薄片状纤维结构体及使用了它的电池、绝热材料、防水片、以及细胞培养用的支架制造技术

本发明专利技术提供一种薄片状纤维结构体，其具有由无定形二氧化硅构成的多根纤维，所述多根纤维因相互缠绕而被连接，形成空隙部。这样，不仅具有透液性、耐电压性，而且还具有高耐热性、耐药品性。由此，可以在用于防止电极间的短路的隔膜或者细胞培养的支架等中使用。

【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绝热性、耐热性、耐电压性的各种电子器件、或细胞培养的培养皿材料等中所用的薄片状纤维结构体及使用了它的电池、绝热材料、防水片、以及细胞培养用的支架等。
技术介绍
以往，以ニ氧化硅、玻璃等无机物、和纤维素、聚丙烯、聚酰胺等有机材料构成的薄片状纤维结构体被作为绝热材料或耐电压材料使用。在电解电容器或蓄电池等中在正极与负极之间与电解液一起设有被称作隔膜的 耐电压材料。隔膜防止电极之间的短路，另ー方面，使存在于电解液中的离子或电子透过。但是，随着近来的蓄电池等的高容量化、高输出化，需要在尽可能地缩短电极间的距离的同时确保耐电压特性、透液性。另外，在因电极间存在异物等理由而偶然性地引起短路的情况下，会在短路部位周边引起放热，隔膜有可能因高温而破损。另外，高分子材料与无机材料的复合体还被作为细胞培养时使用的培养皿材料使用。复合体是在烯烃系聚合物、聚酯树脂等高分子材料中填充或层叠ニ氧化硅等无机材料而形成的。这里，优选使用以多孔或者管状、空心丝等形状成形的高分子材料。在细胞培养时作为培养皿使用的结构体中，为了有效地进行细胞的培养，有时设置用于附着细胞的支架。支架向培养中的细胞群供给足够的营养和根据需要使用的ニ氧化碳气体、空气等。细胞培养皿中所用的支架由于需要向细胞群供给足够的营养和气体，因此要求有透液性、透气性。另外，在对支架实施表面处理的情况下，需要进行热处理或药品处理，因而要求具有耐热性、耐药品性。而且，作为与专利技术相关的先行技术文献，已知有以下的专利文献。日本特开2008-243825号公报日本特开2008-117950号公报日本特开昭63-196280号公报
技术实现思路
本专利技术的薄片状纤维结构体具有由无定形ニ氧化硅构成的多根纤维。多根纤维通过缠绕而被连接，形成空隙部。本专利技术的薄片状纤维结构体由于是无定形结构，因此与晶体纤维相比具有高柔软性。由此，在作为蓄电池或电解电容器的隔膜使用时即使被折曲、或受到压力，薄片结构也很难受到破损。另外，薄片状纤维结构体的耐热性高达1000°C以上。由此，即使在薄片周边发生由短路造成的放热，薄片结构也不会受到破损，可以用于、高容量·大电流的蓄电池中。另夕卜，在用于细胞培养皿中所用的支架中的情况下，即使被实施热处理，薄片结构也很难受到破损。此外，无定形ニ氧化硅是耐碱性、耐酸性高的材料。由此，在作为隔膜使用的情况下，即使长时间浸溃于电解液等中，也很少劣化。另外，在作为支架使用的情况下，即使利用药品处理来实施表面处理，也不会使薄片结构破损。此外，由于纤维直径小到0.01 μ m以上、I μ m以下，因此在作为隔膜使用的情况下，薄片的空隙率、透液性变高，与以往的隔膜相比，是较薄的厚度，且具有高透液性、耐电压。另外，在作为支架使用的情况下，与细胞膜接触的面积是作为纳米结构体的极小一部分的区域，因此薄片的空隙率、透液性提高。由此，与以往的 支架相比，是较薄的厚度，且具有高透液性。其结果是，可以充分地供给来自穿过薄片状纤维结构体的内部的培养液养分。附图说明图IA是本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的侧视图。图IB是本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的要部放大图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的SEM像的图。图3是表示本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的SEM像的图。图4是表示本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的连接部的SEM像的图。图5是使用了本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的电池的概念图。图6是使用了本专利技术的第二实施方式的薄片状纤维结构体的绝热材料的概念图。图7是表示本专利技术的第二实施方式的薄片状纤维结构体的特性的图。图8是本专利技术的第三实施方式的用疏水膜被实施了表面修饰的薄片状纤维结构体的放大剖面图。图9是将本专利技术的第四实施方式的薄片状纤维结构体用于细胞培养中时的概念图。图10是将本专利技术的第五实施方式的薄片状纤维结构体用于细胞培养中时的概念图。其中，I纤维，2空隙部，3电解液，4电极，5电极，6连接部，7基材，8疏水膜，9细胞，10溶液具体实施例方式下面，对于本专利技术的实施方式，在參照附图的同时进行说明。而且，本专利技术并不限定于这些实施方式。(第一实施方式)图IA是本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的侧视图。图IB是本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的要部放大图。图2是表示本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的SEM像的图。图3是表示本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的SEM像的图。图4是表示本专利技术的第一实施方式的薄片状纤维结构体的连接部的SEM像的图。如图IA 图3所示，薄片状纤维结构体20的由无定形ニ氧化硅构成的纤维I相互缠绕而被连接，薄片状纤维结构体20在内部具有用于流通空气或溶液等的空隙部2。纤维I以适度地卷曲的状态相互缠绕地密集。例如也可以如图4所示，纤维I由一部分被相互溶融了的连接部6连接。这样，纤维I就会更为牢固地相连。通过像这样具有连接部6，相邻的纤维I就会相互扶助，与没有连接部6的情况相比变得牢固。下面，给出薄片状纤维结构体20的制造方法的一例。首先，准备成为原料的由Si构成的粒子或基板。将该原料和至少含有氧原子的气体混合，使用加热器等在1000°c 1500°C下加热。当原料达到该原料的蒸气压温度时即蒸发。蒸发了的原料与气体中所含的氧结合而形成一氧化硅(SiO)后，引起凝聚，将气氛中的氧纳入而变为ニ氧化硅(SiO2),析出纤维I。这里，如果在SiO的周边存在成为核的物质，则易于引起凝聚，有效地析出纤维I。成为核的物质可以使用Pt、Fe、Co、Ni或Au等金属，对于金属的种类没有特别限定。另外，不一定需要成为核的物质。 而且，当使加热时的压カ比大气压低时，则原料的蒸气压温度下降，变得容易蒸发，因此可以更多地形成纤维I。通过在尽可能地去除氧的状态下升温，在追加了少量的氧的低氧分压下，例如在10_2Pa 数千Pa下维持该温度，就会提高纤维I的生产性。像这样析出的纤维I缠绕、叠加，从而形成薄片状纤维结构体20。此时，有利用纤维I生长的过程变为薄片状的情况、和在纤维I生长形成后变为薄片状的情況。此种条件依赖于形成纤维I时的温度。此外，当对薄片状纤维结构体20加热到约1100°C以上时，薄片状纤维结构体20就会发生热溶融。发生了热溶融的SiO2纤维如果在冷却过程中存在有与相邻的纤维接触的部位就会引起结合，如图4所示，形成具有多个连接部6的薄片状纤维结构体20。被像这样连接了的薄片状纤维结构体由于具有空隙部2，因此可以确保大的表面积。此外由于纤维I相互扶助，因此与没有连接部6的情况相比变得牢固。而且，还有在纤维I生长的过程中也形成连接部6的情況。连接部6的形成依赖于纤维I形成时的温度。特别是在原料中使用了硅基板的情况下，在纤维I形成过程中的基板与纤维I的接合部分的表面，由于纤维I密集，因此容易引起溶融，易于形成连接部6。而且，为形成纤维I而必需的气体除了氧以外，还可以使用ー氧化ニ氮(N2O)、ー氧化碳(CO)等具有氧化作用的(也就是供给氧的)气体。但是，这些气体由于含有不同于氧的杂质，因此会对纤维I的形成及薄片状纤维结构体20的形成过程造成影响，所以需要有合适的浓度·温度·压カ的控制。而且，析出状态会根据纤维I的本文档来自技高网...

【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：