特許 6263189 有機モノリスゲル用の断熱性組成物、その使用およびそれを調製する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6263189

(24)【登録日】2017年12月22日

(45)【発行日】2018年1月17日

(54)【発明の名称】有機モノリスゲル用の断熱性組成物、その使用およびそれを調製する方法

(51)【国際特許分類】

   C08L 61/12 20060101AFI20180104BHJP

   C08L 101/14 20060101ALI20180104BHJP

【ＦＩ】

   C08L61/12

   C08L101/14

【請求項の数】12

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-537385(P2015-537385)

(86)(22)【出願日】2013年10月8日

(65)【公表番号】特表2015-533384(P2015-533384A)

(43)【公表日】2015年11月24日

(86)【国際出願番号】IB2013059208

(87)【国際公開番号】WO2014060906

(87)【国際公開日】20140424

【審査請求日】2016年10月5日

(31)【優先権主張番号】1259895

(32)【優先日】2012年10月17日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】591136931

【氏名又は名称】ハッチンソン

【氏名又は名称原語表記】ＨＵＴＣＨＩＮＳＯＮ

(74)【代理人】

【識別番号】110000796

【氏名又は名称】特許業務法人三枝国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スウォボダ バンジャマン

(72)【発明者】

【氏名】デュフール ブリュノ

(72)【発明者】

【氏名】ソンタグ フィリップ

(72)【発明者】

【氏名】ドミニアク クリストフ

【審査官】 柳本 航佑

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−０１６２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１４８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２８３４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０５９９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０３９２６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Mariano M. Bruno，A novel way to maintain resorcinol-formaldehyde porosity during drying：Stabilization of the sol-gel nanostructure using a cationic polyelectrolyte，Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects，米国，２０１０年，362，28-32

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０８Ｌ １／００−１０１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱分解によって多孔質炭素モノリスを形成することができる有機ポリマー性モノリスゲルを形成するゲル化炭素系組成物であって、１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび１種または複数種のホルムアルデヒドＦから少なくとも部分的に誘導される樹脂をベースとし、４０ｍＷ．ｍ^-1．Ｋ^-1以下の熱伝導率を有し、少なくとも１種の水溶性カチオン性高分子電解質Ｐを０．２％から２％の間の質量分率で含むことを特徴とする、ゲル化炭素系組成物。

【請求項2】

水性溶媒Ｗ中、溶媒に溶解された前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐおよび触媒の存在下で、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲと１種または複数種のホルムアルデヒドＦとを重合させる反応の生成物を含むことを特徴とする、請求項１に記載の炭素系組成物。

【請求項3】

前記炭素系組成物が、前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを、２％から１０％の間である、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび１種または複数種のホルムアルデヒドＦに対する質量比Ｐ／（Ｒ＋Ｆ）で含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の炭素系組成物。

【請求項4】

前記炭素系組成物が、前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを、０．３％から２％の間である、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲ、１種または複数種のホルムアルデヒドＦおよび水性溶媒Ｗに対する質量比Ｐ／（Ｒ＋Ｆ＋Ｗ）で含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の炭素系組成物。

【請求項5】

前記少なくとも１種の水溶性カチオン性高分子電解質Ｐが、第四級アンモニウム塩、ポリ（ビニルピリジニウムクロリド）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（アリルアミンヒドロクロリド）、ポリ（トリメチルアンモニウムエチルメタクリレートクロリド）、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−ジメチルアンモニウムクロリド）およびそれらの混合物からなる群から選択される有機ポリマーであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の炭素系組成物。

【請求項6】

前記少なくとも１種の水溶性カチオン性高分子電解質が、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムハライド）から選択される、第四級アンモニウムから誘導される単位を含む塩であり、好ましくはポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）またはポリ（ジアリルジメチルアンモニウムブロミド）であることを特徴とする、請求項５に記載の炭素系組成物。

【請求項7】

− ４００ｍ²／ｇから１２００ｍ²／ｇの間の比表面積、および／または
− ０．１ｃｍ³／ｇから３ｃｍ³／ｇの間の細孔容積、および／または
− ３ｎｍから３０ｎｍの間の平均孔径、および／または
− ０．０４から０．４の間の密度
を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の炭素系組成物。

【請求項8】

建築物の断熱のための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の組成物の使用。

【請求項9】

請求項１〜７のいずれか一項に記載の炭素系組成物を調製する方法であって、
ａ） 前記樹脂をベースとする溶液を得るために、水性溶媒Ｗ中、溶媒に溶解された前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐおよび触媒の存在下で、前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを前記炭素系組成物中の質量分率で０．２％から２％の間で使用し、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲと１種または複数種のホルムアルデヒドＦとを重合させるステップ、
ｂ） 前記樹脂のゲルを得るために、ａ）で得られた溶液をゲル化させるステップ、ならびに
ｃ） 前記有機ポリマー性モノリスゲルを得るために、ｂ）で得られたゲルを乾燥させるステップ
を含むことを特徴とする調製方法。

【請求項10】

ステップａ）が、
− ２％から１０％の間である、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび１種または複数種のホルムアルデヒドＦに対する質量比Ｐ／（Ｒ＋Ｆ）、ならびに／または
− ０．３％から２％の間である、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲ、１種または複数種のホルムアルデヒドＦおよび水性溶媒Ｗに対する質量比Ｐ／（Ｒ＋Ｆ＋Ｗ）
である前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを使用することによって行われることを特徴とする、請求項９に記載の調製方法。

【請求項11】

− ステップａ）が、周囲温度で、前記水性溶媒に、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを溶解させ、次いで得られた溶液に前記１種または複数種のホルムアルデヒドＦおよび前記酸性または塩基性触媒を添加することによって行われ、次いで
− ステップｂ）が、オーブン中で前記溶液を硬化させることによって行われる
ことを特徴とする、請求項９または１０に記載の調製方法。

【請求項12】

− ４００ｍ²／ｇから１２００ｍ²／ｇの間の比表面積、および／または
− ０．１ｃｍ³／ｇから３ｃｍ³／ｇの間の細孔容積、および／または
− ３ｎｍから３０ｎｍの間の平均孔径、および／または
− ０．０４から０．４の間の密度
を有する前記有機ポリマー性モノリスゲルを得るために、ステップｃ）が、溶媒交換することなく、および超臨界液体を用いて乾燥させることなく、湿度の高い空気での、たとえばオーブン中での乾燥によって行われることを特徴とする、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の調製方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱分解によって多孔質炭素モノリスを形成することができる有機ポリマー性モノリスゲルを形成するゲル化炭素系組成物、かかる組成物の使用、かかる炭素系組成物を調製する方法に関する。本発明は、特に、超低密度、高比表面積および高細孔容積を有する、エアロゲルなどのかかる有機ゲルまたはかかる炭素モノリスを得て、それらを超断熱材料（すなわち、典型的にはおよそ４０ｍＷ．ｍ^-1．Ｋ^-1以下の熱伝導率を有する）として使用することに適用される。

【背景技術】

【0002】

エアロゲルは、ゲル化およびそれに次ぐゲルの乾燥後に得られる多孔質材料であり、溶媒として作用する液体が気体または気体混合物に置き換えられたものである。超低密度であれば（または高細孔容積であれば）、これらの材料は断熱材としての使用に極めて有望である。これは、そのナノ多孔性により、細孔に含有される空気の対流の作用を制限することが可能となるからである。

【0003】

しかし、超低密度のエアロゲルの調製は、その限られた機械的性質のために複雑であり、それにより現在のところ従来のオーブン乾燥を行うことができないが、それは特に、こうしたオーブン乾燥の間に溶媒が蒸発することに起因し、それにより材料内に内部応力が生じ、そのナノ構造が破壊され、その中に大きな亀裂（ｍａｃｒｏｆｉｓｓｕｒｅ）が入るからである。こうした理由から、これらの低密度エアロゲルを製造するために、従来から超臨界ＣＯ_２を用いた乾燥が使用されている。この方法は、ナノ構造の安定性という点で良い結果をもたらすが、エアロゲルの製造コストを不利にするという欠点がある。

【0004】

シリカエアロゲルは、超断熱材（これらのエアロゲルは、約０．０１５から０．０２０Ｗ．ｍ^-1．Ｋ^-1の熱伝導率を有することができる）として適用するために最も広く研究されてきたものであるが、こうした研究結果の例外ではない。よって、従来のオーブン乾燥を用いると、これらのシリカゲルは相当に高密度化し、そのナノ構造を失う。さらに、これらのゲルに亀裂が発生すると微粒子が生じ、シリカナノ粒子の粉末による放出に起因する毒性の問題をもたらす。よって、研究努力は、シリカエアロゲルの表面の化学的性質の改質後のそのスプリングバック効果および非反応性基でのシラノール基の置換に重点を置いて為され、蒸発乾燥後に高密度化を可逆的にすることを可能としてきた。

【0005】

この原理により、超断熱性ナノ構造エアロゲルの形態の低密度シリカ粉末の工業生産が可能となったが、安定なモノリス材料の合成は可能となっておらず、それは、比表面積の高い有機エアロゲルが、それ自体でも超断熱材としての使用が有望であるのとは対照的である。

【0006】

公知のように、これらの有機エアロゲルは、典型的にはレゾルシノール−ホルムアルデヒド（ＲＦ）樹脂から調製され、それは、費用がかからず、水中で使用されるゲルを与えることができ、調製条件に応じて（たとえば、試薬ＲおよびＦならびに触媒の比率に従って）様々な多孔度値および密度値を有することができるという利点を有する。さらに、これらの有機エアロゲルは比表面積の高い炭素の形態に熱分解することができ、それは、赤外線を吸収するという利点、よって高温での熱伝導率が低いという利点を有する。その一方で、前駆体の重縮合によって得られるこれらの化学ゲルは不可逆性であり、したがって再利用することができない。さらに、転化率が高いとこれらのゲルは疎水性となって沈降し、それによりこれらの材料内に機械的応力が引き起こされ、その脆弱性が増大する。

【0007】

よって、シリカエアロゲルに関しては、超低密度の有機モノリスエアロゲルを得るために、ナノ構造の破壊または収縮、およびこれらのエアロゲルの比表面積の損失が起こらないように十分に穏やかな乾燥技法を使用することが必要である。こうした乾燥は、従来から、アルコールでの溶媒交換、それに次ぐ超臨界ＣＯ_２を利用する乾燥を通して行われている。

【0008】

レゾルシノール−ホルムアルデヒド樹脂をベースとする、かかる有機モノリスエアロゲルを製造する方法を記載するものには、たとえば文献米国特許第４９９７８０４（Ａ）号明細書を挙げることができ、その文献では、かかる溶媒交換およびそれに次ぐ超臨界液体による乾燥を使用する。

【0009】

前に示したように、かかる乾燥技法の主要な欠点は、実行が複雑であり、極めて費用が高いことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】米国特許第４９９７８０４（Ａ）号

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】Ｍ．Ａ．Ａｅｇｅｒｔｅｒら、「Ａｅｒｏｇｅｌ Ｈａｎｄｂｏｏｋ」Ａｄｖａｎｃｅｓ ｉｎ Ｓｏｌ−Ｇｅｌ Ｄｅｒｉｖｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ、第２２章

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

本発明の一つの目的は、熱分解によって超断熱性多孔質炭素モノリス（すなわち、４０ｍＷ．ｍ^-1．Ｋ^-1以下の熱伝導率を有する）を形成することができる有機ポリマー性モノリスゲルを形成するゲル化炭素系組成物を提供することであり、それにより、上述の欠点のすべてを克服することが可能となる。

【課題を解決するための手段】

【0013】

本出願人は、驚いたことに、水相中でポリヒドロキシベンゼンおよびホルムアルデヒド型の樹脂の前駆体に水溶性カチオン性高分子電解質からなる特定の群の添加剤を添加すると、高比表面積、超低密度および高細孔容積を同時に有するモノリスゲルまたはその加熱変性物を得ることが可能となり、それと同時に溶媒交換および超臨界液体による乾燥を不要にすることができることを発見し、これにより上述の目的が達成される。

【0014】

この趣旨で、１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび１種または複数種のホルムアルデヒドＦから少なくとも部分的に誘導される樹脂をベースとする本発明による炭素系組成物は、それが少なくとも１種の水溶性カチオン性高分子電解質Ｐを含むようなものである。

【0015】

このカチオン性高分子電解質を組込んだ本発明の組成物は、超臨界ＣＯ_２を用いる乾燥よりもはるかに実行し易く、ゲルの製造コストを不利にすることが少ない、オーブン乾燥を使用することによって有利に得ることができることに留意されたい。実際に、本出願人は、添加剤により、オーブン乾燥の後に得られるゲルの高多孔性を保持すること、および高比表面積および高細孔容積と合わせて超低密度をそれに与えることが可能となることを発見した。

【0016】

用語「ゲル」は、公知のように、自然にまたは触媒作用下で、コロイド溶液のフロキュレーションおよび凝結によって形成する、コロイド材料と液体との混合物を意味することを意図している。

【0017】

用語「水溶性ポリマー」は、水と混合したときにディスパージョンを形成する能力がある水分散性ポリマーとは異なり、添加剤（特に界面活性剤）を添加することなく水に溶解させることができるポリマーを意味することを意図している。

【0018】

本発明の別の特徴によれば、前記炭素系組成物は、水性溶媒Ｗ中、溶媒に溶解された前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐおよび酸性または塩基性触媒の存在下で、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲと１種または複数種のホルムアルデヒドＦとを重合させる反応の生成物を含む。

【0019】

有利には、前記重合反応の生成物は、
− 前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを、０．２％から２％の間、好ましくは０．３％から１％の間である、極めて低い質量分率で、ならびに／または
− 前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを、２％から１０％、好ましくは３％から７％の間である、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび１種または複数種のホルムアルデヒドＦに対する質量比Ｐ／（Ｒ＋Ｆ）で、ならびに／または
− 前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを、０．３％から２％の間、好ましくは０．４％から１．５％の間である、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲ、１種または複数種のホルムアルデヒドＦおよび水性溶媒Ｗに対する質量比Ｐ／（Ｒ＋Ｆ＋Ｗ）で、
含むことができる。

【0020】

前記少なくとも１種の高分子電解質は、水に完全に溶解可能でイオン強度の低い、任意のカチオン性高分子電解質であってもよい。

【0021】

好ましくは、それは、第四級アンモニウム塩、ポリ（ビニルピリジニウムクロリド）、ポリ（エチレンイミン）、ポリ（ビニルピリジン）、ポリ（アリルアミンヒドロクロリド）、ポリ（トリメチルアンモニウムエチルメタクリレートクロリド）、ポリ（アクリルアミド−ｃｏ−ジメチルアンモニウムクロリド）およびそれらの混合物からなる群から選択される有機ポリマーである。

【0022】

さらに優先的には、前記少なくとも１種の水溶性のカチオン性高分子電解質Ｐは、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムハライド）から選択される、第四級アンモニウムから誘導される単位を含む塩であり、好ましくは、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）またはポリ（ジアリルジメチルアンモニウムブロミド）である。

【0023】

本発明に使用可能な、前記樹脂の前駆体ポリマーのうち、ポリヒドロキシベンゼン型の少なくとも１種のモノマーと少なくとも１種のホルムアルデヒドモノマーとの重縮合から得られたポリマーを挙げることができる。この重合反応は、３種以上の別個のモノマーを含んでいてもよく、追加的なモノマーは、任意選択でポリヒドロキシベンゼン型である。使用可能なポリヒドロキシベンゼンは、優先的にはジヒドロキシベンゼンまたはトリヒドロキシベンゼンであり、有利には、レゾルシノール（１，３−ジヒドロキシベンゼン）、またはレゾルシノールと、カテコール、ハイドロキノンおよびフロログルシノールから選択される別の化合物との混合物である。

【0024】

１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび１種または複数種のホルムアルデヒドＦは、たとえば、０．３から０．７の間のＲ／Ｆモル比に従って使用されてもよい。

【0025】

本発明の別の特徴によれば、前記炭素系組成物は、有利には、４００ｍ²／ｇから１２００ｍ²／ｇの間の比表面積、および／または０．１ｃｍ³／ｇから３ｃｍ³／ｇの間の細孔容積、および／または３ｎｍから３０ｎｍの間の平均孔径、および／または０．０４から０．４の間の密度を有していてもよい。

【0026】

エアロゲルなどの本発明の有機ポリマー性モノリスゲルは、上で定義した通りの炭素系組成物からなる。

【0027】

有利には、このゲルおよびその熱分解を通して得られた炭素モノリスは、１０ｍＷ．ｍ^-1．Ｋ^-1から４０ｍＷ．ｍ^-1．Ｋ^-1の間の熱伝導率、たとえば２０から３５ｍＷ．ｍ^-1．Ｋ^-1の間の熱伝導率を有していてもよく、このゲルは、建築物の断熱に使用可能である。

【0028】

上で定義した通りの炭素系組成物を調製するための本発明の方法は、
ａ）前記樹脂をベースとする溶液を得るために、水性溶媒Ｗ中、溶媒に溶解された前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐおよび触媒の存在下で、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲと１種または複数種のホルムアルデヒドＦとを重合させるステップ、
ｂ）前記樹脂のゲルを得るために、ａ）で得られた溶液をゲル化させるステップ、ならびに
ｃ）前記有機ポリマー性モノリスゲルを得るために、ｂ）で得られたゲルを乾燥させるステップ
を含む。

【0029】

多孔質炭素モノリスを得るために、ｃ）で得られた乾燥ゲルを熱分解に供する。

【0030】

有利には、上で示したように、ステップａ）は、前記少なくとも１種の高分子電解質Ｐを、０．２％から２％の間である組成物中の質量分率、および／または２％から１０％の間であるＰ／（Ｒ＋Ｆ）質量比、および／または０．３％から２％の間であるＰ／（Ｒ＋Ｆ＋Ｗ）質量比で使用して行ってもよい。

【0031】

同様に、有利には、
− ステップａ）を、周囲温度で、好ましくは水からなる前記水性溶媒に、前記１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンＲおよび前記少なくとも１種のカチオン性高分子電解質Ｐを溶解させ、次いで得られた溶液に前記１種または複数種のホルムアルデヒドＦおよび酸性でも塩基性でもよい前記触媒を添加することによって、次いで
− ステップｂ）を、オーブン中で前記溶液を硬化させることによって
を行うことができる。

【0032】

ステップａ）で使用可能な触媒として、たとえば、酸性触媒、たとえば、塩酸、硫酸、硝酸、酢酸、リン酸、トリフルオロ酢酸、トリフルオロメタンスルホン酸、過塩素酸、シュウ酸、トルエンスルホン酸、ジクロロ酢酸もしくはギ酸の水溶液、または他に、塩基性触媒、たとえば、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸リチウム、アンモニア水、水酸化カリウムおよび水酸化ナトリウムを挙げることができる。

【0033】

ステップａ）において、たとえば、０．００１から０．０７の間である、１種または複数種のポリヒドロキシベンゼンと水のＲ／Ｗ質量比が使用されてもよい。

【0034】

好ましくは、ステップｃ）は、（合成条件、特にｐＨに従って）４００ｍ²／ｇから１２００ｍ²／ｇの間の比表面積、および／または０．１ｃｍ³／ｇから３ｃｍ³／ｇの間の細孔容積、および／または３ｎｍから３０ｎｍの間の平均孔径、および／または０．０４から０．４の間の密度を有する前記有機ポリマー性モノリスゲルを得るために、溶媒交換することなく、および超臨界液体を用いて乾燥させることなく、湿度の高い空気中での、たとえばオーブン中での乾燥によって行われる。

【0035】

本発明によるこの水相での調製方法は、このように、合成条件に従って変化する制御された多孔質構造を得ることを可能とすることに留意されたい。よって、もっぱらナノ細孔（すなわち、５０ｎｍ未満の孔径を有する）の、あるいはナノ細孔とマクロ細孔（すなわち、５０ｎｍより大きい孔径を有する）とが共存する、低密度の構造を得ることができる。

【0036】

本発明の他の特性、利点および詳細は、非限定的な実例として与えられる以下の幾つかの本発明の実施例の説明を読めば明らかになろう。

【発明を実施するための形態】

【0037】

本発明による調製例
以下の例は、２つの「対照」有機モノリスゲルＧ０およびＧ０’、５つの本発明による有機モノリスゲルＧ１〜Ｇ５、ならびに、対応する「対照」多孔質炭素Ｃ０およびＣ０’ならびに本発明による多孔質炭素Ｃ１〜Ｃ５の調製を説明するものであり、それらは、出発試薬として
− Ａｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓ製レゾルシノール（Ｒ）、純度９８％、
− Ａｃｒｏｓ Ｏｒｇａｎｉｃｓ製ホルムアルデヒド（Ｆ）、純度３７％、
− ゲルＧ１〜Ｇ４用に塩酸、ゲルＧ５用に炭酸ナトリウムからなる触媒（Ｃ）、および
− ゲルＧ１〜Ｇ５用に、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロリド）（Ｐ）、純度３５％（水Ｗ中溶液）
を用いる。

【0038】

これらのゲルＧ０、Ｇ０’およびＧ１〜Ｇ５を、以下のように調製した。

【0039】

最初のステップで、レゾルシノールＲおよび高分子電解質Ｐ（ゲルＧ０およびＧ０’を除く）を、水を含有する容器中に溶解させる。次いで、完全に溶解した後に、ホルムアルデヒドＦを添加した。得られたポリマー溶液を、触媒Ｃで適切なｐＨに調整した。但し、これらの操作のすべては周囲温度で（およそ２２℃で）行った。第２のステップで、得られた溶液をＴｅｆｌｏｎ（登録商標）の金型に移し、次いでゲル化を行うために９０℃のオーブンに２４時間入れた。

【0040】

次いでこのゲルを、
− ゲルＧ０’、Ｇ２、Ｇ４およびＧ５を得るために、湿度９０％の加湿チャンバ中、８５℃で１７時間、または
− エアロゲルＧ０、Ｇ１およびＧ３を得るために、トリフルオロ酢酸浴中３日間、次いで無水エタノール浴中４日間での溶媒交換の後に、超臨界ＣＯ_２を使用して
乾燥させた。

【0041】

最後に、多孔質モノリス炭素Ｃ０、Ｃ０’およびＣ１〜Ｃ５を得るために、有機ゲルＧ０、Ｇ０’およびＧ１〜Ｇ５を、窒素下、８００℃の温度で熱分解した。

【0042】

以降の表１において、
− Ｒ／Ｆは、レゾルシノールとホルムアルデヒドのモル比であり、
− Ｒ／Ｗは、レゾルシノールと水の質量比であり、
− Ｐは、高分子電解質の質量分率を示し、
− Ｐ／（Ｒ＋Ｆ）は、高分子電解質とレゾルシノール−ホルムアルデヒド前駆体の質量比であり、
− Ｐ／（Ｒ＋Ｆ＋Ｗ）は、高分子電解質と、水を補足したレゾルシノール−ホルムアルデヒド前駆体の質量比であり、および
− ＣＯ_２ｓｃは、本発明で使用可能なオーブン乾燥に対して、超臨界ＣＯ_２を使用して乾燥させることを示す。

【0043】

ゲルＧ０、Ｇ２およびＧ４の熱伝導率（表２参照）および多孔質炭素Ｃ０、Ｃ２およびＣ４の熱伝導率（表３参照）を、熱線技法に従ってＮｅｏｔｉｍ導電率計を用いて２２℃で測定し、ゲルＧ４および対応する多孔質炭素Ｃ４の３点圧縮および引張力における機械的性質を、「対照」シリカエアロゲルＧ０”の性質と比較して（表４参照）、規格ＡＳＴＭ Ｃ１６５−０７に従ってＭＴＳ引張／圧縮試験機を用いて測定した。

【0044】

各多孔質炭素Ｃ０、Ｃ０’およびＣ１〜Ｃ５について、比表面積、細孔容積および平均孔径を、Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔｉｃｓ製のＴｒｉｓｔａｒ ３０２０測定器を使用して測定した（表２）。

【0045】

【表1】

【0046】

【表2】

【0047】

【表3】

【0048】

「対照」多孔質炭素Ｃ０およびＣ０’と本発明の多孔質炭素Ｃ１〜Ｃ５の比較から、カチオン性高分子電解質Ｐを添加すると、オーブン乾燥であっても、得られた低密度、ナノメータ構造を維持することが可能となるのに対して（多孔質炭素Ｃ０の値と同程度である、Ｃ２、Ｃ４およびＣ５の比表面積、細孔容積および平均孔径の値を参照されたい）、この高分子電解質がないと、多孔質炭素Ｃ０のこうしたナノ構造を保持するために超臨界ＣＯ_２を用いる乾燥を使用することが必要となることが明らかに示される。

【0049】

これらの条件下で、本発明によるナノ構造化ゲルＧ１〜Ｇ５および炭素Ｃ１〜Ｃ５の密度は常に０．４以下である。

【0050】

ｐＨを１に調整した場合、これらの結果は、はるかに密度の低い（０．０６以下）モノリス材料（本発明のゲルＧ３およびＧ４ならびに炭素Ｃ３およびＣ４を参照されたい）を得ることができることも示している。

【0051】

最後に、本発明のゲルＧ５および対応する炭素Ｃ５について得られた結果から、酸性度を低くした媒体およびやや塩基性の媒体（ｐＨ＞６）中でも合成が実行可能であることが示される。

【0052】

【表4】

【0053】

表４は、本発明によるゲルおよび多孔質炭素は、既知のシリカエアロゲルのものと比較して、非常に際立って向上した機械的性質を有することを示している。