Radius control of ceramic nano fiber synthesized from precursor polymer by two steps irradiation method using ion and electron beams

前駆体高分子材料から合成したナノファイバーのイオンビームと電子線を用いた2段階照射による径制御

杉本 雅樹; 吉川 正人; 佃 諭志*; 関 修平*

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

高分子薄膜に入射するイオンビームの飛跡に沿って生じる高濃度活性種で直径ナノオーダーの架橋部分を形成し、これを溶媒抽出することでナノファイバーを作製できる。このナノファイバーの太さは、イオンビームの線エネルギー付与量により増減できるが、自立したナノファイバーを形成するために必要な太さに制御することは困難であった。そこで、イオンビームを照射後さらに電子線を照射する2段階の照射を行って、ナノファイバー径の増大を試みた。セラミックスの前駆体材料として用いられているポリカルボシラン(PCS)の薄膜に、490MeV Osを照射して作製したナノファイバーの半径は約11nmであったが、イオン照射後に2MeVの電子線を2.4MGyまで照射すると約1.5倍に増大した。これは、イオンの飛跡から11nm以上離れた架橋度の低い部分が、電子線照射により架橋されて溶媒抽出の際に不溶になるためと考えられる。径の増大に伴って強度が増大し、直立形状のナノファイバーが形成できる可能性が有ることから、ナノファイバーの大きな比表面積を活かした触媒や吸着材料等への応用が期待できる。

A ceramic nano fiber was synthesized from a thin film of precursor polymer using ion-beam irradiation techniques. We fabricate the new control method of the nanofiber radius using ion and electron beams irradiation. Polycarbosilane (PCS) film was irradiated by 490 MeV Os ion beams, subsequently, irradiated by 2 MeV EB. After irradiation, the thin film was developed by solvent, subsequent pyrolysis converted polymeric into inorganic SiC nano fibers. The radius of PCS nano fiber increased with the dose of EB irradiation. The two step irradiation method using ion and electron beams enables to increase the radius of the nano fiber; therefore it has been expected to be a standing nano fiber as high efficiency catalyst materials.