本發(fā)明專利技術(shù)提供一種薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體，其具有由無定形二氧化硅構(gòu)成的多根纖維，所述多根纖維因相互纏繞而被連接，形成空隙部。這樣，不僅具有透液性、耐電壓性，而且還具有高耐熱性、耐藥品性。由此，可以在用于防止電極間的短路的隔膜或者細(xì)胞培養(yǎng)的支架等中使用。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及在需要絕熱性、耐熱性、耐電壓性的各種電子器件、或細(xì)胞培養(yǎng)的培養(yǎng)皿材料等中所用的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體及使用了它的電池、絕熱材料、防水片、以及細(xì)胞培養(yǎng)用的支架等。
技術(shù)介紹
以往，以ニ氧化硅、玻璃等無機(jī)物、和纖維素、聚丙烯、聚酰胺等有機(jī)材料構(gòu)成的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體被作為絕熱材料或耐電壓材料使用。在電解電容器或蓄電池等中在正極與負(fù)極之間與電解液一起設(shè)有被稱作隔膜的 耐電壓材料。隔膜防止電極之間的短路，另ー方面，使存在于電解液中的離子或電子透過。但是，隨著近來的蓄電池等的高容量化、高輸出化，需要在盡可能地縮短電極間的距離的同時(shí)確保耐電壓特性、透液性。另外，在因電極間存在異物等理由而偶然性地引起短路的情況下，會(huì)在短路部位周邊引起放熱，隔膜有可能因高溫而破損。另外，高分子材料與無機(jī)材料的復(fù)合體還被作為細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)使用的培養(yǎng)皿材料使用。復(fù)合體是在烯烴系聚合物、聚酯樹脂等高分子材料中填充或?qū)盈Bニ氧化硅等無機(jī)材料而形成的。這里，優(yōu)選使用以多孔或者管狀、空心絲等形狀成形的高分子材料。在細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)作為培養(yǎng)皿使用的結(jié)構(gòu)體中，為了有效地進(jìn)行細(xì)胞的培養(yǎng)，有時(shí)設(shè)置用于附著細(xì)胞的支架。支架向培養(yǎng)中的細(xì)胞群供給足夠的營養(yǎng)和根據(jù)需要使用的ニ氧化碳?xì)怏w、空氣等。細(xì)胞培養(yǎng)皿中所用的支架由于需要向細(xì)胞群供給足夠的營養(yǎng)和氣體，因此要求有透液性、透氣性。另外，在對支架實(shí)施表面處理的情況下，需要進(jìn)行熱處理或藥品處理，因而要求具有耐熱性、耐藥品性。而且，作為與專利技術(shù)相關(guān)的先行技術(shù)文獻(xiàn)，已知有以下的專利文獻(xiàn)。日本特開2008-243825號公報(bào)日本特開2008-117950號公報(bào)日本特開昭63-196280號公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體具有由無定形ニ氧化硅構(gòu)成的多根纖維。多根纖維通過纏繞而被連接，形成空隙部。本專利技術(shù)的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體由于是無定形結(jié)構(gòu)，因此與晶體纖維相比具有高柔軟性。由此，在作為蓄電池或電解電容器的隔膜使用時(shí)即使被折曲、或受到壓力，薄片結(jié)構(gòu)也很難受到破損。另外，薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的耐熱性高達(dá)1000°C以上。由此，即使在薄片周邊發(fā)生由短路造成的放熱，薄片結(jié)構(gòu)也不會(huì)受到破損，可以用于、高容量·大電流的蓄電池中。另夕卜，在用于細(xì)胞培養(yǎng)皿中所用的支架中的情況下，即使被實(shí)施熱處理，薄片結(jié)構(gòu)也很難受到破損。此外，無定形ニ氧化硅是耐堿性、耐酸性高的材料。由此，在作為隔膜使用的情況下，即使長時(shí)間浸潰于電解液等中，也很少劣化。另外，在作為支架使用的情況下，即使利用藥品處理來實(shí)施表面處理，也不會(huì)使薄片結(jié)構(gòu)破損。此外，由于纖維直徑小到0.01 μ m以上、I μ m以下，因此在作為隔膜使用的情況下，薄片的空隙率、透液性變高，與以往的隔膜相比，是較薄的厚度，且具有高透液性、耐電壓。另外，在作為支架使用的情況下，與細(xì)胞膜接觸的面積是作為納米結(jié)構(gòu)體的極小一部分的區(qū)域，因此薄片的空隙率、透液性提高。由此，與以往的 支架相比，是較薄的厚度，且具有高透液性。其結(jié)果是，可以充分地供給來自穿過薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的內(nèi)部的培養(yǎng)液養(yǎng)分。附圖說明圖IA是本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的側(cè)視圖。圖IB是本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的要部放大圖。圖2是表示本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的SEM像的圖。圖3是表示本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的SEM像的圖。圖4是表示本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的連接部的SEM像的圖。圖5是使用了本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的電池的概念圖。圖6是使用了本專利技術(shù)的第二實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的絕熱材料的概念圖。圖7是表示本專利技術(shù)的第二實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的特性的圖。圖8是本專利技術(shù)的第三實(shí)施方式的用疏水膜被實(shí)施了表面修飾的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的放大剖面圖。圖9是將本專利技術(shù)的第四實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體用于細(xì)胞培養(yǎng)中時(shí)的概念圖。圖10是將本專利技術(shù)的第五實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體用于細(xì)胞培養(yǎng)中時(shí)的概念圖。其中，I纖維，2空隙部，3電解液，4電極，5電極，6連接部，7基材，8疏水膜，9細(xì)胞，10溶液具體實(shí)施例方式下面，對于本專利技術(shù)的實(shí)施方式，在參照附圖的同時(shí)進(jìn)行說明。而且，本專利技術(shù)并不限定于這些實(shí)施方式。(第一實(shí)施方式)圖IA是本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的側(cè)視圖。圖IB是本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的要部放大圖。圖2是表示本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的SEM像的圖。圖3是表示本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的SEM像的圖。圖4是表示本專利技術(shù)的第一實(shí)施方式的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體的連接部的SEM像的圖。如圖IA 圖3所示，薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20的由無定形ニ氧化硅構(gòu)成的纖維I相互纏繞而被連接，薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20在內(nèi)部具有用于流通空氣或溶液等的空隙部2。纖維I以適度地卷曲的狀態(tài)相互纏繞地密集。例如也可以如圖4所示，纖維I由一部分被相互溶融了的連接部6連接。這樣，纖維I就會(huì)更為牢固地相連。通過像這樣具有連接部6，相鄰的纖維I就會(huì)相互扶助，與沒有連接部6的情況相比變得牢固。下面，給出薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20的制造方法的一例。首先，準(zhǔn)備成為原料的由Si構(gòu)成的粒子或基板。將該原料和至少含有氧原子的氣體混合，使用加熱器等在1000°c 1500°C下加熱。當(dāng)原料達(dá)到該原料的蒸氣壓溫度時(shí)即蒸發(fā)。蒸發(fā)了的原料與氣體中所含的氧結(jié)合而形成一氧化硅(SiO)后，引起凝聚，將氣氛中的氧納入而變?yōu)楗搜趸?SiO2),析出纖維I。這里，如果在SiO的周邊存在成為核的物質(zhì)，則易于引起凝聚，有效地析出纖維I。成為核的物質(zhì)可以使用Pt、Fe、Co、Ni或Au等金屬，對于金屬的種類沒有特別限定。另外，不一定需要成為核的物質(zhì)。 而且，當(dāng)使加熱時(shí)的壓カ比大氣壓低時(shí)，則原料的蒸氣壓溫度下降，變得容易蒸發(fā)，因此可以更多地形成纖維I。通過在盡可能地去除氧的狀態(tài)下升溫，在追加了少量的氧的低氧分壓下，例如在10_2Pa 數(shù)千Pa下維持該溫度，就會(huì)提高纖維I的生產(chǎn)性。像這樣析出的纖維I纏繞、疊加，從而形成薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20。此時(shí)，有利用纖維I生長的過程變?yōu)楸∑瑺畹那闆r、和在纖維I生長形成后變?yōu)楸∑瑺畹那闆r。此種條件依賴于形成纖維I時(shí)的溫度。此外，當(dāng)對薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20加熱到約1100°C以上時(shí)，薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20就會(huì)發(fā)生熱溶融。發(fā)生了熱溶融的SiO2纖維如果在冷卻過程中存在有與相鄰的纖維接觸的部位就會(huì)引起結(jié)合，如圖4所示，形成具有多個(gè)連接部6的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20。被像這樣連接了的薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體由于具有空隙部2，因此可以確保大的表面積。此外由于纖維I相互扶助，因此與沒有連接部6的情況相比變得牢固。而且，還有在纖維I生長的過程中也形成連接部6的情況。連接部6的形成依賴于纖維I形成時(shí)的溫度。特別是在原料中使用了硅基板的情況下，在纖維I形成過程中的基板與纖維I的接合部分的表面，由于纖維I密集，因此容易引起溶融，易于形成連接部6。而且，為形成纖維I而必需的氣體除了氧以外，還可以使用ー氧化ニ氮(N2O)、ー氧化碳(CO)等具有氧化作用的(也就是供給氧的)氣體。但是，這些氣體由于含有不同于氧的雜質(zhì)，因此會(huì)對纖維I的形成及薄片狀纖維結(jié)構(gòu)體20的形成過程造成影響，所以需要有合適的濃度·溫度·壓カ的控制。而且，析出狀態(tài)會(huì)根據(jù)纖維I的本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：中谷將也，高橋誠，
申請(專利權(quán))人：松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社，
類型：
國別省市：
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