで２０分撹拌、２２００ｒｐｍで５分脱泡し、Ｓｉ／ＣＮＦ混合ペーストを得た。Ｓｉ／ＣＮＦ混合ペースト中の溶媒を留去し、Ｓｉ／ＣＮＦ粉末からなる焼結用組成物を得た。【００８３】
上記のＳｉ／ＣＮＦ粉末をホットプレス機（ＨＰ−１０Ｘ１０−ＣＣ−２３型、ネムス株式会社）のモールド内に充填し、その上に第１の炭素系材料である炭素繊維の不織布（東邦テナックス製、ペーパーＢＰ−１０３０Ａ−ＥＳ、厚さ１ｍｍ、炭素繊維の体積抵抗率１．６×１０−３Ω・ｃｍ、直径７μｍ）をのせ、さらにその上にＳｉ／ＣＮＦ粉末を充填し、４０ＭＰａ、２０００度で１ｈ保持し、炭素繊維不織布が実質的に残存している炭化ケイ素複合焼結体を得た。【００８４】
〈比較例１〉
第１の炭素系材料である炭素繊維の不織布を使用しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、炭化ケイ素複合焼結体を得た。【００８５】
〈実施例２〉
第２の炭素系材料であるカーボンナノファイバーを、炭素繊維（東邦テナックス製、繊維長６ｍｍ、体積抵抗率１．６×１０−３Ω・ｃｍ、直径７μｍ）に変更したこと以外は、実施例１と同様にして炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００８６】
〈実施例３〉
実施例１の第１の混合物に、さらにα-ＳｉＣ粒子（屋久島電工株式会社製、ＯＹ−１２）を添加し、焼結用組成物の固形分量のうちα-ＳｉＣ粒子が占める割合を８０重量％となるように、第２の混合物を得た。実施例１と同様の手法で、撹拌、脱泡、及び溶媒の留去を実施して焼結用組成物を調製し、そしてこれを焼結することによって、実施例３の炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００８７】
〈実施例４〉
実施例１の第１の混合物の固形分１００質量部に対して、１１．１質量部の短繊維の形態の炭素繊維（東邦テナックス製、繊維長６ｍｍ）を第１の炭素系材料の一部として添加し、第２の混合物を得た。実施例１と同様の手法で、撹拌、脱泡、及び溶媒の留去を実施して焼結用組成物を調製し、そしてこれを焼結することによって、実施例４の炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００８８】
〈実施例５〉
炭素繊維不織布を使用しなかったこと、すなわち第１の炭素系材料として短繊維の形態の炭素繊維のみを使用したこと以外は、実施例４と同様にして炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００８９】
〈実施例６〉
第２の炭素系材料であるカーボンナノファイバーを、炭素繊維（日本グラファイトファイバー株式会社製、ＸＮ１００−２Ｍ、繊維長２５０μｍ、熱伝導率９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）、体積抵抗率１．５×１０−６Ω・ｃｍ、直径１０μｍ）に変更したこと以外は、実施例５と同様にして炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００９０】
〈実施例７〉
実施例１の第１の混合物に、α-ＳｉＣ粒子（屋久島電工株式会社製、ＯＹ−１２）を添加し、焼結用組成物の固形分量のうちα-ＳｉＣ粒子が占める割合が８０重量％となるように焼結用組成物を得た。さらに、実施例１の第１の混合物の固形分１００質量部に対して１１．１質量部の短繊維の形態の炭素繊維（日本グラファイトファイバー株式会社製、ＸＮ１００−２Ｍ、繊維長２００μｍ）を第１の炭素系材料として添加し、第２の混合物を得た。実施例１と同様の手法で、撹拌、脱泡、及び溶媒の留去を実施して焼結用組成物を調製し、そしてこれを焼結することによって、実施例７の炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００９１】
〈実施例８〉
実施例１の第１の混合物の固形分１００質量部に対して第１の炭素系材料として２５．０質量部の炭素繊維を添加したこと以外は、実施例７と同様にして、実施例８の炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００９２】
〈実施例９〉
実施例１の第１の混合物の固形分１００質量部に対して第１の炭素系材料として４２．９質量部の炭素繊維を添加したこと以外は、実施例７と同様にして、実施例９の炭化ケイ素の複合焼結体を得た。【００９３】
《評価》
実施例１〜９並びに比較例１及び２で得た炭化ケイ素複合焼結体の複素誘電率を、同軸管法によって測定したＳパラメータを用いて、ニコルソンロス法により算出した。Ｓパラメータの評価では、ネットワークアナライザ（Ｅ８３６３Ｂ、アジレントテクノロジー社製）により、０．５ＧＨｚ−１８ＧＨｚの周波数帯域の測定を行った。【００９４】
《結果》
実施例１〜９の炭化ケイ素複合焼結体は、複素比誘電率の実部と虚部の値が比較的高い一方、比較例１及び２の炭化ケイ素複合焼結体は複素比誘電率の実部と虚部の値が比較的低いことから、炭化ケイ素複合焼結体が、炭素繊維を含むことにより、高周波数領域における電磁波吸収体として好適に用いることができることが理解できる。【００９５】
実施例５、８及び９の比較からは、第１の炭素系材料としての炭素繊維の固形分量が増加すると、高い複素比誘電率が得られることが理解できる。すなわち、添加する炭素繊維の固形分量比によって、炭化ケイ素複合焼結体の複素比誘電率が制御できることが理解できる。【００９６】
実施例１及び２からは、ＳｉＣを形成するための炭素源として、ＣＮＦを用いた場合及び炭素繊維を用いた場合のいずれの場合においても、電磁波吸収体として好適に使用できる炭化ケイ素複合焼結体が得られることが理解できる。【００９７】
実施例１及び２並びに実施例５及び６の結果からは、ＳｉＣを形成するための炭素源として、ＣＮＦを用いた場合及び炭素繊維を用いた場合のいずれの場合においても、電磁波吸収体として好適な複素比誘電率を有する、炭化ケイ素複合焼結体が得られることが理解できる。【００９８】
実施例５及び７の結果からは、α−ＳｉＣ粒子を用いた場合には、好適な複素比誘電率を有する、炭化ケイ素複合焼結体が得られることが理解できる。【００９９】
実施例１〜４と実施例５〜９とを比較すると、第１の炭素系材料としての炭素繊維を層状で含む実施例１〜４の場合には、複素比誘電率の虚部が大きくなり、誘電損失を大きくできることが分かる。【０１００】
《結果》
実施例１〜９の複合焼結体は、複素比誘電率の実部と虚部の値が比較的高く、高周波数領域における電磁波吸収体として好適に用いることができることが理解できる。【０１０１】
Ｂ．炭化ケイ素複合焼結体の電磁波吸収特性についての実験
《評価》
実施例１及び実施例２で得た炭化ケイ素複合焼結体の伝送減衰率をネットワークアナライザ（Ｅ８３６３Ｂ、アジレントテクノロジー社製）より、マイクロストリップライン上で測定周波数帯域は１０ＭＨｚ−６ＧＨｚで測定した。【０１０２】
《結果》
実施例１及び実施例２の複合焼結体は、少なくとも２．５ＧＨｚから６ＧＨｚにわたって、１０ｄＢ以上の伝送減衰を示し、高い電磁波吸収特性を有することが確認できた。一方で、比較例１では、２．５ＧＨｚから６ＧＨｚの領域において、あまり伝送減衰率を示さず、高周波の電磁波吸収特性を有するが、実施例１及び２に比べて低くなった。【０１０３】
図１（ａ）は、実施例１の複合焼結体についての高周波の反射特性及び透過特性を示し、図１（ｂ）は反射伝送減衰を示す。また、図２（ａ）は、比較例１の複合焼結体についての高周波の反射特性及び透過特性を示し、図２（ｂ）は反射伝送減衰を示す。この図からも分かるように、実施例１では反射率を抑えられ、伝送減衰が見られているため、炭化ケイ素複合焼結体では高い電磁波吸収特性を示している。一方で、比較例１では反射率が周波数によって大きく変化し、反射率が低い周波数でも透過率が下がっている。１０ｄＢ以下の伝送減衰が見られているため、電磁波吸収は得られているが、実施例１に劣る。【０１０４】
Ｃ．様々なシリコン粒子及び炭素系材料を用いた場合の参考的実験
《製造例》
〈参考例１〉
この例では、シリコン（Ｓｉ）ナノ粒子とカーボンブラック（ＣＢ）を用いてＳｉＣを製造した。Ｓｉナノ粒子としては、Ｎａｎｏｇｒａｍ（商標）Ｓｉナノ粒子（ドーパントなし、平均粒径２０ｎｍ、品番：ｎＳｏｌ−３００２）含有インクを用いた。このＳｉナノ粒子含有インクに、Ｓｉと炭素とのモル比が５０：５０となるように、カーボンブラック（電気化学工業製、デンカブラック ７５％プレス品）を添加して、Ｓｉ／ＣＢ混合インクを得た。熱重量測定−示差熱分析装置（ＴＧ−ＤＴＡ、ＮＥＴＺＳＣＨ製 仕様：ＳＴＡ ４４９Ｆ１ Ｊｕｐｉｔｅｒ）用のアルミナ坩堝に、このＳｉ／ＣＢ混合インクを添加し、溶媒を乾燥させてＳｉ／ＣＢ粉末を得た。【０１０５】
このＳｉ／ＣＢ粉末をＴＧ−ＤＴＡ測定装置に供して、Ａｒ雰囲気下、２０℃／ｍｉｎにて１５５０℃まで昇温して、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を得た。【０１０６】
〈比較参考例１〉
Ｓｉナノ粒子の代わりに、粉砕法によって得られたミクロンオーダーのＳｉ粒子（日新化成製 粒径０．３〜３.０μｍ）を用いたこと以外は、参考例１と同様にしてβ−ＳｉＣを得た。【０１０７】
〈参考例２〉
Ｎａｎｏｇｒａｍ（商標） ホウ素ドープＳｉナノ粒子含有ペースト（ホウ素ドーパント、平均粒径２０ｎｍ、品番：ｎＳｏｌ−３２０２）１０ｇ（０．０４２７ｍｏｌ）に、カーボンナノファイバー（ＣＮＦ、平均粒径２５０ｎｍ）を、Ｓｉ：Ｃ＝５０:５０（モル比）となるように添加し、混合物を得た。【０１０８】
ここで用いたカーボンナノファイバーは、特開２０１０−０１３７４２号公報に記載の方法に準じて製造し、２００〜５００ｎｍの繊維径を有しており、繊維が融着した繊維集合体がほとんどなく、非常に分散性に優れていた。【０１０９】
上記の混合物を、プラネタリーミキサー（あわとり練太郎、株式会社シンキ―）で、２０００ｒｐｍで２０分撹拌、２２００ｒｐｍで３分脱泡し、Ｓｉ／ＣＮＦ混合ペーストを得た。Ｓｉ／ＣＮＦ混合ペースト中の溶媒を留去し、Ｓｉ／ＣＮＦ粉末を得た。上記粉末を０．４ｇ秤量し、乳鉢ですり潰した後、成形用治具に粉末を装填し、約７００ＭＰａで２時間、真空下で一軸加圧成形を行い、Φ１３ｍｍ、厚み２．２ｍｍのＳｉ／ＣＮＦ成形体を得た。さらに、得られた成形体を、Ａｒ気流下にて１５００℃１時間で焼結した。【０１１０】
〈参考例３〉
Ｓｉ：Ｃのモル比を、７５：２５に変更したこと以外は、参考例２と同様にしてβ−ＳｉＣを得た。【０１１１】
〈参考例４〉
Ｓｉ：Ｃのモル比を、２５：７５に変更したこと以外は、参考例２と同様にしてβ−ＳｉＣを得た。【０１１２】
〈参考例５〉
カーボンナノファイバーを、カーボンブラック（電気化学工業製、デンカブラック ７５％プレス品）に変更したこと以外は、参考例２と同様にしてβ−ＳｉＣを得た。【０１１３】
〈参考例６〉
カーボンナノファイバーを、カーボンブラック（電気化学工業製、デンカブラック ７５％プレス品）に変更したこと以外は、参考例３と同様にしてβ−ＳｉＣを得た。【０１１４】
〈参考例７〉
カーボンナノファイバーを、カーボンブラック（電気化学工業製、デンカブラック ７５％プレス品）に変更したこと以外は、参考例４と同様にしてβ−ＳｉＣを得た。【０１１５】
〈参考例８〉
Ｎａｎｏｇｒａｍ（商標） ホウ素ドープＳｉナノ粒子含有ペーストを、Ｎａｎｏｇｒａｍ（商標）Ｓｉナノ粒子（ドーパントなし、平均粒径２０ｎｍ、品番：ｎＳｏｌ−３００２）含有インクに変更したこと以外は、参考例２と同様にしてβ−ＳｉＣを得た。【０１１６】
《評価》
参考例１及び比較参考例１については、ＤＴＡ曲線で吸熱ピークが観測される温度、すなわちＳｉナノ粒子とＣＢとが反応する温度を確認した。【０１１７】
また、上記の全ての例について、粉末Ｘ線回折測定（ＸＲＤ、リガク製 試料水平強力Ｘ線回析装置；ＲＩＮＴ ＴＴＲ ＩＩＩ）によって、β−ＳｉＣに由来する２θ＝３５．６°付近のピークの強度を測定し、Ｓｈｅｒｒｅｒの式よりそれらの結晶サイズを算出した。【０１１８】
《結果》
上記の評価結果を、表１に示す。【０１１９】
参考例１及び比較参考例１を比較すると、Ｓｉナノ粒子を用いた場合には、ミクロンオーダーのＳｉ粒子を用いた場合よりも、低温でＳｉＣを得られることが分かった。【０１２０】
なお、Ｓｉの融解ピークは１４１５℃付近に通常見られるが、これは確認されなかったため、Ｓｉの全量がＣＢと反応してＳｉＣになっていることが示唆された。【０１２１】
参考例２と参考例８とを比較すると、ホウ素ドープが有ることによって、ＳｉＣの結晶サイズが大きくなることが分かった。また、参考例２〜４と参考例５〜７とを比較すると、カーボンナノファイバーを用いた場合には、カーボンブラックを用いた場合よりも、ＳｉＣの結晶サイズが大きくなることが分かった。【０１２２】
【表１】
0006695436.tif 000002
【０１２３】
【表２】
0006695436.tif 000003
【図１】
0006695436.tif 000004
【図２】
0006695436.tif 000005