作り方でこんなに変わる粉体の機能 <増補改訂版> ―超微粉体、複合粉体、窒化物粉体―
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作り方でこんなに変わる粉体の機能 <増補改訂版> ―超微粉体、複合粉体、窒化物粉体―

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作り方でこんなに変わる粉体の機能 <増補改訂版> 通常価格(税込): 28,600 円 販売価格(税込): 28,600 円 ―超微粉体、複合粉体、窒化物粉体― 2005年9月 発行 B5版 約500頁 ■刊行主旨■ セラミックスの製造プロセスにおける粉体の役割と超微粒子を中心とする粉体の役割と超微粒子を中心とする粉体の新しい機能に関心がよせら れています。粉体の機能は、原料粉体としてセラミックスの微細構造と物性を制御する粒子集合体としてのものと、磁性粒子や超微粒触媒など粒子そのものの機能が発揮されるものがあります。新規な機能の発現や高機能・高信頼性セラミックス要求にしたがって、原料として、高品質粉末、超微粉、複合粉末の設計、構造制御、合成・製造技術が重要視され、製造工程の見直しや新しい提案がなされています。 本書は、『機能性セラミックス粉末の作り方』以降これまでに月刊「マテリアルインテグレーシヨン」で紹介された粉体に関する記事を中心に新しく加え、再編集し、今後の技術方向を明確にし応えられる内容に致しました。 Contents 第1章 機能紛体 第1節 機能粉体を作る-粒子設計と新しい機能 1. はじめに ( 九州大 北条純一氏 ) 2 粒子構造と機能 2.1 粒子の大きさ 2.2 粒子の形態 2.3 複合構造 3. 複合粒子の合成と応用 3.1 気相法 3.2 液相法 3.3 国相法 3.4 表面コーティング法 (1) 化学めっき法 (2) 表面反応法 (3) 気相析出法 3.5 造粒法 (1) 微粒子コーティング法 (2) メカニカルアロイング法 4. おわりに 第2節 セラミックス粒子の構造と機能について 1 はじめに ( 九州大 北条純一氏 ) 2 粉体粒子の微粒化 3 粒子の複合化 4 ナノからミクロの複合構造制御 4.1 気相反応法 (SiC系 ,Si3N4 系 ) 4.2 炭素還元法(MoSi2-SiC) 4.3 化学めっき法 (Ni-TiC 系 ) 4.4 造粒コーテイング法 (N i-Al203系 ,BaTi03-Ni 系 ) 5 まとめ 第3節 こんなにもある機能をもった粉体 1. 緒言 ( 三菱金属  住吉素彦氏 ) 2 厚膜と薄膜技術 3 厚膜に用いられる機能粉末   ・磁性粉末   ・導電材料   ・光学材料 4 他の機能粉末 5 結言 第2章 原料紛粉末の製法 第1節 特許から見た原料粉末の製法 1. はじめに (TlC 上野力氏 ) 2 セラミックス微粉末の製造プロセス  2.1 固相プロセス 2.2 液相プロセス 2.3 気相プロセス 3 酸化物セラミックス用粉末 3.1 アルミナ粉末 3.2 磁性粉末 3.3 その他の酸化物粉末 4. 電子セラミックス用粉末 4.1 BaT i 03 系粉末 4.2 Pb (Ti.Zr) 系粉末 4.3 その他 5 窒化物セラミックス用粉末 5.1 窒化ケイ素粉末   (1) 易焼結性粉末   (2) 高α率粉末   (3) 高性能焼結体用粉末   (4) その他  5.2 窒化アルミニウム粉末 (1) 直接窒化法   (2) 還元窒化法   (3) 表面処理粉末 6 炭化物 , ホウ化物セラミックス用粉末   6.1 炭化ケイ素粉末   6.2 ホウ化物粉末 7 セラミックス用複合粉末 7.1 被覆型複合粉末 (1) アルコキシド法 (2) その他の液相法 (3) その他の被覆法 7.2 その他の複合粉末 第2節 粉体の製法と粒度測定 1. はじめに ( ホソカワミクロン 内藤牧男氏 ) 2. 微粉体の製造法 3. 機械的粉砕技術 3.1 超微粉砕機の最近の動向 (1) 高速回転式衝撃粉砕機 (2) 圧縮摩砕式ミル (3) ボールミル (4)CF ミル (5) 媒体撹拌ミル  (6) ジェットミル 3.2 複合粒子の機械的製造 4 粉体の粒度測定 (1) 沈降法 (2) 光散乱法 (3) ふるい分け法 (4) 電気的検知帯法 (5) 比表面積測定 5 おわりに 第3節 最近の粉体製造プロセス技術の新展開 1. はじめに ( 名古屋大学 椿淳一郎氏 ) 2 粒子の生成 2.1 粉砕法 2.2 合成法 3 表面改質・複合化 4 造粒 5 将来の技術展望 第4節 ナノ粉砕・ナノ構造粒子 1 はじめに (ホソカワミクロン 横山豊和氏 ) 2 ナノ粉砕  2.1 粉砕機の種類と粉砕機構  2.2 機械的粉砕条件と粉砕限界  2.3 分散条件の影響とナノ粉砕の追及 3. ナノ構造粒子  3.1 粉砕と機械的粒子複合化  3.2 粒子複合化例 4 おわりに 第5節 超音波エネルギーを利用したセラミックス材料プロセス 1 はじめに ( 九州大 榎本尚也氏 ) 2 溶解析出過程を含む粉体プロセスへの応用  2.1 非晶質アルミノゲルの熟成  2.2 磁性沈殿の湿式化学プロセス 3. 金属アルコキシドを用いた粉体プロセスへの応用 3.1 球状シリカ粒子の凝集 3.2 ムライト組成粉末の合成 4 無機溶融物の凝固における超音波振動の影響 5 おわりに 第6節 ソノケミストリーとセラミックナノ粒子プロセシング 1 はじめに ( 九州大 榎本尚也 ) 2. 過飽和溶液からの核生成に対する超音波照射効果 3. 磁性ナノ粒子のソノプロセス  3.1 生成促進 3.2 酸化促進 3.3 粒径制御 4 重合反応の関与する微粒子合成 4.1 シリカ球状粒子のソノケミカル重合 4.2 ベンゼン誘導体を用いた炭素基微粒子合成 5 ソフトソニケーション ( 微弱超音波照射 ) による 出発溶液改質の可能性 6 おわりに 第3章 超微粉末の合成と応用 第1節 超微粒子材料の合成と応用 1 はじめに ( 松下電器産業 早川茂 ) 2 超微粒子の特徴 2.1 超微粒子の大きさ 2.2 超微粒子の性質 3. 超微粒子の合成方法 3.1 気相法 3.2 液相法 3.3 固相法ー粉砕法 4. 超微粒子の応用 4.1 膜状 4.2 焼結休 5. おわりに 第2節 セラミックス超微粉末の合成とその応用 1 はじめに ( 龍谷大 上条栄治氏 ) 2 超微粉末の特徴 3 気相反応の熱力学 4 酸化物超微粉末の合成 5 窒化物超微粉末の合成 6. 炭化物超微粉末の合成 7. 応用 7.1 粉末冶金工業への応用 7.2 超微孔ガス分離膜への応用 7.3 電解電極への応用 7.4 その他の応用 8. おわりに 第3節 ガス中蒸発法による超微粒子の作成と応用 1 はじめに ( 真空冶金 小田正明氏ほか ) 2. 誘導加熱方式ガス中蒸発法による金属超微粒子生成 2.1 強磁性体連鎖状超微粒子生成 2.1.1 生成装置及び生成法 2.1.2 粒径制御 2.1.3 粒径と保持力の関係 2.1.4 配向磁場の効果 2.2 Cu-Zn 複合超微粒子生成 2.2.1 生成装置及び生成法 2.2.2 粒子形態 2.2.3 メタノール合成触媒特性 2.3 孤立超微粒子生成 2.3.1 生成装置及び生成法 2.3.2 超微粒子の捕集法 2.3.3 粒径制御の方法 2.3.4 孤立微粒子とガスとの反応 3. アーク加熱方式ガス中蒸発法によるセラミックス超微粒子生成 (1) 生成法及び生成装置 (2) 作製された超微粒子の種類 (3) 粒径制御 (4) γ-Al203粒子の耐熱特性 (5) まとめ 4 ガス中蒸発 による有機物超微粒子生成 (1) 生成法と生成装置 (2) 生成条件と生成粒子の粒径 , 形状 (3) 有機物微粒子の特性 5. まとめ 第4節 金属粉末燃焼法による酸化物粉末の合成 1 はじめに ( アドマテックス 小川正宏氏ほか ) 2. 合成原理と方法  2.1 合成涼理 2.2 合成方法 3 結果 3.1 合成メカニズム 3.2 粒子の特徴 4 応用 5 おわりに 第5節 ゾルーゲル法による高純度ジルコン微粉末の合成とその焼結体特性 1 はじめに ( 東ソー 森利之氏 ) 2 ジルコン微粉末の合成法 3 ジルコン粉末の合成で得られた知見 3.1 ジルコン種子結晶添加の影響 3.2 出発原料の調製条件の影響 3.3 ジルコン前駆休の合成 3.4 ZrSi04 前駆体仮焼時の昇温速度の影響 4 ジルコン粉末の焼結姓から得られた知見 5 ジルコン粉末の特性から得られた知見 5.1 高温構造材料としての特性 5.2 アルカリガラス中での安定性 6 おわりに 第6節 新規噴霧熱分解法による単結晶ナノ粒子の合成 1 はじめに ( 広島大 奥山喜久夫氏ほか ) 2 新規噴霧熱分解プロセス 3 製造されたナノ粒子の特性 4 おわりに 第7節 超音波エマルシヨンを利用した機能性無機ナノ粒子の新規合成法 1 はじめに ( 産業技術総合研究所 飯田康夫 ) 2 超音波を用いた無機材料合成プロセス反応場 3 W/O エマルションを用いたナノ粒子合成 4 亜鉛フェライトの合成 5 まとめ 第4章 窒化物の新しい製法 第1節 遷移金属ナイトライド粉末の製法と特性 1. はじめに ( 日本新金属 森田進氏 ) 2 窒化物粉の合成方法 2.1 金属粉 , 金属水素化物の窒化 2.2 金属酸化物の窒化 2.3 気相法による合成 3 ナイトライド粉末の特性 4. おわりに 第2節 金属酸化物とアンモニア気流の反応による窒化物の合成 1 はじめに ( 大阪大 中川貴氏ほか ) 2 金属酸化物とアンモニア気流の反応による窒化物生成の反応経路 3. アンモニアによる酸化物の還元 4. まとめ 第3節 Fe16N2 の低温合成 1 はじめに ( 北海道大 吉川信一氏 ) 2 窒化鉄の熱的な不安定性 3 低温室化による Fe16N2 の合成 4 窒化鉄系磁性微粒子分散膜および多層膜 5 おわりに 第4節 アルミニウム粉末の直接室化反応による AIN の固相合成 1 はじめに ( 東京大 近蕨勝義氏 ) 2.Mg によるアルミニウム粉末表面酸化皮膜の還元分解 2.1 表面 AI203 皮膜の化学的分解の提案 2.2 放射光を用いた X 線光電子分光法による表面反応解析法 2.3 MEl こよる AI203 皮膜の還元分解挙動 2.4 加熱過程における AI粉末の表面性状観察 3. 国相温度域での AI 粉末の直接窒化とその特性 3.1 面相温度域での窒化反応と AIN 皮膜の特性 3.2 AI/AIN 複合焼結材料の特性 4 おわりに 第5章 複合粉末の製法と応用 第1節 セラミック複合粒子の合成 1 複合構造を持つ粒子の概要 (TIC 上野カ氏 ) 2 複合粒子の製造法 2.1 製造法の原理 2.2 液相法に応用される反応 2.3 金属アルコキシドの加水分解反応 2.4 尿素均一共枕法による被覆型複合粒子の合成例 2.5 液相法その他 2.6 気相法 2.7 超微粒子コーテイング 3 液相法による複合粒子の製造 3.1 AI203 -ぺ口ブスカイ卜系 3.2 AI203-Zr02 系 3.3 多層被膜 4. 気相法による複合粒子の製造 4.1 PVD法 4.2 高分散処理 , 被覆法 4.3 CVD 法 第2節 気相反応法によるナノ複合粒子の合成 1  はじめに( 九州大北条純一氏 ) 2  合成プロセス (S i3N4-S i C 系 ) 2,1 電気炉法による複合粒子の合成 2,2 プラズマ法による複合粒子の合成 3 非品質複合粒子 (S ic-BN系 ,Si3N4-BN系 ) 4 相分離型複合粒子(SiC-TiC系 ,Si3N4-BN系 ) 5 まとめ 第3節 ナノクラスターコンポジットの設計・開発および実用化 1. はじめに ( 大阪大中山忠親氏ほか ) 2. ガス中蒸発法について 3, ナノクラスターコンポジッ卜の作製法 4. 酸化雰囲気中蒸発により酸化制御されたナノクラスター合成 5, ナノクラスターを原料としたバルク体の合成 6. 多元同時蒸発によるナノクラスターコンポジットの合成 7. まとめ 第4節 メカノフュージョン技術による複合微粒子の製造と応用 1. はじめに ( ホソカワミクロン浦山清氏ほか ) 2, メカノフュージョン法の原理 3, メカノフュージョンの機能 4. メカノフュージョンの応用 4,1 樹脂粒子と二酸化チタンの複合化 4.2 金属とセラミックスの複合化 4.3 分散 , 均一化 4,4 粒子形状制御 5. あとがき 第5節 エアロゾル静電気プロセスによる複合粒子の合成とその応用 1, はじめに ( 名工研高尾泰正氏 ) 2. 酸化物超電導体の複合粒子合成とその応用  2.1 静電凝集法による焼結体用原料粉体合成プロセス 2,2 複合粒子の合成 2.3 焼結体の微細構造と超電導特性向上 3 エアロゾル静電気プロセスによる半導体ガスセンサの作製 3.1 静電凝集と静電付着による SnO2 針状粒子と Sn02-Pd 複合粒子センサの合成プロセス 3.2 Sn02 針状粒子ガスセンサの作製  3.3 Sn02-Pd 複合粒子ガスセンサの作製 4. おわりに 第6節 高周波プラズマで複合微粉体を作る 1 はじめに ( 北海道工試 鈴木正昭氏 ) 2 高層波プラズマによるシリカアルミナ超微粒子の合成  2,1 複合微粒子の合成 2,2 S i02-Al203 粒子の性質と触媒特性 3. 高周波プラズマによる SiC-S i2N4 複合微粉体の合成 3.1 微粉体の合成 3,2 微粉体の性状 4. おわりに 第7節 超音波による貴金属 / 磁性体複合ナノ粒子の合成と磁気分離キャリアへの応用 1.背景 ( 大阪府立工業高専 水越克彰 ) 2. 金 /fl 酸化鉄複合ナノ粒子の調製 3. 含硫化合物の磁気分離 4 ,おわりに 第8節 超音波エコ・デザインによるナノ複合材料創製技術 1  はじめに ( 東北大 林大和 ) 2   金属ナノ粒子における環境負荷とコストの関係 3  超音波とソノケミカルプロセス 4   貴金属ナノ粒子のためのエコ・ファブリケーションデザイン 5   無機材料への貴金属ナノ粒子担持 6   有機材料への貴金属ナノ粒子複合化 7.  単分散ナノ粒子への応用 8  分解生製と反応のメカニズム 9.  求められる技術 10. 最後に 第9節 超臨界流体の材料への応用 1 はじめに ( 東北大 新井邦夫氏 ) 2 超臨界流体を用いた微粒子製造 2,1 RESS 2,2 GAS 法による晶祈 2,3 超磁界流体場の逆ミセル中での反応晶析 2,4 超臨界水中での反応晶析 2.4,1 超臨界水中で、の水熱反応 2,4,2 複合酸化物微粒子の合成 3 超臨界流体を用いた充填 , 被覆 3,1 C/C コンポジットの製造 3.2 粒子のコーティング 4. 超臨界流体を用いた , 乾燥 , 脱脂 4,1 エアロゲルの製造 4.2 ポリマーからの脱脂 4.3 セリア固容正方晶ジルコニアの製造 5 おわりに 第10節 デンドリマー 一金属微粒子ナノコンポジツトの調製と物性 - 1 はじめに ( 東京理科大 江角邦男氏ほか ) 2 水溶液中のデンド lj マー 一金属微粒子ナノコンポジットの合成 3 有機溶媒中でのデンドリマー 一金属微粒子ナノコンポジットの合成 4 デンドリマー 一金属微粒子ナノコンポジットの特性 5, おわりに 第6章 ナノコンポジットの合成と構造制御 第1節 ナノコンポジットの合成と構造制御 1 はじめに ( 九州大 北条純一氏 ) 2 S i C- BN 系 ,S i3N4-BN 系複合微粒子の構造 3. 複合微粒子からのナノコンポジッ卜の作製 3,1 SiC-BN ナノコンポジット 3,2 S i3N4-BN 系ナノコンポジツト 4. ミクロ / ナノコンポジツトの作製 5 耐熱衝撃性と靭性の向上作用 6. まとめ 第2 節 高次機能調和セラミックス系ナノコンポジットの創製と応用展開 1 はじめに ( 大阪大 楠瀬尚史氏 ) 2.BN 分散セラミックスナノコンポジットの開発 2.1 BN 分散セラミックスナノコンポジット 2,2 BN 分散ナノコンポジットを可能にした化学プロセス  2.3 BN 分散ナノコンポジットの機械的、熱・機械的特性 2,3,1 強度・ヤング率・耐熱衝撃性 2.3.2 高温特性 2,3,3 耐熱衝撃性 2,3,4 高強度マシナフルセラミックス 2,3,5 ナノコンポジットの擬墾性変形 3. 粒界制御型セラミックスナノコンポジットの開発   3.1  粒界制御型 S i3N4/YSi02N ナノコンポジッ卜   3.2 S i4N4/YSi02N ナノコンポジットの機械的特性 4 BN 包含GaNナノ粒子 5  化学プロセスを用いた炭化ホウ素微粒子の合成 6 In-Situ 焼結法によるコーディエライト /ZrSi04ナノコンポジット 7 おわりに 第3節 非晶質複合粒子の相分離とナノ分散粒子の触媒効果 1. はじめに ( 九州大 北条純一氏 ) 2, 複合粒子の構造 3, 非品質複合粒子の相分離の結晶化 3.1 第二相による粒成長と結晶化の抑制・促進 3,2 第二相の存在状態の変化 4 Si3N4,SiC の柱状粒子成長に対する第二相の触媒効果 4,1 Si3N4-TiN系での組織変化 4,2 SiC-TiC 系での組織変化 5 まとめ 第4節 超音波効果を利用する導電性高分子材料の構造制御型合成 1 はじめに ( 東工大 跡部真人 ) 2. 超音波効果を利用する導電性高分子膜の電解合成 3 超音波効果を利用する導電性高分子コロイドの合成 4 超音波効果を利用する導電性高分子 / カーボンファイバー複合材料の合成 5. おわりに