ナノ テク ノ ロ ジーに関する調脊研究

中原 意＞こ・佐藤 壱∴斉藤雅榔∴谷l】秀樹＊材料科学部

InvestigationintoInduction of NanoTechnologyin Oita
MegumiNAKAHARA＊，At′SuShiSATげ，MasakiSAITO＊，HidekirANIGUCHド＊1laしerials Scl〔汀1しニ（）＆′1、〔！C†1nOlo酎「りil▼ision

ナノテクノロジーは，物質機能や特性の大幅な向1二やト新たな輔線能材料∴省資源。省エネルギー¶

大型機器のマイクロ化を実現し∴社会や生産システムに変革をもたらす革新的な技術である．同の4重点分野の1つであるこれら技術の核をセンターーが確保することは，県卜中小企業の新事業創．里の大きな支援となるため，講演会による県内企業の啓登と，本県資源を／i二かしたナノテクノロジーーの可胎卜侶こついて調査研究を実施した．

状竹炭にNi（NOコ）ご，ナ、（さ（N（）‥う）二う水溶液を合浸しLO5てこで乾燥し1緒 言
平成14年度に実施した本県におけるナノテクノロジー一触媒担持惰性粒状竹炭を得た．

版り組みの叶綻性の検討結果から，大手企業や国研，大学これら♂）走査竃十赦微鏡による表面観察および窒素吸等が進めるナノカーボン研究に取り組むことより，その成着による比表両棲測定を行った．

果を生かした応用研究を進めることが賢明であり，さらに県内企業が優位什を発揮するためには坊津、J賢陳を寺舌川し（2）温泉成分の高機儒化研究

本県は，温点の朋泉数で全国 一を誇／）ており，温泉資源たナノテクノロジーヘの放り組みが考えられる．
そこで上本年度は，身近なナノテクノロジーに関する講演会を開催して県内企業の啓発を行うとともに，地域資淑として竹材と温泉資源を取り 卜げて，調査研究を行った．

2 研究方法
2＿1講演会の開催
界両科学や微粒戸複合化技術に造詣の漂い東京理科人

学名誉教授の小石眞純氏を講師にお呼びして，「製品開発♂）ための身近なナノテクノロジーーの応用と認j臥 と越して
平成15年射］1Hに講演会を開催した．
2．2 調査研究（1）廃ドm〕や竹材からナノカーボンの作製困干究
県産有用資源であるマダケ竹材からカーボンナノチエ

Fig．j力川ボン作製実験装置

ー「ブ等の作製を試みるもので，Fjg．1の装置による実験を行った．

炭化反応，貝田．臣幻ふは管状型電気炉（lノ＼j律50mnl，全長3「肋Ⅷ）に透明石英ガラス管管 状 炉（直径50mm、全長550mⅢ）を挿入

し両端iをガス流通用の人を開けたシリコンゴム栓で閉じ，管状理電気炉の中央部分に粒状竹試料を設置した．
均 一な大きさに切断された竹粒（0．71mm un〔1erあるいは0．711．00mm）を用いて，100mレ′min．窒素流通下750℃ある力¶ボン

l750℃あるいは900〔つc（鐘洞速度5ごC′′／rⅥin．）60m＝1．叫硫i惜

窒化ケイ素ウイスカ呵の生成−

いは900℃（昇温速度5〔つC／／mirl．）60miTl．の炭化反応を行い，粒状竹炭を得イニ．鋸られた竹ノ■㌫を100一両／′′1¶in．〔項流通卜L．＿．＿】＿．＿．−M．＿ ＿ ＿ ＿．】．＿．＿．＿．＿．＿．＿．＿ ＿ ＿．」（活性化）反応を行い括ノ性粒状竹炭を得た．得られた活性粒HほFig．2窒化ケイ素ウイスカ¶生成模式図

ぎ」川川三去eに観光や陽洋？8人盲谷，胤理択他，地熱兼′起ノキに清川されている．し7＝ノ，≦▲1慄血憎′rでスケ、一／しし「）付若ゃ
腐食が大きな欄］題になっている．そこで，二〃〕スケールにオ川艮Lて，そぴ）成分ヤ偶㌫について調査を寺Jい〕ナノテク
ノしJジーヘの利川について撲檎を行った．

（ニう）炭素等複合材料の研潔

カー、ボンナノチ∵∵一ゾやフラー「レンぴ）合成技術／注進んでいるが，そ和目途朋手引こよまだ充分進んでいないのが］二拙伏である．そこで♪ り戸こ内た三宝で佗川Jさ′き1ノているノ肛杵㌣侶イとこ

れらのナノか一ボンむ複合化することによって十材質∽改Fig、3 粉状竹炭（9000c，半径面．×500）

良や新たな機傷付伽に繋がるぴ）ではないかと考え，ナノテ
クノリソー一に関心をイキっ拙人J企業や人学の研究者＼抜湘諸を焦めて，大分県ナノテクノー」ジー瑚二究会を発足しノた］三た，既に開発されたJ巨−ボンナノチエーーブヤフラーレ

ン／を川いた稜合化に／）いて検討をイ巨Jたが，それら新材料の購入や入手においては技術情報や新11料頼1女り披いにする制約，あるいは発別，成果凝表昔に借すむ多くの条什があり，今回はナノか一ボンをイむ用した枚合化調査研究を断念Lた．
一ノ∴ かつて大分大ノTを申ノトに一緒に研究に取り組んだ
窒化ケイ壷ウイスかノーの合成技術に／ついて看仁lし／た 窒化
ケイおウイスか一は強度や耐熱性に磯れた材料であり，ス
Fig．4 粉状竹炭（900Cc，半径面，×5，000）／＼−スシャトルの被痩材料宣混入されている．二〔7川†二究ノ長
果は珪藻t二から長繊維〃）窒化ケイ素ウィスか一を合成することを特徴とした技術であ／）た．
合車−L 渥衰㌍況でありンリカ純度の高十イ1ルファスシ
リカを使った窒化ケイ素ウイスカー1の合成を試みけ壷．2），／㌻彼の複合化に項ナた調査を孝j二った．

3 結果および考察
3．て 講演会
封名の外iぅ′r；参加首があった．去た∴jr柑‡会終」／後にアンケいト調盆を行／〕たので，その集計結果を別紙二示すがFig．5 粉状竹活性炭（貝武活9000c，半径面，×500）

内容が身近な話題であったたれナノテクノしノン一に対ナる理解が進んだように兄′受けられろ．

3．2調査研究（け廃ト、lく1やノ什甘からナノか一ボン〝〕作馳軒究

得r〕れ仁粒ニ1大竹J■Jこ（㌫化温恕抑圧、）ぴ）ノヒ／甘．‡＿モ ′▲f」肛微錆（S用）ノ′プニ王 沌卜亘g∴㍉4にノJ二rL上 宝た，汁卜津川謹晶川軌〔f〜‖．
度別）0て二）の狂的膏ポ汗圧．㍉鋸ニト十∴音素雰叶気で勘歳化反応では、衣面上高車、Jかな形状−ごあるぴ〕射し左囲気での賦活反正では10ノエm樟度m球状構造が発達しノているこL畑汀小る これLゝ）lソ）比衣面相≠ノ心肝甘㌢W晶＝
ホ十 賦狛二よ／って正面砧が増減しノており，SⅢノゾ哀れ
Fig．6 粉状竹活性炭（賦活9り0〇ご一半緩面，×5，000）

球状構逓圭起ぺしていろとノ】ど、われる．
」肘tl二れら〝）調幣した粒状竹炭あるいは廿【皇位扶竹夫＝）9を川いて（二＼卜び〕合成を試カておりン 釦Jk条件とノ上戸長物〝）評

Tablel粒状竹炭の比表面積

価をノナ後進めたい 廿卜′十淋二状¶ぺ拉）特徴的な微細構造（細孔）にij】来Lた粧規なカいボンナノファイバー¶（（：＼卜）〃）合成とこれらの利川法「甘発が↑後の課題である．

粒状竹炭（炭化温度iOOc）、0，71under

粒状竹炭（炭化温度）00c）】 比表面積 −一「 】（m2／g） 0．9（2）洞泉成分〔畑〉∴−i機能化研究

混成メケーールについて調べてみるヒ メタ］二律疫を多く含
む烏び㌢ご弱アルカリか〔J≧十卜生域♂）温泉では，非常に純度〝）

活性粒状竹炭（賦活

葛し圧†色♂）アモルファスンリカ（Fig．7）が生成され，杖温107．7

温392．70．71under状に積屈している様子が確認された．そ〝〕「には緻密で稚活性粒状竹炭（賦活0．71日nderJ〕ii，メタいモ）ジ）や軽くて附．、モ〕レ7）があり珪酸含有景嘗に上ってその生成された組織形状に違いがあろと考えられる．
そこで，ニのアモルナ）′スシリカ卯構潰をぶ奄埠描J′・顔微績で観察したところ，シリカが柱状成長したスポンジ状の網Fトト杯構造であった け1g．8）。また，その細孔分布を朗／ヾてみると，トig．9に示すょうに）ナノオーーダー→にヒークをトリ多孔質材料であることが判明し，緻密で硬いものや軽くて脆いむれこ上る違いは認められなかった．
ニれは，いわゆる階鹿川勺多孔構追と呼ばれるナノからミクtlンオー1ダー→にうミる孔を有していると考えられ．超訂ぬ．∠1−；
性能分離川H軋（ニカラムやこれを微小化したキヤビラリーー

カラム等への利川のために，無機系材料の楷層的多現職混設計について研究」木鋸討されていることから，ニの天然材
Fig．7 温泉由来のアモルファスシ慨

料についてもさらに微小領域の親閲瀾莞凍揉を行う必要がある．

／ナ後，二れら〃〕構造やノト成。成長条什を解明することにより，アモルファスシリの階屑的多孔横道を利用した特定び）吸着1」1料や柑持材料 あろいは分十分何州材料とLての用途開発≠可酔卜′】三がノ考えられる。

（：う）炭素等複合材料の研究
人分県ナノテクノし∫ジー研究会には∴合業から締し二碑−，大学から3幸一が参ノリ†していただき∴本町要は研究会を2L可開催した。二の申で，情報交換や最新ナノテ

0．3

0．71underクJ「吊榔乃ハ有を行いなが㌦ ノ摘打球県におけるナノテクノ＝ジゝ一に関する新たな槽究を模索したが，じゆうぶん検昌十j「るに平らなかっナ∴㍉第＝叫（十㍉封丘隼7パ3＝†）†嗣ま交換
制題提供（国腔北朝抹料∵研ワヒけ；す′／一二々木J二⊥〔）パ根回 ＝勺ぺ＝汗10」jニ＝】り
本県地」：し長官f淋こノり一ノナシ利用鋸可能性にノ〕いて

今後いイ川二究〔ノ川東り批みについて・ん几，アモ′レファスシリカを伎ノJた室化ケイおウィスカ＼一の合ノ成ぷ験で且J‡支初に▼畑妓卜に、t二る合成条什を検証しそれを1‥しこにアモルファスシリカをイむ／Jた合成尖淡を行／」∴ そm結乱 丁ンモニアガス〔り流速やり川ノく用11日！と′等（ソ）夫J叔

条件がウイスカー▲ノ「川こに影響沌1えると考えられた．
烹た㍉㌻∴獄検条件下における荘換卜とアモルファスシ

Fig．8 アモルプア鼠シ懐電子顕微鎧写真110

リカによる合成美灘を比較すると，アモル∵アスシリカに上るウイスか一びりノ がアスペクト比（縦横比）が大きくな

細孔分布
1．00E−04︵ひ≧＼00 ︶賽化ケイ素ウイスカいは∴前述したように∈1 】−i強度，高耐熱性材料であり，今後は比強度を射て「るロボット♂〕関節部やマイクロ部品等で使川する材料との複合化によ／⊃て高また，アモルファスシリカの階層的多孔を生かして，そ9．00∈−05

8．00E−05
7．00E−05
6．00E−05
5．00E−05
4．00E−05
3．00巨−05

2．00E−05

巽亡∫≧メぷ嘲﹂町屠

機能材料の製造が期待できる．

嘗っていることを確認した（Fig．10）l1．00巨05のL＝こナノカーーボンを生成させる複合材料の可能什とそ∴− ご ・0】00巨十00の性質聴揮についても／ナ後検討を子j＝う．

U 20 40 ヒiO 8t〕10012014し）160180200
細孔径 風）

4 結 言

Fig9 アモルファスシ肋の細孔分布

今卜」匿価値朝傑では，地域矧原を生かしたナノテクノしてジーの可能性を調香したものであり，【卜でも温泉資源であるアモルファスシリカの特異な組織構造を発見するとともに，新材料創製の可能性も確認した．また，窒化ケイ素
ウイスカーは長繊維生成が今後町用途開発で重要な要素であるため，さらに尖験発作の検討をイ」二う．
↑後，これらの成果をさらに検証し，企業等と連携して新材料開発やlうー7機■脂化上川途開発に取り組んで，地ノブヘ発♂）ナノテクノロジーを口指していく．

最後に，本ヰ業の推進にあた／）て，ナノテクノロジー→に闘す美ご講演だけでなく複合化技術について≠、ご指導を賜った東京理科大学名誉教授の小石眞純氏，亜びに試験分析においてご協力を賜った山口現再業技術センター′→、粒状竹
Fig．10 窒化ケイ素ウィスカ仙炭の走査電子此微鏡観察については、九州大学先導物質科学研究所教授持田勲氏に偉く謝意を表す．

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