金属氧化物纳米纤维制造装置以及金属氧化物纳米纤维的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种金属氧化物纳米纤维制造装置，其具有喷出部、混合部、加热部、以及冷却部。喷出部喷出金属的粒子。混合部将包含在分子内含有氧的氧化性成分的气体与金属的粒子混合，并调制混合物。加热部加热该混合物，并将混合物的温度提高至金属蒸发的温度。冷却部冷却由加热部生成的生成物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在需要隔热材料、耐热材料、耐电压材料等各种电子元件等中使用的、由二氧化硅等金属氧化物形成的纳米纤维的制造方法以及制造装置。
技术介绍
为了将氧化物材料、例如二氧化硅(SiO2)加工成纳米纤维形状，能够应用化学气相沉淀法(CVD法)、以及蒸发基底沉积法(Vaporizedsubstrate deposition)法(VSD法)。CVD法将含有硅(Si)的气体作为原料，在低压下的气相中生成纤维状的Si02。例如使用甲硅烷( ^ 9 > ) (SiH4)、乙硅烷(Si2H6)、以及四乙氧基硅烷(TEOS)等作为原料气体。在CVD法中，金属氧化物纳米纤维结晶化(单结晶或多晶)，形成针状的金属氧化物。另一 方面，VSD法烧制形成催化剂的Si基板，将从Si基板蒸发的Si作为原料而生成纤维状的Si02。在VSD法中，金属氧化物纳米纤维形成为非晶体，形成具有高柔软性的金属氧化物纳米纤维形状。此外，作为与该申请的专利技术相关的现有技术文献，举出例如专利文献1、2。VSD法是不需要昂贵的装置而能够仅在金属基板上的所希望的位置形成金属氧化物纳米纤维的优良的方法。然而，VSD法从基板供给成为原料的原子。因此，仅限于构成金属氧化物纳米纤维的金属元素、与构成基板的金属相同的情况。例如，在SiO2纳米纤维的情况下，限于Si基板。因此难以在自由选择的基材形成不同种类金属的氧化物纳米纤维。另外，VSD法中需要上升到材料从基板蒸发的温度。例如，在使用Si基板作为金属基板的情况下，需要在烧制过程中进行1000°c以上的高温处理。由此，难以在熔点比Si基板低的玻璃和塑料等基板、结构体、玻璃和塑料等的复合结构体的对象物上形成金属氧化物纳米纤维。另一方面，由于CVD法中构成金属氧化物纳米纤维的原材料由气体供给，因此能够在比较自由的对象物，例如特别是温度耐性差的玻璃、树脂、氧化铟锡(ITO)基板等形成金属氧化物纳米纤维。然而，在真空中产生气体等离子体，因需要控制分布而通常导致装置昂贵，因此不适合高均匀性地形成于大面积的基板。现有技术文献专利文献专利文献I :国际公开第2004/099068号专利文献2 :国际公开第2009/034697号
技术实现思路
本专利技术是用于在自由选择的对象物的大面积形成金属氧化物纳米纤维的金属氧化物纳米纤维制造方法与制造装置。本专利技术的金属氧化物纳米纤维制造装置具有喷出部、混合部、加热部、以及冷却部。喷出部喷出金属的粒子。混合部将包含在分子内含有氧的氧化性成分的气体与金属的粒子混合，并调制混合物。加热部加热该混合物，并将混合物的温度提高至金属蒸发的温度。冷却部冷却由加热部生成的生成物。并且，本专利技术的金属氧化物纳米纤维制造方法具有喷出金属的粒子的步骤、调制混合物的步骤、加热混合物的步骤、以及冷却被加热而生成的生成物的步骤。在调制混合物的步骤中，混合包含在分子内含有氧的氧化性成分的气体与粒子。在加热混合物的步骤中，将混合物的温度提高至该金属蒸发的温度。在本专利技术中，将成为金属氧化物纳米纤维的原料的金属以粒子状态进行供给，由此不需要VSD法那样的原料基板。金属氧化物纳米纤维的材料并不局限于原料基板。并且，与CVD法相比，能够将金属氧化物纳米纤维高均匀性地形成于大面积的基板(被堆积物)。附图说明图I是本专利技术的实施方式中的金属氧化物纳米纤维制造装置的示意图。图2是使用图I所示的制造装置的金属氧化物纳米纤维的制造顺序的概念图。 图3A是本专利技术的实施方式中的其他金属氧化物纳米纤维制造装置的示意图。图3B是本专利技术的实施方式中的其他金属氧化物纳米纤维制造装置的示意图。图4A是本专利技术的实施方式中的其他金属氧化物纳米纤维制造装置的示意图。图4B是本专利技术的实施方式中的其他金属氧化物纳米纤维制造装置的示意图。图5是本专利技术的实施方式中的另一其他金属氧化物纳米纤维制造装置的示意图。图中I、IA 粒子2喷嘴部(喷出部)3 气体4A、4B 混合部5加热部6对象物(被堆积体)7 基台8金属氧化物纳米纤维(纳米纤维)9积存槽10冷却部11 腔室12减压泵15振动部20A、20B、20C金属氧化物纳米纤维制造装置(制造装置)具体实施例方式以下，参照附图对用于实施本专利技术的方式进行说明。此外，本专利技术并不局限于下述实施方式。图I是对本专利技术的实施方式中的金属氧化物纳米纤维制造装置进行说明的示意图，图2是使用金属氧化物纳米纤维制造装置而形成金属氧化物纳米纤维的制造顺序的概念图。如图I所示，本专利技术的金属氧化物纳米纤维制造装置(以下，称作制造装置)20A具有喷嘴部2、混合部4A、加热部5、基台7、冷却部10、腔室11、以及减压泵12。喷嘴部2是喷出金属的粒子I的喷出部。混合部4A将包含在分子内含有氧的氧化性成分的气体3与粒子I混合，并调制混合物。具体地说，混合部4A将气体3与粒子I混合，喷嘴部2喷出被混合部4A调制的混合物。加热部5加热混合物，以便将该混合物的温度提高至规定的温度。基台7是用于安装作为被堆积体的对象物6的保持部，该 对象物6意欲以与加热部5隔开恒定的距离的方式附着于基台7。加热部5与基台7之间的部分作为将被加热部5加热而生成的生成物进行冷却的冷却部10而发挥功能。一旦温度升高的粒子I被冷却而形成为纤维形状的金属氧化物纳米纤维(以下，称作纳米纤维)8，就到达对象物6。S卩，基台7是对接收被冷却部10冷却的生成物即纳米纤维8的被堆积体进行保持的保持部。腔室11收容喷嘴部2、混合部4A、加热部5、冷却部10、以及基台7。减压泵12对腔室11的内部进行减压。接着，参照图2对形成纳米纤维8的样子进行说明。使成为原料的金属的粒子I与包含在分子内含有氧的氧化性成分的气体3在混合部4A中混合。然后，利用喷嘴部2喷出该混合物，并利用加热部5将其加热至规定的温度，由此使粒子I蒸发。所谓规定的温度是指粒子I在腔室11内的压力下蒸发的温度。腔室11内的压力被保持在大气压以下、IOOPa左右以上的范围内。蒸发的金属原子与气体3所包含的氧结合，从而形成金属氧化物。例如，在使用Si作为粒子I、使用氧作为气体3的情况下，混合Si与氧，通过加热而生成SiO(—氧化硅)并放出到腔室11内气氛气中。当该SiO从加热部5释放出并通过被冷却部10冷却而产生凝结时，获取腔室11内气氛气中的氧而形成SiO2,并作为纤维形状的固形成分而析出，从而形成纳米纤维8。然后，通过附着于预先准备在基台7的对象物6上，能够在对象物6上制造纳米纤维8。虽然根据金属的种类而有所不同，例如在粒子I由Si构成的情况下，当粒子I被加热部5在1000 1500°C加热时，生成由SiOjQ成的纳米纤维8。虽然在该生成时，纳米纤维8也处于1000°C以上的高温，但在到达安装于基台7的对象物6时，纳米纤维8被冷却部10充分冷却。因此无意中加热对象物6的情况变少。因此，也能够在玻璃、树脂或ITO基板等对温度的耐性低的对象物6上形成纳米纤维8。这样，对象物6的选择范围广。并且，如VSD法那样，纳米纤维8的材料不被对象物6所限制。为了使喷嘴部2喷出上述混合物，喷嘴部2内的气氛气压力比喷嘴部2外的腔室11内的气氛气高。因此,喷嘴部2内被从混合部4A供给的气体3加压，腔室11内的气氛气被减压泵12减压。即从喷嘴部2喷出的气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中谷将也，高桥诚，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：
国别省市：