(57)【要約】【課題】、無機粉体材料と無機非粉体材料とが強固に接合した無機複合材料を提供する。【解決手段】本発明の無機複合材料は、無機粉体材料と無機非粉体材料とを含む無機複合材料であって、前記無機粉体材料が、前記無機非粉体材料の表面に付着しており、前記無機粉体材料の付着量が、前記無機非粉体材料の表面積１ｃｍ2当たり０．０８ｍｇ以上であり、前記無機粉体材料が、マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理されていることを特徴とする。また、本発明の無機複合材料の製造方法は、無機粉体材料を液体に投入してマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行った後、前記無機粉体材料を無機非粉体材料に付着させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粉体材料と無機非粉体材料とを含む無機複合材料であって、
前記無機粉体材料が、前記無機非粉体材料の表面に付着しており、
前記無機粉体材料の付着量が、前記無機非粉体材料の表面積１ｃｍ2当たり０．０８ｍｇ以上であり、
前記無機粉体材料が、マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理されていることを特徴とする無機複合材料。
【請求項２】
前記無機非粉体材料は、その表面に−Ｓｉ−Ｏ−結合基を更に有する請求項１に記載の無機複合材料。
【請求項３】
前記無機粉体材料が、金属粉末である請求項１又は２に記載の無機複合材料。
【請求項４】
前記金属粉末が、アルミニウム粉末である請求項３に記載の無機複合材料。
【請求項５】
前記無機非粉体材料が、無機繊維である請求項１〜４のいずれか１項に記載の無機複合材料。
【請求項６】
前記無機繊維が、炭素繊維である請求項５に記載の無機複合材料。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の無機複合材料の製造方法であって、
無機粉体材料を液体に投入してマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行った後、前記無機粉体材料を無機非粉体材料に付着させることを特徴とする無機複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記無機粉体材料と前記無機非粉体材料とを準備する材料準備工程と、
前記無機粉体材料を液体に投入する材料投入工程と、
前記無機粉体材料を投入した液体中にマイクロバブルと液中プラズマとを発生させて、前記無機粉体材料に前記マイクロバブルと前記液中プラズマとを接触させる液中プラズマ処理工程と、
前記液中プラズマ処理工程後の前記液体から液体成分を一部除去して無機粉体材料ペーストを作製するペースト作製工程と、
前記無機粉体材料ペーストを前記無機非粉体材料に塗布する塗布工程と、
前記塗布工程後の前記無機非粉体材料を乾燥する第１乾燥工程と、
前記第１乾燥工程後の前記無機非粉体材料を洗浄した後、再度乾燥する第２乾燥工程とを含む請求項７に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項９】
前記第１乾燥工程と同時に、前記無機非粉体材料の熱処理を更に行う請求項８に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項１０】
前記塗布工程の前に、
前記無機非粉体材料に大気圧プラズマを照射させる大気圧プラズマ処理工程と、
前記大気圧プラズマ処理工程後の前記無機非粉体材料にカップリング剤を接触させるカップリング処理工程とを更に含む請求項８又は９に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項１１】
前記カップリング処理工程後の前記無機非粉体材料を更に熱処理する請求項１０に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項１２】
前記無機粉体材料が、金属粉末である請求項７〜１１のいずれか１項に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項１３】
前記金属粉末が、アルミニウム粉末である請求項１２に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項１４】
前記無機非粉体材料が、無機繊維である請求項７〜１３のいずれか１項に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項１５】
前記無機繊維が、炭素繊維である請求項１４に記載の無機複合材料の製造方法。
【請求項１６】
前記液体はミネラルスピリットであり、前記マイクロバルブは不活性ガスからなる請求項７〜１５のいずれか１項に記載の無機複合材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無機複合材料及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭素繊維は軽量で強靭な材料として知られている。近年、炭素繊維とアルミニウムとを複合材料とすることで電気伝導性や放熱性を向上できることから、その複合材料を様々な用途へ適用することが期待されている。発明者らは、炭素繊維とアルミニウムとの複合材料を用いることで、電磁シールド性能を要求される用途への適用を検討している。即ち、従来のシールド材料に比べて軽量、強靭な電磁シールド材料を提供することを目指している。このような電磁シールド性能を有する材料は、例えば、制御盤等の電気回路を収容する盤類への適用、照明器具の筐体への適用、２重床のフロアパネル等への適用が望まれる。
【０００３】
一般に、電磁シールド材料は、その導電率が高いほど、またその材料の厚みが大きいほど、シールドの性能は向上する。そこで、炭素繊維とアルミニウムとの複合材料をシールド性能が要求される用途へ用いるには、アルミニウムの付着量を増加させることが必要である。
【０００４】
一方、炭素繊維とアルミニウムは、ともに化学的に安定な物質であるため、そのままでは両者を強固に接着させ、アルミニウムの炭素繊維への付着量を増加させることは困難である。従来の方法によれば、炭素繊維にアルミニウムを蒸着させる方法、炭素繊維とアルミニウムシートを熱圧着する方法等により、両者を密着させることが考えられる。
【０００５】
しかし、上記蒸着法及び上記熱圧着法は、ともに炭素繊維及びアルミニウムに熱が加わるため、両者の接着界面において、炭素とアルミニウムとの脆い化合物が生成してしまい、複合材料としての強度が低下するという問題があった。この問題を解決する方法として、炭素繊維とアルミニウムとの接合面をより低い温度で化学的に処理して両者を接合する方法が考えられる。その低温化学的表面処理方法としては、例えば、カップリング剤によるカップリング処理があるが、通常カップリング処理による接合は、無機材料と有機材料との接合には有効であるが、無機材料同士の接合には有効ではない。
【０００６】
一方、最近では無機材料同士の接合方法として、一方の無機材料の表面を低温プラズマ処理により改質して他方の無機材料との接合強度の向上を図ることが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３００７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
一方の無機材料の表面をプラズマ処理により改質することにより、無機材料同士の接合強度をある程度向上させることは可能であるが、接合強度の向上には限界があった。特に、無機粉体材料と無機非粉体材料との接合の場合には、無機非粉体材料のプラズマ処理のみでは、両者の接合強度を十分に向上できない問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題を解決したものであり、無機粉体材料と無機非粉体材料とが強固に接合した無機複合材料及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の無機複合材料は、無機粉体材料と無機非粉体材料とを含む無機複合材料であって、前記無機粉体材料が、前記無機非粉体材料の表面に付着しており、前記無機粉体材料の付着量が、前記無機非粉体材料の表面積１ｃｍ2当たり０．０８ｍｇ以上であり、前記無機粉体材料が、マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の無機複合材料の製造方法は、無機粉体材料を液体に投入してマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行った後、前記無機粉体材料を無機非粉体材料に付着させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、無機粉体材料と無機非粉体材料とが強固に接合した無機複合材料を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明に使用するマイクロバブルを用いる液中プラズマ処理装置の一例を示す模式断面図である。
【図２】図２は、液体内で無機粉体材料とマイクロバブルとが混合している状態を示す模式拡大図である。
【図３】図３は、本発明で使用できる無機非粉体材料前処理装置の模式側面図である。
【図４】図４は、大気圧プラズマ処理とシランカップリング処理とを説明する模式図である。
【図５】図５は、各種アルミニウム粉末の外観写真を示す図である。
【図６】図６は、実施例１の無機複合材料の外観写真を示す図である。
【図７】図７は、比較例５の無機複合材料の外観写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（本発明の無機複合材料）
先ず、本発明の無機複合材料について説明する。本発明の無機複合材料は、無機粉体材料と無機非粉体材料とを含み、上記無機粉体材料が、上記無機非粉体材料の表面に付着しており、上記無機粉体材料の付着量が、上記無機非粉体材料の表面積１ｃｍ2当たり０．０８ｍｇ以上であり、上記無機粉体材料が、マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の無機複合材料は、マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理されているため、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とを強固に接合でき、上記無機非粉体材料の表面積１ｃｍ2当たり、上記無機粉体材料を０．０８ｍｇ以上付着させることができる。
【００１６】
本発明の無機複合材料にはマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理が施されているため、上記無機粉体材料の表面にはプラズマ中で電離されたガスや発生した活性種に基づく官能基が修飾していると考えられるが、具体的にどのような状態で修飾をしているのかを特定することは不可能又は非実際的である。
【００１７】
また、上記無機非粉体材料の表面には、−Ｓｉ−Ｏ−結合基が存在することが好ましい。これにより、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とを更に強固に接合できる。上記無機非粉体材料の表面に−Ｓｉ−Ｏ−結合基を付与するためには、例えば、上記無機非粉体材料を大気圧プラズマ処理及びカップリング処理すればよい。
【００１８】
上記無機粉体材料は、粉末状の無機材料であれば特に限定されず、例えば、金属粉末等を用いることができ、より具体的には、アルミニウム粉末、ニッケル粉末、銅粉末等を用いることができる。
【００１９】
上記無機非粉体材料は、粉末状の無機材料以外の無機材料であれば特に限定されず、例えば、炭素繊維、カーボンナノチューブ繊維、金属繊維等の無機繊維を用いることができる。
【００２０】
（本発明の無機複合材料の製造方法）
次に、本発明の無機複合材料の製造方法を説明する。本発明の無機複合材料の製造方法は、無機粉体材料を液体に投入してマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行った後、上記無機粉体材料を無機非粉体材料に付着させることを特徴とする。
【００２１】
本発明の無機複合材料の製造方法では、上記無機粉体材料がマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理されているため、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とが強固に接合した無機複合材料を提供できる。
【００２２】
より具体的には、本発明の無機複合材料の製造方法は、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とを準備する材料準備工程と、上記無機粉体材料を液体に投入する材料投入工程と、上記無機粉体材料を投入した液体中にマイクロバブルと液中プラズマとを発生させて、上記無機粉体材料に上記マイクロバブルと上記液中プラズマとを接触させる液中プラズマ処理工程と、上記液中プラズマ処理工程後の上記液体から液体成分を一部除去して無機粉体材料ペーストを作製するペースト作製工程と、上記無機粉体材料ペーストを上記無機非粉体材料に塗布する塗布工程と、上記塗布工程後の上記無機非粉体材料を乾燥する第１乾燥工程と、上記第１乾燥工程後の上記無機非粉体材料を洗浄した後、再度乾燥する第２乾燥工程とを備えている。
【００２３】
上記第１乾燥工程における乾燥温度と乾燥時間は、用いる無機粉体材料の種類により異なるが、例えば、上記無機粉体材料がアルミニウム粉体の場合には、１００〜２００℃で、１０分〜１時間とすればよい。また、上記第２乾燥工程における乾燥温度と乾燥時間は、例えば、上記無機粉体材料がアルミニウム粉体の場合には、１００〜２００℃で、１０分〜１時間とすればよい。
【００２４】
また、上記第１乾燥工程においては、同時に上記無機非粉体材料の熱処理を更に行うことが好ましい。これにより、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とを更に強固に接合できる。上記熱処理（以下、接合後熱処理ともいう。）の温度及び時間は、２００〜３００℃で、１〜２時間とすればよい。
【００２５】
また、上記塗布工程の前に、上記無機非粉体材料に大気圧プラズマを照射させる大気圧プラズマ処理工程と、上記大気圧プラズマ処理工程後の上記無機非粉体材料にカップリング剤を接触させるカップリング処理工程とを更に行うことが好ましい。これにより、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とを更に強固に接合できる。
【００２６】
上記カップリング処理工程後の上記無機非粉体材料を更に熱処理することが好ましい。これにより、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とを更に強固に接合できる。上記熱処理（以下、接合前熱処理ともいう。）の温度及び時間は、１００〜２００℃で、１０分〜１時間とすればよい。
【００２７】
上記無機粉体材料及び上記無機非粉体材料は、前述の本発明の無機複合材料で説明した材料と同じ材料が使用できる。
【００２８】
上記液中プラズマ処理工程で用いる液体としては、例えば、水、アルコール類、ミネラルスピリット等を用いることができるが、上記無機粉体材料に対して反応性が低いミネラルスピリットが最も好ましい。
【００２９】
また、上記液中プラズマ処理工程でマイクロバブルに用いる気体としては、上記無機粉体材料に対して反応性が低い窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスが好ましい。
【００３０】
以下、本発明の無機複合材料の製造方法を図面に基づき説明する。図１は、本発明に使用するマイクロバブルを用いる液中プラズマ処理装置の一例を示す模式断面図である。図１において、液中プラズマ処理装置１０は、液体収納槽１１と、プラズマ発生装置１２ａ、１２ｂと、ガス供給口１３と、マイクロバブル発生回転子１４と、攪拌子１５とを備えている。プラズマ発生装置１２ａ、１２ｂは、それぞれパルス電源１６に接続されている。マイクロバブル発生回転子１４は回転することにより、ガス供給口１３から導入されたガスを微細化してマイクロバブルを発生させることができる。攪拌子１５は回転することにより、発生したマイクロバブルを液体中に均一に分散させることができる。
【００３１】
先ず、液体収納槽１１にミネラルスピリット等の液体１７を注入し、その液体中にアルミニウム粉末等の無機粉体材料を投入する。次に、ガス供給口１３からアルゴンガス等の不活性ガスを供給し、マイクロバブル発生回転子１４を回転させてマイクロバブルを発生させる。また、プラズマ発生装置１２ａ、１２ｂにパルス電源１６から５０〜６０ｋＶのパルス電圧を印加すると、マイクロバブルがトリガーとなり、液中プラズマが発生する。その際に、攪拌子１５を回転させて、上記無機粉体材料と上記マイクロバブルとを混合するとともに、上記無機粉体材料に上記マイクロバブルと上記液中プラズマとを接触させる。
【００３２】
図２は、液体１７内で無機粉体材料２０とマイクロバブル２１とが混合している状態を示す模式拡大図である。この状態で液中プラズマを発生させることにより、無機粉体材料２０の粒子の表面を電離したガス分子が修飾し、無機粉体材料２０の粒子の表面を改質することができる。また、図２に示すように、無機粉体材料（例えば、アルミニウム粒子）２０を数μｍ〜数百μｍの気泡（マイクロバブル２１）が取り囲むことにより、無機粉体材料２０同士の凝集を防ぐことができる。
【００３３】
次に、上記液中プラズマ処理された無機粉体材料２０を含む液体１７を液体収納槽１１から取り出し、液体を一部除去することにより、無機粉体材料ペーストを作製する。次に、上記無機粉体材料ペーストを、炭素繊維等の無機非粉体材料に塗布して乾燥する。その乾燥の際に上記無機非粉体材料を熱処理してもよい。最後に、乾燥した上記無機非粉体材料をアルコール等により洗浄して再度乾燥させることにより、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とが接合した本発明の無機複合材料を得ることができる。
【００３４】
図３は、本発明で使用できる無機非粉体材料前処理装置の模式側面図である。図３において、無機非粉体材料前処理装置３０は、無機非粉体供給装置３１と、大気圧プラズマ処理装置３２と、カップリング処理装置３３と、接合前熱処理装置３４と、コンベアベルト３５とを備えている。無機非粉体材料前処理装置３０では、コンベアベルト３５の上に無機非粉体供給装置３１から炭素繊維等の無機非粉体材料３６を供給した後、大気圧プラズマ処理装置３２によりプラズマ３７を照射し、次に、カップリング処理装置３３からカップリング剤３８を供給し、その後、必要に応じて、接合前熱処理装置３４により熱処理する。
【００３５】
無機非粉体材料に大気圧プラズマ処理を施すことにより、図４Ａ、Ｂに示すように、無機非粉体材料の表面４０に、例えばＯＨ基が付与されて親水性の表面となる。次に、大気圧プラズマ処理後の無機非粉体材料に、例えばシランカップリング処理することにより、図４Ｃに示すように、無機非粉体材料の表面４０にシランカップリング剤が接触し、図４Ｄに示すように、無機非粉体材料の表面４０のＯＨ基とシランカップリング剤とが脱水反応して、無機非粉体材料の表面４０に−Ｓｉ−Ｏ−結合基を介して親金属基が付与されて親金属性表面に改質される。
【００３６】
上記工程で表面改質された無機非粉体材料に、前述のマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理した無機粉体材料を接合させることにより、上記無機粉体材料と上記無機非粉体材料とを更に強固に接合できる。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例により説明する。但し、本発明は、下記の実施例により限定されない。
【００３８】
（実施例１）
＜無機粉体材料と無機非粉体材料の準備＞
無機粉体材料として、平均粒子径３．６μｍのアルミニウム粉体を準備した。また、無機非粉体材料として、東邦テナックス社製の炭素繊維“ＨＴＳ−４０”を準備した。
【００３９】
＜液中プラズマ処理＞
図１に示す液中プラズマ処理装置１０の液体収納槽１１に液体１７としてミネラルスピリットを５００ｍＬ注入し、更に上記アルミニウム粉体５０ｇを投入した。次に、ガス供給口１３からアルゴンガスを１５０ｍＬ／ｍｉｎで供給するとともに、マイクロバブル発生回転子１４を１５００ｒｐｍで回転させてマイクロバブルを発生させた。続いて、パルス電源１６からプラズマ発生装置１２ａ、１２ｂに約５０ｋＶのパルス電圧を、繰返し周波数３．７Ｈｚで印加して、液中プラズマを発生させた。これにより、アルミニウム粉体を構成するアルミニウム粒子の表面を改質処理した。液体１７の温度は室温、表面改質処理時間は３０分とした。
【００４０】
次に、表面改質処理したアルミニウム粉体を含む液体１７を液体収納槽１１から取り出し、液体１７を乾燥処理により一部除去して、アルミニウム粉体ペーストを作製した。また、作製したアルミニウム粉体ペーストを完全に乾燥してアルミニウム粉末とし、アルミニウム粉末の外観を観察した。図５Ｄにそのアルミニウム粉末の外観写真を示す。図５Ｄから、実施例１のアルミニウム粉末は、粒子が全体的に均一で細かく滑らであることが分かる。
【００４１】
＜無機複合材料の作製＞
次に、上記アルミニウム粉体ペーストを上記炭素繊維４１ｍｇ（表面積の合計１３２ｃｍ2）と混合して、上記炭素繊維の外面に上記アルミニウム粉体ペーストを塗布した後、室温で乾燥させた。その後、上記炭素繊維をエタノール中に浸漬して、１分間超音波を印加して洗浄し、付着力の弱いアルミニウム粉体を除去し、最後に再度室温で乾燥させて、実施例１の無機複合材料を得た。
【００４２】
図６に上記無機複合材料の外観写真を示す。図６から、実施例１の無機複合材料には、均一にアルミニウム粉体が付着していることが分かる。
【００４３】
＜無機粉体材料の付着量の測定＞
上記無機複合材料の重量を測定し、用いた炭素繊維の重量を差し引くことにより、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．１２３ｍｇであった。
【００４４】
（実施例２）
実施例１において、炭素繊維の外面にアルミニウム粉体ペーストを塗布した後、温度２００℃で、１時間熱処理しつつ乾燥した。この接合後熱処理した材料を用いたこと以外は、実施例１と同様にして実施例２の無機複合材料を作製した。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．２４９ｍｇであった。
【００４５】
（比較例１）
マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして比較例１の無機複合材料を作製した。即ち、比較例１の無機複合材料は、マイクロバブルと液中プラズマとを用いた表面改質処理を実施していないアルミニウム粉体を液体中で攪拌のみ行って作製したアルミニウム粉体ペーストを炭素繊維に付着させたものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．０２３ｍｇであった。
【００４６】
また、作製したアルミニウム粉体ペーストを完全に乾燥してアルミニウム粉末とし、アルミニウム粉末の表面の外観を観察した。図５Ａにそのアルミニウム粉末の外観写真を示す。図５Ａから、比較例１のアルミニウム粉末は、粒子が全体的に不均一で粗いことが分かる。
【００４７】
（比較例２）
マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行わなかった以外は、実施例２と同様にして比較例２の無機複合材料を作製した。即ち、比較例２の無機複合材料は、マイクロバブルと液中プラズマとを用いた表面改質処理を実施していないアルミニウム粉体を液体中で攪拌のみ行って作製したアルミニウム粉体ペーストを炭素繊維に付着させ、接合後熱処理したものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．０１８ｍｇであった。
【００４８】
（比較例３）
マイクロバブルを発生させたが、液中プラズマ処理を行わなかった以外は、実施例１と同様にして比較例３の無機複合材料を作製した。即ち、比較例３の無機複合材料は、液中プラズマを用いた表面改質処理を実施していないアルミニウム粉体を炭素繊維に付着させたものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．０３０ｍｇであった。
【００４９】
また、作製したアルミニウム粉体ペーストを完全に乾燥してアルミニウム粉末とし、アルミニウム粉末の表面の外観を観察した。図５Ｂにそのアルミニウム粉末の外観写真を示す。図５Ｂから、比較例３のアルミニウム粉末は、粒子が全体的に不均一で粗いことが分かる。
【００５０】
（比較例４）
マイクロバブルを発生させたが、液中プラズマ処理を行わなかった以外は、実施例２と同様にして比較例４の無機複合材料を作製した。即ち、比較例４の無機複合材料は、液中プラズマを用いた表面改質処理を実施していないアルミニウム粉体を炭素繊維に付着させ、接合後熱処理したものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．０３１ｍｇであった。
【００５１】
（比較例５）
液中プラズマ処理を行ったが、マイクロバブルを発生させなかった以外は、実施例１と同様にして比較例５の無機複合材料を作製した。即ち、比較例５の無機複合材料は、マイクロバブルを発生させずに液中プラズマのみにより表面改質処理を実施したアルミニウム粉体を炭素繊維に付着させたものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．０８９ｍｇであった。
【００５２】
また、作製したアルミニウム粉体ペーストを完全に乾燥してアルミニウム粉末とし、アルミニウム粉末の表面の外観を観察した。図５Ｃにそのアルミニウム粉末の外観写真を示す。図５Ｃから、比較例３のアルミニウム粉末は、粒子が部分的に不均一で粗いことが分かる。
【００５３】
図７に上記無機複合材料の外観写真を示す。図７から、比較例５の無機複合材料には、不均一にアルミニウム粉体が付着していることが分かる。
【００５４】
（比較例６）
液中プラズマ処理を行ったが、マイクロバブルを発生させなかった以外は、実施例２と同様にして比較例６の無機複合材料を作製した。即ち、比較例６の無機複合材料は、マイクロバブルを発生させずに液中プラズマのみにより表面改質処理を実施したアルミニウム粉体を炭素繊維に付着させ、接合後熱処理したものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．０６３ｍｇであった。
【００５５】
上記の結果を表１に示す。
【００５６】
【表１】
2017160092.tif 000003
【００５７】
表１から、マイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行った実施例１及び２では、それらの両方を行わなかったか、又は、それらのいずれかを行わなかった比較例１〜６に比べて、付着量が増加していることが分かる。特に、接合後熱処理を行った実施例２では、接合後熱処理を行わなかった実施例１に比べて、付着量が著しく増加していることが分かる。以上より、本発明の実施例１及び２の無機複合材料は、無機粉体材料（アルミニウム粉体）と無機非粉体材料（炭素繊維）とが強固に接合していることが分かる。
【００５８】
更に、実施例１と２、比較例１と２、比較例３と４、比較例５と６のそれぞれの加熱の効果を比べると、加熱による付着量増加の効果は、マイクロバブル処理及び液中プラズマ処理を行ったときにのみ顕在化することが分かる。
【００５９】
（実施例３）
＜無機粉体材料と無機非粉体材料の準備＞
実施例１で準備した無機粉体材料及び無機非粉体材料と同様の材料をそれぞれ準備した。
【００６０】
＜液中プラズマ処理＞
実施例１と同様にして表面改質処理したアルミニウム粉体を含むアルミニウム粉体ペーストを作製した。
【００６１】
＜大気圧プラズマ処理及びカップリング処理＞
先ず、準備した上記炭素繊維に大気圧プラズマを照射させて大気圧プラズマ処理を行った。上記大気圧プラズマ処理は、株式会社魁半導体製の大気圧プラズマ装置“Ｄ３００−ＴＢ”を用いて、６０秒間行った。
【００６２】
次に、上記大気圧プラズマ処理を行った炭素繊維にカップリング処理を行った。上記カップリング処理は、上記炭素繊維を信越シリコーン社製のエポキシ系シランカップリング剤“ＫＢＭ−４０２”に浸漬することにより行った。
【００６３】
＜無機複合材料の作製＞
次に、上記アルミニウム粉体ペーストを、大気圧プラズマ処理及びカップリング処理を行った上記炭素繊維４１ｍｇ（表面積の合計１３２ｃｍ2）と混合して、上記炭素繊維の外面に上記アルミニウム粉体ペーストを塗布した後、温度１５０℃で、１時間熱処理しつつ乾燥させた。その後、上記炭素繊維をエタノール中に浸漬して、１分間超音波を印加して洗浄し、付着力の弱いアルミニウム粉体を除去し、最後に再度温度１５０℃で１０分間乾燥させて、実施例３の無機複合材料を得た。
【００６４】
＜無機粉体材料の付着量の測定＞
実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．１６７ｍｇであった。
【００６５】
（実施例４）
実施例３において、大気圧プラズマ処理及びカップリング処理を行った炭素繊維を、更に温度１５０℃で、３０分間熱処理（接合前熱処理）を行ったこと以外は、実施例３と同様にして実施例４の無機複合材料を作製した。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．２３５ｍｇであった。
【００６６】
（実施例５）
炭素繊維に対して大気圧プラズマ処理及びカップリング処理を行わなかったこと以外は、実施例３と同様にして実施例５の無機複合材料を作製した。即ち、実施例５の無機複合材料は、無処理の炭素繊維を使用したものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．１０６ｍｇであった。
【００６７】
（実施例６）
炭素繊維に対して大気圧プラズマ処理を行わず、カップリング処理のみを行ったこと以外は、実施例３と同様にして実施例６の無機複合材料を作製した。即ち、実施例６の無機複合材料は、カップリング処理のみを行った炭素繊維を使用したものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．１２１ｍｇであった。
【００６８】
（実施例７）
炭素繊維に対して大気圧プラズマ処理を行わず、カップリング処理と接合前熱処理を行ったこと以外は、実施例３と同様にして実施例７の無機複合材料を作製した。即ち、実施例７の無機複合材料は、カップリング処理と接合前熱処理とを行った炭素繊維を使用したものである。また、実施例１と同様にして、上記無機複合材料の無機粉体材料の付着量を算出したところ、上記炭素繊維の表面積１ｃｍ2当たり０．０８３ｍｇであった。
【００６９】
上記の結果を表２に示す。
【００７０】
【表２】
2017160092.tif 000004
【００７１】
表２から、アルミニウム粉体に対してマイクロバブルを用いた液中プラズマ処理を行い、且つ、炭素繊維に対して大気圧プラズマ処理及びカップリング処理を行った実施例３及び４では、大気圧プラズマ処理及びカップリング処理の両方を行わなかった実施例５、及び、大気圧プラズマ処理を行わなかった実施例６及び７に比べて、付着量が増加していることが分かる。特に、接合前熱処理を行った実施例４では、接合前熱処理を行わなかった実施例３に比べて、付着量が著しく増加していることが分かる。以上より、本発明の実施例３及び４の無機複合材料は、無機粉体材料（アルミニウム粉体）と無機非粉体材料（炭素繊維）とがより強固に接合していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、無機粉体材料と無機非粉体材料とが強固に接合した無機複合材料を提供でき、本発明の無機複合材料の様々な用途への応用が期待できる。
【符号の説明】
【００７３】
１０  液中プラズマ処理装置
１１  液体収納槽
１２ａ、ｂ  プラズマ発生装置
１３  ガス供給口
１４  マイクロバブル発生回転子
１５  攪拌子
１６  パルス電源
１７  液体
２０  無機粉体材料
２１  マイクロバブル
３０  無機非粉体材料前処理装置
３１  無機非粉体供給装置
３２  大気圧プラズマ処理装置
３３  カップリング処理装置
３４  接合前熱処理装置
３５  コンベアベルト
３６  無機非粉体材料
３７  プラズマ
３８  カップリング剤
【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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