ベーマイトナノファイバーを構造に用いた低嵩密度多孔体Low Bulk Density Porous Monoliths Using Boehmite Nanofibers in Their Structure
国立研究開発法人物質・材料研究機構国際ナノアーキテクトニクス研究拠点National Institute for Materials Science ◇ 〒305–0044 茨城県つくば市並木1–1
ベーマイトナノ材料は水熱合成によりさまざまな形態で作製できる。適切な条件下ではアスペクト比が1000を超えるナノファイバーが生成し,その分散液は工業的にも入手可能である。ベーマイトナノファイバーは,さまざまな三次元構造体を作製するための原料として使用することができる。例えば,ベーマイトナノファイバー分散液に塩基またはリン酸を添加することにより,数分以内にゲル化が起こる。このゲルを乾燥させると,超低嵩密度で可視光透過率の高い特徴的な多孔体(エアロゲル)が得られる。この繊維質の多孔体はネックがほとんどない骨格構造をもつため,シリカなどで報告されている粒状骨格のエアロゲルと比べて高い力学強度を示す。ベーマイトナノファイバーをポリマーと複合化することで形成されるマクロ多孔体は,軽量ながらも高いハンドリング性や加工性をもつ。用いるポリマーの種類を変えることで撥液性や耐炎性などの機能も付与できる。本稿ではベーマイトナノファイバーの物性,ゾル―ゲル反応により得られるさまざまな多孔体やその応用性について解説する。
Boehmite nanomaterials can be produced in various forms by hydrothermal synthesis. Under appropriate conditions, nanofibers with aspect ratios exceeding 1000 can be produced, and their dispersions are industrially available. Boehmite nanofibers can be used as a raw material to fabricate various three-dimensional structures. For example, adding a base or phosphoric acid to a boehmite nanofiber dispersion results in gelation within a few minutes. Drying this gel yields a characteristic porous material (aerogel) with ultralow bulk density and high visible light transmittance. This fibrous porous material has a skeletal structure with almost no necks and thus exhibits higher mechanical strength than granular skeletal aerogels reported for silica and other materials. Macroporous materials formed by compositing boehmite nanofibers with polymers have high handling and processing properties despite their light weight. By changing the type of polymer used, functions such as liquid repellency and flame resistance can be added. This paper describes the physical properties of boehmite nanofibers, various porous materials obtained by sol-gel reaction, and their applicability.
キーワード:ベーマイト;ナノファイバー;ゾル―ゲル;モノリス型マクロ多孔体;エアロゲル
Key words: boehmite; nanofiber; sol-gel; macroporous monoliths; aerogels
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