ゾル-ゲル法の基礎と活用技術

ゾル – ゲル法は、金属アルコキシドのような有機化合物から比較的温和な反応条件で無機酸化物を合成する材料合成法である。セラミックスの低温合成法として注目され発展してきたが、合成プロセスが多彩でバルク体、薄膜 (コーティング膜) 、ファイバー、粒子などいろいろな形態の製品をつくることができる。特に近年、有機 – 無機ハイブリッド材料の合成にこのゾル – ゲル法が使用されるに至って、光機能、電子機能、熱機能、力学機能、化学機能や生体機能を有する高機能材料が盛んに開発され、光学・エレクトロニクス、塗料・コーティング、環境、エネルギーやバイオ・医療分野へ応用されている。 　ここでは、材料選択、加水分解・縮合反応 (ゾル – ゲル反応) 、反応機構、構造解析および機能材料への応用などゾル – ゲル技術の基礎から応用までを、具体的事例をふまえて実務に適したかたちでやさしく解説する。

1. ゾル – ゲル法の基礎
   1. 開発の歴史
   2. ゾル – ゲル反応とは
   3. ゾル – ゲル法の特徴 (長所と短所)
   4. ゾル – ゲル法の課題
   5. ゾル – ゲル材料の機能と応用
2. ゾル – ゲル法の概要
   1. 金属アルコキシドの反応性
   2. 酸・塩基触媒下の反応速度
   3. 加水分解反応と重縮合反応 (pHの影響)
   4. 反応メカニズム
   5. アルキルシリケート (シランカップリング剤)
3. ゾル – ゲル法の反応解析と構造解析
   1. ゾル – ゲル (加水分解) 反応の解析
   2. ゾル – ゲル (重縮合) 反応の解析
   3. ゲル (ネットワーク) 構造の解析
4. ゾル – ゲル法による材料合成
   1. ガラスの合成
   2. ファインセラミックスの合成
   3. コーティング膜の作製
   4. 微粒子 ( (ナノ粒子) ) の調製
      1. シリカ粒子生成メカニズム
      2. シリカ粒子の合成と粒径制御
5. ゾル – ゲル法の応用 (高機能材料の開発)
   1. 有機 – 無機ハイブリッド材料の設計
   2. 有機 – 無機ハイブリッド材料の調製法
   3. ハイブリッド化による界面・分散性の制御 – シランカップリング剤の活用
   4. 種々な有機 – 無機ハイブリッド材料の調製と特性
      1. 汎用 (熱可塑性) 樹脂
         • PMMA
         • PC
         • PLAなど
      2. 耐熱性・熱硬化性樹脂
         • PI
         • エポキシ樹脂など
   5. 有機 – 無機ハイブリッド材料の応用
      1. 樹脂、エラストマーの架橋
      2. 成型材料
      3. 塗料・コーティング剤
      4. 気体分離膜
         • 無機膜
         • 複合膜
   6. ナノポーラスシリカの合成
      1. 分子鋳型 (テンプレート) 法
      2. コア – シェル法
      3. 応用
         • 触媒
         • 吸着材
         • 断熱フィルムなど
6. 参考図書
• 質疑応答