世界に先駆け、ナノポーラスβ-SiCを低温作製 ―金属溶湯脱成分法で三次元ナノプレート構造を実現―

2026-09-25 東北大学

東北大学金属材料研究所の研究グループは、金属溶湯脱成分法(LMD)を用いて、従来より大幅に低い800℃でナノポーラスβ-SiC(炭化ケイ素)を作製する技術を開発した。SiCは耐熱性・化学的安定性に優れ、半導体・電子材料、触媒、エネルギー貯蔵材料などへの応用が期待される一方、従来のナノ構造SiCの形成には1200℃以上の高温が必要だった。今回、Mn₅SiCからMnを選択的に除去するLMDにより、ナノプレートが三次元的に連結した結晶性β-SiCを形成することに成功した。これは従来主に金属・金属間化合物等に用いられてきたLMDを共有結合性セラミックスへ拡張する成果であり、ナノポーラスセラミックスの構造制御や電子・触媒・エネルギー材料への展開が期待される。

世界に先駆け、ナノポーラスβ-SiCを低温作製 ―金属溶湯脱成分法で三次元ナノプレート構造を実現―
図1. 金属溶湯脱成分法によるナノポーラスβ-SiCの作製と構造形成の概念図。Mn5SiCからMnを選択的に除去することで、三次元的に連結したナノプレート構造を有するβ-SiCが形成されます。

<関連情報>

液体金属脱合金化により、相互接続されたナノプレートネットワークを有するナノ多孔質β-SiCの低温合成が可能になる Liquid metal dealloying enables low-temperature synthesis of nanoporous β-SiC with an interconnected nanoplate network

Xiao Bian, Takeshi Wada, Hongyi Li, Ruirui Song, Mikihisa Fukuda, Nana Murata, Tetsu Ichitsubo, Hidemi Kato
Scripta Materialia  Available online: 4 September 2026
DOI:https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2026.117570

Abstract

Developing an external-template-free route for synthesizing nanoporous covalent ceramics remains challenging because their strong covalent bonding typically necessitates high-temperature processing, which can limit nanoscale architectural control. Here, we report the fabrication of three-dimensional nanoscale bicontinuous porous β-SiC (3Dnbp-β-SiC) at 1073 K through a top-down metallurgical route based on liquid metal dealloying. During this process, a Mn5SiC precursor with a layered crystal structure was immersed in molten Bi, where Mn was selectively dissolved while the residual Si–C framework self-organized into crystalline β-SiC. Unlike the nearly isotropic ligament networks commonly observed in conventional dealloying systems, the product comprises a bicontinuous porous architecture constructed from interconnected nanoplates and exhibits a mesoporous structure with a BET surface area of 56.9 m2 g−1. These results highlight liquid metal dealloying as a viable metallurgical strategy for fabricating nanoporous covalent ceramics at a relatively low temperature.

0501セラミックス及び無機化学製品
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました