Synthesis of ceramic nano fiber from precursor polymer by single particle nano-fabrication technique

単一粒子ナノ加工法による前駆体高分子材料からのセラミックナノファイバーの合成

杉本 雅樹; 出崎 亮; 吉川 正人; 渡辺 省伍*; 関 修平*

Sugimoto, Masaki; Idesaki, Akira; Yoshikawa, Masahito; Watanabe, Shogo*; Seki, Shu*

SiC前駆体高分子のポリカルボシラン(PCS)を、イオンビームの飛跡に沿って形成される直径ナノオーダーの円筒状架橋体を溶媒抽出で取り出す単一粒子ナノ加工法(SPNT)によりナノファイバー化し、焼成転換することで、長さ・太さ・形成数を同時かつ任意に制御してSiCセラミックナノファイバーが作製できる。これを高効率触媒やフィルター材に用いる場合、溶媒抽出工程でナノファイバーが基板上に倒れて積み重なり、表面積が低下することが開発の障害となっていた。そこで本研究では、PCS薄膜に対して45の角度で複数の方向からイオンを照射して薄膜中でイオン飛跡を交錯させ、相互接続されたPCSナノファイバーを形成することで抽出工程での倒れを抑制し、これを焼成することで自立したSiCナノファイバーの作製に成功した。照射角度,照射量によりナノファイバーの接続状態の粗さが制御できれば、任意の穴径を有する耐熱性SiCナノメッシュフィルター等の実現が期待できる。

We have succeeded in synthesizing ceramic nano fibers from precursor polymers using Single Particle Nanofabrication Technique (SPNT). A thin film of the precursor polymer was cross-linked by MeV-order heavy-ion beam irradiation along ion tracks of nano-size in radius through the whole thickness of the thin film. Nano fibers were developed on the surface of the substrate by dissolution and washing away of un-crosslinked polymer. Subsequent pyrolysis converted polymeric into ceramic nano fibers. The radius, length and number density of nano fibers are controlled by liner energy transfer (LET) of ion beam, thickness of polymeric target and number of projected ions, respectively.