不定形電気回路のオンデマンド3D描画のための帯電マイクロバブルの時空間生成

时空生成带电微泡，用于按需 3D 绘图非晶电路

• 批准号: 21J13114
• 负责人: 山下 優
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J13114/
• 关键词: 液中プラズマ; マイクロバブル; 電気回路; 金属堆積; プラズマ

液中においてオンデマンドに電気を供給することは，体内インプラントロボットへの電源供給や信号伝達，電気化学反応の制御等を可能にし，医療・工学などの様々な分野への展開が期待できる．本研究は，パルス印可によって液中に生成されるマイクロプラズマバブルを時空間制御することで，従来にはない，不定形かつオンデマンドな電気回路描画デバイスを確立することを目的としている．本年度は，提案手法の実現に向けて，マイクロプラズマバブルの生成メカニズム解明を目指した基礎研究とオンデマンド金属堆積手法の確立を目指した応用研究を行った．その結果，電界によるジュール加熱・電気泳動力・誘電泳動力・電歪力を考慮した解析モデルが気泡生成箇所および溶液の屈折率変化を再現すること，生成されたマイクロプラズマバブルの最大膨張体積は，気泡内ガス種が水蒸気および水素，酸素からなると仮定した際の体積となること，プラズマ生成時の発光スペクトルが水分子の分解に起因するスペクトルであること，そのスペクトル強度から計算されるプラズマ温度が水分子の分解を十分引き起こすエネルギーを有していること，発光スペクトルが観測される条件範囲とマイクロプラズマバブルが生成される条件範囲が一致していること，酢酸金属塩水溶液を用いることで複数種の金属堆積が可能であることおよび堆積物の酸素割合が大幅に低下することを明らかにした．これらの結果より，マイクロプラズマバブルは電界集中に伴う沸騰現象とそれに伴う水蒸気の絶縁破壊によって生成されていると結論付け，エポキシ樹脂やハイドロゲルなどのドライウェットを問わない材質への複数金属種のパターニングを達成した．

In に お い て オ ン デ マ ン ド に electric 気 を supply す る こ と は, body イ ン プ ラ ン ト ロ ボ ッ ト へ の power supply や 伝 of signal, electric chemical anti 応 気 の suppression may を に し, medical, engineering な ど の others 々 な eset へ の expand が expect で き る. This study は パ ル ス printing can に よ っ て in に generated さ れ る マ イ ク ロ プ ラ ズ マ バ ブ ル を space when imperial す る こ と で, 従 to に は な い, amorphous か つ オ ン デ マ ン ド な electric 気 circuit described デ バ イ ス を establish す る こ と を purpose と し て い る. This year は proposal gimmick の be am に to け て, マ イ ク ロ プ ラ ズ マ バ ブ ル の generated メ カ ニ ズ ム interpret を refers し た basic research と オ ン デ マ ン ド metal accumulation technique の establish を refers し た 応 line with research を っ た. そ の as a result, the electricity industry に よ る ジ ュ ー ル heating, electricity 気 swimming power, electrophoresis lure power, electricity slanting force を consider し た parsing モ デ ル が 気 bubble generated by お よ び solution の inflectional rate - the を reappearance す る こ と, generate さ れ た マ イ ク ロ プ ラ ズ マ バ ブ ル の biggest expansion volume は, 気 ガ inside the bubble ス kind が water steam 気 お よ び water element, Acid element か ら な る と 仮 set し た interstate の volume と な る こ と, プ ラ ズ マ generated when の 発 light ス ペ ク ト ル の decomposition に が water molecules cause す る ス ペ ク ト ル で あ る こ と, そ の ス ペ ク ト ル strength か ら computing さ れ る プ ラ ズ マ の decomposition temperature が water molecules を very lead き up こ す エ ネ ル ギ ー を have し て い る こ と, 発 light ス ペ ク ト ル が 観 measuring さ れ る condition van 囲 と マ イ ク ロ プ ラ ズ マ バ ブ ル が generated さ れ る condition van 囲 が consistent し て い る こ と, boggy acid metal salt water solution を with い る こ と で plural kinds of の metal accumulation may が で あ る こ と お よ び debris の acid, cut close が sharply lower に す る こ と を Ming ら か に し た. こ れ ら の results よ り, マ イ ク ロ プ ラ ズ マ バ ブ ル は electricity industry concentrated に with う boiling phenomenon と そ れ に with う water steam 気 の never try to break the 壊 に よ っ て generated さ れ て い る と conclusion pay け エ ポ キ シ resin や ハ イ ド ロ ゲ ル な ど の ド ラ イ ウ ェ ッ ト を asked わ な い material へ の plural kinds of metal の パ タ ー ニ ン グ を reached し た.

项目成果

3D Electrical Patterning Utilizing Micro-plasma-bubbles

利用微等离子体气泡进行 3D 电图案化

• 发表时间: 2021
• 作者: Yu Yamashita;Shinya Sakuma;Yoko Yamanishi
• 通讯作者: Yoko Yamanishi

マイクロプラズマバブルを用いた非導電性基盤へのダイレクト配線

使用微等离子体气泡直接布线到非导电基板

• 发表时间: 2021
• 期刊: 化学とマイクロ・ナノシンポジウム学会誌
• 作者: 三木佑太郎;Farsai Taemaitree;鈴木龍樹;小関良卓;Anh T.N. Dao;橋本塁人;若宮淳志;笠井均;山下優，佐久間臣耶，山西陽子
• 通讯作者: 山下優，佐久間臣耶，山西陽子

山西研究室 流体医工学研究室

山西实验室流体医学工程实验室

Electrical Patterning System Utilizing On-Demand Micro-Plasma-Bubbles

• DOI: 10.1109/transducers50396.2021.9495448
• 发表时间: 2021-06
• 期刊: 2021 21st International Conference on Solid-State Sensors, Actuators and Microsystems (Transducers)
• 作者: Y. Yamashita;Natsumi Basaki;S. Sakuma;Y. Yamanishi

Local Deposition of Metal Nanoparticles on Hydrogels Using Micro-plasma-bubbles

使用微等离子体气泡在水凝胶上局部沉积金属纳米颗粒

• 发表时间: 2022
• 作者: Haruna Takahashi;Yu Yamashita;Shinya Sakuma;Yoko Yamanishi
• 通讯作者: Yoko Yamanishi