Characterization of silicon carbide coating synthesized from Si-based polymers

ケイ素高分子材料の焼成により合成されるケイ素セラミック薄膜の特性評価

杉本 雅樹; 高野 勝昌; Wach, R. A.; 吉川 正人

Sugimoto, Masaki; Takano, Katsuyoshi; Wach, R. A.; Yoshikawa, Masahito

耐久性,耐熱性の高いSiC薄膜は、金属,ガラス,セラミックの表面保護被覆膜としてだけでなく、水素製造過程におけるガス分離に利用可能である。そこで本研究では、セラミック前駆体であるケイ素系高分子を薄膜化し、電子線で架橋後に焼成してセラミック化することでSiC薄膜を合成し、その評価を行った。ガス透過性測定において、水素/窒素分離比は10以上を示しており、分子ふるい機構によるガス選択分離性を有することが確認できた。またラザフォード後方散乱、及び走査電子顕微鏡により組成,膜厚及び表面構造を調べた結果、SiC層と基材はよく密着しており、その組成はケイ素高分子繊維を電子線で酸化した場合に比べ、20%以上酸素を多く含むことが明らかになった。

Silicon carbide (SiC) ceramic coating coating can be utilized for gas separation in process for hydrogen production. We developed the SiC coating by precursor polymer method. Spinning method was applied to coat the AlO ceramic plates with preceramic polymers of polycarbosilane and polyvinylsilane and their blends. The coated plates were cured by electron beam (EB) to the total dose of 2 MGy. The polymer on the surface was crosslinked with oxygen present in the atmosphere during irradiation. Samples were pyrolized at 850 C in argon atmosphere in order to convert into SiC ceramics. Examination by SEM was applied to elucidate the coated surface and the gas of hydrogen, and nitrogen permeation was measured. Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) using 2.0 MeV He ions was employed to determine the composition and the thickness of the films.