Synthesis of ceramic nano fiber from precursor polymers by ion beam irradiation

イオンビーム照射による前駆体高分子からのセラミックナノファイバーの合成

杉本 雅樹; 吉川 正人; 佃 諭志*; 関 修平*

Sugimoto, Masaki; Yoshikawa, Masahito; Tsukuda, Satoshi*; Seki, Shu*

MeVオーダーのイオンビーム照射により、前駆体高分子材料からセラミックナノファイバーを合成する新規合成法及びその形状制御法を開発した。SiCセラミックスの前駆体高分子であるポリカルボシラン(PCS)の薄膜にイオンビームを照射すると、その飛跡に沿ってナノオーダーの架橋部が形成され、未架橋部を溶媒で除去することで直径数十ナノメートルの高分子ナノファイバーが得られた。これを不活性ガス中、1000Cで焼成することで、SiCナノファイバーに転換でき、その耐熱性は1200C以上であることが明らかになった。また、焼成で得られたSiCナノファイバーの直径は、イオンビームの線エネルギー付与及び高分子の分子量と架橋効率で、長さはPCS薄膜の厚さにより制御可能であった。

We have succeeded in synthesizing the silicon carbide (SiC) nano fibers from Si-based polymers using MeV-order heavy-ion beam irradiation technique. Si-based polymers were cross-linked along ion tracks of nano-size in diameter through the whole thickness of the polymer thin film. nano fibers were developed on the surface of the substrate by dissolution and washing away of un-crosslinked polymer by solvent. Subsequent pyrolysis converted polymeric into inorganic SiC nano fibers. The diameter of nano fibers was depended on LET (liner energy transfer), molecular weight and cross-linking efficiency of the precursor polymers.