多孔質材料、及び多孔質材料の製造方法
【課題】サブミクロンオーダの貫通孔を有するとともに、前記貫通孔中に媒体を流した際に圧力損失を生じることなく、また、化学的に不活性かつ十分な強度を有し、長期間に亘って安定して使用可能な多孔質材料を提供する。
【解決手段】厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含むようにして多孔質材料を得る。この多孔質材料は、例えば、アルミニウム基材を電解液に浸漬させて電解処理を行い、前記アルミニウム基材の表面にアモルファスの陽極酸化膜を形成し、次いで、前記陽極酸化膜を前記アルミニウム基材より剥離し、一対の板状部材間に配置するとともに、前記一対の板状部材によって拘束し、前記陽極酸化膜を、前記一対の板状部材で拘束した状態で熱処理して結晶化させて得る。
【解決手段】厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含むようにして多孔質材料を得る。この多孔質材料は、例えば、アルミニウム基材を電解液に浸漬させて電解処理を行い、前記アルミニウム基材の表面にアモルファスの陽極酸化膜を形成し、次いで、前記陽極酸化膜を前記アルミニウム基材より剥離し、一対の板状部材間に配置するとともに、前記一対の板状部材によって拘束し、前記陽極酸化膜を、前記一対の板状部材で拘束した状態で熱処理して結晶化させて得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルター、断熱材、吸音材、衝撃緩衝材等として好適に用いることができる多孔質材料、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に多数の空隙を含有する構造を有する多孔質材料は、その特性から、気相・液相に係らず各種流体のフィルター、断熱材、吸音材、衝撃緩衝材等、広範囲の用途に使われている。また、上記の物理的特性のみならず、内部の表面積が大きいことから、触媒の担持体、もしくは多孔質材料が直接触媒として機能する等、化学反応場としての利用もなされている。
【０００３】
多孔質材料の特性は、孔径、孔径分布、孔形状、等の構造により決定されるため、多くの用途において、複数の構造を持つ多孔質体を組合せて使用している。例えば、異物分離を目的とするフィルターでは、複数の多孔質体を、孔径の大きい順に積層してなる構造の多孔質構造体から構成することが提案されている。また、水の浄化目的に使われているセラミック製フィルターでは、孔径がサブミクロンオーダの微細な多孔質膜と数〜数百ミクロンオーダーの孔径の多孔質の基材とを含むような多孔質構造体としている。この例では、複数層の構造が全てセラミックス系の同質材料であるため一体焼結することが可能である。
【０００４】
一方、ファインケミカル用途や、飲料水の製造、その他工業プロセス用水の製造等の目的から、微小な粒子のろ過が必要とされる場面が多くなっている。その際、孔径がサブミクロンオーダのろ過膜が必要とされるが、この領域では媒体が孔を通過する際の抵抗が大きく、前記ろ過膜における圧力損失が大きくなるという課題がある。また、一般的に有機系の膜で構成されたろ過材料では、ろ過材料内部のランダムに配列した樹脂や繊維の空隙部で、粒子を捕捉することから、一度捕捉された粒子を脱離させることが困難であり、汚染されやすいという傾向がある（例えば、特許文献１及び２など参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７０６８３号
【特許文献２】特開２００５−３１９３７６号
【０００６】
上述した問題に鑑み、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する多孔質材料を、アルミニウム等の金属材料の陽極酸化処理を用いて製造する試みがなされている。この場合、多孔質材料を構成する貫通孔は、その厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、前記貫通孔の孔径がサブミクロンサイズであっても、前記貫通孔内を流れる際の圧力損失が増大するということがない。
【０００７】
なお、孔径は電解液の組成、電圧等の条件により制御可能であり、孔径分布の揃った貫通孔を有する多孔質材料を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、上述のように陽極酸化処理で形成した多孔質材料は、非晶質のアルミニウム酸化物であり、硬いが比較的脆いという欠点がある。そのため、薄膜では非常に扱いにくく、実用的に使用する場合には、製造時、使用時の応力におけるクラックの発生、破壊の恐れがある。また、化学的に活性であり、水または薬品に接触すると、溶解する性質がある。
【０００９】
さらに、多孔質材料の内部に水分及び電解時に使用した電解液の組成物を含んでいるので、水または薬品に接触する場合、これらの残留物質が水中に溶出したり、水または薬品に含まれる成分と反応したりする可能性がある。これらの現象により、貫通孔の孔壁の溶解、膜厚の減少、膜の微細構造の変化が発生し、最終的には膜の破損に至る場合もある。
【００１０】
よって、アルミニウムの陽極酸化膜からなる多孔質材料をろ過フィルターとして使用する場合、常温の媒体に対する短期間の使用は可能であっても、長期間、流束、分離孔径、強度といった膜の性能を維持することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、サブミクロンオーダの貫通孔を有するとともに、前記貫通孔中に媒体を流した際に圧力損失を生じることなく、また、化学的に不活性かつ十分な強度を有し、長期間に亘って安定して使用可能な多孔質材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明は、厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含むことを特徴とする、多孔質材料に関する。
【００１３】
本発明者らは、上述した従来技術に関する問題に鑑み、例えば、陽極酸化処理によって形成したアルミナからなる多孔質材料は、厚さ方向に沿って略平行なサブミクロンオーダーの貫通孔を有することができるが、その化学的活性は前記多孔質材料がアモルファスであることが原因であることに着目した。かかる観点より、以下に示すような製造方法に基づいて前記多孔質材料を結晶化させることを試み、陽極酸化処理で形成したように、厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含む多孔質材料を得ることに成功した。
【００１４】
本発明の多孔質材料によれば、貫通孔が厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、前記貫通孔の孔径がサブミクロンサイズであっても、前記貫通孔内を流れる際の圧力損失が増大するということがない。また、前記多孔質材料は結晶性のアルミナからなるので化学的に不活性であり、水または薬品に接触しても溶解するようなことがない。
【００１５】
さらに、前記多孔質材料の内部に水分及び電解時に使用した電解液の組成物を含んでいる場合に、これらの残留物質が水中に溶出したり、水または薬品に含まれる成分と反応したりしても、貫通孔の孔壁の溶解、多孔質材料の厚さの減少及び微細構造の変化が発生することなく、前記多孔質材料の破損に至るようなことがない。
【００１６】
また、前記多孔質材料は結晶性であるので強度も高く、使用時の応力におけるクラックの発生、破壊の恐れがない。
【００１７】
なお、上述した多孔質材料は、結晶化のために基本的には熱処理を介して製造することになる。一方、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する多孔質材料を簡易に製造できるという観点から、アルミニウム等の金属材料の陽極酸化処理を用いることが好ましい。しかしながら、結晶性のアルミナからなる多孔質材料を形成するためには、少なくとも６００℃以上、目的に応じては９００℃以上あるいは１２００℃以上に加熱する必要がある。
【００１８】
したがって、単に陽極酸化処理と熱処理とを併用したのみでは、前記熱処理中にアルミナ材（陽極酸化膜）が変形してしまい、得られた多孔質材料の表面側及び裏面側での貫通孔の孔径が互いに異なるようになってしまうとともに、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を形成することができない。
【００１９】
かかる観点より、本発明では、陽極酸化処理によって得たアルミナ材（陽極酸化膜）を一対の板状部材で挟み込んで拘束し、この状態の下、熱処理して結晶化させる。
【００２０】
すなわち、アルミニウム基材を電解液に浸漬させて電解処理を行い、前記アルミニウム基材の表面にアモルファスの陽極酸化膜を形成する工程と、前記陽極酸化膜を前記アルミニウム基材より剥離し、一対の板状部材間に配置するとともに、前記一対の板状部材によって拘束する工程と、前記陽極酸化膜を、前記一対の板状部材で拘束した状態で熱処理して結晶化させる工程と、を具えることを特徴とする多孔質材料の製造方法に基づいて製造する。
【００２１】
この方法によれば、陽極酸化処理によって得たアルミナ材（陽極酸化膜）を６００℃以上で熱処理した場合においても、前記熱処理中における前記アルミナ材の変形を抑制することができ、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する結晶性のアルミナを含む多孔質材料を得ることができる。
【００２２】
なお、上記製造方法はあくまでも一例であって、上述した多孔質材料はその他の方法によっても製造することもできる。例えば、陽極酸化処理の際に電圧印加プロファイルを制御して、初期の電解電圧を低く（１０Ｖ）、その後、電解電圧を高く（４０Ｖ）し、次いで、電解電圧を低く（１０Ｖ〜５Ｖ）としたり、昇温速度を極低速にしたりするなどの方法によっても製造することができる。
【００２３】
しかしながら、上述した製造方法によれば、上述した本発明の結晶性の多孔質材料を簡易かつ確実に製造することができる。
【００２４】
また、本発明における“多孔質材料の厚さ方向に沿って略平行な貫通孔”における略平行とは、前記厚さ方向と完全に平行の場合に限定されるものではなく、−３０度〜３０度の範囲で傾斜している場合をも含む。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、サブミクロンオーダの貫通孔を有するとともに、前記貫通孔中に媒体を流した際に圧力損失を生じることなく、また、化学的に不活性かつ十分な強度を有し、長期間に亘って安定して使用可能な多孔質材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の詳細、その他の特徴及び利点について、実施の形態に基づいて説明する。
【００２７】
（多孔質材料）
最初に、本発明の多孔質材料の構成の概略について説明する。図１は、本発明の多孔質材料の一例を示す構成図である。図１は、前記多孔質材料の一部を切り取って拡大して示す斜視図である。
【００２８】
図１に示すように、本例の多孔質材料１０は、結晶性のアルミナからなるセル１１からなり、各セル１１内には、多孔質材料１０の厚さ方向に沿って略平行な貫通孔１２が形成されている。なお、“略平行”とは、完全に平行の場合のみならず、−３０度〜３０度の範囲で傾斜している場合をも含むものである。
【００２９】
本例の多孔質材料１０では、貫通孔１２が厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、貫通孔１２の孔径がサブミクロンサイズであっても、貫通孔１２内を流れる際の圧力損失が増大するということがない。また、多孔質材料１０は結晶性のアルミナからなるので化学的に不活性であり、水または薬品に接触しても溶解するようなことがない。
【００３０】
さらに、多孔質材料１０の内部に水分及び電解時に使用した電解液の組成物を含んでいる場合に、これらの残留物質が水中に溶出したり、水または薬品に含まれる成分と反応したりしても、貫通孔１２の孔壁の溶解、多孔質材料１０の厚さの減少及び微細構造の変化が発生することなく、多孔質材料１０破損に至るようなことがない。
【００３１】
また、多孔質材料１０は結晶性であるので強度も高く、使用時の応力におけるクラックの発生、破壊の恐れがない。
【００３２】
なお、本例では、貫通孔１２は、多孔質材料１０の厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有している。この場合、多孔質材料１０の両面での貫通孔１２の構造が同一となり、両面近傍での空隙率がほぼ同一となる。一般に、空隙率が小さいと体積収縮が大きくなり、空隙率が大きいと体積収縮が小さくなる。しかしながら、本例の場合は、多孔質材料１０の両面における空隙率がほぼ同一であるので、以下に詳述する製造時の熱処理による変形
（反り）を抑制することができる。貫通孔１２における圧力損失をさらに低減できる。
【００３３】
但し、以下に示す本発明の製造方法によれば、上述のように多孔質材料１０の厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有しておらず、多孔質材料１０の両面での貫通孔１２の構造が同一でなく、両面近傍での空隙率が同一でないような場合においても、熱処理時の変形を十分に抑制することができる。しかしながら、上述した態様を採ることによって、熱処理時の変形をより効果的に抑制することができるようになる。
【００３４】
また、多孔質材料１０の厚さｔは５０μｍ以上であることが好ましい。もし、多孔質材料１０の厚さｔが５０μｍ未満であると、多孔質材料１０が結晶性であっても強度が十分でなく、場合によっては自立した材料として用いることができない場合がある。
【００３５】
なお、多孔質材料１０の厚さｔの上限は特に限定されるものではないが、例えば２００μｍとすることができる。これは主として以下に詳述する製造方法に起因したものである。すなわち、熱処理に先立って陽極酸化処理によって非晶質のアルミナ材を作製することになるが、多孔質材料１０、すなわちアルミナ材が２００μｍを超えて厚くなると、陽極酸化処理において電圧を全体に負荷することができず、均一な電解処理を行うことができない場合があるからである。
【００３６】
貫通孔１２の孔径は１０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。これは、多孔質材料１０の貫通孔１２内に媒体を流して、例えばフィルター等として使用する場合の実用的観点から好ましく決定されるものである。
【００３７】
多孔質材料１０は、αアルミナを含むことができる。結晶性のアルミナは、安定・準安定な構造を含め、多くの種類の構造が存在する。その中でαアルミナは、完全に脱水された最も安定な構造であり、化学的な安定性にも優れる。その他の準安定なアルミナは、常温の中性水に対してはある程度耐性を示すものの、高温水、及び低ｐH，高ｐHの薬品に対しては反応性を示し、溶解したり変性したりする。
【００３８】
それに対し安定相であるαアルミナは高温水、薬品に対してもほとんど安定であり、ほとんど変質しない。そのため、多孔質材料１０中のαアルミナの含有率を高くすることにより、理想的には全てαアルミナから構成される膜とすることにより、高温水に対する耐性、耐薬品性を向上することができる。実際、αアルミナからなる多孔質材料１０を１００℃以上の高温水中に封入した状態で保管したところ、外観の変化はほとんど認められず、試験前後でほとんど変質は見られなかった。
【００３９】
また、多孔質材料１０は、γアルミナを含むことができる。このγアルミナは触媒活性を有することから、この場合は、上述した圧力損失とは別に、多孔質材料１０の貫通孔１２内を通過する粒子を吸着することができるようになる。
【００４０】
図２は、図１に示す多孔質材料１０の変形例である。なお、同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いている。
【００４１】
図１に関する例では、貫通孔１２は、多孔質材料１０の厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有しているが、図２に関する例では、貫通孔１２の、多孔質材料１０の表面側の孔径と裏面側の孔径とのみが略同一となっている。この場合においても、多孔質材料１０の両面での貫通孔１２の構造が同一となり、両面近傍での空隙率がほぼ同一となる。したがって、以下に詳述する製造時の熱処理による変形（反り）を抑制することができる。
【００４２】
なお、陽極酸化時の電解電圧と貫通孔の孔径との間には相関があることが知られており、電解電圧を変化させることにより任意の孔径とすることが可能である。したがって、図２に示すような貫通孔１２を形成するには、以下に詳述する陽極酸化処理において、電解の初期に低電圧（例えば１０Ｖ）で電解を行い、その後高電圧（例えば４０Ｖ）で電解を行った後、最終的に再度低電圧（例えば１０Ｖ〜５Ｖ）で電解を行う。
【００４３】
その他の特徴については、図１に示す例と同様である。
【００４４】
（多孔質材料の製造方法）
次に、本発明の多孔質材料の製造方法について説明する。図３〜６は、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【００４５】
最初に、図３に示すように、アルミニウム基材１１０を準備し、必要に応じてアセトン中で超音波洗浄する等の方法で脱脂する。その後、アルミニウム基材１１０に対向するようにして電極２１を配置するとともに、電極２１及びアルミニウム基材１１０をそれぞれ電源２２に接続する。さらに電極２１及びアルミニウム基材１１０を所定の電解液中に浸漬する。その後、電極１５及びアルミニウム基材１１０間で電解を行い、アルミニウム基材１１０を陽極酸化し、多孔質化して多孔質中間体（陽極酸化膜）１２１を得る。
【００４６】
なお、図２に示すように、目的とする多孔質材料の表面側の孔径と裏面側の孔径とのみが略同一とする場合は、電解の初期に低電圧（例えば１０Ｖ）で電解を行い、その後高電圧（例えば４０Ｖ）で電解を行った後、最終的に再度低電圧（例えば１０Ｖ〜５Ｖ）で電解を行う。
【００４７】
また、電極２１は、カーボン、ステンレス鋼等から構成することができる。電解液は、硫酸、リン酸、シュウ酸等の適度の溶解力を持つ酸の電解液を用いる。
【００４８】
なお、電解液としては、特にりん酸電解液を用いることが好ましい。りん酸電解液を用いて形成した多孔質中間体１２１は、しゅう酸電解液を用いて形成した多孔質中間体１２１と比較して、残留している水分及びアニオンが少なく、変態にともなう重量変化が小さい。その結果、寸法の変化も比較的少なく、熱処理時に割れ、クラックが少ないという特徴がある。
【００４９】
上述のようにして、多孔質中間体１２１を作製した後、残存するアルミニウム基材１１０を塩化水銀（II）塗布や、酸もしくはアルカリによる溶解処理により除去することにより、多孔質中間体１２１のみを分離して取り出すことが可能となる。また、陽極酸化の電解時の電解電圧を徐々に低くし、さらに、逆極性の条件で電解することにより、水素発生によるガスの圧力で剥離させる方法によっても、残存するアルミニウム基材１１を除去し、多孔質中間体１２１のみを分離して取り出すことが可能となる(図４)。
【００５０】
残存するアルミニウム基材１１０から分離された多孔質中間体１２１は、その下部にバリア層１２１Ａと呼ばれる、細孔が貫通していない層が残存する。このバリア層１２１Ａは、例えば、研磨加工等によって機械的に除去する他、クロム酸及びリン酸の混合溶液やリン酸溶液、又はＮａＯＨ溶液、Ｈ２ＳＯ４溶液を用いて除去することができる。溶液を用いる場合は、前記溶液を室温から６０℃前後にまで加熱し、このような状態の溶液に対して多孔質中間体１２１を数分から数十分浸漬させることによって行う。
【００５１】
なお、現段階において、多孔質中間体１２１は、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する非晶質アルミナである。
【００５２】
次いで、図５に示すように、多孔質中間体１２１を一対の板状部材２４間に配置し、図６に示すように、一対の固定部材２６によって板状部材２４の両端を挟み込むとともに、上下方向に締結する。これによって、多孔質中間体１２１が一対の板状部材２４間に拘束されるようになる。なお、板状部材２４の厚さ、重さ等については特に限定されるものではない。
【００５３】
また、板状部材２４は、アルミナを含有するセラミック材質であることが望ましい。アルミナの中でも、線膨張係数が陽極酸化膜と同等であり、化学的安定性に優れ、今回の熱処理により変質することがない、αアルミナが特に優れている。アルミナ以外の成分としては、マグネシア、シリカ等の成分を含んでいるものを適用することができる。ただし、アルミナの含有率が高い方が、線膨張係数を陽極酸化膜と適合させる点で有利であることから、概ね９０％以上のαアルミナを含むことが望ましい。
【００５４】
次に、図６に示す状態の多孔質中間体１２１を電気炉等の加熱炉内に入れて、熱処理する。この際、多孔質中間体１２１は、板状部材２４で上下方向に締結及び固定されているので、熱によって変形するようなことがなく、目的とするような結晶化を行うことができる。
【００５５】
なお、上記熱処理温度は目的に応じて任意に設定することができる。例えば、前記熱処理を１２００℃以上の温度とすることによって、多孔質中間体１２１をαアルミナからなる多孔質材料１２０とすることができる。αアルミナの特徴については、上述したとおりである。この場合の熱処理温度の上限は１４００℃とすることができる。
【００５６】
また、前記熱処理は、９００℃以上、１２００℃未満の温度で行うことができる。この場合は、多孔質中間体１２１をγアルミナを含む多孔質材料１２０とすることができる。なお、この場合は、稀にその他の結晶相が含まれる場合がある。γアルミナの特徴については、上述したとおりである。
【００５７】
さらに、前記熱処理は、６００℃以上、９００℃未満の温度で行うことができる。この場合、多孔質中間体１２１はγアルミナとアモルファス相との混相となる。したがって、γアルミナの特徴を奏しながら、加熱温度が低いことに起因して熱変形をさらに抑制することができる。すなわち、多孔質中間体１２１を板状部材２４間で拘束しているとは言っても、熱処理温度が高くなりすぎると、ある程度熱変形する場合がある。しかしながら、本例では、比較的低い温度で熱処理を行うので、上述のように熱変形をより低減することができる。
【００５８】
なお、熱処理温度と相変態との関係を図７に示す。図７において、約９００℃付近に出現しているピークがγアルミナに起因したピークと推察される。なお、図７は熱重量分析の結果得られた、微分熱重量曲線である。また、熱重量分析においては、αアルミナに相当するピークが出現しないので、上記熱処理を１２００℃付近で実施した後に、Ｘ線回折を施した。これによって、αアルミナに相当する回折ピークが得られ、１２００℃以上の温度での熱処理によって、多孔質材料１２０はαアルミナからなることが確認された。
【００５９】
本例では、前記熱処理の際の昇温速度を、１００℃／時間以下とすることが好ましい。昇温速度を小さくし、温度を徐々に上昇させることによって、熱処理過程にある多孔質中間体１２１の急激な温度変化による割れ、クラックを防止するのに有効である。昇温速度の下限値は、実用的な観点から例えば５０℃／時間とすることができる。
【００６０】
また、本例では、前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近、例えば８００℃〜９００℃の温度範囲で昇温操作を中断した後、再度昇温操作を行い、設定温度まで昇温することができる。この場合、陽極酸化膜の熱処理の際に、アルミナが変態を起こす温度において、電解時に多孔質中間体１２１に残留した水分及びアニオンが放出される。この温度領域においては、重量変化が大きく、それに伴い寸法の変化も発生するが、当該温度領域において、一定時間保持することにより、前記水分及び前記アニオンの放出を徐々に行うことができ、重量及び寸法の変化を徐々に進めることによって、割れ、クラックを防止するのに有効な手段となる。
【００６１】
さらに、本例では、前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近、例えば８００℃〜９００℃で昇温速度を５０℃／時間以下に低下させることができる。この場合も、上記同様に、当該温度領域において、一定時間保持することにより、多孔質中間体１２１に残留した水分及びアニオンを徐々に放出し、重量及び寸法の変化を徐々に進めることによって、割れ、クラックを防止するのに有効な手段となる。
【００６２】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の多孔質材料の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す多孔質材料の変形例を示す構成図である。
【図３】本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図４】同じく、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図５】同じく、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図６】同じく、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図７】アルミナの、熱処理温度と相変態との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１２０ 多孔質材料
１１ アルミナセル
１２ 貫通孔
２１ 電極
２２ 電源
２４ 板状部材
２６ 固定部材
１１０ アルミニウム基材
１２１ 多孔質中間体
１２１Ａ バリア層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルター、断熱材、吸音材、衝撃緩衝材等として好適に用いることができる多孔質材料、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内部に多数の空隙を含有する構造を有する多孔質材料は、その特性から、気相・液相に係らず各種流体のフィルター、断熱材、吸音材、衝撃緩衝材等、広範囲の用途に使われている。また、上記の物理的特性のみならず、内部の表面積が大きいことから、触媒の担持体、もしくは多孔質材料が直接触媒として機能する等、化学反応場としての利用もなされている。
【０００３】
多孔質材料の特性は、孔径、孔径分布、孔形状、等の構造により決定されるため、多くの用途において、複数の構造を持つ多孔質体を組合せて使用している。例えば、異物分離を目的とするフィルターでは、複数の多孔質体を、孔径の大きい順に積層してなる構造の多孔質構造体から構成することが提案されている。また、水の浄化目的に使われているセラミック製フィルターでは、孔径がサブミクロンオーダの微細な多孔質膜と数〜数百ミクロンオーダーの孔径の多孔質の基材とを含むような多孔質構造体としている。この例では、複数層の構造が全てセラミックス系の同質材料であるため一体焼結することが可能である。
【０００４】
一方、ファインケミカル用途や、飲料水の製造、その他工業プロセス用水の製造等の目的から、微小な粒子のろ過が必要とされる場面が多くなっている。その際、孔径がサブミクロンオーダのろ過膜が必要とされるが、この領域では媒体が孔を通過する際の抵抗が大きく、前記ろ過膜における圧力損失が大きくなるという課題がある。また、一般的に有機系の膜で構成されたろ過材料では、ろ過材料内部のランダムに配列した樹脂や繊維の空隙部で、粒子を捕捉することから、一度捕捉された粒子を脱離させることが困難であり、汚染されやすいという傾向がある（例えば、特許文献１及び２など参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−７０６８３号
【特許文献２】特開２００５−３１９３７６号
【０００６】
上述した問題に鑑み、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する多孔質材料を、アルミニウム等の金属材料の陽極酸化処理を用いて製造する試みがなされている。この場合、多孔質材料を構成する貫通孔は、その厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、前記貫通孔の孔径がサブミクロンサイズであっても、前記貫通孔内を流れる際の圧力損失が増大するということがない。
【０００７】
なお、孔径は電解液の組成、電圧等の条件により制御可能であり、孔径分布の揃った貫通孔を有する多孔質材料を得ることができる。
【０００８】
しかしながら、上述のように陽極酸化処理で形成した多孔質材料は、非晶質のアルミニウム酸化物であり、硬いが比較的脆いという欠点がある。そのため、薄膜では非常に扱いにくく、実用的に使用する場合には、製造時、使用時の応力におけるクラックの発生、破壊の恐れがある。また、化学的に活性であり、水または薬品に接触すると、溶解する性質がある。
【０００９】
さらに、多孔質材料の内部に水分及び電解時に使用した電解液の組成物を含んでいるので、水または薬品に接触する場合、これらの残留物質が水中に溶出したり、水または薬品に含まれる成分と反応したりする可能性がある。これらの現象により、貫通孔の孔壁の溶解、膜厚の減少、膜の微細構造の変化が発生し、最終的には膜の破損に至る場合もある。
【００１０】
よって、アルミニウムの陽極酸化膜からなる多孔質材料をろ過フィルターとして使用する場合、常温の媒体に対する短期間の使用は可能であっても、長期間、流束、分離孔径、強度といった膜の性能を維持することは困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、サブミクロンオーダの貫通孔を有するとともに、前記貫通孔中に媒体を流した際に圧力損失を生じることなく、また、化学的に不活性かつ十分な強度を有し、長期間に亘って安定して使用可能な多孔質材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成すべく、本発明は、厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含むことを特徴とする、多孔質材料に関する。
【００１３】
本発明者らは、上述した従来技術に関する問題に鑑み、例えば、陽極酸化処理によって形成したアルミナからなる多孔質材料は、厚さ方向に沿って略平行なサブミクロンオーダーの貫通孔を有することができるが、その化学的活性は前記多孔質材料がアモルファスであることが原因であることに着目した。かかる観点より、以下に示すような製造方法に基づいて前記多孔質材料を結晶化させることを試み、陽極酸化処理で形成したように、厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含む多孔質材料を得ることに成功した。
【００１４】
本発明の多孔質材料によれば、貫通孔が厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、前記貫通孔の孔径がサブミクロンサイズであっても、前記貫通孔内を流れる際の圧力損失が増大するということがない。また、前記多孔質材料は結晶性のアルミナからなるので化学的に不活性であり、水または薬品に接触しても溶解するようなことがない。
【００１５】
さらに、前記多孔質材料の内部に水分及び電解時に使用した電解液の組成物を含んでいる場合に、これらの残留物質が水中に溶出したり、水または薬品に含まれる成分と反応したりしても、貫通孔の孔壁の溶解、多孔質材料の厚さの減少及び微細構造の変化が発生することなく、前記多孔質材料の破損に至るようなことがない。
【００１６】
また、前記多孔質材料は結晶性であるので強度も高く、使用時の応力におけるクラックの発生、破壊の恐れがない。
【００１７】
なお、上述した多孔質材料は、結晶化のために基本的には熱処理を介して製造することになる。一方、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する多孔質材料を簡易に製造できるという観点から、アルミニウム等の金属材料の陽極酸化処理を用いることが好ましい。しかしながら、結晶性のアルミナからなる多孔質材料を形成するためには、少なくとも６００℃以上、目的に応じては９００℃以上あるいは１２００℃以上に加熱する必要がある。
【００１８】
したがって、単に陽極酸化処理と熱処理とを併用したのみでは、前記熱処理中にアルミナ材（陽極酸化膜）が変形してしまい、得られた多孔質材料の表面側及び裏面側での貫通孔の孔径が互いに異なるようになってしまうとともに、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を形成することができない。
【００１９】
かかる観点より、本発明では、陽極酸化処理によって得たアルミナ材（陽極酸化膜）を一対の板状部材で挟み込んで拘束し、この状態の下、熱処理して結晶化させる。
【００２０】
すなわち、アルミニウム基材を電解液に浸漬させて電解処理を行い、前記アルミニウム基材の表面にアモルファスの陽極酸化膜を形成する工程と、前記陽極酸化膜を前記アルミニウム基材より剥離し、一対の板状部材間に配置するとともに、前記一対の板状部材によって拘束する工程と、前記陽極酸化膜を、前記一対の板状部材で拘束した状態で熱処理して結晶化させる工程と、を具えることを特徴とする多孔質材料の製造方法に基づいて製造する。
【００２１】
この方法によれば、陽極酸化処理によって得たアルミナ材（陽極酸化膜）を６００℃以上で熱処理した場合においても、前記熱処理中における前記アルミナ材の変形を抑制することができ、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する結晶性のアルミナを含む多孔質材料を得ることができる。
【００２２】
なお、上記製造方法はあくまでも一例であって、上述した多孔質材料はその他の方法によっても製造することもできる。例えば、陽極酸化処理の際に電圧印加プロファイルを制御して、初期の電解電圧を低く（１０Ｖ）、その後、電解電圧を高く（４０Ｖ）し、次いで、電解電圧を低く（１０Ｖ〜５Ｖ）としたり、昇温速度を極低速にしたりするなどの方法によっても製造することができる。
【００２３】
しかしながら、上述した製造方法によれば、上述した本発明の結晶性の多孔質材料を簡易かつ確実に製造することができる。
【００２４】
また、本発明における“多孔質材料の厚さ方向に沿って略平行な貫通孔”における略平行とは、前記厚さ方向と完全に平行の場合に限定されるものではなく、−３０度〜３０度の範囲で傾斜している場合をも含む。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように、本発明によれば、サブミクロンオーダの貫通孔を有するとともに、前記貫通孔中に媒体を流した際に圧力損失を生じることなく、また、化学的に不活性かつ十分な強度を有し、長期間に亘って安定して使用可能な多孔質材料を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の詳細、その他の特徴及び利点について、実施の形態に基づいて説明する。
【００２７】
（多孔質材料）
最初に、本発明の多孔質材料の構成の概略について説明する。図１は、本発明の多孔質材料の一例を示す構成図である。図１は、前記多孔質材料の一部を切り取って拡大して示す斜視図である。
【００２８】
図１に示すように、本例の多孔質材料１０は、結晶性のアルミナからなるセル１１からなり、各セル１１内には、多孔質材料１０の厚さ方向に沿って略平行な貫通孔１２が形成されている。なお、“略平行”とは、完全に平行の場合のみならず、−３０度〜３０度の範囲で傾斜している場合をも含むものである。
【００２９】
本例の多孔質材料１０では、貫通孔１２が厚さ方向に沿って略平行に直線的に形成されているため、貫通孔１２の孔径がサブミクロンサイズであっても、貫通孔１２内を流れる際の圧力損失が増大するということがない。また、多孔質材料１０は結晶性のアルミナからなるので化学的に不活性であり、水または薬品に接触しても溶解するようなことがない。
【００３０】
さらに、多孔質材料１０の内部に水分及び電解時に使用した電解液の組成物を含んでいる場合に、これらの残留物質が水中に溶出したり、水または薬品に含まれる成分と反応したりしても、貫通孔１２の孔壁の溶解、多孔質材料１０の厚さの減少及び微細構造の変化が発生することなく、多孔質材料１０破損に至るようなことがない。
【００３１】
また、多孔質材料１０は結晶性であるので強度も高く、使用時の応力におけるクラックの発生、破壊の恐れがない。
【００３２】
なお、本例では、貫通孔１２は、多孔質材料１０の厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有している。この場合、多孔質材料１０の両面での貫通孔１２の構造が同一となり、両面近傍での空隙率がほぼ同一となる。一般に、空隙率が小さいと体積収縮が大きくなり、空隙率が大きいと体積収縮が小さくなる。しかしながら、本例の場合は、多孔質材料１０の両面における空隙率がほぼ同一であるので、以下に詳述する製造時の熱処理による変形
（反り）を抑制することができる。貫通孔１２における圧力損失をさらに低減できる。
【００３３】
但し、以下に示す本発明の製造方法によれば、上述のように多孔質材料１０の厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有しておらず、多孔質材料１０の両面での貫通孔１２の構造が同一でなく、両面近傍での空隙率が同一でないような場合においても、熱処理時の変形を十分に抑制することができる。しかしながら、上述した態様を採ることによって、熱処理時の変形をより効果的に抑制することができるようになる。
【００３４】
また、多孔質材料１０の厚さｔは５０μｍ以上であることが好ましい。もし、多孔質材料１０の厚さｔが５０μｍ未満であると、多孔質材料１０が結晶性であっても強度が十分でなく、場合によっては自立した材料として用いることができない場合がある。
【００３５】
なお、多孔質材料１０の厚さｔの上限は特に限定されるものではないが、例えば２００μｍとすることができる。これは主として以下に詳述する製造方法に起因したものである。すなわち、熱処理に先立って陽極酸化処理によって非晶質のアルミナ材を作製することになるが、多孔質材料１０、すなわちアルミナ材が２００μｍを超えて厚くなると、陽極酸化処理において電圧を全体に負荷することができず、均一な電解処理を行うことができない場合があるからである。
【００３６】
貫通孔１２の孔径は１０ｎｍ〜２００ｎｍとすることができる。これは、多孔質材料１０の貫通孔１２内に媒体を流して、例えばフィルター等として使用する場合の実用的観点から好ましく決定されるものである。
【００３７】
多孔質材料１０は、αアルミナを含むことができる。結晶性のアルミナは、安定・準安定な構造を含め、多くの種類の構造が存在する。その中でαアルミナは、完全に脱水された最も安定な構造であり、化学的な安定性にも優れる。その他の準安定なアルミナは、常温の中性水に対してはある程度耐性を示すものの、高温水、及び低ｐH，高ｐHの薬品に対しては反応性を示し、溶解したり変性したりする。
【００３８】
それに対し安定相であるαアルミナは高温水、薬品に対してもほとんど安定であり、ほとんど変質しない。そのため、多孔質材料１０中のαアルミナの含有率を高くすることにより、理想的には全てαアルミナから構成される膜とすることにより、高温水に対する耐性、耐薬品性を向上することができる。実際、αアルミナからなる多孔質材料１０を１００℃以上の高温水中に封入した状態で保管したところ、外観の変化はほとんど認められず、試験前後でほとんど変質は見られなかった。
【００３９】
また、多孔質材料１０は、γアルミナを含むことができる。このγアルミナは触媒活性を有することから、この場合は、上述した圧力損失とは別に、多孔質材料１０の貫通孔１２内を通過する粒子を吸着することができるようになる。
【００４０】
図２は、図１に示す多孔質材料１０の変形例である。なお、同一あるいは類似の構成要素に関しては、同一の参照数字を用いている。
【００４１】
図１に関する例では、貫通孔１２は、多孔質材料１０の厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有しているが、図２に関する例では、貫通孔１２の、多孔質材料１０の表面側の孔径と裏面側の孔径とのみが略同一となっている。この場合においても、多孔質材料１０の両面での貫通孔１２の構造が同一となり、両面近傍での空隙率がほぼ同一となる。したがって、以下に詳述する製造時の熱処理による変形（反り）を抑制することができる。
【００４２】
なお、陽極酸化時の電解電圧と貫通孔の孔径との間には相関があることが知られており、電解電圧を変化させることにより任意の孔径とすることが可能である。したがって、図２に示すような貫通孔１２を形成するには、以下に詳述する陽極酸化処理において、電解の初期に低電圧（例えば１０Ｖ）で電解を行い、その後高電圧（例えば４０Ｖ）で電解を行った後、最終的に再度低電圧（例えば１０Ｖ〜５Ｖ）で電解を行う。
【００４３】
その他の特徴については、図１に示す例と同様である。
【００４４】
（多孔質材料の製造方法）
次に、本発明の多孔質材料の製造方法について説明する。図３〜６は、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【００４５】
最初に、図３に示すように、アルミニウム基材１１０を準備し、必要に応じてアセトン中で超音波洗浄する等の方法で脱脂する。その後、アルミニウム基材１１０に対向するようにして電極２１を配置するとともに、電極２１及びアルミニウム基材１１０をそれぞれ電源２２に接続する。さらに電極２１及びアルミニウム基材１１０を所定の電解液中に浸漬する。その後、電極１５及びアルミニウム基材１１０間で電解を行い、アルミニウム基材１１０を陽極酸化し、多孔質化して多孔質中間体（陽極酸化膜）１２１を得る。
【００４６】
なお、図２に示すように、目的とする多孔質材料の表面側の孔径と裏面側の孔径とのみが略同一とする場合は、電解の初期に低電圧（例えば１０Ｖ）で電解を行い、その後高電圧（例えば４０Ｖ）で電解を行った後、最終的に再度低電圧（例えば１０Ｖ〜５Ｖ）で電解を行う。
【００４７】
また、電極２１は、カーボン、ステンレス鋼等から構成することができる。電解液は、硫酸、リン酸、シュウ酸等の適度の溶解力を持つ酸の電解液を用いる。
【００４８】
なお、電解液としては、特にりん酸電解液を用いることが好ましい。りん酸電解液を用いて形成した多孔質中間体１２１は、しゅう酸電解液を用いて形成した多孔質中間体１２１と比較して、残留している水分及びアニオンが少なく、変態にともなう重量変化が小さい。その結果、寸法の変化も比較的少なく、熱処理時に割れ、クラックが少ないという特徴がある。
【００４９】
上述のようにして、多孔質中間体１２１を作製した後、残存するアルミニウム基材１１０を塩化水銀（II）塗布や、酸もしくはアルカリによる溶解処理により除去することにより、多孔質中間体１２１のみを分離して取り出すことが可能となる。また、陽極酸化の電解時の電解電圧を徐々に低くし、さらに、逆極性の条件で電解することにより、水素発生によるガスの圧力で剥離させる方法によっても、残存するアルミニウム基材１１を除去し、多孔質中間体１２１のみを分離して取り出すことが可能となる(図４)。
【００５０】
残存するアルミニウム基材１１０から分離された多孔質中間体１２１は、その下部にバリア層１２１Ａと呼ばれる、細孔が貫通していない層が残存する。このバリア層１２１Ａは、例えば、研磨加工等によって機械的に除去する他、クロム酸及びリン酸の混合溶液やリン酸溶液、又はＮａＯＨ溶液、Ｈ２ＳＯ４溶液を用いて除去することができる。溶液を用いる場合は、前記溶液を室温から６０℃前後にまで加熱し、このような状態の溶液に対して多孔質中間体１２１を数分から数十分浸漬させることによって行う。
【００５１】
なお、現段階において、多孔質中間体１２１は、厚さ方向に沿って略平行な貫通孔を有する非晶質アルミナである。
【００５２】
次いで、図５に示すように、多孔質中間体１２１を一対の板状部材２４間に配置し、図６に示すように、一対の固定部材２６によって板状部材２４の両端を挟み込むとともに、上下方向に締結する。これによって、多孔質中間体１２１が一対の板状部材２４間に拘束されるようになる。なお、板状部材２４の厚さ、重さ等については特に限定されるものではない。
【００５３】
また、板状部材２４は、アルミナを含有するセラミック材質であることが望ましい。アルミナの中でも、線膨張係数が陽極酸化膜と同等であり、化学的安定性に優れ、今回の熱処理により変質することがない、αアルミナが特に優れている。アルミナ以外の成分としては、マグネシア、シリカ等の成分を含んでいるものを適用することができる。ただし、アルミナの含有率が高い方が、線膨張係数を陽極酸化膜と適合させる点で有利であることから、概ね９０％以上のαアルミナを含むことが望ましい。
【００５４】
次に、図６に示す状態の多孔質中間体１２１を電気炉等の加熱炉内に入れて、熱処理する。この際、多孔質中間体１２１は、板状部材２４で上下方向に締結及び固定されているので、熱によって変形するようなことがなく、目的とするような結晶化を行うことができる。
【００５５】
なお、上記熱処理温度は目的に応じて任意に設定することができる。例えば、前記熱処理を１２００℃以上の温度とすることによって、多孔質中間体１２１をαアルミナからなる多孔質材料１２０とすることができる。αアルミナの特徴については、上述したとおりである。この場合の熱処理温度の上限は１４００℃とすることができる。
【００５６】
また、前記熱処理は、９００℃以上、１２００℃未満の温度で行うことができる。この場合は、多孔質中間体１２１をγアルミナを含む多孔質材料１２０とすることができる。なお、この場合は、稀にその他の結晶相が含まれる場合がある。γアルミナの特徴については、上述したとおりである。
【００５７】
さらに、前記熱処理は、６００℃以上、９００℃未満の温度で行うことができる。この場合、多孔質中間体１２１はγアルミナとアモルファス相との混相となる。したがって、γアルミナの特徴を奏しながら、加熱温度が低いことに起因して熱変形をさらに抑制することができる。すなわち、多孔質中間体１２１を板状部材２４間で拘束しているとは言っても、熱処理温度が高くなりすぎると、ある程度熱変形する場合がある。しかしながら、本例では、比較的低い温度で熱処理を行うので、上述のように熱変形をより低減することができる。
【００５８】
なお、熱処理温度と相変態との関係を図７に示す。図７において、約９００℃付近に出現しているピークがγアルミナに起因したピークと推察される。なお、図７は熱重量分析の結果得られた、微分熱重量曲線である。また、熱重量分析においては、αアルミナに相当するピークが出現しないので、上記熱処理を１２００℃付近で実施した後に、Ｘ線回折を施した。これによって、αアルミナに相当する回折ピークが得られ、１２００℃以上の温度での熱処理によって、多孔質材料１２０はαアルミナからなることが確認された。
【００５９】
本例では、前記熱処理の際の昇温速度を、１００℃／時間以下とすることが好ましい。昇温速度を小さくし、温度を徐々に上昇させることによって、熱処理過程にある多孔質中間体１２１の急激な温度変化による割れ、クラックを防止するのに有効である。昇温速度の下限値は、実用的な観点から例えば５０℃／時間とすることができる。
【００６０】
また、本例では、前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近、例えば８００℃〜９００℃の温度範囲で昇温操作を中断した後、再度昇温操作を行い、設定温度まで昇温することができる。この場合、陽極酸化膜の熱処理の際に、アルミナが変態を起こす温度において、電解時に多孔質中間体１２１に残留した水分及びアニオンが放出される。この温度領域においては、重量変化が大きく、それに伴い寸法の変化も発生するが、当該温度領域において、一定時間保持することにより、前記水分及び前記アニオンの放出を徐々に行うことができ、重量及び寸法の変化を徐々に進めることによって、割れ、クラックを防止するのに有効な手段となる。
【００６１】
さらに、本例では、前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近、例えば８００℃〜９００℃で昇温速度を５０℃／時間以下に低下させることができる。この場合も、上記同様に、当該温度領域において、一定時間保持することにより、多孔質中間体１２１に残留した水分及びアニオンを徐々に放出し、重量及び寸法の変化を徐々に進めることによって、割れ、クラックを防止するのに有効な手段となる。
【００６２】
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいて、あらゆる変形や変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の多孔質材料の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示す多孔質材料の変形例を示す構成図である。
【図３】本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図４】同じく、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図５】同じく、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図６】同じく、本発明の多孔質材料の製造方法に関する工程図である。
【図７】アルミナの、熱処理温度と相変態との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１０，１２０ 多孔質材料
１１ アルミナセル
１２ 貫通孔
２１ 電極
２２ 電源
２４ 板状部材
２６ 固定部材
１１０ アルミニウム基材
１２１ 多孔質中間体
１２１Ａ バリア層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含むことを特徴とする、多孔質材料。
【請求項２】
前記アルミナはαアルミナを含むことを特徴とする、請求項１に記載の多孔質材料。
【請求項３】
前記アルミナはγアルミナを含むことを特徴とする、請求項１に記載の多孔質材料。
【請求項４】
多孔質材料の厚さが５０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項５】
前記貫通孔の、前記多孔質材料の表面側の孔径と裏面側の孔径とが略同一であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記多孔質材料の前記厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項７】
前記貫通孔の孔径が１０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項８】
アルミニウム基材を電解液に浸漬させて電解処理を行い、前記アルミニウム基材の表面にアモルファスの陽極酸化膜を形成する工程と、
前記陽極酸化膜を前記アルミニウム基材より剥離し、一対の板状部材間に配置するとともに、前記一対の板状部材によって拘束する工程と、
前記陽極酸化膜を、前記一対の板状部材で拘束した状態で熱処理して結晶化させる工程と、
を具えることを特徴とする、多孔質材料の製造方法。
【請求項９】
前記電解液は、りん酸電解液であることを特徴とする、請求項８に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１０】
前記陽極酸化膜の剥離は、前記アルミニウム基材を溶解除去して行うことを特徴とする、請求項８又は９に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１１】
前記一対の板状部材は、アルミナを含む材料からなることを特徴とする、請求項８〜１０いずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１２】
前記一対の板状部材は、αアルミナを９０モル％以上の割合で含有することを特徴とする、請求項１１に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理は、１２００℃以上の温度で行うことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理は、９００℃以上、１２００℃未満の温度で行うことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理は、６００℃以上、９００℃未満の温度で行うことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１６】
前記熱処理の際の昇温速度が、１００℃／時間以下であることを特徴とする、請求項８〜１５のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１７】
前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近で昇温操作を中断した後、再度昇温操作を行い、設定温度まで昇温することを特徴とする、請求項８〜１６のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１８】
前記昇温操作の中断は、８００℃〜９００℃の温度範囲で行うことを特徴とする、請求項１７に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１９】
前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近で昇温速度を５０℃／時間以下に低下させることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項２０】
前記昇温速度の低下は、８００℃〜９００℃の温度範囲で行うことを特徴とする、請求項１９に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１】
厚さ方向と略平行な貫通孔を有し、結晶性のアルミナを含むことを特徴とする、多孔質材料。
【請求項２】
前記アルミナはαアルミナを含むことを特徴とする、請求項１に記載の多孔質材料。
【請求項３】
前記アルミナはγアルミナを含むことを特徴とする、請求項１に記載の多孔質材料。
【請求項４】
多孔質材料の厚さが５０μｍ以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項５】
前記貫通孔の、前記多孔質材料の表面側の孔径と裏面側の孔径とが略同一であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項６】
前記貫通孔は、前記多孔質材料の前記厚さ方向の全体に亘って均一な孔径を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項７】
前記貫通孔の孔径が１０ｎｍ〜２００ｎｍであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一に記載の多孔質材料。
【請求項８】
アルミニウム基材を電解液に浸漬させて電解処理を行い、前記アルミニウム基材の表面にアモルファスの陽極酸化膜を形成する工程と、
前記陽極酸化膜を前記アルミニウム基材より剥離し、一対の板状部材間に配置するとともに、前記一対の板状部材によって拘束する工程と、
前記陽極酸化膜を、前記一対の板状部材で拘束した状態で熱処理して結晶化させる工程と、
を具えることを特徴とする、多孔質材料の製造方法。
【請求項９】
前記電解液は、りん酸電解液であることを特徴とする、請求項８に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１０】
前記陽極酸化膜の剥離は、前記アルミニウム基材を溶解除去して行うことを特徴とする、請求項８又は９に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１１】
前記一対の板状部材は、アルミナを含む材料からなることを特徴とする、請求項８〜１０いずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１２】
前記一対の板状部材は、αアルミナを９０モル％以上の割合で含有することを特徴とする、請求項１１に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１３】
前記熱処理は、１２００℃以上の温度で行うことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理は、９００℃以上、１２００℃未満の温度で行うことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１５】
前記熱処理は、６００℃以上、９００℃未満の温度で行うことを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１６】
前記熱処理の際の昇温速度が、１００℃／時間以下であることを特徴とする、請求項８〜１５のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１７】
前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近で昇温操作を中断した後、再度昇温操作を行い、設定温度まで昇温することを特徴とする、請求項８〜１６のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１８】
前記昇温操作の中断は、８００℃〜９００℃の温度範囲で行うことを特徴とする、請求項１７に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項１９】
前記熱処理の昇温過程において、アルミナの変態温度付近で昇温速度を５０℃／時間以下に低下させることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載の多孔質材料の製造方法。
【請求項２０】
前記昇温速度の低下は、８００℃〜９００℃の温度範囲で行うことを特徴とする、請求項１９に記載の多孔質材料の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−６４９２４（Ｐ２０１０−６４９２４Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３２８３０（Ｐ２００８−２３２８３０）
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１１日（２００８．９．１１）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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