様々な気孔形態を持つ高気孔率セラミックス多孔体

摘要

異種複合材料の材料製造プロセスおよび同材料特性を物理的、化学的見地から理解を深めることは工学的 に大変重要である。異種複合材の代表例の一つとしてセラミックス多孔質材が挙げられる。気孔径、気孔形 状、連通性、立体配置、そして気孔率は多孔体の特性を大きく左右する。それゆえに、気孔率、特性、組織 観察の相関関係にフォーカスする注力する研究が多く報告されている。様々な多孔体製造プロセスが提案さ れているが、最近セラミックス原料を溶媒に分散させたスラリーの凍結により多孔体を得る手法が注目を集 めている。気孔は凍結時に形成される氷結晶の昇華により形成され、その後焼結により多孔体を得る手法で ある。通常その気孔はラメラ、あるいは楕円形状で一方向に配向しているため、得られる多孔体の気孔配向 方向の圧縮強度は非常に高い。こうした一連の研究開発を観るに(1)気孔形状が限られる点、(2)開気孔が主に 研究されているが閉気孔に関する研究が皆無である点、(3)局所的な 2 次元組織観察と機械的特性の相関を得 るにとどまっている点、などの問題点があった。これまで演者らはゲルキャステイングと凍結法を組み合わ せたゲル化凍結法によりミクロンサイズのハニカム形状からなる超高気孔率体について特性や組織を報告し てきた。本発表では上記の 3 点に鑑みて、ゲル化凍結法における閉気孔成形技術、気孔壁への突起形態の形 成技術、圧縮強度·ヤング率の 3次元気孔形態依存性について報告する。