特許 7606694 電磁波吸収材料及び電磁波吸収樹脂成型体

(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】

(24)【登録日】2024-12-18

(45)【発行日】2024-12-26

(54)【発明の名称】電磁波吸収材料及び電磁波吸収樹脂成型体

(51)【国際特許分類】

   H05K 9/00 20060101AFI20241219BHJP

   B60R 13/04 20060101ALI20241219BHJP

   B60R 19/03 20060101ALI20241219BHJP

   C01B 32/05 20170101ALI20241219BHJP

   C01B 32/158 20170101ALI20241219BHJP

   C01B 32/16 20170101ALI20241219BHJP

   C01B 32/18 20170101ALI20241219BHJP

   D06M 10/00 20060101ALI20241219BHJP

   D06M 11/74 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

H05K9/00 M

B60R13/04 Z

B60R19/03 A

C01B32/05

C01B32/158

C01B32/16

C01B32/18

D06M10/00 A

D06M11/74

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019182052

(22)【出願日】2019-10-02

(65)【公開番号】P2021057545

(43)【公開日】2021-04-08

【審査請求日】2022-06-10

【審判番号】

【審判請求日】2023-12-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000175766

【氏名又は名称】三恵技研工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】597065329

【氏名又は名称】学校法人 龍谷大学

(73)【特許権者】

【識別番号】504147243

【氏名又は名称】国立大学法人 岡山大学

(74)【代理人】

【識別番号】110001885

【氏名又は名称】弁理士法人ＩＰＲコンサルタント

(72)【発明者】

【氏名】古林 宏之

(72)【発明者】

【氏名】森 正和

(72)【発明者】

【氏名】池田 直

(72)【発明者】

【氏名】狩野 旬

【合議体】

【審判長】山澤 宏

【審判官】村松 貴士

【審判官】北元 健太

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－９９９８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－２９５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－４５９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４４２９４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H05K 9/00

B60R19/03

B60R13/04

C01B32/158

C01B32/16

C01B32/18

C01B32/05

D06M10/00

D06M11/74

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電磁波吸収材を用いて４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を吸収させる方法であって、
前記電磁波吸収材は、
炭素材の表面がグラフェン構造を有する炭素ナノ構造体によって被覆され、
前記炭素ナノ構造体がカーボンナノウォールであり、
前記炭素材が炭素繊維であり、
前記炭素ナノ構造体に金属元素が含まれないこと、
を特徴とする電磁波吸収方法。

【請求項2】

前記電磁波吸収材を樹脂基材中に分散させること、
を特徴とする請求項１に記載の電磁波吸収方法。

【請求項3】

前記樹脂基材が炭素繊維強化熱可塑性樹脂であること、
を特徴とする請求項２に記載の電磁波吸収方法。

【請求項4】

前記樹脂基材が自動車用エンブレム又は自動車用バンパーであること、
を特徴とする請求項２又は３に記載の電磁波吸収方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電磁波ノイズの除去に使用可能な電磁波吸収材料及び電磁波吸収樹脂成型体に関する。

【背景技術】

【0002】

数ＭＨｚのラジオ波技術以来、電磁波技術は年々より高い周波数帯の利用が望まれており、現在では１００ＧＨｚ帯の電磁波利用を目指して研究開発が遂行されている。特に、自動車の自動運転化にはミリ波センサーが重要な役割を果たしており、ミリ波によるセンシングが自動運転技術における目として必要不可欠な状況となっている。

【0003】

ミリ波センサーの距離の分解能と精度は利用周波数の高さに依存し、高周波数ほど高性能となる。現在実用化されているミリ波レーダーには２４ＧＨｚと７７ＧＨｚの２種類が存在するが、２４ＧＨｚレーダーの距離の分解能は７５ｃｍ、７７ＧＨｚレーダーの距離の分解能は４ｃｍであり、その性能差は約２０倍となる。

【0004】

ここで、完全自動運転下においてはセンシング装置の誤作動は人命に直結することから、一切の誤作動が許容されない。即ち、センシング装置の誤作動の原因となる電磁波ノイズを抑制することが喫緊の課題となっている。

【0005】

電磁波ノイズの低減には電磁波吸収材料の使用が一般的であり、パソコンや携帯電話等に関しては電磁波吸収材料を含むノイズ抑制シート等が活用されているが、これらの電子デバイスでは高くても５ＧＨｚ程度の周波数帯が利用されており、電磁波ノイズ対策も５ＧＨｚ程度までで十分である。しかしながら、ミリ波センサーでは～１００ＧＨｚの周波数帯が利用されることから、電磁波ノイズ対策も同様の周波数帯が対象となる。

【0006】

これに対し、例えば、特許文献１（特開２０１９－５７５６１号公報）においては、軟磁性金属粉末を含む電磁波吸収材料料であって、前記軟磁性金属粉末から構成される銅被覆鉄粉と該銅被覆鉄粉の間に介在する接合材料とを含み、前記銅被覆鉄粉が６０質量％以上９５質量％以下であり、かつ前記接合材料が５質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする電磁波吸収材料料、が提案されている。

【0007】

前記特許文献１に記載の電磁波吸収材料料においては、高周波域において電磁波吸収能力に優れており、比較的安価な鉄粉をベースとしているので、電磁波吸収材料料を安価で作製することができる、とされている。

【0008】

また、例えば、特許文献２（特開２０１７－１１８０７３号公報）においては、絶縁材料及び導電材料を含有し、体積抵抗率が１０^-2オーム・ｃｍ以上９×１０⁵オーム・ｃｍ未満であり、且つ、２０ＧＨｚ以上の周波数領域の電磁波を吸収する電磁波吸収材料料、が提案されている。

【0009】

前記特許文献２に記載の電磁波吸収材料料においては、膜の厚み方向の体積抵抗率を１０^-2オーム・ｃｍ以上９×１０⁵オーム・ｃｍ未満とすることで、２０ＧＨｚ以上といった高周波数領域の電磁波に対する吸収能を十分に高めることができる、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【文献】特開２０１９－５７５６１号公報

【文献】特開２０１７－１１８０７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、上記特許文献１に記載の電磁波吸収材料料の対象は１０ＧＨｚの電磁波である。また、上記特許文献２に記載の電磁波吸収材料料では２０ＧＨｚ以上の高周波数領域の電磁波を対象とするとされているが、実施例で示されている電磁波吸収性能は２０ＧＨｚに関するものであり、実質的に２０ＧＨｚの電磁波を対象とする電磁波吸収材料料である。

【0012】

即ち、現在存在する電磁波吸収材料は周波数が高くても２０ＧＨｚ程度の電磁波を吸収するものであり、ミリ波レーダー等に使用される４５～１００ＧＨｚの高周波数帯に対応した安価な電磁波吸収材料は存在しないのが実情である。

【0013】

加えて、自動運転の高度化を目的として電磁波吸収材料が用いられる場合、当該電磁波吸収材料は自動車用部品となるため、軽量かつ高強度とすることが望まれる。

【0014】

以上のような状況に鑑み、本発明の目的は、４５～１００ＧＨｚの高周波数帯を含む電磁波を効率的に吸収することができる安価な電磁波吸収材料及び当該電磁波吸収材料を含む軽量かつ高強度な電磁波吸収樹脂成型体を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0015】

本発明者は、上記目的を達成すべく炭素材料の電磁波吸収特性について鋭意研究を重ねた結果、グラフェン構造を有する炭素ナノ構造体によって表面を被覆された炭素材料が高周波数帯の電磁波を効率的に吸収することを見出し、本発明に到達した。

【0016】

即ち、本発明は、
炭素材の表面がグラフェン構造を有する炭素ナノ構造体によって被覆され、
前記炭素ナノ構造体に金属元素が含まれないこと、
を特徴とする電磁波吸収材料、を提供する。

【0017】

本発明の電磁波吸収材料においては、前記炭素ナノ構造体がカーボンナノチューブ及び／又はカーボンナノウォールであること、が好ましい。本発明の電磁波吸収材料が高周波数帯の電磁波を効率的に吸収する理由は必ずしも明らかになっていないが、炭素材の表面に形成したグラフェン構造を有する炭素ナノ構造体が電磁波の吸収に寄与しており、特に、当該炭素ナノ構造体をカーボンナノチューブ及び／又はカーボンナノウォールとすることで、当該電磁波吸収性能を確実に発現させることができる。

【0018】

また、本発明の電磁波吸収材料においては、前記炭素材が炭素繊維であること、が好ましい。炭素材を炭素繊維とすることで、炭素繊維単体でも電磁波吸収材料として容易に利用することができ、各種基材の強化材とする態様で電波吸収材料として利用することもできる。ここで、炭素繊維単体として用いる場合はそのまま使用してもよく、二次元的又は三次元的に編み込んで使用してもよい。また、強化材とする場合は、長繊維であっても短繊維であってもよい。

【0019】

また、本発明の電磁波吸収材料においては、炭素材をミルドファイバーとすることがより好ましい。ミルドファイバーは機械的な粉砕によって炭素繊維を短繊維化したものであり、表面近傍に欠陥や歪が導入されていることから、Ｃ＝Ｃ結合の切断及び再結合による炭素ナノ構造体の形成をより効率的に進行させることができ、炭素ナノ構造体をより密に形成させることができる。

【0020】

また、本発明の電磁波吸収材料においては、４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を吸収させることが好ましく、７５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を吸収させることがより好ましい。本発明の電磁波吸収材料は、炭素材の表面に存在するグラフェン構造を有する炭素ナノ構造体によって、４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を極めて効率的に吸収することができる。より具体的には、グラフェン構造を有する炭素ナノ構造体で炭素材の全表面積の３％程度を被覆することで、４５～１１０ＧＨｚ（好ましくは７５～１１０ＧＨｚ）の電磁波に対して、－６ｄＢ前後の高い電磁波吸収性能を発現させることができる。

【0021】

グラフェン構造を有する炭素ナノ構造体は、グラフェン構造を有するナノメートルオーダーの大きさの炭素構造体であれば特に限定されないが、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、グラフェン及びカーボンナノウォールを挙げることができ、カーボンナノチューブ及び／又はカーボンナノウォールであることが好ましい。また、炭素ナノ構造体は酸化されていてもよく、酸化された炭素ナノ構造体としては、例えば、酸化グラフェンを挙げることができる。

【0022】

また、本発明の電磁波吸収材料においては、炭素材の表面を被覆する炭素ナノ構造体に金属元素が含まれていない。一般的に、気相法では金属粒子を触媒として炭素ナノ構造体が形成されるが、本発明の電磁波吸収材料における炭素ナノ構造体は、炭素材のＣの切断及び再結合によって形成したものであり、金属触媒を使用していないことから金属元素は含まれていない。金属元素を含まない炭素ナノ構造体を有する電磁波吸収材料が高周波数帯の電磁波を効率的に吸収する理由は必ずしも明らかになっていないが、金属元素を内包する炭素ナノ構造体として均質な状態となっており、導電損失型の電磁波吸収が高周波数帯の電磁波に対して効率的に進行する状態になっていると考えられる。

【0023】

更に、本発明は、本発明の電磁波吸収材料が樹脂基材中に存在していること、を特徴とする電磁波吸収樹脂成型体、も提供する。電磁波吸収材料が粒子状や短繊維状等の場合は樹脂基材に分散させればよく、電磁波吸収材料が長繊維の場合は樹脂基材に二次元的又は三次元的に配置すればよい。

【0024】

本発明の電磁波吸収樹脂成型体は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂であること、が好ましい。この場合、一般的な炭素繊維強化熱可塑性樹脂に本発明の電磁波吸収材料を分散させてもよく、炭素繊維を本発明の電磁波吸収材料としてもよい。電磁波吸収樹脂成型体を炭素繊維強化熱可塑性樹脂とすることで、軽量かつ高強度な電磁波吸収樹脂成型体とすることができる。

【0025】

また、本発明の電磁波吸収樹脂成型体は、自動車用途としては、電子回路の外部からの電磁干渉遮蔽に用いることが好ましい。実施形態としては、ミリ波レーダー等の電磁波が、フロントグリルあるいは、リアグリル内で反射しノイズ源となることを防止するために、例えば、エンブレム又はバンパーに使用することができる。また、電磁波ノイズ遮蔽体として自動車内の電子回路を有する部品の一部あるいは全部を電磁的に遮蔽するためにも利用することができる。更に、自動車以外の用途としては、ＥＴＣや航空機、長距離無線通信及び電磁波測定用電磁暗室の構築など、４５～１１０ＧＨｚの高周波域のノイズ低減等、電磁的に遮蔽する必要がある場面で利用することが可能である。本発明の電磁波吸収樹脂成型体は４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を効率的に吸収することができ、最大８１ＧＨｚの周波数を有するミリ波レーダーもノイズ源となる自動車用の電磁波吸収材料として好適に使用することができる。なお、将来的には１００ＧＨｚ帯の電磁波利用が想定されているところ、本発明の電磁波吸収材料及び電磁波吸収樹脂成型体は当該周波数帯の電磁波も効率的に吸収することができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、４５～１００ＧＨｚの高周波数帯を含む電磁波を効率的に吸収することができる安価な電磁波吸収材料及び当該電磁波吸収材料を含む軽量かつ高強度な電磁波吸収樹脂成型体を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の電磁波吸収材料の概略断面図である。

【図2】本発明の電磁波吸収樹脂成型体の概略断面図である。

【図3】炭素繊維に表面改質を施す状況の一例を示す模式図である。

【図4】実施例における表面処理後のカーボンフェルトのＳＥＭ写真である。

【図5】実施例における表面処理を施したカーボンフェルトの電磁波吸収特性である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、本発明の電磁波吸収材料及び電磁波吸収樹脂成型体の好適な一実施形態について、炭素材を炭素繊維とする場合を代表として、詳細に説明する。なお、以下の説明では、本発明の一実施形態を示すに過ぎず、これらによって本発明が限定されるものではなく、また、重複する説明は省略することがある。

【0029】

（１）電磁波吸収材料
本発明の電磁波吸収材料は、炭素材の表面がグラフェン構造を有する炭素ナノ構造体によって被覆され、当該炭素ナノ構造体に金属元素が含まれないこと、を特徴とするものである。

【0030】

図１に炭素材を炭素繊維とする場合の本発明の電磁波吸収材料の概略断面図を示す。電磁波吸収材料２においては、直径が１～２０μｍの炭素繊維４の表面に炭素ナノ構造体６が形成している。また、炭素繊維４の長さは特に限定されず、一般的に知られている長繊維又は短繊維等を用いることができる。ここで、炭素ナノ構造体６は密に形成されており、炭素繊維４の表面の全域を被覆した状態となっていることが好ましいが、炭素繊維４の表面の一部のみを被覆した状態でもよい。ここで、炭素ナノ構造体６は炭素繊維４の表面近傍のＣによって形成されていることから、炭素繊維４と炭素ナノ構造体６は比較的良好な密着性を有しており、炭素繊維４を各種マトリックスの強化材として使用する場合に、炭素繊維４と各種マトリックスとの間の相互作用を増加させることができる（炭素繊維４の機械的性質をより反映させることができる）。

【0031】

炭素ナノ構造体６はナノメートルオーダーの大きさを有する炭素構造体であり、基本的にグラフェン構造を有している。炭素ナノ構造体６は特に限定されず、例えば、カーボンナノチューブ（単層又は多層）やグラフェンが数枚積層したカーボンナノウォールを挙げることができる。また、炭素ナノ構造体６は酸化されていてもよく、例えば、酸化された炭素ナノ構造体６としては、酸化グラフェンを挙げることができる。

【0032】

また、炭素ナノ構造体６には金属元素が含まれていない。一般的に、気相法では金属粒子を触媒として炭素ナノ構造体が形成されるが、炭素ナノ構造体６は、炭素繊維４の表面近傍のＣの切断及び再結合によって形成したものであり、金属元素は含まれていない。即ち、金属元素を内包する炭素ナノ構造体と比較して、均質な特性を有している。

【0033】

また、炭素繊維４は、短繊維とすることが好ましく、ミルドファイバーとすることがより好ましい。ミルドファイバーは機械的な粉砕によって炭素繊維を短繊維化したものであり、表面近傍に欠陥や歪が導入されていることから、Ｃ＝Ｃ結合の切断及び再結合による炭素ナノ構造体６の形成をより効率的に進行させることができ、表面により多くの炭素ナノ構造体６を形成させることができる。

【0034】

また、炭素ナノ構造体６を表面に有する炭素繊維４は、４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を極めて効率的に吸収することができる。炭素ナノ構造体６を表面に有する炭素繊維４が４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を極めて効率的に吸収することができる理由については必ずしも明らかにはなっていないが、グラフェン構造を有する炭素ナノ構造体６によって、４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波が極めて効率的に吸収されていると考えられる。グラフェン構造を有する炭素ナノ構造体６で炭素繊維４の全表面積の３％程度を被覆することで、４５～１１０ＧＨｚの電磁波に対して－６ｄＢ前後の高い電磁波吸収性能を発現させることができる。

【0035】

（２）電磁波吸収樹脂成型体
本発明の電磁波吸収樹脂成型体は、本発明の電磁波吸収材料が樹脂基材中に存在していること、を特徴とするものである。

【0036】

図２に炭素材を炭素繊維（炭素短繊維）とする場合の本発明の電磁波吸収樹脂成型体の概略断面図を示す。電磁波吸収樹脂成型体１０は、樹脂基材１２に電波吸収材料２が分散したものである。図２においては電波吸収材料２の炭素材が炭素繊維４であり、電波吸収材料２が樹脂基材１２に均一に分散している。電波吸収材料２の体積分率は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、所望する電磁波吸収性能、機械的性質及び成形性等に応じて適宜調整すればよい。

【0037】

ここで、例えば、電波吸収材料２の炭素材が長繊維の場合は、任意の状態で樹脂基材１２に配置すればよく、長繊維の織物を二次元的に配置することや三次元的に配置することが考えられ、一般的な長繊維強化樹脂成型体と同様の状態とすることができる。

【0038】

樹脂基材１２は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、従来公知の種々の樹脂材料を用いることができる。樹脂基材１２としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル－スチレン共重合体（ＡＳ）、ポリスチレン（ＰＳ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル－スチレン－アクリレート共重合（ＡＳＡ）、アクリロニトリル－エチレンプロピルラバー－スチレン共重合体（ＡＥＳ）等の１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて用いることができ、又、添加剤を含有させてもよい。

【0039】

電磁波吸収樹脂成型体１０は、炭素繊維強化熱可塑性樹脂であること、が好ましい。この場合、一般的な炭素繊維強化熱可塑性樹脂に本発明の電磁波吸収材料２を分散させてもよく、炭素繊維４を電磁波吸収材料２としてもよい。電磁波吸収樹脂成型体１０を炭素繊維強化熱可塑性樹脂とすることで、軽量かつ高強度な電磁波吸収樹脂成型体とすることができる。

【0040】

また、電磁波吸収樹脂成型体１０は、自動車用エンブレム又は自動車用バンパーであること、が好ましい。電磁波吸収樹脂成型体１０は４５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波を効率的に吸収することができ、最大８１ＧＨｚの周波数を有するミリ波レーダーもノイズ源となる自動車用の電磁波吸収材料として好適に使用することができる。なお、将来的には１００ＧＨｚ帯の電磁波利用が想定されているところ、電磁波吸収材料２及び電磁波吸収樹脂成型体１０は当該周波数帯の電磁波も効率的に吸収することができる。

【0041】

なお、電磁波吸収樹脂成型体１０の製造方法は、本発明の効果を損なわない限り特に限定されず、従来公知の種々の樹脂成型体の製造方法を用いることができる。この際、適当な方法で樹脂基材１２に電磁波吸収材料２を分散させればよい。

【0042】

（３）電磁波吸収材料の製造方法
電磁波吸収材料２は、炭素繊維４に表面改質を施すことによって得ることができる。炭素繊維４の表面改質方法は、ガス雰囲気下で炭素繊維４にマイクロ波を照射して炭素繊維４をマイクロ波加熱し、マイクロ波によってガスの励起状態を誘導し、ガスの発光過程で発生する紫外線で炭素繊維４のＣ＝Ｃ結合を切断すること、を特徴としている。以下、これらの各構成要件について詳しく説明する。

【0043】

炭素繊維４に表面改質を施す状況の一例を模式的に図３に示す。マイクロ波発生装置２０にガラス管２２が挿入され、アルミナボート２４に入れられた炭素繊維４がガラス管２２の内部に配置されている。また、ガラス管２２にはガス流入口３０及びガス流出口３２が設けられ、ガラス管２２の内部はガス雰囲気となっている。

【0044】

（１－１）炭素繊維（炭素材料）
炭素繊維４は本発明の効果を損なわない限りにおいて特に限定されず、従来公知の種々の炭素繊維を用いることができる。なお、炭素繊維４は直径が１～２０μｍであり、カーボンナノチューブやカーボンナノファイバーとは全く異なるものである。

【0045】

炭素繊維４には、短繊維を用いることが好ましく、ミルドファイバーを用いることがより好ましい。ミルドファイバーは機械的な粉砕によって炭素繊維を短繊維化したものであり、表面近傍に欠陥や歪が導入されていることから、Ｃ＝Ｃ結合の切断及び再結合による炭素ナノ構造体６の形成をより効率的に進行させることができる。

【0046】

（１－２）ガス雰囲気
炭素繊維４の表面改質は、炭素繊維４のマイクロ加熱のみでは達成されず、ガスプラズマを利用することが必要である。炭素繊維４がマイクロ波加熱さると同時にガラス管２２の内部に存在するガスの発光過程で発生する紫外線によって、炭素繊維４の表面近傍のＣ＝Ｃ結合が切断される結果、炭素繊維４の表面にグラフェン構造を有する炭素ナノ構造体６（カーボンナノチューブ、グラフェン及び酸化グラフェン等）が密に形成される。

【0047】

ガスの発光過程で発生する紫外線によって炭素繊維４の表面のＣ＝Ｃ結合が切断される限りにおいて、ガラス管２２に充填又は流通させるガスの種類は限定されないが、空気、アルゴン、ヘリウム、窒素及び二酸化炭素のうちの少なくとも一つを含むことが好ましい。これらのガスは１種で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。空気、アルゴン、ヘリウム、窒素及び二酸化炭素のいずれかにマイクロ波を照射することで、炭素繊維４表面近傍のＣ＝Ｃ結合の切断に寄与する紫外線を効率的に発生させることができる。

【0048】

ガラス管２２内部のガス圧力やガス流量は特に限定されず、所望する炭素繊維４の表面状態に応じて適宜調整すればよいが、ガラス管２２内部の総圧を１０００Ｐａ未満とすることが好ましい。ガラス管２２内部を１０００Ｐａとしてマイクロ波を照射することで、炭素繊維４表面近傍のＣ＝Ｃ結合の切断に寄与する紫外線を効率的に発生させることができる。

【0049】

（１－３）マイクロ波照射条件
マイクロ波発生装置２０によってマイクロ波を発生させ、炭素繊維４及びガラス管２２内部のガスに照射する。ここで、マイクロ波とは、波長が１００μｍ～１ｍの範囲内であり、周波数が３０ＭＨｚ～３ＴＨｚの電磁波を意味する。マイクロ波発生装置２０としては、例えば、汎用の電子レンジを用いることができる。

【0050】

炭素繊維４の表面改質に用いるマイクロ波の出力については特に限定されず、炭素繊維４の挿入量（処理量）、処理速度及び所望の表面状態等に応じて適宜調整すればよいが、例えば、１０ｍｇの炭素繊維４を処理する場合は１０～１０００Ｗとすることが好ましく、１００～８００Ｗとすることがより好ましい。

【0051】

マイクロ波の照射時間についても特に限定されず、炭素繊維４の挿入量（処理量）、処理速度及び所望の表面状態等に応じて適宜調整すればよいが、１０秒～１０分とすることが好ましく、１分～５分とすることがより好ましい。処理時間を１０秒～１０分の範囲で長くすると、炭素繊維４の表面に形成される炭素ナノ構造体６の生成量が増加して密度が高くなるが、処理時間を１０分以上とすると炭素繊維４の損傷が大きくなることに加えて、生成した炭素ナノ構造体６も損傷してしまう場合がある。

【0052】

一般的に、気相法では金属粒子を触媒として炭素ナノ構造体が形成されるが、炭素ナノ構造体６は、炭素繊維のＣの切断及び再結合によって形成したものであり、金属触媒を使用していないことから、炭素ナノ構造体６に金属元素は含まれていない。

【0053】

以下、実施例において本発明の電磁波吸収材料及び電磁波吸収樹脂成型体について更に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

【実施例】

【0054】

≪実施例１≫
炭素材として炭素繊維から構成されるカーボンフェルト（有限会社 筑波物質情報研究所，ｅ－４－１ ｃａｒｂｏｎ ｆｅｌｔ， Ａ４ ｓｉｚｅ， ２ｔ）を用い、図３に示す状態で表面処理を施した。具体的には、幅２０ｍｍ×長さ８０ｍｍ×厚さ２ｍｍのカーボンフェルト表面に活性炭粉末５０ｍｇをふりかけたものを入れたアルミナボートをガラス管に挿入し、市販の電子レンジを用いて出力７００Ｗでマイクロ波を照射させた。ここで、ガラス管の内部は約１Ｐａのアルゴン置換雰囲気とし、マイクロ波の照射時間は５分とした。なお、マイクロ波の照射中は発光が認められた。

【0055】

表面処理後のカーボンフェルトのＳＥＭ写真を図４に示す。カーボンフェルトの表面側を向いた炭素繊維の表面に、炭素ナノ構造体が形成している様子が確認できる。当該炭素ナノ構造体の形成は、カーボンフェルトの最表面から深さ１００μｍ程度までに認められた。なお、当該炭素ナノ構造体を高倍率で観察したところ、複雑な襞状の構造物やシート状の構造物が確認でき、グラフェンシートが複数枚積層したカーボンナノウォールが密に生成しているものと考えられる。

【0056】

表面処理を施したカーボンフェルトの電磁波吸収特性を図５に示す。参考として、未処理のカーボンフェルトの電磁波吸収特性も示している。図４に示すように、炭素ナノ構造体が形成されている領域は限られているが、未処理のカーボンフェルトと比較すると電磁波吸収特性が飛躍的に向上している。具体的には、７５～１１０ＧＨｚの周波数を有する電磁波に関して、－６ｄＢ（吸収割合換算で７５％程度）もの高い電磁波吸収性能を有している。なお、炭素ナノ構造体は付与率に換算すると全表面積の３％程度である。電磁波吸収特性の測定は、株式会社マックシステムス゛社製のＦｒｅｅ Ｓｐａｃｅ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ（ＨＶＳＦＳ）を使用し、自由空間法によって実施した。測定バンドは、バンドＶ－１（４５．０～６７．０ＧＨｚ）、バンドＶ－２（６７．０～７５．０ＧＨｚ）、バンドＷ（７５．０～１１０．０ＧＨｚ）において測定を実施した。

【符号の説明】

【0057】

２・・・電磁波吸収材料、
４・・・炭素繊維、
６・・・炭素ナノ構造体、
１０・・・電磁波吸収樹脂成型体１０、
１２・・・樹脂基材、
２０・・・マイクロ波発生装置、
２２・・・ガラス管、
２４・・・アルミナボート、
３０・・・ガス流入口、
３２・・・ガス流出口。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】