高分解能透過電子顕微鏡法と電子エネルギー損失分光法によるフラン樹脂炭素の微細組織観察

摘要

一般的に，構造用材料向けの炭素は，有機物原料から炭素化と呼ばれる行程と黒鉛化と呼ばれる行程を経て，合成されることが多い．炭素化過程では，不活性雰囲気で600～1500Kの温度に保持し，試料がほぼ炭素のみから構成される状態にする．黒鉛化過程では，炭素化された試料を，不活性雰囲気で1700～3300Kの高温に保持する．しかし，原料の種類によっては，3000Kを越えるような高温に保持しても，常圧で広い温度域で安定なはずの結晶黒鉛相にならない場合が多い。これらの中に，いわゆるガラス状炭素と言われる状態がある．黒鉛化しない理由は，炭素は原子間の結合が強く，固相で一旦準安定な状態に落ち着くと，なかなか最安定な状態へ向けての変化が進行しないためであると，考えられている．なお，ガラス状炭素という言葉は，もともとは，試料を破壊した時の破面がガラスの破面と類似の形態を示すことから命名された．原子の周期性レベルで観察してみてアモルファスであったとか，微視的構造が一般的なガラス材料と同じであったとか，そういった意味ではないので，注意を要する．